WO2006134678A1

WO2006134678A1 - 漏洩電流検出システム及び方法

Info

Publication number: WO2006134678A1
Application number: PCT/JP2005/021548
Authority: WO
Inventors: Toyotsugu Atoji; Kiyoshi Miyazawa
Original assignee: Ohno, Takemi; Kashiramoto, Yorikazu
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2006-12-21
Also published as: JP2006349424A; EP1898225A1; US20090287430A1; EP1898225A4

Abstract

　被測定電線路（３）の接地線Ｎと電気的に接続されている導電材料（７）により負荷回路（６）の周囲が導電材料（７）によって覆われており、被測定電線路（３）の一方端側に形成されているプラグ１がコンセントに対して適切に接続されているかどうかを判断する接続判断装置（５）と、被測定電線路（３）に流れる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流Ｉｇｒを検出する漏洩電流検出装置（４）を備える。

Description

漏洩電流検出システム及び方法

技術分野

[0001] 本願発明は、漏洩電流を計測することにより被測定電線路を遮断する漏洩電流遮断装置及び方法に関する。

また、本出願は、日本国において 2005年 6月 14日に出願された日本特許出願番号 2005 - 174165を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。

背景技術

[0002] 日常生活の中で、電気の存在を意識することはあまりな、が、周知のように、ェネルギ一源として、また、情報や通信を初めとする様々な分野に利用され、我々の社会にとって、なくてはならない存在となっている。

一方で、電気の利用は、便利な反面、適切な管理や使用を誤れば、大変危険な側面も兼ね備えており、電気火災や感電事故等の重大な事故を引き起こす可能性も少なくない。

例えば、その重大事故の原因の一つとして、電路や機器の絶縁不良に深く関係しているのが漏洩電流である。しかし、この漏洩電流を調べるには、大変な時間を要するうえに、停電させて絶縁不良だけの数値を絶縁抵抗計により測定する必要がある。し力しながら、現在の社会状況では、コンピュータが社会の各方面に利用され、インテリジェントビルの普及拡大及び工場の FA (ファクトリー 'オートメーション)化により、 24時間連続稼働するシステムが構築されており、漏洩電流を計測するために、一時的に停電状態にすることができな、状況となって、る。

したがって、現在では、このような高度情報化による社会の無停電ィ匕の要請から、電路及び機器の絶縁不良管理が停電を伴う絶縁抵抗計による方法から、電気を切ることなく測定できる漏洩電流測定方法に移ってきており、漏洩電流遮断器や漏洩電流火災警報機等により漏洩電流を測定して絶縁状態を管理する通電中の予防策は種々提案されている（例えば、特開 2001— 215247号公報及び特開 2002— 9872 9号公報参照)。

ところで、漏洩電流 Iには、対地静電容量に起因する漏洩電流 (Igc)と、絶縁抵抗に直接関与して、る対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流 (Igr)とが含まれて、る。上述した漏電火災等を引き起こす原因は、絶縁抵抗の存在であり、この絶縁抵抗に起因する漏洩電流 (Igr)のみを正確に検出することができれば、回路の絶縁状態をチエックすることができ、漏電火災等の大惨事を避けることができる。

また、家電製品内部の負荷回路が漏電箇所となり、これを起因にし、最悪の場合には家電製品自体が発火し、重大な事故に繋がるおそれがある。そのため、このような最悪の事態に発展する以前に、負荷回路の異常を検知する必要がある。

し力しながら、家電製品内部では、部品が高密度に実装されており、絶縁箇所を調ベるために、絶縁抵抗計等により計測を行った場合、注入する測定電圧により電子回路が影響を受けてしまう恐れがある。したがって、このような機器では、機能破壊を招く恐れがあることから、絶縁抵抗の測定自体ができな、機器も多数存在する。したがって、負荷回路の異常をいち早く検知し、ユーザに通知することが困難な場合が少なくない。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

本願発明では、家電製品内部の負荷回路が漏電箇所となり、当該負荷回路に供給する電源に異常が生じた場合にいち早く検知し、その旨をユーザに通知することができる漏洩電流検出システム及び方法を提供する。

本発明に係る漏洩電流検出システムは、上述の課題を解決するために、少なくとも一の接地線を含み、一方端側が電源部に接続されるプラグにより形成され、他方端側が接地線と電気的に接続されている導電材料で周囲が覆われている負荷回路に対して電源を供給する電源供給端子により形成されている被測定電線路に発生している漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置と、被測定電線路の一方端側に形成されてヽるプラグが電源部に対して、適切な極性で接続されてヽることを判断する接続判断装置とを備え、漏洩電流検出装置は、被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流を電圧に変換する変換手段と、変換手段により変換された電圧を増幅する増幅手段と、増幅手段で増幅された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 1の高調波成分除去手段と、被測定電線路に発生している電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 2の高調波成分除去手段と、第 1の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の信号波形と、第 2の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の信号波形から位相差を検出する位相差検出手段と、第 2の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の信号波形に基づき、電圧検出手段で電圧を検出した電圧線路に発生している周波数を算出する周波数算出手段と、位相差検出手段により検出された位相差と、周波数算出手段で算出された周波数に基づき、被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度を算出する位相角度算出手段と、第 1の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の実効値を算出する実効値算出手段と、実効値算出手段で算出された実効値と、位相角度算出手段により算出された被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度に基づき、被測定電線路に流れてヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分を算出する対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段と、対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段で算出された被測定電線路に流れて!/ヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えたかどうかを判断する判断手段とを有している。

また、本願発明に係る漏洩電流検出方法は、上述の課題を解決するために、少なくとも一の接地線を含み、一方端側が電源部に接続されるプラグにより形成され、他方端側が接地線と電気的に接続されている導電材料で周囲が覆われている負荷回路に対して電源を供給する電源供給端子により形成されている被測定電線路に発生している漏洩電流を検出する漏洩電流検出方法において、被測定電線路に流れてヽる漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流を電圧に変換する変換工程と、変換工程により変換された電圧を増幅する増幅工程と、増幅工程で増幅された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 1の高調波成分除去工程と、被測定電線路に発生している電圧を検出する電圧検出工程と、電圧検出工程で検出された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 2 の高調波成分除去工程と、第 1の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の信号波形と、第 2の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の信号波形から位相差を検出する位相差検出工程と、第 2の高調波成分除去ェ程により高調波成分が除去された電圧の信号波形に基づき、電圧検出工程で電圧を検出した電圧線路に発生している周波数を算出する周波数算出工程と、位相差検出工程により検出された位相差と、周波数算出工程で算出された周波数に基づき、被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度を算出する位相角度算出工程と、第 1の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の実効値を算出する実効値算出工程と、実効値算出工程で算出された実効値と、位相角度算出工程により算出された被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度に基づき、被測定電線路に流れて！/ヽる漏洩電流に含まれて！/ヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分を算出する対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出工程と、対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出工程で算出された被測定電線路に流れてヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えた力どうかを判断する判断ェ程とを備える。

また、本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施例の説明から一層明らかにされるであろう。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明に係る漏洩電流検出システムの構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、図 1に示した漏洩電流検出システムに備えられている漏洩電流検出装置の構成を示すブロック図である。

[図 3]図 3A及び図 3Bは、電源が単相の場合と三相の場合における漏洩電流 Igrと漏洩電流 Igcの位相差を示す図である。

[図 4]図 4は、接続判断装置の動作の説明に供する図である。

[図 5]図 5は、漏電箇所を介して負荷回路力被測定電線路の N相に漏洩電流 Igrが流れる様子を示す図である。

[図 6]図 6は、漏洩電流検出システムの動作を示すフローチャートである。 [図 7]図 7は、本発明に係る漏電検出システムの他の構成を示すブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態としての漏洩電流検出システム及び方法について説明する。

漏洩電流検出システム 100は、図 1に示すように、少なくとも一の接地線 Nを含み、一方端側が電源部に接続されるプラグ 1により形成されており、他方端側が所定の負荷回路 6に対して電源を供給する電源供給端子 2により形成される被測定電線路 3と、被測定電線路 3に発生している総合漏洩電流 Iを検出する漏洩電流検出装置 4と、被測定電線路 3のプラグ 1が電源部（コンセント）に対して、適切な極性で接続されていることを判断する接続判断装置 5とを備えている。また、負荷回路 6は、周囲が導電材料 7で覆われており、導電材料 7は、被測定電線路 3の接地線 Nと電気的に接続されている。なお、以下では、導電材料 7と接地線 Nとの接続点を接続点 Aという。また、導電材料 7は、少なくとも、負荷回路 6と、後述する漏洩電流検出装置 4の CT センサ部 10を含むように配設される。したがって、図 1に示すように、負荷回路 6は、導電材料 8により周囲が覆われる構成であっても良い。このような構成の場合には、導電材料 8と接地線 Nとは、接続点 Bで接続され、 CTセンサ部 10は、 Bの位置に配置される。

また、被測定電線路 3には、図 1に示すように、引き外しコイル TCにより構成されるリレーコイル RY1とリレーコイル RY2とが配設されている。なお、リレーコイル RY2は、通常はクローズ（閉）状態となって！/ヽる。

また、本願発明に係る漏洩電流検出システム 100は、例えば、テレビ、オーディオシステム、冷蔵庫、洗濯機等の家電製品に内蔵され、当該家電製品内部の負荷回路に漏電箇所ができた場合に、当該漏電箇所に起因する漏洩電流 Igrを検出し、当該検出値にしたがって種々の動作を行うものである。

ここで、漏洩電流検出システム 100の動作について説明する。漏洩電流検出システム 100は、プラグ 1がコンセントに接続された後、 SWが押圧されると、信号発生部 9から ON信号が負荷回路 6に供給される。負荷回路 6は、供給された ON信号に応じて、リレーコイル RY1をクローズさせる。負荷回路 6は、リレーコイル RY1がクローズにされることにより、被測定電線路 3を経て電源が供給される。

また、信号発生部 9は、負荷回路 6に電源が供給されている状態で、 SWが押圧されると OFF信号を負荷回路 6に供給する。負荷回路 6は、供給された OFF信号に応じて、リレーコイル RY1をオープンさせる。負荷回路 6は、リレーコイル RY1がオーブンにされることにより、電源が遮断される。

つぎに、漏洩電流検出装置 4の構成と動作について図 2を参照しながら説明する。漏洩電流検出装置 4は、被測定電線路 3の全体にクランプし、被測定電線路 3に流れて、る総合漏洩電流 Iを検出するカレントトランスセンサ（以下 CTセンサと、う。）部 10と、 CTセンサ部 10により検出された総合漏洩電流 Iを電圧に変換し、変換後の電圧 (以下「変換後電圧」という。）V1を増幅する増幅部 11と、増幅後の変換後電圧 VI から高調波成分を除去するローノスフィルタ（以下 LPFという。） 12と、 LPF12で高調波成分が除去された変換後電圧 VIを整流する全波整流部 13と、被測定電線路 3 から電圧 V2を検出する電圧検出部 14と、電圧検出部 14で検出された電圧 V2を所定の変圧比になるように変圧する変圧器 15と、変圧器 15で所定の電圧値に変圧された電圧 V2から高調波成分を除去するローパスフィルター（以下 LPFという。） 16と、 LPF16で高調波成分が除去された電圧 V2を整流する全波整流部 17と、 LPF12 により高調波成分が除去された変換後電圧 VIの信号波形 S1と、 LPF16〖こより高調波成分が除去された電圧 V2の信号波形 S2とを比較する比較部 18と、比較部 18により比較された結果に基づき所定の演算を行う演算部 19と、演算部 19による演算結果に基づき位相パルス幅を測定する位相パルス幅測定部 20と、 LPF16により高調波成分が除去された電圧 V2の信号力被測定電線路 3の電圧線路に発生している電源周波数を測定する電源周波数測定部 21と、位相パルス幅測定部 20で測定された位相パルスと、電源周波数測定部 21で測定された電源周波数力ゝら被測定電線路 3に流れる総合漏洩電流 Iの位相角度を算出する位相角度算出部 22と、全波整流部 13で整流された変換後電圧 VIをデジタル信号に変換する AZD変換部 23と、 AZ D変換部 23でデジタル信号に変換された変換後電圧 VIの実効値を算出する実効値算出部 24と、全波整流部 17で整流された電圧 V2をデジタル信号に変換する AZ D変換部 25と、 AZD変換部 25でデジタル信号に変換された電圧 V2の実効値を算出する実効値算出部 26と、位相角度算出部 22で算出された総合漏洩電流 Iの位相角度と、実効値算出部 24で算出された変換後電圧 VIの実効値から対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流 Igrを算出する漏洩電流算出部 27と、位相角度算出部 22で算出された総合漏洩電流 Iの位相角度と、実効値算出部 26で算出された電圧 V2の実効値から対地絶縁抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出部 28と、漏洩電流算出部 2 7で算出された漏洩電流 Igrが、任意の値を超えたカゝどうかを判断する判断部 29を備える。

CTセンサ部 10は、被測定電線路 3に流れている漏洩電流成分力も生じる磁気を検出し、検出した磁気から電流を生成する。 CTセンサ部 10は、生成した電流を総合漏洩電流 Iとして増幅部 11に供給する。なお、 CTセンサ部 10により生成された総合漏洩電流 Iは、対地静電容量に起因する漏洩電流 Igcと、絶縁抵抗に直接関与している対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流 Igrとが含まれている。なお、漏洩電流 Igcは、被測定電線路 3の長さに応じて容量が増大するだけでなぐ電気機器に使用されているインバータゃノイズフィルタ等に起因する高調波歪み電流によっても容量が増大する。

増幅部 11は、 CTセンサ部 10から供給された総合漏洩電流 Iを電圧に変換し、変換後電圧 VIを所定のレベルまで増幅する。また、増幅部 11は、例えば、 CTセンサ部 10から供給された総合漏洩電流 Iが OmA〜： LOmAのときには、二段で増幅し、また、 CTセンサ部 10から供給された総合漏洩電流 Iが 10mA〜300mAのときには、一段で増幅する。増幅部 11は、増幅後の変換後電圧 VIを LPF12に供給する。 LP F12は、変換後電圧 VIに含まれている高調波成分を除去する。 LPF12は、高調波成分が除去された変換後電圧 VIを全波整流部 13と比較部 18に供給する。全波整流部 13は、供給された変換後電圧 VIを整流し、整流後の変換後電圧 VIを AZD 変換部 23に供給する。

電圧検出部 14は、被測定電線路 3に電圧プローブを接続することにより、被測定電線路 3 (N相（接地線）と L相間）に発生している電圧を検出する。なお、電圧検出部 1 4は、被測定電線路 3の電気方式が三相 3線式 (デルタ結線力なる方式)の場合には、 S相（接地）以外の R相と T相間の電圧を検出する。また、電圧検出部 14は、被測定電線路 3の電気方式が三相 4線式 (スター結線力もなる方式)の場合には、接地線以外の相間から電圧を検出する。また、電圧検出部 14は、被測定電線路 3の電気方式が単相 3線式の場合には、接地線を除く N相と L相間の電圧を検出する。

そして、電圧検出部 14は、被測定電線路 3から検出した電圧 V2から基準点を求め、電圧 V2を変圧器 15に供給する。例えば、電圧検出部 14は、被測定電線路 3から検出した電圧 V2の 0クロスする点を基準点とする。

変圧器 15は、供給された電圧 V2を所定の電圧値に変圧し、変圧後の電圧 Vを LP F16に供給する。変圧器 15は、例えば、電圧比が 20 : 1になるように変圧を行う。 LP F16は、供給された電圧 V2に含まれている高調波成分を除去する。 LPF16は、高調波成分を除去した電圧 V2を全波整流部 17と、比較部 18と、電源周波数測定部 2 1に供給する。全波整流部 17は、供給された電圧 V2を整流し、整流後の電圧 V2を AZD変換部 25に供給する。

比較部 18では、 LPF12から供給された変換後電圧 VIの OVクロス点をとり、方形波変換を行い、方形波変換後の信号を演算部 19に供給する。また、比較部 18では、 LPF16から供給された電圧 V2の OVクロス点をとり、方形波変換を行い、方形波変換後の信号を演算部 19に供給する。

演算部 19は、比較部 18から供給される信号に基づき所定の演算を行い、演算後の信号を位相パルス幅測定部 20に供給する。演算部 19は、例えば、 EXOR (排他的論理和）回路からなっており、比較部 18から供給されてきた 2つの方形波変換後の信号にっ、て EXOR演算を実行する。

位相パルス幅測定部 20は、演算部 19から供給される演算結果に基づき、変換後電圧 VIと電圧 V2の位相パルス幅を検出する。ここで、位相パルス幅測定部 20の動作について説明する。

電気方式が単相の場合には、図 3 (a)に示すように、漏洩電流 Igrの位相角 Θは 0 ° 、漏洩電流 Igcの位相角 Θは 90° となる。したがって、漏洩電流 Igrと漏洩電流 Igc の位相差は、 90° (1Z4サイクル）となる。また、電源が三相の場合には、図 3 (b)に示すように、漏洩電流 Igrの位相角 Θは 60° 、漏洩電流 Igcの位相角 Θは 0° となる。したがって、漏洩電流 Igrと漏洩電流 Igcの位相差は、 60° (1Z6サイクル）となる。そこで、位相ノルス幅測定部 20は、電源が単相のときでも、三相のときでも対応できるように、位相パルス幅を 1サイクルの 1Z4以下のもののみ対象とする。

ゆえに、位相パルス幅測定部 20は、演算部 19から供給される演算結果に基づいて算出した、 1サイクルの 1Z4以下の位相パルス幅を位相角度算出部 22に出力する。なお、電源周波数が 60Hzの場合には、 1サイクルが 16. 6msであるので、位相パルス幅は、 4. 15ms以下となり、また、電源周波数が 50Hzの場合には、 1サイクルが 20msであるので、 5ms以下となる。

電源周波数測定部 21は、 LPF16から供給された電圧 V2に基づき、電源周波数を測定し、測定結果を位相角度算出部 22に供給する。なお、被測定電線路 3が商用電源であれば、電源周波数測定部 21の測定結果は、 50Hz若しくは 60Hzとなる。また、電源周波数測定部 21は、 LPF 16から供給された電圧 V2に基づき、 50Hz又は 60Hzの何れかを判定する構成であっても良い。

位相角度算出部 22は、位相パルス幅測定部 20から供給された位相パルス幅 Wと、電源周波数測定部 21から供給された電源周波数 Fに基づき、下記（1)式により被測定電線路 3に流れている総合漏洩電流 Iの位相角度 Θを算出する。

Θ = 360 XW/F- - - (1)

位相角度算出部 22は、算出した位相角度 Θを漏洩電流算出部 27に供給する。 AZD変換部 23は、全波整流部 13から供給された整流後の変換後電圧 VIをデジタル信号に変換し、変換後の信号を実効値算出部 24に供給する。実効値算出部 24 は、 AZD変換部 23から供給された信号に基づき、下記（2)式により変換後電圧 VI の実効値 Iを算出する。なお、実効値算出部 24に供給される信号は、被測定電線路

0

³に流れて！/ヽる総合漏洩電流 Iを電圧に変換した変換後電圧 VIに基づくものであるので、便宜的に Iとする。

0

I =Ι Χ ( π /2) /^2· · · (2)

0

実効値算出部 24は、算出した実効値 Iを漏洩電流算出部 27に供給する。

0

また、 AZD変換部 25は、全波整流部 17から供給された整流後の電圧 V2をデジタル信号に変換し、変換後の信号を実効値算出部 26に供給する。実効値算出部 26 は、 AZD変換部 25から供給された信号に基づき、下記（3)式により電圧 V2の実効値 Vを算出する。

0

V =ν χ ( π /2) /^2· · · (3)

0

実効値算出部 26は、算出した実効値 Vを抵抗値算出部 28に供給する。

0

漏洩電流算出部 27は、位相角度算出部 22から供給された位相角度 Θと、実効値算出部 24力も供給された Iに基づき、漏洩電流 Igrを算出し、算出した漏洩電流 Igr

0

を抵抗値算出部 28に供給する。なお、電源が単相電源の場合には、下記 (4)式により漏洩電流 Igrを算出し、電源が三相電源の場合には、下記（5)式により漏洩電流 Ig rを算出する。

Igr=I X cos θ (4)

ο …

Igr= (I X sin Q ) /cos30°

o …（5)

なお、漏洩電流算出部 27は、電源が単相電源であるか三相電源であるかを、ロータリスイッチの選択状態に応じて判断することとする。このロータリスイッチの選択作業は、例えば、製造段階において行われる。

抵抗値算出部 28は、実効値算出部 26から供給された実効値 Vと、漏洩電流算出

0

部 27から供給された漏洩電流 Igrに基づき、下記（6)式により Grを算出する。

判断部 29は、漏洩電流算出部 27で算出された漏洩電流 Igrが任意の値を超えている場合には、所定の遮断信号 Sを生成し、生成した遮断信号 Sをリレーコイル RY

C C

2に供給する。

ここで、リレーコイル RY2とリレーコイル RY1を動作させ、電源を遮断する動作について説明する。判断部 29は、漏洩電流算出部 27で算出された漏洩電流 Igrが任意の値を超えて、ると判断した場合、リレーコイル RY2を動作させてリレーコイル RY1 に接続する接点を開放する。このように動作させることにより、負荷回路 6への電源の供給を遮断することができる。

また、遮断スピードは、既存の漏電ブレーカに準じており、概ね 2サイクル（50Hzの場合には 0. 04秒）〜 5サイクル（50Hzの場合には 0. 1秒)程度である。

また、漏洩電流検出システム 100は、所定の大きさで音 (警告音)を出力する音出力部 30を備える構成であっても良い。このような構成の場合には、判断部 29は、漏洩電流算出部 27で算出された漏洩電流 Igrが任意の値を超えていると判断した場合、所定の信号を生成し、音出力部 30に供給する。音出力部 30は、判断部 29から所定の信号が供給された場合には、所定の大きさの音を出力する。音出力部 30から音が出力されることにより、ユーザは、機器の異常を感知することができる。

また、漏洩電流検出システム 100は、情報を表示する表示部 31を備える構成であつても良い。このような構成の場合には、判断部 29は、漏洩電流算出部 27で算出された漏洩電流 Igrが任意の値を超えて、ると判断した場合、所定の情報を表示するように表示部 31を制御する。表示部 31は、判断部 29の制御に応じて、所定のメッセ一ジを表示する。表示部 31に表示されているメッセージにより、ユーザは、家電製品が異常をきたしていることを知ることができる。また、例えば、漏洩電流検出システム 10 0がテレビに搭載されている場合には、表示部 31を設けずに、テレビのディスプレイに所定のメッセージを OSD (On Screen Display)により表示される構成であっても良い。

また、漏洩電流検出システム 100は、所定の信号に応じて発光する LEDを備える構成であっても良い。このような構成の場合には、判断部 29は、漏洩電流算出部 27 で算出された漏洩電流 Igrが任意の値を超えていると判断した場合、所定の信号を生成し、 LEDに供給する。 LEDは、判断部 29から供給された信号に応じて、発光又は点滅動作を行う。ユーザは、 LEDの発光又は点滅動作によって、機器の異常を感知することができる。

また、漏洩電流検出システム 100は、外部機器と通信を行う通信部 32を備える構成であっても良い。このような構成の場合には、判断部 29は、漏洩電流算出部 27で算出された漏洩電流 Igrが任意の値を超えていると判断した場合、通信部 32を介して、外部機器に所定の信号を送信する。外部機器の操作者は、受信した信号に基づいて、漏洩電流検出システム 100が搭載された機器の異常を感知することができ、機器の所有者 (ユーザ）に対して、適切なアドバイスを行うことが可能となる。

また、本願発明では、被測定電線路 3のプラグ 1が電源部の差し込み口（コンセント )に対して、正しい極性で接続されている必要がある。ここで、接続判断装置 5の構成と動作について説明する。接続判断装置 5は、プラグ 1がコンセントに接続された後、被測定電線路 3の N相及び Z又は L相に流れる信号 (電流）を読み出し、極性が正しいかどうかを判断する。接続判断装置 5は、極性が正しくないと判断した場合には、リレーコイル RY2を動作させてリレーコイル RY1に接続する接点を開放する。このように動作させることにより、負荷回路 6への電源の供給を遮断することができる。また、このとき、警告音を鳴らして、ユーザに警告を与え、極性が正しくなるようにプラグ 1をコンセントに抜き差し換えるように促すような構成であっても良、。

また、接続判断装置 5は、極性が正しくないと判断した場合、負荷回路 6への電源の供給を遮断する方法ではなぐ他の方法により対応を図っても良い。接続判断装置 5は、極性が正しいと判断した場合には、スィッチ SW1を ONにし、スィッチ SW2を OFFにするようにスィッチ SW1とスィッチ SW2を制御し、極性が正しくないと判断した場合には、スィッチ SW1を OFFにし、スィッチ SW2を ONにするようにスィッチ SW 1とスィッチ SW2を制御する構成であつても良い（図 4)。このような構成にすることにより、極性が正しくない場合であっても、プラグ 1の抜き差しを行う必要がない。

ここで、負荷回路 6の漏電箇所 (X点)から漏電が発生した場合の漏洩電流検出システム 100の動作について説明する。漏洩電流検出システム 100は、接続判断装置 5によりプラグ 1がコンセントに対して正しい極性で接続されていることを確認した後、漏洩電流検出装置 4により被測定電線路 3に漏洩電流 Igrが発生しているかどうかの監視 (モニタリング)を行う。

例えば、図 5に示すように、負荷回路 6の漏電箇所 (X点)から漏電が発生した場合、漏洩電流 Igrは、導電材料 7に沿って流れ、接続点 Aを通過して N相に流れ込む。接続点 Aから N相に漏洩電流 Igrが流れ込むと、被測定電線路 3をクランプして、る C Tセンサ部 10を通過する負荷電流 L相と N相との間の電流差に変化が生じる。漏洩電流検出装置 4は、この変化 (漏洩電流 Igr)を正確に検出し、検出した値が任意の値を超えているかどうかを判断する。なお、図 5では、漏洩電流 Igrが発生する前の電流を実線で示し、漏洩電流 Igrを点線で示した。

また、漏洩電流検出装置 4は、任意の値を設定する設定部 33を備え、漏洩電流算出部 27で算出された漏洩電流 Igrが、設定部 33で設定された任意の値を超えて、るかどうかを判断部 29で判断する構成であっても良い。また、このような構成の場合、設定部 33は、予め定められている複数の値をロータリースィッチで選択できるような構成であっても良い。また、値は、例えば、 lOmA^テツプで設定されている。この口一タリースィッチの選択作業は、例えば、製造段階で行われる。

また、漏洩電流検出装置 4は、漏洩電流算出部 27により算出された漏洩電流 Igrを記録する記録部 34を備える構成であっても良い。記録部 34では、漏洩電流算出部 27により算出された漏洩電流 Igrを経過時間ごとに記録するので、記録部 34のデータを参照することにより、漏洩電流 Igrの時間的な変化の様子を把握することができるここで、本願発明に係る漏洩電流検出システム 100の動作について図 6に示すフロ一チャートを用いて説明する。

ステップ ST1において、接続判断装置 5は、プラグ 1がコンセントに対して適切な極性で接続されてヽるかどうかを判断する。プラグ 1がコンセントに対して適切な極性で接続されていない場合には、ステップ ST2に進み、プラグ 1がコンセントに対して適切な極性で接続されて！ヽる場合には、ステップ ST3に進む。

ステップ ST2において、接続判断装置 5は、プラグ 1がコンセントに対して適切な極性で接続されるように所定の動作を行う。本工程における所定の動作については、既述したように、負荷回路 6に対する電源の供給を遮断し、警告音を鳴らして、ユーザにプラグ 1をコンセントに抜き差し換えてもらう構成であっても良いし、自動的に極性を反転させる構成であっても良い。

ステップ ST3において、漏洩電流検出装置 4は、被測定電線路 3に漏洩電流 Igrが発生して!/ヽるかどうかの監視を行う。

ステップ ST4において、漏洩電流検出装置 4は、漏洩電流 Igrを検出した場合、検出した漏洩電流 Igrが設定されて、る任意の値を超えて、るかどうかを判断する。検出した漏洩電流 Igrが設定されて、る任意値を超えて、な、場合には、ステップ ST3 に戻り漏洩電流 Igrの監視を続ける。また、検出した漏洩電流 Igrが設定されている任意値を超えている場合には、ステップ ST5に進む。

ステップ ST5において、漏洩電流検出装置 4は、負荷回路 6への電源の供給を遮断する。なお、本工程では、既述したように、漏洩電流検出装置 4は、例えば、漏洩電流 Igrが任意値を超えて、ると判断した場合には、表示部 31に所定の表示を行つて、ユーザに機器の異常を通知するような構成であっても良い。

また、漏洩電流検出システム 100は、図 7に示すように、プラグ 1が 3Pタイプである場合には、 GND線が導電材料 7と電気的に接続される構成となる。

このように構成される本願発明に係る漏洩電流検出システム 100では、被測定電線路 3の接地線 Nと電気的に接続されている導電材料 7により負荷回路 6の周囲が導電材料 7によって覆われており、被測定電線路 3の一方端側に形成されてヽるプラグ 1 力 Sコンセントに対して適切に接続されているかどうかを判断する接続判断装置 5と、被測定電線路 3に流れる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流 Igrを正確に検出する漏洩電流検出装置 4を備えるので、負荷回路 6の漏電箇所に起因する漏洩電流 Igrを正確に検出することができ、当該検出値にしたがって適切な対応を図ることにより、重大事故を回避することができる。

例えば、本発明に係る漏洩電流検出システム 100は、テレビ、冷蔵庫、 PC等の電化製品に適用した場合には、電化製品内の任意の負荷回路の周囲を導電材料 7で囲み、当該導電材料 7と被測定電線路 3の接地線 Nを電気的に接続し、被測定電線路 3を CTセンサ部 10でクランプすることにより、負荷回路の漏電箇所 (対地絶縁抵抗 )に起因する漏洩電流 Igrの監視及び検出を行い、漏洩電流 Igrの検出値に応じて所定の動作を行うことにより、電ィ匕製品の異常を早期に発見することができ、重大な事故が起こる前に電ィ匕製品に対して適切な対応を図ることができる。

また、本願発明に係る漏洩電流検出装置 4は、周波数注入式のように基準点を他力も持ってくるのではなぐ基準点を伝送線路に発生している電圧力求めるので、被測定電線路 3に流れている漏洩電流 Igrを正確に測定することができる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく

、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなぐ様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは勿論である。産業上の利用可能性

本発明では、被測定電線路の接地線 Nと電気的に接続されている導電材料により負荷回路の周囲が導電材料によって覆われており、被測定電線路の一方端側に形成されて!/ヽるプラグがコンセントに対して適切に接続されて!ヽるかどうかを判断する接続判断装置と、被測定電線路に流れる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流 Igrを正確に検出する漏洩電流検出装置を備えるので、負荷回路の漏電箇所に起因する漏洩電流 Igrを正確に検出することができ、当該検出値にしたがって適切な対応を図ることにより、重大事故を回避することができる。

Claims

請求の範囲

1.少なくとも一の接地線を含み、一方端側が電源部に接続されるプラグにより形成され、他方端側が上記接地線と電気的に接続されている導電材料で周囲が覆われている負荷回路に対して電源を供給する電源供給端子により形成されている被測定電線路に発生している漏洩電流を検出する漏洩電流検出装置と、

上記被測定電線路の一方端側に形成されて!ヽる上記プラグが上記電源部に対して、適切な極性で接続されてヽることを判断する接続判断装置とを備え、

上記漏洩電流検出装置は、

上記被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出手段と、上記漏洩電流検出手段により検出された漏洩電流を電圧に変換する変換手段と、上記変換手段により変換された電圧を増幅する増幅手段と、

上記増幅手段で増幅された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 1の高調波成分除去手段と、

上記被測定電線路に発生している電圧を検出する電圧検出手段と、

上記電圧検出手段で検出された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 2の高調波成分除去手段と、

上記第 1の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の信号波形と、上記第 2の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の信号波形から位相差を検出する位相差検出手段と、

上記第 2の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の信号波形に基づき、上記電圧検出手段で電圧を検出した電圧線路に発生している周波数を算出する周波数算出手段と、

上記位相差検出手段により検出された位相差と、上記周波数算出手段で算出された周波数に基づき、上記被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度を算出する位相角度算出手段と、

上記第 1の高調波成分除去手段により高調波成分が除去された電圧の実効値を算出する実効値算出手段と、

上記実効値算出手段で算出された実効値と、上記位相角度算出手段により算出された上記被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度に基づき、上記被測定電線路に流れて！/ヽる漏洩電流に含まれて！/ヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分を算出する対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段と、

上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段で算出された上記被測定電線路に流れて、る漏洩電流に含まれて、る対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えた力どうかを判断する判断手段とを有していることを特徴とする漏洩電流検出システム。

[2] 2.上記電源供給端子カゝら上記負荷回路へ供給される電源を遮断する遮断部を備え上記判断手段は、上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段で算出された上記被測定電線路に流れてヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えたと判断した場合には、上記電源供給端子から上記負荷回路へ供給される電源を遮断するように上記遮断部を制御することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[3] 3.上記接続判断装置は、上記プラグが上記電源部に対して、適切な極性で接続されて、な、と判断した場合には、上記電源供給端子から上記負荷回路へ供給される電源を遮断するように上記遮断部を制御することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の漏洩電流検出システム。

[4] 4.所定の大きさで音を出力する音出力部を備え、

上記判断手段は、上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段で算出された上記被測定電線路に流れてヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えたと判断した場合には、音を出力するように上記音出力部を制御することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[5] 5.上記接続判断装置は、上記プラグが上記電源部に対して、適切な極性で接続されて、な、と判断した場合には、音を出力するように上記音出力部を制御することを特徴とする請求の範囲第 4項記載の漏洩電流検出システム。

[6] 6.情報を表示する表示部を備え、

上記判断手段は、上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段で算出された上記被測定電線路に流れてヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えたと判断した場合には、所定の情報を表示するように上記表示部することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[7] 7.外部機器と通信を行う通信部を備え、

上記判断手段は、上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段で算出された上記被測定電線路に流れてヽる漏洩電流に含まれてヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えたと判断した場合には、上記通信部に所定の信号を送信することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[8] 8.上記任意の値を設定する設定手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[9] 9.上記接続判断装置は、上記プラグが上記電源部に対して、適切な極性で接続されて、な、と判断した場合には、適切な極性となるように極性を反転させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[10] 10.上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出手段により算出された上記漏洩電流成分を記録する記録手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[11] 11.上記漏洩電流検出手段は、接地線路を含む被測定電線路をクランプし、上記被測定電線路に流れている漏洩電流を検出することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の漏洩電流検出システム。

[12] 12.少なくとも一の接地線を含み、一方端側が電源部に接続されるプラグにより形成され、他方端側が上記接地線と電気的に接続されている導電材料で周囲が覆われている負荷回路に対して電源を供給する電源供給端子により形成されている被測定電線路に発生して!/、る漏洩電流を検出する漏洩電流検出方法にぉ、て、

上記被測定電線路に流れている漏洩電流を検出する漏洩電流検出工程と、上記漏洩電流検出工程により検出された漏洩電流を電圧に変換する変換工程と、上記変換工程により変換された電圧を増幅する増幅工程と、

上記増幅工程で増幅された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 1の高調波成分除去工程と、上記被測定電線路に発生している電圧を検出する電圧検出工程と、

上記電圧検出工程で検出された電圧に含まれている高調波成分を除去する第 2の高調波成分除去工程と、

上記第 1の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の信号波形と、上記第 2の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の信号波形から位相差を検出する位相差検出工程と、

上記第 2の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の信号波形に基づき、上記電圧検出工程で電圧を検出した電圧線路に発生している周波数を算出する周波数算出工程と、

上記位相差検出工程により検出された位相差と、上記周波数算出工程で算出された周波数に基づき、上記被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度を算出する位相角度算出工程と、

上記第 1の高調波成分除去工程により高調波成分が除去された電圧の実効値を算出する実効値算出工程と、

上記実効値算出工程で算出された実効値と、上記位相角度算出工程により算出された上記被測定電線路に流れている漏洩電流の位相角度に基づき、上記被測定電線路に流れて！/ヽる漏洩電流に含まれて！/ヽる対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分を算出する対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出工程と、

上記対地絶縁抵抗漏洩電流成分算出工程で算出された上記被測定電線路に流れて、る漏洩電流に含まれて、る対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流成分が、任意の値を超えたカゝどうかを判断する判断工程とを備えることを特徴とする漏洩電流検出方法。