(57)【要約】【課題】自家用電気設備の監視に、汎用性を高め、遠隔監視システムの構築を容易にし、小型・低価格化を可能にし、高機能監視を可能にし、保守員・監視員の負担を軽減する。【解決手段】電気設備の監視信号のうち、検出信号入力部２０からのアナログ計測信号はＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号化し、接点信号入力部３０からのオン・オフ状態信号はディジタル信号化し、これらディジタル信号をコンピュータ１０に取り込み、必要な監視処理をディジタル処理で行う。監視装置は、無線ディジタル通信端末５０と接続して、監視室のコンピュータや保守員の携帯電話等との間のメール通信を可能にし、遠隔監視システムの構築を可能にする。監視装置は、パソコンなどの携帯型端末装置６０と接続して、監視処理に必要な各種データ設定や監視状態表示を端末装置上で可能にする。【選択図】  図１
2004362510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自家用電気設備のアナログ計測信号とオン・オフ状態信号から当該電気設備を監視する監視装置であって、
監視対象とした電気設備からの複数のアナログ計測信号を時系列化して選択的に入力可能にした検出信号入力部と、
前記電気設備およびその監視に関連する電気設備からの複数のオン・オフ状態信号を並列ディジタル信号として選択的に入力可能にした接点信号入力部と、
前記検出信号入力部からのアナログ出力信号をディジタル信号に変換して取り込み、前記接点信号入力部からのディジタル信号を取り込み、これらディジタル信号を基にしたディジタル処理で電気設備の監視処理を行う手段と、無線ディジタル通信端末と接続可能にして監視室のコンピュータや保守員の携帯電話等との間で監視結果のメール送信等のディジタル通信を可能とする手段と、携帯型端末装置と接続可能にして監視処理に必要な各種データ設定や監視状態表示を前記携帯型端末装置上で可能とする手段とを有するディジタル処理装置とを備えたことを特徴とする自家用電気設備の監視装置。
【請求項２】
前記ディジタル処理装置は、電気設備の漏電電流監視による絶縁監視には、前記検出信号入力部から得る時系列の漏電電流瞬時値をディジタルフィルタ処理して商用周波数成分を検出し、実効値演算処理により漏電電流検出処理を行い、この漏電電流検出値が設定値以上か否かを大小比較で判定し、設定値以上になるときは漏電発生の連続確認処理を行い、連続確認されたか否かで漏電か否かを判定し、漏電判定には漏電検出メールの送信処理を行い、設定値未満に低下したときには漏電復帰の連続確認処理を行い、連続確認されたか否かで漏電復帰か否かを判定し、漏電復帰判定には復帰メールの送信処理を行う監視処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自家用電気設備の監視装置。
【請求項３】
前記ディジタル処理装置は、電気設備の接点状態監視には、前記接点信号入力部からのオン・オフ信号入力を周期処理により接点信号入力をサンプリングしてそれに含まれるチャタリング吸収と交流入力時のゼロクロス復帰を避けるための連続確認処理をし、この連続確認処理でオン判定検出がされたときにはオン検出メール送信処理を行い、オフ判定検出がされたときには復帰メール送信処理を行う監視処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自家用電気設備の監視装置。
【請求項４】
前記ディジタル処理装置は、電力量監視とそのメール送信には、電力量計から出力されるパルス信号を前記接点信号入力部で取り込み、周期処理により前記パルス信号をサンプリングしてそれに含まれるチャタリング吸収と交流入力時のゼロクロス復帰を避けるための連続確認処理をし、この連続確認処理でオン判定検出またはオフ判定検出の検出履歴のオン状変反転で電力量パルスを１発入力として検出し、この検出で電力量カウントアップを行う監視処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自家用電気設備の監視装置。
【請求項５】
前記ディジタル処理装置は、電源電圧の低下を検出したときに、それまでのバックアップメモリ上の監視情報を不揮発性メモリに待避させ、状態変化メールを発信する停電通知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自家用電気設備の監視装置。
【請求項６】
前記ディジタル処理装置等に必要な直流電源を交流電源から得、停電発生時に監視装置に搭載される一次電池から必要な直流電源を供給し、この直流電源供給は前記ディジタル処理装置がメール送信する時間のみに制御する電源部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自家用電気設備の監視装置。
【請求項７】
前記電源部の一次電池にダミー負荷を一定時間だけ接続したときの端子電圧変化から前記一次電池の寿命劣化を判定する電池寿命監視回路、または前記ディジタル処理装置が前記端子電圧変化からディジタル処理で前記一次電池の寿命劣化を判定および電池寿命監視メールを送信する電池寿命監視手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自家用電気設備の監視装置。
【請求項８】
前記ディジタル処理装置は、前記監視処理手段または停電通知手段による状態変化メール送信機能または定周期メール送信機能の使用／不使用を設定可能にする設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の自家用電気設備の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自家用電気設備の監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自家用電気設備は、例えば、工場では、受電設備や発電設備、配電設備などの電力供給設備と、電動機や照明などの負荷設備で構成される。このような電気設備において、変圧器や電動機など一部の設備故障で工場全体の操業に影響を及ぼすことがある。
【０００３】
このため、大規模工場等では、従来から電気設備の保守点検による維持管理、老朽化の有無診断、分析を行うほか、重要な電気設備には各種の監視装置（計測器や検出器）を設け、さらには各監視装置の計測・検出信号を中央の監視室に伝送し、監視室で統合的に監視する遠隔監視システムを設備している。
【０００４】
監視装置としては、例えば、変圧器の絶縁劣化等を検出するため、図１７の（ａ）に示すように、変圧器ＴＲの低圧側の接地線に流れる漏洩電流を漏電検出器ＲＳで検出する絶縁監視装置がある。この絶縁監視装置は保守員により漏電の有無が判断される。図１７の（ｂ）には、漏電検出器ＲＳの漏電検出を通報装置ＴＣ１で検出および伝送信号に変換し、電話回線等を通して遠方の監視装置ＴＣ２側に通報する機能を設けた例を示す。
【０００５】
なお、電気設備の絶縁監視には、上記の漏電電流検出方式に限らず、各種の方式が提案されている。例えば、零相変流器による零相電流と変圧器電圧から絶縁抵抗を測定する方式（特許文献１参照）、バンクの漏れ電流値およびフィーダ漏れ電流から通電状態でバンク及びフィーダの絶縁状態を監視する方式（特許文献２参照）、高圧配電線に印加する高周波電流の漏洩電流と電圧位相角から絶縁監視する方式（特許文献３参照）、等がある。
【０００６】
また、監視装置との通信機能を備えた遠隔監視システムにも各種の方式が提案されている。例えば、メモリに記憶した絶縁レベルデータを送受信機からＰＨＳネットワークを介して管理部門の端末装置に伝送する方式（特許文献４参照）、監視装置で収集したセンサ情報を電子メールの形態でインターネット等の伝送路を介して端末機に送信する遠方監視システム（特許文献５参照）、等がある。
【０００７】
以上のような電気設備の絶縁監視の他、自家用電気設備の監視および監視システムでは、各部の電流・電圧・電力の監視によって複数の電気設備の動作状態や操業状態を監視している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１４６８７号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平９−２２４２９４号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平７−３１１２３１号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２０００−２７０５００
【００１２】
【特許文献５】
特開２００３−７８９０４
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、電気設備の監視には多くの方式および装置構成があり、電気設備の新設・増設等に際して個々に多種多様の監視装置が設けられる。さらに、これら監視装置による監視を集中監視する場合にはそれぞれ監視装置に特有の通信方式によって監視室に伝送し、監視室では監視装置およびシステムに特有の信号処理により遠隔監視を行うことになる。
【００１４】
このような事情から、従来の監視装置および遠隔監視システムでは、多数の電気設備に対する汎用性の高い監視、遠隔監視、高機能監視を難しくする問題があった。また、保守員や監視員には多種多様の監視装置および遠隔監視システムを熟知していることが要求される。
【００１５】
例えば、監視装置構成およびシステムの違いにより、以下のような各種の要求および問題が生じている。
【００１６】
・監視装置が漏電リレーやアナログ回路方式の場合には、アナログ部の劣化、検出精度のバラツキなどを考慮した熟練を要する監視が必要となる。
【００１７】
・監視装置が単能機の場合には、監視種別毎または監視性能毎の監視装置が必要となる。
【００１８】
・重要な電気設備の監視には万一の故障に備えてバックアップ監視機能を備えたものが必要となる。
【００１９】
・保守員による電気設備の監視では、常時監視でなく定期監視となり、突然の絶縁破壊等には対応が遅れる。
【００２０】
・監視室に設備する集中監視用コンピュータは、監視装置の種別の違い等に応じて多種の信号処理回路およびソフトウェア構成が必要となる。
【００２１】
本発明の目的は、自家用電気設備の監視に、汎用性を高め、遠隔監視システムの構築を容易にし、小型・低価格化を可能にし、高機能監視を可能にし、保守員・監視員の負担を軽減できる監視装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、電気設備の監視に必要な信号のうち、アナログ計測信号はディジタル信号化し、オン・オフ状態信号はディジタル信号化し、これらディジタル信号をコンピュータ構成のディジタル処理装置に取り込み、監視対象となる電気設備に必要な監視処理をディジタル処理装置で行う監視装置構成とする。さらに、監視装置は、無線ディジタル通信端末と接続可能にすることで、監視室のコンピュータや保守員の携帯電話等との間のメール通信を可能にし、監視結果のメール送信等による遠隔監視システムの構築を可能にする。さらにまた、監視装置は、携帯パソコンなどの携帯型端末装置と接続可能にすることで、監視処理に必要な各種データ設定や監視状態表示を端末装置上で可能にする。
【００２３】
したがって、本発明は、以下の装置構成になる監視装置を特徴とする。
【００２４】
（１）自家用電気設備のアナログ計測信号とオン・オフ状態信号から当該電気設備を監視する監視装置であって、
監視対象とした電気設備からの複数のアナログ計測信号を時系列化して選択的に入力可能にした検出信号入力部と、
前記電気設備およびその監視に関連する電気設備からの複数のオン・オフ状態信号を並列ディジタル信号として選択的に入力可能にした接点信号入力部と、
前記検出信号入力部からのアナログ出力信号をディジタル信号に変換して取り込み、前記接点信号入力部からのディジタル信号を取り込み、これらディジタル信号を基にしたディジタル処理で電気設備の監視処理を行う手段と、無線ディジタル通信端末と接続可能にして監視室のコンピュータや保守員の携帯電話等との間で監視結果のメール送信等のディジタル通信を可能とする手段と、携帯型端末装置と接続可能にして監視処理に必要な各種データ設定や監視状態表示を前記携帯型端末装置上で可能とする手段とを有するディジタル処理装置とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
（２）前記ディジタル処理装置は、電気設備の漏電電流監視による絶縁監視には、前記検出信号入力部から得る時系列の漏電電流瞬時値をディジタルフィルタ処理して商用周波数成分を検出し、実効値演算処理により漏電電流検出処理を行い、この漏電電流検出値が設定値以上か否かを大小比較で判定し、設定値以上になるときは漏電発生の連続確認処理を行い、連続確認されたか否かで漏電か否かを判定し、漏電判定には漏電検出メールの送信処理を行い、設定値未満に低下したときには漏電復帰の連続確認処理を行い、連続確認されたか否かで漏電復帰か否かを判定し、漏電復帰判定には復帰メールの送信処理を行う監視処理手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
（３）前記ディジタル処理装置は、電気設備の接点状態監視には、前記接点信号入力部からのオン・オフ信号入力を周期処理により接点信号入力をサンプリングしてそれに含まれるチャタリング吸収と交流入力時のゼロクロス復帰を避けるための連続確認処理をし、この連続確認処理でオン判定検出がされたときにはオン検出メール送信処理を行い、オフ判定検出がされたときには復帰メール送信処理を行う監視処理手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
（４）前記ディジタル処理装置は、電力量監視とそのメール送信には、電力量計から出力されるパルス信号を前記接点信号入力部で取り込み、周期処理により前記パルス信号をサンプリングしてそれに含まれるチャタリング吸収と交流入力時のゼロクロス復帰を避けるための連続確認処理をし、この連続確認処理でオン判定検出またはオフ判定検出の検出履歴のオン状変反転で電力量パルスを１発入力として検出し、この検出で電力量カウントアップを行う監視処理手段を備えたことを特徴とする。
【００２８】
（５）前記ディジタル処理装置は、電源電圧の低下を検出したときに、それまでのバックアップメモリ上の監視情報を不揮発性メモリに待避させ、状態変化メールを発信する停電通知手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
（６）前記ディジタル処理装置等に必要な直流電源を交流電源から得、停電発生時に監視装置に搭載される一次電池から必要な直流電源を供給し、この直流電源供給は前記ディジタル処理装置がメール送信する時間のみに制御する電源部を備えたことを特徴とする。
【００３０】
（７）前記電源部の一次電池にダミー負荷を一定時間だけ接続したときの端子電圧変化から前記一次電池の寿命劣化を判定する電池寿命監視回路、または前記ディジタル処理装置が前記端子電圧変化からディジタル処理で前記一次電池の寿命劣化を判定および電池寿命監視メールを送信する電池寿命監視手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
（８）前記ディジタル処理装置は、前記監視処理手段または停電通知手段による状態変化メール送信機能または定周期メール送信機能の使用／不使用を設定可能にする設定手段を備えたことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す監視装置の構成図であり、ディジタル処理装置としてのコンピュータ（またはマイクロプロセッサ）１０と、検出信号入力部２０、接点信号入力部３０、電源部４０で構成される。
【００３３】
検出信号入力部２０は、複数のアナログ計測信号を入力し、アナログフィルタによる高調波除去とノイズ除去を行い、さらにマルチプレクサによる信号の時系列化を行う。図示の例では、高圧電路から降圧・絶縁して低圧電路に電力供給する変圧器ＴＲに設けた零相変流器（分割クランプＣＴ等）ＺＣＴから零相電流Ｉ０を絶縁監視信号として取り込み、アナログフィルタ２１によって高調波成分およびノイズ成分を除去し、マルチプレクサ２２を通してコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換器１１にサンプリング信号として出力する。なお、この場合は検出信号が１つになることからマルチプレクサ２２は同じ信号を常時選択または間歇的に選択して時系列化する。また、マルチプレクサ２２はその入力選択制御のためにコンピュータ１０側に設けることでもよい。
【００３４】
接点信号入力部３０は、監視に必要な複数のオン・オフ接点信号を並列化した外部入力として取り込むためのディジタル入力回路（ＤＩ回路）３１を設ける。図示の例では、変圧器ＴＲの周辺電気設備の監視信号などをコンピュータ１０に出力するため、変圧器ＴＲの一次、二次側に設けられるしゃ断器や断路器の「入り／切り」信号の入力、変圧器ＴＲの動作検出信号や電流の異常検出信号の入力、負荷電力量等のパルス入力を可能にする。
【００３５】
電源部４０は、監視装置の各部の動作電源を供給し、さらには監視装置に接続可能にする外部装置に必要な直流電源を供給する。この電源部４０は、交流−直流電力変換器４１の他、交流電源の停電発生時に電源を一定時間だけ確保するための一次電池４２と、停電検出により電力変換器４１に代えて一次電池４２からの直流電力供給に切り替える電源切替制御部４３を設ける。
【００３６】
コンピュータ１０は、ディジタル処理により任意の監視機能を実現するもので、Ａ／Ｄ変換器１１、ＣＰＵ１２、不揮発性メモリを含むメモリ１３、インタフェース１４、１５、ディジタル出力回路１６、動作状態簡易表示用のパネル１７を設ける。このうち、外部入力装置としての入力部２０、３０とはバス接続または直接接続で入力信号を取り込み、外部出力装置としての通信端末５０、ノートパソコンなどを利用した携帯型の設定・表示用端末装置６０、警報出力回路７０とはそれぞれインタフェース１４、１５やディジタル出力回路１６を介して接続可能にする。
【００３７】
通信端末５０は、無線ディジタル通信端末とし、監視装置を遠隔監視システムの１つの監視装置として組み込むシステム構成とする場合に、監視装置と監視室コンピュータとの間でデータ通信を可能とし、さらには保守員との間のメール通信を可能とするもので、これら通信には通信アンテナ５１と携帯無線回線（例えば、Ｄｏｐａ回線、ＰａｋｅｔＯＮＥ回線）の無線通信や、公衆回線、ＡＤＳＬ回線などの有線通信がある。
【００３８】
以上の構成になる監視装置によれば、主に、以下のような機能構成を実現することができる。
【００３９】
・アナログ計測信号の入力には、コンピュータ１０によるディジタルフィルタ処理により、高調波除去、ノイズの除去など不要な信号成分の除去を行うことができ、信号入力部２０を簡易型にすることができる。
【００４０】
・アナログ計測信号とそれに関連するオン・オフ状態監視を必要とする監視の場合に、接点信号入力部３０により外部接点状態をオン・オフ信号で取得でき、多種多様の監視機能に対応できる。
【００４１】
・監視装置の電源確保には、一次電池によるバックアップ機能を設けた電源部４０とすることで、無停電装置（ＵＰＳ）を搭載するのに比べて小型で安価な電源で済む。
【００４２】
・監視状態の表示には、汎用パソコンなどの端末装置６０のディスプレイを利用すること、さらには通信端末５０を利用した遠隔表示と設定ができ、パネル１７を簡易型にして監視装置の小型化、低価格化が可能となる。
【００４３】
・監視システムに組み込むには、通信端末５０を外部接続することで監視室との間のデータ通信で済み、システムの構築を容易にする。また、保守員とのメール連絡ができ、保守員は現場に赴くことなく、保守作業が容易になる。
【００４４】
以上のとおり、本実施形態になる監視装置によれば、監視信号入力、監視信号処理、監視信号出力など、監視に必要な信号処理を全てディジタル化すること及び入出力装置に拡張性を持たせることで、任意の監視対象設備の監視に適用できるという汎用性を高めた装置が実現できる。また、電源バックアップ機能を設けることで、信頼性を高めることができる。さらに、監視機能や感度・精度を高めた高機能監視と、ディジタル通信機能による遠隔監視を容易にし、さらには保守員・監視員の負担を軽減できる監視装置および遠隔監視システムを実現できる。
【００４５】
以下、本実施形態の監視装置を使用した監視例を具体的に説明する。
【００４６】
（１）漏電監視による状変（状態変化）メール送信、および漏電電流検出機能による定周期メール送信。
【００４７】
図２に示すように、分割式クランプＣＴにより監視対象（変圧器や電動機）となる電気設備の接地線から漏電を検出して検出信号入力部２０の入力信号として取り込み、各信号はアナログフィルタ２１とマルチプレクサ２２を介してコンピュータ１０のＡ／Ｄ変換器１１に時系列信号で取り込む。
【００４８】
コンピュータ１０は、図３に漏電監視フローを示すように、Ａ／Ｄ変換器１１によりＡ／Ｄ変換処理を行い（Ｓ１）、これから得る時系列のサンプリングデータ（瞬時値）をディジタルフィルタ処理して商用周波数成分を検出し（Ｓ２）、実効値演算処理により漏電電流検出処理を行う（Ｓ３）。この漏電電流検出値が設定値（例えば５０ｍＡ、１００ｍＡ）以上か否かを大小比較で判定し（Ｓ４）、設定値以上になるときは漏電発生の連続確認処理（動作タイマ処理）を行い（Ｓ５）、連続確認されたか否かで漏電か否かを判定し（Ｓ６）、漏電判定には漏電検出メールの送信処理を行う（Ｓ７）。
【００４９】
また、設定値未満に低下したとき（Ｓ４）、漏電復帰の連続確認処理（復帰タイマ処理）を行い（Ｓ８）、連続確認されたか否かで漏電復帰か否かを判定し（Ｓ９）、漏電復帰判定には復帰メールの送信処理を行う（Ｓ１０）。
【００５０】
これら漏電発生または漏電復帰によるメール送信処理は、外部接続で設ける通信端末５０を利用して、漏電検出値も含めて保守員宛にメール送信する。さらには、中央の監視室に監視情報として送信する。
【００５１】
コンピュータ１０による漏電監視処理フローは、図３を基本とするが、監視対象となる電気設備の種類および必要とする監視機能に応じて、監視処理の機能変更を行う。この変更は、コンピュータ１０のメモリ１３に書き込むプログラムの一部設定変更（ジャンプ設定）でなされる。
【００５２】
図４は状変メール送信と定周期メール送信の使用／不使用を設定可能にしたコンピュータ１０の漏電監視機能シーケンスを示す。同図は、ハードウェア構成で示し、漏電電流部１０１による漏電電流検出信号を動作タイマ１０２または復帰タイマ１０３により動作または復帰を確認し、これらの確認でフリップフロップ１０４をセットまたはリセットさせ、フリップフロップ１０４のセットでは警報出力処理を実行し、さらにセット状態への変化でメール送信部１０５が状変メール送信を行う。この状変メール送信機能において、論理回路で示す機能切替部１０６、１０７、１０８により、漏電電流検出のロックまたは不使用に機能設定し、さらに試験時など不要なメールを止めるために、メール送信起動条件を「送信しない」に機能設定可能にする。
【００５３】
同様に、メールの定周期送信には機能切替部１０９により検出電流を不使用にし、定周期メールの送信１１０の処理を起動しない。
【００５４】
以上のように、監視装置による漏電監視には、ディジタル処理により高調波除去、ノイズ除去など不要な信号成分の除去を行うことができ、絶縁劣化を有効に判定できるアルゴリズムを搭載可能となり、多機能化が可能、アナログ部品を減らして経年劣化をなくして高信頼性となる。
【００５５】
また、監視装置による漏電監視において、動作タイマ、復帰タイマによる検出確認時間の変更で監視の安定性を設定可能となる。例えば、漏電を感度よく検出するには確認時間を短くし、系統側の考慮すべき負荷などによっては確認時間を長くして誤検出を防止する。
【００５６】
また、監視装置による漏電監視において、入力チャネルの不使用設定により、不要な定周期メール送信、状変メール送信の機能設定が簡単になる。
【００５７】
（２）接点入力監視による状変メール送信、および漏電電流検出機能による定周期メール送信。
【００５８】
図５に示すように、ディジタル入力回路３１は、必要に応じて、外部からの警報接点入力を取り込み、コンピュータ１０へのディジタル入力とする。この入力に対して、コンピュータ１０はオン・オフの立ち上がり／立ち下がりの条件のもとに連続確認処理をして状変の判定をし、その判定結果を接点監視用状変メールとしてメール発信する。また、定周期メール送信が設定されているときは、定周期設定時刻での接点状態を取り込んで、現在の接点状態としてメール発信する。
【００５９】
図５において、ディジタル入力回路３１は、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により直流または交流入力方式のレベルシフト回路構成とし、双方向性ホトカプラＤＰＣの順電圧以上でオン信号検出する。例えば、双方向性ホトカプラの順電圧Ｖｄ≦入力電圧Ｖｉｎ×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））となる分圧設計とする。
【００６０】
図６は、コンピュータ１０による接点状態監視フローをその接点入力波形例と共に示す。図６において、ディジタル入力処理（Ｓ１１）は、周期処理により接点入力（オン・オフ）をサンプリングし、接点入力に含まれるチャタリング吸収と交流入力時のゼロクロス復帰を避けるための連続確認処理を含むものとする。この連続確認処理は、図６中に示すように、交流入力波形に対する双方向性ホトカプラＤＰＣの出力がゼロクロスを避けた復帰タイミングを得る。
【００６１】
コンピュータ１０は、ディジタル入力処理したディジタル入力信号のオン検出を行い（Ｓ１２）、オン検出ではその連続するか否かの判定処理（Ｓ１３）と、オン判定検出がされたときには（Ｓ１４）、オン検出メール送信処理を行う（Ｓ１５）。また、ディジタル入力のオン検出でない（復帰）では、復帰連続の判定処理を行い（Ｓ１６）、オフ判定検出がされたときには（Ｓ１７）、復帰メール送信処理を行う（Ｓ１８）。
【００６２】
図７は接点状態監視メール送信と定周期メール送信の使用／不使用を設定可能にしたコンピュータ１０の接点状態監視機能シーケンスを示す。同図は、ハードウェア構成で示し、接点信号入力部１１１による接点状態検出信号を動作タイマ１１２または復帰タイマ１１３により動作または復帰を確認し、これらの確認でフリップフロップ１１４をセットまたはリセットさせ、フリップフロップ１１４のセットでは警報出力処理を実行し、さらにセット状態への変化でメール送信部１１５が接点状態監視メール送信を行う。この接点状態監視メール送信機能において、論理回路で示す機能切替部１１６、１１７により、接点状態監視の不使用に機能設定し、さらに試験時など不要なメールを止めるために、メール送信起動条件を「送信しない」に機能設定可能にする。
【００６３】
同様に、接点状態監視メールの定周期送信には機能切替部１１８により検出電流を不使用にし、定周期メールの送信１１９の処理を起動しない。
【００６４】
以上のように、監視装置による接点入力監視には、交流検出とするため、入力レベル変換のための制限抵抗の発熱を抑制できる。また、交流の直接検出とするため、ゼロクロス付近のホトカプラの復帰応動に対する考慮が不要になり、交流を整流と平滑して直流化する直流検出に比べて回路の簡単化、信頼性向上ができる。
【００６５】
（３）電力量監視による定周期メール送信
監視装置は、受電設備における受電電力量等をパルス数として計測して定周期メール送信をするため、外部に設置した電力量計から出力されるパルス信号を接点信号入力部３０で取り込み、このパルス数を積算カウントし、定周期毎の積算カウント値に電力量に比例したデータを求める（厳密には検出電圧と力率を含めた演算で求める）。そして、定周期メール送信の設定がされている場合には、そのときまでに積算した電力量データをメール発信する。
【００６６】
パルス検出によるカウント処理には、パルス検出器の仕様（例えば、パルス幅１０ｍｓ以上）より決定したスキャンタイミング（例えば、系統周波数の３０°毎）のオンを例えば５連続確認でパルス信号のオン条件とする。
【００６７】
上記の電力量監視の場合、電力量カウント値は、通常、メモリ１３に記憶されるが、停電発生で内容を喪失する恐れがある。すなわち、図１の電源部４０は一次電池４２により交流電源の停電発生時に電源を確保する機能をもつが、その切り替え時に一時的に電圧低下が発生し、コンピュータ１０のメモリに記憶する電力量データ等が破壊される恐れがある。これに対処するため、コンピュータ１０は、図８に示す電力量待避機能回路を設け、電源の電圧低下または停電後も電力量カウント値をメモリに保持しておき、復電後には保持したカウント値に積算できるようにする。なお、待避データは電力量に限らず、他の監視データを待避させ、復電後にそのリロードで監視を再開するような用途であってもよい。
【００６８】
図８に示すように、コンピュータ１０の電源は、電源部４０から直流電力を供給される安定化電源１８を設け、さらにはコンデンサバックアップ回路１９で電源喪失時のデータ待避電源を確保する場合もある。また、電力量カウント値は、通常、ＲＡＭ１３Ａ上でカウント処理され、待避データは不揮発性メモリ１３Ｂに転送される。また、データ待避処理の起動には、電圧低下検出回路２０による電源電圧低下の検出でＣＰＵ１２にＮＭＩ割り込みをかける。
【００６９】
ここで、ＮＭＩ割り込みのタイミングは、上記のコンデンサバックアップ回路１９を設けない場合は、電圧低下検出で直ちに行う。また、コンデンサバックアップ回路１９をもつものでは、コンデンサバックアップ時間後にＮＭＩ割り込みを行う。
【００７０】
図９の（ａ）は、コンピュータ１０による電力量カウントフローを示す。同図は、図６に示す接点入力監視フローと同様になり、電力量パルスの入力を接点入力としてディジタル入力処理を行い（Ｓ２１）、そのオンまたはオフの連続確認でオンまたはオフの検出を行い（Ｓ２２〜Ｓ２６）、これら検出履歴を記憶手段としてのフリップフロップ（ＦＦ）のセットまたはリセットを得る（Ｓ２７，Ｓ２８）。このフリップフロップの１回のセット／リセットで電力量パルスを１発入力した状変として検出し、この状変検出で電力量カウントアップを行う（Ｓ２９，Ｓ３０）。
【００７１】
図９の（ｂ）は、コンピュータ１０によるＮＭＩ割込み処理フローを示し、電源電圧低下の検出で上記の電力量待避処理を行い、さらにＲＡＭ１３Ａにチェックコードの書き込み処理を行う（Ｓ３１，Ｓ３２）。図９の（ｃ）は、電源復帰時のリセットスタート処理フローを示し、電源復帰後に、ＲＡＭチェックコードが正常か否かをチェックし（Ｓ３３）、正常であればＲＡＭ上に記憶される電力量データを使用して電力量監視に戻り（Ｓ３４）、チェックコードが異常の場合には不揮発性メモリに待避させておいたデータをＲＡＭ上にリロードして電力量監視に戻る（Ｓ３５）。
【００７２】
図１０はコンピュータ１０による電力量カウントシーケンスを示し、接点信号入力部３０の１つのチャンネルのディジタル入力回路を図７の接点状態入力監視機能と併用した場合で示す。図１０において、機能切替部１２１と１２２は、電力量入力と接点入力によってディジタル入力回路１１１からの接点入力信号をいずれか一方に取り込む。電力量カウントには、機能切替部１２１に接点入力信号が取り込まれ、動作タイマ１２２と復帰タイマ１２３により接点入力パルスの連続オンまたは連続オフが確認され、フリップフロップ１２４によるセット／リセットがなされ、１回のセット／リセットで電力量カウンタ１２５のカウントアップを行い、このカウント値をメール送信部１２６で定周期メール送信を行う。
【００７３】
以上のように、監視装置による電力量監視には、接点入力監視との併用が可能となる。また、接点使用／不使用と電力量入力と接点入力を選択設定によって、電力量入力として使用するか接点入力として使用するかの検出方式の切替えができ、監視装置の共通化が容易になる。
【００７４】
また、監視装置による電力量監視には、スキャンタイミング処理により、補助リレーの接点のチャタリング吸収と、交流回路の入力による周期的なゼロクロス付近のオフ動作に対する処理が共通的に連続オン確認、連続オフ確認で可能となる。
【００７５】
また、監視装置による電力量監視には、停電発生時に適切なデータ保持が、ＲＡＭと不揮発性メモリと電圧低下検出回路によるＮＭＩ割り込み処理で可能となる。このデータ保持は、単なるリセット操作時でも、不揮発性メモリに記憶する過去の待避値の誤ったリロードを防ぐことができる。
【００７６】
（４）停電発生時の停電通知メール送信
監視装置は、電源部４０を常時監視し、停電発生時に状変メールとして停電通知メールを発信する。前記のように、停電発生時には電源部４０で電池電源に切替える。この切り替えは復電まで連続して電池４２から電力供給を行うのが好ましいが、電池４２に比較的容量の大きいものを必要とする。そこで、停電発生時に間歇的に電池４２により電源供給し、この期間に停電通知メールを保守員または監視室に送信できるようにする。
【００７７】
図１１は、電源部４０の停電時バックアップ回路のブロック構成を示す。停電発生は電圧低下検出回路４４が交流−直流電力変換器４１の交流入力の低下で検出し、この検出でタイマ切替制御回路４３Ａがタイマ時限を有して間歇的に切替回路４３Ｂを電池４２側に切り替える。
【００７８】
図１２は、図１１の詳細回路を示す。ＡＣ／ＤＣ電力変換器４１は、スイッチング方式電源にしてその小型化を図る。電圧低下検出回路４４は、ＩＣ化したホトカプラで電力変換器４１の直流回路電圧低下をオフ信号として検出する。この検出は、ホトカプラの動作電圧を利用するが、これに時定数回路によるタイマ要素を付加することもできる。
【００７９】
タイマ切替制御回路４３Ａは、電力変換器４１の直流出力を制御電源とし、この制御電源にバックアップ用コンデンサを設けることで、停電発生から一定時間だけ制御電源機能を確保する。このバックアップ時間は、タイマ切替制御回路のタイマ動作時間を確保できるものであればよく、バックアップコンデンサは小容量のもので十分な時間を得ることができる。
【００８０】
自励発振器ＲＴＣはバックアップ期間には時間を計測するための基準クロック信号を発生する。タイマ時限設定用のカウンタＣＮＴは電圧低下検出回路４４が電圧低下を検出した信号で発振器ＲＴＣからの基準クロックのカウントを開始する。デコーダＤＥＣは、電圧低下検出回路４４が電圧低下を検出後に、カウンタＣＮＴのカウント値が所定範囲にあるときに切替回路４３Ｂに切替信号を発生する。切替回路４３Ｂは、電力用半導体スイッチで構成され、切替信号が入力される度に電池４２の直流出力を間歇的に一定時間だけコンピュータ１０等に供給する。
【００８１】
したがって、タイマ切替制御回路４３Ａは、電源電圧低下を検出したときから電池４２によるバックアップを行い、カウンタＣＮＴの計時を基にしてデコーダＤＥＣが一定時間だけコンピュータ１０等への電源供給をする。コンピュータ１０は、この電源供給毎に、停電通知メールを送信する。この間歇的な電源供給により、電池４２を小容量、小型化しながら、停電通知メールの送信を可能にする。なお、停電通知メールの発信は、電圧低下検出の接点入力監視機能（図７参照）と併用またはそれと同等の別の機能を設ける。
【００８２】
上記の間歇的な電池電源確保の例を説明する。ＡＣ電源の停電検出後、コンデンサによりバックアップされて３０秒周期のカウンタＣＮＴを動作させる。このカウンタの１回目のカウントアップ（停電検出から３０秒後）で、デコーダＤＥＣが１回目の切替信号を発生し、この発生はカウンタＣＮＴが１分間の計時を終えるまで行うことで、電池４２からコンピュータ１０等への電源供給を行い、この間にコンピュータ１０が通信端末５０を通して停電通知メールを送信する。この後、カウンタＣＮＴのカウント値が７分３０秒から８分のカウント値になったときに、デコーダＤＥＣがこれを解読して２回目の切替信号を発生する。また、デコーダＤＥＣは電池回路の切り替え指令のデコードであって、電池回路のオフについては、デコードによらず、ＣＰＵのシャットダウン指令によるものであってもよい。
【００８３】
以上のように、監視装置による停電メール通知には、停電検出時に電池によるバックアップにより停電メールを送信でき、保守性を高めることができる。また、メール通知時のみ電池電源を供給するため、小型、小容量の一次電池を使用した簡単な電源回路で済む。
【００８４】
（５）メール送信
前記のように、メール送信機能には、状変メールと定周期メールの２種が必要となり、両メールとも予め設定したメールアドレス（監視室コンピュータまたは保守員の携帯電話）にメール送信する。
【００８５】
このメール送信において、監視装置が送信する状変メールは、例えば、漏電監視装置が状変を検出した場合には、以下の表に示す５種類がある。
【００８６】
【表１】
2004362510.tif 000003
【００８７】
このように、状変時にメール送信する３種の状変メールと、予め設定したときに送信する２種類の定周期メールがある。なお、停電通知メールと装置起動メールは、装置異常メールに含めている。下記表にはメール例を示す。
【００８８】
【表２】
2004362510.tif 000004
【００８９】
一方、監視装置が送信する定周期メールは、絶縁監視する電気設備や装置そのものの現在状態を送信するものであり、以下の表にメールの種類および定周期メールの例を示す。。
【００９０】
【表３】
2004362510.tif 000005
【００９１】
【表４】
2004362510.tif 000006
【００９２】
以上のように、監視装置によるメール送信には、監視室や保守員による遠隔監視が可能となる。また、定周期メール送信により、メール転送先のコンピュータ等でトレンド監視および監視装置自体の健全性監視が可能となる。
【００９３】
（６）通信接続とパラメータ設定
図１３に示すように、監視装置は、ノートパソコンなどの設定・表示用端末装置６０をマンマシンインタフェースとして通信媒体（ＲＳ−２３２Ｃなど）で接続可能にし、パラメータ設定データを設定ファイルとして端末装置６０との間で情報交換を行う。
【００９４】
パラメータ設定データの設定ファイル化は、例えば、テキストファイル構造にすることで、端末装置６０の汎用通信ソフトで授受可能となる。また、端末装置６０上に設定機能をプログラムとして搭載することで、設定ファイルのパラメータを変更し、その結果をファイル交換により監視装置のコンピュータ１０に設定することができる。
【００９５】
パラメータの設定ファイルは、下記の表に例を示すように、監視装置の監視機能別に、処理形態と通信形態を記述しておくことで、ファイル作成および管理を容易にする。
【００９６】
【表５】
2004362510.tif 000007
【００９７】
次に、端末装置６０は、監視装置がメール送信するためのアカウント等の設定を行う。この設定例を下記の表に示す。
【００９８】
【表６】
2004362510.tif 000008
【００９９】
この表中で、Ｎｏ．１５〜１７は、監視装置の監視機能によって、メール受信機能が必要となる場合の設定である。このメール受信機能は遠方からメールによって設定情報を伝送することが可能となる。
【０１００】
次に、監視装置と端末装置６０との接続により、監視装置の状態確認を可能にする。図１４の（ａ）に電力量プリセット設定例を、（ｂ）に現在状態表示例を示す。
【０１０１】
以上のように、監視装置による通信接続とパラメータ設定には、監視装置自体に複雑なマンマシン機能をもたせることなく、汎用パソコン等を設定ツールとして利用でき、監視装置の小型化、簡単化が可能となる。また、監視に必要な設定、パラメータをファイル化することで、データ管理が容易になる。また、ファイル化したパラメータは、汎用パソコン等に常設の通信ソフトでファイル情報交換で済む。また、汎用パソコンによる設定情報の確認、現在状態の監視、不具合時の解析のためのデータセーブ機能と連動させて、漏電監視等にその電流波形の再生・記録等が可能となる。
【０１０２】
（７）電源部の一次電池の寿命劣化監視
前記のように、電源部４０は、停電発生時に、電力変換器４１に代えて、一次電池４２により電源供給することで、停電通知メール等を送信できるようにする。ここで、一次電池４２は、監視装置の小型・軽量化を図るため、例えば、小型軽量・高密度エネルギーになるリチウム電池が使用されるが、経年変化や負荷への給電により寿命劣化していると、停電発生時の停電通知メール送信等の不能になるなど、監視装置の信頼性を低下させることになる。
【０１０３】
このため、電池寿命の有無を定期的にチェックし、電池寿命の場合はその交換を行うようにしている。ここで、電池寿命の従来のチェック方法は、電池の端子電圧を測定する方法、または新品の電池を監視装置に装填したときからの経過期間（使用期間）で決める方法が知られている。
【０１０４】
しかし、電池の使用期間による方法は、その期間内での電池の放電動作時間や回数によって寿命が大きく変化することから、寿命劣化していないのに電池交換したり、寿命劣化しているにも拘わらず交換不要としてしまう不都合がある。
【０１０５】
一方、電池の端子電圧測定による方法は、電池の無負荷状態では端子電圧の低下が非常に小さく、寿命の判定が難しくなる。そこで、寿命判定に際して電池に負荷を与え、この負荷状態での端子電圧と無負荷状態での端子電圧との比較、または負荷状態での端子電圧値と電池定格値との比較から判定している。
【０１０６】
ここで、リチウム電池は負荷の軽重の違いおよび負荷時間によって電圧が大きく変化する電池特性をもっている。このため、上記の負荷時端子電圧測定によってリチウム電池の寿命を判定する場合、リチウム電池に単に負荷接続した電圧測定では、電池寿命を誤って判定するおそれがある。また、電池に重負荷をかけた測定を行うと、寿命判定で電池寿命を縮めてしまうおそれがある。
【０１０７】
一方、電池の寿命判定には、従来から保守員が監視装置が設置される場所まで赴き、負荷装置を電池に接続し、電圧計による測定を必要とするため、寿命監視が保守員の負担になるし、遠隔監視システム化にも影響を及ぼす。
【０１０８】
上記までの不都合を解消するため、監視装置の電源部４０は、一次電池の寿命劣化を適確・容易に監視でき、さらには遠隔監視を可能とした電池寿命監視回路を提案する。この回路を図１５に示す。
【０１０９】
電池寿命監視回路４４は、スイッチＳＷを電池４２の寿命劣化監視時に投入することで、一定時間だけオン動作（タイマ動作）し、このオン動作で抵抗Ｒ１とＲ２の直列接続回路になるダミー負荷を電池４２に接続する。比較部ＣＭＰは、基準電圧と、抵抗Ｒ１とＲ２の直列接続点の分圧電圧との大小を比較する。表示部ＤＩＳは、比較部ＣＭＰのオンまたはオフ出力に応じて、監視結果表示用発光ダイオードＤ１またはＤ２を点灯させる。このような電池寿命監視回路の電源は電力変換器４１から電圧を安定化して得る。
【０１１０】
ここで、抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成するダミー負荷は、図１６に電池の実負荷時の特性と共に示すように、実負荷時に比べて軽負荷になるよう、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を設定する。例えば、実負荷時の消費電流が０．７Ａ程度になるのに対して、ダミー負荷電流が５０ｍＡになる抵抗Ｒ１，Ｒ２とする。このダミー負荷により、寿命劣化監視で電池が寿命劣化するのを防止する。
【０１１１】
なお、図１５に示す寿命劣化監視回路に代えて、監視装置がもつディジタル処理機能を利用すること、さらにはそれらを併設する構成にできる。例えば、スイッチＳＷを電子スイッチで構成しておき、図１のコンピュータ１０が電子スイッチを定期的にタイマ時限をもってオン・オフ制御し、ダミー負荷に現れる電池電圧検出信号をＡ／Ｄ変換器１１でディジタル値に変換し、これをディジタル設定値と比較し、比較結果をパネル１７に表示したりＤＯ回路１６を通して警報出力したり、通信端末５０を通して監視室や保守員に電池寿命劣化のメール送信をする構成とすることができる。
【０１１２】
以上のように、負荷時端子電圧測定方法による電源部４０の一次電池４２の寿命劣化監視によって、例えば、リチウム電池の寿命劣化判定によって、電池寿命劣化を適確に判定でき、さらに監視装置がもつディジタル処理機能を利用して容易に判定できるし、監視装置の信頼性向上と遠隔監視による保守員等の負担も軽減できる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、アナログ計測信号はディジタル信号化し、オン・オフ状態信号はディジタル信号化し、これらディジタル信号をディジタル処理装置に取り込んで電気設備毎の監視処理を行う監視装置とし、さらに、無線ディジタル通信端末と接続可能にすることで監視室のコンピュータや保守員の携帯電話等との間のメール通信を可能にし、携帯型端末装置と接続可能にすることで監視処理に必要な各種データ設定や監視状態表示を端末装置上で可能にするため、自家用電気設備の監視に、汎用性を高め、遠隔監視システムの構築を容易にし、小型・低価格化を可能にし、高機能監視を可能にし、保守員・監視員の負担を軽減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す監視装置の構成図。
【図２】実施形態における漏電監視回路の要部構成図。
【図３】実施形態における漏電監視フロー。
【図４】実施形態における漏電監視機能シーケンス。
【図５】実施形態における接点入力監視回路。
【図６】実施形態における接点入力監視機能フロー。
【図７】実施形態における接点入力監視機能シーケンス。
【図８】実施形態における電力量待避機能回路。
【図９】実施形態における電力量カウントフロー。
【図１０】実施形態における電力量カウントシーケンス。
【図１１】実施形態における停電時バックアップ回路ブロック。
【図１２】実施形態における停電時バックアップ回路。
【図１３】実施形態における通信端末との接続例。
【図１４】実施形態における設定例と状態表示例。
【図１５】実施形態における電池寿命監視機能付き電源部の回路図。
【図１６】リチウム電池の特性。
【図１７】従来の漏電検出器の例。
【符号の説明】
１０…コンピュータ
２０…検出信号入力部
３０…接点信号入力部
４０…電源部
５０…通信端末
６０…設定・表示用端末装置
７０…警報出力回路
【図１】
2004362510.tif 000009
【図２】
2004362510.tif 000010
【図３】
2004362510.tif 000011
【図４】
2004362510.tif 000012
【図５】
2004362510.tif 000013
【図６】
2004362510.tif 000014
【図７】
2004362510.tif 000015
【図８】
2004362510.tif 000016
【図９】
2004362510.tif 000017
【図１０】
2004362510.tif 000018
【図１１】
2004362510.tif 000019
【図１２】
2004362510.tif 000020
【図１３】
2004362510.tif 000021
【図１４】
2004362510.tif 000022
【図１５】
2004362510.tif 000023
【図１６】
2004362510.tif 000024
【図１７】
2004362510.tif 000025