説明

漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法

【課題】オフィスビル、商業ビル、工場、ホテルや病院等の建物の各種負荷機器において、間欠的に発生する漏れ電流の測定方法及び漏電機器の探査方法に関する。
【解決手段】漏れ電流データ及び負荷機器の運転データを収集する1ないし複数のデータ収集手段と、データ入出力手段と、データおよびプログラムを記憶する記憶部、CPUおよびクロック機能を具備したPLCと、前記PLCとインターフェース部を介してデータを送受信するパーソナルコンピュータと、を備えたデータ収集システムによる漏れ電流の測定方法において、負荷機器が接続された配電装置における漏れ電流データを、同時刻における各負荷機器の運転データと関連づけて収集・記録して漏電機器の探査をする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オフィスビル、商業ビル、工場、ホテルや病院等の建物の各種負荷機器において、間欠的に発生する漏電による漏れ電流の測定方法及び漏電機器の探査方法等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、ビルや工場における各種負荷機器のFA化(Factory Automation)が普及し、停電のない電力供給体制が求められてきたことと相まって、各種負荷機器の絶縁管理の要請が高まってきた。このような要請下において、従来よりビルや工場における各種負荷機器の絶縁不良個所の探査方法の一方法として、絶縁抵抗計による絶縁抵抗値の測定(メガリング)が行われていた。しかし、前記メガリングは電気を停止して行う必要があるために、負荷機器まで含めた絶縁状態の実態把握が困難な上、測定のために一斉に電気を停止するなど著しい制限を受けることから実施困難なことが多く問題であった。そこで、通電状態で判定できる絶縁不良個所の探査方法として、漏れ電流の測定による判定方法が低圧電路の絶縁管理の一次的手法として採用されるに至った。漏れ電流の測定装置としては例えば、特許文献1〜3に挙げるものが開示されている。
【特許文献1】特開2004−184346号公報
【特許文献2】特開2002−131362号公報
【特許文献3】特開2001−021604号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、前記のような漏れ電流の測定装置を使用して常時漏れ電流が発生している個所の漏れ電流を測定することは簡単であるが、例えば間欠運転型負荷機器で間欠的に発生する漏れ電流を測定する場合には次のような問題点が生ずる。即ち、長時間継続して測定したデータを常時記録することは、物理的に不可能に近い上無駄が多い。また、常時記録して得られた漏れ電流データから絶縁不良個所を探査することは容易でない。そこで、本発明の目的は、前記の問題点を解決するものとして、データ収集システムを使用して、ある一定の管理値を越えた漏れ電流についてのみ時刻データとともに電流値を記録し、このデータに基づいて絶縁不良個所を効率よく探査する漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
前記の課題を解決するために、本発明は、漏れ電流データ及び負荷機器の運転データを収集する1ないし複数のデータ収集手段と、データ入出力手段と、データおよびプログラムを記憶する記憶部、CPUおよびクロック機能を具備したPLC(プログラマブルロジックコントローラ)と、前記PLCとインターフェース部を介してデータを送受信するパーソナルコンピュータと、を備えたデータ収集システムによる漏れ電流の測定方法において、負荷機器が接続された配電装置における漏れ電流データを、同時刻における各負荷機器の運転データと関連づけて収集・記録して漏電機器の探査をすることを特徴とする漏れ電流の測定方法とする(請求項1)。
【0005】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記漏れ電流の測定は、予め漏れ電流の基準となる判断値を定めておき、漏れ電流値が判断値を越えたときに、その発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの最大値を記録する長期計測型と、設定した間隔ごとにその最大値と発生時刻を記録する短期計測型の何れか乃至両方を選択することを特徴とする前記の漏れ電流の測定方法とすることが好ましい(請求項2)。
【0006】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記漏れ電流の測定は、負荷機器が接続された配電装置における配電の系列ごとに測定することを特徴とする前記の漏れ電流の測定方法とすることが好ましい(請求項3)。
【0007】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流データと各負荷機器の運転データとを照合することによって、漏れ電流が発生する負荷機器を特定することを特徴とする漏電機器の探査方法とすることが好ましい(請求項4)。
【0008】
また、前記の課題を解決するために、本発明は、前記の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流が起因する要因を漏電要因判別手段によって判別することを特徴とする漏電要因判別方法とすることが好ましい(請求項5)。
【発明の効果】
【0009】
本発明の漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法は、前記のように構成されるので、管理値を越えた漏れ電流についてのみ時刻データとともに電流値を記録するので、不用にメモリーを使用することなく効率的に漏れ電流データを保管できる。また、漏れ電流についての時刻データと共通のクロック機能の下で負荷機器の運転データが得られるので、両データを比較して漏れ電流が発生したと同一時刻の負荷機器の運転データを照合することにより漏れ電流が発生した負荷機器を推定する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明を実施するための最良の形態(以下「実施の形態」と略称する)について、以下、図に基づいて詳細に説明する。本発明の漏れ電流の測定方法に使用されるデータ収集システムとしては、例えば、本願出願人が先に出願した特願2000-77363又は特願2001-89188に係る移動・携帯型データ収集システムを使用することが好ましい。これ以外にも本発明の趣旨を達成するものであれば、他の漏れ電流の測定装置を使用してもよい。
【0011】
以下に前記移動・携帯型データ収集システムについて簡単に説明する。図1は特願2000-77363に係る移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図であり、図1において、1は移動・携帯型データ収集システムであり、データ収集部2、操作部3およびパーソナルコンピュータ4から構成されてなる。データ収集部2において、データ収集手段であるアナログセンサー14a,14b,14cがデータ入出力手段である3種類のスレーブユニット(A/D変換機能を有する)11a,11b,11cにそれぞれ接続されている。これら3種類のスレーブユニットはケーブルによってバス方式でそれぞれ直列に連結されいる。
【0012】
操作部3において、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)21はCPU22と記憶部23とクロック機能を有し、インターフェース部24を介して前記アナログ入力スレーブユニット11aおよびパーソナルコンピュータ4とデータの送受信が可能に構成されてなる。係るPLC21は入出力ユニット25を介して指示操作盤26に接続され、予めパーソナルコンピュータ4からメーカーが提供する専用ソフトによってPLC21の記憶部23にラダープログラム等によってデータ収集のための諸条件を入力することができる。指示操作盤26はラダープログラムを介して各種センサーを制御するスイッチの役割を果し、指示操作盤26上にある任意のセンサースイッチを選択してON/OFFすることによってラダープログラムと連動し当該センサーによるデータ収集の開始と終了を指示するとともにPLCの記憶部における当該センサーの占める空きエリアの状態を指示操作盤26上の指示ランプに表示することができる。
【0013】
また、PLCは直列に接続された各スレーブユニットからの信号をスレーブ識別手段によって識別することができるように構成されているが、このスレーブ識別手段によれば、例えば、予め各スレーブユニット毎に識別番号を付けておき、この識別番号をPLCの記憶部に記憶しておいて、各スレーブユニットからの信号とPLCの記憶部に記憶された識別番号とを照合してどのスレーブユニットからの信号なのかを識別して処理することができるように構成されている。
【0014】
以上によって収集されたデータはインターフェース部24を介してパーソナルコンピュータ4と送受信が可能に構成されており、PLC側のインターフェース部とパーソナルコンピュータがRS232C28、または、公衆回線を介するアナログ伝送インターフェース若しくはデジタル伝送インターフェースのうちの何れかを介してデータ通信できるように構成してもよく、例えば、アナログ伝送インターフェースにあっては汎用のモデム29を使用し、デジタル伝送インターフェースにあっては宅内に設置したDSU(digital Service Unit)とパーソナルコンピュータ側に設置したターミナルアダプターまたはルーターをケーブルで接続し、ISDNを利用して通信することができる。このようにしてパーソナルコンピュータ4に送信された収集データは汎用の表計算ソフトで表ないしグラフ等に処理加工することができる。
【0015】
次ぎに、データ収集部2および操作部3はそれぞれ別々の基盤に配置構成されてなるが、これは本発明にかかるデータ収集システムの移動・携帯性を考慮したものであって、連結されるスレーブユニットないしセンサー等の部品の点数やロケーションによって、データ収集部2および操作部3を同一基盤上に設けることもできる。或いは、スレーブユニットないしセンサーの点数が多い場合はデータ収集部2を2個以上に分割して設け、スレーブユニット同士を接続器で接続することもできる。
【0016】
因みに、本実施例の場合の各基盤の大きさは290mm×400mmであり、PLCとスレーブユニットを接続するケーブルを取外してデータ収集部2と操作部3を別々にケースに収納して移動・携帯でき、現場で前記ケーブルを接続するだけで簡単に使用できる。また、T分岐15と他のデータ収集部のT分岐(図示せず)とを図1に示すように直列状に若しくはT字状にケーブルで接続して拡張することもできる。更に、各基盤のAC100v電源の引き込み口にはブレーカーとスイッチを設けており、このようにしてシステムの安全性と適格な操作性を担保している。
【0017】
図2は特願2001-89188に係る移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図であり、図2において、3個のアナログ入力スレーブユニット11a,11b,11cをコネクタ35を介して直列に接続しているが、最大64個のスレーブが連結可能である。連結可能なスレーブユニットの数はPLCによって決まり、接続するセンサーの数に応じて、適宜数のスレーブユニットが連結可能なPLCを任意に選択できる。各スレーブユニットには各種センサーがそれぞれ接続されていてセンサーの出力信号に応じて信号変換器を介してまたは直接スレーブユニットに接続される。
【0018】
図3は、本実施の形態の漏れ電流の測定方法における結線図の一例である。図3において61はトランスであり、62は漏れ電流計であり、63はB種接地線であり、64〜66は間欠型負荷機器であり、64a〜66aは電流クランプである。漏れ電流計62は、通常、高調波等の影響を除くためにフィルターを備えたクランプセンサーを使用することが好ましい。この図に示すように、漏れ電流計62は、トランスの低圧側の中性点に施工されたB種接地線63に配設され、B種接地線63に流れる漏れ電流を測定する。また、一般に受変電設備では、バンク数が複雑で、例えば、電灯用、動力用、空調用などに系列
化されている場合は、負荷機器が接続された配電装置におけるバンクごと乃至系列ごとに漏れ電流を測定することが好ましい。
【0019】
一方、低圧側からの配線に接続される負荷機器1(空調)64,負荷機器2(冷蔵庫)65,負荷機器3(空調)66には、それぞれ電流クランプ(64a〜66a)が取り付けられており、前記漏れ電流計62及び電流クランプ64a,65a,66aは、前記移動・携帯型データ収集システムのデータ入出力手段であるスレーブユニットにそれぞれ接続されている。前記漏れ電流計62及び電流クランプ6によって収集された漏れ電流データ及び負荷機器の電流データはA/D変換されてPLC21に送信され、PLC21の記憶部23の漏れ電流データ記憶エリア及び負荷機器の電流データ記憶エリアにそれぞれ記録される。
【0020】
本実施の形態の漏れ電流の測定方法においては、予め漏れ電流の判断値を定めてPLCの記憶部に記憶しておき、該判断値を超えたときに、その発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの間の最大値をPLCの記憶部23に記録する。負荷機器に関する漏れ電流の判定基準として、「電気設備技術基準の解釈」(平成9年6月1日施行)によれば、使用電圧が低圧の電路であって、絶縁抵抗測定が困難な場合には、・・・それぞれ漏洩電流を1mA以下に保つこと。」とある。しかし、B種接地線に流れる漏れ電流の判定基準についての定めは特になく、月例点検などで平時の管理値をベースとして定めることが好ましい。月例点検などで平時の漏れ電流は管理値として記録されているので、例えば、30mA程度の範囲内での前記管理値を判断値として定めておき、この判断値を超えたものを記録するとともに、通常、前記判断値を3〜5mA程度超えた場合に異常値としてとらえ、次に述べるステップによって漏れ電流を判断することとなる。
【0021】
図4は、本実施の形態の漏電発生機器の探査方法おいて、この一連の処理の手順を示すフローチャートである。これら一連の処理の中で、通常はスタートから機器不良の判別S11及びS12に至るまでの処理はパソコンを含むデータ収集システムが行い、データの比較照合や判断は、主としてパソコン乃至PLCの制御手段(CPU)によってプログラムに従って実行されることとなる。以下図に基づいて説明する。先ず、前記の移動・携帯型データ収集システムに判断値が入力される(S1)。ある程度の時間に渡って計測された、漏れ電流の異常値の発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの最大値(漏れ電流データ)をPLCの記憶部23に記録する(S2)。負荷機器1〜3に電流が流れた時刻と停止した時刻(運転データ)を共通のクロック機能を経由してPLCの記憶部23の所定エリアに記録する(S3)。
【0022】
次に、PLCのCPU22によって、漏れ電流の異常値の発生時刻及び復旧時刻と、負荷機器1〜3に電流が流れた時刻及び停止した時刻(運転データ)をそれぞれ比較照合し(S4)、漏れ電流の発生時刻と負荷機器に電流が流れた時刻が一致し且つ漏れ電流の復旧時刻と負荷機器が停止した時刻とが一致する負荷機器を1〜3の中から抽出する(S5)。前記で抽出された負荷機器が漏電対象となる故障対象負荷機器(S6)と推定されるので、更に絶縁抵抗計による絶縁抵抗試験(メガリング)を行い、メガリング計測値が前記システムに入力される(S7)。併せて、平時の絶縁抵抗管理値が判断値として入力され(S8)、前記メガリング計測値及び絶縁抵抗管理値(判断値)がパソコンの記憶部の所定エリアに記録される。パソコンのCPUは前記メガリング計測値及び絶縁抵抗管理値(判断値)を比較照合(S9)して判断(S10)し、メガリング計測値が絶縁抵抗管理値(判断値)を超えた場合は、前記故障対象負荷機器を機器不良(S12)であると判断し、機器の修理・交換(S14)をするように報告乃至警告が発せられる。メガリング計測値が絶縁抵抗管理値(判断値)を超えない場合は、機器不良要注意(S11)の報告乃至警告が発せられ、個別に管理され監視の強化(S13)が計られることとなる。また、このフローチャートにおける絶縁抵抗試験(メガリング)は、故障対象負荷機器が一次的に特定された後に確認のために行うもので、確認の必要がない場合は省略してもかまわない。メガリングを行う場合であっても、故障対象負荷機器を特定して行うので、電気系統全体の電気を停止するなどの制限を受けることはない。
【0023】
過去の漏れ電流の発生記録から漏れ電流特有の周期性や時刻などの特徴と漏電要因(例えば、いつも概ね同じ時刻<閉店時>にまいた掃除用の水が冷蔵庫の配線にかかり漏電した等)の相互関係をデータベース化してパソコン記憶部の所定エリアに漏電要因データーベースとして記憶しておき、この漏電要因データーベースと照合する所謂漏電要因判別手段によって漏電要因を判別する。通常の定期検査でB種接地線での漏れ電流が平時より増加していることが判明したときは、前記のフローチャートに従って判断されるが、前記のフローチャートおいて、漏電機器を特定した後に漏電要因を判別するステップを追加してもよい。また、フローチャートに示される手順は一例であって、前記フローチャートの順序に制限されるものではなく、同様の目的を達成する限りにおいて順番を入れ替えてもよい。
【0024】
また、前記の漏れ電流の測定には、長期計測型と短期計測型の何れかのプログラムを選択できるように設定されている。長期計測型によれば、漏れ電流が判断値を超えていないときは、記憶部に何も記録表示されず、漏れ電流が判断値を超えると、その時点からログ記録用の設定秒の一定間隔で記憶部に記録を開始し、判断値を下回るとログ記録は停止する。当然発生・復旧履歴にも記録が残る。これに対して、短期計測型の場合は、漏れ電流が判断値を超えるか否かに拘わらず、ログの設定秒の間隔で記憶部に漏れ電流瞬時値を記録する。
【0025】
長期計測型は、定期点検や月例点検時に一時的に通常値を超えたことがあり、或いは、漏電遮断器が一時的に作動したがその再現がなかなか得られないような時などに、判断値を通常管理値或いは遮断器作動管理値に設定し、網を張って長期にB種接地にクランプして計測し続け、ある時に判断値を超えたらその時点での記録がPLCの記憶部にレジスターされるので、極端に半年間の計測であっても記憶部の記録エリアを多く使わずに記録が残る。このようにスパンが長い間隔での計測に適しており、長期スパンの漏れ電流が周期的に出現したり、特定時刻に出現する場合に使用すると利便性が高い。これに対し、短期計測型は、定期点検で既に漏れ値が従来基準を常に超えている場合等において、漏電負荷機器の特定を行うときや、B種接地での漏れ電流値の時系列な記録を残したいときなどに使用して機能を発揮する。
【実施例】
【0026】
次に、実施例について図に基づいて説明する。図5は、長期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示すものである。この図によれば、右側の表には、漏れ電流が判断値を超えた区間における15秒間隔の瞬時の漏れ電流が月日、時刻とともに記録されており、左側の表(漏れ電流の発生履歴)には、前記右側の表に記録された漏れ電流が判断値を超えた各区間における、最大漏れ電流値が発生時刻及び復旧時刻とともに記録されている。左側の表(漏れ電流の発生履歴)の1レコードが右側の表のどの区間の記録に相当するかが矢印で示されている。本図において漏れ電流の判断値を100mAと仮定しているがこれはサンプルデータを取るためのものであって、実際の判断値は前述の通り、概ね30mAの範囲に入るものでありこのサンプルデータとは異なる。
【0027】
図6は、漏れ電流の変化の様子を表したグラフであり、この図で判断値を表す横基線は左から右方向に時を刻み、横基線に直交する縦方向は漏れ電流の強さ(上方に向かって漏れ電流が強くなる)を表す。漏れ電流が最初に横基線と交わる交点が漏れ電流の発生時刻を表し、ピーク点(最大漏れ電流値)を経て次に横基線と交わる交点が復旧時刻を表す。前記発生時刻と復旧時刻に挟まれた部分が漏れ電流が記録される区間であり、図5の右側の表に示す記録は、この区間における漏れ電流を指定間隔秒数で記録したものである。
【0028】
図7は、短期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示すものである。この図によれば、右側の表には、漏れ電流が判断値とは無関係に記録される。そして、この漏れ電流が判断値を超えた場合は、左側の表(漏れ電流の発生履歴)に、前記右側の表に記録された漏れ電流が判断値を超えた各区間における、最大漏れ電流値が発生時刻及び復旧時刻とともに記録される。しかし、本実施例においては、判断値を超えた漏れ電流は発生しなかったので、左側の表(漏れ電流の発生履歴)には記録されず表はブランクとなっている。
【産業上の利用可能性】
【0029】
近年、ビルや工場における各種負荷機器のFA化(Factory Automation)が普及し、停電のない電力供給体制が求められてきたことと相まって、各種負荷機器の絶縁管理の要請が今後ますます高まって来る中で、オフィスビル、商業ビル、工場、ホテルや病院等の建物の各種負荷機器において、本発明に係る漏れ電流の測定方法、漏電機器の探査方法及び漏電要因判別方法に関する産業上の利用可能性は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図である。
【図2】他の移動・携帯型データ収集システムを示すブロック図である。
【図3】本実施の形態の漏れ電流の測定方法における結線例を示す配線図である。
【図4】本実施の形態の漏れ電流の測定方法等における一連の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】本実施例において、長期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示す表である。
【図6】本実施例の漏れ電流の測定方法において、漏れ電流の変化を表したグラフ図である。
【図7】本実施例において、短期計測型プログラムに基づいて測定した漏れ電流のサンプルデータの一例を示す表である。
【符号の説明】
【0031】
1:移動・携帯型データ収集システム、2:データ収集部、3:操作部、4:パーソナルコンピュータ、
11a,11b,11c:スレーブユニット、12a,12b,12c:AC/DC(交流/直流)変換トランス、13:信号変換器、14a,14b,14c:アナログセンサー、15:T分岐、21:PLC、22:CPU、23:記憶部、24:インターフェース部、25:入出力ユニット、26:指示操作盤、27:AC電源部、28:RS232C、29:モデム、
61:トランス、62:漏れ電流計、63:B種接地線、64〜66:間欠型負荷機器、64a〜66a:電流クランプ、
S1:判断値の入力、S2:漏れ電流データの記録、S3:運転データの記録、S4:データの比較照合、S5:負荷機器の抽出、S6:故障対象負荷機器、S7:メガリング計測値の入力、S8:絶縁抵抗管理値(判断値)の入力、S9:データの比較照合、S10:判断、S11:機器不良要注意、S12:機器不良、S13:監視の強化、S14:機器の修理・交換、

【特許請求の範囲】
【請求項1】
漏れ電流データ及び負荷機器の運転データを収集する1ないし複数のデータ収集手段と、データ入出力手段と、データおよびプログラムを記憶する記憶部、CPUおよびクロック機能を具備したPLC(プログラマブルロジックコントローラ)と、前記PLCとインターフェース部を介してデータを送受信するパーソナルコンピュータと、を備えたデータ収集システムによる漏れ電流の測定方法において、負荷機器が接続された配電装置における漏れ電流データを、同時刻における各負荷機器の運転データと関連づけて収集・記録して漏電機器の探査をすることを特徴とする漏れ電流の測定方法。
【請求項2】
前記漏れ電流の測定は、予め漏れ電流の基準となる判断値を定めておき、漏れ電流値が判断値を越えたときに、その発生時刻、復旧時刻及び発生から復旧までの最大値を記録する長期計測型と、設定した間隔ごとにその最大値と発生時刻を記録する短期計測型の何れか乃至両方を選択することを特徴とする請求項1記載の漏れ電流の測定方法。
【請求項3】
前記漏れ電流の測定は、負荷機器が接続された配電装置における配電の系列ごとに測定することを特徴とする請求項1記載の漏れ電流の測定方法。
【請求項4】
請求項1、2又は3記載の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流データと各負荷機器の運転データとを照合することによって、漏れ電流が発生する負荷機器を特定することを特徴とする漏電機器の探査方法。
【請求項5】
請求項1、2又は3記載の漏れ電流の測定方法によって測定された漏れ電流が起因する要因を漏電要因判別手段によって判別することを特徴とする漏電要因判別方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−343170(P2006−343170A)
【公開日】平成18年12月21日(2006.12.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−167800(P2005−167800)
【出願日】平成17年6月8日(2005.6.8)
【出願人】(500124828)株式会社 丸誠 (3)
【Fターム(参考)】