(57)【要約】　　　（修正有）【課題】活線状態で、電力ケーブルの絶縁劣化信号である直流電流を高精度で測定することが可能な電力ケーブルの劣化判定装置を提供する。【解決手段】電力ケーブル１の接地線５に接続した直流成分測定回路１０の高調波除去フィルタ１１，ローパスフィルタ１２，ＡＤＣ１３（Ａ／Ｄ変換回路）及びＣＰＵ１５（中央制御回路）により測定され、高調波除去フィルタ１１により分波された直流電流を含む非対称の歪み成分を持つ零相電流の入力が大きい正弦波の入力信号は、商用波減衰量可変回路２０のバッファ２１（アンプ），狭帯域フィルタ２２，増幅率可変回路２３，位相回路２４，減算回路２５，零クロス検出回路１４及び制御線２６を有するＣＰＵ１５（中央制御回路）により、迷走電流と直流電流の総和の測定値分から迷走電流を減算して、絶縁劣化信号である適正な直流電流値を検出できる電力ケーブルの劣化判定装置を提供する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活線状態の電力ケーブルの片端の接地電流を測定する測定回路において直流電流と迷走電流の和の電流値から迷走電流を減算することにより算出された直流電流値に基づいて電力ケーブルの劣化状態を判定する電力ケーブルの劣化判定装置において、
前記接地電流に基づいて前記和の電流値を算出する第１の電流算出部と、
前記接地電流に基づいて直流成分を含む非対称の歪み成分を有した商用波の正弦波電流を、前記歪み成分のレベルを維持したまま、所定のレベルに減衰する商用波減衰部と、
前記商用波減衰部から出力される正弦波電流に基づいて迷走電流値を算出する第２の電流算出部を有することを特徴とする電力ケーブルの劣化判定装置。
【請求項２】
前記第１の電流算出部と商用波減衰部と第２の電流算出部を有する前記劣化判定装置は、
高調波除去フィルタとローパスフィルタとＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）と中央制御回路（ＣＰＵ）を有する第１の電流算出部と、
バッファ（アンプ）と狭帯域フィルタと増幅率可変回路と位相回路と減算回路から成る商用波減衰量可変回路と、前記商用波減衰量可変回路と前記中央制御回路（ＣＰＵ）に接続される減衰量調整用の制御線を有する商用波減衰部と、
前記商用波減衰量可変回路と前記中央制御回路（ＣＰＵ）に接続される零クロス検出回路を有する第２の電流算出部とから構成される劣化判定装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブルの劣化判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活線状態の電力ケーブルの直流電流を測定して絶縁劣化を診断する装置、特に、ＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシース電力ケーブル）の片端の接地電流から直流電流成分を測定して水トリー劣化などの絶縁劣化状態を活線診断する電力ケーブルの劣化判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＶケーブルなどの電力ケーブルの絶縁劣化を活線診断する装置としては、片端接地とした電力ケーブルの接地線に、ローパスフィルタを介して接地線中の迷走電流と直流電流の総和を測定することができる回路と、零クロス検出法により迷走電流分のみを検出することができる回路をそれぞれ挿入し、迷走電流と直流電流の和の測定結果から、零クロス検出により求めた迷走電流分を差し引いて劣化信号である直流電流値を求めることにより、絶縁劣化の判定が行われている。
【０００３】
図５は、従来の零クロス検出法によるＣＶケーブル劣化判定装置における直流成分測定回路を示している。
図５において、受電側４に接地線６を有する活線状態の電力ケーブル１（ＣＶケーブル）は、遮蔽層２と電源側３の接地線５の間に直流成分測定回路１０が接続されている。
直流成分測定回路１０は、高調波除去フィルタ１１にローパスフィルタ１２とＡＤＣ１３（Ａ／Ｄ変換回路）を介してＣＰＵ１５（中央制御回路）を接続した接地線中の迷走電流と直流電流の総和を測定することができる回路と、高調波除去フィルタ１１に零クロス検出回路１４を介してＣＰＵ１５（中央制御回路）を接続した零クロス検出法により迷走電流分のみを検出することができる回路をそれぞれ備えている。なお、測定回路を電源側３の遮蔽層２に接続するときは、測定時に受電側４の接地線６は開放（※他端開放）される。
【０００４】
図５の直流成分測定回路１０によると、迷走電流と直流電流の和の測定結果から、零クロス検出により求めた迷走電流分を差し引き、劣化信号である直流電流値を求めることにより、絶縁劣化の判定が行われる。これらはＣＰＵ１５（中央制御回路）によって演算処理される。
直流成分測定回路１０を用いた迷走電流（Ｉｘ）の検出は、図６に示すように、３相不平衡により生じた接地線中の零相電流（商用波成分）の波高値（Ｉｍ）と零クロス時間差（ΔＴ）を求め、つぎの数式１により算出している。
【０００５】
【数１】
2004144485.tif 000003
【０００６】
図５の従来の技術の他に、被測定交流電流の変換された交流電圧信号のゼロクロス時間差が零となるように直流電圧を加算させ、そのときの直流電圧に応じて生成した第１の直流電流を、被測定交流電流をローパスフィルタを介して直流成分を通過させて生成した第２の直流電流から差し引くことによって非対称成分を分離して測定する交流電流の非対称成分の測定方法がある（特許文献１参照）。
また、被測定交流電流中の零相電流の基本波成分を減衰させ、高調波成分を除去する少なくとも１つの帯域消去フィルタを並列測定回路の前後に有する交流電流中の非対称成分による直流電流の測定装置がある。（特許文献２参照）。
【０００７】
（特許文献１）
特開平５−２０９９０３号公報（第２頁、第１図）
（特許文献２）
特開平５−２６４６２１号公報（第２頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の零クロス検出法による直流成分測定回路（図５）を用いた劣化判定装置によると、図７に示すように、ＣＶケーブルの３相不平衡が大きい場合、あるいはケーブルの単相測定においては、接地線の零相電流（商用波成分）が大きくなると、数式１に示した波高値（Ｉｍ）が増大して、零クロス時間差（ΔＴ）が微小になり、そのためΔＴの誤差に対する迷走電流の測定誤差が大きくなることから、迷走電流（Ｉｘ）の測定精度が低下し、電力ケーブルの劣化信号である直流電流値の測定精度も低下するという課題があった。
【０００９】
図８及び図９は、図５の直流成分測定回路（従来）による迷走電流及び直流電流の測定結果を示している。
図９は入力零相電流が１０ｍＡのとき（波高値Ｉｍが大なるとき）、図８は入力零相電流が１ｍＡのとき（波高値Ｉｍが大でないとき）の測定結果である。
図８及び図９の対比から明らかなように、従来の直流成分測定回路によると、零相電流の入力が大きい（図９）ときは、迷走電流（図９ｂのグラフ）が正しく測定できず、直流電流（図９ｃのグラフ）の測定誤差が大きくなるという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、活線状態の電力ケーブルから発生する零相電流の大小に拘わらず迷走電流の測定精度を向上させ、電力ケーブルの絶縁劣化信号である直流電流を高精度で測定することが可能な電力ケーブルの劣化判定装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を実現するため、活線状態の電力ケーブルの片端の接地電流を測定する測定回路において直流電流と迷走電流の和の電流値から迷走電流を減算することにより算出された直流電流値に基づいて電力ケーブルの劣化状態を判定する電力ケーブルの劣化判定装置において、
前記接地電流に基づいて前記和の電流値を算出する第１の電流算出部と、
前記接地電流に基づいて直流成分を含む非対称の歪み成分を有した商用波の正弦波電流を、前記歪み成分のレベルを維持したまま、所定のレベルに減衰する商用波減衰部と、
前記商用波減衰部から出力される正弦波電流に基づいて迷走電流値を算出する第２の電流算出部を有することを特徴とする電力ケーブルの劣化判定装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記の目的を実現するため、前記第１の電流算出部と商用波減衰部と第２の電流算出部を有する前記劣化判定装置は、
高調波除去フィルタとローパスフィルタとＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）と中央制御回路（ＣＰＵ）を有する第１の電流算出部と、
バッファ（アンプ）と狭帯域フィルタと増幅率可変回路と位相回路と減算回路から成る商用波減衰量可変回路と、前記商用波減衰量可変回路と前記中央制御回路（ＣＰＵ）に接続される減衰量調整用の制御線を有する商用波減衰部と、
前記商用波減衰量可変回路と前記中央制御回路（ＣＰＵ）に接続される零クロス検出回路を有する第２の電流算出部とから構成される劣化判定装置を含むこと特徴とする電力ケーブルの劣化判定装置を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態による直流成分測定回路）
図１は、本発明の実施の形態によるＣＶケーブルの劣化判定装置における直流成分測定回路を示している。
図１において、受電側４が接地線６により接地された活線状態の電力ケーブル１（ＣＶケーブル）には、電源側３の遮蔽層２と接地線５の間に直流成分測定回路１０が接続されている。
直流成分測定回路１０は、高調波除去フィルタ１１にローパスフィルタ１２とＡＤＣ１３（Ａ／Ｄ変換回路）を介して測定回路を演算処理するＣＰＵ１５（中央制御回路）を接続した接地線中の迷走電流と直流電流の総和を測定することができる回路（第１の電流算出部）と、高調波除去フィルタ１１に商用波減衰量可変回路２０（商用波減衰部）と零クロス検出回路１４を介してＣＰＵ１５（中央制御回路）を接続して零クロス検出法により迷走電流分のみを検出することができる回路（第２の電流算出部）をそれぞれ備えており、ＣＰＵ１５（中央制御回路）と商用波減衰量可変回路２０は、制御線２６により結線されている。
なお、測定回路を電源側３の遮蔽層２に接続するときは、測定時に受電側４の接地線６は開放（※他端開放）されるが、測定回路を受電側４の遮蔽層に接続するときは、電源側３の接地線５が開放される。
【００１４】
（実施の形態による商用波減衰量可変回路）
図２は、本発明の実施の形態による劣化判定装置の直流成分測定回路における商用波減衰量可変回路を示している。
商用波減衰量可変回路２０（商用波減衰部）は、入力側のバッファ２１（アンプ）に順次接続された狭帯域フィルタ２２，増幅率可変回路２３，位相回路２４および減算回路２５を備え、減算回路２５は零クロス検出回路１４に接続されている。
また、ＣＰＵ１５（中央制御回路）と商用波減衰量可変回路２０（商用波減衰部）の増幅率可変回路２３および位相回路２４は、制御線２６により結線され、ＣＰＵ１５（中央制御回路）の制御を受けるように構成されている。
【００１５】
図１と図２に示した実施の形態による直流成分測定回路１０において、電力ケーブル１（ＣＶケーブル）の遮蔽層２と接地線５の間から検出された正弦波（原波形）の信号は、直流成分測定回路１０の高調波除去フィルタ１１に入力され、ローパスフィルタ１２，ＡＤＣ１３（Ａ／Ｄ変換回路）を通してＣＰＵ１５（中央制御回路）によって処理され、接地線中の迷走電流と直流電流の総和が測定される。
一方、接地線中から検出された直流成分を含む非対称の歪み成分を持つ正弦波（原波形）は、直流成分測定回路１０の高調波除去フィルタ１１によって分波され、商用波減衰量が調整可能な商用波減衰量可変回路２０（図２）の入力側のバッファ２１（アンプ），狭帯域フィルタ２２，増幅率可変回路２３，位相回路２４および減算回路２５を経て、零クロス検出回路１４に入力される。
即ち、高調波除去フィルタ１１によって分波された入力信号は、商用波減衰量が調整可能な商用波減衰量可変回路２０（図２）の入力側のバッファ２１（アンプ）に一時的にストアされ、狭帯域フィルタ２２が入力信号のうちの商用正弦波のみを通過させ、増幅率可変回路２３が商用正弦波のレベル調整を行ない、位相回路２４がバッファ２１にストアされた入力信号に増幅率可変回路２３の出力の位相を一致させ、減算回路２５が、
「（バッファ２１にストアされた入力信号）−（増幅率可変回路２３の出力）＝商用正弦波の波高値（Ｉｍ）を適切な値にする」
という処理を行なったのちに、零クロス検出回路１４に入力される。
零クロス検出回路１４へ入力される零相電流（商用正弦波）のレベルは、増幅率可変回路２３の増幅率（減衰量）が制御線２６を通してＣＰＵ１５（中央制御回路）によって調整される。特に、高調波除去フィルタ１１によって分波された入力信号が大きい場合には、零クロス検出回路１４の前段の増幅率可変回路２３、位相回路２４、減算回路２５に対して、ＣＰＵ１５（中央制御回路）の制御線２６を通して商用正弦波の電流波形を適度な大きさに整えて零相電流（商用正弦波）のレベルを調整しながら測定する。
【００１６】
図１の直流成分測定回路１０によると、接地線中の迷走電流と直流電流の総和は、電力ケーブル１の遮蔽層２と接地線５の間から検出した正弦波（原波形）の信号を直流成分測定回路１０の高調波除去フィルタ１１に入力して分波したのち、ローパスフィルタ１２，ＡＤＣ１３（Ａ／Ｄ変換回路），ＣＰＵ１５（中央制御回路）から成る第１の電流算出部によって正確に測定することができる。
【００１７】
図１の直流成分測定回路１０と、図２の商用波減衰量可変回路２０（商用波減衰部）によると、直流成分を含む非対称の歪み成分を持つ正弦波（原波形）の信号は、高調波除去フィルタ１１により分波されたのち、商用波減衰量可変回路２０のバッファ２１（アンプ）に入力され、正弦波（原波形）の信号中の直流成分を減少させることなく歪み成分のレベルを維持したまま、狭帯域フィルタ２２が商用正弦波のみを通過させ、増幅率可変回路２３と位相回路２４に対するＣＰＵ１５（中央制御回路）の制御線２６も関与しながら、増幅率可変回路２３が商用正弦波のレベル調整を行ない、位相回路２４が出力の位相を一致させ、減算回路２５により商用正弦波の波高値（Ｉｍ）が適度な大きさの信号に調整されたのちに、零クロス検出回路１４に入力されることになる。
この結果、商用正弦波（原波形）の信号中の過大な零相電流（商用周波電流波形）の正弦波成分の信号は減らされ、適度な大きさに調整された電流波形の正弦波成分の信号が零クロス検出回路１４に入力されているから、過大な零相電流が発生している線路における迷走電流の測定精度の低下が未然に防止される。
【００１８】
また、図１の直流成分測定回路１０と、図２の商用波減衰量可変回路２０によると、直流成分を含む非対称の歪み成分を持つ正弦波（原波形）の信号の中から、過大な零相電流（商用周波電流波形）の正弦波成分の信号を減算する場合、ノッチフィルタのように段階的に減少させることなく、過大な正弦波成分の信号のみを適度な大きさに減らした正弦波成分に調整し、なおかつ、歪み成分のレベルを維持したまま正弦波（原波形）の信号中の直流成分を減少させることなく、非対称成分の直流成分を含む信号として零クロス検出回路１４に入力できるという特長がある。
【００１９】
（実施の形態による測定例その１）
図３は、本発明の実施の形態による直流成分測定回路において、零相電流１ｍＡの場合の迷走電流及び直流電流の測定値を示している。
図３によると、入力零相電流が１ｍＡのとき（波高値Ｉｍが大でないとき）の測定値は、
ａ）直流電流＋迷走電流の総和（図３ａのグラフ）
ｂ）迷走電流（図３ｂのグラフ）
ｃ）直流電流（図３ｃのグラフ）
に示す通りであり、迷走電流（図３ｂのグラフ）が正しく測定される結果、精度の高い直流電流（図３ｃのグラフ）の測定値が得られることが分かる。
【００２０】
（実施の形態による測定例その２）
図４は、本発明の実施の形態による直流成分測定回路において、零相電流１０ｍＡの場合の迷走電流及び直流電流の測定値を示している。
図４によると、入力零相電流が１０ｍＡのとき（波高値Ｉｍが大なるとき）の測定値は、
ａ）直流電流＋迷走電流の総和（図４ａのグラフ）
ｂ）迷走電流（図４ｂのグラフ）
ｃ）直流電流（図４ｃのグラフ）
に示す通りである。
図４により、本発明は、零相電流の入力が大きい場合の測定にも拘わらず、迷走電流（図４ｂのグラフ）が正しく測定され、この結果、精度の高い直流電流（図４ｃのグラフ）の測定値が得られていることが分かる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の電力ケーブルの劣化判定装置によると、迷走電流並びに直流電流の総和は、電力ケーブル（ＣＶケーブル）の遮蔽層と接地線の間に接続された高調波除去フィルタ，ローパスフィルタ，ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換回路）及びＣＰＵ（中央制御回路）を有する直流成分測定回路によって正確に測定することができる。
また、電力ケーブルの絶縁劣化信号である直流電流は、直流成分を含む非対称の歪み成分を持つ零相電流の入力が大きい正弦波の入力信号が、高調波除去フィルタにより分波され、その原波形は、バッファ（アンプ），狭帯域フィルタ，増幅率可変回路，位相回路及び減算回路、および零クロス検出回路を有する商用波減衰量可変回路によって、零相電流の入力が大きい商用波成分の信号のみを所定のレベルに減らして適度な大きさの正弦波成分に調整して測定しているから、零相電流の入力が大きい場合であっても、絶縁劣化信号である直流成分を減らすことなく迷走電流の適正な測定が可能となり、測定誤差の少ない正確な直流電流を検出できるという特異な効果が得られる。
この結果、本発明は、括線状態の電力ケーブルから発生する零相電流の大小に拘わらず、迷走電流の測定精度を向上させて、精度の高い直流電流を測定することができ、迷走電流と直流電流の総和の測定値分から迷走電流を減算して、絶縁劣化信号である適正な直流電流値を検出できるという電力ケーブルの劣化判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるＣＶケーブルの劣化判定装置における直流成分測定回路を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態による劣化判定装置の直流成分測定回路における商用波減衰量可変回路を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態による直流成分測定回路において、零相電流１ｍＡの場合の迷走電流及び直流電流の測定値を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態による直流成分測定回路において、零相電流１０ｍＡの場合の迷走電流及び直流電流の測定値を示す説明図である。
【図５】従来のＣＶケーブルの劣化判定装置による直流成分測定回路を示す説明図である。
【図６】従来の零クロス検出法による劣化判定装置において、適正な零相電流入力がある場合の迷走電流の測定結果を示す説明図である。
【図７】従来の零クロス検出法による劣化判定装置において、零相電流入力が過大で迷走電流の測定誤差が大きい測定結果を示す説明図である。
【図８】従来の直流成分測定回路において、零相電流１ｍＡの場合の迷走電流及び直流電流の測定結果を示す説明図である。
【図９】従来の直流成分測定回路において、零相電流１０ｍＡの場合の迷走電流及び直流電流の測定結果を示す説明図である。
【符号の説明】
１　電力ケーブル（ＣＶケーブル）
２　遮蔽層
３　電源側
４　受電側
５　接地線（電源側）
６　接地線（受電側）
１０　直流成分測定回路
１１　高調波除去フィルタ
１２　ローパスフィルタ
１３　ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換回路）
１４　零クロス検出回路
１５　ＣＰＵ（中央制御回路）
２０　商用波減衰量可変回路
２１　バッファ（アンプ）
２２　狭帯域フィルタ
２３　増幅率可変回路
２４　位相回路
２５　減算回路
２６　制御線
【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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