JPS58215912A - 接地検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号回線のケーブルと大地間の絶縁抵抗値を検
出し、これが一定値以下になった場合に、その最小値を
記憶表示するようにした接地検出器、特に踏切設備に用
いて好適外接地検小器に関するものである。

現在踏切設備の信号電源ケーブルの保守は、接地電圧計
を用い、人手によって定期的にケーブルの＋側と大地間
および一側と大地間にかかる電圧を読みとり、その値を
もれ抵抗値（接地抵抗値）に換算してケーブルの良否の
判定を行っている。

この方法によるときにはケーブルの画線とも地気（接地
抵抗あり）の場合に接地電圧は実際より低い値で検出さ
ｈ−て誤認することがあるだめ、毎日の測定値をグラフ
化して管理図を作成し、上方管理限界および下方管理限
界を予じめ定め、測定値の変化の傾向を監視しつつその
管理を行なう必要がある。しかし、上方管理限界に関し
てはケーブルの画線が、ともに地気の場合に対しても誤
認を生じないような回路を構成することは可能であり、
このような回路の使用により特に問題は生じない。

ところが、下方管理限界については、被監視回線ケーブ
ルの接地抵抗値が天候によって大幅に変化するため、定
期的に接地抵抗値の点検を行なうには、その時点だけの
接地抵抗値を記録管理するよりも、前回の点検日から今
回の点検口１での間に生じた最小接地抵抗値の記録管理
が必要となる。

まだ、接地検出器を集中監視している場合において、警
報発生後の処理として接地抵抗値が保守判定基準以下と
なったことの原因を究明し、具体的に有効な保守管理を
行うだめの資料として警報発生後の最小接地抵抗値を記
録し、この値と点検時の接地抵抗値とを比較できる機能
を有することが望まれる。

一般に鉄道信号設備の制御用電源および制御回路は、フ
ェールセーフ性を確保するだめに混触防護対策として非
接地方式が採用されている。従来よりこれらの設備にお
ける回線の接地抵抗を自動的に監視するだめの設置式接
地検出器が知られている（例えば国鉄仕様ＪＲ８−２２
ａ　ｏ　１−４　Ｂ−１，４ＡＲｏｃ）が、踏切設備に
適用できるものはなく、特に前回の点検時より今回の点
検詩才での間に生じた最小接地抵抗値を記憶管理する点
については全く考え本発明は信号回線を監視し、機器に
接続されたケーブルと大地間の接地抵抗が一定値以下と
なった場合に、そのレベルを表示すると共にその後絶縁
抵抗値が回復しても絶縁抵抗値の最低レベルを記憶表示
して信号回線の異常事態発生を容易に判定できる接地検
出器、特に踏切設備に好適な接地検出器を捉供するもの
で、検出用定電圧電源と、被監視ケーブルの接地抵抗値
の変化を２以上のレベルでそれぞれ表示させる複数の警
報表示器と、予じめ定められた警報レベルと検出時にお
ける被監視ケーブルの接地抵抗値とを比較し、各レベル
に対応する接地抵抗値を検出して警報出力を出力する複
数の比較器と、比較器のいずれかの出力で一定時分後落
下して警報レベルに対応した警報表示器に読み込みを開
始させる一警報リレーと、警報リレーが落下後、ひきつ
づき警報器を動作状態に維持させる自己保持回路と、最
小レベルの警報出力を優先してその警報出力を特定の自
己保持回路に記憶させる割込優先順位指定回路とを具備
することを特徴とするものである。以下本発明の実施例
を図によって駁、明する。第１図は本発明の動作原理を
示す図である。

本発明において、被監視回線ケーブルと大地間の接地抵
抗値の検出並びに接地抵抗値の最低レベル記憶とその表
示は次の要領で行われるものである。すなわち、 （１）検出動作 定電圧電源ＰＳで定電圧化した検出電圧Ｅを被監視回線
ケーブルと大地間に印加すると、被監視回線ケーブルと
大地間の接地抵抗Ｒｘの値に応じて基準抵抗Ｒに検出電
流■が流れる。この検出電流■によって生ずる基準抵抗
Ｒの両端の電圧ｅ′を・予じめ設定された基準電圧ｅと
比較し、ｅ’＞ｅとなったこと（すなわち被監視回線ケ
ーブルの接地抵抗Ｒｘが一定値以下になったこと）を比
較器Ａで検知する。ここに検出電流Ｉ　−見一一一一（
Ａ　）、Ｒｘ＋Ｒ ｅ′＝ＩＲである。

検出電圧Ｅは定電圧化されているだめ、検出電流■の大
きさは接地抵抗ＲｘＯ値によって変化し、接地抵抗Ｒｘ
が低下した分だけ検出電流が増加する。

その結果、基準抵抗Ｒの両端には接地抵抗Ｒｘに応じた
電圧ｅ′が発生し、この電圧ｅ′が接地抵抗Ｒｘが低下
しただめにｅ’＞ｅとなったときに比較器Ａより出力電
圧Ｖｏを出力して次に説明するように警報表示灯ＲＬを
点灯させるのである。

比較器Ａは、基準電圧ｅのレベルが異なった数種類の比
較器からなっており、基準抵抗Ｒの両端に、絶縁抵抗Ｒ
ｘの大小に応じた電圧ｅ′が発生１〜、その電圧ｅ′が
それぞれの基準電圧ｅ　（ｅｌ、ｅ２・・又はｅｎ）よ
り大きくなったとき、比較器Ａよりの出力で自己保持回
路ＳＨに最低接い抵抗レベルが記憶される。一方、接地
抵抗値が設定値以上で正常のときには、比較器Ａは動作
せず、正常表示灯ＧＬが点灯したままに保たれるが、前
述のように電圧ｅ′が基準電圧ｅ　（ｅ１＋ｅｑ・・ｅ
ｎ）のいずれかのレベル以上に上昇すると、基準電圧以
上の電圧ｅ′を検知した比較器Ａの出力電圧ＶｏはＯＲ
回路からなる警報リレー制御回路ＲＣと、タイマ回路Ｔ
Ｃを経て常時励磁の警報リレーＡＲを落下させて警報を
発すると共に正常表示灯ＧＬを消灯し、最低レベルの接
地抵抗値に対応する比較器Ａの出力をもって特定の警報
表示灯ＲＬを点灯させる。まだ、自己保持回路ＳＨは、
最低レベルの接地抵抗値に対応する比較器Ａの出力Ｖｏ
を記憶して警報表示灯ＲＬの点灯を持続させるものであ
る。

第２図は本発明の具体的な実施例を示す配線図である。

本実施例では、接地抵抗値が正常であることを表示する
１個の正常表示灯ＧＬと、設定値より低下した場合のそ
れぞれのレベルを表示する４種類の警報表示灯ＲＬ、、
ＲＬ２．ＲＬ３．Ｒ，Ｌ、を備えだ場合の例を示してい
る。例えば絶縁抵抗値を１００にΩ以上を正常として正
常表示灯ＧＬを点灯させる場合に、１０’ＯｋΩ以下５
０にΩ以上で１００にΩレベルを指示する警報表示灯Ｒ
Ｌ４を点灯、５０にΩ以下３０にΩ以上で５０にΩレベ
ルを指示する警報表示灯ＲＬ３を点灯、３０にΩ以下ｉ
ｏｋΩ以上で３０にΩレベルを指示する警報表示灯ＲＬ
２を点灯、１０にΩ以下で１０にΩレベルを指示する警
報表示灯ＲＬ＋を点灯させるものである。壕だ、回路中
にはそれぞれの警報表示灯ＲＬ＋〜ＲＬ４に対応してそ
れぞれ４つの比較器Ａ、〜Ａ４と自己保持回路ＳＨ，〜
ＳＨ４が設けられている。

検出用定電圧電源ＰＳは、トランスＴ、の交流を整流器
ＲＥＣＩで整流しコンデンサＣ８で平滑後、定電流ダイ
オードＣＲＤ、と、逆電圧防止用ダイオードＤ６と、定
電圧バリスタＶ２とで安定化させ、回路に安定した直流
の電圧（約１２０Ｖ）を印加するものである。

警報リレーＡＲは定電圧電源で駆動され、常時動作状態
で使用する。

比較器Ａ、〜Ａ４の一方の入力端子にはそれぞれ可変抵
抗器■Ｒ２＋　Ｖ　Ｒ３＋　Ｖ　Ｒ４、Ｖ　Ｒ５が接続
され、各可変抵抗器ＶＲ，〜ＶＲ５の調整により、実施
例の場合、接地抵抗１０にΩ、３０にΩ、　５０にΩ、
１００にΩに対応した４つの検出レベルを有するＱ、Ｑ
のコンプリメンタリ出力ヒステリシスマルチコンパレ−
タとして動作ｌ〜、それぞれの出力端より警報出力（Ｑ
出力）を取出すようにしだものである。各比較器Ａ１〜
Ａ４の他方の入力端子には被監視回線ケーブルの接続用
端子９．１０が配線されている。端子９，１０に被監視
回線ケーブルＣＢを接続し、端子１にアース線を接続す
る。端子９，１０には極性はなく、ケーブルのいずれの
側を接続してもよい。

自己保持回路ＳＨ，〜ＳＨ４はオア回路とアンド回路と
からなり、さらにダイオードＤ１〜Ｄ３と比較器Ａ１〜
Ａ４のＱ出力を用いて最低レベルの検出出力を優先的に
記憶させる割込優先順位指定回路を構成している。各自
己保持回路ＳＨ，〜ＳＨ４の出力側にはそれぞれドライ
バーＤＲを介して発光ダイオードよりなる警報表示灯Ｒ
Ｌ、−ＲＬ４が接続されている。正常表示灯ＧＬは各警
報表示灯ＲＬ、〜ＲＬ４の回路と並列に接続され、ダイ
オードアレイＤＡＩは接地抵抗値が正常で、警報リレー
ＡＲが動作しているときに４個の自己保持回路ＳＨ，〜
ＳＨ４をリセットしている。

警報リレー制御回路ＲＣは警報リレーＡＲを動作させる
条件を作り出すもので、比較器Ａ、〜Ａ、０４つの警報
出力（４つのＱ出力）の「オア」をとり、抵抗Ｒ１゜と
コンデンサＣ７およびツェナーダイオードＺＤ、からな
るタイマ回路ＴＣを通し、一定時分以上警報出力が続い
た場合にトランジスタＴｒｌを動作させ、トランジスタ
Ｔｒ２のベース電位を下げ、警報リレーＡＲを落下して
警報を発生すると共に自己保持回路ＳＨ，〜ＳＨ４のリ
セットを解き、警報表示灯ＲＬ１〜ＲＬ４に警報レベル
の読込みを開始させるだめのものである。図中（ＡＲ）
はリレー接点を示す。

捷だ、警報リレー制御回路ＲＣは、自己保持回路出力の
「オア」をもとっており、その出力はトランジスタＴｒ
、を動作させ、トランジスタＴｒ２のベース電位を下げ
だままに保たせるようになっている。こね、によって、
警報リレーＡＲは一度警報を発すると、比較器Ａ、〜Ａ
４よりの警報出力が々〈なってもリレーＡＲを落下のま
まに保たせて警報発信状態を保持するとともに割込優先
順位が指定された特定の自己保持回路ＳＨ，〜ＳＨ３又
はＳＨ，に被監視回線ケーブルの接地抵抗値の最低値の
読込み記憶を持続させる。

図中Ｐ、はチェック押ボタンである。このチエッり押ボ
タンＰ１を押すことにより定電圧電源電圧を保守判定用
の抵抗Ｒ６で被監視回線ケーブルの絶縁抵抗値を擬似的
に保守基準値より下げて一定時分後に警報リレーＡＲが
動作し、その接地抵抗値が、保守判定用抵抗Ｒ６の抵抗
値の大小によって設定される特定の警報表示灯例えばＲ
Ｌ４に記憶表示されることを確認し、これによって機器
が正常に動作しているかど・うかを再確認するだめのも
のである。

回路には捷だ、メータ（絶縁抵抗計）Ｍを備えている。

このメータＭは現時点での被監視回線ケーブルＣＢの接
地抵抗値を表示するだめのもので、その値は可変抵抗器
ＶＲ，で微調整される。メータＭには定電圧が印加され
るため、杉監視回線ケーブルの現時の絶縁抵抗値が精度
よく表示される。

復帰押ボタンＰ２はトランジスタＴＹ１のベース回路に
接続されている。復帰押ボタンＰ２を押すと、トランジ
スタＴｒ１がオフとなり、トランジスタ％Ｌのベースに
は抵抗Ｒ２□を通して電流が流れて警報リレーＡＲは動
作状態となり、自己保持回路ＳＨ□〜ＳＨ４はダイオー
ドアレイＤＡＩを通して全てリセッ第６図において、上
記回路をケーンフグ１１内に組み込み、メータＭと、ス
イッチおよび表示灯類すなわち、チェック押ボタンＰ７
、正常表示灯ＧＬ、警報表示灯ＲＬｌ　、　ＲＲ２、Ｒ
Ｒ３、ＲＲ４及び復帰押ボタンＰ２とを正面パネル１２
に設け、各警報表示灯ＲＬ□。

ＲＲ２＋　ＲＲ３＋　ＲＲ４の近傍にそれぞれの警報レ
ベル１０にΩ、６０にΩ、　５０にΩ、１００にΩを表
示する。なお、検出点および最低レベル記憶値は測定条
件に応じて自由に設定することができる。

実施例において、定電圧電源ＰＳの端子２，３を交流電
源（ＡＣ１＋ＯＶ　）に接続し、捷だ端子１を被監視回
線ケーブルＣＢのアース線に、さらに端子９゜１０をそ
れぞれ被監視回線ケーブルＣＢの＋、−線に接続する。

検出電流■は定電圧電源ＰＳの＋側である端子１の接地
端子より流れ出し、ケーブル等のもれ抵抗（接地抵抗）
Ｒｘをとうり、端子９．１０より抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ
３を経て基準抵抗Ｒ４をとおって定電圧電源ＰＳの一側
に戻る。この検出電流■は、電圧が一定であるだめ、接
地抵抗Ｒｘの値によって変化することになる。

すなわち、接地抵抗ＲｘＯ値が低下した分だけ、検出電
流Ｉが増加し、その結果基準抵抗Ｒ４の両端には接地抵
抗Ｒｘに応じた電圧が発生する。この電圧と、予じめ設
定された接地抵抗値（絶縁抵抗値）ｉｏｋΩ、６０にΩ
、５０にΩ、１００にΩに対応した４つの基準電、圧と
を比較器Ａ、〜Ａ４で比較する。

接地抵抗ＲｘＯ値が１００にΩ以上あるときには、比較
器Ａ、〜Ａ４は動作しないだめに警報リレーＡＲは動作
状態を保ち、正常表示灯（緑色）ＧＬが点灯する。

ケーブルＣＢの絶縁が低下して接地抵抗が５０にΩ以上
１００にΩ以下になると、比較器Ａ４ｆ１が動作して警
報出力（Ｑ出力）が出される。この警報出力は警報リレ
ー制御回路（オア回路）ＲＣを経てタイマー回路ＴＣに
入力する。一定時分（回路の時定数で定められる３〜５
秒）以上、警報出力がつづくときにはタイマー回路ＴＣ
よりの出力でトランジスタＴｒ、カ動作し、トランジス
タＴｒ２のベース電位を下げて警報リレーＡＲを落下さ
せる。警ｌ　ＩＪレーＡＲの動作により、集中監視室に
警報が発せられ、同時にその指令で自己保持回路ＳＨ，
〜ＳＨ４のリセットを解き、警報レベルの読み込みが開
始され、１００にΩに対する自己保持回路ＳＨ４が動作
し、ドライバーＤＲによって接地抵抗値１００にΩを指
示する警報表示灯（赤色）ＲＬ４を点灯させる。接地抵
抗値がさらに低下して９０にΩ以下、例えば２０１（Ω
に低下したときには１００にΩ、５０にΩ、３０にΩに
対応する電圧に設定された比較器Ａ２〜Ａ４はいずれも
動作するが、接地抵抗３０にΩに対応した比較器Ａ２の
６出力で、５０にΩと１００にΩとの自己保持回路Ｓ　
Ｈ３＋ＳＨ４にリセットをかけるため、３０にΩの自己
保持回路ＳＨ，のみが動作し、接地抵抗値３０にΩを指
示する警報表示灯（赤色）のみが点灯して接地抵抗値の
異常を知らせる。

接地抵抗値が一旦下ったのち、時間経過と共に回復して
正常な抵抗値に戻ったとしても、実施例の配線では各警
報表示灯ＲＬ、〜ＲＬ、の直前の警報出力をもって上位
レベルの自己保持回路にリセツトをかけるため、接地抵
抗値の回復にともなって順次上位レベルの警報表示灯が
点灯することはないが、比較器直後の警報出力をもって
上位レベルの自己保持回路にリセットをかけるようにす
れば、一旦下った接地抵抗値が時間経過と共に回復して
きたときに順次上位レベルの警報表示灯を点灯させるこ
ともできる。点検時の接地抵抗値はいずれの実施例にお
いてもメータＭに表示され、設定レベル以上に回復して
いるときには正常表示灯ＧＬが点°灯する。接地抵抗の
回復に伴って順次上位レベルの警報表示灯が点灯するよ
うにすれば、接地抵抗値の最低レベルと現時のレベルと
がいずれも表示灯に表示されるだめ、特にメータを設け
る必要はない。

復帰ボタンＰ２を押すと接地検出器の動作状態が正常と
なり、正常表示灯ＧＬが点灯した後に再び接地抵抗の監
視動作を開始する。

実施例ではさらに停電時の復帰回路が設けられている。

この回路は警報リレーＡＲの常閉接点（ＡＲ）と、抵抗
Ｒ２２と、ダイオードＤＩＯとからなり、交流電源が回
復したときには、タイマー回路６′１ｃ７はＲ２２をと
うして十分に放電しているので、警報リレーＡＲはかな
らず動作するとともに自己保持回路の全てにリセットを
かけるもので、この回路を付加することによって接地検
出器の動作状態が自動的に正常状態となった後に再び接
地抵抗の監視動作を開始することができる。

本発明は以上のように定電圧電源電圧をケーブルと大地
間に印加し、ケーブルと大地間のもれ抵抗ＲｘＯ値（接
地抵抗値）の大小を抵抗Ｒｘに流れる検出電流■に置き
換えて検出し、この値がある一定域を越えて上昇したと
きに警報表示を行うもので、検出回路に比較器を２以上
設け、特に比較器を異なる検出レベルをもったＱ、Ｑの
コンプリメンタリ出力ヒステリ／スマルチコンパレータ
として動作させ、それぞれの警報出力Ｑを取り出し、そ
の出力Ｑを自己保持回路で保持させて警報表示灯に表示
させると共に出力ｄとダイオードとを用いて自己保持回
路に優先順位ひもたせるようにしたため、踏切信号電源
ケーブルの監視に適用して定期的に点検を行なう際に、
その時の接地抵抗値と、前回の点検日から今回の点検口
重での間に生じた最小抵抗値とをあわせて表示すること
ができる。しだがって、本発明によれば、踏切信号電源
ケーブルの保守を集中監視することが可能となり、得ら
れたデータに基すいて警報発生原因を解明し、有効々保
守、管理対策を講することができる。

本発明は警報レベルの自己保持回路に、フリップフロッ
プのようなパルス動作を用いていないだめ、警報出力の
読み込みゃリセットにタイミングのずれがなく、確実な
動作を期待でき、踏切信号用電源ケーブルの監視に限ら
ず、広く一般の回線ケーブルの監視に利用できる。

また本発明によれば、各比較器に接続されたそれぞれの
自己保持回路からの出力を警報リレー制御回路（オア回
路）に集め、その出力でトランジスタＴｒｌを動作させ
、トランジスタＴｒ２のベース電圧を下げた寸まに保た
せるだめ、警報リレーは一度警報を発した後に比較器よ
りの警報出力がなくなっても警報リレーは落下の′＝１
まに保たれ、警報を発するとともに警報表示灯を点灯す
るため、回路の断線などの場合でも無警報となることが
なく、集中監視装置の信頼性を向上できる。さらに定電
圧電源の使用により比較的低い電圧で警報精度を高め、
また、現時の接地抵抗値をメータに正確に現示できる効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作原理を示す説明し１、第２図は本
発明の一実施例を示す配線図、第６図は接地検出器の正
面図である。 ＰＳ　検出用定電圧電源 Ａ（Ａ、、Ａ、・　）比較器 ＲＬ　（ＲＬｌ、ＲＬ２．・　）警報表示灯ＧＬ・・正
常表示灯 ＡＲ・警報リレー ＳＨ（ＳＨＩ　ＳＨ２，−）自己保持回路り、、　Ｄ、
、、　Ｄ３・　ダイオード（割込優先順位指定回路）Ｍ
・・メータ（絶縁抵抗計） Ｐトチェック押ボタン Ｐ２・・・復帰押ボタン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （＋１　　検出用定電圧電源と、被監視ケーブルの接地
   抵抗値の変化を２以上のレベルでそれぞれ表示させる複
   数の警報表示器と、予じめ定められた警報レベルと検出
   時における被監視ケーブルの接地抵抗値とを比較し、各
   レベルに対応する接地抵抗値を検出して警報出力を出力
   する複数の比較器と、比較器のいずれかの出力で一定時
   分後落下して警報レベルに対応した警報表示器に読み込
   みを開始させる警報リレーと、警報リレーが落下後ひき
   つづき警報器を動作状態に維持させる自己保持回路と、
   最小レベルの警報出力を優先してその警報出力を特定の
   自己保持回路に記憶させる割込優先指定回路とを具備す
   ることを特徴とする接地検出器。