(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆmの主電源に接続され、線路インピーダンスＺLの活性線Ｌと、線路インピーダンスＺNの中性線Ｎと、線路インピーダンスＺEの接地線Ｅの３線を含む電力線路におけるＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE（＝ＺL＋ＺE）を取得する方法であって、
前記主電源の周波数ｆmよりも低い周波数ｆSで波高値が前記主電源の電圧の大きさに依存しない交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に供給するステップと、
前記周波数ｆsの周期で、交流定電流ＩSが供給されていないときのＬ−Ｅ間電圧ＶLE1と、交流定電流ＩSが供給されて電圧降下が生じたＬ−Ｅ間電圧ＶLE2とに変化するＬ−Ｅ間電圧信号を取得するステップと、
前記Ｌ−Ｅ間電圧信号から主電源の周波数ｆmを除去し、Ｌ−Ｅ間電圧ＶLE1とＬ−Ｅ間電圧ＶLE2との差に相当する振幅ＶSが周波数ｆSの周期で変化する計測電圧信号を取得するステップと、
前記計測電圧信号の振幅ＶSを取得するステップと、
Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE＝（ＶLE1−ＶLE2）／ＩS＝ＶS／ＩSの関係式に基づいて、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを求めるステップと、
を含み、
前記交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に供給するステップでは、前記主電源の交流電圧に同期した波高値一定の交流を周波数ｆSの半周期で半波整流の極性を変えて、前記交流定電流ＩSを得ることを特徴とするループインピーダンス取得方法。
【請求項２】
活性線Ｌから接地線Ｅに定格感度電流以上の電流が流れると動作して、線路を遮断する漏電遮断器を電力線路に備え、
前記Ｌ−Ｅ間に供給する交流定電流ＩSを漏電遮断器の定格感度電流よりも低く設定することで、ループインピーダンスＺLEの測定時に漏電遮断器を動作させないようにしたことを特徴とする請求項１に記載のループインピーダンス取得方法。
【請求項３】
周波数ｆmの主電源に接続され、線路インピーダンスＺLの活性線Ｌと、線路インピーダンスＺNの中性線Ｎと、線路インピーダンスＺEの接地線Ｅの３線を含む電力線路におけるＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE（＝ＺL＋ＺE）の測定に用いるループインピーダンステスタであって、
前記主電源の周波数ｆmよりも低い周波数ｆSで波高値が前記主電源の電圧の大きさに依存しない交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に供給する交流定電流供給手段と、
前記周波数ｆsの周期で、交流定電流ＩSが供給されていないときのＬ−Ｅ間電圧ＶLE1と、交流定電流ＩSが供給されて電圧降下が生じたＬ−Ｅ間電圧ＶLE2とに変化するＬ−Ｅ間電圧信号を取得するＬ−Ｅ間電圧取得手段と、
前記Ｌ−Ｅ間電圧信号から主電源の周波数ｆmを除去し、Ｌ−Ｅ間電圧ＶLE1とＬ−Ｅ間電圧ＶLE2との差に相当する振幅ＶSが周波数ｆSの周期で変化する計測電圧信号を取得する電源周波数除去手段と、
前記計測電圧信号の振幅ＶSを取得する振幅取得手段と、
Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE＝（ＶLE1−ＶLE2）／ＩS＝ＶS／ＩSの関係式に基づいて、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを求める計測制御手段と、
を含み、
前記交流定電流供給手段は、前記主電源の交流電圧に同期した波高値一定の交流を周波数ｆSの半周期で半波整流の極性を変えて、前記交流定電流ＩSを得ることを特徴とするループインピーダンステスタ。
【請求項４】
活性線Ｌから接地線Ｅに定格感度電流以上の電流が流れると動作して、線路を遮断する漏電遮断器を電力線路に備え、
前記交流定電流供給手段がＬ−Ｅ間に供給する交流定電流ＩSは、漏電遮断器の定格感度電流よりも低く設定することを特徴とする請求項３に記載のループインピーダンステスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ｆmの主電源に接続され、線路インピーダンスＺLの活性線Ｌと、線路インピーダンスＺNの中性線Ｎと、線路インピーダンスＺEの接地線Ｅの３線を含む電力線路におけるＬ−Ｅ間のループインピーダンスＺLE（＝ＺL＋ＺE）を取得する方法およびループインピーダンステスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
主電源（商用電源）の配電設備において、ホット側である活性線Ｌと接地極である接地線Ｅとの間のループインピーダンス値は重要で、新規電気配線時や、配線変更時、定期点検において測定され、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンス値が規定値内であることの確認を要する。線路インピーダンスＺLの活性線Ｌと、線路インピーダンスＺNの中性線Ｎと、線路インピーダンスＺEの接地線Ｅの３線を含む電力線路におけるＬ−Ｅ間のループインピーダンスＺLEは、活性線Ｌの線路インピーダンスＺLと接地線Ｅの線路インピーダンスＺEとの和として求まる。
【０００３】
電力線路の配電設備には、通常、漏電遮断器（ＲＣＤ）が設置されており、活性線Ｌと接地線Ｅが短絡した場合、発生した漏えい電流をＲＣＤが検知して、速やかに回路を遮断する。これにより、電力線路に生じた漏電による感電や火災を防止できるのである。しかしながら、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEの値が高い場合は、ＲＣＤが動作するために必要充分な漏えい電流が回路に流れず、ＲＣＤが動作しない虞がある。このように、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEが高かった場合、ＲＣＤが動作せず、感電や火災等の事故につながる虞があるため、配電設備においては、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンス値の確認が重要とされているのである。
【０００４】
Ｌ−Ｅ間ループピーダンスＺLEを測定するためのループインピーダンステスタとして、Ｌ−Ｅ間（主電源→活性線Ｌ→ループインピーダンステスタ→接地線Ｅ→主電源というループ）に大きな電流を流し、その電圧降下を検出することでＬ−Ｅ間ループインピーダンスを測定するものがある。しかし、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEは小さい単位（例えば、０．０１Ω程度）で測定する必要があるため、Ｌ−Ｅ間に大電流を流して測定する方法では、Ｌ−Ｅ間に２５Ａ程度の大きな電流を流す必要があり、このような大電流をＬ−Ｅ間に流すと、配電設備に設置されているＲＣＤが動作してしまう。上述したようなループインピーダンステスタでＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを測定する際には、ＲＣＤの電源側と負荷側を電線で繋いでバイパスするなど、ＲＣＤが動作しないようにしなければならなかったので、計測作業が煩雑となり、計測作業に時間を要していた。
【０００５】
このような煩雑さを回避してＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを計測するために、高電流をＬ−Ｎ間に流し、Ｌ−Ｅ間にはＲＣＤが動作しない低い電流（例えば、１５ｍＡ以下の電流）を流して測定を行うことにより、最終的にＬ−Ｅ間ループインピーダンスを求める方法がある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２９７７７４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、特許文献１に記載のＬ−Ｅ間ループインピーダンス取得方法を適用するには、活性線Ｌと接地線Ｅと中性線Ｎの３線を全て使用する必要があり、活性線Ｌと接地線Ｅしかない環境（中性線Ｎにコンタクトできない環境）では、特許文献１に記載のＬ−Ｅ間ループインピーダンス取得方法を適用できなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題を解決し、活性線Ｌと接地線Ｅのみを使って、漏電遮断器を作動させることなくＬ−Ｅ間ループインピーダンスを取得できる方法と、該方法を適用したループインピーダンステスタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、周波数ｆmの主電源に接続され、線路インピーダンスＺLの活性線Ｌと、線路インピーダンスＺNの中性線Ｎと、線路インピーダンスＺEの接地線Ｅの３線を含む電力線路におけるＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE（＝ＺL＋ＺE）を取得する方法であって、前記主電源の周波数ｆmよりも低い周波数ｆSで波高値が前記主電源の電圧の大きさに依存しない交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に供給するステップと、前記周波数ｆsの周期で、交流定電流ＩSが供給されていないときのＬ−Ｅ間電圧ＶLE1と、交流定電流ＩSが供給されて電圧降下が生じたＬ−Ｅ間電圧ＶLE2とに変化するＬ−Ｅ間電圧信号を取得するステップと、前記Ｌ−Ｅ間電圧信号から主電源の周波数ｆmを除去し、Ｌ−Ｅ間電圧ＶLE1とＬ−Ｅ間電圧ＶLE2との差に相当する振幅ＶSが周波数ｆSの周期で変化する計測電圧信号を取得するステップと、前記計測電圧信号の振幅ＶSを取得するステップと、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE＝（ＶLE1−ＶLE2）／ＩS＝ＶS／ＩSの関係式に基づいて、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを求めるステップと、を含み、前記交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に供給するステップでは、前記主電源の交流電圧に同期した波高値一定の交流を周波数ｆSの半周期で半波整流の極性を変えて、前記交流定電流ＩSを得ることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のループインピーダンス取得方法において、活性線Ｌから接地線Ｅに定格感度電流以上の電流が流れると動作して、線路を遮断する漏電遮断器を電力線路に備え、前記Ｌ−Ｅ間に供給する交流定電流ＩSを漏電遮断器の定格感度電流よりも低く設定することで、ループインピーダンスＺLEの測定時に漏電遮断器を動作させないようにしたことを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項４に係る発明は、周波数ｆmの主電源に接続され、線路インピーダンスＺLの活性線Ｌと、線路インピーダンスＺNの中性線Ｎと、線路インピーダンスＺEの接地線Ｅの３線を含む電力線路におけるＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE（＝ＺL＋ＺE）の測定に用いるループインピーダンステスタであって、前記主電源の周波数ｆmよりも低い周波数ｆSで波高値が前記主電源の電圧の大きさに依存しない交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に供給する交流定電流供給手段と、前記周波数ｆsの周期で、交流定電流ＩSが供給されていないときのＬ−Ｅ間電圧ＶLE1と、交流定電流ＩSが供給されて電圧降下が生じたＬ−Ｅ間電圧ＶLE2とに変化するＬ−Ｅ間電圧信号を取得するＬ−Ｅ間電圧取得手段と、前記Ｌ−Ｅ間電圧信号から主電源の周波数ｆmを除去し、Ｌ−Ｅ間電圧ＶLE1とＬ−Ｅ間電圧ＶLE2との差に相当する振幅ＶSが周波数ｆSの周期で変化する計測電圧信号を取得する電源周波数除去手段と、前記計測電圧信号の振幅ＶSを取得する振幅取得手段と、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE＝（ＶLE1−ＶLE2）／ＩS＝ＶS／ＩSの関係式に基づいて、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを求める計測制御手段と、を含み、前記交流定電流供給手段は、前記主電源の交流電圧に同期した波高値一定の交流を周波数ｆSの半周期で半波整流の極性を変えて、前記交流定電流ＩSを得ることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、前記請求項４に記載のループインピーダンステスタにおいて、活性線Ｌから接地線Ｅに定格感度電流以上の電流が流れると動作して、線路を遮断する漏電遮断器を電力線路に備え、前記交流定電流供給手段がＬ−Ｅ間に供給する交流定電流ＩSは、漏電遮断器の定格感度電流よりも低く設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るループインピーダンス取得方法およびループインピーダンステスタによれば、活性線Ｌと接地線Ｅを使って、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスを取得できる。また、漏電遮断器を作動させることなくＬ−Ｅ間ループインピーダンスを取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るループインピーダンス取得方法を適用したループインピーダンステスタを電力線路に接続した状態の概略構成図である。
【図２】図１における要部の信号波形図であり、（ａ）は主電源の電圧波形図、（ｂ）は交流定電流供給手段からＬ−Ｅ間に流す交流定電流の電流波形図、（ｃ）はＬ−Ｅ間電圧取得手段１２によって取得するＬ−Ｅ間電圧波形図、（ｄ）は電源周波数除去手段によって取得する計測電圧信号の電圧波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るループインピーダンス取得方法を適用したループインピーダンステスタを、電力線路の活性線Ｌと接地線Ｅに接続した概略構成を示すものである。
【００１６】
ループインピーダンステスタ１は、主電源２からの送電路におけるＬ−Ｅ間のループインピーダンス測定に用いるもので、Ｌ端子３Ｌを介して活性線Ｌ（線路インピーダンスはＺL）に、Ｅ端子３Ｅを介して接地線Ｅ（線路インピーダンスはＺE）に、各々接続される。すなわち、ループインピーダンステスタ１は、Ｎ端子３Ｎを介して中性線Ｎ（線路インピーダンスはＺN）に接続する必要は無いので、活性線Ｌと接地線Ｅしかない環境（中性線Ｎにコンタクトできない環境）でもＬ−Ｅ間ループインピーダンスの取得が可能である。また、この電力線路の活性線Ｌと中性線Ｎとの間には漏電遮断器４を設けてあるが、ループインピーダンステスタ１を用いれば、この漏電遮断器４が作動して回路が遮断されるような事態が起きないように、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスを求めることができる。
【００１７】
上記ループインピーダンステスタ１は、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE（＝ＺL＋ＺE）を測定するために、少なくとも、交流定電流供給手段１１、Ｌ−Ｅ間電圧取得手段１２、電源周波数除去手段１３、振幅取得手段１４、計測制御手段１５、入出力手段１６を備える。このほかに、誤結線の判定機能や断線検出機能等を設けるようにしても良い。
【００１８】
ループインピーダンステスタ１によってＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを測定する際、主電源２から周波数ｆm（ｆm＝１／Ｔm）の交流が供給されている電力線路へ、交流定電流供給手段１１より周波数ｆS（ｆS＝１／ＴS）の交流定電流ＩSを流す。図２（ａ）は、主電源２から電力線路に供給される交流電圧の信号波形を示すもので、多少の電圧変動はあるものの、その波高値は概ねＶLE1である。また、図２（ｂ）は、交流定電流供給手段１１によってＬ−Ｅ間に流す交流定電流ＩSの波形を示すもので、主電源２の交流を半波整流すると共に、一定周期（ｆS／２）で半波整流の極性を変更した電流波形とする。
【００１９】
上記交流定電流供給手段１１によってＬ−Ｅ間に流す交流定電流ＩSは、主電源２の電圧が変動しても、その影響を受けず常に一定の電流であることが望ましい。この交流定電流ＩSが一定であれば、後述するように、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを高精度に求めることができる。
【００２０】
なお、電力線路に設ける漏電遮断器４の定格感度電流は、３０ｍＡのものが一般的であり、漏電遮断器４を動作させない電流値は、定格感度電流の１／２（１５ｍＡ）であるから、交流定電流ＩSは１５ｍＡ以下に制限しておく必要がある。無論、漏電遮断器４が設けられていない電力線路にてループインピーダンステスタ１を用いる場合は、それ以上の交流定電流ＩSをＬ−Ｅ間に流して、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを計測することも可能である。
【００２１】
また、交流定電流ＩSの周期（周波数ｆS）は、主電源２の周波数ｆm（例えば、商用交流周波数である５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚ）とは異なる周波数を用い、且つ主電源の周波数の周波数より低い周波数を用いる。後述するように、交流定電流ＩSの周波数ｆSと主電源２の周波数ｆmとは、周波数分離が容易であることが望ましいので、交流定電流ＩSの周波数ｆSとして実用的な範囲は、１Ｈｚ〜４０Ｈｚ程度である。
【００２２】
上記のように、交流定電流供給手段１１によって、交流定電流ＩSがＬ−Ｅ間に供給されると、Ｌ−Ｅ間電圧信号は、活性線Ｌから接地線Ｅの方向へ電流が流れる区間と、接地線Ｅから活性線Ｌの方向へ電流が流れる区間とが、一定周期（ｆS／２）で切り替わる波形となる。このＬ−Ｅ間電圧信号は、差動増幅回路等で容易に構成できるＬ−Ｅ間電圧取得手段１２によって取得する。このＬ−Ｅ間電圧信号ＶLEは、図２（ｃ）に示すように、交流定電流ＩSの極性の変化に同期して、電圧の振幅が変化する。交流定電流ＩSが一定であれば、振幅の変化量ＶS＝ＶLE1−ＶLE2で、ほぼ一定となる。
【００２３】
しかしながら、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEは非常に小さい値（例えば、０．０１Ω）であるから、交流定電流ＩSを１５ｍＡとして計測した場合、ＶS＝ＺLE×ＩS＝０．０１Ω×１５ｍＡ＝１５０μＶとなる。主電源２の電圧は、日本では１００Ｖ、欧州では２３０Ｖであり、主電源電圧が２３０Ｖと仮定すると、ＶLE1とＶLE2の電位差と主電源電圧とのＳ／Ｎ比は１００万分の１以下となるため、非常に微小な値で、通常の計測機器では測定できない。
【００２４】
そこで、ループインピーダンステスタ１では、ローパスフィルタ等で容易に構成できる電源周波数除去手段１３によって、Ｌ−Ｅ間電圧信号ＶLEから主電源２の電源周波数ｆmをカットする。これにより、交流定電流ＩSと同期した交流電圧（波高値がＶLE1とＶLE2の差であるＶSとなる交流電圧）に相当する計測電圧信号（図２（ｄ）を参照）を取得できる。この計測電圧信号は、交流定電流ＩSと同じ周波数ｆSの交流電圧波形となる。
【００２５】
なお、電源周波数除去手段１３は、主電源２の電源周波数５０／６０Ｈｚを減衰させ、電源周波数より低い周波数ｆSの計測電圧信号を通す機能が必要であるが、主電源２の周波数ｆmと、交流定電流ＩSの周波数ｆSとの差は大きくないため、減衰率の大きなローパスフィルタで構成する必要がある。すなわち、通常の抵抗とコンデンサで形成したＲ／Ｃフィルタでは減衰量が足りず、電源周波数ｆmを充分に減衰できないおそれがあるため、ローパスフィルタとしては、オペアンプ等の半導体を用いてアクティブフィルタを構成した高次元のローパスフィルタを使うことが望ましい。アクティブフィルタは、オペアンプ等の半導体を用いることで、小型で安価に形成することができ、ループインピーダンステスタ１の小型化・低廉化につながる。
【００２６】
このように、主電源２の周波数ｆmと分離容易な低い周波数を、交流定電流ＩSの周波数ｆSに使用すれば、小型で安価なローパスフィルタで構成できる電源周波数除去手段１３によって、主電源２の電圧と、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEに起因する電圧降下信号（ＶLE1とＶLE2の差であるＶS）とを、的確に分離できる。
【００２７】
上記電源周波数除去手段１３により得られた計測電圧信号の波高値ＶSは、ＡＤ変換回路等で簡易に構成できる振幅取得手段１４によって得ることができる。このようにして、計測電圧信号の波高値ＶSが得られると、計測制御手段１５は「Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE＝（ＶLE1−ＶLE2）／ＩS＝ＶS／ＩS」の関係式に基づいて、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを求める。求まったＬ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEは、入出力手段１６を介して、ループインピーダンステスタ１の使用者に報らされる。
【００２８】
入出力手段１６は、表示用ディスプレイ、表示ランプ、スピーカ、ボタン、操作パネルの全て又はいずれかを備えるもので、測定結果の視覚報知、音声出力による聴覚報知を行い、併せて使用者の操作入力による各種試験モードの切り替え指示ができ、特に、計測制御手段１５によって交流定電流供給手段１１の制御が行われるようにしたり、ループインピーダンス試験に関する各種制御、演算処理を行ったりする機能を有している。
【００２９】
上述したループインピーダンステスタ１は、「主電源２の周波数ｆmよりも低い周波数ｆSである交流定電流ＩSを、Ｌ−Ｅ間に供給するステップ」を行う交流定電流供給手段１１と、「周波数ｆsの周期で、交流定電流ＩSが供給されていないときのＬ−Ｅ間電圧ＶLE1と、交流定電流ＩSが供給されて電圧降下が生じたＬ−Ｅ間電圧ＶLE2とに変化するＬ−Ｅ間電圧信号を取得するステップ」を行うＬ−Ｅ間電圧取得手段１２と、「Ｌ−Ｅ間電圧信号から主電源２の周波数ｆmを除去し、Ｌ−Ｅ間電圧ＶLE1とＬ−Ｅ間電圧ＶLE2との差に相当する振幅ＶSが周波数ｆSの周期で変化する計測電圧信号を取得するステップ」を行う電源周波数除去手段１３と、「計測電圧信号の振幅ＶSを取得するステップ」を行う振幅取得手段１４と、「Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLE＝（ＶLE1−ＶLE2）／ＩS＝ＶS／ＩSの関係式に基づいて、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスＺLEを求めるステップ」を行う計測制御手段１５と、を含むので、従来不可能であった中性線Ｎが存在しない場所であっても、活性線Ｌと接地線Ｅを使って、Ｌ−Ｅ間ループインピーダンスを取得できる。
【００３０】
また、Ｌ−Ｅ間に供給する交流定電流ＩSを漏電遮断器の定格感度電流よりも低く（望ましくは、定格感度電流の１／２以下に）設定することで、ループインピーダンスＺLEの測定時に漏電遮断器を作動させることなくＬ−Ｅ間ループインピーダンスを取得できるので、感電事故の減少に貢献できるとともに、電気工事や保守点検時における作業効率も改善される。
【００３１】
以上、本発明に係るループインピーダンスの取得方法を適用したループインピーダンステスタの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【００３２】
１      ループインピーダンステスタ
１１    交流定電流供給手段
１２    Ｌ−Ｅ間電圧取得手段
１３    電源周波数除去手段
１４    振幅取得手段
１５    計測制御手段
１６    入出力手段
２      主電源
３Ｌ    Ｌ端子
３Ｅ    Ｅ端子
４      漏電遮断器
Ｌ      活性線
Ｎ      中性線
Ｅ      接地線
【図１】
0006788259.tif 000002
【図２】
0006788259.tif 000003