絶縁監視装置
【課題】Ｉ0r方式で送電路の絶縁状態を監視する際の精度を向上させることが可能な絶縁監視装置を提供する。
【解決手段】ＺＣＴ１２の中央開口部に、接地線Ｌ３、及び抑圧用電線１４を挿通し、接地線Ｌ３に流れる電流と等大で逆向きとなる電流を抑圧用電線１４に流す。そして、ＺＣＴ１２で検出される電流がゼロとなったときに、抑圧電流Ｉ１の、電圧信号Ｖａと同相となる成分をＩ0rとして認識する。従って、ＺＣＴの検出精度のばらつきに影響を受けず、また、周囲に磁界が存在する場合であってもこの影響を受けることなく、高精度にＩ0rを検出することができる。
【解決手段】ＺＣＴ１２の中央開口部に、接地線Ｌ３、及び抑圧用電線１４を挿通し、接地線Ｌ３に流れる電流と等大で逆向きとなる電流を抑圧用電線１４に流す。そして、ＺＣＴ１２で検出される電流がゼロとなったときに、抑圧電流Ｉ１の、電圧信号Ｖａと同相となる成分をＩ0rとして認識する。従って、ＺＣＴの検出精度のばらつきに影響を受けず、また、周囲に磁界が存在する場合であってもこの影響を受けることなく、高精度にＩ0rを検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力を送電する送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置に係り、特にＩ0r方式を用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工場等の電力需要施設では、高圧受電線より送電される高電圧（例えば、６６００Ｖ）を、キュービクルに設けられるトランスにて低電圧（例えば、１１０Ｖ）に降圧し、その後、降圧された電力を送電路を経由して施設内の各負荷に送電する。この場合に、低圧側の２本の送電路のうちの一方が接地線に接続され、該接地線を介してグランドに接地される。更に、２本の送電路の絶縁状態を監視するために、接地線に零相変流器（以下、「ＺＣＴ」という）を設け、該接地線に流れる電流を検出している。
【０００３】
そして、検出される電流値が予め設定した閾値電流を上回る場合には、送電路の絶縁状態が劣化しているものと判断して、警報信号等により電力需要施設の作業者等に通知する。
【０００４】
このような絶縁監視装置として、「Ｉ0r方式」と称する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。Ｉ0r方式では、接地線に流れる電流（漏洩電流）Ｉ０を検出し、更に、送電路の電圧の位相を検出し、漏洩電流Ｉ０から電圧の位相と同相成分となる電流（Ｉ0r）のみを取り出し、この電流Ｉ0rに基づいて送電路の絶縁状態が良好であるか否かを監視する。
【０００５】
即ち、ＺＣＴで検出される漏洩電流Ｉ０には、送電路で送電される電圧に対して同相となる抵抗成分（Ｉ0r）と、この電圧に対して位相が９０°進む静電容量成分（Ｉ0c）とが存在し、漏洩電流Ｉ０はこれらが混在した電流（ベクトル的に加算された電流）となっている。このうち、静電容量成分（Ｉ0c）は送電路の絶縁状態に影響を及ぼさず、抵抗成分（Ｉ0r）のみが絶縁状態に影響を及ぼすので、ＺＣＴで検出される漏洩電流Ｉ０から、電圧と同相成分となる電流（Ｉ0r）のみを取り出して、絶縁状態を監視している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したＩ0r方式を用いた絶縁状態の監視方法では、接地線に設けるＺＣＴの検出精度にばらつきが存在する場合には、該接地線に流れる電流を高精度に測定することができないという欠点がある。つまり、同一の特性を備えるＺＣＴでも、個々の測定精度にばらつきが存在するので、正確に電流値を測定できない場合がある。
【０００８】
更に、ＺＣＴの周囲に磁性体等の電流検出に影響を及ぼす物体が存在する場合には、ＺＣＴで検出される電流に位相ずれが生じたり、計測値に誤差が生じるという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、Ｉ0r方式で送電路の絶縁状態を監視する際の精度を向上させることが可能な絶縁監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、交流電力の送電路に接続された接地線（例えば、接地線Ｌ３）に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器（例えば、ＺＣＴ１２）と、前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備え、前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流を、前記基準位相と同相成分、及び位相進み成分に分解し、この同相成分、及び位相進み成分からなる抑圧電流を生成すると共に、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段（例えば、パワーアンプ３１）と、前記抑圧電流を流すことにより、前記零相変流器で検出される電流値がゼロとなったときの、前記同相成分に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好であるか否かを判定する絶縁状態判定手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、交流電力の送電路に接続された接地線（例えば、接地線Ｌ３）に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器（例えば、ＺＣＴ１２）と、前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備え、前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流の前記基準位相に対する位相進み成分をゼロとする抑圧電流を生成し、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段（例えば、パワーアンプ３１）と、前記抑圧用電線に前記抑圧電流を流しているときに、前記零相変流器で検出される電流値に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好か否かを判定する絶縁状態判定手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記絶縁状態判定手段にて、前記送電路の絶縁状態が不良であると判定された場合に、警報信号を出力する警報手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願請求項１の発明では、零相変流器の中央開口部に接地線、及び抑圧用電線を挿通し、接地線に流れる電流を相殺するように、抑圧用電線に流す抑圧電流を制御する。即ち、零相変流器で検出される電流がゼロとなるように、抑圧用電線に流す電流を制御する。そして、零相変流器で検出される電流がゼロとなったときの、抑圧電流に含まれる、基準位相と同相となる成分をＩ0rとして認識する。従って、零相変流器の検出精度のばらつきや周囲の磁界等の影響を受けることなく、Ｉ0rを高精度に検出することができる。
【００１４】
請求項２の発明では、零相変流器の中央開口部に接地線、及び抑圧用電線を挿通し、接地線に流れる電流に含まれる位相進み成分を相殺するように、抑圧用電線に流す抑圧電流を制御する。即ち、零相変流器で検出される電流の位相進み成分がゼロとなるように、抑圧用電線に流す電流を制御する。そして、零相変流器で検出される電流の位相進み成分がゼロとなったときの、零相変流器で検出される電流をＩ0rとして認識する。従って、位相進み成分の影響を受けることなく、Ｉ0rを検出することができ、Ｉ0rの検出精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明では、送電路の絶縁状態が不良であると判定された場合に、警報信号を出力するので、絶縁状態が不良となったことを即時に操作者に通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置を含む高電圧受電回路の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置により測定される電圧信号と漏洩電流との位相差を示すベクトル図である
【図４】本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置の、Ｉ0r検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置の、Ｉ0r検出処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置１３を含む高電圧受電回路を示す説明図である。図１に示すように、この高電圧受電回路は、高圧受電線より受電される高電圧（例えば、６６００Ｖ）を商用電圧（例えば、１１０Ｖ）に変圧する変圧器ＴＲ１を備えており、該変圧器ＴＲ１の低圧側は送電路Ｌ１，Ｌ２を経由して負荷１１に接続されている。
【００１９】
また、送電路Ｌ２はＢ種接地線Ｌ３（以下、「接地線Ｌ３」と略す）を経由してグランドに接地されている。更に、送電路Ｌ１とグランドとの間には、対地絶縁抵抗Ｒ０、及び対地静電容量（浮遊容量）Ｃ０とを合成した対地インピーダンスＺ０が存在している。従って、対地インピーダンスＺ０を経由して流れる電流と同一の電流が接地線Ｌ３を流れることになる。
【００２０】
また、接地線Ｌ３には、該接地線Ｌ３を流れる電流を検出する零相変流器（以下、「ＺＣＴ」という）１２が設けられている。更に、絶縁監視装置１３は、２つの送電路Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ接続されている。
【００２１】
次に、図２を参照して絶縁監視装置１３の詳細な構成について説明する。図２に示すように絶縁監視装置１３は、接地線Ｌ３に接続されたＺＣＴ１２と、総括的な制御を行うＣＰＵ２１と、ＺＣＴ１２で検出される電流を増幅するヘッドアンプ２２と、該ヘッドアンプ２２で増幅された電流信号からノイズ成分を除去してＣＰＵ２１に供給するフィルタ２３を備えている。
【００２２】
ＺＣＴ１２は、中央部に中空形状の開口部（測定部；図示省略）を有しており、該開口部内には接地線Ｌ３が挿通され、更に、後述するように抑圧用電線１４が挿通される。従って、ＺＣＴ１２は、接地線Ｌ３に流れる電流と、抑圧用電線１４に流れる電流の差分となる電流を検出することができる。
【００２３】
また、絶縁監視装置１３は、図１に示す２本の送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧を検出し、検出した電圧信号Ｖａからノイズ成分を除去するフィルタ２４と、フィルタ２４より出力される電圧信号Ｖａを増幅するアンプ２５と、ローパスフィルタとしての機能を備え、且つ予め決められたクロック周波数に基づいて、アンプ２５より出力される電圧信号Ｖａの位相を調整するＳＣＦ（スイッチト・キャパシタ・フィルタ）２６と、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａに対してレベル調整を行い、基準信号を生成する基準信号調整部２７と、を備えている。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、基準信号調整部２７にて生成される基準信号、及びＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０に基づいて、図３に示すように電流Ｉ０の位相角θを求め、更に、位相角θに基づいて、電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0r（電圧信号Ｖａと同相成分）、及び電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0c（電圧信号Ｖａに対して９０°進む成分）を求める。更に、Ｉ0r、Ｉ0cに基づいて、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を生成し、これらをそれぞれＩｒ抑圧信号発生器２８、及びＩｃ抑圧信号発生器２９に出力する。即ち、ＣＰＵ２１は、各送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段としての機能を備えている。
【００２５】
更に、絶縁監視装置１３は、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａの位相を９０°進める位相シフト回路３０と、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａの位相と同相で、且つ、ＣＰＵ２１より出力されるＩｒ調整信号で決められるレベルとなるＩｒ抑圧信号を生成するＩｒ抑圧信号発生器２８と、位相シフト回路３０により９０°進められた位相で、且つ、ＣＰＵ２１より出力されるＩｃ調整信号で決められるレベルとなるＩｃ抑圧信号を生成するＩｃ抑圧信号発生器２９と、を備えている。
【００２６】
また、Ｉｒ抑圧信号発生器２８で生成されたＩｒ抑圧信号、及びＩｃ抑圧信号発生器２９で生成されたＩｃ抑圧信号を合成し、更に、増幅して抑圧電流Ｉ１を生成し、この抑圧電流Ｉ１を抑圧用電線１４に供給するパワーアンプ３１を備えている。即ち、パワーアンプ３１は、ＣＰＵ２１で検出される位相を基準位相とし、ＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０を、基準位相と同相成分、及び位相進み成分（９０°進み成分）に分解し、この同相成分、及び位相進み成分からなる抑圧電流Ｉ１を生成すると共に、この抑圧電流Ｉ１を、接地線Ｌ３に流れる電流と逆向きとなるように抑圧用電線１４に流す電流生成手段としての機能を備えている。
【００２７】
そして、ＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0r、及び静電容量成分Ｉ0cが共にゼロとなるように、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を生成し、Ｉ0r、及びＩ0cが共にゼロとなったときのＩｒ調整信号を、送電路Ｌ１，Ｌ２のＩ0rであるものと認識する。即ち、ＣＰＵ２１は、抑圧電流Ｉ１を流すことにより、ＺＣＴ１２で検出される電流値がゼロとなったときの、同相成分に基づいて、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態が良好であるか否かを判定する絶縁状態判定手段としての機能を備えている。
【００２８】
また、絶縁監視装置１３には、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態等の各種の情報を画面表示するディスプレイ４１、及び絶縁抵抗が劣化した際に警報を発する警報装置（警報手段）４２が接続されている。
【００２９】
次に、上述のように構成された絶縁監視装置１３によるＩ0r検出手順を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２に、変圧器ＴＲ１の低圧側コイルより商用電圧が印加されると、図２に示す絶縁監視装置１３のＣＰＵ２１は、図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２間の電圧を測定する（ステップＳ１１）。即ち、２つの送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧が測定されると、測定された電圧信号Ｖａは絶縁監視装置１３に取り込まれ、その後、フィルタ２４にてノイズ成分が除去され、アンプ２５で増幅され、更に、ＳＣＦ２６にて位相が調整される。そして、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａは、３系統に分岐され、それぞれ基準信号調整部２７、位相シフト回路３０、及びＩｒ抑圧信号発生器２８に供給される。
【００３０】
基準信号調整部２７は、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａに基づいてレベル調整を行い、レベル調整後の電圧信号ＶａをＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、この電圧信号Ｖａを入力しＡ／Ｄ変換して、基準となる位相データを取得する。
【００３１】
また、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａは、Ｉｒ抑圧信号発生器２８、及び位相シフト回路３０を経由して位相が９０°進められた後に、Ｉｃ抑圧信号発生器２９に供給される。
【００３２】
更に、接地線Ｌ３に設けたＺＣＴ１２により、該接地線Ｌ３に流れる電流（漏洩電流）Ｉ０が測定され（ステップＳ１２）、検出された漏洩電流Ｉ０はヘッドアンプ２２にて増幅され、更にフィルタ２３にてノイズ成分が除去された後、ＣＰＵ２１に供給される。
【００３３】
そして、ＣＰＵ２１は、基準信号調整部２７より出力されるレベル調整後の電圧信号Ｖａの位相を基準としたときの漏洩電流Ｉ０の位相を測定し（ステップＳ１３）、この位相に基づいて、該漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0r、及び静電容量成分Ｉ0cを求める。例えば、図３に示すように、電圧信号Ｖａを基準として漏洩電流Ｉ０の位相がθである場合には、「Ｉ０・cosθ」を抵抗成分Ｉ0rとし、「Ｉ０・sinθ」を静電容量成分Ｉ0cとする。
【００３４】
次いで、ＣＰＵ２１は、上述の処理で求めた抵抗成分Ｉ0r、及び静電容量成分Ｉ0cに基づいて、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を生成し、それぞれＩｒ抑圧信号発生器２８、及びＩｃ抑圧信号発生器２９に出力する。
【００３５】
Ｉｒ抑圧信号発生器２８は、Ｉｒ調整信号に基づいて電圧信号Ｖａと同相となるＩｒ抑圧信号を生成し、このＩｒ抑圧信号をパワーアンプ３１に出力する。Ｉｃ抑圧信号発生器２９は、Ｉｃ調整信号に基づいて電圧信号Ｖａに対して位相が９０°進むＩｃ抑圧信号を生成し、このＩｃ抑圧信号をパワーアンプ３１に出力する。
【００３６】
パワーアンプ３１は、Ｉｒ抑圧信号、及びＩｃ抑圧信号を合成した抑圧電流Ｉ１を生成し（ステップＳ１４）、この抑圧電流Ｉ１を抑圧用電線１４に流す（ステップＳ１５）。この際、抑圧電流Ｉ１は、漏洩電流Ｉ０に対して逆向きに流れるようにする。従って、ＺＣＴ１２では、漏洩電流Ｉ０と抑圧電流Ｉ１との差分の電流が検出されることになる。
【００３７】
そして、ＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０がゼロとなるように、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を制御し（ステップＳ１６）、Ｉ０がゼロとなったときのＩｒ調整信号が、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識する（ステップＳ１７でＹＥＳ、Ｓ１８）。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ２１は、この抵抗成分Ｉ0rをディスプレイ４１に表示して、この抵抗成分Ｉ0rを操作者に知らせる（ステップＳ１９）。従って、操作者はこの表示を見ることにより、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態を認識することができる。また、この抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を超えた場合には（ステップＳ２０でＹＥＳ）、警報装置４２に警報信号を送信する（ステップＳ２１）。これにより、警報装置４２は警報ブザー或いは警報ランプ等で、絶縁抵抗が劣化していることを操作者に知らせることができる。更に、この警報信号を外部信号として上位システム等に送信することも可能である。
【００３９】
このようにして、本実施形態に係る絶縁監視装置では、ＺＣＴ１２の中央開口部に接地線Ｌ３を挿通すると共に、抑圧用電線１４を挿通し、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０がゼロとなるように、抑圧用電線１４に流す電流（抑圧電流Ｉ１）を制御する。そして、ＺＣＴ１２で検出される電流がゼロとなったときのＩｒ調整信号を、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識し、この抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を上回った場合に、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態が劣化したものと判断し、警報を発する。従って、絶縁状態が劣化した際にはいち早く操作者に知らせることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、漏洩電流Ｉ０を相殺する抑圧電流Ｉ１を生成し、該抑圧電流Ｉ１の抵抗成分を漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rとして検出するので、ＺＣＴ１２の検出精度にばらつきが存在する場合や、周囲に磁界が発生している場合であっても、Ｉ0rを高精度に測定して送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態を監視することが可能となる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置１３ａの詳細な構成を示すブロック図である。図５に示すように、第２実施形態に係る絶縁監視装置１３ａは、図２に示した絶縁監視装置１３と対比して、Ｉｒ抑圧信号発生器２８を設けていない点、及びＣＰＵ２１がＩｒ抑圧信号発生器２８に供給するためのＩｒ調整信号を生成しない点で相違する。
【００４２】
更に、第２実施形態に係る絶縁監視装置１３ａのＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０を抵抗成分Ｉ0rと静電容量成分Ｉ0cに分離し、静電容量成分Ｉ0cをゼロとするためのＩｃ調整信号を生成して出力する。そして、Ｉ0cがゼロとなったときの抵抗成分Ｉ0rを、送電路Ｌ１，Ｌ２のＩ0rとして認識する。それ以外の構成は図２と同様であるので、同一符号を付して構成の説明を省略する。
【００４３】
以下、図５に示した絶縁監視装置１３ａによるＩ0rの検出手順を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２に商用電圧が印加されると、図５に示す絶縁監視装置１３ａのＣＰＵ２１は、図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２間の電圧を測定する（ステップＳ３１）。即ち、２つの送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧は、絶縁監視装置１３ａにて検出され、検出された電圧信号Ｖａはフィルタ２４にてノイズ成分が除去され、アンプ２５で増幅され、更に、ＳＣＦ２６にて位相が調整される。そして、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａは、２系統に分岐され、それぞれ基準信号調整部２７、及び位相シフト回路３０供給される。
【００４４】
基準信号調整部２７は、ＳＣＦ２６より出力された電圧信号に基づき、レベル調整を行い、レベル調整後の電圧信号をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、この電圧信号Ｖａを入力しＡ／Ｄ変換して、基準となる位相データを取得する。
【００４５】
また、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号は、位相シフト回路３０を経由して位相が９０°進められた後に、Ｉｃ抑圧信号発生器２９に供給される。
【００４６】
更に、接地線Ｌ３に設けたＺＣＴ１２により、該接地線Ｌ３に流れる電流（漏洩電流）Ｉ０が測定され（ステップＳ３２）、検出された漏洩電流Ｉ０はヘッドアンプ２２にて増幅され、更にフィルタ２３にてノイズ成分が除去された後、ＣＰＵ２１に供給される。
【００４７】
そして、ＣＰＵ２１は、基準信号調整部２７より出力される電圧信号Ｖａの位相を基準としたときの漏洩電流Ｉ０の位相を測定し（ステップＳ３３）、この位相に基づいて、該漏洩電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cを求める。例えば、図３に示すように、電圧信号Ｖａを基準として漏洩電流Ｉ０の位相がθである場合には、「Ｉ０・sinθ」を静電容量成分Ｉ0cとする。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ２１は、上述の処理で求めた静電容量成分Ｉ0cに基づいてＩｃ調整信号を生成し、Ｉｃ抑圧信号発生器２９に出力する。
【００４９】
Ｉｃ抑圧信号発生器２９は、Ｉｃ調整信号に基づいて電圧信号Ｖａに対して位相が９０°進むＩｃ抑圧信号を生成し、このＩｃ抑圧信号をパワーアンプ３１に出力する。
【００５０】
パワーアンプ３１は、Ｉｃ抑圧信号に基づいてＩｃ抑圧電流Ｉ２を生成し（ステップＳ３４）、このＩｃ抑圧電流Ｉ２を抑圧用電線１４に流す（ステップＳ３５）。この際、Ｉｃ抑圧電流Ｉ２は、漏洩電流Ｉ０に対して逆向きに流れるようにする。従って、ＺＣＴ１２では、漏洩電流Ｉ０の静電容量成分がＩｃ抑圧電流Ｉ２により打ち消された電流が検出されることになる。
【００５１】
そして、ＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cがゼロとなるように、Ｉｃ調整信号を制御し（ステップＳ３６）、Ｉ0cがゼロとなったときの抵抗成分Ｉ0rが、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識する（ステップＳ３７でＹＥＳ、Ｓ３８）。
【００５２】
次いで、ＣＰＵ２１は、この抵抗成分Ｉ0rをディスプレイ４１に表示して、抵抗成分Ｉ0rを操作者に知らせる（ステップＳ３９）。また、この抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を超えた場合には（ステップＳ４０でＹＥＳ）、警報装置４２に警報信号を送信する（ステップＳ４１）。これにより、警報装置４２は警報ブザー或いは警報ランプ等で、絶縁抵抗が劣化していることを操作者に知らせることができる。更に、この警報信号を外部信号として上位システム等に送信することも可能である。
【００５３】
このようにして、第２実施形態に係る絶縁監視装置では、ＺＣＴ１２の中央開口部に接地線Ｌ３を挿通すると共に、抑圧用電線１４を挿通し、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cがゼロとなるように、抑圧用電線１４に流す電流（抑圧電流Ｉ２）を制御する。そして、ＺＣＴ１２で検出される電流の静電容量成分がゼロとなったときのＩ0rを、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識する。更に、該抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を上回った場合に、警報を発して送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態が劣化していることを操作者に知らせることができる。
【００５４】
請求項２の発明では、零相変流器の中央開口部に接地線、及び抑圧用電線を挿通し、接地線に流れる電流に含まれる位相進み成分を相殺するように、抑圧用電線に流す抑圧電流を制御する。即ち、零相変流器で検出される電流の位相進み成分がゼロとなるように、抑圧用電線に流す電流を制御する。
【００５５】
また、第２実施形態では、漏洩電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cを抑圧してＩ0rを求めているので、静電容量成分Ｉ0cの影響を受けることなく、Ｉ0rを検出することができ、Ｉ0rの検出精度を向上させることができる。
【００５６】
以上、本発明の絶縁監視装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、送電路の絶縁状態を簡単な構成、且つ高精度に検出する上で極めて有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１１ 負荷
１２ ＺＣＴ（零相変流器）
１３ 絶縁監視装置
１４ 抑圧用電線
２１ ＣＰＵ
２２ ヘッドアンプ
２３ フィルタ
２４ フィルタ
２５ アンプ
２６ ＳＣＦ（スイッチト・キャパシタ・フィルタ）
２７ 基準信号調整部
２８ Ｉｒ抑圧信号発生器
２９ Ｉｃ抑圧信号発生器
３０ 位相シフト回路
３１ パワーアンプ
４１ ディスプレイ
４２ 警報装置
Ｌ１ 送電路
Ｌ２ 送電路
Ｌ３ Ｂ種接地線
Ｚ０ 対地インピーダンス
ＴＲ１ 変圧器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力を送電する送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置に係り、特にＩ0r方式を用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工場等の電力需要施設では、高圧受電線より送電される高電圧（例えば、６６００Ｖ）を、キュービクルに設けられるトランスにて低電圧（例えば、１１０Ｖ）に降圧し、その後、降圧された電力を送電路を経由して施設内の各負荷に送電する。この場合に、低圧側の２本の送電路のうちの一方が接地線に接続され、該接地線を介してグランドに接地される。更に、２本の送電路の絶縁状態を監視するために、接地線に零相変流器（以下、「ＺＣＴ」という）を設け、該接地線に流れる電流を検出している。
【０００３】
そして、検出される電流値が予め設定した閾値電流を上回る場合には、送電路の絶縁状態が劣化しているものと判断して、警報信号等により電力需要施設の作業者等に通知する。
【０００４】
このような絶縁監視装置として、「Ｉ0r方式」と称する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。Ｉ0r方式では、接地線に流れる電流（漏洩電流）Ｉ０を検出し、更に、送電路の電圧の位相を検出し、漏洩電流Ｉ０から電圧の位相と同相成分となる電流（Ｉ0r）のみを取り出し、この電流Ｉ0rに基づいて送電路の絶縁状態が良好であるか否かを監視する。
【０００５】
即ち、ＺＣＴで検出される漏洩電流Ｉ０には、送電路で送電される電圧に対して同相となる抵抗成分（Ｉ0r）と、この電圧に対して位相が９０°進む静電容量成分（Ｉ0c）とが存在し、漏洩電流Ｉ０はこれらが混在した電流（ベクトル的に加算された電流）となっている。このうち、静電容量成分（Ｉ0c）は送電路の絶縁状態に影響を及ぼさず、抵抗成分（Ｉ0r）のみが絶縁状態に影響を及ぼすので、ＺＣＴで検出される漏洩電流Ｉ０から、電圧と同相成分となる電流（Ｉ0r）のみを取り出して、絶縁状態を監視している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したＩ0r方式を用いた絶縁状態の監視方法では、接地線に設けるＺＣＴの検出精度にばらつきが存在する場合には、該接地線に流れる電流を高精度に測定することができないという欠点がある。つまり、同一の特性を備えるＺＣＴでも、個々の測定精度にばらつきが存在するので、正確に電流値を測定できない場合がある。
【０００８】
更に、ＺＣＴの周囲に磁性体等の電流検出に影響を及ぼす物体が存在する場合には、ＺＣＴで検出される電流に位相ずれが生じたり、計測値に誤差が生じるという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、Ｉ0r方式で送電路の絶縁状態を監視する際の精度を向上させることが可能な絶縁監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、交流電力の送電路に接続された接地線（例えば、接地線Ｌ３）に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器（例えば、ＺＣＴ１２）と、前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備え、前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流を、前記基準位相と同相成分、及び位相進み成分に分解し、この同相成分、及び位相進み成分からなる抑圧電流を生成すると共に、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段（例えば、パワーアンプ３１）と、前記抑圧電流を流すことにより、前記零相変流器で検出される電流値がゼロとなったときの、前記同相成分に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好であるか否かを判定する絶縁状態判定手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、交流電力の送電路に接続された接地線（例えば、接地線Ｌ３）に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器（例えば、ＺＣＴ１２）と、前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備え、前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流の前記基準位相に対する位相進み成分をゼロとする抑圧電流を生成し、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段（例えば、パワーアンプ３１）と、前記抑圧用電線に前記抑圧電流を流しているときに、前記零相変流器で検出される電流値に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好か否かを判定する絶縁状態判定手段（例えば、ＣＰＵ２１）と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記絶縁状態判定手段にて、前記送電路の絶縁状態が不良であると判定された場合に、警報信号を出力する警報手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願請求項１の発明では、零相変流器の中央開口部に接地線、及び抑圧用電線を挿通し、接地線に流れる電流を相殺するように、抑圧用電線に流す抑圧電流を制御する。即ち、零相変流器で検出される電流がゼロとなるように、抑圧用電線に流す電流を制御する。そして、零相変流器で検出される電流がゼロとなったときの、抑圧電流に含まれる、基準位相と同相となる成分をＩ0rとして認識する。従って、零相変流器の検出精度のばらつきや周囲の磁界等の影響を受けることなく、Ｉ0rを高精度に検出することができる。
【００１４】
請求項２の発明では、零相変流器の中央開口部に接地線、及び抑圧用電線を挿通し、接地線に流れる電流に含まれる位相進み成分を相殺するように、抑圧用電線に流す抑圧電流を制御する。即ち、零相変流器で検出される電流の位相進み成分がゼロとなるように、抑圧用電線に流す電流を制御する。そして、零相変流器で検出される電流の位相進み成分がゼロとなったときの、零相変流器で検出される電流をＩ0rとして認識する。従って、位相進み成分の影響を受けることなく、Ｉ0rを検出することができ、Ｉ0rの検出精度を向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明では、送電路の絶縁状態が不良であると判定された場合に、警報信号を出力するので、絶縁状態が不良となったことを即時に操作者に通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る絶縁監視装置を含む高電圧受電回路の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置により測定される電圧信号と漏洩電流との位相差を示すベクトル図である
【図４】本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置の、Ｉ0r検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置の、Ｉ0r検出処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る絶縁監視装置１３を含む高電圧受電回路を示す説明図である。図１に示すように、この高電圧受電回路は、高圧受電線より受電される高電圧（例えば、６６００Ｖ）を商用電圧（例えば、１１０Ｖ）に変圧する変圧器ＴＲ１を備えており、該変圧器ＴＲ１の低圧側は送電路Ｌ１，Ｌ２を経由して負荷１１に接続されている。
【００１９】
また、送電路Ｌ２はＢ種接地線Ｌ３（以下、「接地線Ｌ３」と略す）を経由してグランドに接地されている。更に、送電路Ｌ１とグランドとの間には、対地絶縁抵抗Ｒ０、及び対地静電容量（浮遊容量）Ｃ０とを合成した対地インピーダンスＺ０が存在している。従って、対地インピーダンスＺ０を経由して流れる電流と同一の電流が接地線Ｌ３を流れることになる。
【００２０】
また、接地線Ｌ３には、該接地線Ｌ３を流れる電流を検出する零相変流器（以下、「ＺＣＴ」という）１２が設けられている。更に、絶縁監視装置１３は、２つの送電路Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ接続されている。
【００２１】
次に、図２を参照して絶縁監視装置１３の詳細な構成について説明する。図２に示すように絶縁監視装置１３は、接地線Ｌ３に接続されたＺＣＴ１２と、総括的な制御を行うＣＰＵ２１と、ＺＣＴ１２で検出される電流を増幅するヘッドアンプ２２と、該ヘッドアンプ２２で増幅された電流信号からノイズ成分を除去してＣＰＵ２１に供給するフィルタ２３を備えている。
【００２２】
ＺＣＴ１２は、中央部に中空形状の開口部（測定部；図示省略）を有しており、該開口部内には接地線Ｌ３が挿通され、更に、後述するように抑圧用電線１４が挿通される。従って、ＺＣＴ１２は、接地線Ｌ３に流れる電流と、抑圧用電線１４に流れる電流の差分となる電流を検出することができる。
【００２３】
また、絶縁監視装置１３は、図１に示す２本の送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧を検出し、検出した電圧信号Ｖａからノイズ成分を除去するフィルタ２４と、フィルタ２４より出力される電圧信号Ｖａを増幅するアンプ２５と、ローパスフィルタとしての機能を備え、且つ予め決められたクロック周波数に基づいて、アンプ２５より出力される電圧信号Ｖａの位相を調整するＳＣＦ（スイッチト・キャパシタ・フィルタ）２６と、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａに対してレベル調整を行い、基準信号を生成する基準信号調整部２７と、を備えている。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、基準信号調整部２７にて生成される基準信号、及びＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０に基づいて、図３に示すように電流Ｉ０の位相角θを求め、更に、位相角θに基づいて、電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0r（電圧信号Ｖａと同相成分）、及び電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0c（電圧信号Ｖａに対して９０°進む成分）を求める。更に、Ｉ0r、Ｉ0cに基づいて、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を生成し、これらをそれぞれＩｒ抑圧信号発生器２８、及びＩｃ抑圧信号発生器２９に出力する。即ち、ＣＰＵ２１は、各送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段としての機能を備えている。
【００２５】
更に、絶縁監視装置１３は、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａの位相を９０°進める位相シフト回路３０と、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａの位相と同相で、且つ、ＣＰＵ２１より出力されるＩｒ調整信号で決められるレベルとなるＩｒ抑圧信号を生成するＩｒ抑圧信号発生器２８と、位相シフト回路３０により９０°進められた位相で、且つ、ＣＰＵ２１より出力されるＩｃ調整信号で決められるレベルとなるＩｃ抑圧信号を生成するＩｃ抑圧信号発生器２９と、を備えている。
【００２６】
また、Ｉｒ抑圧信号発生器２８で生成されたＩｒ抑圧信号、及びＩｃ抑圧信号発生器２９で生成されたＩｃ抑圧信号を合成し、更に、増幅して抑圧電流Ｉ１を生成し、この抑圧電流Ｉ１を抑圧用電線１４に供給するパワーアンプ３１を備えている。即ち、パワーアンプ３１は、ＣＰＵ２１で検出される位相を基準位相とし、ＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０を、基準位相と同相成分、及び位相進み成分（９０°進み成分）に分解し、この同相成分、及び位相進み成分からなる抑圧電流Ｉ１を生成すると共に、この抑圧電流Ｉ１を、接地線Ｌ３に流れる電流と逆向きとなるように抑圧用電線１４に流す電流生成手段としての機能を備えている。
【００２７】
そして、ＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0r、及び静電容量成分Ｉ0cが共にゼロとなるように、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を生成し、Ｉ0r、及びＩ0cが共にゼロとなったときのＩｒ調整信号を、送電路Ｌ１，Ｌ２のＩ0rであるものと認識する。即ち、ＣＰＵ２１は、抑圧電流Ｉ１を流すことにより、ＺＣＴ１２で検出される電流値がゼロとなったときの、同相成分に基づいて、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態が良好であるか否かを判定する絶縁状態判定手段としての機能を備えている。
【００２８】
また、絶縁監視装置１３には、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態等の各種の情報を画面表示するディスプレイ４１、及び絶縁抵抗が劣化した際に警報を発する警報装置（警報手段）４２が接続されている。
【００２９】
次に、上述のように構成された絶縁監視装置１３によるＩ0r検出手順を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２に、変圧器ＴＲ１の低圧側コイルより商用電圧が印加されると、図２に示す絶縁監視装置１３のＣＰＵ２１は、図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２間の電圧を測定する（ステップＳ１１）。即ち、２つの送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧が測定されると、測定された電圧信号Ｖａは絶縁監視装置１３に取り込まれ、その後、フィルタ２４にてノイズ成分が除去され、アンプ２５で増幅され、更に、ＳＣＦ２６にて位相が調整される。そして、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａは、３系統に分岐され、それぞれ基準信号調整部２７、位相シフト回路３０、及びＩｒ抑圧信号発生器２８に供給される。
【００３０】
基準信号調整部２７は、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａに基づいてレベル調整を行い、レベル調整後の電圧信号ＶａをＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、この電圧信号Ｖａを入力しＡ／Ｄ変換して、基準となる位相データを取得する。
【００３１】
また、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａは、Ｉｒ抑圧信号発生器２８、及び位相シフト回路３０を経由して位相が９０°進められた後に、Ｉｃ抑圧信号発生器２９に供給される。
【００３２】
更に、接地線Ｌ３に設けたＺＣＴ１２により、該接地線Ｌ３に流れる電流（漏洩電流）Ｉ０が測定され（ステップＳ１２）、検出された漏洩電流Ｉ０はヘッドアンプ２２にて増幅され、更にフィルタ２３にてノイズ成分が除去された後、ＣＰＵ２１に供給される。
【００３３】
そして、ＣＰＵ２１は、基準信号調整部２７より出力されるレベル調整後の電圧信号Ｖａの位相を基準としたときの漏洩電流Ｉ０の位相を測定し（ステップＳ１３）、この位相に基づいて、該漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0r、及び静電容量成分Ｉ0cを求める。例えば、図３に示すように、電圧信号Ｖａを基準として漏洩電流Ｉ０の位相がθである場合には、「Ｉ０・cosθ」を抵抗成分Ｉ0rとし、「Ｉ０・sinθ」を静電容量成分Ｉ0cとする。
【００３４】
次いで、ＣＰＵ２１は、上述の処理で求めた抵抗成分Ｉ0r、及び静電容量成分Ｉ0cに基づいて、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を生成し、それぞれＩｒ抑圧信号発生器２８、及びＩｃ抑圧信号発生器２９に出力する。
【００３５】
Ｉｒ抑圧信号発生器２８は、Ｉｒ調整信号に基づいて電圧信号Ｖａと同相となるＩｒ抑圧信号を生成し、このＩｒ抑圧信号をパワーアンプ３１に出力する。Ｉｃ抑圧信号発生器２９は、Ｉｃ調整信号に基づいて電圧信号Ｖａに対して位相が９０°進むＩｃ抑圧信号を生成し、このＩｃ抑圧信号をパワーアンプ３１に出力する。
【００３６】
パワーアンプ３１は、Ｉｒ抑圧信号、及びＩｃ抑圧信号を合成した抑圧電流Ｉ１を生成し（ステップＳ１４）、この抑圧電流Ｉ１を抑圧用電線１４に流す（ステップＳ１５）。この際、抑圧電流Ｉ１は、漏洩電流Ｉ０に対して逆向きに流れるようにする。従って、ＺＣＴ１２では、漏洩電流Ｉ０と抑圧電流Ｉ１との差分の電流が検出されることになる。
【００３７】
そして、ＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０がゼロとなるように、Ｉｒ調整信号、及びＩｃ調整信号を制御し（ステップＳ１６）、Ｉ０がゼロとなったときのＩｒ調整信号が、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識する（ステップＳ１７でＹＥＳ、Ｓ１８）。
【００３８】
次いで、ＣＰＵ２１は、この抵抗成分Ｉ0rをディスプレイ４１に表示して、この抵抗成分Ｉ0rを操作者に知らせる（ステップＳ１９）。従って、操作者はこの表示を見ることにより、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態を認識することができる。また、この抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を超えた場合には（ステップＳ２０でＹＥＳ）、警報装置４２に警報信号を送信する（ステップＳ２１）。これにより、警報装置４２は警報ブザー或いは警報ランプ等で、絶縁抵抗が劣化していることを操作者に知らせることができる。更に、この警報信号を外部信号として上位システム等に送信することも可能である。
【００３９】
このようにして、本実施形態に係る絶縁監視装置では、ＺＣＴ１２の中央開口部に接地線Ｌ３を挿通すると共に、抑圧用電線１４を挿通し、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０がゼロとなるように、抑圧用電線１４に流す電流（抑圧電流Ｉ１）を制御する。そして、ＺＣＴ１２で検出される電流がゼロとなったときのＩｒ調整信号を、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識し、この抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を上回った場合に、送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態が劣化したものと判断し、警報を発する。従って、絶縁状態が劣化した際にはいち早く操作者に知らせることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、漏洩電流Ｉ０を相殺する抑圧電流Ｉ１を生成し、該抑圧電流Ｉ１の抵抗成分を漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rとして検出するので、ＺＣＴ１２の検出精度にばらつきが存在する場合や、周囲に磁界が発生している場合であっても、Ｉ0rを高精度に測定して送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態を監視することが可能となる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る絶縁監視装置１３ａの詳細な構成を示すブロック図である。図５に示すように、第２実施形態に係る絶縁監視装置１３ａは、図２に示した絶縁監視装置１３と対比して、Ｉｒ抑圧信号発生器２８を設けていない点、及びＣＰＵ２１がＩｒ抑圧信号発生器２８に供給するためのＩｒ調整信号を生成しない点で相違する。
【００４２】
更に、第２実施形態に係る絶縁監視装置１３ａのＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０を抵抗成分Ｉ0rと静電容量成分Ｉ0cに分離し、静電容量成分Ｉ0cをゼロとするためのＩｃ調整信号を生成して出力する。そして、Ｉ0cがゼロとなったときの抵抗成分Ｉ0rを、送電路Ｌ１，Ｌ２のＩ0rとして認識する。それ以外の構成は図２と同様であるので、同一符号を付して構成の説明を省略する。
【００４３】
以下、図５に示した絶縁監視装置１３ａによるＩ0rの検出手順を、図６に示すフローチャートを参照して説明する。図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２に商用電圧が印加されると、図５に示す絶縁監視装置１３ａのＣＰＵ２１は、図１に示す送電路Ｌ１，Ｌ２間の電圧を測定する（ステップＳ３１）。即ち、２つの送電路Ｌ１，Ｌ２間に生じる電圧は、絶縁監視装置１３ａにて検出され、検出された電圧信号Ｖａはフィルタ２４にてノイズ成分が除去され、アンプ２５で増幅され、更に、ＳＣＦ２６にて位相が調整される。そして、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号Ｖａは、２系統に分岐され、それぞれ基準信号調整部２７、及び位相シフト回路３０供給される。
【００４４】
基準信号調整部２７は、ＳＣＦ２６より出力された電圧信号に基づき、レベル調整を行い、レベル調整後の電圧信号をＣＰＵ２１に出力する。ＣＰＵ２１は、この電圧信号Ｖａを入力しＡ／Ｄ変換して、基準となる位相データを取得する。
【００４５】
また、ＳＣＦ２６より出力される電圧信号は、位相シフト回路３０を経由して位相が９０°進められた後に、Ｉｃ抑圧信号発生器２９に供給される。
【００４６】
更に、接地線Ｌ３に設けたＺＣＴ１２により、該接地線Ｌ３に流れる電流（漏洩電流）Ｉ０が測定され（ステップＳ３２）、検出された漏洩電流Ｉ０はヘッドアンプ２２にて増幅され、更にフィルタ２３にてノイズ成分が除去された後、ＣＰＵ２１に供給される。
【００４７】
そして、ＣＰＵ２１は、基準信号調整部２７より出力される電圧信号Ｖａの位相を基準としたときの漏洩電流Ｉ０の位相を測定し（ステップＳ３３）、この位相に基づいて、該漏洩電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cを求める。例えば、図３に示すように、電圧信号Ｖａを基準として漏洩電流Ｉ０の位相がθである場合には、「Ｉ０・sinθ」を静電容量成分Ｉ0cとする。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ２１は、上述の処理で求めた静電容量成分Ｉ0cに基づいてＩｃ調整信号を生成し、Ｉｃ抑圧信号発生器２９に出力する。
【００４９】
Ｉｃ抑圧信号発生器２９は、Ｉｃ調整信号に基づいて電圧信号Ｖａに対して位相が９０°進むＩｃ抑圧信号を生成し、このＩｃ抑圧信号をパワーアンプ３１に出力する。
【００５０】
パワーアンプ３１は、Ｉｃ抑圧信号に基づいてＩｃ抑圧電流Ｉ２を生成し（ステップＳ３４）、このＩｃ抑圧電流Ｉ２を抑圧用電線１４に流す（ステップＳ３５）。この際、Ｉｃ抑圧電流Ｉ２は、漏洩電流Ｉ０に対して逆向きに流れるようにする。従って、ＺＣＴ１２では、漏洩電流Ｉ０の静電容量成分がＩｃ抑圧電流Ｉ２により打ち消された電流が検出されることになる。
【００５１】
そして、ＣＰＵ２１は、ＺＣＴ１２で検出される電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cがゼロとなるように、Ｉｃ調整信号を制御し（ステップＳ３６）、Ｉ0cがゼロとなったときの抵抗成分Ｉ0rが、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識する（ステップＳ３７でＹＥＳ、Ｓ３８）。
【００５２】
次いで、ＣＰＵ２１は、この抵抗成分Ｉ0rをディスプレイ４１に表示して、抵抗成分Ｉ0rを操作者に知らせる（ステップＳ３９）。また、この抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を超えた場合には（ステップＳ４０でＹＥＳ）、警報装置４２に警報信号を送信する（ステップＳ４１）。これにより、警報装置４２は警報ブザー或いは警報ランプ等で、絶縁抵抗が劣化していることを操作者に知らせることができる。更に、この警報信号を外部信号として上位システム等に送信することも可能である。
【００５３】
このようにして、第２実施形態に係る絶縁監視装置では、ＺＣＴ１２の中央開口部に接地線Ｌ３を挿通すると共に、抑圧用電線１４を挿通し、ＺＣＴ１２で検出される漏洩電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cがゼロとなるように、抑圧用電線１４に流す電流（抑圧電流Ｉ２）を制御する。そして、ＺＣＴ１２で検出される電流の静電容量成分がゼロとなったときのＩ0rを、漏洩電流Ｉ０の抵抗成分Ｉ0rであるものと認識する。更に、該抵抗成分Ｉ0rが予め設定した閾値を上回った場合に、警報を発して送電路Ｌ１，Ｌ２の絶縁状態が劣化していることを操作者に知らせることができる。
【００５４】
請求項２の発明では、零相変流器の中央開口部に接地線、及び抑圧用電線を挿通し、接地線に流れる電流に含まれる位相進み成分を相殺するように、抑圧用電線に流す抑圧電流を制御する。即ち、零相変流器で検出される電流の位相進み成分がゼロとなるように、抑圧用電線に流す電流を制御する。
【００５５】
また、第２実施形態では、漏洩電流Ｉ０の静電容量成分Ｉ0cを抑圧してＩ0rを求めているので、静電容量成分Ｉ0cの影響を受けることなく、Ｉ0rを検出することができ、Ｉ0rの検出精度を向上させることができる。
【００５６】
以上、本発明の絶縁監視装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、送電路の絶縁状態を簡単な構成、且つ高精度に検出する上で極めて有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１１ 負荷
１２ ＺＣＴ（零相変流器）
１３ 絶縁監視装置
１４ 抑圧用電線
２１ ＣＰＵ
２２ ヘッドアンプ
２３ フィルタ
２４ フィルタ
２５ アンプ
２６ ＳＣＦ（スイッチト・キャパシタ・フィルタ）
２７ 基準信号調整部
２８ Ｉｒ抑圧信号発生器
２９ Ｉｃ抑圧信号発生器
３０ 位相シフト回路
３１ パワーアンプ
４１ ディスプレイ
４２ 警報装置
Ｌ１ 送電路
Ｌ２ 送電路
Ｌ３ Ｂ種接地線
Ｚ０ 対地インピーダンス
ＴＲ１ 変圧器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力の送電路に接続された接地線に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、
中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器と、
前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段と、を備え、
前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、
前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、
前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流を、前記基準位相と同相成分、及び位相進み成分に分解し、この同相成分、及び位相進み成分からなる抑圧電流を生成すると共に、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段と、
前記抑圧電流を流すことにより、前記零相変流器で検出される電流値がゼロとなったときの、前記同相成分に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好であるか否かを判定する絶縁状態判定手段と、
を備えたことを特徴とする絶縁監視装置。
【請求項２】
交流電力の送電路に接続された接地線に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、
中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器と、
前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段と、を備え、
前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、
前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、
前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流の前記基準位相に対する位相進み成分をゼロとする抑圧電流を生成し、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段と、
前記抑圧用電線に前記抑圧電流を流しているときに、前記零相変流器で検出される電流値に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好か否かを判定する絶縁状態判定手段と、
を備えたことを特徴とする絶縁監視装置。
【請求項３】
前記絶縁状態判定手段にて、前記送電路の絶縁状態が不良であると判定された場合に、警報信号を出力する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の絶縁監視装置。
【請求項１】
交流電力の送電路に接続された接地線に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、
中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器と、
前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段と、を備え、
前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、
前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、
前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流を、前記基準位相と同相成分、及び位相進み成分に分解し、この同相成分、及び位相進み成分からなる抑圧電流を生成すると共に、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段と、
前記抑圧電流を流すことにより、前記零相変流器で検出される電流値がゼロとなったときの、前記同相成分に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好であるか否かを判定する絶縁状態判定手段と、
を備えたことを特徴とする絶縁監視装置。
【請求項２】
交流電力の送電路に接続された接地線に流れる電流を検出して、前記送電路の絶縁状態を監視する絶縁監視装置において、
中央開口部を有する測定部を有し、前記中央開口部に挿通された電線に流れる電流を検出する零相変流器と、
前記送電路に生じる電圧の位相を検出する位相検出手段と、を備え、
前記接地線を前記中央開口部に挿通し、更に、
前記零相変流器の中央開口部に挿通される抑圧用電線と、
前記位相検出手段で検出される位相を基準位相とし、前記零相変流器で検出される電流の前記基準位相に対する位相進み成分をゼロとする抑圧電流を生成し、この抑圧電流を前記接地線に流れる電流と逆向きとなるように前記抑圧用電線に流す電流生成手段と、
前記抑圧用電線に前記抑圧電流を流しているときに、前記零相変流器で検出される電流値に基づいて、前記送電路の絶縁状態が良好か否かを判定する絶縁状態判定手段と、
を備えたことを特徴とする絶縁監視装置。
【請求項３】
前記絶縁状態判定手段にて、前記送電路の絶縁状態が不良であると判定された場合に、警報信号を出力する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の絶縁監視装置。
【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２０１２−８８２７５（Ｐ２０１２−８８２７５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７４４４（Ｐ２０１０−２３７４４４）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（３９１００９３７２）ミドリ安全株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（３９１００９３７２）ミドリ安全株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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