TWI299792B - - Google Patents

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TWI299792B
TWI299792B TW095124687A TW95124687A TWI299792B TW I299792 B TWI299792 B TW I299792B TW 095124687 A TW095124687 A TW 095124687A TW 95124687 A TW95124687 A TW 95124687A TW I299792 B TWI299792 B TW I299792B
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Yasumasa Kondou
Shincihi Nakayama
Tatsuhiko Komiya
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Sbc Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

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Description

1299792 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種藉由計測在漏電流和電線路流動的 電壓基本波,而判斷電性機器的絕緣狀態的漏電流檢測裝 置以及方法,特別是,有關一種各別檢測出在被測定電線 路流動的對地絕緣電阻成分、以及對地靜電電容成分的漏 電流的漏電流檢測裝置以及方法。 φ 本申請案在日本國中,係以2005年7月6日提出申 請的日本專利申請案號2005 - 1 97949爲基礎,來主張優先 權,藉由參照該申請案,而援用於本申請案。 【先前技術】 在曰常生活中,雖然不太會意識到電的存在,但如周 知,係分別做爲能源,而應用在以情報或通訊爲始的各種 領域,對現在的社會來說,是不可缺少的。 φ 另外,電的利用雖然方便,但相反的,若沒有適當的 管理或使用,則也包含有相當的危險性,而有引起電性火 災或感電事故等重大的事故之可能性。 例如,該重大事故的原因之一爲漏電流,係與電路或 機器的絕緣不良有著深切的關係。但是,在調查該漏電流 時,需要相當多的時間,也須停電藉由絕緣電阻計來測定 僅絕緣不良的數値。 然而,在現在的社會狀況中,電腦應用在社會的各層 面,而藉由智慧型大樓的普及擴大、以及工廠的FA (工 -5- (2) 1299792 廠自動化裝置)化,來構築24小時連續運轉的系統,有 著無法爲了計測漏電流,而暫時設爲停電狀態的狀況。 因而,現在由於有這種高度資訊化的社會的無停電化 的要求,而提案有各種:將電路及機器的絕緣不良管理從 伴隨停電的使用絕緣電阻計的方法,轉變爲不需斷電而可 測定的漏電流測定方法,藉由漏電遮斷器或漏電火災警報 機等,來測定漏電流,而管理絕緣狀態的通電中的預防策 φ 略等。這種技術係揭示於:日本特開2 0 0 1 _ 2 1 5 2 4 7號公報 、日本特開2002-98729號公報。 然而,在漏電流I包含有:起因於對地靜電電容的漏 _ 電流(Igc );以及直接與絕緣電阻相關的起因於對地絕 . 緣電阻的漏電流(IgO 。引起上述漏電火災等的原因,係 因爲絕緣電阻的存在,若可以正確的檢測出起因於該絕緣 電阻的漏電流(Igr ),則可確認電路的絕緣狀態,而可避 免漏電火災等的嚴重災害。 # 然而,在工廠等所使用的電性機器,在連結機器之間 時,電路的長度變長,藉由該電線路的長大化,而使對地 靜電電容增大化,又,藉由搭載於電子機器的雜訊濾波器 、或電湧抑制器等電路,插入到接地側的電容器(靜電電 容元件),而更使對地靜電電容增大化,隨之而來,將導 致起因於對地靜電電容的漏電流(Igc )變大。 又,此等電性機器,係搭載應用電力用半導體元件的 變頻器。在電性機器中,由於使角該所搭載的變頻器做爲 高速的電子開關,因此,必然產生商用電源的基本頻率爲 -6 - (3) 1299792 5 OHz或60Hz的整數倍之正弦波的高頻變形電流。由於在 高頻變形電流包含高的頻率成分,因此,通過自然分佈於 電線路的對地靜電電容,又,若附加雜訊濾波器,則從該 濾波器流動到地面,而因爲流動到地面的高頻變形電流, 導致漏電流I的値變大。 因而,和絕緣的良否直接相關的起因於對地絕緣電阻 的漏電流(I gr ),受到電線路的長大化及變頻器、或因雜 訊濾波器等的高頻變形電流的影響,而難以正確地檢測出 〇 又,高密度的安裝零件的機器,例如,在電話機、傳 真機、印表機以及複合機等中,爲了調查絕緣的處所,而 藉由絕緣電阻計等進行計測時,亦有因爲所注入的特定電 壓,而導致電子電路受到影響的顧慮。因而,在這種機器 中,由於有導致功能破壞的顧慮,因此,也存在多數本身 無法自行測定絕緣電阻的機器。 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 然而’漏電流(I g c )的存在會提升漏電遮斷器,或 漏電火災警報器誤動作的原因。漏電流(igc)係由於因 爲以上所述的各種主要原因而變動,故有因應該變動而導 致漏電遮斷器或漏電火災警報器誤動作的顧慮。因此,爲 了確實檢測出漏電流(Igc ),若可知道其變動幅度,則 可選擇漏電遮斷器或漏電火災警報器動作時,漏電流I的 (4) 1299792 設疋値爲最適當的値。又,右可確貫進彳了漏電流(I g c ) 的檢測,則在漏電遮斷器或漏電火災警報不引起誤動作的 範圍內,可設定漏電流I,則可避免誤動作引起的停電或 機器的問題。 再者,電容器係具有容易通過比商用頻率高的頻率的 性質,此亦是因爲高頻的漏電流,而導致過熱的原因。 又,更嚴謹的來說,高頻所引起的問題,不僅在高頻 所產生的部份產生,在高頻容易流動的電容成分之對地靜 電容量較大的場所也容易產生。因此,若可確實檢測出除 去高頻的漏電流成分I g C,則可特定具有與電容器相當的 靜電電容的機器及電線路。 因此’本申請案發明之目的在於,提供一種漏電流檢 測裝置以及漏電流檢測方法,係用來計測漏電流I,且不 需爲了檢測而使電路停電,亦即在通電的狀態下,不會破 壞與被測定電線路連接的機器,而可從外部簡單且安全的 確實檢測出起因於對地靜電電容的漏電流(Igc )。 〔用以解決課題之手段〕 本發明之漏電流檢測裝置,其特徵爲具備有:檢測出 在被測定電線路流動的漏電流的漏電流檢測部;檢測出施 加於被測定電線路的電壓的電壓檢測部;分別將已被漏電 流檢測部檢測出的漏電流、及已被電壓檢測部所檢測出的 電壓,變換爲數位信號的類比/數位變換部;除去已被類 比/數位變換部變換的數位信號的高頻成分的高頻成分除 -8- (5) (5)1299792 去部;依據藉由高頻成分除去部而除去高頻成分的數位信 5虎’檢測出漏電流和電壓的位相角的位相角檢測部;依據 已被位相角檢測部檢測出的位相角、和漏電流,來算出起 因於對地靜電電容的漏電流的算出部。 又,本發明係漏電流檢測方法,其特徵爲具備有:檢 測出施加於被測定電線路的電壓的電壓檢測步驟;將於漏 電流檢測步驟所檢測出的漏電流、及於電壓檢測步驟所檢 測出的電壓,分別變換爲數位信號的類比/數位變換步驟 ;除去已在類比/數位變換步驟被變換的數位信號的高頻 成分的高頻成分除去步驟;依據於高頻成分除去步驟中被 除去高頻成分的數位信號,檢測出漏電流和電壓的位相角 的位相角檢測步驟;依據於位相角檢測步驟檢測出的位相 角、和漏電流’算出起因於對地靜電電容的漏電流的算出 步驟。 本發明係將在被測定電線路流動的漏電流、和施加在 被測定電線路的電壓,分別變換爲數位信號,並依據該已 被變換的數位信號’檢測出在被測定電線路流動的漏電流 、和施加在被測定電線路的電壓的位相角,依據該已被檢 測出的位相角和漏電流,可算出起因於對地靜電電容的漏 電流’因此即使被測定電線路長大化,又,輸出高頻變形 電流的變頻器等與被測定電線路連接,亦可檢測出起因於 對地靜電電容的漏電流(Igc ),而可選擇將漏電遮斷器 或漏電火災警報器動作時的漏電流I的設定値爲最適當的 値。因而’根據本發明,可避免因爲漏電遮斷器或漏電火 -9- (6) 1299792 災警報器的誤動作而導致的停電或機器的問題。 又,本發明的漏電流檢測裝置及方法,係不需爲了檢 測出漏電流,而暫時將電路機械設備等設爲停電狀態,而 可從外部簡單且安全的檢測出起因於對地靜電電容的漏電 流(I g c )。 再者,在本發明的漏電流檢測裝置以及方法中,可進 行導致漏電火災等嚴重災害的起因於對地絕緣電阻的漏胃 流(I g r )的檢測。 本發明的其他的目的,及本發明所獲得的具體的優點 ,係在以下中,從參照圖面所說明的實施形態,可更清楚 的了解。 【實施方式】 以下,參照圖面,說明應用本發明的漏電流檢測裝置 、及方法的實施形態。 # 本發明的漏電流檢測裝置1,係如第1圖所示,具備 有:一起箝住被測定電線路A的電力線,從被測定電路線 A檢測出漏電流I的箝位變流感測器部(以下,稱爲CT 感測部)1 0 ’放大以箝位變流感測部1 〇檢測出的漏電流I (以下,稱爲信號S 1 )的第1放大電路部1 1、除去在第 Ϊ放大電路部1 1放大的信號S 1的雜訊成分的第1類比濾 波器1 2、放大以第1放大電路部n放大的信號S〗的第2 放大電路部1 3、以及除去以第2放大電路部! 3放大的信 號S 2的雜訊成分的第2類比濾波器1 4。 -10- (7) (7)
1299792 該漏電流檢測裝置1由於檢測出施加在被測定電 A的電壓的基本波位相,因此具備:從被測定電線路 R相及T相檢測出電壓的電壓檢測部1 5 ;以及將在電 測部1 5所檢測出的電壓變壓成特定的電壓比的變壓 ,並依據以該變壓部1 6變壓的電壓値V1,來判斷補 電線路A爲1 〇 〇 V系或2 Ο Ο V系的電壓判斷部1 7。 再者,漏電流檢測裝置1係具備有:除去由電壓 部1 7所供給的電壓V2的雜訊成分的第3類比濾波 ;除去由電壓判斷部1 7所供給的電壓V2的雜訊成另 4類比濾波器1 9 ;認識從第1類比濾波器1 2所供給 號S3、以及從第2類比濾波器1 4所供給的信號S4 溢流’又,認識從第3類比濾波器1 8所供給的信號 以及從第4類比濾波器1 9所供給的信號S 6的位準纪 轉換器20。從該多路轉換器20所供給的類比信號 供給至A/D變換部21,在A/D變換部21中變換爲1 5虎 S 8 〇 然後,漏電流檢測裝置1係具備:用來算出起β 地靜電電容的漏電流(Igc )的運算電路部22。該雙 路部22係依據已被A/D變換部2 1變換的數位信號 進行特定的運算,而算出起因於對地靜電電容的漏獨 1 gc )。在該運算電路部2 2所運算的結果,係依據| 路部23的控制而顯示於顯示部。 本發明的漏電流檢測裝置1係具備:切換電性) 開關部24 ;以及記憶保持以運算電路部22所算出;^ ,線路 A的 :壓檢 部1 6 〖測定 〖判斷 器18 >的第 ί的信 是否 S5、 ]多路 S7係 Μ立信 3於對 i算電 S8, ί流( _示電 ί式的 1結果 (8) 1299792 的記億部25。開關部24係藉由使用者來操作,例如,進 行電性方式爲單相式、或三相式的選擇,將所選擇的電性 方式的資訊供給到運算電路部22。 在此所使用的記億部2 5,亦可爲可記憶保持在運算電 路部2 2所算出的結果的構成,例如,可使用硬碟(HD ) ,或是快閃記憶體等的各種記錄媒體或記錄裝置。 使用於本發明的漏電流檢測裝置1的箝位變流感測部 1 〇,係檢測出由在被測定電線路A流動的漏電流成分所產 生的磁場,從所檢測出的磁場而生成電流。該箝位變流感 測部1 〇係將已生成的電流供給至第1放大電路部1 1,做 爲漏電流I。此外,藉由箝位變流感測部1 0所生成的漏電 流I,係包含:起因於對地靜電電容的漏電流(以下稱爲 Igc ):與絕緣電阻直接相關之起因於對地絕緣電阻的漏 電流(以下稱爲Igr )。此外,Igc不僅因應被測定線路a 的長度而增大容量,亦因爲起因於電性機器所使用的變頻 器、或雜訊濾波器等的高頻變形電流,而導致容量增大。 第1放大電路部1 1係以特定的增益,放大從箝位變 流感測部1 0所供給的漏電流I (信號S 1 )。第1放大電 路部1 1係將放大後的信號s 1供給至第1類比濾波器i 2 、和第2放大電路部1 3。此外,在第1放大電路部n中 ’具體而言,將漏電流I變換爲電壓,使變換後的電壓放 大到特定的位準。 第1類比濾波器1 2係以通過特定帶域(以下,稱爲 第1帶域)的信號的濾波器電路構成,對於從第!放大電 -12- (9) 1299792 路部1】所供給的信號S 1,除去第1帶域以外的信號成分 (雜訊成分),而將雜訊除去後的信號S 3供給至多路轉 換器2 0。 第2放大電路部1 3係更以特定的增益,放大從第] 放大電路部1 1所供給的信號s1。第2放大電路部13係 將放大後的信號S2供給至第2類比濾波器1 4。 第2類比濾波器1 4,係以通過特定帶域(以下’稱爲 第2帶域)的信號的濾波器電路構成,對於從第2放大電 路部1 3所供給的信號S 2,除去第2帶域以外的信號成分( 雜訊成分),而將雜訊除去後的信號s 4供給至多路轉換器 20 〇 多路轉換器20係依據從第1類比濾波器1 2所供給的 信號S 3、和從第2類比濾波器1 4所供給的信號s 4 ’選擇 一方的信號,而以所選擇的信號做爲信號S 7 ’供給到A/D 變換部2 1。 在此,說明多路轉換器2 0的具體動作。多路轉換器 20係判斷從第1類比濾波器1 2所供給的信號S3、以及從 第2類比濾波器1 4所供給的信號S4是否溢流,而選擇未 超載的一方的信號做爲信號S 7,並供給到A/D變換部2 1 〇 又,多路轉換器2 0係在從第1類比濾波器1 2所供給 的信號S3、及從第2類比濾波器14所供給的信號S4,皆 沒有溢流時,以信號的帶域較寬者的信號做爲信號S 7 ’ 並供給到A/D變換部2 1。例如,當以箝位變流感測部1 〇 -13- (10) 1299792 檢測出的漏電流I爲較小的信號,例如爲數ηιΑ左右時, 多路轉換器2 0選擇從第2類比濾波器1 4所供給的信號 S 4,而以該信號S 4做爲信號S 7,供給到a/D變換部2 1。 又,例如,當以箝位變流感測部】〇檢測出的漏電流I爲 較大的信號,例如爲數百mA左右時,多路轉換器20係 選擇從第1類比濾波器1 2所供給的信號S 3,並以該信號 S 3做爲信號S 7,供給到A/D變換部2 1。 然後,本發明的漏電流檢測裝置1的電壓檢測部1 5, 係如第1圖所示,藉由使電壓探針與被測定電線路A連接 ,而檢測出施加於電壓線路的電壓。 此外,電壓檢測部1 5之被測定電線路A的電性方式 爲三相3線式時,檢測出S相(接地)以外的R相、和T 相間的電壓。 然而,在電性方式爲三相3線式的電線路中,使電壓 降壓的變壓器的2次側,爲防止感電,而進行B種設置工 程,使接地相(S相)與大地連接。因此,在三相3線式 的電線路中,於接地相(S相)和大地之間不產生電壓。 因而,當本發明的漏電流檢測裝置1的電壓檢測部1 5爲 被測定電線路A的電性方式爲三相3線式時,檢測出S相 (接地)以外的R相和T相間的電壓,而不需要進行S相 和R相、S相和T相之間電壓的檢測。此從於現在使用的 漏電遮斷器中,形成未檢測出接地相的漏電的構造可理解 〇 又,當本發明的漏電流檢測裝置1的電壓檢測部1 5 -14 - (11) 1299792 的被測定電線路A的電性方式爲單相2線式時,檢測出N 相和L相間的電壓。 然後’電壓檢測部1 5係從被測定電線路A檢測出的 電壓求出基準點,並將其電壓供給至變壓部1 6。在此,電 壓檢測部1 5係以從被測定電線路a檢測出的電壓的〇交 叉的點做爲基準點。 變壓部1 6係將從電壓檢測部1 5所供給的電壓,變壓 爲特定的電壓値,將變壓後的電壓V 1供給到電壓判斷部 1 7。電壓判斷部1 7係判斷從變壓部1 6所供給的電壓V 1 的位準例如100 V或20 0V (分壓),並將判斷後的電壓 V 2供給至第3類比濾波器1 8、和第4類比濾波器1 9。 第3類比濾波器1 8係除去從電壓判斷部1 7所供給的 電壓V2的雜訊成分,並將雜訊除去後的信號S5供給至多 路轉換器20。第3類比濾波器1 8,例如以和1 00V系的電 壓對應的濾波器電路所構成,當100V的電壓V2由電壓 判斷部1 7供給時,將1 0V的信號S5供給至多路轉換器 20 〇 第4類比濾波器1 9係除去從電壓判斷部1 7所供給的 電壓V 2的雜訊成分,並將雜訊除去後的信號S 6供給至多 路轉換器20。第4類比濾波器1 9,例如以和200V系的電 壓對應的濾波器電路所構成,當200V的電壓V2由電壓 判斷部1 7供給時,將1 0V的信號S 6供給至多路轉換器 20 ° 多路轉換器20係比較:從第3類比濾波器1 8供給的 -15- (12) 1299792 信號S 5、和從第4類比濾波器1 9供給的信號S 6,並選擇 特定値例如1 0V的信號,以所選擇的信號做爲信號S 7, 而供給至A/D變換部21。 A/D變換部2 1係將從多路轉換器20所供給的類比信 號即信號S 7變換爲數位信號S 8,並將變換後的數位信號 S 8供給至運算電路部2 2。 運算電路部22係依據從開關部24所供給的資訊,對 φ 於從A/D變換部2 1所供給的數位信號S 8,進行特定的運 算,而檢測出起因於對地靜電電容的漏電流(Igc )。又 ,運算電路部22係算出起因於對地絕緣電阻的漏電流( Igr )、漏電流(Igc )、漏電流(Igr )的向量的合計値的 漏電流(10 )、電阻値Gr、及位相角,作爲運算結果。 顯示電路部23係表示運算電路部22所算出的結果。 此外,當顯示部的尺寸較小時,將藉由使用者特定的操作 所選擇的運算結果,顯示於顯示部。 φ 在此,說明運算電路部22的運算處理。運算電路部 2 2係根據A/D變換部2 1所供給的數位信號S 8,來藉由數 位濾波器除去第3、第5、及第7次高頻,依據來自開關 部24所供給的資訊即被測定電線路A的電性方式,對於 除去此等高頻後的信號,算出漏電流(10 )的位相角(Θ )。具體而言,運算電路部22係依據:起因於被測定電 線路A所產生的漏電流I的數位信號S 8、以及起因於施 加在被測定電線路A的電壓的數位信號S8,而算出在被 測定電線路A流動的漏洩電流1的位相角(㊀)。 -16- (13) 1299792 然後,運算電路部22係從:已算出的位相角(θ )、 以及已檢測的漏電流(I 〇 ),來算出起因於對地靜電電容 的漏電流(I g c )。 當運算電路部22的電性方式爲單相式時,藉由下述 的第1式算出1 g c。
Igc=sin0xIO · · · (1) 又,當運算電路部22的電性方式爲三相3線式時, φ 藉由下述的第2式算出Igc。 I g c = ( I Ο X s i ηθ/V 3 ) -1 〇 X c 〇 s Θ ...(2) 運算電路部22係依據位相角(θ )、和在被測定電線 路A產生的漏電流(10 ),而算出Igr。此外,當電性方 式爲單相式時,藉由下述第3式算出Igr,當電源爲三相 式3線式時,藉由下述的第4式算出I gr。
Igr = I0 X cosG ...(3)
Igr= ( IOxsinG) /cos30。 · · · (4) φ 又,運算電路部22係依據已算出的Igr、和施加於被 測定電線路A的電壓V,藉由下述的第5式算出。
Gr = V/ Igr · · · (5) 具備上述構成的漏電流檢測裝置1,例如,即使被測 定電線路A的電源爲三相式3線式時,亦可構成與電源爲 單相式的情況相同的處理。 在此,說明本申請案發明的漏電流檢測裝置1的原理 〇 漏電流檢測裝置1的箝位變流感測部1 〇,係箝位被測 -17- (14) 1299792 定電線路A,如第2圖(a )所示,檢測出位相各1 2 0 °不 同的在R相和S相之間,S相和T相之間、及T相和R相 之間的波形。此外,在第2圖(a )中,爲了方便,雖表 示個別的波形,但以箝位變流感測部1 〇檢測出的波形爲 合成波形。藉由箝位變流感測部1 0檢測出的合成波形, 係供給至第1放大電路部1 1。第1放大電路部1 1係以特 定的增益,放大從箝位變流感測部1 0所供給的漏電流I ( φ 信號S1 ),並將放大後的信號S 1,供給至第1類比濾波 器1 2和第2放大電路部1 3。 第1類比濾波器1 2係對從第1放大電路部1 1供給的 信號S 1除去第1帶域以外的信號成分(雜訊成分),並 將雜訊除去後的信號S 3供給至多路轉換器2 0。 又,第2放大電路部1 3更將從第1放大電路部1 1所 供給的信號S 1,放大至特定的位準。第2放大電路部1 3 係將放大後的信號S2供給至第2類比濾波器1 4。 # 第2類比濾波器1 4,係對從第2放大電路部1 3供給 的信號S2除去第2帶域以外的信號成分(雜訊成分),並 將雜訊除去後的信號S4供給至多路轉換器20。 多路轉換器20係依據:從第1類比濾波器1 2所供給 的信號S3、和從第2類比濾波器14所供給的信號S4,選 擇一方的信號,而以所選擇的信號做爲信號S 7,供給至 A/D變換部21。 又,電壓檢測部1 5如第1圖所示,在R相以及T相 連接電壓探針,檢測出R相和T相間的電壓,並將所檢測 -18- (15) 1299792 出的電壓,如第2圖(b )所示,加以反轉。電壓檢測部 1 5係在檢測出之電壓的特定場所,規定以〇交叉的點爲基 準點。在電壓檢測部]5中所求出之基準點的電壓,係供 給到變壓部]6。 變壓部1 6係將從電壓檢測部1 5供給的電壓,變壓爲 特定的電壓値,並將變壓後的電壓V 1供給至電壓判斷部 1 7。電壓判斷部1 7係判斷從變壓部1 6所供給的電壓v 1 的位準,例如爲100V或200V (分壓),而將判斷後的電 壓V 2供給到第3類比濾波器1 8和第4類比濾波器1 9。 在此,第3類比濾波器1 8係除去從電壓判斷部1 7所供給 的電壓V2的雜訊成分,並將雜訊除去後的信號S5,供給 至多路轉換器2 0。又,第4類比濾、波器1 9係除去從電壓 判斷部1 7所供給的電壓V2的雜訊成分,而將雜訊除去後 的信號S6供給至多路轉換器20。 多路轉換器2 0係比較:從第3類比濾波器1 8供給的 信號S 5、和從第4類比濾波器1 9供給的信號S 6,而選擇 特定値例如1 0V的信號,而將選擇後的信號S 7供給至 A/D變換部2 1。 然後,A/D變換部2 1係將多路轉換器20所供給的類 比信號的信號S 7,變換爲數位信號S 8,將變換後的數位 信號S8供給到運算電路部22。 例如,在被測定電線路A的R相僅產生起因於對地絕 緣電阻的漏電流的Igr (以下稱爲「R相Igr」),又,在 T相僅產生起因於對地絕緣電阻的漏電流的I gr (以下稱 -19 - (16) 1299792 爲「T相Igr」)時,如第2圖(c )所示,R相Igr係從 基準點產生120°的位相差,T相igr係從基準點產生60° 位相差。 在被測定電線路A的R相僅產生起因於對地絕緣電阻 的漏電流的Igc (以下稱爲「R相Igc」),又,在T相僅 產生起因於對地絕緣電阻的漏電流的Igc (以下稱爲「T 相Igc」)時,如第2圖(d)所示,從R相Igc和T相 Igc的合成波形的基準點的位相差爲180 ( 0° )。 再者,於被測定電線路A的R相產生I g r和I g c,在 T相產生Igr和Igc時,如第2圖(e )所示。 又,以向量表示上述說明時,如以下所示。由於被測 定電線路A爲三相式,因此成爲第3圖(a )所示。然後 ,以電壓檢測部1 5檢測出R相和T相之間的電壓,當從 所檢測的電壓求出基準點時,如第3圖(b )所示,成爲 單相式的向量圖。此外,如上所述,R相I g r和基準點的 位相差爲60°,又,T相Igr和基準點的位相差爲120°。 又,爲單相式時,如第4圖所示,Igr和Igc的位相 差爲90°,因此在從R相Igr轉動90°的位置可求出R相 Igc,又,從T相Igr轉動90°的位置可求出T相Igc。再 者,從基準點於180° ( 0° )的位置上,可求出R相Igc和 T相Igc的合成向量Igc (參照第3圖(c ))。 因而,例如,當在被測定電線路A僅產生R相I gr時 ,R相Igr和R相Igc的合成向量,亦即在被測定電線路 A流動的漏電流10,可如第3圖(d )所表示。此外,從 -20- (17) 1299792 第3圖(d )可導出上述第5式,做爲算出R相Igr的式 子。又,漏電流10的位相差Θ,係根據R相I g 1·以及I g c 的大小而變化,變化的幅度從基準點開始爲6 0°至1 8 0 °。 又,例如,當在被測定電線路Α僅產生Τ相Igr時, T相Igr和T相Igc的合成向量,亦即在被測定電線路A 流動的漏電流10,可如第3圖(e )所表示。此外,從第 3圖(e)可導出上述第5式,做爲算出T相Igr的式子。 Φ 又,漏電流10的位相差Θ,係根據T相Igr及T相Igc的 大小而變化,變化的幅度從基準點開始爲120°至180°。 然而,在本發明中,如前所述,當被測定電線路A的 電性方式爲三相3線式時,檢測出S相(接地)以外的R 相和T相間的電壓,而不需要進行S相和R相、S相和T 相之間的電壓的檢測。 亦即,R相接地故障時的Igc,成爲下述第6式所示 〇 • I g c = I Ο X s i η ( Θ — 9 0。)+ I g r X s i η 3 0。 · · ·( 6) 又,使T相接地故障時的Igc,如下述第7式所示。 I g c = I 0 x s i η ( Θ — 9 0。)一 I g r X s i η 3 0。 · · ·( 7) 當條件爲位相角(θ)爲120°$θ€180°時,Igc完全成 爲2重解。藉此,該I gc的取得範圍爲R相接地故障時的 Igc,或是T相接地故障時的Igc之値的任一種。這是因爲 I gr的接地故障相爲任一方,而成爲2重解。 又,θ<60°的Igc不存在。再者,60°<θ<120°,將正 的値的解設爲1 g c値。 -21 - (18) 1299792 此外,當位相角(θ )爲1 2 Ο ° $ Θ S 1 8 0 °時: 述的第7式所示。
Igr = I〇xsin ( 180°θ) /cos30° · · · ( 7 ) 在本發明中,如前所述,當被測定電線路 式爲三相3線式時,檢測出S相(接地)以外 相間的電壓,而不需要進行S相和R相、S相 的電壓的檢測。 在此,根據上述本申請案發明的漏電流檢 使用第5圖的流程,說明檢測出在被測定電線 漏電流成分的動作。 在步驟ST1中,使用者將電壓探針與測定 路的電壓線路連接。當測定對象的電線路爲I (由電壓線路和接地線所構成)時,注意電 性,並且使電壓探針與電壓線路連接。電壓檢 將經由電壓探針檢測出的電壓,供給到變壓部 測定對象的電線路爲單相3線式,或三相多線 R相及T相的極性,而使電壓探針與R相及T 壓檢測部1 5係合成經由電壓探針所檢測出的 合成後的電壓供給至變壓部1 6。 在步驟ST2中,使用者係注意箝位變流磨 感測器部(分割型交流器)的K和L的方向, B種設置工程的接地線、或被測定電線路。此 檢測裝置1係使感測器部的K和L的方向對準 成分表示於未圖示的顯示部,又,亦可採用當 ’ Igr成爲下 A的電性方 的R相和T 和T相之間 測裝置1, 路A流動的 對象的電線 Μ目2線式 壓線路的極 測部1 5係 1 6。又,當 式時,注意 相連接。電 電壓,而將 〖測部10的 而~起箱位 外,漏電流 時,漏電流 感測器部的 - 22- (19) (19)1299792 K和L的方向不同時,從未圖示的蜂鳴器輸出部使蜂鳴器 鳴響的構成。又,爲了不使感測部的挾住方向有錯誤,而 使K顯示和L顯示附加於感測器部的手持部份亦可。 在步驟ST3中,使用者將漏電流檢測裝置1的主電源 設爲ON。 在步驟S T 4中,使用者操作開關部2 4,而選擇電性 方式。 在步驟ST5中,使用者按壓漏電流檢測裝置1的測定 開始鈕。漏電流檢測裝置1係藉由按壓測定開始鈕,而進 行在被測定電線路A流動之漏電流的檢測。 在此,藉由本發明的漏電流檢測裝置1,將實際上從 被測定電線路測定漏電流成分的結果表示於第6圖。此外 ,第6圖所示的測定,係在電源頻率:5 0Hz,電壓:單相 100V,氣溫:25 °C,濕度:68%的條件下進行。 又,在測定中,從測定開始經過4分鐘至經過7分鐘 之前(3分鐘),接地1 〇kQ做爲疑似絕緣電阻’從測定 開始經過7分至經過9分前(2分鐘),接地1 OkQ做爲 疑似絕緣電阻,且使電容器(0·47)接地做爲疑似靜電 電容,從測定開始經過9分鐘到經過1 1分鐘之前(2分鐘 ),更追加一個電容器接地(〇 · 4 7 pF )做爲疑似靜電電容 ,從測定開始經過1 2分鐘至測定結束(3分鐘)’僅取下 疑似絕緣電阻。 在步驟S T 6中,使用者進行特定的操作,在顯示部選 擇藉由步驟ST5的製程所求出的結果。在此,由起因於對 -23- (20) 1299792 地靜電電容的漏電流(Igc )、起因於對地絕緣電阻的漏 電流(Igr)、及漏電流(Igc)和漏電流(Igr)之向量的 合計値的漏電流(10 )、電阻値Gr、位相角的任一個選擇 〇 本發明的漏電流檢測裝置1係因應步驟S T 6的步驟之 使用者的操作所選擇之特定的結果,選擇性的顯示於顯示 部。 又,在步驟ST7中,漏電流檢測裝置1係因應使用者 的操作,而將所選擇的全部結果記憶在記憶部25。又,漏 電流檢測裝置1係因應使用者的操作,而將所選擇的全部 結果輸出到外部的構成亦可。 這種構成的本申請案發明的漏電流檢測裝置1,係從 被測定電線路A檢測出漏電流I,以第1放大電路部1 1 放大所檢測的漏電流I,更以第2放大電路部1 3放大以第 1放大電路部1 1放大的信號,而依據在第1放大電路部 1 1所放大的信號、和以第1放大電路部1 1和第2放大電 路部〗3所放大的信號,選擇最適當的信號,在多路轉換 器20輸入到A/D變換部21,又,檢測出施加於被測定電 線路 A的電壓,使所檢測的電壓分壓,而在多路轉換器 2 0選擇最適當的信號,輸入到A/D變換部2 1,並依據在 A/D變換部2 1所變換的數位信號,在運算電路部22進行 特定的運算,由於檢測出起因於對地靜電電容的漏電流( Igc ),因此,可將漏電遮斷器或漏電火災警報器動作時 的漏電流I的設定値選擇在最適當的値。因而,根據本發 -24 - (21) 1299792 明,可避免因爲漏電遮斷器或漏電火災警報器的誤動作, 而引起停電或機器的問題。 又’在本發明中’爲了檢測出漏電流,而不需要將電 路、機械設備等暫時設爲停電狀態,而可從外部簡單且安 全的檢測出漏電流(Igc )。 又,在本發明的漏電流檢測裝置以及方法中,亦可檢 測出導致漏電火災等嚴重災害之起因於對地絕緣電阻的漏 電流(I g r )。 又’本申請案發明的漏電流檢測裝置1,並非如頻率 注入式般由他處帶來基準點,而是依據在傳送電路產生的 電壓來求出基準點的構成。 此外,本發明不限定於參照圖面所說明的上述實施例 ,在不脫離添附的申請專利範圍、及其主旨可進行各種變 更、置換、或其同等事宜,該業者等應清楚明白。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之漏電流檢測裝置的構成之方塊圖。 第2圖係以波形表示藉由本發明之漏電流檢測裝置而 進行的漏電流之檢測的樣子之圖。 第3圖係以向量表示藉由本發明之漏電流檢測裝置而 進行的漏電流之檢測的樣子之圖。 第4圖係電源爲單相時的Igr和Igc的位相差之圖。 第5圖係說明本發明之漏電流檢測裝置的動作構成之 流程圖。 - 25- (22) 1299792 第6圖係藉由本發明之漏電流檢測裝置,實際測定電 線路時的第1資料例之圖。 【主要元件符號說明】 1 :漏電流檢測裝置 1 〇 :箝位變流感測器 1 1 :第1放大電路部 1 2 :第1類比濾波器 1 3 :第2放大電路部 1 4 :第2類比濾波器 1 5 :電壓檢測部 1 6 :變壓部 1 7 :電壓判斷部 1 8 :第3類比濾波器 1 9 :第4類比濾波器 20 :多路轉換器 21 : A/D變換部 22 :運算電路部 2 3 :顯示電路部 24 :開關部 2 5 :言己憶部 A :被測定電線路 I : 漏電流 s 1至S 8 :信號 -26-

Claims (1)

1299792 ⑴ 十、申請專利範圍 1 · 一種漏電流檢測裝置,其特徵爲具備有: 才食 '測在被測定電線路流動的漏電流的漏電流檢測手 段; 才愈漁1出施加於上述被測定電線路的電壓的電壓檢測手 段; 分別將已被上述漏電流檢測手段檢測出的漏電流、及 已被述電壓檢測手段所檢測出的電壓,變換爲數位信號 的類比/數位變換手段; 除去已被上述類比/數位變換手段變換的數位信號的 高頻成分的高頻成分除去手段; 依據藉由上述高頻成分除去手段而除去高頻成分的上 述數位信號’檢測出上述漏電流和上述電壓的位相角的位 相角檢測手段; 依據已被上述位相角檢測手段檢測出的上述位相角、 和上述漏電流,來算出起因於對地靜電電容的漏電流的算 出手段。 2 ·如申請專利範圍第1項之漏電流檢測裝置,其中 ,更具備有: 用來除去已被上述漏電流檢測手段檢測出的上述漏電 流的雜訊成份的第1雜訊成份除去手段、和用來除去在上 述電壓檢測手段檢測出的上述電壓的雜訊成份的第2雜訊 成份除去手段, 上述類比/數位變換手段,係將藉由上述第1雜訊成 -27- (2) 1299792 份除去手段來除去雜訊成份的上述漏電流、及藉由上述第 2雜訊成份除去手段來除去雜訊成份的上述電壓,分別變 換爲數位信號。 3 .如申請專利範圍第1項之漏電流檢測裝置,其中 ,具備有:用來選擇被測定的被測定電線路的電性方式的 切換開關。 4.如申請專利範圍第1項之漏電流檢測裝置,其中 ,當被測定電線路的電性方式爲單相式時,起因於對地接 地靜電電容的漏電流(Igc ),係根據Igc= sin 0 xIO而算 出, 但, 10係爲被上述漏電流檢測手段檢測出的漏電流,0爲 上述漏電流和上述電壓的位相角。 5 ·如申請專利範圍第1項之漏電流檢測裝置,其中 ,當被測定電線路的電性方式爲三相多線式時,起因於對 地接地靜電電容的漏電流(I g c ),係根據I g c = ( I 0 X s i η 0//" 3) - IOxcos0 而算出, 但, I 0係爲被上述漏電流檢測手段檢測出的漏電流,0爲 上述漏電流和上述電壓的位相角。 6 ·如申請專利軔圍第1項之漏電流檢測裝置,其中 ,係具備有:測定起因於從上述被測定電線路所測定的對 地靜電電容之漏電流成分的測定結果的顯示手段。 7 . —種漏電流檢測方法,其特徵爲具備有: -28- (3) 1299792 檢測出在被測定電線路流動的漏電流的漏電流檢測步 驟; 檢測出施加於上述被測定電線路的電壓的電壓檢測步 驟; 將於上述漏電流檢測步驟所檢測出的漏電流、及於上 述電壓檢測步驟所檢測出的電壓,分別變換爲數位信號的 類比/數位變換步驟; φ 除去已在上述類比/數位變換步驟被變換的上述數位 信號的高頻成分的高頻成分除去步驟; 依據於上述高頻成分除去步驟中被除去高頻成分的上 述數位信號,檢測出上述漏電流和上述電壓的位相角的位 相角檢測步驟; 依據於上述位相角檢測步驟檢測出的上述位相角、和 上述漏電流,算出起因於對地靜電電容的漏電流的算出步 驟。 φ 8 ·如申請專利範圍第7項之漏電流檢測方法,其中 ,更具備有: 用來除去於上述漏電流檢測步驟中檢測出的上述漏電 流的雜訊成份的第1雜訊成份除去步驟、和於上述電壓檢 測步驟中檢測出的上述電壓的雜訊成份的第2雜訊成份除 去步驟, 於上述類比/數位變換步驟中,將於上述第1雜訊成 份除去步驟除去雜訊成份的上述漏電流、及於上述第2雜 訊成份除去步驟除去雜訊成份的上述電壓,分別變換爲數 -29· (4) 1299792 位信號。 9.如申請專利範圍第7項之_ ®流檢測方法’其中 ,在檢測出上述漏電流之前,先選擇所測定的被測定電線 路的電性方式。 1 〇.如申請專利範圍第7項之漏電流檢測方法’其中 ,當被測定電線路的電性方式爲單相式時’起因於對地接 地靜電電容的漏電流(Igc),係根據Igc= sin θ xIO而算 • 出, 但, 1〇係已被上述漏電流檢測手段檢測出的漏電流,0爲 上述漏電流和上述電壓的位相角。 1 1 ·如申請專利範圍第7項之漏電流檢測方法,其中 ,當被測定電線路的電性方式爲三相多線式時,起因於對 地接地靜電電容的漏電流(I g C ),係根據I g c = ( I 〇 x s i κ 0 // 3 ) — I〇xcos 0 而算出, φ 但, 10係爲被上述漏電流檢測手段檢測出的漏電流,0爲 上述漏電流和上述電壓的位相角。 -30-
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