JPH1164391A - 非接触型微小直流電流検出回路 - Google Patents
非接触型微小直流電流検出回路Info
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- JPH1164391A JPH1164391A JP9239042A JP23904297A JPH1164391A JP H1164391 A JPH1164391 A JP H1164391A JP 9239042 A JP9239042 A JP 9239042A JP 23904297 A JP23904297 A JP 23904297A JP H1164391 A JPH1164391 A JP H1164391A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直流電路において，瞬間的に発生する微小の
地絡電流を高速度・高感度に検出可能な非接触型微小直
流電流検出回路を提供することを目的とする。 【構成】 高透磁材料を使用して製作されたトロイダル
コアに励磁巻線と出力巻線を巻回した零相変流器２個を
同一貫通軸となるように並べ，二つの励磁巻線を同相の
直列に接続してその両端に励磁電源と励磁抵抗とを直列
に接続し，二つの出力巻線を逆相の直列に接続してその
両端に積分回路を接続して構成される非接触型微小直流
電流検出回路である。
地絡電流を高速度・高感度に検出可能な非接触型微小直
流電流検出回路を提供することを目的とする。 【構成】 高透磁材料を使用して製作されたトロイダル
コアに励磁巻線と出力巻線を巻回した零相変流器２個を
同一貫通軸となるように並べ，二つの励磁巻線を同相の
直列に接続してその両端に励磁電源と励磁抵抗とを直列
に接続し，二つの出力巻線を逆相の直列に接続してその
両端に積分回路を接続して構成される非接触型微小直流
電流検出回路である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，工場，化学プラント，
発・変電所の設備機器制御等に使用される直流電路にお
いて，負荷機器の絶縁劣化などによって発生する地絡電
流を機器が運転状態（活線）のままで，高速・高感度に
検出し，表示する非接触型微小直流電流検出回路に関す
る。
発・変電所の設備機器制御等に使用される直流電路にお
いて，負荷機器の絶縁劣化などによって発生する地絡電
流を機器が運転状態（活線）のままで，高速・高感度に
検出し，表示する非接触型微小直流電流検出回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の直流電路地絡電流検出装置の実施
例を第１図に示す。第１図において，１は直流電源，２
は検出用変流器，３は負荷機器，４は直流電路地絡電流
検出装置，５は地絡電流検出装置４の地絡電流変換部，
６は地絡電流検出装置４の地絡電流検出部，７は地絡電
流検出装置４の入力自動選択部，８は地絡電流検出装置
４の電源部，９は直流地絡継電器６４Ｄにつながる電
路，１０は地絡電流検出装置４に内蔵される中点接地回
路部である。直流電路において負荷機器の絶縁劣化など
によって地絡電流が流れると，前記直流電路地絡電流検
出装置は，直流地絡継電器６４Ｄの地絡電流検出による
動作信号を受け，瞬時に直流地絡継電器６４Ｄの接地を
切離すと同時に前記地絡電流検出装置に内蔵される前記
中点接地回路部を直流電路に接続し，前記地絡電流変換
部によって前記地絡電流を数Ｈｚの正弦波的脈流を含ん
だ直流電流に変換し，前記入力自動選択部で地絡の発生
した分岐回路の探査を順次実施して地絡分岐回路が判明
されると前記地絡電流検出部で地絡の有無（容量性のも
のか地絡による抵抗性のものか）を判定して，地絡分岐
回路，地絡極，地絡抵抗値を表示する。
例を第１図に示す。第１図において，１は直流電源，２
は検出用変流器，３は負荷機器，４は直流電路地絡電流
検出装置，５は地絡電流検出装置４の地絡電流変換部，
６は地絡電流検出装置４の地絡電流検出部，７は地絡電
流検出装置４の入力自動選択部，８は地絡電流検出装置
４の電源部，９は直流地絡継電器６４Ｄにつながる電
路，１０は地絡電流検出装置４に内蔵される中点接地回
路部である。直流電路において負荷機器の絶縁劣化など
によって地絡電流が流れると，前記直流電路地絡電流検
出装置は，直流地絡継電器６４Ｄの地絡電流検出による
動作信号を受け，瞬時に直流地絡継電器６４Ｄの接地を
切離すと同時に前記地絡電流検出装置に内蔵される前記
中点接地回路部を直流電路に接続し，前記地絡電流変換
部によって前記地絡電流を数Ｈｚの正弦波的脈流を含ん
だ直流電流に変換し，前記入力自動選択部で地絡の発生
した分岐回路の探査を順次実施して地絡分岐回路が判明
されると前記地絡電流検出部で地絡の有無（容量性のも
のか地絡による抵抗性のものか）を判定して，地絡分岐
回路，地絡極，地絡抵抗値を表示する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の直流電
路地絡電流検出装置では，地絡が発生すると，直流地絡
継電器６４Ｄによる接地を切離し本体に内蔵された中点
接地回路部に接続するなど一連の処理を実施した後，数
Ｈｚの低周波信号を電路に注入して地絡の有無を判断す
るため検出に時間を要し，瞬間的に発生する微小の地絡
電流に対しては検出が困難であり，また地絡電流検出感
度が数１０ｍＡと低かった。
路地絡電流検出装置では，地絡が発生すると，直流地絡
継電器６４Ｄによる接地を切離し本体に内蔵された中点
接地回路部に接続するなど一連の処理を実施した後，数
Ｈｚの低周波信号を電路に注入して地絡の有無を判断す
るため検出に時間を要し，瞬間的に発生する微小の地絡
電流に対しては検出が困難であり，また地絡電流検出感
度が数１０ｍＡと低かった。
【０００４】
【発明の目的】そこで本発明は，直流電路において瞬間
的に発生する微小の地絡電流についても高速度・高感度
に検出することが可能な非接触型微小直流電流検出回路
を提供することを目的とした。
的に発生する微小の地絡電流についても高速度・高感度
に検出することが可能な非接触型微小直流電流検出回路
を提供することを目的とした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触型微小直
流電流検出回路は，直流電路における微小直流電流ある
いは負荷機器の絶縁劣化などによる微小直流漏れ電流
（直流差電流）の検出に関し，コバルト系アモルファス
合金やファインメット（商品名）など高透磁材料を使用
して製作されたトロイダルコアに励磁巻線（二次巻線）
と出力巻線（三次巻線）を巻回した零相変流器２個を同
一貫通軸となるように並べ，二つの励磁巻線を同相の直
列に接続してその両端に励磁電源と励磁抵抗を直列に接
続し，二つの出力巻線を逆相の直列に接続してその両端
に積分回路を接続した構造で，前記二つの零相変流器を
貫通する直流電路の微小電流を検知してトロイダルコア
の特性差により残った誘起電圧を積分処理することによ
って被検出電流の変化を磁束波形の変化として安定に検
出し，表示するものである。
流電流検出回路は，直流電路における微小直流電流ある
いは負荷機器の絶縁劣化などによる微小直流漏れ電流
（直流差電流）の検出に関し，コバルト系アモルファス
合金やファインメット（商品名）など高透磁材料を使用
して製作されたトロイダルコアに励磁巻線（二次巻線）
と出力巻線（三次巻線）を巻回した零相変流器２個を同
一貫通軸となるように並べ，二つの励磁巻線を同相の直
列に接続してその両端に励磁電源と励磁抵抗を直列に接
続し，二つの出力巻線を逆相の直列に接続してその両端
に積分回路を接続した構造で，前記二つの零相変流器を
貫通する直流電路の微小電流を検知してトロイダルコア
の特性差により残った誘起電圧を積分処理することによ
って被検出電流の変化を磁束波形の変化として安定に検
出し，表示するものである。
【０００６】
【作用】この二つの零相変流器のトロイダルコアに巻回
された励磁巻線に交流電圧を印加することで同様にトロ
イダルコアに巻回された出力巻線に現れる誘起電圧波形
は，個々のトロイダルコアのヒステリシス特性のばらつ
きにより僅かに異なるため正相と逆相を直列に接続して
に出力されるようにすることでその差分が正負対称波形
として現れる。ここでトロイダルコアを貫通する電路に
微小の直流電流を通電すると，前記波形は例えば正極の
ピーク波形が増加しもう一方の負極のピーク波形が減少
する形で変化が現れる。しかし個々のトロイダルコアの
ばらつきは様々であり，正負対称波形の形状もコアの組
合せにより様々であると同時に複雑であるため波形のピ
ーク付近の変化も不規則で入出力特性の直線性の確保が
困難なため直流検出に適さない。そこでこの波形を積分
処理することにより磁束波形とすることで出力変化の直
線性を確保した。この変化はトロイダルコアを貫通する
電流の大きさに正比例するのでこの波形の変化を利用す
ることで微小の直流電流値の計測が可能となる。また，
直流電路における地絡については，負荷回路への往復電
路（電線）を零相変流器のトロイダルコアに貫通させる
ことにより，往路と復路の差電流を地絡電流として前記
零相変流器で検知されるが，この差電流は微小の直流電
流であるので本発明の回路によって地絡電流値の計測が
可能となる。さらに，例えば励磁巻線に印加する励磁電
圧の周波数を１ｋＨｚとし出力波形の１０サイクルで地
絡を判定するとすれば約１０ｍＳで検出できるので瞬間
的に発生する地絡電流にも対応できる。
された励磁巻線に交流電圧を印加することで同様にトロ
イダルコアに巻回された出力巻線に現れる誘起電圧波形
は，個々のトロイダルコアのヒステリシス特性のばらつ
きにより僅かに異なるため正相と逆相を直列に接続して
に出力されるようにすることでその差分が正負対称波形
として現れる。ここでトロイダルコアを貫通する電路に
微小の直流電流を通電すると，前記波形は例えば正極の
ピーク波形が増加しもう一方の負極のピーク波形が減少
する形で変化が現れる。しかし個々のトロイダルコアの
ばらつきは様々であり，正負対称波形の形状もコアの組
合せにより様々であると同時に複雑であるため波形のピ
ーク付近の変化も不規則で入出力特性の直線性の確保が
困難なため直流検出に適さない。そこでこの波形を積分
処理することにより磁束波形とすることで出力変化の直
線性を確保した。この変化はトロイダルコアを貫通する
電流の大きさに正比例するのでこの波形の変化を利用す
ることで微小の直流電流値の計測が可能となる。また，
直流電路における地絡については，負荷回路への往復電
路（電線）を零相変流器のトロイダルコアに貫通させる
ことにより，往路と復路の差電流を地絡電流として前記
零相変流器で検知されるが，この差電流は微小の直流電
流であるので本発明の回路によって地絡電流値の計測が
可能となる。さらに，例えば励磁巻線に印加する励磁電
圧の周波数を１ｋＨｚとし出力波形の１０サイクルで地
絡を判定するとすれば約１０ｍＳで検出できるので瞬間
的に発生する地絡電流にも対応できる。
【０００７】
【実施例の説明】以下に，本発明について，実施例をも
とにして説明する。
とにして説明する。
【０００８】第２図は，本発明における非接触型微少直
流電流検出回路ブロック図である。
流電流検出回路ブロック図である。
【０００９】第３図は，地絡電流（往路・復路の電流の
差）が流れていない時の積分回路の出力波形の一例であ
る。
差）が流れていない時の積分回路の出力波形の一例であ
る。
【００１０】第４図および第５図は，地絡電流（往路・
復路の電流の差）が流れている時の積分回路の出力波形
の一例である。
復路の電流の差）が流れている時の積分回路の出力波形
の一例である。
【００１１】第６図は，本発明を直流電路において地絡
電流検出装置として用いた場合の実施例である。
電流検出装置として用いた場合の実施例である。
【００１２】第２図において，二つのトロイダルコア２
０５および２０６に直流電路６（往路・復路）を貫通さ
せてそれぞれに励磁巻線２０３および２０４が同相直列
に，出力巻線２０７および２０８が誘起される電圧が逆
相になるように逆相直列に巻回されている。二つのトロ
イダルコア２０５・２０６を使用しているのでヒステリ
シス特性のわずかの違いから出力巻線２０７・２０８の
誘起電圧波形に差が生じこの波形の差が出力巻線の両端
（線間Ａ）に現れ，これを積分回路２１０により積分処
理することにより磁束波形の差分として出力させてい
る。直流電路において地絡による地絡電流が生じると，
往路および復路に流れる直流電流に差が生じ，この往路
・復路の電流差分（微小直流電流）がトロイダルコアを
貫通すると二つのトロイダルコアのヒステリシス特性差
により現れる磁束波形が可飽和リアクトルの原理によっ
て正負非対象波形となる。
０５および２０６に直流電路６（往路・復路）を貫通さ
せてそれぞれに励磁巻線２０３および２０４が同相直列
に，出力巻線２０７および２０８が誘起される電圧が逆
相になるように逆相直列に巻回されている。二つのトロ
イダルコア２０５・２０６を使用しているのでヒステリ
シス特性のわずかの違いから出力巻線２０７・２０８の
誘起電圧波形に差が生じこの波形の差が出力巻線の両端
（線間Ａ）に現れ，これを積分回路２１０により積分処
理することにより磁束波形の差分として出力させてい
る。直流電路において地絡による地絡電流が生じると，
往路および復路に流れる直流電流に差が生じ，この往路
・復路の電流差分（微小直流電流）がトロイダルコアを
貫通すると二つのトロイダルコアのヒステリシス特性差
により現れる磁束波形が可飽和リアクトルの原理によっ
て正負非対象波形となる。
【００１３】第３図に示すように，直流電路６の往路・
復路に電流差が生じていないとき，すなわち直流電路か
ら地絡電流が流れていないときのトロイダルコア２０５
・２０６の特性差により現れる磁束波形は正負対称とな
る。
復路に電流差が生じていないとき，すなわち直流電路か
ら地絡電流が流れていないときのトロイダルコア２０５
・２０６の特性差により現れる磁束波形は正負対称とな
る。
【００１４】第４図に示すように，直流電路６の往路に
地絡が発生し正の地絡電流が流れると，トロイダルコア
２０５・２０６の特性差により現れる磁束波形の正極の
ピーク波形が伸び，逆に負極のピーク波形が縮む。この
ときの正の変化分を後段の検出回路で処理し，変化分が
あらかじめ設定された値以上のとき，地絡と判定して直
流地絡電流値を計測・表示する。
地絡が発生し正の地絡電流が流れると，トロイダルコア
２０５・２０６の特性差により現れる磁束波形の正極の
ピーク波形が伸び，逆に負極のピーク波形が縮む。この
ときの正の変化分を後段の検出回路で処理し，変化分が
あらかじめ設定された値以上のとき，地絡と判定して直
流地絡電流値を計測・表示する。
【００１５】第５図に示すように，直流電路６の復路に
地絡が発生し負の地絡電流が流れると正の地絡電流が流
れた場合とは逆にトロイダルコア２０５・２０６の特性
差により現れる磁束波形の負極のピーク波形が伸び正極
のピーク波形が縮む。このときの負の変化分を後段の検
出回路で処理し，変化分があらかじめ設定された値以上
のとき，地絡と判定して直流地絡電流値を計測・表示す
る。
地絡が発生し負の地絡電流が流れると正の地絡電流が流
れた場合とは逆にトロイダルコア２０５・２０６の特性
差により現れる磁束波形の負極のピーク波形が伸び正極
のピーク波形が縮む。このときの負の変化分を後段の検
出回路で処理し，変化分があらかじめ設定された値以上
のとき，地絡と判定して直流地絡電流値を計測・表示す
る。
【００１６】第６図は，実際の直流電路での使用の一例
であるが，直流電源１から中点接地抵抗回路７に直流主
幹電路５が配線され，直流分岐電路６のそれぞれに直流
地絡電流検出回路２を設け，前記直流地絡電流検出回路
に組み込まれたトロイダルコアに分岐電路を貫通させ，
直流負荷機器３に配線されている。そして，それぞれの
直流地絡電流検出回路からの出力信号線は地絡発生表示
部４に接続され，地絡が発生した分岐回路の番号および
地絡電流値が表示される。
であるが，直流電源１から中点接地抵抗回路７に直流主
幹電路５が配線され，直流分岐電路６のそれぞれに直流
地絡電流検出回路２を設け，前記直流地絡電流検出回路
に組み込まれたトロイダルコアに分岐電路を貫通させ，
直流負荷機器３に配線されている。そして，それぞれの
直流地絡電流検出回路からの出力信号線は地絡発生表示
部４に接続され，地絡が発生した分岐回路の番号および
地絡電流値が表示される。
【００１７】
【効果】以上のように本発明によれば，瞬間的に発生す
る微小の地絡電流についても検出が可能な高感度の非接
触型直流電路地絡電流検出回路が提供できるという効果
を有する。
る微小の地絡電流についても検出が可能な高感度の非接
触型直流電路地絡電流検出回路が提供できるという効果
を有する。
【第１図】従来の，直流電路地絡電流検出装置の使用例 １ 直流電源 ２ 地絡電流検出用変流器 ３ 直流負荷機器 ４ 直流電路地絡電流検出装置 ５ 地絡電流変換部 ６ 地絡電流検出部 ７ 入力自動選択部 ８ 電源部 ９ 直流地絡継電器６４Ｄにつながる電路 １０ 中点接地回路部
【第２図】本発明における非接触型微少直流電流検出回
路のブロック図 １ 直流電源 ２ 非接触型微少直流電流検出回路 ２０１ 励磁電源 ２０２ 励磁抵抗 ２０３ 励磁巻線 ２０４ 励磁巻線 ２０５ トロイダルコア ２０６ トロイダルコア ２０７ 出力巻線 ２０８ 出力巻線 ２０９ 積分回路 ２１０ 出力 ３ 負荷 ６ 直流電路
路のブロック図 １ 直流電源 ２ 非接触型微少直流電流検出回路 ２０１ 励磁電源 ２０２ 励磁抵抗 ２０３ 励磁巻線 ２０４ 励磁巻線 ２０５ トロイダルコア ２０６ トロイダルコア ２０７ 出力巻線 ２０８ 出力巻線 ２０９ 積分回路 ２１０ 出力 ３ 負荷 ６ 直流電路
【第３図】地絡電流が流れていないときの積分回路の出
力波形の一例
力波形の一例
【第４図】正方向の地絡電流が流れたときの積分回路の
出力波形の一例
出力波形の一例
【第５図】負方向の地絡電流が流れたときの積分回路の
出力波形の一例
出力波形の一例
【第６図】直流電路地絡電流検出装置として用いた場合
の一例 １ 直流電源 ２ 非接触型微小直流電流検出回路 ３ 直流負荷機器 ４ 地絡発生表示部 ５ 直流主幹電路 ６ 直流分岐電路 ７ 中点接地抵抗回路部
の一例 １ 直流電源 ２ 非接触型微小直流電流検出回路 ３ 直流負荷機器 ４ 地絡発生表示部 ５ 直流主幹電路 ６ 直流分岐電路 ７ 中点接地抵抗回路部
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電路における微小直流電流あるいは
負荷機器の絶縁劣化などによる微小直流漏れ電流（直流
差電流）の検出に関し，高透磁材料を使用して製作され
たトロイダルコアに励磁巻線（二次巻線）と出力巻線
（三次巻線）を巻回した零相変流器２個を同一貫通軸と
なるように並べ，二つの励磁巻線を同相の直列に接続し
てその両端に励磁電源と励磁抵抗とを直列に接続し，二
つの出力巻線を逆相の直列に接続してその両端に積分回
路を接続した構造において，前記二つの零相変流器を貫
通する直流電路の微小電流を検知してトロイダルコアの
ヒステリシス特性差により残った誘起電圧を積分処理す
ることによって被検出電流の変化を磁束波形の変化とし
て検出し，表示することを特徴とした非接触型微小直流
電流検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9239042A JPH1164391A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 非接触型微小直流電流検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9239042A JPH1164391A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 非接触型微小直流電流検出回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164391A true JPH1164391A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=17039020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9239042A Pending JPH1164391A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 非接触型微小直流電流検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1164391A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013145157A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 直流地絡検知装置及び直流地絡検知方法 |
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| WO2018111400A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | General Electric Company | Dc leakage current detector and method of operation thereof for leakage current detector in dc power circuits |
| EP3554885A4 (en) * | 2016-12-14 | 2020-08-26 | General Electric Company | SYSTEM AND PROCEDURE FOR LEAK CURRENT AND FAULT LOCATION DETECTION IN DC CIRCUITS OF ELECTRIC VEHICLES |
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| CN118033228A (zh) * | 2024-04-10 | 2024-05-14 | 深圳大学 | 微电流检测装置及微电流检测方法 |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9239042A patent/JPH1164391A/ja active Pending
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