(57)【要約】【課題】  サージの発生を抑制し、より安全に電気機器に交流電圧を投入するために、単純な構成により電気機器の電極の電圧を測定することができる電圧測定装置を提供する。【解決手段】  本実施形態によれば、電圧測定装置１は、電気機器９０の導体９２に接続された、電気機器９０に内在する容量９５に、電気的に直列に接続され、導体９２の電位にかかる電圧を分圧するコンデンサ３と、前記コンデンサ３により分圧された電圧を検出する電圧検出部５と、電圧検出部５により検出された電圧に基づき、電気機器９０の前記導体９２との電圧を算出する演算部７と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の導体に接続された、前記電気機器に内在する容量に、電気的に直列に接続され、前記導体の電位にかかる電圧を分圧するコンデンサと、
前記コンデンサにより分圧された電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧に基づき、前記電気機器の前記導体の電圧を算出する演算部と、
を有する電圧測定装置。
【請求項２】
前記コンデンサに充電された電荷を放電する抵抗器を有し、
前記演算部は、前記コンデンサの放電開始時から予め定められた所定の時間経過後に、電圧検出部により検出された前記コンデンサの電圧に基づき、導体の電圧を算出する、
請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項３】
前記所定の時間は、１００ミリ秒以上である、
請求項２に記載の電圧測定装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記コンデンサの放電開始時から、予め定められた所定の時間経過後の残留電荷率の逆数、および前記容量と前記コンデンサによる分圧比の逆数を、電圧検出部により検出された電圧に乗じ、前記導体の電圧を算出する、
請求項２または３に記載の電圧測定装置。
【請求項５】
前記コンデンサに充電された電荷を放電する抵抗器を有し、
前記演算部は、前記コンデンサの放電開始時から、電圧検出部により複数回検出された前記コンデンサの電圧に基づき、フィルタまたはカーブフィッティングによる信号処理により前記コンデンサの放電開始時を推定し、前記導体の電圧を算出する、
請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項６】
前記電気機器は、前記導体への電力供給を遮断する遮断器を有し、
前記遮断器の遮断時を前記コンデンサの前記放電開始時とする、
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の電圧測定装置。
【請求項７】
前記容量と大地間を電気的に導通、非導通とする開閉器を有し、前記開閉器が非導通とされた時を前記コンデンサの放電開始時とする、
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の電圧測定装置。
【請求項８】
前記抵抗器は、電圧検出部の入力インピーダンスにより構成される、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の電圧測定装置。
【請求項９】
前記導体は、静電シールドが内蔵されたスペーサにより筐体に支持され、
前記容量は、前記導体と前記静電シールドとの間の浮遊容量である、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、電力系統における電力供給線の電圧を測定する電圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統における事故発生時やメンテナンス時に、遮断器等の電気機器が、遮断され非導通とされる。作業者により復旧作業またはメンテナンスが行われた後に、遮断器等の電気機器は再度投入され導通とされる。遮断器等の電気機器が、遮断され非導通とされたときに直流電圧が残留する場合がある。遮断器等の電気機器が導通とされるときに、安全のため残留した直流電圧に対し電位差のないタイミングにて交流電圧が投入されることが望ましい。遮断器等の電気機器の電圧を測定する電圧測定装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４９９１５号公報
【特許文献２】特開平５−３２８５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変電所内で使用される遮断器等の電気機器は、投入時に発生する電圧サージを抑制するための抵抗体を備えている場合がある。電圧階級の高いＳＦ６ガス遮断器は、この抵抗体により顕著に電圧サージが抑制される。
【０００５】
しかしながら、この抵抗体を具備しない遮断器等の電気機器は、遮断され非導通とされたときに電極に直流電圧が残留する場合がある。直流電圧が残留した電極に対し、電位差があるタイミングで交流電圧を投入した場合、電圧サージが発生し安全上好ましくない。
【０００６】
また、従来技術において、計器用変成器（ＶＴ）により電極に残留した直流電圧を測定し、直流電圧が残留した電極に対し、電位差がないタイミングで位相制御された交流電圧を投入することも考えられる。しかしながら、遮断器等の電気機器が計器用変成器（ＶＴ）を備えていない場合、計器用変成器（ＶＴ）により電極に残留した直流電圧を測定することができず、直流電圧が残留した電極に対し、電位差がないタイミングで位相制御された交流電圧を投入することができない、との問題点があった。
【０００７】
遮断器等の電気機器が計器用変成器（ＶＴ）を備えていない場合であっても、安全のため電極に残留した直流電圧を測定し、電位差のないタイミングにて交流電圧が投入されることが望ましい。
【０００８】
電極に残留した直流電圧は、交流電圧の遮断後に、遮断された側の電極に残留する供給源の断たれた電荷に起因する電圧である。電極に残留した直流電圧は、理論上、抵抗器による分圧回路により測定することができる。しかしながら抵抗器による分圧回路により電極に残留した直流電圧の測定を行う場合、極めて大きな値の高抵抗体が必要とされるため、実用上好ましくない。
【０００９】
単純な構成を有する装置により遮断器等の電気機器の電極に残留した直流電圧を測定し、サージの発生を抑制するため、残留した直流電圧に対し電位差のないタイミングにて、遮断器等の電気機器に交流電圧が、安全に投入されることが望ましい。
【００１０】
本実施形態は、サージの発生を抑制し、より安全に電気機器に交流電圧を投入するために、単純な構成により電気機器の電極の電圧を測定ことができる電圧測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態の電圧測定装置は、次のような構成を有することを特徴とする。
（１）電気機器の導体に接続された、前記電気機器に内在する容量に、電気的に直列に接続され、前記導体の電位にかかる電圧を分圧するコンデンサ。
（２）前記コンデンサにより分圧された電圧を検出する電圧検出部。
（３）前記電圧検出部により検出された電圧に基づき、前記電気機器の前記導体の電圧を算出する演算部。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態にかかる電圧測定装置を示すブロック図
【図２】第１実施形態にかかる電圧測定装置の作用を説明する図
【図３】第１実施形態にかかる遮断位相と減衰度合の関係を示す図
【図４】第２実施形態にかかる電圧測定装置を示すブロック図
【図５】他の実施形態にかかる電気機器を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１を参照し、本実施形態の一例として電圧測定装置１について説明する。
【００１４】
（１）電気機器９０の構成
本電圧測定装置１は、電気機器９０に接続される。電気機器９０は、電力系統に配置された遮断器等の設備である。本実施形態では一例として、電気機器９０がガス遮断器である場合について説明する。
【００１５】
電気機器９０は、電力系統（図中不示）から供給された電圧を遮断するガス遮断器である。電気機器９０は、遮断器９１、導体９２、筐体９３、スペーサ９４を有する。電気機器９０は、電力系統に接続され、供給された電圧を遮断する。電気機器９０は、電圧測定装置１に接続される。電圧測定装置１の接触子２が、電気機器９０のスペーサ９４に接続される。
【００１６】
スペーサ９４は、内部に静電シールド９６を有し、導体９２と静電シールド９６との間に、浮遊静電容量による容量９５が形成される。容量９５は、電気機器９０に内在する容量である。スペーサ９４の静電シールド９６は、電圧測定装置１の接触子２に電気的に接続される。
【００１７】
遮断器９１は、アルミニウムや銅等の金属材料により構成された固定接点および可動接点を有する開閉器である。遮断器９１は、外部装置により駆動され、電力系統における事故発生時やメンテナンス時に電力系統から供給された電圧を遮断する。
【００１８】
導体９２は、アルミニウムや銅等の金属材料により構成された導電部分である。導体９２は、遮断器９１の導通時に、電力系統から供給された電圧を負荷へ導通する。導体９２は、遮断器９１の非導通時に、電力系統から供給された電圧を負荷へ導通しない。遮断器９１の非導通時に、導体９２には、残留した直流電圧が発生する。
【００１９】
筐体９３は、金属や碍子等からなる円筒状の密閉容器である。筐体９３の内部には、消弧性ガスが充填される。消弧性ガスとして、消弧性能及び絶縁性能に優れた六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）が使用される。筐体９３は、遮断器９１、スペーサ９４に支持された導体９２を内蔵する。
【００２０】
スペーサ９４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの耐熱性の絶縁物により構成される。スペーサ９４は、導体９２を支持し筐体９３に固定する。
【００２１】
スペーサ９４は、内部に静電シールド９６を有する。静電シールド９６は、アルミニウム、鉄、銅等の導電材料により構成される。静電シールド９６は、スペーサ９４内に埋め込まれ配置される。電気機器９０の筐体９３に、スペーサ９４に内蔵された静電シールド９６の一部が露出している。静電シールド９６は、筐体９３、スペーサ９４およびＳＦ６ガスからなるトリプルジャンクション部の電界を緩和する。
【００２２】
静電シールド９６は、スペーサ９４内部に設けられ、導体９２に周回して配置される。導体９２と静電シールド９６との間に、容量９５が形成される。容量９５は、導体９２と静電シールド９６との間に発生した浮遊静電容量である。容量９５は、電気機器９０に内在する容量である。容量９５はＣ１なる容量を有する。スペーサ９４に内蔵された静電シールド９６に、電圧測定装置１の接触子２が電気的に接続される。
【００２３】
（２）電圧測定装置１の構成
本電圧測定装置１は、接触子２、コンデンサ３、抵抗器４、電圧検出部５、タイマ部６、演算部７、出力部８を有する。電圧測定装置１は、電気機器９０に接続される。
【００２４】
（接触子２）
接触子２は、電気機器９０のスペーサ９４の静電シールド９６に取付けられる端子電極である。接触子２は、鉄、銅等の導電材料により構成される。接触子２は、静電シールド９６にネジ止め等により固定される。
【００２５】
接触子２は、接続線３１を介しコンデンサ３に電気的に接続される。接触子２は、導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５に充電された電荷をコンデンサ３に伝達する。容量９５は、接触子２、接続線３１を介しコンデンサ３を充電する。
【００２６】
（コンデンサ３）
コンデンサ３は、電解コンデンサやプラスチックフィルムコンデンサ等が組み合わされて大容量コンデンサに形成されたキャパシタである。コンデンサ３の一方の電極は、接触子２、抵抗器４、電圧検出部５に電気的に接続され、他方の電極は、電圧測定装置１を構成する回路における接地電位に接続される。コンデンサ３は、Ｃ２なる容量を有する。適切な電圧に分圧するために、コンデンサ３の容量Ｃ２は、導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５にかかる容量Ｃ１の１００倍〜１００００倍の容量を有することが望ましい。
【００２７】
コンデンサ３は、電気機器９０の導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５とともに分圧回路を構成する。コンデンサ３は、導体９２の電位にかかる電圧を分圧する。遮断器９１の非導通時に、電気機器９０の導体９２に残留電荷による直流電圧が発生する。コンデンサ３にかかる容量Ｃ２および容量９５にかかる容量Ｃ１により、導体９２に発生した残留電荷による直流電圧が分圧される。
【００２８】
（抵抗器４）
抵抗器４は、炭素被膜抵抗器、金属皮膜抵抗器、巻き線抵抗器等により構成された回路素子である。抵抗器４の一方の電極は、コンデンサ３の一方の電極に接続される。抵抗器４の他方の電極は、電圧測定装置１を構成する回路における接地電位に接続される。抵抗器４は、電圧検出部５の回路内に構成されたインピーダンスであってもよい。例えば、抵抗器４は、電圧検出部５へ電圧を検出し伝達するためのプローブの入力インピーダンスであってもよい。
【００２９】
抵抗器４は、コンデンサ３から放電される電流を制限する。コンデンサ３に充電された電荷が、抵抗器４を介して時定数τにて放電する。
【００３０】
（電圧検出部５）
電圧検出部５は、アナログデジタル変換回路等の電圧検出回路により構成される。電圧検出部５は、コンデンサ３の電圧にかかるアナログ信号をデジタル信号に変換する。電圧検出部５の入力側は、コンデンサ３、抵抗器４に接続される。電圧検出部５の出力側は、演算部７に接続される。電圧検出部５は、コンデンサ３に充電された電荷にかかる電圧値が入力される。電圧検出部５は、アナログ値である電圧値を所定周期でサンプリングし、デジタル値に変換し演算部７に出力する。
【００３１】
（タイマ部６）
タイマ部６は、水晶発振等によるタイマ回路にて構成される。タイマ部６の入力側は、遮断器９１に接続される。タイマ部６の出力側は、演算部７に接続される。タイマ部６は、遮断器９１が非導通とされたタイミングが入力される。タイマ部６は、遮断器９１が非導通とされたタイミングから計時を開始し、経過時間を演算部７に出力する。
【００３２】
（演算部７）
演算部７は、マイクロコンピュータにより構成される。演算部７の入力側は、電圧検出部５、タイマ部６に接続される。演算部７の出力側は、出力部８に接続される。演算部７は、電気機器９０の導体９２の電圧を算出する。
【００３３】
演算部７は、タイマ部６から出力された経過時間ｔ、および電圧検出部５からデジタル値として出力された分圧部３のコンデンサ３の電圧値Ｖｔを所定周期で受信する。経過時間ｔは、遮断器９１が非導通とされたタイミングからの経過時間である。また、電圧値Ｖｔは、経過時間ｔ経過後のコンデンサ３の電圧値である。
【００３４】
演算部７は、経過時間ｔが予め定められた所定の時間ｔ１となった時点の、コンデンサ３の電圧値Ｖｔ１を受信する。演算部７は、遮断器９１が非導通とされることによる、コンデンサ３の放電開始時から、予め定められた所定の時間ｔ１経過後に、電圧検出部５により検出されたコンデンサ３の電圧値Ｖｔ１に基づき、電気機器９０の導体９２の電圧値Ｖｈを算出する。
【００３５】
演算部７は、算出した電圧値Ｖｈを出力部８に出力する。
【００３６】
（出力部８）
出力部８は、表示装置、プリンタ、通信インタフェースにより構成される。出力部８の通信インタフェースは電気、光変換装置により構成される。出力部８は、演算部７に接続される。出力部８は、電圧値Ｖｈを作業者に対し出力する。出力部８の通信インタフェースは、光による電文にて、電圧値Ｖｈを出力する。
【００３７】
以上が、電圧測定装置１の構成である。
【００３８】
［１−２．作用］
次に、図１〜３に基づき本実施形態の電圧測定装置１の動作の概要を説明する。図２は電圧測定装置１の各部の電圧を示す図である。
【００３９】
電圧測定装置１は、電気機器９０の内部に電極を挿入することなく、電気機器９０の導体９２の電圧測定を行う。電気機器９０の筐体９３に、スペーサ９４に内蔵された静電シールド９６の一部が露出している。
【００４０】
接触子２は、電気機器９０の筐体９３露出した、スペーサ９４に内蔵された静電シールド９６の一部に取付けられる。接触子２は、ネジ等により締め付けられることにより静電シールド９６に密着して固定される。これにより接触子２は、静電シールド９６に電気的に接続される。
【００４１】
静電シールド９６と導体９２との間に、浮遊静電容量による容量９５が形成されている。容量９５はＣ１なる容量を有する。スペーサ９４の静電シールド９６は、電圧測定装置１の接触子２に電気的に接続される。接触子２は、接続線３１を介しコンデンサ３に電気的に接続される。
【００４２】
コンデンサ３はＣ２なる容量を有する。電気機器９０の導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５と、コンデンサ３により分圧回路が構成される。容量９５にかかる容量Ｃ１およびコンデンサ３にかかる容量Ｃ２により、導体９２の電圧Ｖｈが分圧される。導体９２の電圧Ｖｈは、１００分の１〜１００００分の１程度に分圧される。
【００４３】
遮断器９１は、作業者により操作され導通、非導通となる。遮断器９１の非導通時に、電気機器９０の導体９２に残留電荷による直流電圧が発生する。容量９５にかかる容量Ｃ１およびコンデンサ３にかかる容量Ｃ２により、導体９２に発生した残留電荷による直流電圧が分圧される。
【００４４】
コンデンサ３は、電気機器９０の導体９２に接続された容量９５に、電気的に直列に接続され、導体９２の電位を分圧する。容量９５、コンデンサ３がそれぞれ有する容量Ｃ１、Ｃ２に応じ、導体９２の電圧値Ｖｈが、分圧される。
【００４５】
コンデンサ３は、導体９２の電圧値Ｖｈを分圧し電圧値Ｖｓに充電される。電圧値Ｖｓは、放電が開始されない段階におけるコンデンサ３の電圧値である。電圧値Ｖｈ、電圧値Ｖｓの関係は、式（１）の通りとなる。
Ｖｓ＝Ｖｈ＊（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））                            ・・・（１）
ここで、Ｃ１は容量９５の容量、Ｃ２はコンデンサ３の容量である。コンデンサ３に充電された電圧値Ｖｓが、分圧部３により分圧された電圧である。
【００４６】
次に、作業者により遮断器９１が非導通とされる。遮断器９１が非導通とされることにより、コンデンサ３に充電された電荷が、抵抗器４を介して放電を開始する。コンデンサ３に充電された電荷は、時定数τにて放電する。時定数τは、式（２）により表される。
τ＝Ｒ＊Ｃ２                                            ・・・（２）
Ｃ２はコンデンサ３の容量、Ｒは抵抗器４の抵抗値である。
【００４７】
コンデンサ３の電圧値Ｖｓは、式（３）に示す電圧値Ｖｔのように放電により変動する。
Ｖｔ＝Ｖｓ＊ｅ（ｔ／（Ｒ＊Ｃ２））
＝Ｖｈ＊（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））＊ｅ（ｔ／（Ｒ＊Ｃ２））    ・・・（３）
ここで、Ｒは抵抗器４の抵抗値、ｅは自然対数の底である。コンデンサ３に充電された電圧値Ｖｓが、時間ｔとともに電圧値Ｖｔに示すように変動する。
【００４８】
電圧検出部５は、コンデンサ３に充電された電圧値Ｖｔを、一定時間周期にてアナログデジタル変換しデジタル信号にて出力する。デジタル信号に変換されたコンデンサ３の電圧値Ｖｔは、逐次、演算部７に入力される。
【００４９】
タイマ部６は、水晶発振等によるタイマ回路にて構成されている。タイマ部６は、作業者により遮断器９１が非導通とされたタイミングにより計時を開始し、経過時間ｔを演算部７に報知する。
【００５０】
演算部７は、タイマ部６から出力された経過時間ｔ、および電圧検出部５からデジタル値として出力されたコンデンサ３の電圧値Ｖｔを逐次受信する。経過時間ｔは、遮断器９１が非導通とされたコンデンサ３の放電開始時からの経過時間である。また、電圧値Ｖｔは、経過時間ｔ経過後のコンデンサ３の電圧値である。
【００５１】
演算部７は、予め定められた所定の時間ｔ１を記憶している。演算部７は、タイマ部６から出力された経過時間ｔに基づき、時間ｔ１が経過したことを認識する。演算部７は、時間ｔ１が経過した時点の、コンデンサ３の電圧値Ｖｔ１を電圧検出部５から受信する。
【００５２】
演算部７は、時間ｔ１が経過した時点の、コンデンサ３の電圧値Ｖｔ１に基づき、電気機器９０の導体９２の電圧値Ｖｈを算出する。電圧値Ｖｈは、以下の式（４）、式（５）により算出される。
Ｖｓ＝Ｖｔ１／Ｋ                                              ・・・（４）
Ｖｈ＝Ｖｓ＊（（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１）
＝Ｖｔ１＊（（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１＊Ｋ））                  ・・・（５）
ここでＫは、残留電荷率である。残留電荷率とは、満充電時に対する、放電によりコンデンサ３に残留した電荷の比率である。例えばｔ１=τである場合、図２に示すようにＫ＝０．３６８となる。
【００５３】
演算部７は、算出した電圧値Ｖｈを出力部８に出力する。出力部８は、表示、プリント、通信電文により電圧値Ｖｈを作業者に対し出力する。出力部８は通信インタフェースを有し、光による電文にて、電圧値Ｖｈを出力する。
【００５４】
演算部７は、経過時間ｔごとの残留電荷率Ｋを記憶している。電気機器９０の導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５にかかる容量Ｃ１、コンデンサ３にかかる容量Ｃ２、抵抗器４にかかる抵抗値Ｒは、事前に設定され演算部７に記憶されている。したがって、コンデンサ３の電圧値Ｖｔ１に基づき、電気機器９０の導体９２の電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００５５】
ＳＦ６ガス遮断器は、大電流だけではなく小電流を遮断する場合もある。小電流を遮断した場合、電流さい断現象が発生する場合がある。小電流の遮断時には遮断位相は一定値とならない場合がある。回路解析によれば、遮断位相と減衰度合の関係は図３に示すようになる。遮断位相によらず減衰度合は一定であるといえる。これにより遮断位相によらず導体９２の電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００５６】
電気機器９０の導体９２は、高抵抗であるスペーサ９４やＳＦ６ガスに囲まれているため、停電作業などの期間において、電圧値Ｖｈの減衰は少ない。算出された電圧値Ｖｈに基づき、導体９２に残留した直流電圧に対し電位差のない電圧位相にて、遮断器９１を投入することができる。
【００５７】
演算部７に記憶される予め定められた時間ｔ１は、１００ミリ秒以上であることが望ましい。ＳＦ６ガス遮断器にて系統電圧を遮断するときに、過渡回復電圧（ＴＲＶ：Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生する。過渡回復電圧により、遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満に、数百ヘルツ〜数キロヘルツのサージ電圧が発生する。また、ＳＦ６ガス遮断器の内部の往復反射などに起因し、数メガヘルツ以上の急峻なサージ電圧が発生する。
【００５８】
したがって、遮断器９１が非導通とされたタイミングから１００ミリ秒未満は、精度よく導体９２の電圧測定を行うことが困難である。遮断器９１が非導通とされたタイミングから１００ミリ秒以上経過した場合、サージ電圧はほぼ収束する。遮断器９１が非導通とされたタイミングから１００ミリ秒以上である経過時間ｔ１における、コンデンサ３の電圧Ｖｔ１に基づき、導体９２の電圧Ｖｈを算出することが望ましい。
【００５９】
遮断器９１が非導通とされたコンデンサ３の放電開始時から１００ミリ秒以上である所定の時間ｔ１経過後に、電圧検出部５により検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔ１に基づき、導体９２の電圧Ｖｈを算出するので、精度よく電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００６０】
また、演算部７に記憶される予め定められた時間ｔ１は、６０秒以下であることが望ましい。経過時間ｔ１を長時間に設定した場合、コンデンサ３の電圧Ｖｔが０Ｖに漸近し、精度よく導体９２の電圧を算出することが困難となる。コンデンサ３の容量Ｃ２および抵抗器４の抵抗値Ｒを適切に選定し、容量Ｃ２、抵抗値Ｒに応じ経過時間ｔ１を設定することが望ましい。
【００６１】
また、電圧検出部５は、デジタル信号に変換されたコンデンサ３の電圧値Ｖｔを、逐次演算部７に送信し、演算部７は、電圧検出部５により複数回検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔに基づき、導体９２の電圧を算出するようにしてもよい。
【００６２】
過渡回復電圧により、遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満に、サージ電圧が発生する。このため遮断器９１が非導通とされたタイミングが正確に検出されない場合がある。例えば、経過時間ｔ１を２００ミリ秒、５００ミリ秒、１０００ミリ秒として、電圧検出部５により複数回コンデンサ３の電圧Ｖｔを検出する。
【００６３】
複数回検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔを、式（３）に示す電圧値Ｖｔにかかる指数関数とカーブフィッティングさせる信号処理を行う。これにより、高速サンプリング機器を用いることなく、精度よく遮断器９１の遮断時刻を推測することができる。これにより、遮断器９１の遮断時刻の誤差を低減することができる。
【００６４】
また、電圧検出部５は、デジタル信号に変換されたコンデンサ３の電圧値Ｖｔを、逐次演算部７に送信し、演算部７は、電圧検出部５により複数回検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔに基づき、フィルタまたはカーブフィッティングによる信号処理により導体９２の電圧を算出するようにしてもよい。
【００６５】
過渡回復電圧により、遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満に、サージ電圧が発生する。このため遮断器９１が非導通とされたタイミングが正確に検出されない場合がある。遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満のサージ電圧は、数百ヘルツ以上の周波数成分により構成される。
【００６６】
演算部７は、電圧検出部５により複数回検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔに基づき、フィルタまたはカーブフィッティングによる信号処理により導体９２の電圧を算出する。フィルタまたはカーブフィッティングにより、サージ電圧にかかる数百ヘルツ以上の周波数成分が除去される。
【００６７】
また、電圧検出部５のサンプリング周波数を調整し、サージ電圧にかかる数百ヘルツ以上の周波数成分を除去するようにしてもよい。これにより、精度よく遮断器９１の遮断時刻を推測することができる。これにより、遮断器９１の遮断時刻の誤差を低減することができる。
【００６８】
以上が、電圧測定装置１の作用である。
【００６９】
［１−３．効果］
（１）本実施形態によれば、電圧測定装置１は、電気機器９０の導体９２に接続された、電気機器９０に内在する容量９５に、電気的に直列に接続され、導体９２の電位にかかる電圧を分圧するコンデンサ３と、コンデンサ３により分圧された電圧を検出する電圧検出部５と、電圧検出部５により検出された電圧に基づき、電気機器９０の導体９２の電圧を算出する演算部７と、を有するので、サージの発生を抑制し、より安全に電気機器９０に交流電圧を投入するために、単純な構成により電気機器９０の導体９２の電圧を測定することができる電圧測定装置１を提供することができる。
【００７０】
本実施形態にかかる電圧測定装置１によれば、電気機器９０の導体９２を露出させることなく、より安全に導体９２の電圧測定を行うことができる。
【００７１】
（２）本実施形態によれば、電圧測定装置１は、コンデンサ３に充電された電荷を放電する抵抗器４を有し、演算部７は、コンデンサ３の放電開始時から予め定められた所定の時間ｔ１経過後に、電圧検出部５により検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔ１に基づき、導体９２の電圧を算出するので、より精度よく電気機器９０の導体９２の電圧を算出することができる。
【００７２】
ＳＦ６ガス遮断器にて系統電圧を遮断するときに、過渡回復電圧（ＴＲＶ：Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｖｏｌｔａｇｅ）が発生する。過渡回復電圧により、遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満に、サージ電圧が発生する。本実施形態によれば、サージ電圧が発生する時間を避けて、コンデンサ３の放電開始時から予め定められた所定の時間ｔ１経過後に、電圧検出部５により検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔ１に基づき、演算部７は、導体９２の電圧を算出するので、より精度よく電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００７３】
（３）本実施形態によれば、所定の時間ｔは、１００ミリ秒以上であるので、より精度よく電気機器９０の導体９２の電圧を算出することができる。
【００７４】
ＳＦ６ガス遮断器にて系統電圧を遮断するときに、過渡回復電圧により、遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満に、サージ電圧が発生する。本実施形態によれば、サージ電圧が発生する時間を避けて、コンデンサ３の放電開始時から予め定められた所定の時間ｔ１経過後に、電圧検出部５により検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔ１に基づき、演算部７は、導体９２の電圧を算出するので、より精度よく電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００７５】
（４）本実施形態によれば、演算部７は、コンデンサ３の放電開始時から、予め定められた所定の時間ｔ経過後の残留電荷率の逆数、および容量９５とコンデンサ３による分圧比の逆数を、電圧検出部５により検出された電圧に乗じ、導体９２の電圧Ｖｈを算出するので、簡便な計算により、電気機器９０の導体９２の電圧を算出することができる。
【００７６】
（５）本実施形態によれば、コンデンサ３に充電された電荷を放電する抵抗器４を有し、演算部７は、コンデンサ３の放電開始時から、電圧検出部５により複数回検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔに基づき、フィルタまたはカーブフィッティングによる信号処理によりコンデンサ３の放電開始時を推定し、導体９２の電圧を算出するので、より精度よく電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００７７】
過渡回復電圧により、遮断器９１の遮断直後の１００ミリ秒未満に、サージ電圧が発生する。このため遮断器９１が非導通とされたタイミングが正確に検出されない場合がある。演算部７は、電圧検出部５により複数回検出されたコンデンサ３の電圧Ｖｔに基づき、フィルタまたはカーブフィッティングによる信号処理により導体９２の電圧を算出する。
【００７８】
このため、サージ電圧にかかる数百ヘルツ以上の周波数成分が除去され、精度よく遮断器９１の遮断時刻を推測することができる。これにより、遮断器９１の遮断時刻の誤差を低減することができ、より精度よく電圧値Ｖｈを算出することができる。
【００７９】
（６）本実施形態によれば、電気機器９０は、導体９２への電力供給を遮断する遮断器９１を有し、遮断器９１の遮断時をコンデンサ３の放電開始時とするので、簡単な回路により、電気機器９０の導体９２の電圧測定を行うことができる電圧測定装置１を提供することができる。
【００８０】
（７）本実施形態によれば、抵抗器４は、電圧検出部５の入力インピーダンスにより構成されるので、抵抗器を新たに設けることが必要とされず、簡単な回路により、電気機器９０の導体９２の電圧測定を行うことができる電圧測定装置１を提供することができる。
【００８１】
（８）本実施形態によれば、導体９２は、静電シールド９６が内蔵されたスペーサ９４により筐体９３に支持され、容量９５は、導体９２と静電シールド９６との間の浮遊容量であるので、新たに回路素子を電気機器９０に設けることが必要とされず、簡単な回路により、電気機器９０の導体９２の電圧測定を行うことができる電圧測定装置１を提供することができる。
【００８２】
［２．第２実施形態］
［２−１．構成および作用］
第２実施形態の電圧測定装置１の構成を、図４に示す。第２実施形態における電圧測定装置１は、開閉器９を有する点が第１実施形態と異なる。第１実施形態では、タイマ部６の入力側が遮断器９１に接続されていたのに対し、第２実施形態では、タイマ部６の入力側が開閉器９に接続される。
【００８３】
開閉器９は、コンタクタ等の開閉器により構成される。開閉器９の一方は、導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５、およびコンデンサ３に電気的に接続される。開閉器９の他方は、接地電位に電気的に接続される。
【００８４】
開閉器９は、作業者により操作され導通、非導通となる。開閉器９が導通とされることにより、静電シールド９６が接地される。電気機器９０の遮断器９１が導通であるとき、作業者により開閉器９は導通とされる。
【００８５】
開閉器９が非導通とされることにより、電気機器９０の導体９２と静電シールド９６との間に形成された容量９５と、コンデンサ３により分圧回路が形成される。容量９５、コンデンサ３が電気的に直列に接続され、容量９５にかかる容量Ｃ１およびコンデンサ３にかかる容量Ｃ２により、導体９２の電圧が分圧される。
【００８６】
また、開閉器９が非導通とされることにより、コンデンサ３に充電された電荷が、抵抗器４を介して放電を開始する。
【００８７】
容量９５にかかる容量Ｃ１およびコンデンサ３にかかる容量Ｃ２は、Ｃ２＞＞Ｃ１となる容量を有する。コンデンサ３は、導体９２の電圧値Ｖｈを分圧し電圧値Ｖｓに充電される。
【００８８】
電圧値Ｖｓは、放電が開始されない段階におけるコンデンサ３の電圧値である。電圧値Ｖｈ、電圧値Ｖｓの関係は、式（１）の通りとなる。
Ｖｓ＝Ｖｈ＊（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））                            ・・・（１）
ここで、Ｃ１は容量９５の容量、Ｃ２はコンデンサ３の容量である。コンデンサ３に充電された電圧値Ｖｓが、分圧部３により分圧された電圧である。
【００８９】
演算部７は、電圧検出部５により測定された電圧値Ｖｓに基づき、式（１）によりＶｈを算出する。容量９５の漏れ抵抗は、大きな値であり実用上無限大と見なすことができる。このため容量９５に充電される電荷は保存される。
【００９０】
このため、遮断器９１が非導通とされた後であって、時間が経過した後に開閉器９が非導通とされた場合であっても、導体９２の電圧値Ｖｈを算出することができる。そのため、演算部７は、遮断器９１が非導通とされた時刻を記憶することを必要とされない。
【００９１】
また、演算部７は、経過時間ｔごとのコンデンサ３の残留電荷率Ｋを記憶することを必要とされない。さらに、遮断器９１が非導通とされた後に、電圧測定装置１が電気機器９０に接続されても導体９２の電圧Ｖｈを算出することができる。
【００９２】
なお、遮断器９１が非導通とされた後に、電圧測定装置１が電気機器９０に接続される場合、電圧Ｖｈの算出および評価に要する作業時間時間は、実施形態１に比べて長くなると考えられる。したがって、上記の接続による測定は、遮断器９１が非導通とされた後、数秒以上の時間経過後に遮断器９１が導通とされる場合に用いられることが適切であると考えられる。
【００９３】
［２−２．効果］
（１）本実施形態によれば、容量９５と大地間を電気的に導通、非導通とする開閉器９を有し、開閉器９が非導通とされた時をコンデンサ３の放電開始時とするので、サージの発生を抑制し、より安全に電気機器９０に交流電圧を投入するために、単純な構成により電気機器９０の導体９２の電圧を測定することができる電圧測定装置１を提供することができる。
【００９４】
開閉器９が非導通とされた時をコンデンサ３の放電開始時とするので、遮断器９１が非導通とされた後であって、時間が経過した後に開閉器９が非導通とされた場合であっても、導体９２の電圧値Ｖｈを算出することができる。任意の時刻に電圧測定装置１により電気機器９０の導体９２の電圧値Ｖｈを測定することができる。
【００９５】
また、演算部７は、遮断器９１が非導通とされた時刻を記憶することを必要とされない。これにより、演算部７の記憶量を少なくすることができる。演算部７は、経過時間ｔごとのコンデンサ３の残留電荷率Ｋを記憶することを必要とされない。これにより、演算部７の記憶量を少なくすることができる。
【００９６】
さらに、遮断器９１が非導通とされた後に、電圧測定装置１が電気機器９０に接続されても導体９２の電圧Ｖｈを算出することができる。任意の時刻に電圧測定装置１を電気機器９０に接続し、導体９２の電圧値Ｖｈを測定することができる。
【００９７】
［３．他の実施形態］
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。
【００９８】
（１）上記実施形態では、コンデンサ３にかかる容量Ｃ２および容量９５にかかる容量Ｃ１により、導体９２に発生した残留電荷による直流電圧が分圧され、電圧検出部５は、この残留電荷による直流電圧を検出するものとしたが、電圧検出部５により検出される電圧は、残留電荷による直流電圧に限られない。電圧検出部５により検出される電圧は、電気機器９０の導体９２に発生する任意の電圧であってよい。
【００９９】
（２）上記実施形態では、電気機器９０は、遮断器９１を有するものとしたが、電気機器９０の構成は、これに限られない。電気機器９０は、断路器またはその他の開閉装置を有するものであってもよい。
【０１００】
（３）上記実施形態では、静電シールド９６は、スペーサ９４内部に導体９２に周回して配置されるものとしたが、静電シールド９６の形態はこれに限られない。例えば図５に示すように、静電シールド９６は、スペーサ９４内部に導体９２の周囲に離散して配置されるものであってもよい。接触子２は、離散して設けられた複数の静電シールド９６ａ、９６ｂ、９６ｃのうち少なくとも一つに電気的に接続される。
【０１０１】
（４）上記実施形態では、電圧検出部５により、コンデンサ３の電圧にかかるアナログ信号がデジタル信号に変換されるものとしたが、電圧検出部５の構成はこれに限られない。例えば電圧検出部５は、コンデンサ３の電圧を分圧する分圧回路を備え、分圧回路により分圧されたコンデンサ３の電圧を検出するものであってもよい。
【０１０２】
（５）上記実施形態では、コンデンサ３は、電解コンデンサやプラスチックフィルムコンデンサ等が組み合わされて大容量コンデンサに形成されたキャパシタであるものとしたが、コンデンサ３の構成は、これに限られない。コンデンサ３は、その他のコンデンサにより構成されたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１・・・電圧測定装置
２・・・接触子
３・・・コンデンサ
４・・・抵抗器
５・・・電圧検出部
６・・・タイマ部
７・・・演算部
８・・・出力部
９・・・開閉器
３１・・・接続線
９０・・・電気機器
９１・・・遮断器
９２・・・導体
９３・・・筐体
９４・・・スペーサ
９５・・・容量
９６・・・静電シールド
【図１】
2020085479.tif 000003
【図２】
2020085479.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020085479.tif 000006
【図５】
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