(57)【要約】【課題】電線路の絶縁検出装置及び絶縁検出方法を提供する。【解決手段】本発明は電線路の３相各相の電圧成分を検出する電圧検出手段と、電線路と対地間に流れる零相漏れ電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換して、所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する漏れ電流検出手段と、前記電圧検出手段の３相各相の出力値と前記漏れ電流検出手段の出力値の位相差を検出する位相比較手段と、前記漏れ電流検出手段の出力値をデジタル成分に変換するアナログ／デジタル変換部と、各種データを読み取って出力する演算制御部及び入出力手段とで構成される。本発明によれば、負荷を含む電線路と対地間の絶縁状態と直接関係する有効分の漏れ電流値、又は絶縁状態とは直接関係しないが、常に存在する静電容量による無効分の漏れ電流値を計算して電線路の絶縁状態を検出し、遠隔制御することができる。【選択図】図９
2010500864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線路の絶縁状態を検出する電線路の絶縁検出装置において、
負荷を含む電線路の３相各相の電圧成分を所定の大きさに変換して一括的に３相各相の電圧を抽出する電圧検出手段３０と、
電線路と対地間に流れる零相漏れ電流を検出する零相変流器１０と、
前記零相変流器１０で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換して、所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する漏れ電流検出手段４０と、
前記電圧検出手段３０の３相各相の出力値と、前記漏れ電流検出手段４０の出力値の位相差を検出する位相比較手段５０と、
前記漏れ電流検出手段４０の出力値のアナログ成分をデジタル成分に変換するアナログ／デジタル変換部６０と、
前記位相比較手段５０の出力値とアナログ／デジタル変換部６０の出力値から各種データを読み取って出力し、演算及び制御する演算制御部７０と、
各種データを入力し表示する入出力手段８０と有して構成され、絶縁状態を検出することを特徴とする電線路の絶縁検出装置。
【請求項２】
負荷を含む電線路の電圧成分を所定の大きさに変換して、順次に３相各相の電圧成分を１相ずつ抽出する電圧検出手段３０と、電線路と対地間に流れる零相漏れ電流を検出する零相変流器１０と、前記零相変流器１０で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換して、所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出する漏れ電流検出手段４０と、前記電圧検出手段３０の３相各相の出力値と、前記漏れ電流検出手段４０の出力値の位相差を検出する位相比較手段５０と、前記漏れ電流検出手段４０の出力値のアナログ成分をデジタル成分に変換するアナログ／デジタル変換部６０と、各種データを読み取って出力し、演算及び制御する演算制御部と、各種データを入力して表示する入出力手段８０とを有して構成され、絶縁状態を検出することを特徴とする電線路の絶縁検出装置。
【請求項３】
前記電圧検出手段３０は、負荷を含む電線路の３相各相の電圧成分を検出して所定の大きさに変換する電圧検出部３１と、前記電圧検出部３１で変換された電圧成分から所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する電圧フィルタ部３３とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の電線路の絶縁検出装置。
【請求項４】
前記電圧検出手段３０は、負荷を含む電線路の３相各相の電圧成分を検出して所定の大きさに変換する電圧検出部３１と、前記電圧検出部３１で変換された電圧成分から３相のうち１相の電圧成分のみ選択する相選択部３２と、前記相選択部３２で選択された相の電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出する電圧フィルタ部３３とで構成されることを特徴とする請求項２に記載の電線路の絶縁検出装置。
【請求項５】
前記位相比較手段５０は、前記電圧検出手段３０で出力される電圧成分の波形を整形する電圧成分波形整形部５１と、前記漏れ電流検出手段４０で出力される漏れ電流成分の波形を整形する電流成分波形整形部５２と、前記電流成分波形整形部５２の出力成分の前記電圧成分波形整形部５１の出力成分に対する位相差を検出する位相差検出部５３とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電線路の絶縁検出装置。
【請求項６】
前記電圧検出部３１は、３相電線路の各相と対地間の同一のインピーダンスを有する抵抗、コンデンサー又はトランスのうちのいずれか１つで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電線路の絶縁検出装置。
【請求項７】
前記漏れ電流検出手段４０は、電線路と対地間の漏れ電流を検出するための零相変流器１０と、前記零相変流器１０で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換する電流／電圧変換部４１と、前記電流／電圧変換部４１で変換された漏れ電流成分を増幅する増幅部４２と、前記増幅部４２で増幅された漏れ電流成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する電流フィルタ部４３とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電線路の絶縁検出装置。
【請求項８】
前記漏れ電流検出手段４０は、電線路と対地間の漏れ電流を検出する零相変流器１０と、前記零相変流器１０で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換する電流／電圧変換部４１と、前記電流／電圧変換部４１で変換された漏れ電流成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出する電流フィルタ部４３と、前記電流フィルタ部４３で抽出された漏れ電流成分を増幅する増幅部４２とで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電線路の絶縁検出装置。
【請求項９】
外部で遠隔監視することができる通信部をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁検出装置。
【請求項１０】
電線路の対地間静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出できる電線路の絶縁検出方法において、
零相変流器の２次側で検出される零相漏れ電流成分の漏れ電流検出手段４０で検出される漏れ電流成分Io１、電圧検出手段３０により周波数成分のみ抽出した電圧成分Vf、電圧検出手段３０で出力される３相各相別の電圧成分Vfに対する漏れ電流成分Io１の位相差θを検出する段階と、各相別の漏れ電流成分Io１の同相分９０度位相分を計算する段階と、
各相別の９０度分ゼロ値を計算する段階と;
前記各相別の９０度ゼロ値計算段階で計算されて記憶部に格納された各相別の有効分の漏れ電流又は無効分の漏れ電流に対する計算データ検証段階と、
前記計算データ検証段階で再計算された組合せ及び各相別のIo１、θ、Vf検出段階のデータを外部に出力する表示又は／及び出力段階とで構成されることを特徴とする電線路の絶縁検出方法。
【請求項１１】
電線路の対地間静電容量の平衡状態だけでなく不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出できる電線路の絶縁検出方法において、
零相変流器の２次側で検出される零相漏れ電流成分の漏れ電流検出手段４０で検出される漏れ電流成分Io１、電圧検出手段３０により周波数成分のみ抽出した電圧成分Vf、電圧検出手段３０で出力される３相各相別の電圧成分Vfに対する漏れ電流成分Io１の位相差θを検出する段階と、
各相別の漏れ電流成分Io１の同相分９０度位相分を計算する段階と、
各相別の同相分ゼロ値を計算する段階と、
前記各相別同相分のゼロ値計算段階で計算されて記憶部に格納された各相別の有効分の漏れ電流又は無効分の漏れ電流に対する計算データ検証段階と、
前記計算データ検証段階で再計算された組合せ及び各相別のIo１、θ、Vf検出段階のデータを外部に出力する表示又は／及び出力段階とで構成されることを特徴とする電線路の絶縁検出方法。
【請求項１２】
電線路の対地間静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出できる電線路の絶縁検出方法において、
零相変流器の２次側で検出される零相漏れ電流成分の漏れ電流検出手段４０で検出される漏れ電流成分Io１、電圧検出手段３０により周波数成分のみ抽出した電圧成分Vf、電圧検出手段３０で出力される３相各相別の電圧成分Vfに対する漏れ電流成分Io１の位相差θを検出する段階と、
各相別の漏れ電流成分Io１の同相分９０度位相分を計算する段階と、
各相別の９０度分ゼロ値を計算する段階と、各相別の同相分ゼロ値を計算する段階と、
前記各相別同相分のゼロ値計算段階又は前記各相別の９０度ゼロ値計算段階で計算されて記憶部に格納された各相別の有効分の漏れ電流又は無効分の漏れ電流に対する計算データ検証段階と、
前記計算データ検証段階で再計算された組合せ及び各相別のIo１、θ、Vf検出段階のデータを外部に出力する表示又は／及び出力段階とで構成されることを特徴とする電線路の絶縁検出方法。
【請求項１３】
前記各相別の９０度分ゼロ値を計算する段階で絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値又は静電容量による無効分の漏れ電流値を検出する方法により、電線路と対地間の静電容量による無効分の漏れ電流が３相各相において零（ゼロ）になる無効分ゼロ漏れ電流値を計算することを特徴とする請求項１０に記載の電線路の絶縁検出方法。
【請求項１４】
前記各相別の同相分ゼロ値を計算する段階で絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値又は静電容量による無効分の漏れ電流値を検出する方法においては、電線路と対地間の絶縁抵抗による有効分の漏れ電流が３相各相において零（ゼロ）になる有効分のゼロ漏れ電流値を計算することを特徴とする請求項１１に記載の電線路の絶縁検出方法。
【請求項１５】
前記各相別の同相分ゼロ値を計算する段階で絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値又は静電容量による無効分の漏れ電流値を検出する方法においては、電線路と対地間の絶縁抵抗による有効分の漏れ電流と静電容量による無効分の漏れ電流が３相各相において零（ゼロ）になる有効分のゼロ漏れ電流値と無効分のゼロ漏れ電流値を計算することを特徴とする請求項１２に記載の電線路の絶縁検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線路の絶縁検出装置及び絶縁検出方法に関するものである。より詳細には、負荷を含む３相電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても負荷を含む電線路の絶縁抵抗及び静電容量を計算して、絶縁状態を正確に検出することができる絶縁検出装置及び方法に関する。
【０００２】
本発明によれば、負荷を含む電線路と対地間の絶縁状態と直接関係する有効分の漏れ電流（或いは絶縁抵抗値）、若しくは絶縁状態とは直接関係しないが、常に存在する静電容量による無効分の漏れ電流（或いは静電容量値）を計算して、表示・警報・出力、及び通信部を介して遠隔制御することができる。
【背景技術】
【０００３】
従来の電線路の負荷を含む絶縁状態を監視する方法は、変圧器の２次側に接地された接地系において、図１のように、接地線５に流れる零相漏れ電流Io成分を検出する方法や、負荷と電線路３の対地間に流れる零相漏れ電流Ioを検出する方法を使用した。本発明における「電線路」は、負荷を含む高圧配電線路と低圧配電線をいずれも含む電力供給線路を意味し、「零相変流器」は、零相漏れ電流成分を検出できる変流器を意味し、電圧検出線はワイヤ(wire)で直接連結して電圧成分を検出するとかまたは非接触方式を使って電線路の電圧成分を検出することができることを意味する。
【０００４】
このような従来の技術についてより詳細に説明する。
【０００５】
図１に示すように、電圧を変換するための変圧器１と、開閉器２と、電線路３を介して負荷４に常用交流電圧が供給されている。
【０００６】
図１では、変圧器１の２次側がＹ結線となっており、Ｙ結線の中性点が接地線５を介して接地６に接地されている。電線路３と対地間には、絶縁状態と直接関係する絶縁抵抗９成分によって流れる有効分の漏れ電流Irと、絶縁状態とは直接関係しないが、電線路３が長いことや、負荷４の入力端に存在するノイズフィルタ等の静電容量８成分によって流れる無効分の漏れ電流Icが流れる。
【０００７】
前記２成分のベクトル和である零相漏れ電流（Io＝Ir＋Ic）が変圧器の接地線５を介して流れるようになる。この零相漏れ電流Io成分を変圧器１の２次側の接地線５の中間又は電線路３の３相を一括して通過させる零相変流器１０の２次側で検出される漏れ電流である零相漏れ電流Io値のみで絶縁状態を検出する方法が一般的に使用されている。このような零相漏れ電流Io値を検出する方法を使用する電気機器としては、漏電遮断器、漏電警報器、漏電検出器、地絡検出器等がある。
【０００８】
図１に示す従来の零相漏れ電流Io値のみで検出する方法は、電線路３又は負荷４と対地間の静電容量８の３相間不均衡が大きいと、絶縁状態とは直接関係しない静電容量８成分による無効分の漏れ電流Icが大きくなり、絶縁抵抗９が大きい、即ち、絶縁状態の良好な電線路でも零相漏れ電流Ioが大きく検出されて絶縁不良として表示したり、静電容量８成分による無効分の漏れ電流Icの大きさに応じて一定の絶縁抵抗９成分による有効分の漏れ電流Irが流れても、零相変流器１０の磁界特性のため、小さい有効分の漏れ電流Irは、無効分の漏れ電流Icの大きさによって検出される零相漏れ電流Ioが変化し、正確な絶縁検出を行うことができないという問題点がある。
【０００９】
このため、３相電線路において電線路と対地間に存在する静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても正確に負荷４を含む電線路３の対地間の絶縁状態を監視できる絶縁検出装置及び絶縁検出方法が要求されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、負荷を含む３相電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても負荷を含む電線路の絶縁状態を正確に検出することができる絶縁検出装置を提供することである。
【００１１】
本発明のまた他の目的は、電線路と対地間の絶縁状態と直接関係する有効分の漏れ電流（或いは絶縁抵抗値）、又は絶縁状態とは直接関係しないが常に存在する静電容量による無効分の漏れ電流（或いは静電容量値）を計算して、表示、警報アラーム出力、及び通信部を通じた遠隔制御が可能な絶縁検出装置を提供することである。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、負荷を含む３相電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても負荷を含む電線路の絶縁状態を正確に検出することができる絶縁検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するためになされた本発明による絶縁検出装置は、負荷を含む電線路の３相各相の電圧成分を所定の大きさに変換して、一括的に３相各相の電圧を抽出する電圧検出手段と、電線路と対地間に流れる零相漏れ電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器から検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換して、所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する漏れ電流検出手段と、前記電圧検出手段の３相各相の出力値と前記漏れ電流検出手段の出力値の位相差を検出する位相比較手段と、前記漏れ電流検出手段の出力値のアナログ成分をデジタル成分に変換させるアナログ／デジタル変換部と、各種データを読み取って出力し、演算と制御機能を有する演算制御部、及び各種データを入力して表示する入出力手段とを有して構成され、絶縁状態を検出することを特徴とする。
【００１４】
前記漏れ電流検出手段は、電線路と対地間の漏れ電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器から検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換する電流／電圧変換部と、前記電流／電圧変換部で変換された漏れ電流成分を増幅させる増幅部と、前記増幅部で増幅された漏れ電流成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する電流フィルタ部とで構成される。
【００１５】
前記電圧検出手段は、負荷を含む電線路の３相各相の電圧成分を所定の大きさに変換して３相電圧を一括的に検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で変換された電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する電圧フィルタ部とで構成される。
【００１６】
前記位相比較手段は、前記電圧検出手段から出力される電圧成分の波形を整形するための電圧成分波形整形部と、前記漏れ電流検出手段から出力される漏れ電流成分の波形を整形するための電流成分波形整形部と、前記電流成分波形整形部の出力成分の前記電圧成分波形整形部の出力成分に対する位相差を検出する位相差検出部とで構成される。
【００１７】
前記電圧検出部は、３相電線路の各相と対地間の同一のインピーダンスを有する抵抗又はコンデンサー又はトランスのうちのいずれか１つで構成される。
【００１８】
前記入出力手段は、各種データを入力する入力部と、各種データを表示及び出力する表示部と、各種データを格納する記憶部とで構成される。
【００１９】
また、本発明の目的を達成するためのまた他の絶縁検出装置は、負荷を含む電線路の電圧成分を所定の大きさに変換して、順次に３相を１相ずつ各相の電圧成分を抽出する電圧検出手段と、電線路と対地間に流れる零相漏れ電流を検出する零相変流器、前記零相変流器から検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換して、所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する漏れ電流検出手段と、前記電圧検出手段の３相各相の出力値と前記漏れ電流検出手段の出力値の位相差を検出する位相比較手段と、前記漏れ電流検出手段の出力値のアナログ成分をデジタル成分に変換させるアナログ／デジタル変換部と、各種データを読み取って出力し、演算と制御機能を有する演算制御部、及び各種データを入力して表示する入出力手段とを有して構成され、絶縁状態を検出することを特徴とする。
【００２０】
前記電圧検出手段は、負荷を含む電線路の３相各相の電圧成分を検出して所定の大きさに変換する電圧検出部と、前記電圧検出部で変換された電圧成分のうち３相中の１相の電圧成分のみ選択する相選択部と、前記相選択部で選択された相の電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する電圧フィルタ部とで構成される。
【００２１】
前記漏れ電流検出手段は、電線路と対地間の漏れ電流を検出する零相変流器、前記零相変流器で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換する電流／電圧変換部と、前記電流／電圧変換部で変換された漏れ電流成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する電流フィルタ部と、前記電流フィルタ部で抽出された漏れ電流成分を増幅させる増幅部とで構成される。
【００２２】
また、本発明の絶縁検出装置は、外部からの遠隔監視が可能な通信部をさらに有することが好ましい。
【００２３】
一方、本発明の絶縁検出方法は、電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出することができる電線路の絶縁検出方法において、絶縁検出装置の入力部で各種データを設定する段階と、前記入力部で設定された各種データや、記憶部にあらかじめ格納された各種データや、外部遠隔地から通信部を介して入力される各種データを読み取る段階と、零相変流器の２次側で検出される零相漏れ電流成分の漏れ電流検出手段４０で検出される漏れ電流成分Io１、電圧検出手段により周波数成分のみ抽出した３相各相別の電圧成分Vf、電圧検出手段３０で出力される３相各相別の電圧成分Vfに対する漏れ電流成分Io１の位相差θを検出する段階と、各相別の漏れ電流成分Io１の同相分と９０度位相分を計算する段階と、各相別の９０度分ゼロ値を計算する段階又は／及び各相別の同相分ゼロ値を計算する段階と、前記各相別の同相分ゼロ値の計算段階又は／及び前記各相別の９０度ゼロ値の計算段階で計算されて記憶部に格納された各相別の有効分の漏れ電流又は無効分の漏れ電流に対する計算データ検証段階と、前記計算データ検証段階で再計算された組合せ及び各相別のIo１、θ、Vf検出段階のデータを外部に出力する表示又は／及び出力段階とで構成される。
【００２４】
本発明の第１絶縁検出方法は、電線路と対地間の静電容量による無効分の漏れ電流が３相各相において零（ゼロ）になる無効分の零漏れ電流値を計算して、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値又は静電容量による無効分の漏れ電流値を検出することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の第２絶縁検出方法は、電線路と対地間の絶縁抵抗による有効分の漏れ電流が３相各相において零（ゼロ）になる有効分のゼロ漏れ電流値を計算して、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値又は静電容量による無効分の漏れ電流値を検出することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の第３絶縁検出方法は、電線路と対地間の絶縁抵抗による有効分の漏れ電流と静電容量による無効分の漏れ電流が３相各相において零（ゼロ）になる有効分のゼロ漏れ電流値と無効分のゼロ漏れ電流値を計算して、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値又は静電容量による無効分の漏れ電流値を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、負荷を含む３相電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても負荷を含む電線路の絶縁状態である絶縁抵抗による有効漏れ電流値又は絶縁抵抗値を正確に検出することができ、かつ、最も不良な相の情報も分かることができる。
【００２８】
また、付加的に入力部に入力した警報レベル、又は記憶部に記憶された警報レベルと比較する方法で表示部に警報状態を表示したり、遠隔地にある遠隔制御装置と通信及び制御できる機能を有する通信部を介して遠隔地で検出された各種データや警報状態を遠隔監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の漏れ電流の監視方法を説明する結線図。
【図２】本発明の絶縁検出装置の第１実施例の結線図。
【図３】本発明の絶縁検出装置の第２実施例の結線図。
【図４】本発明の絶縁検出装置の第３実施例の結線図。
【図５】本発明の絶縁検出装置の第４実施例の結線図。
【図６】本発明の絶縁検出装置の第５実施例の結線図。
【図７】本発明の絶縁検出装置の第６実施例の結線図。
【図８】図２〜図７に示す絶縁検出装置の第１実施例のブロック図。
【図９】図８に示す絶縁検出装置の詳細回路図。
【図１０】図２〜図７に示す絶縁検出装置の第２実施例のブロック図。
【図１１】図１０に示す絶縁検出装置の詳細回路図。
【図１２】図８及び図９に示す電圧検出手段の第１実施例の詳細回路図。
【図１３】図８及び図９に示す電圧検出手段の第２実施例の詳細回路図。
【図１４】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第１実施例の詳細回路図。
【図１５】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第２実施例の詳細回路図。
【図１６】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第３実施例の詳細回路図。
【図１７】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第４実施例の詳細回路図。
【図１８】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第５実施例の詳細回路図。
【図１９】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第６実施例の詳細回路図。
【図２０】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第７実施例の詳細回路図。
【図２１】図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第８実施例の詳細回路図。
【図２２】図８〜図１１に示す漏れ電流検出手段の他の実施例の詳細回路図。
【図２３】図８〜図１１に示す絶縁検出装置及び検出方法の動作フローの第１実施例。
【図２４】図８〜図１１に示す絶縁検出装置及び検出方法の動作フローの第２実施例。
【図２５】図８〜図１１に示す絶縁検出装置及び検出方法の動作フローの第３実施例。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。
【００３１】
図２は、本発明の絶縁検出装置の第１実施例の結線図。図３は、本発明の絶縁検出装置の第２実施例の結線図。図４は、本発明の絶縁検出装置の第３実施例の結線図。図５は、本発明の絶縁検出装置の第４実施例の結線図。図６は、本発明の絶縁検出装置の第５実施例の結線図。図７は、本発明の絶縁検出装置の第６実施例の結線図。
【００３２】
図８は、図２〜図７に示す絶縁検出装置の第１実施例のブロック図である。図９は、図８に示す絶縁検出装置の詳細回路図である。図１０は、図２〜図７に示す絶縁検出装置の第２実施例のブロック図である。図１１は、図１０に示す絶縁検出装置の詳細回路図である。
【００３３】
図１２は、図８及び図９に示す電圧検出手段の第１実施例の詳細回路図である。図１３は、図８及び図９に示す電圧検出手段の第２実施例の詳細回路図である。図１４は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第１実施例の詳細回路図である。図１５は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第２実施例の詳細回路図である。図１６は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第３実施例の詳細回路図である。図１７は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第４実施例の詳細回路図である。図１８は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第５実施例の詳細回路図である。図１９は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第６実施例の詳細回路図である。図２０は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第７実施例の詳細回路図である。図２１は、図１０及び図１１に示す電圧検出手段の第８実施例の詳細回路図である。図２２は、図８〜図１１に示す漏れ電流検出手段の他の実施例の詳細回路図である。図２３乃至図２５は、図８〜図１１に示す本発明の実施例の動作フローチャートである。
【００３４】
図２では、変圧器１の２次側結線がＹであり、中性点が接地され、電線路３の電圧成分を検出するための電圧検出線（１２、１３、１４）を用いて対地間の相電圧を検出し、電線路３の対地間に流れる零相漏れ電流成分を検出するための零相変流器１０が電線路３の中間に設けられている。図３では、図２とほぼ同様であるが、電線路３の対地間に流れる零相漏れ電流成分を検出するための零相変流器１０が変圧器１の中性点の接地線５の中間に設けられている。
【００３５】
図４は、図２とほぼ同様の実施形態であって、変圧器１の中性相（Ｎ相）が共に布設されている３相４線式でも実施可能であることを示している。図５では、変圧器１の２次側結線がデルタ（Δ）であるが、Ｔ相が一端接地されており、電圧検出線（１２、１３、１４）の接続位置が零相変流器１０より負荷側方向でも実施可能であることを示している。図６では、変圧器１の２次側結線がデルタ（Δ）で非接地方式を示し、図７は、図２とほぼ同様であるが、図２は相電圧を検出する方式であり、図７の実施形態は電圧検出線（１２、１４）を用いて線間電圧を検出する方式を示す。
【００３６】
上記図２〜図７のように６つの実施形態を示したが、後記に説明する電圧検出手段３０の実施例のように３相中の１相の電圧成分のみ検出し、その他の２つの電圧成分は、位相を１２０度ずつシフトすることも可能である。また、３相中の２相の電圧成分を検出し、残りの１つの電圧成分は、位相を１２０度（或いは−１２０度）シフトすることも可能である。また、相電圧を検出する代りに線間電圧を検出することも可能である。また、変圧器１の中性点と接地６との間に地絡電流の大きさを制限するために抵抗が設けられる抵抗接地方式に適用する等、様々な実施形態があり得る。
【００３７】
図８〜図１１は、図２〜図７の絶縁検出装置２０の実施例の詳細回路図を示し、図８〜図９では、３相の電線路３の対地間の３相電圧成分が位相比較手段５０に入力されている。図１０〜図１１では、３相の電線路３の対地間の３相電圧成分が演算制御部７０におけるＲＳＴ電圧制御信号に従って１相ずつ順次に位相比較手段５０に入力されている。
【００３８】
図１２〜図１３は、図８〜図９の電圧検出手段３０の実施例の詳細回路図を示し、電線路３の３相各相の電圧成分が電圧検出線（１２、１３、１４）を介して入力されると、図１２のように、各相ごとに抵抗Rv１とRv２を利用して電圧を分割する。図１３では、トランスTRを使用して所定電圧に低下させて電線路３の電圧成分を検出し、このようにして検出された電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出するための電圧フィルタ部３３で構成する実施例を２つ示したが、抵抗の代わりに下記図１６に示す実施例のように、コンデンサーを使用したり、上記のように検出する電線路３の相電圧成分の代わりに線間電圧成分を検出することもできる。
【００３９】
図１４〜図２１は、図１０〜図１１の電圧検出手段３０の実施例の詳細回路図を示し、３相又は単相電圧成分を検出する多様な実施形態を示したが、線間電圧成分を検出したり、２４０度移相部３１２の代りに位相を−１２０度シフトできる実施形態等、様々な実施形態があり得る。上記図１４〜図２１を参照してさらに説明すると、図１４に示す実施例は、電線路３の３相各相の電圧成分が電圧検出線（１２、１３、１４）を介して入力されると、各相ごとに抵抗Rv１とRv２を利用して電圧を分割し、演算制御部７０で出力されるＲＳＴ電圧制御信号に従って３相ＲＳＴ相の中から１つずつの相を選択するために、スイッチsw１とともに構成された相選択部３２により電線路３の電圧成分を検出し、前記相選択部３２で検出された３相中の１つの電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出するための電圧フィルタ部３３で構成されている。図１５は、図１４の実施例の抵抗の代わりにトランスTRを使用して電圧を分割する例を示し、図１６は、図１４の実施例の抵抗の代わりにコンデンサー（Cv１、Cv２）を使用して電圧を分割する例を示し、図１７は、図１５の実施例に、抵抗RvをトランスTRの２次側と接地間に設けた例を示し、図１７において抵抗Rvの代わりにコンデンサーを使用することも可能である。
【００４０】
図１８に示す実施例では、電線路３の３相各相の電圧成分が電圧検出線（１２、１３、１４）を介して入力されると、トランスTRを通じて所定電圧に低下させ、演算制御部７０から出力されるＲＳＴ電圧制御信号に従って３相ＲＳＴ相のうち１つずつの相を選択するための相選択部３２により選択された相の抵抗Rv１と接地に接続された抵抗Rv２とにより再び電圧を分割した電圧成分のうち前記電圧フィルタ部３３で所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出するための電圧フィルタ部３３とが結合されている。
【００４１】
図１９は、図１８の実施例のトランスTRを使用しない実施例を示し、本実施例で利用される抵抗Rv１値は、上記図１２〜図１８で利用される抵抗Rv１値より高い抵抗値を使用することが好ましい。図２０〜図２１の実施例では、電線路３の電圧成分を検出するために１相の電圧成分のみ検出して前記電圧検出部３１で検出された電圧成分を１２０度及び２４０度位相をシフトして、他の２つの相の電圧成分を検出している。図２０の実施例は、電線路３の電圧成分を検出するために１つの電圧検出線１２を介して入力された、例えば、Ｒ相の電圧成分を電圧検出線１２と接地間に接続された２つの抵抗（Rv１、Rv２）を利用して、分割されたＲ相の電圧成分が相選択部３２のａに接続し、その他の２つのＳ相とＴ相の電圧成分は、前記Ｒ相の電圧成分を１２０度位相をシフトするための１２０度移相部３１１と２４０度位相をシフトするための２４０度移相部３１２を使用し、前記１２０度移相部３１１で出力されるＲ相の電圧成分と１２０度の位相差を有する電圧成分は、前記相選択部３２のｂに接続する。前記２４０度移相部３１２で出力されるＲ相の電圧成分と、２４０度の位相差を有する電圧成分は、前記相選択部３２のｃに接続し、演算制御部７０で出力されるＲＳＴ電圧制御信号に従って３相ＲＳＴ相のうち１つずつの相を選択するために、スイッチsw１とともに構成された相選択部３２により電線路３の電圧成分を検出し、前記相選択部３２で検出された３相中の１つの電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出するための電圧フィルタ部３３で構成されており、抵抗Rv１、Rv２値は高い抵抗値を有することが好ましい。
【００４２】
図２１は、図２０の実施例で抵抗Rv１、Rv２の代りにコンデンサーCv１、Cv２を使用すること以外は同じであり、コンデンサーCv１、Cv２の値として容量が小さな値を使用することが好ましい。ここでは図示されていないが、上記図２０及び図２１では、１２０度移相部３１１と２４０度移相部３１２を使用したが、２４０度移相部３１２の代りに−１２０度位相をシフトさせる−１２０度移相部を使用することもできる。２つの電圧検出線を用いて２つの相電圧又は線間電圧を検出して、電線路３の電圧成分を検出することが可能であることは、本発明に属する通常の知識を有する者であれば容易に実施できるであろう。
【００４３】
図２２は、図８〜図１１の漏れ電流検出手段４０の他の実施例の詳細回路図を示し、図９及び図１１では、漏れ電流検出手段４０が電流／電圧変換部４１と増幅部４２と電流フィルタ部４３の順に構成されている。一方、図２２では、漏れ電流検出手段４０が電流／電圧変換部４１と電流フィルタ部４３と増幅部４２の順に構成されており、電流／電圧変換部４１と増幅部４２の機能を共に有することも可能である。また、前記電流／電圧変換部４１の漏れ電流検出手段４０の内部ではなく、零相変流器１０の２次巻線に設けることもでき、様々な実施形態があり得る。
【００４４】
図２３乃至図２５は、図８〜図１１の本発明の絶縁検出装置２０の動作及び本発明の絶縁検出方法を説明するためのフローチャートである。
【００４５】
まず、本発明の図２、図８、図９及び図２３について説明する。図２において、変圧器１は電圧を変換するための変圧器であって、開閉器２を介して電線路３に電力を供給する。符号５は安全のために変圧器１の中性点を接地６に接続するための接地線である。一方、開閉器２及び電線路３を介して負荷４に電力が供給されている状態で、負荷４を含む電線路３と対地間には、３相各々の対地間に絶縁劣化に直接関係する絶縁抵抗９を通じて対地に有効分の漏れ電流Irが流れる。
【００４６】
前記有効分の漏れ電流Irは、Ｒ相と対地間の絶縁抵抗Rrに流れるIrrと、Ｓ相と対地間の絶縁抵抗Rsに流れるIrsと、Ｔ相と対地間の絶縁抵抗Rtに流れるIrtのベクトル和であるIr＝Irr＋Irs＋Irtである。そして、負荷４を含む電線路３と対地間には、３相各々の対地間に絶縁劣化とは直接関係しないが、電線路３が長いことや、負荷４の入力端のノイズを低減するためのノイズフィルタ等の設備によって発生する静電容量８を介して対地に無効分の漏れ電流Icが流れる。前記無効分の漏れ電流Icは、Ｒ相と対地間の静電容量Crに流れるIcrと、Ｓ層と対地間の静電容量Csに流れるIcsと、Ｔ相と対地間の静電容量Ctに流れるIctのベクトル和であるIc＝Icr＋Ics＋Ictである。従って、電線路３と対地間に流れる漏れ電流である零相漏れ電流Ioは、前記有効分の漏れ電流Ir＝Irr＋Irs＋Irtと、前記無効分の漏れ電流Ic＝Icr＋Ics＋Ictのベクトル和（Io＝Ir＋Ic）で表される。
【００４７】
前記零相漏れ電流Ioの成分と電線路３の対地間の各相の電圧成分が分かれば、電線路３の絶縁状態である有効分の漏れ電流Irと絶縁状態とが直接関係しないが、電線路３と対地間に流れる無効分の漏れ電流Icを計算することができる。
【００４８】
前記零相漏れ電流Io成分を検出するためにＺＣＴのような零相変流器１０で検出し、さらに、電線路３の対地間３相各相の電圧成分を検出するために電圧検出線（１２、１３、１４）を使用する。前記電圧検出線（１２、１３、１４）と前記零相変流器１０の２次側が図８に示される絶縁検出装置２０に接続される。
【００４９】
（第１実施例）
図８は、図２〜図７に示す絶縁検出装置の第１実施例のブロック図である。
【００５０】
本発明の絶縁検出装置２０は、電線路３の対地間の電圧成分を検出して所定の大きさに変換して、所定周波数以下の周波数成分又は所定帯域の周波数成分を抽出する電圧検出手段３０と、負荷４を含む電線路３の対地間の零相漏れ電流Ioを検出する零相変流器１０の２次側で検出された零相漏れ電流Io成分を電圧成分に変換して、増幅及び所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出する漏れ電流検出手段４０と、前記電圧検出手段３０の３相各相に対する出力値と前記漏れ電流検出手段４０の出力値の位相差を比較するための位相比較手段５０と、前記漏れ電流検出手段４０の出力値のアナログ成分をデジタル成分に変換するためのアナログ／デジタル変換部６０と、各種データを読み取って出力し、演算と制御機能を有する演算制御部７０と、各種データを入力して表示する入出力手段８０、及び外部で遠隔監視するための通信部９０とを有して構成される。前記入出力手段８０は、入力部８２と、表示部８４と、記憶部８６とで構成される。
【００５１】
図９に示すように、負荷を含む電線路３の３相電圧成分を検出するための電圧検出手段３０は、電圧検出線（１２、１３、１４）により検出された３相電圧成分を所定の大きさに変換するための電圧検出部３１と、前記電圧検出部３１で変換された３相電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の成分を抽出するための電圧フィルタ部３３とで構成され、前記漏れ電流検出手段４０は、負荷４を含む電線路３の対地間の零相漏れ電流Io成分を検出する零相変流器１０の２次側で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換するための電流／電圧変換部４１と、前記電流／電圧変換部４１で変換された漏れ電流Ia成分を増幅するための増幅部４２と、前記増幅部４２で増幅された零相漏れ電流Io成分に該当する漏れ電流成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出するための電流フィルタ部４３とで構成され、前記位相比較手段５０は、前記電圧検出手段３０で出力される３相各相の電圧成分の波形を整形するための電圧成分波形整形部５１と、前記漏れ電流検出手段４０で出力される零相漏れ電流Io成分に該当する漏れ電流成分Io1の波形を整形するための電流成分波形整形部５２と、前記電圧成分波形整形部５１の出力に対する前記電流成分波形整形部５２の出力の位相差を検出するための位相差検出部５３とで構成され、上記図８では、前記アナログ／デジタル変換部６０に入力される値が、前記漏れ電流検出手段４０の出力値のみであるが、上記図９では、前記アナログ／デジタル変換部６０に入力される値が前記漏れ電流検出手段４０の出力値と、電圧成分の大きさをさらに検出するために前記電圧検出手段３０の出力値２つのアナログ成分が入力される。
【００５２】
これによって、上記で記述したアナログ／デジタル変換部６０に入力される成分の数が２個である場合は電線路３の電圧成分値を読み取り、漏れ電流値のみならず絶縁抵抗値の計算にも使用する場合と、１個である場合は漏れ電流値のみ計算し絶縁抵抗値を計算しない場合とによって異なるが、本発明の実施例では、絶縁状態の監視に必要な多様な値に表すために絶縁抵抗値の計算まで行う例を挙げて説明する。
【００５３】
以下、絶縁検出装置２０の第１実施例を示す図９と、絶縁検出装置２０の動作フローチャートを示す図２３を参照して詳細に説明する。
【００５４】
図２３に示す本発明の第１絶縁検出方法は、電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出することができる電線路の絶縁検出方法において、絶縁検出装置の入力部で各種データ設定を行う段階と、前記入力部で設定された各種データや、記憶部にあらかじめ格納された各種データや、外部遠隔地から通信部を通じて入力される各種データを読み取る段階と、零相変流器の２次側で検出される零相漏れ電流成分の漏れ電流検出手段４０で検出される漏れ電流成分Io１、電圧検出手段により周波数成分のみ抽出した３相各相別の電圧成分Vf、電圧検出手段３０で出力される３相各相別の電圧成分Vfに対する漏れ電流成分Io１の位相差θを検出する段階と、各相別の漏れ電流成分Io１の同相分９０度位相分を計算する段階と、各相別９０度分のゼロ値を計算する段階と、前記各相別の９０度のゼロ値の計算段階で計算され記憶部に格納された各相別の有効分の漏れ電流又は無効分の漏れ電流に対する計算データの検証段階と、前記計算データの検証段階で再計算された組合せ及び各相別のIo１、θ、Vf検出段階のデータを外部に出力する表示又は／及び出力段階とで構成される。
【００５５】
図９及び図２３に示すように、絶縁検出装置２０の記憶部８６に格納された主要フローにおいて、キーパッドやスイッチ等の部品として絶縁検出装置２０に使用される各種データ、例えば、複数個の絶縁検出装置２０が設けられている場合、各絶縁検出装置２０別の番号アドレス、警報設定値等のデータを設定できる機能を有する入力部８２における各種データの設定１００が行われる。次に、入力部８２で設定された各種データや、記憶部８６にあらかじめ格納された各種データや、外部遠隔地から通信部９０を通じて入力される各種データを読み取る各種データの読み取り１１０動作が行われる。
【００５６】
次に、各相別のIo１、θ、Vf検出１２０が行われると、上記図８〜図９の零相変流器１０の２次側で検出される零相漏れ電流成分Ioは、電流を電圧に変換する電流／電圧変換部４１で電圧成分に変換され、増幅部４２で増幅されて、電流フィルタ部４３で所定定周波数以下の周波数成分又は常用周波数帯域の周波数成分を抽出した零相漏れ電流に該当する成分Io１をアナログ／デジタル変換部６０及び位相比較手段５０に出力する。前記アナログ／デジタル変換部６０に入力された零相漏れ電流に該当する成分Io１値は、デジタル値に変換されて、演算制御部７０で読み取り、記憶部８６に格納される。
【００５７】
さらに、上記で説明したように、電圧検出線（１２、１３、１４）により入力される電線路３と対地間の３相各相の電圧成分は、図１２〜図１３に示す実施例、又は他の実施例である図１６の電圧検出部３１において抵抗やコンデンサー又はトランスを用いて絶縁検出装置２０で使用可能な電圧に分割され、電圧フィルタ部３３で所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出した３相各相に対するVf（Ｒ相はVf_r、Ｓ相はVf_s、Ｔ相はVf_t）値を位相比較手段５０及びアナログ／デジタル変換部６０に出力される。前記アナログ／デジタル変換部６０に入力された３相各相の対地間電圧成分Vf値をデジタル値に変換して、演算制御部７０で読み取り、記憶部８６に格納する。
【００５８】
前記位相比較手段５０に入力された３相各相の対地間の３つの電圧成分Vf_r、Vf_s、Vf_tを電圧成分波形整形部５１で各々波形を整形した値と、前記漏れ電流検出手段４０から出力された零相漏れ電流成分に該当する１つの漏れ電流成分Io１を電流成分波形整形部５２で波形を整形した値を使用して、位相差検出部５３では、前記電圧成分波形整形部５１から出力される３つの３相各相別の電圧成分に対する、前記電流成分波形整形部５２から出力される１つの漏れ電流成分との３つの位相差、即ち、Ｒ相電圧成分Vf_rに対する漏れ電流成分Io１の位相差θrと、Ｓ相電圧成分Vf_sに対する漏れ電流成分Io１の位相差θsと、Ｔ相電圧成分Vf_tに対する漏れ電流成分Io１の位相差θtを各々検出して、演算制御部７０で読み取り、記憶部８３に格納する。
【００５９】
上記のVf、Io、θ値の計算について例を挙げて説明する。説明を簡単にするために、前記零相変流器１０を含む漏れ電流検出手段４０の増幅関連係数を１であり、電圧検出手段３０の増幅関連係数を０．００１（つまり１／１０００）と仮定する。
【００６０】
３相電線路３と対地間電圧は２２０Ｖ、周波数は６０Ｈｚ、３相各相と対地間の絶縁抵抗に流れる漏れ電流、即ち、Ｒ相はIrr＝１mA、Ｓ相はIrs＝４０mA、Ｔ相はIrt＝１mAであり、３相各相と対地間の静電容量に流れる漏れ電流、即ち、Ｒ相はIcr＝６０mA、Ｓ相はIcs＝２０mA、Ｔ相はIct＝２０mAである。
【００６１】
前記各相別のIo１、θ、Vf検出１２０のフローで検出されて記憶部８６に格納された値は、Io１は７６．３ｍＡ、Vf_r、Vf_s、Vf_tは２２０ｍＶ、θrは１０４．８、θsは−１５．２、θtは−１３５．２である。
【００６２】
次に、各相別Io１の同相分９０度位相分計算１３０が実行されると、前記各相別のIo１、θ、Vf検出１２０で検出されて記憶部８６に格納されたIo１とθr、θs、θt値を読み取り、３相の各相に対して零相漏れ電流に該当する漏れ電流Io１の電圧に対する同相分cosθと、電圧に対する９０度位相分sinθ値を計算して記憶部８６に格納する。より詳細には、Ｒ相の同相分漏れ電流Io１rrはIo１×cosθr、Ｒ相の９０度位相分の漏れ電流Io１crはIo１×sinθr、Ｓ相の同相分の漏れ電流Io１RsはIo１×cosθs、Ｓ相の９０度位相分の漏れ電流Io１csはIo１×sinθs、Ｔ相の同相分の漏れ電流Io１rtはIo１×cosθt、Ｔ相の９０度位相分の漏れ電流Io１ctはIo１×sinθtとなる。
【００６３】
前記例の値を置換して計算すると、Io１rr＝−１９．５ｍＡ、Io１cr＝７３．８ｍＡ、Io１rs＝７３．６ｍＡ、Io１cs＝−２０．０ｍＡ、Io１rt＝−５４．１ｍＡ、Io１ct＝−５３．８ｍＡであり、Ｒ相電圧に対する零相漏れ電流Ioは−１９．５＋j７３．８（ｍＡ）であり、Ｓ相電圧に対する零相漏れ電流Ioは７３．６−j２０（ｍＡ）であり、Ｔ相電圧に対する零相漏れ電流Ioは−５４．１−j５３．８（ｍＡ）である。
【００６４】
次の動作フローである各相別９０度分のゼロ値計算１４０について説明する前に、前記値に関して３相各相の電圧に対する同相分の漏れ電流値と、電圧に対する９０度位相分の漏れ電流値との関数関係について説明する。負荷４を含む電線路３の対地間に流れる零相漏れ電流Io成分は式１で表される。また、式１の３相電圧成分に対する零相漏れ電流をＲ相の電圧成分値に変換し、Ｒ相電圧と同相分の零相漏れ電流成分、つまり、Io１rrに該当する値は式２で表され、Ｒ相電圧と９０度位相分の零相漏れ電流成分、つまり、Io１crは式３で表される。
【００６５】
【数１】
2010500864.tif 000003
【００６６】
ここでＶとＩはベクトル関数である。
【００６７】
【数２】
2010500864.tif 000004
【００６８】
ここでＩは実数値である。
【００６９】
【数３】
2010500864.tif 000005
【００７０】
ここでＩは実数値である。
【００７１】
Ｓ相及びＴ相の同相分漏れ電流と、９０度分漏れ電流との関係式は、前記Ｒ相の同相分漏れ電流と９０度分漏れ電流と、各々１２０度及び−１２０度の位相差を有する。
【００７２】
前記式２及び３に示すように、Ｒ相の同相分漏れ電流にはＲ相の絶縁抵抗により流れる有効分の漏れ電流Irrだけでなく、Ｓ相及びＴ相の絶縁抵抗に流れる有効分の漏れ電流Irs、Irtと、Ｓ相とＴ相の静電容量に流れる無効分の漏れ電流Ics、Ictが共に含まれており、Ｒ相の９０度分漏れ電流にはＲ相の静電容量により流れる無効分の漏れ電流Icrだけでなく、Ｓ相及びＴ相の静電容量に流れる無効分の漏れ電流Ics、Ictと、Ｓ相及びＴ相の絶縁抵抗に流れる有効分の漏れ電流Irs、Irtがともに含まれていることが分かる。なお、従来の零相変流器により流れる零相漏れ電流Ioを検出するだけでは正確な絶縁状態が検知できないことも式２及び３から類推することができる。
【００７３】
各相別同相分のゼロ値計算方法としては３つの計算方法がある。
【００７４】
第１の方法は、無効分の漏れ電流Ic＝０となる無効分のゼロ漏れ電流値を計算する場合であり、第２の方法は、有効分の漏れ電流Ir＝０となる有効分のゼロ漏れ電流値を計算する場合であり、第３の方法は、無効分の漏れ電流Ic＝０、有効分の漏れ電流Ic＝０であるとき、有効分のゼロ漏れ電流値と無効分のゼロ漏れ電流値を計算する場合である。
【００７５】
１）無効分の漏れ電流Ic＝０となる無効分のゼロ漏れ電流値を計算する場合
【００７６】
まず、各相別９０度分のゼロ値計算１４０の実行過程を説明する（図２３参照）。
【００７７】
３相各相別に無効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる静電容量による無効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、静電容量による無効分の漏れ電流Icがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側にどの成分の有効分の漏れ電流が流れるかを調べるためである。簡単に言えば、静電容量による無効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためであるが、ゼロ値よりやや大きい所定の値を選定することもできる。まずＲ相の場合を計算すると、Io１crがゼロになる、つまり、前記式３の値がゼロになるために、零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相のどの程度の大きさの無効分ゼロ漏れ電流Ic'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctをそれぞれ読み取り、まずＲ相の９０度無効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式３の値が零（ゼロ）になるためのIcr'値、Ics'値、Ict'値を求め、前記Icr'値とIcs'値とIct'値を次のように式２にそれぞれ代入したＲ相電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式４で表され、式３の値に代入したＲ相の電圧の９０度位相分の漏れ電流値Io１cr'は式５で表される。
【００７８】
【数４】
2010500864.tif 000006
【００７９】
【数５】
2010500864.tif 000007
【００８０】
前記式５の値がゼロになるIcr'＝−７３．８、Ics'＝１４７．６、Ict'＝１４７．６であるので、前記値を前記式４にそれぞれ代入すると、−１９．５＋j０、−１４７．３＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｒ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【００８１】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【００８２】
Ｓ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−４０．０、Ics'＝２０．０、Ict'＝−４０．０であり、前記のようにそれぞれ代入すると、３９．９＋j０、７３．６＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｓ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【００８３】
Ｔ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−１０７．５、Ics'＝−１０７．５、Ict'＝５３．８であり、前記のようにそれぞれ代入すると、３９．０＋j０、−１４７．３＋j０、−５４．１＋j０であり、前記Ｔ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【００８４】
次に、計算データ検証１６０の実行過程を説明する。
【００８５】
前記各相別の９０度ゼロ値計算１４０フローで計算されて記憶部８６に格納された各相別の無効分の漏れ電流がゼロになるIc'値を読み取り、前記各相別Io１の同相分位相分計算１３０の実行結果であるＲ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝１９．５＋j７３．８（mA）、Ｓ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝７３．６−j２０．０（mA）、Ｔ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝−５４．１−j５３.８（mA）を使用して、どの相の同相分と９０度分が大きいか或いは小さいかを検出する。まず、大きい値に関しては、同相分のうち最大値はＳ相の＋７３．６であるので、Ｓ相の同相分が＋プラスされる場合は、Ｓ相の有効分の漏れ電流Irs又はＲ相の無効分の漏れ電流Icr値が、Ｔ相の有効分の漏れ電流Irt又はＲ相の有効分の漏れ電流Irr又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict値より大きい場合であり、９０度分のうち最大値はＲ相の＋７３．８であるので、Ｒ相の９０度分が＋プラスされる場合は、Ｒ相の無効分の漏れ電流Icr又はＳ相の有効分の漏れ電流Irs値が、Ｓ相の無効分の漏れ電流Ics又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict又はＴ相の有効分の漏れ電流Icr値より大きい場合の組合せであって、上記の場合は２つの場合の条件を満たしているので、小さな場合を調べても同様に、電線路３と対地間に流れる零相漏れ電流成分のうち絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値はＳ相が、静電容量による無効分の漏れ電流値はＲ相が最も大きい。これにより、無効分の漏れ電流が零（ゼロ）になる各場合において、Ｒ相に該当しＳ相の同相分漏れ電流が＋である場合の条件は、Ｓ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−４０であり、この時、Ｓ相の同相分の有効分の漏れ電流値は＋３９である。従って、実際の電線路３と対地間に流れる静電容量による無効分の漏れ電流は、Ｒ相に＋４０（mA）程度他の相よりも多く流れており、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流は、Ｓ相に＋３９（mA）程度他の相より多く流れることが分かる。
【００８６】
２）有効分の漏れ電流Ir＝０になる有効分ゼロ漏れ電流値を計算する場合
【００８７】
図２４に示す本発明の第２絶縁検出方法は、電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出できる電線路の絶縁検出方法において、絶縁検出装置の入力部で各種データ設定を行う段階と、前記入力部で設定された各種データや、記憶部にあらかじめ格納された各種データや、外部遠隔地で通信部を通じて入力される各種データを読み取る各種データ読取段階と、電線路の対地間の静電容量の平衡状態だけでなく、不均衡になっても電線路の絶縁状態を検出できる電線路の絶縁検出方法において、零相変流器の２次側で検出される零相漏れ電流成分の漏れ電流検出手段４０で検出される漏れ電流成分Io１、電圧検出手段により周波数成分のみ抽出した３相各相別の電圧成分Vf、電圧検出手段３０で出力される３相各相別の電圧成分Vfに対する漏れ電流成分Io１の位相差θを検出する段階と、各相別の漏れ電流成分Io１の同相分９０度位相分を計算する段階と、各相別の同相分ゼロ値を計算する段階と、前記各相別同相分のゼロ値計算段階で計算されて記憶部に格納された各相別の有効分漏れ電流又は無効分の漏れ電流に対する計算データ検証段階と、前記計算データ検証段階で再計算された組合せ及び各相別のIo１、θ、Vf検出段階のデータを外部に出力する表示又は／及び出力段階とで構成される。
【００８８】
図２３と共通する部分は説明を省略し、各相別同相分のゼロ値計算１５０の実行過程について説明する。３相各相別有効分の漏れ電流値Irが零（ゼロ）になる絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値Irを計算する。この値を計算する理由は、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流Irがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側に無効分の漏れ電流Icがどの程度流れるかを調べるためである。簡単に言えば、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流Irを３相全て平衡にするためであるが、ゼロ値よりやや大きい所定の値を選定することもできる。
【００８９】
まずＲ相の場合を計算するとIo１rr＝０、即ち、前記式２の値がゼロになるために零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相の有効分ゼロ漏れ電流Ir'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctをそれぞれ読み取り、まずＲ相の同相分有効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式２の値が零（ゼロ）になるためのIrr'値、Irs'値、Irt'値を求め、前記Irr'値とIrs'値とIrt'値を次式３にそれぞれ代入したＲ相電圧の９０度分位相分の漏れ電流値Io１cr'は式６で表され、式２の値に代入したＲ相の電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式７で表される。
【００９０】
【数６】
2010500864.tif 000008
【００９１】
【数７】
2010500864.tif 000009
【００９２】
前記式７の値がゼロになるIrr'＝１９．５、Irs'＝−３９、Irt'＝−３９であるので、前記値を前記式６にそれぞれ代入すると、０＋j７３．８、０＋j４０、０＋j１０７．６であり、前記Ｒ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【００９３】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【００９４】
Ｓ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝１４７．３、Irs'＝−７３．７、Irt'＝１４７．３であり、上記のようにそれぞれ代入すると０−j１４７．５、０−j２０、０＋j１０７．５であり、前記Ｓ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【００９５】
Ｔ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝−１０８．３、Irs'＝−１０８．３、Irt'＝５４．１であり、上記のようにそれぞれ代入すると０−j１４７．５、０＋j４０．０、０−j５３．８であり、前記Ｔ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【００９６】
次に、計算データ検証１６０の実行過程について説明する。
【００９７】
前記各相別同相分のゼロ値計算１５０で計算されて記憶部８６に格納された有効分の漏れ電流IrがゼロになるIr'値を読み取り、前記各相別Io１の同相分の位相分計算１３０の実行結果であるＲ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝１９．５＋j７３．８（mA）、Ｓ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝７３．６−j２０．０（mA）、Ｔ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝−５４．１−j５３.８（mA）を使用して、どの相の同相分及び９０度分が大きいか或いは小さいかを調べる。
【００９８】
まず、大きい値に関して、同相分のうち最大値はＳ相の＋７３．６であるので、Ｓ相の同相分が＋プラスされる場合は、Ｓ相の有効分の漏れ電流Irs又はＲ相の無効分の漏れ電流Icr値が、Ｔ相の有効分の漏れ電流Irt又はＲ相の有効分の漏れ電流Irr又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict値より大きい場合であり、９０度分のうち最大値はＲ相の＋７３．８であるので、Ｒ相の９０度分が＋プラスされる場合は、Ｒ相の無効分の漏れ電流Icr又はＳ相の有効分の漏れ電流Irs値が、Ｓ相の無効分の漏れ電流Ics又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict又はＴ相の有効分の漏れ電流Icr値より大きい場合の組合せであって、前記場合は２つの場合の条件を満たしているので、小さな場合を調べても同様に、電線路３と対地間に流れる零相漏れ電流成分のうち絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値はＳ相が、静電容量による無効分の漏れ電流値はＲ相が最も大きい。従って、有効分の漏れ電流が零（ゼロ）になる各場合において、Ｒ相に該当してＲ相の９０度分漏れ電流が＋である場合の条件は、Ｒ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrs'＝−３９であり、この時Ｒ相の９０度分の無効分の漏れ電流値は＋４０である。よって、実際の電線路３と対地間に流れる静電容量による無効分の漏れ電流は、Ｒ相に＋４０（mA）程度他の相よりも多く流れており、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流は、Ｓ相に＋３９（mA）程度他の相よりも多く流れることが分かる。
【００９９】
３）無効分の漏れ電流Ic＝０、有効分の漏れ電流Ic＝０である時、有効分ゼロ漏れ電流値と無効分ゼロ漏れ電流値を計算する場合。
【０１００】
図２５に示す本発明の第３の検出方法は、図２３及び図２４を結合した方法である。既に図２３及び図２４で説明した段階は省略し、各相別９０度分のゼロ値計算１４０の実行について説明する。
【０１０１】
３相各相別に無効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる静電容量による無効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、静電容量による無効分の漏れ電流Icがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側にはどの成分の有効分の漏れ電流が流れるかを調べるためである。簡単に言えば、静電容量による無効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためである。まず、Ｒ相の場合を計算すると、Io１crがゼロになる、つまり、前記式３の値がゼロになるために、零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相のどの程度の大きさの無効分ゼロ漏れ電流Ic'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctを各々読み取り、まずＲ相の９０度無効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式３の値が零（ゼロ）になるためのIcr'値、Ics'値、Ict'値を求め、前記Icr'値とIcs'値とIct'値を前記式２にそれぞれ代入したＲ相電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式８で示され、式３の値に代入したＲ相の電圧の９０度位相分の漏れ電流値Io１cr'は式９で示される。
【０１０２】
【数８】
2010500864.tif 000010
【０１０３】
【数９】
2010500864.tif 000011
【０１０４】
前記式９の値がゼロになるIcr'＝−７３．８、Ics'＝１４７．６、Ict'＝１４７．６であるので、前記値を前記式８にそれぞれ代入すると、−１９．５＋j０、−１４７．３＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｒ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１０５】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【０１０６】
Ｓ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−４０．０、Ics'＝２０．０、Ict'＝−４０．０であり、上記の通りそれぞれ代入すると、３９．９＋j０、７３．６＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｓ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１０７】
Ｔ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−１０７．５、Ics'＝−１０７．５、Ict'＝５３．８であり、上記の通りそれぞれ代入すると、３９．０＋j０、−１４７．３＋j０、−５４．１＋j０であり、前記Ｔ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１０８】
次に、各相別の同相分のゼロ値計算１５０の実行過程について説明する。
【０１０９】
前記各相別９０度分のゼロ値計算１４０のフローとほぼ同様の方法で、３相各相別に有効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流Irがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側に無効分の漏れ電流がどの程度流れるかを調べるためである。簡単に言えば、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためである。まずＲ相の場合を計算すると、Io１rrがゼロになる、つまり、前記式２の値がゼロになるために、零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相の有効分のゼロ漏れ電流Ir'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctを各々読み取り、まずＲ相の同相分有効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式２の値が零（ゼロ）になるためのIrr'値、Irs'値、Irt'値を求め、前記Irr'値とIrs'値とIrt'値を、次のように前記式３にそれぞれ代入したＲ相電圧の９０度分位相分の漏れ電流値Io１cr'は次の式１０で表される。また、式２の値に代入したＲ相電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式１１で表される。
【０１１０】
【数１０】
2010500864.tif 000012
【０１１１】
【数１１】
2010500864.tif 000013
【０１１２】
前記式１１の値がゼロになるIrr'＝１９．５、Irs'＝−３９、Irt'＝−３９であるので、前記値を前記式１０にそれぞれ代入すると、０＋j７３．８、０＋j４０、＋j１０７．６であり、前記Ｒ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１１３】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【０１１４】
Ｓ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝１４７．３、Irs'＝−７３．７、Irt'＝１４７．３であり、上記の通りそれぞれ代入すると、０−j１４７．５、０−j２０、０＋j１０７．５であり、前記Ｓ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１１５】
Ｔ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝−１０８．３、Irs'＝−１０８．３、Irt'＝５４．１であり、上記の通りそれぞれ代入すると、０−j１４７．５、０＋j４０．０、０−j５３．８であり、前記Ｔ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１１６】
次いで、計算データ検証１６０が実行されると、前記各相別の９０度ゼロ値計算１４０フローで計算されて記憶部８６に格納された各相別の無効分の漏れ電流がゼロになるIc'値と、前記各相別の同相分のゼロ値計算１５０により計算されて記憶部８６に格納された有効分の漏れ電流がゼロになるIr'値をそれぞれケース別に組み合わせて、零相漏れ電流に該当するIo値がゼロになる場合の組合せを検出する。各ケース別に組み合わせて再計算して、Io値がゼロになり、前記ケースはＳ相の絶縁抵抗による漏れ電流が最も大きい値に対する場合であるので、選択された組合せはIrs'＝−３９．０、Icr'＝−４０．０の組合せである。前記結果によれば、Ｓ相の絶縁抵抗による有効分の漏れ電流が他のＲ相及びＴ相より３９mA程度大きく、Ｒ相の静電容量による無効分の漏れ電流が他のＳ相及びＴ相より４０mA程度大きいことを意味する。即ち、Ｓ相は絶縁抵抗が最も低い絶縁不良であり、Ｒ相の対地間の静電容量値が最も大きいことが分かる。
【０１１７】
図２３乃至図２５に示す表示＆出力（１７０）の実行について説明する。
【０１１８】
前記計算データ検証（１６０）動作フローで再度計算された組合せ及び各相別Io１、θ、Vf検出１２０動作フローの結果を示すもので、有効分の漏れ電流（Ior＝３９mA）、無効分の漏れ電流（Ioc＝４０mA）、零相漏れ電流（Io＝７６．３mA）、最大絶縁不良である相の情報（例えば上記の例ではＳ相）、最大に静電容量による無効分の漏れ電流が流れる相の情報（例えば上記の例ではＴ相）等、検出されたデータを表示部８４に表示する。さらに、前記各相別のIo１、θ、Vf検出（１２０）動作フローで検出された電線路３と対地間の相電圧値を前記有効分の漏れ電流Ior＝３９mAに対する絶縁抵抗値Ｒ、又は前記無効分の漏れ電流Ioc＝４０mAに対する静電容量値Ｃ等のデータも出力して表示することができる。
【０１１９】
ここで絶縁抵抗値Ｒは式１２で表され、静電容量値Ｃは式１３で表される。式１２及び１３において、電圧増幅係数は電圧検出手段３０の増幅関連係数であり、零相変流器１０を含む漏れ電流検出手段４０の増幅関連係数を１と仮定する。
【０１２０】
[数１２]
絶縁抵抗値（R）＝電圧電圧増幅係数×Vf／Ior
【０１２１】
[数１３]
静電容量値（C）＝Ｉｃ／(２πf×電圧増幅係数×Vf)
【０１２２】
そして、通信部９０を通じて様々な形態の通信方式（ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５、ＲＳ−４２２、ＣＤＭＡ、電力線通信）等を用いて、外部に上記のようなデータを出力することができる。
【０１２３】
さらに、前記各種データのうちあらかじめ記憶部８６に格納されているか、或いは入力部８２を介して入力されるか、或いは通信部９０を介して入力される警報設定値と比較して、有効漏れ電流値（Ior又はIr）より大きいか、絶縁抵抗値Ｒより小さい場合は、警報アラーム出力を表示部８４に表示したり、通信部９０を介してアラームを出力することができる。
【０１２４】
（第２実施例）
本発明の絶縁検出装置の第２実施例を説明する。
【０１２５】
図２３乃至図２５は、図１０及び図１１で説明した第１実施例と同様に、第２実施例でも使用できる絶縁検出装置及び検出方法に関する動作フローチャートである。
【０１２６】
図１０は、図２〜図７で使用される絶縁検出装置の第２実施例のブロック図である。
【０１２７】
本発明の絶縁検出装置２０は、電線路３の対地間の電圧成分を検出して所定の大きさに変換して、順次に選択された相の電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出する電圧検出手段３０と、負荷４を含む電線路３の対地間の零相漏れ電流Ioを検出する零相変流器１０の２次側で検出された零相漏れ電流Io成分を電圧成分に変換して、増幅及び所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出する漏れ電流検出手段４０と、前記電圧検出手段３０の３相各相に対する出力値と前記漏れ電流検出手段４０の出力値の位相差を比較するための位相比較手段５０と、前記漏れ電流検出手段４０の出力値のアナログ成分をデジタル成分に変換するためのアナログ／デジタル変換部６０と、各種データを読み取って出力し、演算及び制御機能を有する演算制御部７０と、各種データを入力して表示する入出力手段８０と、及び外部で遠隔監視するための通信部９０とを有して構成される。前記入出力手段８０は、入力部８２と、表示部８４と、記憶部８６とで構成される。
【０１２８】
図１１に示すように、負荷を含む電線路３の３相電圧成分を検出するための電圧検出手段３０は、電圧検出線（１２、１３、１４）により検出された電圧成分を所定の大きさに変換するための電圧検出部３１と、前記電圧検出部３１で変換された３相電圧成分のうち、順次に前記演算制御部７０で制御出力信号のＲＳＴ電圧制御信号によって３相のうちの１相の電圧成分を選択するための相選択部３２と、前記相選択部３２で選択された相の電圧成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出するための電圧フィルタ部３３とで構成され、前記漏れ電流検出手段４０は、負荷４を含む電線路３の対地間の零相漏れ電流Io成分を検出する零相変流器１０の２次側で検出された漏れ電流成分を電圧成分に変換するための電流／電圧変換部４１と、前記電流／電圧変換部４１で変換された零相漏れ電流Io成分を増幅するための増幅部４２と、前記増幅部４２で増幅された零相漏れ電流Io成分に該当する漏れ電流成分のうち所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出するための電流フィルタ部４３とで構成される。
【０１２９】
前記位相比較手段５０は、前記電圧検出手段３０で出力される３相各相の電圧成分の波形を整形するための電圧成分波形整形部５１と、前記漏れ電流検出手段４０から出力される零相漏れ電流Io成分に該当する漏れ電流成分の波形を整形するための電流成分波形整形部５２と、前記電圧成分波形整形部５１の出力に対する前記電流成分波形整形部５２の出力の位相差を検出するための位相差検出部５３とで構成される。図１０では、前記アナログ／デジタル変換部６０に入力される値は、前記漏れ電流検出手段４０の出力値のみであるが、図１１では、前記アナログ／デジタル変換部６０に入力される値として、前記漏れ電流検出手段４０の出力値と、前記電圧検出手段３０の出力値の２つのアナログ成分が入力されており、電線路３の電圧成分値を読み取り、漏れ電流値だけでなく絶縁抵抗値の計算にも使用する場合と、漏れ電流値のみ計算して絶縁抵抗値は計算しない場合とによって異なるが、本発明の実施例では、絶縁状態の監視に必要な多様な値で表すために絶縁抵抗値の計算まで行う実施例を説明する。
【０１３０】
以下、絶縁検出装置２０の第２実施例である図１１及び絶縁検出装置２０の動作フローチャートである図２３を参照して詳細に説明する。
【０１３１】
図１１及び図２３に示すように、絶縁検出装置２０の記憶部８６に格納された主要フローにおいて、キーパッドやスイッチ等の部品として絶縁検出装置２０で使用される各種データ、例えば、複数個の絶縁検出装置２０が設置されている場合、各絶縁検出装置２０別の番号アドレス、警報設定値等のデータを設定できる機能を有する入力部８２における各種データ設定１００が行われる。次に、入力部８２で設定された各種データや、記憶部８６にあらかじめ格納された各種データや、外部遠隔地から通信部９０を介して入力される各種データを読み取る各種データ読取１１０動作が行われる。
【０１３２】
次に、各相別のIo１、θ、Vf検出１２０が実行されると、上記図１０〜図１１の零相変流器１０の２次側で検出される零相漏れ電流成分Ioは、電流を電圧に変換する電流／電圧変換部４１で電圧成分に変換され、増幅部４２で増幅され、電流フィルタ部４３で所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出した零相漏れ電流に該当する成分Io１をアナログ／デジタル変換部６０及び位相比較手段５０に出力する。前記アナログ／デジタル変換部６０に入力された零相漏れ電流に該当する成分Io１値をデジタル値に変換して、演算制御部７０で読み取り記憶部８６に格納する。
【０１３３】
そして、電圧検出線（１２、１３、１４）により入力される電線路３と対地間の３相各相の電圧成分は、図１４〜図２１で示す実施例と同様の電圧検出部３１において抵抗やコンデンサー、又はトランス、又は１２０度移相部３１１、及び２４０度移相部３１２を利用して、絶縁検出装置２０で使用可能な電圧に分割される。
【０１３４】
前記電圧検出部３１で出力される３相各相の電圧成分を検出するために、演算制御部７０におけるＲＳＴ電圧制御信号により、まずＲ相の選択を指示する制御信号によって相選択部３２でsw１をａに接続すると、Ｒ相の電圧成分が電圧フィルタ部３３に入力される。前記相選択部３２により選択されたＲ相の電圧成分は、電圧フィルタ部３３で所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出したVf（即ち、Ｒ相のVf_rに該当する）値を位相比較手段５０及びアナログ／デジタル変換部６０に出力する。前記アナログ／デジタル変換部６０に入力された対地間電圧成分Vf_r値をデジタル値に変換して、演算制御部７０で読み取り、記憶部８６に格納する。そして、前記位相比較手段５０に入力された対地間の電圧成分Vf_rを電圧成分波形整形部５１で波形を整形した値と、前記漏れ電流検出手段４０で出力された零相漏れ電流成分に該当する１つの漏れ電流成分Io１を電流成分波形整形部５２で波形を整形した値を利用して、位相差検出部５３では前記電圧成分波形整形部５１で出力される電圧成分に対する前記電流成分波形整形部５２で出力される１つの漏れ電流成分との位相差、即ち、Ｒ相電圧成分Vf_rに対する漏れ電流成分Io１の位相差θrを検出し、演算制御部７０で読み取り、記憶部８３に格納する。
【０１３５】
次に、演算制御部７０におけるＲＳＴ電圧制御信号により、まずＳ相の選択を指示する制御信号によって相選択部３２でsw１をｂに接続すると、Ｓ相の電圧成分が電圧フィルタ部３３に入力される。前記相選択部３２により選択されたＳ相の電圧成分は、電圧フィルタ部３３で所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出したVf（即ち、Ｓ相のVf_sに該当する）値を位相比較手段５０及びアナログ／デジタル変換部６０に出力する。前記アナログ／デジタル変換部６０に入力された対地間電圧成分Vf_s値をデジタル値に変換して演算制御部７０で読み取り、記憶部８６に格納する。そして、前記位相比較手段５０に入力された対地間の電圧成分Vf_sを電圧成分波形整形部５１で波形を整形した値と、前記漏れ電流検出手段４０で出力された零相漏れ電流成分に該当する１つの漏れ電流成分Io１を電流成分波形整形部５２で波形を整形した値を用いて、位相差検出部５３では前記電圧成分波形整形部５１で出力される電圧成分に対する前記電流成分波形整形部５２で出力される１つの漏れ電流成分との位相差、即ち、Ｓ相電圧成分Vf_sに対する漏れ電流成分Io１の位相差θsを検出して、演算制御部７０で読み取り、記憶部８３に格納する。
【０１３６】
次に、演算制御部７０におけるＲＳＴ電圧制御信号により、まずＴ相の選択を指示する制御信号によって相選択部３２でsw１をｃに接続すると、Ｔ相の電圧成分が電圧フィルタ部３３に入力される。前記相選択部３２により選択されたＴ相の電圧成分は、電圧フィルタ部３３で所定周波数以下の周波数成分又は商用周波数帯域の周波数成分を抽出したVf（即ち、Ｔ相のVf_tに該当する）値を位相比較手段５０及びアナログ／デジタル変換部６０に出力する。前記アナログ／デジタル変換部６０に入力された対地間電圧成分Vf_t値をデジタル値に変換して演算制御部７０で読み取り、記憶部８６に格納する。そして、前記位相比較手段５０に入力された対地間の電圧成分Vf_tを電圧成分波形整形部５１で波形を整形した値と、前記漏れ電流検出手段４０で出力された零相漏れ電流成分に該当する１つの漏れ電流成分Io１を電流成分波形整形部５２で波形を整形した値を用いて、位相差検出部５３では前記電圧成分波形整形部５１から出力される電圧成分に対する前記電流成分波形整形部５２から出力される１つの漏れ電流成分との位相差、即ち、Ｔ相電圧成分Vf_tに対する漏れ電流成分Io１の位相差θtを検出して、演算制御部７０で読み取り、記憶部８３に格納する。
【０１３７】
上述のVf、Io、θ値の計算について例をあげて説明する。説明を簡単にするために、前記零相変流器１０を含む漏れ電流検出手段４０の増幅関連係数は１、電圧検出手段３０の増幅関連係数は０．００１（即ち１／１０００）と仮定すると、３相電線路３と対地間電圧は２２０V、周波数は６０Hzであり、３相各相と対地間の絶縁抵抗に流れる漏れ電流、つまりＲ相はIrr＝１mA、Ｓ相はIrs＝４０mA、Ｔ相はIrt＝１mAであり、３相各相と対地間の静電容量に流れる漏れ電流、つまりＲ相はIcr＝６０mA、Ｓ相はIcs＝２０mA、Ｔ相はIct＝２０mAである。
【０１３８】
前記各相別のIo１、θ、Vf検出１２０のフローから検出されて記憶部８６に格納された値はIo１は７６．３mA、Vf_r、Vf_s、Vf_tは２２０mV、θrは１０４．８、θsは−１５．２、θtは−１３５．２である。
【０１３９】
次に、各相別Io１の同相分の９０度位相分計算１３０を行う場合、前記各相別のIo１、θ、Vf検出１２０で検出されて記憶部８６に格納されたIo１とθr、θs、θt値を読み取り、３相の各相に対して零相漏れ電流に該当する漏れ電流Io１の電圧に対する同相分cosθと、電圧に対する９０度位相分（sinθ）値を計算して記憶部８６に格納する。より詳細に説明すると、Ｒ相の同相分の漏れ電流Io１rrはIo１xcosθrであり、Ｒ相の９０度位相分の漏れ電流Io１crはIo１xsinθrであり、Ｓ相の同相分の漏れ電流Io１rsはIo１xcosθsであり、Ｓ相の９０度位相分の漏れ電流Io１csはIo１xsinθsであり、Ｔ相の同相分の漏れ電流Io１rtはIo１xcosθtであり、Ｔ相の９０度位相分の漏れ電流Io１ctはIo１xsinθtである。
【０１４０】
上記例で説明した値を置換して計算すると下記の通りである。即ち、Io１rr＝−１９．５mA、Io１cr＝７３．８mA、Io１rs＝７３．６mA、Io１cs＝−２０．０mA、Io１rt＝−５４．１mA,Io１ct＝−５３．８mAであって、Ｒ相電圧に対する零相漏れ電流Ioは−１９．５＋j７３．８（mA）であり、Ｓ相電圧に対する零相漏れ電流Ioは７３．６−j２０（mA）であり、Ｔ相電圧に対する零相漏れ電流Ioは−５４．１−j５３．８（mA）である。
【０１４１】
上記計算値に関して、３相各相の電圧に対する同相分の漏れ電流値と電圧に対する９０度位相分の漏れ電流値との関数関係を説明する。負荷４を含む電線路３の対地間に流れる零相漏れ電流Io成分は式１４で表される。式１４の３相電圧成分に対する零相漏れ電流をＲ相の電圧成分値に変換し、Ｒ相電圧と同相分の零相漏れ電流成分、即ち、Io１rrに該当する値は式１５で表され、Ｒ相電圧と９０度位相分の零相漏れ電流成分、即ち、Io１crは式１６で表される。
【０１４２】
【数１４】
2010500864.tif 000014
【０１４３】
ここで、VとIはベクトル関数である。
【０１４４】
【数１５】
2010500864.tif 000015
【０１４５】
ここで、Iは実数値である。
【０１４６】
【数１６】
2010500864.tif 000016
【０１４７】
ここで、Iは実数値である。
【０１４８】
Ｓ相とＴ相の同相分の漏れ電流と９０度分の漏れ電流の関係式は、前記Ｒ相の同相分の漏れ電流及び９０度分の漏れ電流と、各々１２０度及び−１２０度の位相差を有する。
【０１４９】
前記式１５及び式１６のように、Ｒ相の同相分の漏れ電流にはＲ相の絶縁抵抗によって流れる有効分の漏れ電流Irrだけでなく、Ｓ相及びＴ相の絶縁抵抗に流れる有効分の漏れ電流Irs、Irtと、Ｓ相及びＴ相の静電容量に流れる無効分の漏れ電流Ics、Ictが共に含まれており、Ｒ相の９０度分の漏れ電流にはＲ相の静電容量によって流れる無効分の漏れ電流Icrだけでなく、Ｓ相及びＴ相の静電容量に流れる無効分の漏れ電流Ics、Ictと、Ｓ相及びＴ相の絶縁抵抗に流れる有効分の漏れ電流Irs、Irtが共に含まれていることが分かる。そして、従来の零相変流器により流れる零相漏れ電流Ioの検出だけでは正確な絶縁状態を検知することができないことも、前記式１５及び式１６から類推できる。
【０１５０】
１）図２３の各相別の９０度分のゼロ値計算１４０について説明する。
【０１５１】
３相各相別に無効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる静電容量による無効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、静電容量による無効分の漏れ電流Icがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側にどの成分の有効分の漏れ電流が流れるかを調べるためである。簡単に言えば、静電容量による無効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためである。まずＲ相の場合を計算すると、Io１crがゼロになる、即ち、前記式１６の値がゼロになるために、零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相のどの程度の大きさの無効分ゼロ漏れ電流Ic'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctをそれぞれ読み取り、まずＲ相の９０度無効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式３の値が零（ゼロ）になるためのIcr'値、Ics'値、Ict'値を求め、前記Icr'値とIcs'値とIct'値を次のように前記式１５にそれぞれ代入したＲ相電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式１７で表され、式１６の値に代入したＲ相の電圧の９０度位相分の漏れ電流値Io１cr'は式１８で表される。
【０１５２】
【数１７】
2010500864.tif 000017
【０１５３】
【数１８】
2010500864.tif 000018
【０１５４】
前記式１８の値がゼロになるIcr'＝−７３．８、Ics'＝１４７．６、Ict'＝１４７．６であるので、前記値を前記式１７にそれぞれ代入すると、−１９．５＋j０、−１４７．３＋j０，１０８．３＋j０であり、前記Ｒ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１５５】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【０１５６】
Ｓ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−４０．０、Ics'＝２０．０、Ict'＝−４０．０であり、上記のようにそれぞれ代入すると３９．９＋j０、７３．６＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｓ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１５７】
Ｔ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−１０７．５、Ics'＝−１０７．５、Ict'＝５３．８であり、上記のようにそれぞれ代入すると３９．０＋j０、−１４７．３＋j０、−５４．１＋j０であり、前記Ｔ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１５８】
次に、計算データ検証１６０の実行過程について説明する。
【０１５９】
前記各相別の９０度ゼロ値計算１４０フローで計算されて記憶部８６に格納された各相別無効分の漏れ電流がゼロになるIc'値を読み取り、前記各相別Io１の同相分の位相分計算１３０の実行結果であるＲ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝１９．５＋j７３．８（mA）、Ｓ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝７３．６−j２０．０（mA）、Ｔ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝−５４．１−j５３．８（mA）を利用して、どの相の同相分と９０度分が大きいか或いは小さいかを検査する。まず大きい値に関しては、同相分のうち最大値はＳ相の＋７３．６であるので、Ｓ相の同相分が＋（プラス）される場合は、Ｓ相の有効分の漏れ電流Irs又はＲ相の無効分の漏れ電流Icr値が、Ｔ相の有効分の漏れ電流Irt又はＲ相の有効分の漏れ電流Irr又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict値より大きい場合であり、９０度分のうち最大値はＲ相の＋７３．８であるので、Ｒ相の９０度分が＋（プラス）される場合は、Ｒ相の無効分の漏れ電流Icr又はＳ相の有効分の漏れ電流Irs値が、Ｓ相の無効分の漏れ電流Ics又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict又はＴ相の有効分の漏れ電流Icr値より大きい場合の組合せであり、前記場合は２つの場合の条件を満たしているので、小さな場合を調べても同様に電線路３と対地間に流れる零相漏れ電流成分のうち、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値はＳ相が、静電容量による無効分の漏れ電流値はＲ相が最も大きい。よって、無効分の漏れ電流が零（ゼロ）になる各場合において、Ｒ相に該当しＳ相の同相分漏れ電流が＋である場合の条件は、Ｓ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−４０であり、この時、Ｓ相の同相分の有効分の漏れ電流値は＋３９である。従って、実際の電線路３と対地間に流れる静電容量による無効分の漏れ電流は、Ｒ相が＋４０（mA）程度他の相より多く流れており、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流は、Ｓ相が＋３９（mA）程度他の相より多く流れることが分かる。
【０１６０】
２）各相別同相分のゼロ値計算１５０について説明する。
【０１６１】
図２４において、各相別同相分のゼロ値計算１５０が実行されると、３相各相別に有効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流Irがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側に無効分の漏れ電流がどの程度流れるかを調べるためである。簡単に言えば、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためである。まずＲ相の場合を計算すると、Io１rrがゼロになる、即ち、前記式２の値がゼロになるために零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相の有効分ゼロ漏れ電流Ir'を流すべきかを計算するものである。
【０１６２】
既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr,Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctをそれぞれ読み取り、まずＲ相の同相分有効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち式１５の値が零（ゼロ）になるためのIrr'値、Irs'値、Irt'値を求め、前記Irr'値とIrs'値とIrt'値を次のように式１６にそれぞれ代入したＲ相電圧の９０度位相分の漏れ電流値Io１cr'は式１９で表され、式１５の値に代入したＲ相の電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式２０で表される。
【０１６３】
【数１９】
2010500864.tif 000019
【０１６４】
【数２０】
2010500864.tif 000020
【０１６５】
前記式２０の値がゼロになるIrr'＝１９．５、Irs'＝−３９、Irt'＝−３９であるので、前記値を前記式１９にそれぞれ代入すると０＋j７３．８、０＋j４０、０＋j１０７．６であり、前記Ｒ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１６６】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【０１６７】
Ｓ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝１４７．３、Irs'＝−７３．７、Irt'＝１４７．３であり、上記のようにそれぞれ代入すると０−j１４７．５、０−j２０、０＋j１０７．５であり、前記Ｓ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１６８】
Ｔ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝−１０８．３、Irs'＝−１０８．３、Irt'＝５４．１であり、上記のようにそれぞれ代入すると０−j１４７．５、０＋j４０．０、０−j５３．８であり、前記Ｔ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１６９】
次いで計算データ検証１６０が実行されると、前記各相別同相分のゼロ値計算１５０のフローで計算されて記憶部８６に格納された有効分の漏れ電流がゼロになるIr'値を読み取り、前記各相別Io１の同相分の位相分計算１３０の実行結果であるＲ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝１９．５＋j７３．８（mA）、Ｓ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝７３．６−j２０．０（mA）、Ｔ相電圧に対する零相漏れ電流Io＝−５４．１−j５３．８（mA）を利用して、どの相の同相分及び９０度分が大きいかを調べる。まず大きい値に関しては、同相分のうち最大値はＳ相の＋７３．６であるので、Ｓ相の同相分が＋（プラス）される場合は、Ｓ相の有効分の漏れ電流Irs又はＲ相の無効分の漏れ電流Icr値が、Ｔ相の有効分の漏れ電流Irt又はＲ相の有効分の漏れ電流Irr又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict値より大きい場合であり、９０度分のうち最大値はＲ相の＋７３．８であるので、Ｒ相の９０度分が＋（プラス）される場合は、Ｒ相の無効分の漏れ電流Icr又はＳ相の有効分の漏れ電流Irs値が、Ｓ相の無効分の漏れ電流Ics又はＴ相の無効分の漏れ電流Ict又はＴ相の有効分の漏れ電流Icr値より大きい場合の組合せであり、前記場合は２つの場合の条件を満たしているので、小さな場合を調べても同様に、電線路３と対地間に流れる零相漏れ電流成分のうち絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値はＳ相が、静電容量による無効分の漏れ電流値はＲ相が最も大きい。よって、有効分の漏れ電流が零（ゼロ）になる各場合において、Ｒ相に該当しＲ相の９０度分漏れ電流が＋である場合の条件は、Ｒ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrs'＝−３９であり、この時Ｒ相の９０度分の無効分の漏れ電流値は＋４０である。従って、実際の電線路３と対地間に流れる静電容量による無効分の漏れ電流は、Ｒ相が＋４０（mA）程度他の相より多く流れており、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流は、Ｓ相が＋３９（mA）程度他の相より多く流れることが分かる。
【０１７０】
３）図２５の各相別９０度分のゼロ値計算１４０及び各相別同相分のゼロ値計算１５０について説明する。
【０１７１】
Ａ．各相別９０度分のゼロ値計算１４０
【０１７２】
３相各相別に無効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる静電容量による無効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、静電容量による無効分の漏れ電流Icがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側にどの成分の有効分の漏れ電流が流れるかを調べるためである。簡単に言えば、静電容量による無効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためである。まずＲ相の場合を計算すると、Io１crがゼロになる、即ち、前記式２０の値がゼロになるために零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相のどの程度の大きさの無効分のゼロ漏れ電流Ic'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctをそれぞれ読み取り、まずＲ相の９０度無効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式１６の値が零（ゼロ）になるためのIcr'値、Ics'値、Ict'値を求め、前記Icr'値とIcs'値とIct'値を次のように前記式１５にそれぞれ代入したＲ相の電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式２１で表され、式１６の値に代入したＲ相の電圧の９０度位相分の漏れ電流値Io１cr'は式２２で表される。
【０１７３】
【数２１】
2010500864.tif 000021
【０１７４】
【数２２】
2010500864.tif 000022
【０１７５】
前記式２２の値がゼロになるIcr'＝−７３．８、Ics'＝１４７．６、Ict'＝１４７．６であるので、前記値を前記式２１にそれぞれ代入すると−１９．５＋j０、−１４７．３＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｒ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１７６】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【０１７７】
Ｓ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−４０．０、Ics'＝２０．０、Ict'＝−４０．０であり、上記のようにそれぞれ代入すると３９．９＋j０、７３．６＋j０、１０８．３＋j０であり、前記Ｓ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１７８】
Ｔ相の無効分の漏れ電流値がゼロになるIcr'＝−１０７．５、Ics'＝−１０７．５、Ict'＝５３．８であり、上記のようにそれぞれ代入すると３９．０＋j０、−１４７。３＋j０、−５４．１＋j０であり、前記Ｔ相におけるIcr'、Ics'、Ict'値を記憶部８６に格納する。
【０１７９】
Ｂ．各相別同相分のゼロ値計算１５０
【０１８０】
図２５の各相別同相分のゼロ値計算１５０実行について説明する。前記各相別９０度分のゼロ値計算１４０のフローとほぼ同様の方法で３相各相別に有効分の漏れ電流値が零（ゼロ）になる絶縁抵抗による有効分の漏れ電流値を計算する。この値を計算する理由は、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流Irがゼロになる場合、零相変流器１０の２次側には無効分の漏れ電流がどの程度流れるかを調べるためである。簡単に言えば、絶縁抵抗による有効分の漏れ電流を３相全て平衡にするためである。まずＲ相の場合を計算すると、Io１rrがゼロになる、即ち、前記式１１の値がゼロになるために零相変流器１０の１次巻線に別途にどの相の有効分のゼロ漏れ電流Ir'を流すべきかを計算するものである。既に説明した、記憶部８６に格納されたＲ相のIo１rr、Io１crと、Ｓ相のIo１rs、Io１csと、Ｔ相のIo１rt、Io１ctをそれぞれ読み取り、まずＲ相の同相分有効分の漏れ電流が零（ゼロ）になるように、即ち、式１５の値が零（ゼロ）になるためのIrr'値、Irs'値、Irt'値を求め、前記Irr'値とIrs'値とIrt'値を次のように前記式１６にそれぞれ代入したＲ相電圧の９０度位相分の漏れ電流値Io１cr'は式２３で表され、式１５の値に代入したＲ相の電圧の同相分の漏れ電流値Io１rr'は式２４で表される。
【０１８１】
【数２３】
2010500864.tif 000023
【０１８２】
【数２４】
2010500864.tif 000024
【０１８３】
前記式２４の値がゼロになるIrr'＝１９．５、Irs'＝−３９、Irt'＝−３９であるので、前記値を前記式２３にそれぞれ代入すると０＋j７３．８、０＋j４０、０＋j１０７．６であり、前記Ｒ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１８４】
次に、前記Ｒ相と同様の方法でＳ相とＴ相に対して各々計算すると下記の通りになる。
【０１８５】
Ｓ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝１４７．３、Irs'＝−７３．７、Irt'＝１４７．３であり、上記のようにそれぞれ代入すると０−j１４７．５、０−j２０、０＋j１０７．５であり、前記Ｓ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１８６】
Ｔ相の有効分の漏れ電流値がゼロになるIrr'＝−１０８．３、Irs'＝−１０８．３、Irt'＝５４．１であり、上記のようにそれぞれ代入すると０−j１４７．５、０＋j４０．０、０−j５３．８であり、前記Ｔ相におけるIrr'、Irs'、Irt'値を記憶部８６に格納する。
【０１８７】
次いで、計算データ検証１６０実行について説明する。前記各相別９０度ゼロ値計算１４０のフローで計算され記憶部８６に格納された各相別の無効分の漏れ電流がゼロになるIc'値と、前記各相別同相分のゼロ値計算１５０のフローで計算され記憶部８６に格納された有効分の漏れ電流がゼロになるIr'値をそれぞれケース別に組み合わせて、零相漏れ電流に該当するIo値がゼロになる場合の組合せを検出する。各ケース別に組み合わせて再計算してIo値がゼロになり、前記ケースはＳ相の絶縁抵抗による漏れ電流が最も大きな値に対する場合であるので、選択された組合せはIrs'＝−３９．０、Icr'＝−４０．０組合せである。前記結果によれば、Ｓ相の絶縁抵抗による有効分の漏れ電流が、他のＲ相とＴ相より３９mA程度大きく、Ｒ相の静電容量による無効分の漏れ電流が、他のＳ相とＴ相より４０mA程度大きいことを意味する。即ち、Ｓ相は絶縁抵抗が最も低い絶縁不良であり、Ｒ相の対地間静電容量値が最も大きいことが分かる。
【０１８８】
図２３乃至図２５に示す表示＆出力１７０実行について説明する。
【０１８９】
前記計算データ検証１６０の動作フローで再び計算された組合せ及び各相別Io１、θ、Vf検出１２０の動作フローの結果を示すもので、有効分の漏れ電流Ior＝３９mA、無効分の漏れ電流Ioc＝４０mA、零相漏れ電流Io＝７６．３mA、最大に絶縁不良である相の情報（例えば、上記例ではＳ相）、最大に静電容量による無効分の漏れ電流が流れる相の情報（例えば、上記例ではＴ相）等、検出されたデータを表示部８４に表示する。そして、前記各相別のIo１、θ、Vf検出１２０の動作フローで検出された電線路３と対地間の相電圧値を前記有効分の漏れ電流Ior＝３９mAに対する絶縁抵抗値Ｒ、又は前記無効分の漏れ電流Ioc＝４０mAに対する静電容量値Ｃ等のようなデータも表示出力することができる。
【０１９０】
ここで、絶縁抵抗値Ｒは式１３で表され、静電容量値Ｃは式１４で表される。そして、式１３及び式１４において、電圧増幅係数は、電圧検出手段３０の増幅関連係数であり、零相変流器１０を含む漏れ電流検出手段４０の増幅関連係数は１と仮定する。
【０１９１】
また、通信部９０を介して様々な形態の通信方式（ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５、ＲＳ−４２２、ＣＤＭＡ、電力線通信等）を利用して外部に上記のようなデータを出力することも可能である。
【０１９２】
さらにまた、前記各種データのうちあらかじめ記憶部８６に格納されているか、或いは入力部８２を介して入力されているか、或いは通信部９０を介して入力されている警報設定値と比較して、有効漏れ電流値Ior又はIrより大きいか、絶縁抵抗値Ｒより小さい場合、警報アラーム出力を表示部８４に表示したり、通信部９０を介してアラームを出力することができる。
【０１９３】
（他の実施例）
他の実施例として図３〜図７は、変圧器１の２次側結線がワイ結線でも、デルタ結線でも実施することができ、３相３線式でも３相４線式でも実施することができ、非接地方式でも実施することができ、電線路３の電圧成分を相電圧を検出して実施することもでき、線間電圧を検出して実施することもできる等、多様な形態に実施可能であることを説明する。
【０１９４】
図３は、本発明の絶縁検出装置の第２実施例の結線図であって、第１実施例の図２と異なる。図２の実施例では、零相漏れ電流Ioを検出するＺＣＴのような零相変流器１０の設置位置を電線路３の中間に設置して、負荷４を含む電線路３の絶縁状態を検出しており、図３の実施例では、零相変流器１０の設置位置を変圧器１の接地線５の中間に設置している。他は第１実施例と同様である。
【０１９５】
次に、本発明の絶縁検出装置の第３実施例の結線図である図４は、第１実施例の図２とほぼ同様で、中性相Ｎを使用する３相４線式でも実施可能であることを説明するための結線図として、絶縁検出装置２０の動作フロー及び検出方法は上記説明と同様である。
【０１９６】
次に、本発明の絶縁検出装置の第４実施例の結線図である図５は、変圧器１の２次側結線がデルタ結線であり、デルタ結線の１つの相が接地された電線路３でも実施可能であることを説明するための結線図として、絶縁検出装置２０の動作フロー及び検出方法は上記説明と同様である。
【０１９７】
次に、本発明の絶縁検出装置の第５実施例の結線図である図６は、変圧器１の２次側結線がデルタ結線であり、接地されていない非接地方式でも実施可能であることを説明するための結線図として、絶縁検出装置２０の動作フロー及び検出方法は上記説明と同様である。
【０１９８】
次に、本発明の絶縁検出装置の第６実施例の結線図である線間電圧を検出して電線路３の絶縁状態を監視することを説明するための結線図であり、絶縁検出装置２０の動作フロー及び検出方法は上記説明と同様である。
【０１９９】
上記したような本発明の実施例である図９及び図１１に示される漏れ電流検出手段４０は、零相変流器１０を介して漏れ電流成分を検出して、前記漏れ電流成分を電流／電圧変換部４１で電圧成分に変換し、前記電圧成分に変換された値を増幅部４２を通じて増幅し、この増幅された値を電流フィルタ部４３でフィルタリングするという構成であるが、漏れ電流検出手段の他の実施例である図２２では、零相変流器１０を介して漏れ電流成分を検出して、前記漏れ電流成分を電流／電圧変換部４１で電圧成分に変換した後、まず電流フィルタ部４３でフィルタリングしてから増幅部４２で増幅するように構成されているという差がある。
【０２００】
本発明の実施例では、電圧検出部３１で使われる抵抗またはコンデンサーの容量に３相とも等しい値を適用したが、３相別に同じではない所定の値を適用する実施例もあり得て、本発明の実施例のような機能を持つ位相角と漏れ電流を計測することができる機能を持った力率計及び漏れ電流計または電力計を使って各相別で計測して実施する実施例もあり得る。
【０２０１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施例には限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲で定義されている本発明の基本概念を利用して多様な変形及び改良が可能であろう。それらの変形及び改良形態も本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。
【符号の説明】
【０２０２】
１    変圧器
２    開閉器
３    電線路
４    負荷
５    接地線
６    接地
８    静電容量
９    絶縁抵抗
１０    零相変流器
１２、１３、１４    電圧検出線
２０    絶縁検出装置
３０    電圧検出手段
３１    電圧検出部
３２    相選択部
３３    電圧フィルタ部
４０    漏れ電流検出手段
４１    電流／電圧変換部
４２    増幅部
４３    電流フィルタ部
５０    位相比較手段
５１    電圧成分波形整形部
５２    電流成分波形整形部
５３    位相差検出部
６０    アナログ／デジタル変換部
７０    演算制御部
８０    入出力手段
８２    入力部
８４    表示部
８６    記憶部
９０    通信部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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