変位電流バイパス法による損失電流測定方法およびその損失電流測定回路
【課題】測定対象物の試料が大サイズであっても、ノイズの影響を受けることなく、高感度、高精度に損失電流を測定することが可能な変位電流バイパス法による損失電流測定回路およびその損失電流測定方法を提供する。
【解決手段】損失電流測定回路１０は、光ファイバ１１で接続された信号検出部２０と変位電流バイパス部３０からなり、２チャンネル信号発信器３からの電圧Ｖ１が課電される課電トランス２から試料１に流れる電流を信号検出部２０で検出し、変位電流バイパス部３０で検出信号から変位電流成分をキャンセルした損失電流をモニタ４へ出力する。信号検出部２０は、試料１に直列接続の検出抵抗２１、増幅器２３及びＥ／Ｏ変換器２４を有する。変位電流バイパス部３０は、入力光を電気信号にするＯ／Ｅ変換器３１、その出力端に接続された抵抗３２、負極性余弦波による電圧Ｖ２の抵抗３２への出力量を調整するバイパス抵抗３３を有する。
【解決手段】損失電流測定回路１０は、光ファイバ１１で接続された信号検出部２０と変位電流バイパス部３０からなり、２チャンネル信号発信器３からの電圧Ｖ１が課電される課電トランス２から試料１に流れる電流を信号検出部２０で検出し、変位電流バイパス部３０で検出信号から変位電流成分をキャンセルした損失電流をモニタ４へ出力する。信号検出部２０は、試料１に直列接続の検出抵抗２１、増幅器２３及びＥ／Ｏ変換器２４を有する。変位電流バイパス部３０は、入力光を電気信号にするＯ／Ｅ変換器３１、その出力端に接続された抵抗３２、負極性余弦波による電圧Ｖ２の抵抗３２への出力量を調整するバイパス抵抗３３を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルの水トリー（water tree）劣化診断方法に適用できる損失電流測定方法およびその損失電流測定回路に関し、特に、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（以下、ＣＶケーブルという）の絶縁体中を流れる損失電流成分を高精度に測定できる変位電流バイパス法による損失電流測定方法およびその損失電流測定回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的な電力ケーブルであるＣＶケーブルの主な劣化形態は、水トリー劣化である。この水トリー劣化は、ＣＶケーブル絶縁体中に存在する水分と電界の作用により発生する絶縁体中の変質であり、この変質が時間の経過と共に増大することにより、ＣＶケーブルの絶縁性能を低下させて絶縁破壊に至る場合がある。この水トリー劣化を診断するための劣化診断技術が検討されている。
【０００３】
例えば、高電圧を発生する変圧器と試料（測定対象）のＣＶケーブルの間に変流器を接続し、更に標準コンデンサを変流器の変圧器側に接続し、変圧器からＣＶケーブルに高電圧の交流電圧を印加して、標準コンデンサに流れる電流と、ＣＶケーブルに接続された変流器により検出されたケーブル絶縁体中を流れる電流とを、損失電流測定ブリッジに入力して検出電流中の変位電流成分（変位電流成分）を除去して損失電流成分のみを抽出し、更に、その損失電流中に含まれる第３高調波成分に基づいてＣＶケーブルの劣化を診断する劣化診断方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された従来の損失電流測定方法では、高電圧側に設けた変流器はリアクトルを応用しているため、ＣＶケーブル等の試料の静電容量やその他の浮遊容量との組み合わせにより、ＣＶケーブル、変流器を含む検出回路が共振現象を起こし、検出信号の周波数特性が変化して波形歪みを生じる。このため劣化信号の波形解析に誤差が生じる。更に、静電容量がＣＶケーブルの試料毎に変化、すなわち試料毎に共振周波数が変化するため、測定条件が試料毎に変わるという問題もある。
【０００５】
このＣＶケーブル等の試料の静電容量やその他の浮遊容量に左右されない従来の劣化診断方法として、例えば、任意波形発生装置を用い、試料に流れる電流信号と、任意波形発生装置で作った変位電流と逆位相の信号を加算（合成）処理して試料に流れる電流から変位電流成分を打消すことにより、損失電流を検出する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
図６は、非特許文献１に記載された損失電流測定装置を示す。損失電流測定回路１００は、非特許文献１の図２に示される原理に基づいて構成したものであり、この損失電流測定回路１００と、二次巻線２ｂにＣＶケーブル等の試料１を接続し高電圧を発生する課電トランス２と、正弦波の交流電圧Ｖ１及び負極性余弦波の交流電圧Ｖ２を発生する２チャンネル信号発信器３と、損失電流測定回路１００からの信号を観測及び処理するモニタ４との組み合わせにより、損失電流測定装置を構成している。
【０００７】
損失電流測定回路１００は、試料１の遮蔽層等の外側導電部に接続される入力部１０１と、入力部１０１に入力端が接続された増幅器１０２と、入力部１０１と接地間に接続された検出抵抗１０３と、入力部１０１と２チャンネル信号発信器３の交流電圧Ｖ２の出力端の間に接続されたバイパス抵抗１０４とを備える。
【０００８】
図６において、２チャンネル信号発信器３は、交流電圧Ｖ１を課電トランス２の一次巻線２ａに印加するとともに、交流電圧Ｖ２を損失電流測定回路１００のバイパス抵抗１０４と抵抗１０３を介してアース間に印加する。
【０００９】
交流電圧Ｖ１が課電トランス２の一次巻線２ａに印加されると、その巻線比に応じた高電圧が二次巻線２ｂに発生し、その電圧は試料１の芯線に印加される。この電圧の印加にともない、二次巻線２ｂ〜試料１〜検出抵抗１０３〜二次巻線２ｂの通電ループ５が形成され、試料１の水トリー劣化の度合いに応じて試料１の絶縁体部分を通して外側導電部に流れる電流ｉにより、検出抵抗１０３に電圧降下が生じる。一方、２チャンネル信号発信器３からの交流電圧Ｖ２は、バイパス抵抗１０４を介して検出抵抗１０３に印加される。
【００１０】
試料１からの電流により検出抵抗１０３に生じた電圧と交流電圧Ｖ２とは、増幅器１０２の入力端において加算され、これにより試料１に流れる電流に対して変位電流成分が打ち消される。加算結果に対して増幅器１０２による増幅が行われ、その増幅出力がモニタ４により観測される。
【特許文献１】特開２００４−３５４０９３号公報
【非特許文献１】平成１７年電気学会全国大会２−Ｓ１０（１７〜２０頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記非特許文献１に記載された従来の損失電流測定装置は、小サイズの試料に適用した場合には通電ループ５のループが小さいので、信号減衰や外部侵入ノイズの影響を受けることなく損失電流を高感度に測定することができる。しかし、実線路に布設されたＣＶケーブル試料に適用すると、損失電流測定回路の増幅器と課電圧の印加点との距離が離れるため、通電ループ５が大きくなり、信号減衰や外部侵入ノイズの影響を受けやすくなり、損失電流を高感度で測定することが期待できない。また、増幅器と課電圧の印加点を近接させるためには、厳重な安全対策が必要になるため、実用性に乏しい。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ＣＶケーブル試料が大サイズであっても、信号減衰や外部侵入ノイズの影響を受けることなく、高感度、高精度に損失電流を測定することが可能な変位電流バイパス法による損失電流測定方法およびその損失電流測定回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、測定時に課電される測定対象物に検出抵抗を直列接続し、前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力し、前記検出信号から変位電流成分を除去する信号をバイパス抵抗に印加して前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成することを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定方法を提供する。
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、測定時に課電される測定対象物に直列接続される検出抵抗と、前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力する増幅部とを有する信号検出部と、
前記信号検出部からの前記検出信号から変位電流成分を除去する信号が印加されるバイパス抵抗を有し、前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成する変位電流バイパス部とを備えたことを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定回路を提供する。
【００１５】
本発明の損失電流測定回路および損失電流測定方法によれば、測定対象物の形状にかかわらず信号検出部を測定対象物の近傍に設置することが可能になり、測定対象物と信号検出部の間の距離を短くできることにより信号減衰や外部ノイズの侵入が防止され、損失電流を高感度、高精度に測定できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、測定対象物が大サイズであっても、信号減衰や外部ノイズの影響を受けることなく、高感度、高精度に損失電流を測定することが可能な変位電流バイパス法による損失電流測定回路およびその損失電流測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（変位電流バイパス法による損失電流測定装置の構成）
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る損失電流測定装置を示す。この損失電流測定装置は、二次巻線２ｂにＣＶケーブル等の試料１を接続し高電圧を発生する課電トランス２と、正弦波の交流電圧Ｖ１及び負極性余弦波の交流電圧Ｖ２を発生する２チャンネル信号発信器３と、損失電流を測定する損失電流測定回路１０と、損失電流測定回路１０からの信号を観測及び処理するモニタ４とを備える。
【００１８】
損失電流測定回路１０は、ＣＶケーブルによる試料１及び課電トランス２に接続された信号検出部２０と、信号検出部２０及び２チャンネル信号発信器３に入力部が接続され、出力端にモニタ４が接続された変位電流バイパス部３０とを備えて構成されている。信号検出部２０の出力端と変位電流バイパス部３０の入力端とは、光伝送媒体である光ファイバ１１によって接続されている。
【００１９】
２チャンネル信号発信器３は、正弦波による交流電圧Ｖ１をチャンネル１として出力し、負極性余弦波（−ｃｏｓθ）による交流電圧Ｖ２をチャンネル２として出力する構成を有する。
【００２０】
モニタ４は、観測波形を画面に表示するディスプレイのほか、入力信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により処理する回路を備えている。
【００２１】
（信号検出部の構成）
信号検出部２０は、課電トランス２の二次巻線２ｂの高電位側に接続された高電位端Ｈと試料１の芯線に接続された低電位端Ｌの間に直列接続された検出抵抗２１と、この検出抵抗２１に並列接続されたアレスタ２２と、高電位端Ｈ及び低電位端Ｌに一対の入力端が接続された増幅部としての増幅器２３と、増幅器２３の出力端に接続されたＥ／Ｏ変換器２４と、増幅器２３及びＥ／Ｏ変換器２４の電子回路部に電源を供給するＤＣ電源部２５とを備える。
【００２２】
検出抵抗２１は、試料１に流れる電流ｉによって所定の電圧降下が得られる抵抗値に設定される。
【００２３】
アレスタ２２は、必要に応じて挿入する回路保護用素子である。アレスタ２２は、非線形特性を有し、試料１の絶縁破壊等により検出抵抗２１の両端に過大電圧（サージ）が発生したとき、検出抵抗２１の両端の電圧が規定値内に納まるように抑制する。アレスタ２２の動作開始電圧は、試料に流れる変位電流によって波形歪みが生じないように、検出抵抗２１の両端に現れる検出電圧よりも十分に高く（例えば、２倍以上）、かつ、増幅器２３の耐サージ電圧よりも低い値にする。
【００２４】
増幅器２３は、検出抵抗２１の両端に生じた電圧を入力信号とし、この入力信号を所定のレベルに増幅して検出信号として出力する構成を有する。
【００２５】
Ｅ／Ｏ変換器２４は、増幅器２３の出力信号（検出信号）を電気信号から光信号に変換し、この光信号を光ファイバ１１へ出力する回路構成を有する。
【００２６】
ＤＣ電源部２５には、電源のための配線が不要で、移動性に優れ、外来ノイズの影響を受けないバッテリーが適している。
【００２７】
（変位電流バイパス部の構成）
変位電流バイパス部３０は、Ｅ／Ｏ変換器２４からの光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器３１と、Ｏ／Ｅ変換器３１の出力端と接地間に接続された抵抗３２と、２チャンネル信号発信器３の交流電圧Ｖ２の出力端とＯ／Ｅ変換器３１の出力端との間に接続された変位電流成分を除去する信号が印加されるバイパス抵抗３３とを備える。
【００２８】
Ｏ／Ｅ変換器３１の出力信号は、抵抗３２の両端に発生する。このうち、２チャンネル信号発信器３の出力信号をバイパス抵抗３３と抵抗３２の分圧比できまる信号が抵抗３２に重畳される。このため、Ｏ／Ｅ変換器３１の出力信号中の変位電流信号と同じ大きさにＶ２交流電圧を分圧すれば、変位電流の影響はなくなり、損失電流のみが検出される。
【００２９】
（変位電流バイパス法による損失電流測定方法）
（第１の実施の形態の動作）
次に、図１の損失電流測定装置の動作について説明する。図１において、２チャンネル信号発信器３から課電トランス２の一次巻線２ａに高電圧の交流電圧Ｖ１が印加されると、これにより二次巻線２ｂに発生した交流電圧は、信号検出部２０の高電位端Ｈと接地間に印加される。この印加電圧により、電流ｉが、二次巻線２ｂ〜検出抵抗２１〜試料１の芯線〜試料１の遮蔽層等の外側導電部〜二次巻線２ｂを経由する通電ループ５で流れ、検出抵抗２１に電圧降下が生じる。検出抵抗２１の両端に生じた電圧は、増幅器２３によって増幅され検出信号として出力された後、その増幅出力（検出信号）がＥ／Ｏ変換器２４によって光信号に変換され、光ファイバ１１へ出力される。
【００３０】
変位電流バイパス部３０では、信号検出部２０からの光信号を光ファイバ１１を介してＯ／Ｅ変換器３１で受信して電気信号に変換し、これを検出信号Ｓｄとして抵抗３２に印加する。同時に、変位電流バイパス部３０は、バイパス抵抗３３を介して２チャンネル信号発信器３からの交流電圧Ｖ２を取り込み、抵抗３２に印加する。
【００３１】
課電電圧（Ｖ１）の波形を正弦波にした場合、変位電流は、理論的に余弦波（ｃｏｓθ）であることが知られている。そこで、交流電圧Ｖ１の正弦波形に対して、負極性余弦波（−ｃｏｓθ）による変位電流成分を除去する信号の交流電圧Ｖ２をバイパス抵抗３３で出力調整し、このバイパス抵抗３３に流れた変位電流成分の除去信号の電圧を試料１からの検出信号Ｓｄに重畳することにより変位電流成分がキャンセルされ、損失電流のみが生成・検出される。この損失電流の信号は、モニタ４へ出力される。なお、バイパス抵抗３３による出力調整は、変位電流バイパス部３０の出力をモニタ４で観測しながら、変位電流波形のピーク位相（正弦波のゼロクロス位置）が０になるようにする。
【００３２】
図２は、図１のモニタ４で観測された出力信号波形を示す。ここでは、課電電圧を１〜８ｋＶ／ｍｍまで、１ｋＶづつ上昇させて８点の測定を行って、１、２、３、４、５、６，７、８ｋＶ／ｍｍのそれぞれに対応する波形４１〜４８を得た。図２から明らかなように、課電電圧を上昇させるにつれて損失電流が変化し、かつ波形歪が大きくなる傾向がわかる。
【００３３】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（イ）増幅器２３を備える信号検出部２０を課電トランス２及びＣＶケーブルの試料１の近くに設置できるため、試料１の直近での信号検出及び増幅が可能になる。この結果、課電トランス２〜検出抵抗２１〜試料１〜接地〜課電トランス２の経路による通電ループ５が小さくなるため、外部ノイズの侵入を抑制することができる。外部ノイズは、通電ループ５の大きさ（インダクタンス）が大きいほど顕著になるが、本実施の形態は、従来に比べて通電ループ５が小さいため、外部ノイズの低減効果が高くなる。このため、ノイズ環境の悪い場所で測定を行っても信号検出を高感度に行うことができる。
（ロ）検出抵抗２１による検出信号を試料１の近傍で増幅器２３により増幅するため、その後の信号伝送の減衰による検出感度の低下を避けることができる。
（ハ）検出抵抗２１により検出信号を検出するため、ＬとＣによる共振現象による検出信号の歪みが生じないため、検出信号の周波数特性の変化を防止することができる。
（ニ）損失電流測定回路１０を信号検出部２０と変位電流バイパス部３０の２つに物理的に分け、これらの間を電気的に絶縁して光伝送したことにより、従来の損失電流測定回路１００に比べ、試料１の高電位端Ｈ側からの信号検出を容易かつ簡単に行うことができる。
（ホ）変位電流バイパス部３０をモニタ４の近傍に設置できるため、モニタ４を使用しながらバイパス抵抗３３の調整が行えるので、測定を効率的に進めることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る損失電流測定装置を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態において、試料１と信号検出部２０の配置を入れ換えて試料１の低電位側から信号を検出するとともに、信号検出部２０と変位電流バイパス部３０との接続をケーブル等による接続線１３で接続したものであり、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
信号検出部２０と変位電流バイパス部３０を接続線１３で接続した構成にともない、信号検出部２０においては、第１の実施の形態からＥ／Ｏ変換器２４及びＤＣ電源部２５ａを用いず、変位電流バイパス部３０においては、第１の実施の形態からＯ／Ｅ変換器３１を用いない構成である。
【００３６】
（第２の実施の形態の動作）
本実施の形態においては、２チャンネル信号発信器３から交流電圧Ｖ１が課電トランス２に印加されると、二次巻線２ｂ〜試料１〜検出抵抗２１〜二次巻線２ｂによる通電ループ５により電流ｉが流れ、検出抵抗２１に電圧降下が生じる。検出抵抗２１の両端に生じた電圧は、増幅器２３によって増幅され検出信号として出力された後、その検出信号が接続線１３を介して変位電流バイパス部３０へ伝送される。
【００３７】
変位電流バイパス部３０では、信号検出部２０からの検出信号を抵抗３２に印加すると同時に、バイパス抵抗３３を介して２チャンネル信号発信器３からの変位電流成分を除去する信号の交流電圧Ｖ２を取り込み、抵抗３２に印加する。このとき、バイパス抵抗３３の抵抗値、及び２チャンネル信号発信器３の交流電圧Ｖ２の出力を調整して、抵抗３２に印加する交流電圧Ｖ２を調整し、このバイパス抵抗３２に流れた変位電流成分の除去信号の電圧を試料１からの検出信号Ｓｄに重畳することにより変位電流成分をキャンセルした損失電流のみを生成・検出する。この損失電流の信号は、モニタ４へ出力される。
【００３８】
（第２の実施の形態の効果）
図４は、第２の実施の形態と図６に示した従来の損失電流測定装置との損失電
流の検出特性を示す。同図中、特性５１は第２の実施の形態による課電電圧−損失電流特性、特性５２は図６に示した従来の損失電流測定装置による課電電圧−損失電流特性である。
【００３９】
図４を参照すると、第２の実施の形態による特性５１では、損失電流は課電電圧の上昇に比例して増加する。これに対し、従来の特性５２では、２μＡ（３．５ｋＶ課電）以下における電流値の電圧依存性が見られない。これは、従来の損失電流測定回路１００の検出感度が悪く、外部ノイズレベルが高いためである。
【００４０】
図４から明らかなように、図６の従来の損失電流測定装置と同様に試料１の低電位側から信号検出を行う構成にしながら、高感度に損失電流を測定することができる。これは、検出抵抗２１及び増幅器２３を試料１の近傍に設置できることにより、通電ループ５を小さくできるためである。その他の効果は、第１の実施の形態の（ロ）（ハ）及び（ホ）と同様である。
【００４１】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る損失電流測定装置を示す。本実施の形態は、２チャンネル信号発信器３を用いない構成にしたものである。そのために、課電トランス２は三次巻線２ｃを有する構成とし、さらに三次巻線２ｃとバイパス抵抗３３の間に積分器１２を接続した構成にしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
積分器１２は、課電トランス２への課電時に、三次巻線２ｃから出力される課電電圧位相情報を積分し、その積分結果をバイパス抵抗３３に注入する構成を有している。
【００４３】
（第３の実施の形態の動作）
図５の構成において、課電電圧は、図示しない任意の課電手段によって、課電トランス２の一次巻線２ａに印加される。二次巻線２ｂに生じた交流の高電圧は、高電位端Ｈと試料１の低電位側との間に印加され、二次巻線２ｂ〜検出抵抗２１〜試料１の芯線〜試料１の遮蔽層等の外側導電部〜二次巻線２ｂを経由する通電ループ５により電流ｉが流れることにより、検出抵抗２１に電圧降下が生じる。この検出抵抗２１の両端に生じた電圧は、増幅器２３で増幅されて検出信号として出力され、その検出信号がさらにＥ／Ｏ変換器２４で光信号に変換されて変位電流バイパス部３０に伝送される。
【００４４】
同時に、課電トランス２の三次巻線２ｃから課電電圧位相情報が積分器１２に入力され、積分が行われる。この積分器１２の出力信号は、変位電流成分を除去する信号として変位電流バイパス部３０のバイパス抵抗３３に印加される。
【００４５】
変位電流バイパス部３０では、信号検出部２０からの光信号をＯ／Ｅ変換器３１により電気信号に変換し、これを検出信号Ｓｄとして抵抗３２に印加する。また、バイパス抵抗３３を調整して積分器１２から抵抗３２に印加する出力電圧を調整し、この調整された変位電流成分の除去信号を検出信号Ｓｄに重畳すると抵抗３２を流れる変位電流成分をキャンセルする。これにより生成・検出された損失電流の信号は、モニタ４へ出力され、モニタ４により観測される。
【００４６】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（イ）２チャンネル信号発信器３を省略できることにより、測定に伴う結線変更作業を少なくすることができる。
（ロ）電源電圧が歪んでいた揚合でも、三次巻線２ｃ及び積分器１２により、波形歪に追従した変位電流成分の除去信号が得られるため、第１の実施の形態に比べ、電源ノイズの影響を受けにくくすることができる。
その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
なお、第３の実施の形態において、課電波形が正弦波以外の場合には、積分器１２に代えて、「反転増幅器＋微分器」の構成による回路を用いることができる。
【００４８】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
【００４９】
例えば、上記各実施の形態において、光伝送を無線伝送に変更することができる。
【００５０】
また、上記第１及び第３実施の形態においては、信号検出部２０を課電トランス２と試料１の間に接続したが、第２の実施の形態のように、信号検出部２０を図３に示す試料１と入れ換えてもよい。すなわち、試料１を課電トランス２に接続し、試料１と接地間に信号検出部２０を接続することができる。
【００５１】
また、ＤＣ電源部２５は、バッテリーに代えて太陽電池等に置き換えることができ、これにより、屋外設備のオンライン用損失電流測定装置として使用できる。この場合、屋外設備のオンライン用損失電流測定装置を用いて、損失電流値の定期測定を行うことにより、その測定のトレンド情報の傾向から、絶縁劣化診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る損失電流測定装置の回路図である。
【図２】図１のモニタで観測された出力信号波形を示す波形図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る損失電流測定装置の回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態と従来の損失電流の検出特性を示す特性図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る損失電流測定装置の回路図である。
【図６】非特許文献１に記載された損失電流測定装置の回路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 試料
２ 課電トランス
２ａ 一次巻線
２ｂ 二次巻線
２ｃ 三次巻線
３ ２チャンネル信号発信器
４ モニタ
５ 通電ループ
１０ 損失電流測定回路
１１ 光ファイバ
１２ 積分器
１３ 接続線
２０ 信号検出部
２１ 検出抵抗
２２ アレスタ
２３ 増幅器
２４ Ｅ／Ｏ変換器
２５ ＤＣ電源部
３０ 変位電流バイパス部
３１ Ｏ／Ｅ変換器
３２ 抵抗
３３ バイパス抵抗
１００ 損失電流測定回路
１０１ 入力部
１０２ 増幅器
１０３ 抵抗
１０４ バイパス抵抗
Ｈ 高電位端
Ｌ 低電位端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルの水トリー（water tree）劣化診断方法に適用できる損失電流測定方法およびその損失電流測定回路に関し、特に、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（以下、ＣＶケーブルという）の絶縁体中を流れる損失電流成分を高精度に測定できる変位電流バイパス法による損失電流測定方法およびその損失電流測定回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的な電力ケーブルであるＣＶケーブルの主な劣化形態は、水トリー劣化である。この水トリー劣化は、ＣＶケーブル絶縁体中に存在する水分と電界の作用により発生する絶縁体中の変質であり、この変質が時間の経過と共に増大することにより、ＣＶケーブルの絶縁性能を低下させて絶縁破壊に至る場合がある。この水トリー劣化を診断するための劣化診断技術が検討されている。
【０００３】
例えば、高電圧を発生する変圧器と試料（測定対象）のＣＶケーブルの間に変流器を接続し、更に標準コンデンサを変流器の変圧器側に接続し、変圧器からＣＶケーブルに高電圧の交流電圧を印加して、標準コンデンサに流れる電流と、ＣＶケーブルに接続された変流器により検出されたケーブル絶縁体中を流れる電流とを、損失電流測定ブリッジに入力して検出電流中の変位電流成分（変位電流成分）を除去して損失電流成分のみを抽出し、更に、その損失電流中に含まれる第３高調波成分に基づいてＣＶケーブルの劣化を診断する劣化診断方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された従来の損失電流測定方法では、高電圧側に設けた変流器はリアクトルを応用しているため、ＣＶケーブル等の試料の静電容量やその他の浮遊容量との組み合わせにより、ＣＶケーブル、変流器を含む検出回路が共振現象を起こし、検出信号の周波数特性が変化して波形歪みを生じる。このため劣化信号の波形解析に誤差が生じる。更に、静電容量がＣＶケーブルの試料毎に変化、すなわち試料毎に共振周波数が変化するため、測定条件が試料毎に変わるという問題もある。
【０００５】
このＣＶケーブル等の試料の静電容量やその他の浮遊容量に左右されない従来の劣化診断方法として、例えば、任意波形発生装置を用い、試料に流れる電流信号と、任意波形発生装置で作った変位電流と逆位相の信号を加算（合成）処理して試料に流れる電流から変位電流成分を打消すことにより、損失電流を検出する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
図６は、非特許文献１に記載された損失電流測定装置を示す。損失電流測定回路１００は、非特許文献１の図２に示される原理に基づいて構成したものであり、この損失電流測定回路１００と、二次巻線２ｂにＣＶケーブル等の試料１を接続し高電圧を発生する課電トランス２と、正弦波の交流電圧Ｖ１及び負極性余弦波の交流電圧Ｖ２を発生する２チャンネル信号発信器３と、損失電流測定回路１００からの信号を観測及び処理するモニタ４との組み合わせにより、損失電流測定装置を構成している。
【０００７】
損失電流測定回路１００は、試料１の遮蔽層等の外側導電部に接続される入力部１０１と、入力部１０１に入力端が接続された増幅器１０２と、入力部１０１と接地間に接続された検出抵抗１０３と、入力部１０１と２チャンネル信号発信器３の交流電圧Ｖ２の出力端の間に接続されたバイパス抵抗１０４とを備える。
【０００８】
図６において、２チャンネル信号発信器３は、交流電圧Ｖ１を課電トランス２の一次巻線２ａに印加するとともに、交流電圧Ｖ２を損失電流測定回路１００のバイパス抵抗１０４と抵抗１０３を介してアース間に印加する。
【０００９】
交流電圧Ｖ１が課電トランス２の一次巻線２ａに印加されると、その巻線比に応じた高電圧が二次巻線２ｂに発生し、その電圧は試料１の芯線に印加される。この電圧の印加にともない、二次巻線２ｂ〜試料１〜検出抵抗１０３〜二次巻線２ｂの通電ループ５が形成され、試料１の水トリー劣化の度合いに応じて試料１の絶縁体部分を通して外側導電部に流れる電流ｉにより、検出抵抗１０３に電圧降下が生じる。一方、２チャンネル信号発信器３からの交流電圧Ｖ２は、バイパス抵抗１０４を介して検出抵抗１０３に印加される。
【００１０】
試料１からの電流により検出抵抗１０３に生じた電圧と交流電圧Ｖ２とは、増幅器１０２の入力端において加算され、これにより試料１に流れる電流に対して変位電流成分が打ち消される。加算結果に対して増幅器１０２による増幅が行われ、その増幅出力がモニタ４により観測される。
【特許文献１】特開２００４−３５４０９３号公報
【非特許文献１】平成１７年電気学会全国大会２−Ｓ１０（１７〜２０頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記非特許文献１に記載された従来の損失電流測定装置は、小サイズの試料に適用した場合には通電ループ５のループが小さいので、信号減衰や外部侵入ノイズの影響を受けることなく損失電流を高感度に測定することができる。しかし、実線路に布設されたＣＶケーブル試料に適用すると、損失電流測定回路の増幅器と課電圧の印加点との距離が離れるため、通電ループ５が大きくなり、信号減衰や外部侵入ノイズの影響を受けやすくなり、損失電流を高感度で測定することが期待できない。また、増幅器と課電圧の印加点を近接させるためには、厳重な安全対策が必要になるため、実用性に乏しい。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ＣＶケーブル試料が大サイズであっても、信号減衰や外部侵入ノイズの影響を受けることなく、高感度、高精度に損失電流を測定することが可能な変位電流バイパス法による損失電流測定方法およびその損失電流測定回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、測定時に課電される測定対象物に検出抵抗を直列接続し、前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力し、前記検出信号から変位電流成分を除去する信号をバイパス抵抗に印加して前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成することを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定方法を提供する。
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、測定時に課電される測定対象物に直列接続される検出抵抗と、前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力する増幅部とを有する信号検出部と、
前記信号検出部からの前記検出信号から変位電流成分を除去する信号が印加されるバイパス抵抗を有し、前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成する変位電流バイパス部とを備えたことを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定回路を提供する。
【００１５】
本発明の損失電流測定回路および損失電流測定方法によれば、測定対象物の形状にかかわらず信号検出部を測定対象物の近傍に設置することが可能になり、測定対象物と信号検出部の間の距離を短くできることにより信号減衰や外部ノイズの侵入が防止され、損失電流を高感度、高精度に測定できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、測定対象物が大サイズであっても、信号減衰や外部ノイズの影響を受けることなく、高感度、高精度に損失電流を測定することが可能な変位電流バイパス法による損失電流測定回路およびその損失電流測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（変位電流バイパス法による損失電流測定装置の構成）
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る損失電流測定装置を示す。この損失電流測定装置は、二次巻線２ｂにＣＶケーブル等の試料１を接続し高電圧を発生する課電トランス２と、正弦波の交流電圧Ｖ１及び負極性余弦波の交流電圧Ｖ２を発生する２チャンネル信号発信器３と、損失電流を測定する損失電流測定回路１０と、損失電流測定回路１０からの信号を観測及び処理するモニタ４とを備える。
【００１８】
損失電流測定回路１０は、ＣＶケーブルによる試料１及び課電トランス２に接続された信号検出部２０と、信号検出部２０及び２チャンネル信号発信器３に入力部が接続され、出力端にモニタ４が接続された変位電流バイパス部３０とを備えて構成されている。信号検出部２０の出力端と変位電流バイパス部３０の入力端とは、光伝送媒体である光ファイバ１１によって接続されている。
【００１９】
２チャンネル信号発信器３は、正弦波による交流電圧Ｖ１をチャンネル１として出力し、負極性余弦波（−ｃｏｓθ）による交流電圧Ｖ２をチャンネル２として出力する構成を有する。
【００２０】
モニタ４は、観測波形を画面に表示するディスプレイのほか、入力信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により処理する回路を備えている。
【００２１】
（信号検出部の構成）
信号検出部２０は、課電トランス２の二次巻線２ｂの高電位側に接続された高電位端Ｈと試料１の芯線に接続された低電位端Ｌの間に直列接続された検出抵抗２１と、この検出抵抗２１に並列接続されたアレスタ２２と、高電位端Ｈ及び低電位端Ｌに一対の入力端が接続された増幅部としての増幅器２３と、増幅器２３の出力端に接続されたＥ／Ｏ変換器２４と、増幅器２３及びＥ／Ｏ変換器２４の電子回路部に電源を供給するＤＣ電源部２５とを備える。
【００２２】
検出抵抗２１は、試料１に流れる電流ｉによって所定の電圧降下が得られる抵抗値に設定される。
【００２３】
アレスタ２２は、必要に応じて挿入する回路保護用素子である。アレスタ２２は、非線形特性を有し、試料１の絶縁破壊等により検出抵抗２１の両端に過大電圧（サージ）が発生したとき、検出抵抗２１の両端の電圧が規定値内に納まるように抑制する。アレスタ２２の動作開始電圧は、試料に流れる変位電流によって波形歪みが生じないように、検出抵抗２１の両端に現れる検出電圧よりも十分に高く（例えば、２倍以上）、かつ、増幅器２３の耐サージ電圧よりも低い値にする。
【００２４】
増幅器２３は、検出抵抗２１の両端に生じた電圧を入力信号とし、この入力信号を所定のレベルに増幅して検出信号として出力する構成を有する。
【００２５】
Ｅ／Ｏ変換器２４は、増幅器２３の出力信号（検出信号）を電気信号から光信号に変換し、この光信号を光ファイバ１１へ出力する回路構成を有する。
【００２６】
ＤＣ電源部２５には、電源のための配線が不要で、移動性に優れ、外来ノイズの影響を受けないバッテリーが適している。
【００２７】
（変位電流バイパス部の構成）
変位電流バイパス部３０は、Ｅ／Ｏ変換器２４からの光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器３１と、Ｏ／Ｅ変換器３１の出力端と接地間に接続された抵抗３２と、２チャンネル信号発信器３の交流電圧Ｖ２の出力端とＯ／Ｅ変換器３１の出力端との間に接続された変位電流成分を除去する信号が印加されるバイパス抵抗３３とを備える。
【００２８】
Ｏ／Ｅ変換器３１の出力信号は、抵抗３２の両端に発生する。このうち、２チャンネル信号発信器３の出力信号をバイパス抵抗３３と抵抗３２の分圧比できまる信号が抵抗３２に重畳される。このため、Ｏ／Ｅ変換器３１の出力信号中の変位電流信号と同じ大きさにＶ２交流電圧を分圧すれば、変位電流の影響はなくなり、損失電流のみが検出される。
【００２９】
（変位電流バイパス法による損失電流測定方法）
（第１の実施の形態の動作）
次に、図１の損失電流測定装置の動作について説明する。図１において、２チャンネル信号発信器３から課電トランス２の一次巻線２ａに高電圧の交流電圧Ｖ１が印加されると、これにより二次巻線２ｂに発生した交流電圧は、信号検出部２０の高電位端Ｈと接地間に印加される。この印加電圧により、電流ｉが、二次巻線２ｂ〜検出抵抗２１〜試料１の芯線〜試料１の遮蔽層等の外側導電部〜二次巻線２ｂを経由する通電ループ５で流れ、検出抵抗２１に電圧降下が生じる。検出抵抗２１の両端に生じた電圧は、増幅器２３によって増幅され検出信号として出力された後、その増幅出力（検出信号）がＥ／Ｏ変換器２４によって光信号に変換され、光ファイバ１１へ出力される。
【００３０】
変位電流バイパス部３０では、信号検出部２０からの光信号を光ファイバ１１を介してＯ／Ｅ変換器３１で受信して電気信号に変換し、これを検出信号Ｓｄとして抵抗３２に印加する。同時に、変位電流バイパス部３０は、バイパス抵抗３３を介して２チャンネル信号発信器３からの交流電圧Ｖ２を取り込み、抵抗３２に印加する。
【００３１】
課電電圧（Ｖ１）の波形を正弦波にした場合、変位電流は、理論的に余弦波（ｃｏｓθ）であることが知られている。そこで、交流電圧Ｖ１の正弦波形に対して、負極性余弦波（−ｃｏｓθ）による変位電流成分を除去する信号の交流電圧Ｖ２をバイパス抵抗３３で出力調整し、このバイパス抵抗３３に流れた変位電流成分の除去信号の電圧を試料１からの検出信号Ｓｄに重畳することにより変位電流成分がキャンセルされ、損失電流のみが生成・検出される。この損失電流の信号は、モニタ４へ出力される。なお、バイパス抵抗３３による出力調整は、変位電流バイパス部３０の出力をモニタ４で観測しながら、変位電流波形のピーク位相（正弦波のゼロクロス位置）が０になるようにする。
【００３２】
図２は、図１のモニタ４で観測された出力信号波形を示す。ここでは、課電電圧を１〜８ｋＶ／ｍｍまで、１ｋＶづつ上昇させて８点の測定を行って、１、２、３、４、５、６，７、８ｋＶ／ｍｍのそれぞれに対応する波形４１〜４８を得た。図２から明らかなように、課電電圧を上昇させるにつれて損失電流が変化し、かつ波形歪が大きくなる傾向がわかる。
【００３３】
（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（イ）増幅器２３を備える信号検出部２０を課電トランス２及びＣＶケーブルの試料１の近くに設置できるため、試料１の直近での信号検出及び増幅が可能になる。この結果、課電トランス２〜検出抵抗２１〜試料１〜接地〜課電トランス２の経路による通電ループ５が小さくなるため、外部ノイズの侵入を抑制することができる。外部ノイズは、通電ループ５の大きさ（インダクタンス）が大きいほど顕著になるが、本実施の形態は、従来に比べて通電ループ５が小さいため、外部ノイズの低減効果が高くなる。このため、ノイズ環境の悪い場所で測定を行っても信号検出を高感度に行うことができる。
（ロ）検出抵抗２１による検出信号を試料１の近傍で増幅器２３により増幅するため、その後の信号伝送の減衰による検出感度の低下を避けることができる。
（ハ）検出抵抗２１により検出信号を検出するため、ＬとＣによる共振現象による検出信号の歪みが生じないため、検出信号の周波数特性の変化を防止することができる。
（ニ）損失電流測定回路１０を信号検出部２０と変位電流バイパス部３０の２つに物理的に分け、これらの間を電気的に絶縁して光伝送したことにより、従来の損失電流測定回路１００に比べ、試料１の高電位端Ｈ側からの信号検出を容易かつ簡単に行うことができる。
（ホ）変位電流バイパス部３０をモニタ４の近傍に設置できるため、モニタ４を使用しながらバイパス抵抗３３の調整が行えるので、測定を効率的に進めることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る損失電流測定装置を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態において、試料１と信号検出部２０の配置を入れ換えて試料１の低電位側から信号を検出するとともに、信号検出部２０と変位電流バイパス部３０との接続をケーブル等による接続線１３で接続したものであり、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
信号検出部２０と変位電流バイパス部３０を接続線１３で接続した構成にともない、信号検出部２０においては、第１の実施の形態からＥ／Ｏ変換器２４及びＤＣ電源部２５ａを用いず、変位電流バイパス部３０においては、第１の実施の形態からＯ／Ｅ変換器３１を用いない構成である。
【００３６】
（第２の実施の形態の動作）
本実施の形態においては、２チャンネル信号発信器３から交流電圧Ｖ１が課電トランス２に印加されると、二次巻線２ｂ〜試料１〜検出抵抗２１〜二次巻線２ｂによる通電ループ５により電流ｉが流れ、検出抵抗２１に電圧降下が生じる。検出抵抗２１の両端に生じた電圧は、増幅器２３によって増幅され検出信号として出力された後、その検出信号が接続線１３を介して変位電流バイパス部３０へ伝送される。
【００３７】
変位電流バイパス部３０では、信号検出部２０からの検出信号を抵抗３２に印加すると同時に、バイパス抵抗３３を介して２チャンネル信号発信器３からの変位電流成分を除去する信号の交流電圧Ｖ２を取り込み、抵抗３２に印加する。このとき、バイパス抵抗３３の抵抗値、及び２チャンネル信号発信器３の交流電圧Ｖ２の出力を調整して、抵抗３２に印加する交流電圧Ｖ２を調整し、このバイパス抵抗３２に流れた変位電流成分の除去信号の電圧を試料１からの検出信号Ｓｄに重畳することにより変位電流成分をキャンセルした損失電流のみを生成・検出する。この損失電流の信号は、モニタ４へ出力される。
【００３８】
（第２の実施の形態の効果）
図４は、第２の実施の形態と図６に示した従来の損失電流測定装置との損失電
流の検出特性を示す。同図中、特性５１は第２の実施の形態による課電電圧−損失電流特性、特性５２は図６に示した従来の損失電流測定装置による課電電圧−損失電流特性である。
【００３９】
図４を参照すると、第２の実施の形態による特性５１では、損失電流は課電電圧の上昇に比例して増加する。これに対し、従来の特性５２では、２μＡ（３．５ｋＶ課電）以下における電流値の電圧依存性が見られない。これは、従来の損失電流測定回路１００の検出感度が悪く、外部ノイズレベルが高いためである。
【００４０】
図４から明らかなように、図６の従来の損失電流測定装置と同様に試料１の低電位側から信号検出を行う構成にしながら、高感度に損失電流を測定することができる。これは、検出抵抗２１及び増幅器２３を試料１の近傍に設置できることにより、通電ループ５を小さくできるためである。その他の効果は、第１の実施の形態の（ロ）（ハ）及び（ホ）と同様である。
【００４１】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る損失電流測定装置を示す。本実施の形態は、２チャンネル信号発信器３を用いない構成にしたものである。そのために、課電トランス２は三次巻線２ｃを有する構成とし、さらに三次巻線２ｃとバイパス抵抗３３の間に積分器１２を接続した構成にしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
積分器１２は、課電トランス２への課電時に、三次巻線２ｃから出力される課電電圧位相情報を積分し、その積分結果をバイパス抵抗３３に注入する構成を有している。
【００４３】
（第３の実施の形態の動作）
図５の構成において、課電電圧は、図示しない任意の課電手段によって、課電トランス２の一次巻線２ａに印加される。二次巻線２ｂに生じた交流の高電圧は、高電位端Ｈと試料１の低電位側との間に印加され、二次巻線２ｂ〜検出抵抗２１〜試料１の芯線〜試料１の遮蔽層等の外側導電部〜二次巻線２ｂを経由する通電ループ５により電流ｉが流れることにより、検出抵抗２１に電圧降下が生じる。この検出抵抗２１の両端に生じた電圧は、増幅器２３で増幅されて検出信号として出力され、その検出信号がさらにＥ／Ｏ変換器２４で光信号に変換されて変位電流バイパス部３０に伝送される。
【００４４】
同時に、課電トランス２の三次巻線２ｃから課電電圧位相情報が積分器１２に入力され、積分が行われる。この積分器１２の出力信号は、変位電流成分を除去する信号として変位電流バイパス部３０のバイパス抵抗３３に印加される。
【００４５】
変位電流バイパス部３０では、信号検出部２０からの光信号をＯ／Ｅ変換器３１により電気信号に変換し、これを検出信号Ｓｄとして抵抗３２に印加する。また、バイパス抵抗３３を調整して積分器１２から抵抗３２に印加する出力電圧を調整し、この調整された変位電流成分の除去信号を検出信号Ｓｄに重畳すると抵抗３２を流れる変位電流成分をキャンセルする。これにより生成・検出された損失電流の信号は、モニタ４へ出力され、モニタ４により観測される。
【００４６】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
（イ）２チャンネル信号発信器３を省略できることにより、測定に伴う結線変更作業を少なくすることができる。
（ロ）電源電圧が歪んでいた揚合でも、三次巻線２ｃ及び積分器１２により、波形歪に追従した変位電流成分の除去信号が得られるため、第１の実施の形態に比べ、電源ノイズの影響を受けにくくすることができる。
その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
なお、第３の実施の形態において、課電波形が正弦波以外の場合には、積分器１２に代えて、「反転増幅器＋微分器」の構成による回路を用いることができる。
【００４８】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
【００４９】
例えば、上記各実施の形態において、光伝送を無線伝送に変更することができる。
【００５０】
また、上記第１及び第３実施の形態においては、信号検出部２０を課電トランス２と試料１の間に接続したが、第２の実施の形態のように、信号検出部２０を図３に示す試料１と入れ換えてもよい。すなわち、試料１を課電トランス２に接続し、試料１と接地間に信号検出部２０を接続することができる。
【００５１】
また、ＤＣ電源部２５は、バッテリーに代えて太陽電池等に置き換えることができ、これにより、屋外設備のオンライン用損失電流測定装置として使用できる。この場合、屋外設備のオンライン用損失電流測定装置を用いて、損失電流値の定期測定を行うことにより、その測定のトレンド情報の傾向から、絶縁劣化診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る損失電流測定装置の回路図である。
【図２】図１のモニタで観測された出力信号波形を示す波形図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る損失電流測定装置の回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態と従来の損失電流の検出特性を示す特性図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る損失電流測定装置の回路図である。
【図６】非特許文献１に記載された損失電流測定装置の回路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 試料
２ 課電トランス
２ａ 一次巻線
２ｂ 二次巻線
２ｃ 三次巻線
３ ２チャンネル信号発信器
４ モニタ
５ 通電ループ
１０ 損失電流測定回路
１１ 光ファイバ
１２ 積分器
１３ 接続線
２０ 信号検出部
２１ 検出抵抗
２２ アレスタ
２３ 増幅器
２４ Ｅ／Ｏ変換器
２５ ＤＣ電源部
３０ 変位電流バイパス部
３１ Ｏ／Ｅ変換器
３２ 抵抗
３３ バイパス抵抗
１００ 損失電流測定回路
１０１ 入力部
１０２ 増幅器
１０３ 抵抗
１０４ バイパス抵抗
Ｈ 高電位端
Ｌ 低電位端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定時に課電される測定対象物に検出抵抗を直列接続し、
前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力し、
前記検出信号から変位電流成分を除去する信号をバイパス抵抗に印加して前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成することを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定方法。
【請求項２】
前記損失電流の生成は、負極性余弦波による除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定方法。
【請求項３】
前記損失電流の生成は、前記課電を行う課電トランスから得た課電電圧位相情報を積分処理した除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定方法。
【請求項４】
測定時に課電される測定対象物に直列接続される検出抵抗と、前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力する増幅部とを有する信号検出部と、
前記信号検出部からの前記検出信号から変位電流成分を除去する信号が印加されるバイパス抵抗を有し、前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成する変位電流バイパス部とを備えたことを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項５】
前記変位電流バイパス部は、負極性余弦波による除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項４に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項６】
前記変位電流バイパス部は、前記課電を行う課電トランスから得た課電電圧位相情報を積分処理した除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項４または５に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項７】
前記信号検出部は、前記増幅部の出力を電気信号から光信号に変換する電気−光変換器を備え、
前記変位電流バイパス部は、前記信号検出部の前記電気−光変換器からの前記光信号を電気信号に変換する光−電気変換器を備え、
前記電気−光変換器と前記光−電気変換器との間を光伝送媒体で接続することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項１】
測定時に課電される測定対象物に検出抵抗を直列接続し、
前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力し、
前記検出信号から変位電流成分を除去する信号をバイパス抵抗に印加して前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成することを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定方法。
【請求項２】
前記損失電流の生成は、負極性余弦波による除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定方法。
【請求項３】
前記損失電流の生成は、前記課電を行う課電トランスから得た課電電圧位相情報を積分処理した除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定方法。
【請求項４】
測定時に課電される測定対象物に直列接続される検出抵抗と、前記検出抵抗に流れる電流によって前記検出抵抗の両端に生じた電圧を増幅して検出信号として出力する増幅部とを有する信号検出部と、
前記信号検出部からの前記検出信号から変位電流成分を除去する信号が印加されるバイパス抵抗を有し、前記バイパス抵抗に流れた変位電流成分の除去信号を前記検出信号に重畳して損失電流を生成する変位電流バイパス部とを備えたことを特徴とする変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項５】
前記変位電流バイパス部は、負極性余弦波による除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項４に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項６】
前記変位電流バイパス部は、前記課電を行う課電トランスから得た課電電圧位相情報を積分処理した除去信号を用いて前記変位電流成分を除去することを特徴とする請求項４または５に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【請求項７】
前記信号検出部は、前記増幅部の出力を電気信号から光信号に変換する電気−光変換器を備え、
前記変位電流バイパス部は、前記信号検出部の前記電気−光変換器からの前記光信号を電気信号に変換する光−電気変換器を備え、
前記電気−光変換器と前記光−電気変換器との間を光伝送媒体で接続することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の変位電流バイパス法による損失電流測定回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２５６０２３（Ｐ２００７−２５６０２３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７９６２８（Ｐ２００６−７９６２８）
【出願日】平成１８年３月２２日（２００６．３．２２）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【出願人】（５０１３０４８０３）株式会社ジェイ・パワーシステムズ (89)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２２日（２００６．３．２２）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【出願人】（５０１３０４８０３）株式会社ジェイ・パワーシステムズ (89)
【Ｆターム（参考）】
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