(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の接地線を流れる電流と、電源電圧を基準とした接地線を流れる電流の電流位相角度とから電流ベクトルを測定して漏電電流を検出する漏電電流検出方法であって、
測定した前記電流ベクトルを第一の電流ベクトルとし、該第一の電流ベクトルとは異なるタイミングで測定した前記電流ベクトルを第二の電流ベクトルとして、前記第一の電流ベクトルと前記第二電流ベクトルとの差を第三の電流ベクトルとして算出し、
該第三の電流ベクトルを漏電電流値として検出し、
前記第一の電流ベクトルは、正常状態にあることを確認する作業後に測定して正常値として記憶手段に保持記憶され、
前記算出時に、前記保持記憶された第一の電流ベクトルを繰り返し使用し、
前記第一の電流ベクトルを、内部測定、又は、外部測定が選択可能に構成された手段を用いて測定する
ことを特徴とする漏電電流検出方法。
【請求項２】
前記第三の電流ベクトルに基づいて、漏電配線相又は素子種別を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の漏電電流検出方法。
【請求項３】
電源の接地線を流れる電流を測定する電流測定手段と、電源電圧を基準とした接地線を流れる電流の電流位相角度を測定する電流位相角度測定手段とから、電流ベクトルを測定して漏電電流を検出する漏電電流検出システムであって、
測定した第一の電流ベクトルと、該第一の電流ベクトルとは異なるタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差である第三電流ベクトルを漏電電流値として検出する検出手段と、
前記第一の電流ベクトルを、正常状態にあることを確認する作業後に測定して正常値として保持記憶する記憶手段を備え、
前記検出手段は、前記記憶手段に保持記憶された前記第一の電流ベクトルを繰り返し検出に使用するように構成され、
前記第一の電流ベクトルの内部測定、又は、外部測定が選択可能に構成されている
ことを特徴とする漏電電流検出システム。
【請求項４】
前記第三の電流ベクトルに基づいて、漏電配線相又は素子種別を判定する判定手段を備えたこと
を特徴とする請求項３に記載の漏電電流検出システム。
【請求項５】
電源の接地線を流れる電流を測定する電流測定手段と、電源電圧を基準とした接地線を流れる電流の電流位相角度を測定する電流位相角度測定手段とから、電流ベクトルを測定して漏電電流を検出する漏電電流検出システムであって、
測定した第一の電流ベクトルと、該第一の電流ベクトルとは異なるタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差である第三電流ベクトルを漏電電流値として検出する検出手段と、
前記第一の電流ベクトルを、正常状態にあることを確認する作業後に測定して正常値として保持記憶する記憶手段を備え、
前記検出手段は、前記記憶手段に保持記憶された前記第一の電流ベクトルを繰り返し検出に使用するように構成され、
さらに、保持指示入力手段を備え、前記第一の電流ベクトルは、前記保持指示入力手段の指示に応答して、前記記憶手段に保持記憶される
ことを特徴とする漏電電流検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電電流を検出する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように電気エネルギーは産業や生活において不可欠のものとなっている。しかし目的機器以外へのエネルギー供給が行われる漏電状態になると電気火災や感電事故等の重大な事故を引き起こす可能性もある。このため、漏電状態を知ることは電気エネルギー利用では重要な管理事項であるが、冷蔵庫やサーバーのように連続稼働が求められる機器が増えているため、稼働状態での漏電管理が要望されている。【０００３】
また、サーバーなどの電子機器はノイズ対策のため電源入力と接地との間に接続されて配設された静電容量（例えば、バイパスコンデンサ等がある。）を持つものが多く、配線の対地間静電容量と合わせて対地への静電容量漏洩電流が増えている。静電容量による漏洩電流成分は熱には変換されないため、漏電事故には繋がらないが電流の絶対値が大きくなるため漏洩電流の絶対値で漏電を判断するシステムでは不要な漏電警報が出されて管理が難しくなっている。【０００４】
このため、対地間静電容量の影響を受けずに稼働状態で漏電電流を測定する方法として、特許文献１〜特許文献４に記載の発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６０５６５５６号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５２４７号公報
【特許文献３】特許第４１５９５９０号公報
【特許文献４】特許第３４０５４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２には、接地線に絶縁監視用の信号として、商用周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈz）とは異なる特定周波数（例えば、２０Ｈz）を注入することにより、電源線の浮遊容量など関係なく漏電電流成分を測定する構成が示されている。特定周波数成分の注入は特許文献１の図２に示す「注入コア２０５２」、「注入コア用巻線２０５３」、「注入信号源２０５１」が必要になる。また、注入信号成分を取り出す為の回路も必要になり、複雑な構成となる。さらに近年増加しているインバータ機器の動作によって、発生する周波数と注入する特定周波数が同程度になると測定が困難になるという欠点がある。【０００７】
この欠点を改善するため、注入を必要としない方式として上記特許文献３に記載の発明、特許文献４に記載の発明などが提案されている。特許文献１には、注入せずに接地線電流とＴ−Ｒ相間電圧を基準とした接地線電流位相により漏電電流を測れることが示されているが、対地間への静電容量値は特許文献３の図８に示されているようにＲ相とＴ相に同じ値を接続した場合しか示されておらず、配線間の配線容量がバランスしていない場合は計算式が成立しないという条件が推量される。実際の現場においては配線間の配線静電容量が大小の差こそあるにせよバランスしてないので、現場の実態と合わずに測定誤差が出る欠点が推量される。また、デルタ結線の三相に限定されるという欠点もある。【０００８】
特許文献４では、接地線への信号注入は不要であるが、内部処理用の位相角度判定信号電流ｉｄの発生が必要である。また、単相と三相で解法式が違っている。また、漏電が生じた電源相の判定手段については明記がない。【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、信号の発生や注入の必要がなく、対地静電容量がバランスしている条件がなく、三相や単相の電源種別や構成によらずに単一の方式にて漏電電流値と漏電が生じた電源線相、漏電が容量成分の増加か漏電抵抗に依るものなのかの詳細状況を求めることができる漏電検出方法及び漏電電流検出システム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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、電源の接地線を流れる電流と、電源電圧を基準とした接地線を流れる電流の電流位相角度とから電流ベクトルを測定して漏電電流を検出する漏電電流検出方法であって、測定した前記電流ベクトルを第一の電流ベクトルとし、該第一の電流ベクトルとは異なるタイミングで測定した前記電流ベクトルを第二の電流ベクトルとして、前記第一の電流ベクトルと前記第二電流ベクトルとの差を第三電流ベクトルとして算出し、該第三電流ベクトルを漏電電流値として検出し、前記第一の電流ベクトルは、正常状態にあることを確認する作業後に測定して正常値として記憶手段に保持記憶され、前記算出時に、前記保持記憶された第一の電流ベクトルを繰り返し使用し、前記第一の電流ベクトルを、内部測定、又は、外部測定が選択可能に構成された手段を用いて測定することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の漏電電流検出方法であって、前記第三の電流ベクトルに基づいて、漏電配線相又は素子種別を判定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３の発明は、電源の接地線を流れる電流を測定する電流測定手段と、電源電圧を基準とした接地線を流れる電流の電流位相角度を測定する電流位相角度測定手段とから、電流ベクトルを測定して漏電電流を検出する漏電電流検出システムであって、測定した第一の電流ベクトルと、該第一の電流ベクトルとは異なるタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差である第三電流ベクトルを漏電電流値として検出する検出手段と、前記第一の電流ベクトルを、正常状態にあることを確認する作業後に測定して正常値として保持記憶する記憶保持手段を備え、前記検出手段は、該保持記憶された正常値を前記第一の電流ベクトルとして繰り返し検出に使用する構成とされ、前記第一の電流ベクトルの内部測定、又は、外部測定が選択可能に構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の漏電電流検出システムであって、前記第三の電流ベクトルに基づいて、漏電配線相又は素子種別を判定する判定手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５の発明は、電源の接地線を流れる電流を測定する電流測定手段と、電源電圧を基準とした接地線を流れる電流の電流位相角度を測定する電流位相角度測定手段とから、電流ベクトルを測定して漏電電流を検出する漏電電流検出システムであって、測定した第一の電流ベクトルと、該第一の電流ベクトルとは異なるタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差である第三電流ベクトルを漏電電流値として検出する検出手段と、前記第一の電流ベクトルを、正常状態にあることを確認する作業後に測定して正常値として保持記憶する記憶保持手段を備え、前記検出手段は、該保持記憶された正常値を前記第一の電流ベクトルとして繰り返し検出に使用する構成とされ、さらに、保持指示入力手段を備え、前記第一の電流ベクトルは、前記保持指示入力手段の指示に応答して、前記記憶手段に保持記憶されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、漏電検出方法及び漏電検出システムにおいて、信号の発生や注入の必要がなく、対地静電容量がバランスしている条件がなく、三相や単相の電源種別や構成によらずに単一の方式にて漏電電流値と漏電が生じた電源線相、漏電が容量成分の増加か漏電抵抗に依るものなのかの詳細状況を求めることができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】三相スター配線回路の正常時の状態を示す回路図である。
【図２】三相スター配線回路にて漏電抵抗が生じた場合の異常時の状態を示す回路図である。
【図３】平面上のベクトル図である。
【図４】三相デルタ配線回路の正常時の状態を示す回路図である。
【図５】三相デルタ配線回路にて漏電抵抗が生じた場合の異常時の状態を示す回路図である。
【図６】単相３線配線回路の正常時の状態を示す回路図である。
【図７】単相３線配線回路にて漏電抵抗が生じた場合の異常時の状態を示す回路図である。
【図８】単相２線配線回路の正常時の状態を示す回路図である。
【図９】単相２線配線回路にて漏電抵抗が生じた場合の異常時の回路図である。
【図１０】図４の状態から対地静電容量が増えた場合の回路図である。
【図１１】据え置き型の漏電電流検出システムの構成例を示す図である。
【図１２】移動式の漏電電流システムの構成例を示す図である。
【図１３】移動式の漏電電流システムの別の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、好適な実施形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、下記の実施形態は本発明を具現化した例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略又は簡略化する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。また、特にことわりがない限り、「位相角度」は、「電流位相角度」と技術的意味が同じであるものとする。
【００２２】
図１に三相スター配線回路の正常時の状態を示す。漏電抵抗は生じていないが配線の対地浮遊静電容量や電子機器のノイズを対地に逃がすコンデンサが合成されて、Ｒ相ではＣＲ、Ｓ相ではＣＳ、Ｔ相ではＣＴとして対地静電容量が存在している。負荷以外の電流は、ＣＲ、ＣＳ、ＣＴの静電容量を通しての漏洩電流のみである。図１ではＲ相に生じる対地間静電容量をＣＲとし、Ｓ相に生じる対地間静電容量をＣＳとし、Ｔ相に生じる対地間静電容量をＣＴとしている。そしてＣＲ、ＣＳ、ＣＴに依って流れる漏洩電流をｉｒ、ｉｓ、ｉｔとしている。しかし、ｉｒ、ｉｓ、ｉｔは対地間静電容量に依って分布して流れる電流のため個別に測定することは困難である。現場で容易に測ることが可能なのは、ｉｒとｉｓとｉｔが合成された接地線を流れる電流ｉと電源電圧である。この接地線の電流ｉと、基準となる電源電圧を位相の基準として測られる電流ｉの位相角度θ１より、第一の電流ベクトルｉ∠θ１が得られる。ここでｉは接地線を流れる電流の大きさである。θ１は三相スター電源の電圧を基準とした場合の電流ｉの位相角度である。電流の位相角度の基準となる電圧としては、Ｒ相電圧であるＲ−Ｎ間電圧、Ｓ相電圧であるＳ−Ｎ間電圧、Ｔ相電圧であるＴ−Ｎ間電圧やＲ−Ｓ相間電圧やＳ−Ｔ相間電圧やＴ−Ｒ相間電圧など、電源の電圧位相基準として使える電圧であれば良い。
電流の大きさｉの測定には、電流トランスが用いられる場合が多いが微小抵抗による電圧降下や他の磁界型電流センサを用いても構わない。位相角度の測定は、基準の電源の電圧波形と電流センサに依るｉを同位相角度の電圧値に変換した波形を比較するなどにより求まる。
【００２３】
図２には、図１の状態から漏電抵抗が生じた場合の異常時の回路図を示す。漏電で問題なるのは抵抗成分であるので、異常時に生じる対地素子成分として対地間に抵抗を追加している。図２において、Ｒ相に漏電抵抗が生じた場合の漏電抵抗をＲＲとし、Ｓ相に漏電が生じた場合の漏電抵抗をＲＳとし、Ｔ相に漏電が生じた場合の漏電抵抗をＲＴとしている。なお、漏電抵抗は三相で生じ得るが、問題が生じるタイミングにおいて複数の対地間漏電が同時に生じた場合は接地線を介さずに相間短絡となるので、Ｒ、Ｓ、Ｔ相の１点のみの漏電を求める方法とする。
これらの漏電抵抗ＲＲ，ＲＳ，ＲＴで生じた電流と、静電容量ＣＲ，ＣＳ，ＣＴで生じた電流は、各相で合成されてＲ相ではＩｒとなり、Ｓ相ではＩｓとなり、Ｔ相ではＩｔとなる。漏電は、異常状態のため配線中の何処で生じるかは予測できず、予め漏電位置に電流計を準備しておくことは不可能である。このため、Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔを測定することは困難で、測定可能なのは漏電状態を示したＩｒ、Ｉｓ、Ｉｔが合成されて接地線に流れる電流と位相角度からなる第二の電流ベクトルＩ∠θ２となる。ここで、Ｉは接地線に流れる電流の大きさであり、θ２は第一の電流ベクトルｉ∠θ１を測定した場合と同一の電源電圧を基準とした電流Iの位相角度である。
【００２４】
本発明では、正常時に測定して保持された第一の電流ベクトルｉ∠θ１を基準として異常時の第二の電流ベクトルＩ∠θ２からベクトルの差を求めることにより、抵抗に依る漏電成分である漏電電流の第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３を求めている。
ここで、第一の電流ベクトルと第二の電流ベクトルは、同一電源の接地線電流を正常時と異常時のように違ったタイミングで測定した値である。
２つの電流ベクトルをガウス平面で示すと、
第一の電流ベクトルｉ∠θ１は、
ｉ∠θ１=ｉ・(ｃｏｓ(θ１)＋ｊ・ｓｉｎ(θ１))、
第二の電流ベクトルＩ∠θ２は、
Ｉ∠θ２=Ｉ・(ｃｏｓ(θ２)＋ｊ・ｓｉｎ(θ２))、
で表される。
上式のｊは複素数の虚数を表している。
このため、正常状態からの漏電変化電流ベクトルである第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３は、
ＩＩ=Ｉ・(ｃｏｓ(θ２)＋ｊ・ｓｉｎ(θ２))−ｉ・(ｃｏｓ(θ１)＋ｊ・ｓｉｎ(θ１))…（１）式、
で表される。
【００２５】
そして第三の電流ベクトルより、漏電電流値の大きさであるＩｏｒとＩｏｒの電流位相値θ３と漏電抵抗値とを以下の式により求めることができる。
Ｉｏｒ＝ａｂｓ（ＩＩ）  …（２）式  漏電電流大きさ、
θ３  ＝ａｒｇ（ＩＩ）  …（３）式  漏電電流位相角度、
Ｒｘ  ＝Ｖ／Ｉｏｒ      …（４）式  漏電抵抗値、
ここでＶは電源相と対地間の電圧値である。「ＩＩ」はＩが２個並んでいるが、第二の電流ベクトルのＩとは違ったＩＩで一つの変数である。
(１)式では第一の電流ベクトルと第二の電流ベクトルを複素数で表現することにより漏電電流成分である第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３が複素数ＩＩとして得られる。そして、漏電電流値Ｉｏｒは（２）式の複素数絶対値関数ａｂｓにより大きさであるスカラー値として求まる。
漏電の異常を判定するには、漏電抵抗を流れる電流の大きさＩｏｒを異常判定電流の基準値と比較すれば良いが、場合に依っては漏電抵抗値Ｒｘから異常を判定したい場合もある。漏電抵抗値Ｒｘは(４)式に示すように対地からの電圧Ｖを漏電電流値Ｉｏｒで割れば求まる。この場合は漏電の異常を判定するのに、漏電抵抗値Ｒｘを、異常判定漏電抵抗値の基準値と比較すれば良い。
【００２６】
漏電電流の位相角度は、複素数として得られた漏電電流ベクトルをガウス平面で位相角度に変換する（３）式のａｒｇ関数により求まる。ここで、Ｒ相電圧であるＲ−Ｎ間電圧を電流ベクトル測定の位相角度基準とした場合において、位相角度θ３が０度の場合は、漏電抵抗が生じた配線はＲ相であり、位相角度θ３が−１２０度の場合は漏電抵抗が生じた配線はＳ相であり、位相角度θ３が１２０度の場合は漏電抵抗が生じた配線はＴ相である。もしＴ相電圧であるＴ−Ｎ間電圧が電流ベクトルの位相角度基準の場合は０度時にＴ相に漏電抵抗が生じている。Ｓ相電圧であるＳ−Ｎ間電圧が位相角度基準の場合は０度時にＳ相に漏電抵抗が生じている。このように電流ベクトルの位相角度測定の基準となる電源電圧の位相関係に依存して決まった値になるので、漏電電流位相角度θ３から漏電抵抗が生じた配線相を知ることができる。
【００２７】
(１)式から(４)式の計算は、ここで示したように複素数計算で行っても良いが図３のように平面上のベクトル図にて図的求めても良い。また、ベクトル状態をＸ軸とＹ軸に分解して三角関数として解いても良い。
【００２８】
ここで第二の電流ベクトルＩ∠θ２を異常時として表したが、第一の電流値ベクトルを測定するタイミングと重なっていない場合の接地線電流と位相角度の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として求めた第三電流ベクトルから配線状態が漏電警報に至らない正常範囲でも、地絡事故の予兆現象を捉える漏電電流値変化として利用できる。
【００２９】
以下に、Ｒ相電圧であるＲ−Ｎ間電圧を、電流ベクトル測定の位相角度基準とした場合の具体的な例を示す。表１から表５の電源電圧と周波数は、２００Ｖｒｍｓ ５０Ｈｚで計算されている。
表１に対地配線容量値がＣＲ＝１０ｕＦ、ＣＳ＝５ｕＦ、ＣＴ＝２ｕＦで漏電がない場合の正常状態の漏洩電流の例を示す。この条件での接地電流第一の電流ベクトルは、ｉ∠θ１＝０.４４Ａ∠６８.２１度となっている。
ここで表２，表３，表４に、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相に個別に漏電抵抗が生じた場合の第二の電流ベクトルＩ∠θ２ を示している。ここで表１〜表４に示したｉｒ、ｉｓ、ｉｔは、測定が困難なので計算値である。
【００３０】
【表１】
0006709338.tif 000002
【００３１】
【表２】
0006709338.tif 000003
【００３２】
【表３】
0006709338.tif 000004
【００３３】
【表４】
0006709338.tif 000005
【００３４】
【表５】
0006709338.tif 000006
【００３５】
表５には、ｉ∠θ１とＩ∠θ２  から表２〜表４のＲ相，Ｓ相，Ｔ相ごとの漏電状態に対して、（１）式〜（４）式の計算を行った結果を示す。（２）式が漏電電流成分である第三の電流ベクトルの大きさで（３）式が位相角度(向き)を示している。
（４）式で求めた漏電抵抗値は、表２〜表４に設定した漏電抵抗値と一致している。また、（３）式の位相角度から判定した漏電が生じた配線相についても一致していることが確認できる。
【００３６】
このように、正常時の第一の電流ベクトルと、第一の電流ベクトルとは別のタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差で得られた第三の電流ベクトルを、漏電電流として解析することにより三相スター配線回路の漏電電流、漏電抵抗値、漏電配線相を求めることができる。
【００３７】
次に、図４に、三相デルタ配線回路の正常時の状態を示す。漏電抵抗は生じていないが、配線の対地浮遊静電容量や電子機器のノイズを対地に逃がすコンデンサが合成されて、Ｒ相ではＣＲ、Ｔ相ではＣＴとして存在している。負荷以外の電流は、ＣＲ、ＣＴ 静電容量を通しての漏洩電流のみである。図４ではＲ相に生じる対地間静電容量をＣＲとし、Ｔ相に生じる対地間静電容量をＣＴとしている。そして、ＣＲ、ＣＴに依って流れる漏洩電流を ｉｒ、ｉｔとしている。しかし ｉｒ、ｉｔは対地間静電容量に依って分布して流れる電流のため個別に測定することは困難である。現場で容易に測ることが可能なのは、ｉｒとｉｔが合成された接地線を流れる電流ｉと、電源電圧である。この接地線の電流ｉと、基準となる電源電圧を位相の基準として測られる電流ｉの位相角度θ１より、第一の電流ベクトルｉ∠θ１が得られる。ここでｉは接地線を流れる電流の大きさである。θ１は三相デルタ電源の電圧を基準とした場合の電流ｉの位相角度である。電流の位相角度の基準となる電圧としては、Ｔ−Ｒ間電圧、Ｒ−Ｓ間電圧やＴ−Ｓ間電圧など、電源の電圧位相基準として使える電圧であれば良い。
電流の大きさｉの測定には電流トランスが用いられる場合が多いが、微小抵抗による電圧降下や他の磁界型電流センサを用いても構わない。位相角度の測定は、基準の電源の電圧波形と電流センサに依るｉを同位相角度の電圧値に変換した波形を比較するなどにより求まる。
【００３８】
図５には、図４の状態から漏電抵抗が生じた場合の異常時の回路図を示す。漏電で問題となるのは、抵抗成分であるので異常時に生じる対地素子成分として対地間に抵抗を追加している。図５において、Ｒ相に漏電が生じた場合の漏電抵抗をＲＲとしている。Ｔ相に漏電が生じた場合の漏電抵抗をＲＴとしている。
なお、漏電抵抗はＲ相とＴ相の二相で生じ得るが、問題が生じるタイミングにおいて複数の対地間漏電が同時に生じた場合は相間地絡となるので、Ｒ相またはＴ相の１点のみの漏電を求める方法とする。
これらの漏電抵抗ＲＲ，ＲＴで生じた電流と、静電容量ＣＲ，ＣＴで生じた電流は、各相で合成されてＲ相ではＩｒとなり、Ｔ相ではＩｔとなる。
【００３９】
漏電は異常状態のため配線中の何処で生じるかは予測できず、予め漏電位置に電流計を準備しておくことは不可能である。
このためＩｒ、Ｉｔを測定することは困難で、測定可能なのは漏電状態を示したＩｒ、Ｉｔが合成されて接地線に流れる第二の電流ベクトルＩ∠θ２のみとなる。ここで、Ｉは接地線に流れる電流の大きさであり、θ２は第一の電流ベクトルｉ∠θ１を測定した場合と同一の電源電圧を基準とした電流Ｉの位相角度である。
本発明では、正常時に測定して保持された第一の電流ベクトルｉ∠θ１を基準として異常時の第二の電流ベクトルＩ∠θ２からベクトルの差を求めることにより、抵抗に依る漏電成分である漏電電流の第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３を求めている。
ここで、第一の電流ベクトルと第二の電流ベクトルは、同一電源の接地線電流を正常時と異常時のように違ったタイミングで測定した値である。
漏電の状態を求める計算式は、先に示した三相スターと同じ(１)式から(４)式を用いることができる。
（１）式では、第一の電流ベクトルと第二の電流ベクトルを複素数で表現することにより漏電電流成分である第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３が複素数ＩＩとして得られる。そして、漏電電流値Ｉｏｒは（２）式の複素数絶対値関数ａｂｓにより大きさであるスカラー値として求まる。漏電の判定をするには、三相スター時と同様に漏電抵抗に流れる漏電電流値Ｉｏｒ、または漏電抵抗値Ｒｘをそれぞれの基準値と比較すれば良い。
漏電電流の位相角度は、複素数として得られた漏電電流をガウス平面で位相角度に変換する（３）式のａｒｇ関数により求まる。Ｔ−Ｒ相間の電圧を電流ベクトル測定の位相角度基準とした場合において、（３）式の位相角度θ３が６０度の場合は漏電抵抗が生じた配線はＲ相であり、位相角度θ３が１２０度の場合は漏電抵抗が生じた配線はＴ相である。このように、基準となる電源電圧の位相関係に依存して決まった値になるので、漏電電流位相角度θ３から漏電抵抗が生じた配線相を知ることができる。
これらの計算は複素数計算で行っても良いが、図３のように平面上のベクトル図で行っても良い。また、ベクトル状態をＸ軸とＹ軸に分解して三角関数的に解いても良い。
ここで第二の電流ベクトルＩ∠θ２を異常時として表したが、第一のベクトル電流値を測定するタイミングと重なっていない場合の接地線電流と位相角度の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として求めた第三電流ベクトルから配線状態が漏電警報に至らない正常範囲でも第一電流ベクトルを基準とした状態からの地絡事故の予兆現象を捉える漏電電流値変化として利用できる。
【００４０】
以下に、Ｔ−Ｒ相間の電圧を電流ベクトル測定の位相角度基準とした場合の具体的な例を示す。
表６に、対地配線静電容量値がＣＲ＝２ｕＦ、ＣＴ＝１ｕＦで漏電がない場合の正常時回路例の漏洩電流を示す。表６〜表９の電源電圧と周波数は、２００Ｖｒｍｓ、５０Ｈｚで計算されている。
この条件での表６の接地電流ベクトルは、ｉ∠θ１＝０.１６６Ａ∠１６９.１度となっている。ここで表７、表８に Ｒ、Ｔ相に個別に漏電が生じた場合のＩ∠θ２を示している。表６〜表８に示したｉｒ、ｉｔは、測定が困難なので計算値である。
【００４１】
【表６】
0006709338.tif 000007
【００４２】
【表７】
0006709338.tif 000008
【００４３】
【表８】
0006709338.tif 000009
【００４４】
表９には、ｉ∠θ１とＩ∠θ２をまとめて、（１）式〜（４）式の計算を行った結果を示す。（１）式が漏電電流成分である第三電流ベクトルの電流の大きさで、（３）式が位相角度(向き)を示している。表９の（４）式で求めた漏電抵抗値は表７、表８に設定した漏電抵抗値と一致している。また、（３）式の位相角度から判定した漏電が生じた配線相についても一致していることが確認できる。
このように、正常時の第一の電流ベクトルと第一の電流ベクトルとは別のタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差で得られた第三の電流ベクトルを、漏電電流として解析することにより、三相デルタ配線回路の漏電電流、漏電抵抗値、漏電配線相を求めることができる。
【００４５】
【表９】
0006709338.tif 000010
【００４６】
次に、図６に単相３線電源配線回路の正常時の状態を示す。漏電は生じていないが、対地浮遊静電容量や電子機器のノイズを対地に逃がすコンデンサが合成されて、Ｒ相ではＣＲ、Ｔ相ではＣＴとして存在している。
負荷以外の電流はＣＲ、ＣＴの対地静電容量を通しての漏洩電流のみである。図６ではＲ相に生じる対地間静電容量をＣＲとし、Ｔ相に生じる対地間静電容量をＣＴとしている。そして、ＣＲ、ＣＴに依って流れる漏洩電流をｉｒ、ｉｔとしている。しかし、ｉｒ、ｉｔは対地間静電遊容量に依って分布して流れる電流のため個別に測定することは困難である。
現場で容易に測ることが可能なのは、ｉｒとｉｔが合成された接地線を流れる電流ｉと電源電圧である。この接地線の電流ｉと、基準となる電源電圧を位相の基準として測られる電流ｉの位相角度θ１より、第一の電流ベクトルｉ∠θ１が得られる。ここで、ｉは接地線を流れる電流の大きさである。θ１は単相３線電源の電圧を基準とした場合の電流ｉの位相角度である。基準となる電圧としては、Ｒ相電圧であるＲ−Ｎ間電圧、Ｔ相電圧であるＴ−Ｎ間電圧、Ｒ−Ｔ間電圧など電源の電圧位相基準として使える電圧であれば良い。
【００４７】
図７には、図６の状態から漏電抵抗が生じた場合の異常時の回路図を示す。漏電で問題となるのは抵抗成分であるので、異常時に生じる対地素子成分として対地間に生じた抵抗を追加している。
【００４８】
図７において、Ｒ相に漏電が生じた場合の漏電抵抗をＲＲとし、Ｔ相に漏電が生じた場合の漏電抵抗をＲＴとしている。なお、漏電抵抗は２相で生じ得るが、問題が生じるタイミングにおいて複数の対地間漏電が同時に生じた場合は接地線を介さずに相間短絡となるので、Ｒ相、Ｔ相の１点のみの漏電で求める方法とする。
これらの漏電抵抗で生じた電流と、静電容量ＣＲ，ＣＴで生じた電流は、各相で合成されてＲ相ではＩｒとなり、Ｔ相ではＩｔとなる。漏電は異常状態のため配線中の何処で生じるかは予測できず、予め漏電位置に電流計を準備しておくことは不可能である。このため、Ｉｒ、Ｉｔを測定することは困難で、測定可能なのは漏電状態を示したＩｒ、Ｉｔが合成されて接地線に流れる第二の電流ベクトルＩ∠θ２のみとなる。ここで、Ｉは接地線に流れる電流の大きさであり、θ２は第一の電流ベクトルｉ∠θ１を測定した場合と同一の電源電圧を基準とした電流Ｉの位相角度である。
本発明では、正常時に測定保持された第一の電流ベクトルｉ∠θ１を基準として、異常時の第二の電流ベクトルＩ∠θ２からベクトルの差を求めることにより、抵抗に依る漏電電流である第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３を求めている。
計算式は先に示した三相スターと同じで良い。
ここでは漏電電流の第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３は複素数ＩＩとして得られる。そして漏電電流値Ｉｏｒは、（２）式の複素絶対値関数ａｂｓによりスカラー値として求まる。漏電の判定をするには、三相スター時と同様に漏電抵抗値に流れる漏電電流値Ｉｏｒ、または漏電抵抗値Ｒｘをそれぞれの基準値と比較すれば良い。
漏電電流の位相角度は、複素数として得られた漏電電流をガウス平面で位相角度に変換するａｒｇ関数により求まる。Ｒ−Ｎ相の電圧位相角度を基準とした場合において、この位相角度θ３が０度の場合は漏電抵抗が生じた配線はＲ相であり、θ３が１８０度の場合は漏電抵抗が生じた配線はＴ相である。または、ＩＩの極性が正ならＲ相であり、負ならＴ相である。これらの計算は複素数計算で行っても良いが、図３のように平面上の図でベクトル計算を行っても良い。また、ベクトル状態をＸ軸とＹ軸に分解して三角関数的に解いても良い。
ここで第二の電流ベクトルＩ∠θ２を異常時として表したが、第一の電流ベクトルを測定するタイミングと重なっていない場合の接地線電流と位相角度の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として求めた第三電流ベクトルから配線状態が漏電警報に至らない正常範囲でも第一の電流ベクトルを基準とした状態からの地絡事故の予兆現象を捉える漏電電流値変化として利用できる。
【００４９】
以下に、Ｒ相電圧であるＲ−Ｎ間電圧を電流ベクトル測定の位相角度基準とした場合の具体的な例を示す。表１０に、対地配線静電容量値がＣＲ＝１ｕＦ、ＣＴ＝４.７ｕＦで漏電抵抗がない場合の正常時回路例の漏洩電流を示す。電源電圧と周波数は、（１）式から（４）式が５０Ｈｚ、６０Ｈｚで共通であることから６０Ｈｚの例として１００Ｖｒｍｓ、６０Ｈｚとする。この条件での接地電流ベクトルは、ｉ∠θ１＝０.１３９Ａ∠−９０度となっている。ここで表１１、表１２に、Ｒ、Ｔ相に個別に漏電が生じた場合のＩ∠θ２を示している。表１０〜表１２に示した ｉｒ、ｉｔは、測定が困難なので計算値である。
【００５０】
表１３には、ｉ∠θ１とＩ∠θ２をまとめて（１）式〜（４）式の計算を行った結果を示す。（１）式が漏電電流成分である第三の電流ベクトルの電流の大きさで、（３）式が位相角度(向き)を示している。表１３の（４）式で求めた漏電抵抗値は、表１１、表１２に設定した漏電抵抗値と計算誤差内で一致している。また、（３）式の位相角度から判定した漏電が生じた配線相についても一致していることが確認できる。
このように、正常時の第一の電流ベクトルと、第一の電流ベクトルとは別のタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差で得られた第三の電流ベクトルを漏電電流として解析することにより、単相３線配線回路の漏電電流、漏電抵抗値、漏電配線相を求めることができる。
【００５１】
【表１０】
0006709338.tif 000011
【００５２】
【表１１】
0006709338.tif 000012
【００５３】
【表１２】
0006709338.tif 000013
【００５４】
【表１３】
0006709338.tif 000014
【００５５】
次に、図８に、単相２線電源の正常時の状態を示す。漏電は生じていないが対地浮遊静電容量や電子機器のノイズを対地に逃がすコンデンサが合成されて、対地間にＣＲとして存在している。負荷以外の電流は静電容量ＣＲを通しての漏洩電流のみである。ＣＲによって流れる漏洩電流をｉｒとしている。しかし、ｉｒは対地間静電容量によって分布して流れる電流のため個別に測定することは困難である。現場で容易に測ることが可能なのは、接地線を流れる電流ｉと電源電圧である。この接地線の電流ｉと、基準となる電源電圧を位相の基準として測られる電流ｉの位相角度θ１より、第一の電流ベクトルｉ∠θ１が得られる。ここでθ１は電源の電圧位相角度を基準とする。
【００５６】
図９には、漏電抵抗が生じた場合の異常時の回路図を示す。漏電で問題となるのは、抵抗成分であるので異常時に生じる大地電流成分として対地間に生じた抵抗をＲＲとして追加している。これらの漏電抵抗と、ＣＲの静電容量で生じた電流はＩｒとなる。
漏電は異常状態のため配線中の何処で生じるかは予測できず、予め漏電位置に電流計を準備しておくことは不可能である
【００５７】
このためＩｒを測定することは困難で、可能なのは接地線に流れる第二の電流ベクトルＩ∠θ２のみとなる。ここで、Ｉは接地線に流れる電流の大きさであり、θ２は第一の電流ベクトルｉ∠θ１を測定した場合と同一の電源電圧を基準とした電流Ｉの位相角度である。
本発明では、正常時に測定保持された第一の電流ベクトルｉ∠θ１を基準として、異常時のＩ∠θ２からベクトルの差を求めることにより抵抗による漏電電流である第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３を求めている。計算式は先に示した三相スターと同じで良い。
ここでは漏電電流の第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３はＩＩとして複素数で得られる。そして漏電電流値Ｉｏｒは（２）式の複素絶対値関数ａｂｓによりスカラー値として求まる。漏電の判定をするには、三相スター時と同様に漏電抵抗値に流れる漏電電流値Ｉｏｒ、または漏電抵抗値 Ｒｘをそれぞれの基準値と比較すれば良い。漏電電流の位相角度は、複素数として得られた漏電電流をガウス平面で位相角度に変換するａｒｇ関数により求まる。
これらの計算は複素数計算で行っても良いが、図３のように平面上で図的にベクトル計算を行っても良い。また、ベクトル状態をＸ軸とＹ軸に分解して三角関数的に解いても良い。ここで第二の電流ベクトルＩ∠θ２を異常時として表したが、第一ベクトル電流値を測定するタイミングと重なっていない場合の接地線電流と位相角度の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として求めた第三電流ベクトルから配線状態が漏電警報に至らない正常範囲でも第一電流ベクトルを基準とした状態からの地絡事故の予兆現象を捉える漏電電流値変化として利用できる。
以下に、Ｒ相電圧であるＲ−Ｎ間電圧を電流ベクトル測定の位相角度基準とした場合の具体的な例を示す。表１４に、対地配線静電容量値がＣＲ＝２ｕＦで、漏電がない場合の正常時回路例の漏洩電流を示す。電源電圧と周波数は、１００Ｖｒｍｓ、６０Ｈｚとしている。この条件での接地電流ベクトルは、ｉ∠θ１＝０.０７５Ａ∠９０度となっている。
【００５８】
ここで、表１５に漏電が生じた場合のＩ∠θ２を示している。表１５に示したｉｒは、測定が困難なので計算値である。表１６には、ｉ∠θ１とＩ∠θ２をまとめて、（１）式〜（４）式の計算を行った結果を示す。（２）式が漏電電流成分である第三電流ベクトルの電流の大きさで、（３）式が位相角度(向き)を示している。表１６の（４）式で求めた漏電抵抗値は、表１５に設定した漏電抵抗値と一致している。また、（３）式の位相角度から判定した位相角度θ３は０度であり、抵抗による漏電電流位相角度と一致していることが確認できる。
このように、正常時の第一の電流ベクトルと第一の電流ベクトルとは別のタイミングで測定した第二の電流ベクトルとの差で得られた第三の電流ベクトルを、漏電電流として解析することにより単相２線配線回路の漏電電流、漏電抵抗値、漏電配線相を求めることができる。
【００５９】
【表１４】
0006709338.tif 000015
【００６０】
【表１５】
0006709338.tif 000016
【００６１】
【表１６】
0006709338.tif 000017
【００６２】
以上、三相スター配線回路、三相デルタ配線回路、単相３線配線回路、単相２線配線回路のすべてにおいて、接地線を流れる電流において、正常時に測定して保持した電流と位相角度である第一の電流ベクトルｉ∠θ１を基準にして、第一の電流ベクトルを測定保持するタイミングと違う測定値である同一接地部の電流と位相角度である第二の電流ベクトルＩ∠θ２との差の第三電流ベクトルＩｏｒ∠θ３により漏電電流、漏電抵抗と漏電が生じた線相を求めることができることが確認できた。
このように、単一の機種にて三相スター配線回路、三相デルタ配線回路、単相３線配線回路、単相２線配線回路に対応できるため量産効果により機器価格を下げることができるとともに、電源種別に対して同一の計算式なので計算プログラムにバグが出にくいというメリットがある。
なお、漏電電流により対地電位が無視できなるほど大きくなる場合は、本計算式には誤差が生じるが、そのような場合は発火事故に至る状態であり、それ以前の状態での予防監視に適している。さらに本発明では、抵抗に限らず配線対地静電容量の変化など電源線インピーダンスの変化状態を捉えることができる。この場合は抵抗値を求めている（４）式の左辺ＲｘをＺｘと置き換えて、インピーダンス変化を生じさせた第三の電流値ベクトルの電流の大きさＩorで割ることによりインピーダンスが求まる。
Ｚｘ＝Ｖ／Ｉor        …（５）式、
このインピーダンスＺｘより、インピーダンスが静電容量であれば、
Ｃｘ＝１／(ω・Ｚｘ)  …（６）式、    ω＝２・Π・f、
で追加静電容量値を求めることができる。
もし、Ｚｘが、Ｌ，Ｃ，Ｒ成分の組み合わせの場合は、その組み合わせに応じたＺｘ値を求めることができる。この為、Ｌ成分が対地間に接続される場合でも解法は可能である。しかし一般的には電源と対地には正常時は静電容量Ｃだけが存在して、異常時に漏電抵抗Ｒが生じる為、Ｌ成分についての実例は省略している。
【００６３】
なお、（４）式（５）式の電圧値Ｖは対地からの電源電圧値である。電源電圧値は三相スター配線回路、三相デルタ配線回路、単相３線配線回路、単相２線配線回路で決まっているが、現場では多少の変動が生じ得る。決まっている固定的な電源電圧値を用いても良いが、電流ベクトルの位相を測定するために取り込んでいる電源電圧を測定してその電圧値を用いれば電源電圧の変動を受けずに漏電抵抗や漏電素子の値を得ることができる。もし取り込んでいる電源電圧が対地間でない場合は、対地間に換算して使用する。
【００６４】
正常な三相デルタ配線回路の例とした図４で、ＣＲ＝３ｕＦ、ＣＴ＝０.３３ｕＦの場合の電流状態を表１７に示す。図１０に図４の状態から対地静電容量が増えた場合の回路を示す。増えた静電容量値は Ｃｒ、Ｃｔで示されている。Ｃｒが増えた場合を表１８に示す。Ｃｔが増えた場合を表１９に示す。
【００６５】
表２０には表１７の正常状態から、それぞれ表１８と表１９に示す静電容量が増えた場合を（１）式〜（６）式で解いて追加静電容量を求めた例を示す。
【００６６】
【表１７】
0006709338.tif 000018
【００６７】
【表１８】
0006709338.tif 000019
【００６８】
【表１９】
0006709338.tif 000020
【００６９】
【表２０】
0006709338.tif 000021
【００７０】
表２０には表１８で示したＲ相追加静電容量５.４ｕＦが１５０度位相角度状態で得られて、表１９で示したＴ相追加静電容量２ｕＦが−１５０度位相角度状態で得られている。静電容量値による電流はＴ−Ｒ相電圧を基準とすれば、Ｒ相では１５０度位相角度に流れる。そしてＴ相では−１５０度位相角度として流れる。つまり、正常時を基準として得られた変化電流成分が１５０度か−１５０度であれば第三の電流ベクトルは静電容量成分であり、漏電抵抗が生じた場合とは違い、正常状態という判断ができる。なお、基準相電圧を変えた場合は、その基準相電圧による関係となる。
【００７１】
対地静電容量変化の例として図４から図１０に三相デルタ電源回路の状態の変化を示したが、図２の三相スター、図６の単相３線、図８の単相２線に容量変化が生じる場合でも同様に計算できる。この場合、基準となる電源電圧が今までに示した電源条件であれば三相スターではＲ相の静電容量が変化した場合は９０度位相角度成分、Ｓ相の静電容量が変化した場合は−３０度位相角度成分、Ｔ相の静電容量が変化した場合は−１５０度位相角度成分として表れる。
単相３線ではＲ相の静電容量が変化した場合は９０度位相角度成分、Ｔ相の静電容量が変化した場合は−９０度位相角度成分として表れる。単相２線では静電容量が変化した場合は９０度位相角度成分として表れる。
【００７２】
また、先に示してきたように抵抗成分による漏電電流値の位相も、電源種別とその配線相により決まっているので漏電電流が生じた配線相を知ることができる。表２１に電流ベクトル位相測定の基準となる電源電圧を表の二列目に示した電圧にした場合に得られた第三の電流ベクトル位相角度θ３と表の三列目の配線相の関係を示す。漏電素子の種別が抵抗時には第三の電流ベクトル位相角度θ３は四列目の位相角度値になり、静電容量時には五列目の位相角度値になる。このため、第三電流ベクトルの電流位相角度θ３から漏電素子の種別の区別がつくので、静電容量の場合は（６）式に割り当てて変化した静電容量値を求めることもできる。なお、電流ベクトル位相角度の基準となる電源電圧を変えた場合は、その電源電圧に依る位相角度関係となる。
【００７３】
【表２１】
0006709338.tif 000022
【００７４】
実際の回路では位相角度の測定誤差や、漏電としては影響のない高い抵抗値成分が入ったりするため、得られた位相角度には計算値位相角度と誤差が生じるが、計算値に対して許容誤差を設けて判断することにより、漏電状態を実用的に判断できる。
なお、ここで示した計算による位相角度値は、今回示した電流ベクトル位相角度の基準となる電源電圧の取り込み電圧の場合の値であり、基準電圧取り込み点を変更すると電圧取り込み点の位相角度に応じて変化する。
【００７５】
また、接地線を流れる電流の測定は接地線に電流センサを取り付けて直接測定する方法以外にも、負荷への電源線をまとめた状態にして磁界型の電流センサにより測定することもできる。これは、負荷電流成分は線間で打ち消しているのに対して、接地線への接地線を流れる電流成分は打ち消さずに残るためである。
【００７６】
図１１に、本発明の実施形態における漏電電流検出システム５０を示す。漏電電流検出システム５０は、据え置き型の構成例である。各種電源５１は三相スター配線回路、三相デルタ配線回路、単相３線配線回路、単相２線配線回路を示す。接地線の電流を測るための電流センサは貫通型電流センサ５２を用いた例としているがクランプ型でも構わない。
電流ベクトルの位相角度の基準となる電源電圧は基準電源電圧より得ている。電流ベクトル測定部５３は貫通型電流センサ５２の電流値と、基準電源電圧を基準位相とした貫通型電流センサ５２の電流の位相角度を測定して電流ベクトルとしている。
電流ベクトル測定部５３で測定された電流ベクトルは演算・判定部５４にて漏電が問題無い正常時の測定値を第一の電流のベクトルｉ∠θ１として扱い、第一の電流値ベクトルを測定するタイミングと重なっていない場合の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として扱う。この２つのベクトルの差である（１）式より得られた第三の電流ベクトルＩＩを漏電電流として扱う事により地絡事故の予兆現象や異常時の漏電であることを捉える。なお、第一の電流ベクトルが第一の電流ベクトル記憶部５７に保持されている場合は第一の電流ベクトル記憶部５７のベクトルを第一の電流ベクトルとして演算に用いても良い。
【００７７】
実際には第三の電流ベクトルＩＩを（２）式や（３）式を用いて第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３に変換して位相角度θ３から漏電素子種別や漏電配線相を判定し、素子の種別に応じて素子の値が必要な場合は素子の値を（４）式や（５）式や（６）式を使って求める。そして素子の種別が抵抗の場合は、第三の電流ベクトルの電流の大きさIorまたは抵抗値が基準値を超えて出力された場合に異常と判定し、漏電警告部５６の警報ランプや警報ＬＥＤなどにて警告する。
さらに安全確保のため、電源の遮断が必要な場合は電源遮断器５９を付け加えても良い。この場合は異常と判定した場合には演算・判定部５４は電源遮断器５９に指示を出し電源を遮断する。
素子の種別が静電容量と判断された場合は、正常状態として処理する。
漏電情報表示部５５には、演算して得られた素子の種別、漏電のあった配線相、漏電電流値Ior、漏電電流位相角度θ３、素子の値などを表示する。第一の電流ベクトルや第二の電流ベクトル、第三の電流ベクトルを表示しても構わないし、表示の必要が無い場合やデータを別に送付するなどの手段がある場合は、表示部は無くても構わない。
【００７８】
また第一の電流ベクトルの保持指示入力スイッチである押しボタンスイッチ５８が押された場合には、演算・判定部５４はその時に得られている電流ベクトル測定部５３の電流ベクトルを、第一の電流ベクトル記憶部５７に保持記憶する。第一の電流ベクトル記憶部５７はフラッシュROMやRAM、CPU内の演算メモリ、USBメモリなど記憶機能を持つものであれば良い。
【００７９】
ここで押しボタンスイッチ５８にて第一の電流ベクトルを第一の電流ベクトル記憶部５７に記憶する例を示したが、図１２のようなシステムにより第一の電流ベクトルが得られている場合は、その外部の測定器の第一の電流ベクトル情報を図１１の第一の電流ベクトル記憶部５７に記憶させても良い。
これは、電気工事電源導入現場では、漏電が無い事を確認する作業が生じるので、その確認作業後の正常状態にて図１２の測定器により、電源位置ごとの正常値を測定して行くと作業効率が良いし、図１１の構成で異常時のみ警報できれば良い場合には不要な値の表示機能が無くとも、図１２の測定器により測定内容の確認が出来た信頼性の有る正常時の第一の電流ベクトルを得る事ができる。なお、技術常識からすれば、上述の「漏電が無い」とは、漏電電流が全くない、つまり「０」である、という意味ではなく、漏電電流が許容値（当然に「０」も含む。）内であり、つまり第一の電流ベクトルが、正常値の範囲内にあるという意味である。
ここで測定した第一の電流ベクトルの値を第一の電流ベクトル記憶部５７に設定する事により図１１の装置自身にて、個々の位置ごとの第一の電流ベクトル取り込み作業を行う手間を省ける上、データの信頼性も確保できる。
なお、電流ベクトル測定部５３に複数箇所の貫通電流センサ５２と基準電源電圧を接続して多チャンネルの管理を行うこともできる。この場合は第一の電流ベクトル記憶部５７も多チャンネル持たせる。
【００８０】
図１２に、本発明の別の実施形態における漏電電流検出システム６０を示す。漏電電流検出システム６０は、移動式の構成例である。移動して複数箇所の漏電状態を測定するため、測定位置を特定するための漏電測定位置選択スイッチ６２を持っている。接地線の電流を測定する電流センサにクランプ型電流センサ６１を用いることにより、１個の電流センサで多数の電源システムの管理を行うことができる。
漏電測定位置選択スイッチ６２で選択した位置の接地線の電流を測るための電流センサはクランプ型電流センサ６１用いた例としているが貫通型電流センサを測定対象位置に取り付けておいて現場ごとのセンサの出力電流部分を取り入れても良い。
漏電測定位置選択スイッチ６２で選択した位置の電流ベクトルの位相角度の基準となる電源電圧は基準電源電圧より得ている基準電源電圧の電圧入力端子は移動測定ができるように、みの虫クリップなどの取り外しが容易な電圧測定仕様とする。
電流ベクトル測定部５３はクランプ型電流センサ６１の電流値と、基準電源電圧を基準位相としたクランプ型電流センサ６１の電流の位相角度を測定して電流ベクトルとしている。
電流ベクトル測定部５３で測定された電流ベクトルは演算・判定部５４にて漏電が問題無い正常時の測定値を第一の電流のベクトルｉ∠θ１として扱い、第一の電流値ベクトルを測定するタイミングと重なっていない場合の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として扱う。この２つのベクトルの差である（１）式より得られた第三の電流ベクトルＩＩを漏電電流として扱う事により地絡事故の予兆現象や異常時の漏電であることを捉える。なお、第一の電流のベクトルが漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３に保持されている場合は漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３のベクトルを第一の電流ベクトルとして演算に用いても良い。
【００８１】
実際には第三の電流ベクトルＩＩを（２）式や（３）式を用いて第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３に変換して位相角度θ３から漏電素子種別や漏電配線相を判定し、素子の種別に応じて素子の値が必要な場合は素子の値を（４）式や（５）式や（６）式を使って求める。そして素子の種別が抵抗の場合は、第三の電流ベクトルの電流の大きさIorまたは抵抗値が基準値を超えて出力された場合に異常と判定し、漏電警告部５６の警報ランプや警報ＬＥＤなどにて警告する。素子の種別が静電容量と判断された場合は、正常状態として処理する。
漏電情報表示部５５には、測定位置や演算して得られた素子の種別、漏電のあった配線相、漏電電流値Ior、漏電電流位相角度θ３、素子の値などを表示する。第一の電流ベクトルや第二の電流ベクトル、第三の電流ベクトルを表示しても構わないし、表示の必要が無い場合やデータを別に送付するなどの手段がある場合は、表示部は無くても構わない。
【００８２】
第一の電流ベクトルの保持指示入力スイッチである押しボタンスイッチ５８が押された場合には、演算・判定部５４はその時に得られている電流ベクトル測定部５３の電流ベクトルを、漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３に保持記憶する。漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３はフラッシュROMやRAM、CPU内の演算メモリ、USBメモリなど記憶機能を持つものであれば良い。
【００８３】
ここで押しボタンスイッチ５８にて第一の電流ベクトルを漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３に記憶する例を示したが、別な図１２のようなシステムにより第一の電流ベクトルが得られている場合は、その外部の測定器の第一の電流ベクトルを漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３に記憶させても良い。
これは、複数の図１２の構成の装置で、漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３の値をコピーして共有化しておく事により、複数の図１２の装置を使って複数人で測定作業を行えば、迅速に測定作業が終わるというメリットがある。また、別な図１２の漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部６３の値を設定した図１２のシステムを持っていれば、どちらかが故障しても管理運用を維持し続ける事ができる。
【００８４】
図１３には、図１２の構成例の別形態である漏電電流検出システム７０を示す。
図１２の漏電電流検出システム６０では測定位置を漏電測定位置選択スイッチ６２により選択していたが、図１３の漏電電流検出システム７０では、測定対象となる位置にある接地線や電源電圧線位置の近くにＩＣタグ７２を設置しておく。このＩＣタグ７２を第一の電流ベクトルの外部の記憶装置として利用することにより、測定器自身のメモリ容量に関わりなく管理箇所を増やすことができるという特徴が有る。ＩＣタグ７２には位置を把握出来る管理情報を入れていても良い。
接地線の電流を測るための電流センサはクランプ型電流センサ６１用いた例としているが貫通型電流センサを測定対象位置に取り付けておいて現場ごとのセンサの出力電流部分を取り入れても良い。
電流ベクトルの位相角度の基準となる電源電圧は基準電源電圧より得ている。基準電源電圧の電圧入力端子は移動測定ができるように、みの虫クリップなどの取り外しが容易な電圧測定仕様とする。
電流ベクトル測定部５３はクランプ型電流センサ６１の電流値と、基準電源電圧を基準位相としたクランプ型電流センサ６１の電流の位相角度を測定して電流ベクトルとしている。
【００８５】
電流ベクトル測定部５３で測定された電流ベクトルは演算・判定部５４にて漏電が問題無い正常時の測定値を第一の電流のベクトルｉ∠θ１として扱い、第一の電流値ベクトルを測定保持するタイミングと重なっていない場合の測定値を第二の電流ベクトルＩ∠θ２として扱う。この２つのベクトルの差である（１）式より得られた第三の電流ベクトルＩＩを漏電電流として扱う事により地絡事故の予兆現象や異常時の漏電であることを捉える。第一の電流のベクトルがＩＣタグ７２に保持されている場合はＩＣタグＲ/Ｗ７１を通して読み出したＩＣタグ７２のベクトルを第一の電流ベクトルとして演算に用いても良い。
【００８６】
実際には第三の電流ベクトルＩＩを（２）式や（３）式を用いて第三の電流ベクトルＩｏｒ∠θ３に変換して位相角度θ３から漏電素子種別や漏電配線相を判定し、素子の種別に応じて素子の値が必要な場合は素子の値を（４）式や（５）式や（６）式を使って求める。そして素子の種別が抵抗の場合は、第三の電流ベクトルの電流の大きさIorまたは抵抗値が基準値を超えて出力された場合に異常と判定し、漏電警告部５６の警報ランプや警報ＬＥＤなどにて警告する。素子の種別が静電容量と判断された場合は、正常状態として処理する。
漏電情報表示部５５には、測定位置や演算して得られた素子の種別、漏電のあった配線相、漏電電流値Ior、漏電電流位相角度θ３、素子の値などを表示する。第一の電流ベクトルや第二の電流ベクトル、第三の電流ベクトルを表示しても構わないし、表示の必要が無い場合やデータを別に送付するなどの手段がある場合は、表示部は無くても構わない。
【００８７】
第一の電流ベクトルの保持指示入力スイッチである押しボタンスイッチ５８が押された場合には、演算・判定部５４はその時に得られている電流ベクトル測定部５３の電流ベクトルを、ＩＣタグ Ｒ/Ｗ７１を通してＩＣタグ７２に書き込む。ＩＣタグを対象となる漏電管理位置に設置しておくことで、測定器自身のメモリ容量に関わりなく管理箇所を増やすことができる。
【００８８】
さらに、漏電管理位置にＩＣタグ７２の代わりに漏電管理位置を識別できるＩＤを持ったバーコードを置き、ＩＣタグＲ／Ｗ７１の代わりにバーコードリーダをもたせたシステムにおいて、バーコードリーダで読み取ったＩＤよりインターネットなどを通じて管理位置に対応した第一の電流ベクトルを得ても良い。この場合は、第一の電流ベクトルの保持指示入力としての押しボタンスイッチ５８が押された場合には、演算・判定部５４は、その時に得られている電流ベクトル測定部５３の電流ベクトルと管理位置を識別できるＩＤをインターネットのサーバー上に記憶させる。
【００８９】
さらに、演算・判定部５４では（１）式から（６）式に関わる計算のすべてや一部を行わず、漏電管理位置を識別できる管理番号ＩＤと電流ベクトル情報とまた必要な場合は第一の電流ベクトルの保持指示入力スイッチ５８状態をインターネット上に上げることにより、インターネット上の上位システムにて漏電管理に必要な演算・判定を行っても良い。
【００９０】
なお、第一の電流ベクトルの保持タイミングは第一の電流ベクトルの保持指示入力スイッチ５８で行う例を示してきたが、正常状態と判断できる場合は自動で指示入力を生成することもできる。特に、単相の場合は電流ベクトル測定部５３から得られる電流ベクトルの位相は、漏電がない場合には−９０度か９０度になるので、測定誤差や測定許容漏電成分を見込んだ範囲に位相がある場合は、自動的に正常状態と判断して保持指示入力スイッチ５８の指示がなくとも、その時の電流ベクトル測定部５３からの電流ベクトルを第一電流ベクトルとして保持記憶、利用することができる。
また、第三の電流ベクトルによる素子の種別の判定結果が静電容量と判断された場合も、その時の電流ベクトル測定部５３からの電流ベクトルを漏電管理位置に対応した新たな第一電流ベクトルとして更新保持記憶することができる。
【００９１】
以上、説明したように、本発明の漏電電流検出方法及び漏電電流検出システムによれば、信号の発生や注入の必要がなく、対地静電容量がバランスしている条件がなく、三相や単相の電源種別や構成によらずに単一の方式にて漏電電流値と漏電が生じた電源線相、漏電が容量成分の増加か漏電抵抗に依るものなのかの詳細状況を求めることができるという顕著な効果を奏する。
【符号の説明】
【００９２】
５０，６０，７０    漏電電流検出システム
５１    各種電源
５２    貫通型電流センサ
５３    電流ベクトル測定部
５４    演算・判定部
５５    漏電情報表示部
５６    漏電警告部
５７    第一の電流ベクトル記憶部
５８    押しボタンスイッチ
５９    電源遮断器
６１    クランプ型電流センサ
６２    漏電測定位置選択スイッチ
６３    漏電測定位置選択スイッチに対応した第一の電流ベクトル記憶部
７１    ＩＣタグＲ/Ｗ 
７２    ＩＣタグ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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