(57)【要約】【課題】  自家用受電設備での漏電検知装置であって、スカラー方式のＩｇｒ検出手段を用いて、高精度で低コスト化を図り得て、構成が簡単な装置を提供する。【解決手段】  Ｉｇｒ検出器１０においては、低圧電路４に設ける検出用ＣＴ８と、Ｂ種接地線に設ける重畳用ＣＴとから信号を入力して、前記２つの信号のうちの基本波に関するデータを、基本波用バンドパスフィルタ１５で処理し、第ｎ調波用バンドパスフィルタ１６からの情報と合わせて、抵抗成分演算回路１７で漏電の場合の情報を出力し、出力回路１８を用いて表示できるようにする。【選択図】          図１
2007278953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気設備の低圧電路に対して検出用ＣＴを、Ｂ種接地線に対しては重畳用ＣＴを配置して、低圧電路での絶縁抵抗を検知するＩｇｒ検出器であって、
前記重畳用ＣＴから電源周波数および電源周波数の高調波に一致しない、非正弦波交流電圧を絶縁抵抗検出用重畳周波数として低圧電路に重畳し、
Ｉｇｒ検出器の検出用ＣＴから入力回路を通して入力された信号に対して、前記重畳信号の基本波成分を検出する基本波用バンドパスフィルタおよび、十分に高い前記重畳信号の高調波成分を検出する第ｎ調波用バンドパスフィルタを配置し、
前記基本波用バンドパスフィルタから出力される、前記重畳信号の基本波成分の信号の大きさと、
前記第ｎ調波用バンドパスフィルタから出力される、前記重畳信号の第ｎ調波の信号の大きさとの、２つの信号を抵抗成分演算回路に入力させて、
演算処理により低圧電路の絶縁抵抗を検知する処理手段を設けたことを特徴とするスカラー方式Ｉｇｒ検出器。
【請求項２】
前記Ｉｇｒ検出器の重畳用ＣＴから出力された信号を、入力回路を介して通過周波数可変形フィルタを用いて絶縁抵抗を検出するに際して、
最初に、前記重畳信号の基本波成分の通過周波数に前記通過周波数可変形フィルタを設定し、前記重畳信号の基本波成分の重畳信号の大きさを測定、記録し、
次に、前記第ｎ調波の通過周波数に前記通過周波数可変形フィルタを設定し、第ｎ調波の重畳信号の大きさをを測定、記録し、
前記重畳信号の基本波成分の大きさと、前記第ｎ調波成分の信号の大きさを抵抗成分検出回路に入力させて、絶縁抵抗を検知する動作を行うものとして構成し、
検出ＣＴ信号の処理回路を１系統とすることを可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のスカラー方式Ｉｇｒ検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気設備の低圧電路に発生する地絡の状況を、簡便な回路構成により検出できて、低コスト、高精度化を図り得るスカラー方式Ｉｇｒ検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＩｇｒ検出器は、低圧電路に重畳用変流器（以下「重畳ＣＴ」という）により正弦波交流を重畳し、電路に流れる重畳波周波数成分Ｉｇを、検出用変流器（以下「検出ＣＴ」という）により検出し、位相検波により分離した電路の絶縁抵抗成分により、流れる電流（以下「Ｉｇｒ」という）を検出する手法を用いている。そこで、Ｉｇｒ検出の精度を得るために、正確な信号の位相関係を維持する必要があり、回路が複雑で、検出ＣＴおよび重畳ＣＴに特殊で高価なものを用いるため、コスト高になる傾向があった。
【０００３】
前記例えば、前記Ｉｇｒ検出情報を用いる装置として、特開平１０−３３９７５７号公報（特許文献１）等がある。前記従来例の装置においては、図３のブロック図に示すような回路を構成している。前記従来例の装置２０では、クランプＣＴ８に接続されて、その情報を入力するヘッドアンプ２１と、ローパスフィルタ回路２２、商用周波数除去フィルタ回路２３、重畳信号用バンドパスフィルタ回路２４および、整流・ゲイン調整回路２６を、順次接続して構成している。そして、前記整流・ゲイン調整回路２６で得られた情報を、ディスプレイ２７に表示するようにしている。
【０００４】
前記Ｉｇｒ検出器２０において、前記クランプＣＴ８はクランプ型変流器により構成されているもので、磁気的結合により低圧電路の一次電流を二次電流に変換して、ヘッドアンプ２１に入力する。このヘッドアンプ２１は、前記クランプＣＴ８から入力される二次電流を、信号処理に必要とされる電圧まで増幅する機能を持っており、その増幅された電圧信号を商用周波数除去フィルタ回路２３に伝達して、商用周波数を減衰させた信号を、重畳信号用バンドパスフィルタ回路２４に向けて出力させる。
【０００５】
前記重畳信号用バンドパスフィルタ回路２４では、漏電監視用の重畳信号成分のみを通過させて、位相検波回路２５を通して、前記整流・ゲイン調整回路２６にその信号を伝達し、その信号を受けた前記整流・ゲイン調整回路２６では、重畳信号成分を整流して直流に変換するものとして構成する。前記回路２６でゲイン調整を行って、商用周波数の電圧に適合した漏洩電流値を、ディスプレイ２７に表示させるが、その他に、装置の動作状態および漏洩電流値などの情報を、選択的に表示させる機能をも持っている。なお、この例においては、低圧電路に流れる商用周波数（５０〜６０Ｈｚ）成分は必要とされないために、その後の信号処理で不要とされる商用周波数成分のみを減衰させるのである。
【０００６】
前記位相検波回路２５には、基準信号入力回路からＩｇｒ検出用の正弦波としての異周波数、例えば、１２，５Ｈｚまたは２０，５Ｈｚ等の周波数の信号を基準信号として入力する。この基準信号入力コードからの回路には、ヘッドアンプ３１、ローパスフィルタ回路３２、商用周波数除去フィルタ回路３３、重畳信号用バンドパスフィルタ回路３４および、波形成形回路３５を接続して設けている。そして、前記波形成形回路３５の出力を位相検波回路２５に入力させて、クランプＣＴからの信号処理回路の信号と、位相検波の処理を行う。
前記Ｉｇｒ検出器１０ａは、低圧電路とアースの間に、図４に説明するように接続しているものであり、基準電圧信号とクランプＣＴ信号との位相関係が適合しない場合には、双方を一致させるように、基準電圧信号を変える等の制御を行うようにしている。
【０００７】
前記Ｉｇｒ検出器において、低圧電路とアースの間には、図５に説明するような等価回路を構成しているものであり、対地絶縁抵抗Ｒと対地静電容量Ｃがあり、漏電監視用重畳電圧による電流Ｉｇは、対地絶縁抵抗による電流Ｉｇｒと、対地静電容量による電流Ｉｃとの合成電流となる。
そして、図２に示すように、前記クランプＣＴ８で検出した、重畳信号成分の漏れ電流Ｉｃを、位相検波回路２５で信号処理することにより、絶縁抵抗に起因する電流Ｉｇｒを検出することができる。
ここで、対地間静電容量は通常一定で、低圧電路の絶縁状態により対地間絶縁抵抗が変化するので、図６のベクトル図に示すように、対地間絶縁抵抗による電流Ｉｇｒと、対地間静電容量による電流Ｉｃとの合成電流Ｉｇを検出するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−３３９７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、前記従来方式のＩｇｒ検出器において、Ｉｇｒ検出の精度を得るために、正確な信号の位相関係を維持する必要があるために、回路が複雑で、検出ＣＴおよび重畳ＣＴに特殊で高価なものを用いることになるため、コスト高になる傾向があった。また、前記低圧電路の絶縁監視装置のＩｇｒ検出器、Ｉｏ（アイゼロと読む）検出器では、次に挙げるような問題が残っている。
【０００９】
（１）Ｉｇｒ検出器
ａ  消費電力  ：  電路に商用周波数および商用周波数の高調波と一致しない正弦波交流重畳電圧を注入するため、電力増幅器等の効率が悪く、消費電力が大きい。
ｂ  回路構成  ：  重畳電圧を基準として、検出ＣＴからの電流信号を位相検波するため、電路から取得する重畳電圧の処理回路と、検出ＣＴからの漏れ電流の処理回路の２系統が必要となり、さらに、位相検波回路が必要となるために回路構成が複雑となる。
ｃ  重畳ＣＴ  ：  電路に正弦波交流を重畳する必要があり、磁気回路の直線性が求められ、鉄心の量が多くなり大型で効果となる。
ｄ  検出ＣＴ：  大口径の検出ＣＴは、一般に位相特性（ＣＴ一次電流に対するＣＴ二次電流の位相のずれ）が悪くなるため、専用の小口径のＣＴが用いられる。
このため、変圧器のＢ種接地線を貫通できる内径３０ｍｍ程度のＣＴが限界で、配電盤から多数施設されている負荷ケーブル回路など、大口径のケーブルへ設置することは困難である。
【００１０】
（２）Ｉｏ検出器
Ｉｏ検出器は、変圧器のＢ種接地線に流れる商用周波数およびその高調波成分の大きさを検出する簡便な電路の絶縁検出器である。
ａ  対地静電容量の影響  ：本来絶縁検出器は電路の抵抗地絡時のみ、警報を発する性能が望まれるが、Ｉｏ検出器は、低圧電路の対地静電容量の影響を強く受け、正確な絶縁検出器とは言い難い面がある。
さらに、負荷の変化（対地静電容量）の影響を受け、大規模な電気設備では抵抗地絡の発生がないにも係わらず、警報を発することがある。
ｂ  単相三線式の異相地絡の影響  ：単相三線式において、異なる相が同時に地絡し、ほぼ等しい電流が両者に流れた場合に、地絡電流が相殺されて、地絡が検出できないことがある。
ｃ  接地相の地絡検出  ：Ｉｇｒ方式では、電路の接地相の地絡も検出可能であるが、接地相は一般に無電圧の場合が多いため、Ｉｏ方式では検出が困難である。
【００１１】
本発明は、従来の位相検波方式とは異なり、スカラー方式によるＩｇｒ検出により、高精度、低コスト化を図ることを主な目的とし、さらに、容易に多回路化を図れる等、従来方式と比較して、製品の多様化が可能であることから、漏電探査を容易にし、省力化、商品価値の向上可能な手段を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電気設備の低圧電路に対して検出用ＣＴを、Ｂ種接地線に対しては重畳用ＣＴを配置して、低圧電路での絶縁抵抗を検知するＩｇｒ検出器に関する。
請求項１の発明は、前記重畳用ＣＴから電源周波数および電源周波数の高調波に一致しない、非正弦波交流電圧を絶縁抵抗検出用重畳周波数として低圧電路に重畳し、
Ｉｇｒ検出器の検出用ＣＴから入力回路を通して入力された信号に対して、前記重畳信号の基本波成分を検出する基本波用バンドパスフィルタおよび、十分に高い前記重畳信号の高調波成分を検出する第ｎ調波用バンドパスフィルタを配置し、
前記基本波用バンドパスフィルタから出力される、前記重畳信号の基本波成分の信号の大きさと、
前記第ｎ調波用バンドパスフィルタから出力される、前記重畳信号の第ｎ調波の信号の大きさとの、２つの信号を抵抗成分演算回路に入力させて、演算処理により低圧電路の絶縁抵抗を検知する処理手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、前記Ｉｇｒ検出器の重畳用ＣＴから出力された信号を、入力回路を介して通過周波数可変形フィルタを用いて絶縁抵抗を検出するに際して、
最初に、前記重畳信号の基本波成分の通過周波数に前記通過周波数可変形フィルタを設定し、前記重畳信号の基本波成分の重畳信号の大きさを測定、記録し、
次に、前記第ｎ調波の通過周波数に前記通過周波数可変形フィルタを設定し、第ｎ調波の重畳信号の大きさをを測定、記録し、
前記重畳信号の基本波成分の大きさと、前記第ｎ調波成分の信号の大きさを抵抗成分検出回路に入力させて、絶縁抵抗を検知する動作を行うものとして構成し、
検出ＣＴ信号の処理回路を１系統とすることを可能にしたことを特徴とする。
【００１４】
前記請求項２の構成に関しては、従来方式では、電路と対地間の重畳電圧の信号処理回路と検出ＣＴからの信号の処理回路に２系統が必要であった。これに対して、本発明においては、前記請求項に記載しているように、検出ＣＴ信号の処理回路を１系統とすることができ、位相検波回路を省略して構成することができる。
【００１５】
前述したように構成したことにより、以下に例示するような特徴を発揮できる。
・低消費電力の装置とすることができる。つまり、非正弦波交流を重畳するため、増幅器等の効率が高く、消費電力の少ない製品を得ることが可能となる。
・重畳電圧が小さくできる、すなわち、従来方式は。精度を得るために大きな重畳電圧を必要としたが、本方式では、原理的に小さい重畳電圧で高い精度が得られるため、重畳ＣＴを小型化できる。
・部品点数が少ない装置として構成できる。つまり、従来方式では、重畳信号の処理回路が２系統必要であったが、本方式では重畳信号の処理回路が１系統であるとともに、位相検波回路がないため、回路が簡略化され、部品点数が少なくなる。
また、信号処理系が信号の大きさのみの制御であるため、信号の位相に関する補正回路等も不要となる。という効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図示する例にしたがって、本発明のスカラー方式Ｉｇｒ検出器の構成を説明するが、本発明のスカラー方式Ｉｇｒ検出器は、図１に説明する例のように、高圧電路２から給電される高圧電流を変圧器３により低圧電流として給電し、低圧電路の漏電が発生した時の情報を、容易に検知できるように構成しているものである。そのＩｇｒ検出器１０において、その中に組み込まれる各回路構成部材としては、以下に説明する機能と同等な働きを行う部材であれば、特にその回路機構に限定するものではない。
【実施例】
【００１７】
図１に示す例において、高圧電路２から給電される高圧電流を変圧器３により低圧電流として、低圧電路４に給電して、負荷側での受電を可能としている。この給電回路において、低圧電路４からＢ種接地線５をＢ種接地極６に接続しており、前記Ｂ種接地線５に対して重畳用ＣＴ７を、低圧電路４に対して検出用ＣＴ８をそれぞれ接続し、検出ＣＴから得られる情報を、Ｉｇｒ検出器１０に入力させている。前記Ｉｇｒ検出器１０において、Ｂ種接地線５に取り付けた重畳ＣＴ７へは、発振回路１２で非正弦波交流を発振した信号を、電力増幅器１１で増幅し供給する。
通過周波数可変形フィルタを用いる場合は、発振回路１２の信号を利用し、重畳信号の基本周波数および、その高調波に適合した通過周波数を設定することもできる。
【００１８】
なお、前記Ｂ種接地線５に対して装着する重畳用ＣＴ７は、磁心型変流器であり、電路に重畳電圧を注入する作用を行うものとして構成する。低圧電路４に設ける検出用ＣＴ８で検知された信号情報は、入力回路１４から基本波用バンドパスフィルタ１５と、第ｎ調波用バンドパスフィルタ１６にそれぞれ並列に供給されて、各回路で信号の処理が行われる。前記２つのバンドパスフィルタで処理された信号は、抵抗成分（Ｉｇｒ）演算回路１７に伝達されて、その出力は、出力回路１８に伝達される。
【００１９】
前記出力回路１８は、前記抵抗成分演算回路１７で検知されたＩｇｒの値が、一定の大きさを越えると、警報を発するように動作をするものとして構成されるが、その機能に加えて。レベル検出とデータ送出の機能を有するもの、および、ディスプレイ手段を接続して設けることができる。
前記検出用ＣＴ８から入力される信号を、順次処理する回路の構成要素では。次のような動作を行うものとして設けられる。
前記低圧電路４に装着する検出用ＣＴ８は、磁心型変流器であるが、変圧器のＢ種接地線に用いるものでは検出ＣＴを用い、負荷ケーブル等の幹線に対して用いるものでは、ＺＣＴを用いている。
【００２０】
前記検出用ＣＴ８から信号が入力される入力回路１４では、商用周波数および商用周波数の高調波成分を減衰させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等から構成される。なお、本実施例では、入力保護回路、増幅器および本測定器の信号系には、商用周波数成分および商用周波数の高調波成分は不要であることから、前記商用周波数成分等を除いた情報を、基本波用バンドパスフィルタ１５と、第ｎ調波用バンドパスフィルタ１６に向けて発振する。
前記基本波用ＢＰＦ１５は、重畳信号周波数の基本波を通過するフィルタであり、通過周波数可変形フィルタを用いる場合は、発振回路の信号を基準信号として、重畳周波数にフィルタの通過周波数を一致させる。また、前記基本波用バンドパスフィルタ１５に対しては、発振回路１２からの周波数成分の信号が入力されて、前記入力回路１４からの信号と、発振回路１２からの信号とを用いて得られた信号を、抵抗成分演算回路１７に向けて出力する。なお、基本波用バンドパスフィルタ１５においては、通過周波数可変形フィルタを１個用いて、絶縁抵抗Ｒを検出する場合は、最初に重畳信号周波数の基本波の大きさを測定・記録し、次に、通過周波数を変えて、第Ｎ次高調波の大きさを測定・記録し、絶縁抵抗Ｒを検出する方式を用いている。
【００２１】
前記２つの回路１５、１６からの信号を入力する抵抗成分（Ｉｇｒ）演算回路１７においては、電路に流れる絶縁検出用重畳信号の基本波信号の大きさと、十分に高い高調波次数の電流の大きさを求め、２つの電流の大きさから絶縁抵抗を演算処理により求めるように、処理動作を行うものとして構成される。また、この抵抗成分演算回路１７においては、得られた絶縁抵抗Ｒの値から、電路電圧から算出されるＩｇｒの大きさに換算する処理を行うものとする。なお、この回路１７では、必要に応じて、データの平均化等の処理を行うことができ、その処理した信号を、出力回路１８に向けて伝達する。前記出力回路１８は、レベル検出とデータ送出の機能を有するものとして構成され、さらに、ディスプレイ手段を接続して設けることができる。そして、前記回路で検知されたＩｇｒの値が、一定の大きさを越えると、警報を発するように動作をする。
【００２２】
前記出力回路１８においては、Ｉｇｒのモニターへの処理した情報の出力、警報を通報器等へ送出するデータ送出機能等の複数の機能を持たせている。さらに、前記低圧電路での事故等が発生した時の、警報を出力する機能に加えて、検出器の動作状況の出力、ディスプレイに表示する機能を組合せて構成することができる。
【００２３】
前述したような機能を有する回路を組合せて、構成したＩｇｒ検出器１０においては、以下に説明するような機能を持たせることが可能である。つまり、前記Ｉｇｒ検出器１０においては、次に説明するような信号処理の動作を行うものとされる。
【００２４】
（１）  交流重畳信号の印加：交流重畳信号は、非正弦波交流を重畳する。
重畳波形は、方形波、三角波等の種々の波形を用いることができる。
また、重畳信号周波数は、商用周波数および商用周波数の高調波と一致しないものを用い、電源周波数を越える周波数を採用することができる。
【００２５】
（２）  電路に流れる電流の検出：電路に流れる電流の検出は、検出用ＣＴまたはＺＣＴにより行う。
電路に流れる絶縁検出用重畳電流の、検出した基本波および高調波成分の任意次数の周波数成分を、フィルター回路により抽出し、絶縁抵抗検出用データとして用いる。
【００２６】
（３）  絶縁抵抗Ｒの分離：絶縁抵抗Ｒは、重畳信号成分の電路に流れる基本波成分の電流の大きさと、十分に高い高調波次数の電流の大きさを求め、２つの電流の大きさから演算処理により求める。
【００２７】
（４）  レベル検出：警報レベルの検出は、前述の絶縁抵抗Ｒから、電路電圧から算出されるＩｇｒの大きさに換算し、一定の大きさを越えると警報を発するように設定する。  また、Ｉｇｒのモニター出力等の機能を持たせる。
【００２８】
本発明のＩｇｒ検出器の動作の原理：
図２に示すような等価回路を用いて、本発明のＩｇｒ検出器の動作を説明するが、この等価回路の説明図において、Ｖ：絶縁検出用重畳電圧、Ｒ：対地抵抗（絶縁抵抗）、
Ｃ：対地静電容量、Ｉｒ：対地抵抗により流れる電流、Ｉｃ：対地静電容量により流れる電流、Ｉ：Ｉｃ、Ｉｒの合成電流（電路に流れる電流）をそれぞれ表しているもので、
ＣＴは、検出ＣＴ８である。
【００２９】
前記等価回路に対して、以下の処理動作を行うことにより、装置を有効に作用させる。  ａ  ：  電路に重畳信号である非正弦波交流Ｖを印加する。
重畳電圧の波高値をＥ、基本波の角周波数をωの方形波とすると、電圧波形に含まれる各高調波成分は、次の式で表される。
Ｖ＝（４Ｅ／π）・（sin ωt+1/3 ×sin ωt+1/5 ×sin5ωt+…
…＋1/N ×sinNωｔ）…（ａ）
上の式で表され、基本波の波高値を１とすると、第三高調波の波高値は１／３、第五高調波の波高値は１／５となり、Ｎ次高調波の波高値では１／Ｎとなる。（Ｎは奇数）
【００３０】
ｂ  対地抵抗（絶縁抵抗）に流れる電流
前記式のように、重畳電圧が印加された際には、対地抵抗に流れる各高調波の電流ｉｃは、次の式で表される。
Ｉｒ＝（4R／Ｒπ）・（sin ωt+1/3 ×sin ωt+1/5 ×sin5ωt+…
…＋1/N ×sinNωｔ）……………（ｂ）
ｃ  対地静電容量に流れる電流
上記の重畳電圧が印加された際に、対地静電容量Ｃに流れる各高調波の電流Ｉｃは次の式で表される。
Ｉｃ＝４Ｅ／π（ωＣ×ｓｉｎωｔ＋３ωＣ×１／３×ｓｉｎ３ωｔ＋
５ωＣ×１／５×ｓｉｎ５ωｔ＋……＋ＮωＣ×１／Ｎ×ｓｉｎＮωｔ）…（ｃ）
【００３１】
ｄ  絶縁抵抗、対地静電容量に流れる電流の大きさ（スカラー量）の特徴
前記の式から絶縁抵抗に流れる電流の大きさは、基本波を１とすると、第３高調波では１／３、第５高調波では１／５となり、高調波次数が高まるにつれて反比例して小さくなる。
また、対地静電容量に流れる電流の大きさは。前記した式より、各高調波とも電流の大きさは等しく、高調波次数が高まるにつれて減少することはない。
【００３２】
ｅ  絶縁抵抗の検出
（１）  対地静電容量に流れる電流の検出
前記のように、重畳電圧の高調波次数が高まるにつれて、減少する絶縁抵抗に流れる電流の特性から、絶縁抵抗に流れる電流が無視できる程度の、十分に高い高調波次数（以下「第ｎ調波」という）の電流を検出することにより、対地静電容量Ｃのみに流れる電流と見なすことができる。
このときの検出ＣＴに流れる電流の実効値を、Ｉｃｎとする。
【００３３】
（２）  基本波成分を検出した際に流れる電流
基本波成分による絶縁抵抗に流れる電流をＩｒ１′とすると、この値は次の式で表される。
Ｉｒ１′＝４Ｅ／Ｒπ×ｓｉｎωｔ    
上記式の時間関数ωｔを省略し、実効値に換算してＩｒ１とすると、その式は、次のように表される。
Ｉｒ１＝４Ｅ／Ｒπ×２1/2   となる。
そして、基本波成分により対地静電容量に流れる電流をＩｃ１′とすると次の式で表される。
Ｉｃ１′＝４ＥωＣ／π×ｓｉｎωｔ
実効値をＩｃ１とすると、
Ｉｃ１＝４ＥωＣ／π×２1/2 となる。
【００３４】
（３）  絶縁抵抗の算出
前記ＩｃｎとＩｃ１の大きさは等しいため、Ｉｃ１をＩｃｎとし、抵抗成分により流れる電流をＩｒ１とすると、検出ＣＴに流れる基本波の電流の大きさ（スカラー量）は、次の式で表される。
Ｉ＝（Ｉｒ１2 ＋Ｉcn2 ）1/2   となる。
上の式を変形し、抵抗成分に流れる電流Ｉｒ１を求めると、
Ｉｒ１＝（Ｉ2 ＋Ｉcn2 ）1/2   
上記式より、絶縁抵抗Ｒは、
Ｒ＝４Ｅ／（Ｉ2 ＋Ｉcn2 ）1/2 ×π×２1/2   で表される。
【００３５】
（Ａ）  原理のまとめ
前式から、絶縁抵抗Ｒを求めるには、回路に非正弦波交流を重畳し、回路に流れる重畳信号基本波成分の電流Ｉの大きさと、十分に高い高調波次数の電流Ｉｃｎの２つのスカラー量を、検出ＣＴにより検出し、簡単な演算処理により算出する。
以上は、方形波を重畳した例を説明したが、三角波等の他の非正弦波交流を用いた場合は、高調波次数に含まれる高調波の実効値が異なるため、換算式を重畳波形に適合したものにすることにより、多様な重畳波形に適合することができる。
【００３６】
（Ｂ）  絶縁抵抗ＲからＩｇｒへの変換
本検出器は、回路の絶縁抵抗Ｒを検出するが、一般的には、絶縁抵抗Ｒによる漏れ電流値Ｉｇｒに換算され、表示・管理されることが多い。
Ｉｇｒへの換算は、１００Ｖ回路、２００Ｖ回路では、絶縁抵抗Ｒから次の式によって行う。
１００Ｖ回路    Ｉｇｒ＝１００／Ｒ
２００Ｖ回路    Ｉｇｒ＝１２０／Ｒ
となり、換算式の分母に電路の電圧を代入して計算する。
【００３７】
（Ｃ）  Ｉｃｎの測定時期
第ｎ調波の電流Ｉｃｎの測定を常時行い、基本波の漏れ電流測定値Ｉとの２つのデータから絶縁抵抗を算出することが望ましいが、一般的に、電路の対地静電容量の変化は乏しいため、次の方法を用いることもある。
ａ  常時測定  ：  特に、高精度を求めたい場合は、Ｉｃｎおよび基本波の漏れ電流測定値Ｉを常時測定し、絶縁抵抗の演算を行う。
ｂ  定期的な測定  ：  一度求めたＩｃｎの値を一定期間用い、常時測定している基本波の漏れ電流測定値Ｉのデータから絶縁抵抗の演算を行い、定期的なＩｃｎ測定により、Ｉｃｎデータ値を更新する方法。
ｃ  レベル変動時の測定  ：  絶縁抵抗の変動があり、警報レベルまで低下した時に、Ｉｃｎの測定によりデータ補正を行う方法。
【００３８】
前記構成に加えて、本発明のＩｇｒ検出器において、検出精度を向上するためには、以下の追加処理を行うことも可能である。つまり、本装置の信号系には、商用周波数成分および商用周波数の高調波成分等の、電路ノイズの影響により、測定精度の低下が考えられるため、必要に応じて次の対策をとる。
（１）  事前に電路を流れる電流を測定する手法
重畳電圧印加を停止し、電路のノイズ成分等の要因により、重畳電圧印加予定の基本波周波数および第ｎ調波の電路を流れる電流をあらかじめ測定し、それぞれの値を記録し、次に重畳電圧を印加したときの基本波周波数、および第ｎ調波のそれぞれの電流から、前記の電流値を差し引くことにより、電路のノイズ成分等の要因により流れる電流の影響を減少させて、正確な測定を行うことができる。
【００３９】
（２）  従来例の特許第３６４０４７４号の手法の応用、
前記特許に開示された手法に対して、重畳電圧印加を停止し、電路の複数の周波数ポイントにおいてノイズの測定を行い、ノイズの最も少ない周波数を選択し、重畳電圧周波数を決定したうえで、重畳電圧を印加する段階を経た操作を行うことにより、測定精度を高めることができる。
【００４０】
（３）  あらかじめ重畳周波数を決定したうえで、任意の基本波および高調波次数を選択利用する手法
あらかじめ重畳周波数を決定しておき、重畳信号を停止し、基本波および基本波の各高調波次数のノイズ測定を行い、ノイズの少ない周波数ポイントを２つ選択し、重畳信号を印加後、その２つの周波数の電路に流れる電流をデータとして利用する方法。
【００４１】
応用例
簡便な信号処理により、高精度にＩｇｒを求めることができるために、以下の応用も考えられる。
（１）  脱着式Ｉｇｒ測定器の実現  ：  これまでのＩｇｒ測定器は、クランプＣＴの使用が困難なため、取り付け工事が必要な据付型の検出器として構成されていた。
本方式は、クランプＣＴを容易に使用できるため、任意に電気設備に脱着できる脱着式Ｉｇｒ測定器が実現できる。
脱着式Ｉｇｒ測定器は、取り付け工事が不要なため、手軽に電気設備の停電絶縁測定等に利用できる。
【００４２】
（２）  静電容量測定器  ：  抵抗成分の影響の少ない重畳電圧の、十分に高い高調波次数の電流のみを測定し、演算処理することにより、対地静電容量を測定する装置を得ることができる。
【００４３】
（３）  Ｉｇｒ方式漏電遮断器  ：  現状の漏電遮断器は、負荷側の対地静電容量の影響によるもらい電流による不必要動作が問題となっているが、本方式のＩｇｒ検出器が設置された設備の重畳電圧を利用するところの、本方式ょ用いた漏電遮断器を輪採用することにより、もらい電流の影響がなく、確実に負荷側の抵抗地絡時にのみ動作する漏電遮断機が可能となる。
【００４４】
（４）  特定機器、分電盤の絶縁監視装置  ：  検出ＣＴ、ＺＣＴに大口径のものが採用できるため、Ｉｇｒ検出器の重畳電圧を利用した特定機器用絶縁監視装置または、各分電盤に設置する絶縁監視装置が可能となる。
【００４５】
前記効果に加えて、本発明によっては、次のような効果をも奏することができる。
・容易に高精度が得られる。つまり、信号処理回路が単純な信号の大きさのみの制御のため、簡便な回路により容易に高精度が得られる。
・汎用ＣＴ、ＺＣＴおよびクランプ形変流器（以下「クランプＣＴ」という）が使用できる。例えば、変流器の位相特性が無視できるため、従来のＩｇｒ検出器のように、高精度な専用の検出ＣＴが不要となり、一般的なＣＴおよびＺＣＴが使用できる。このため、大口径のケーブルにも適用できるとともに、多回路化も容易にできる。また、従来は位相特性の問題から。クランプＣＴの使用は困難であったが、本方式では容易に使用できる。
・さらに、接地相の地絡検知が可能：Ｉｏ方式では検出できない電路の接地相の地絡検出も、従来のＩｇｒ方式と同様に、可能である。
・多様な装置の構成が可能である。すなわち、汎用ＣＴ、汎用大口径ＺＣＴが使用できるため、本原理を用いた特定機器用絶縁監視装置等への応用も容易である。
以上のように、本発明に特有な機構により、本発明の効果をより良好に発揮できるものとされる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の零相電流信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図２】絶縁抵抗検出回路の等価回路の説明図である。
【図３】処理回路の従来例の説明図である。
【図４】Ｉｇｒ検出器の配置例の説明図である。
【図５】図３の回路に対応する等価回路の説明図である。
【図６】従来例での電流のベクトル図である。
【符号の説明】
【００４７】
２    高圧電路、  ３    変圧器、  ４    低圧電路、  ５    Ｂ種接地線、
６    Ｂ種接地極、  ７    重畳用ＣＴ、  ８    検出用ＣＴ、  
１０    Ｉｇｒ検出器、  １１    電力増幅回路、  １２    発振回路、  
１４    入力回路、  １５    基本波用バンドパスフィルタ、
１６    第ｎ調波用バンドパスフィルタ、  １７    抵抗成分演算回路、
１８    出力回路、  ２０    Ｉｇｒ検出器、  ２１    ヘッドアンプ、
２２    ローパスフィルタ、  ２３    商用周波数除去フィルタ、
２４    重畳信号用バンドパスフィルタ、  ２６    整流・ゲイン調整回路。
【図１】
2007278953.tif 000003
【図２】
2007278953.tif 000004
【図３】
2007278953.tif 000005
【図４】
2007278953.tif 000006
【図５】
2007278953.tif 000007
【図６】
2007278953.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月17日(2006.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
（Ａ）  原理のまとめ
前式から、絶縁抵抗Ｒを求めるには、回路に非正弦波交流を重畳し、回路に流れる重畳信号基本波成分の電流Ｉの大きさと、十分に高い高調波次数の電流Ｉｃｎの２つのスカラー量を、検出ＣＴにより検出し、簡単な演算処理により算出する。
以上は、方形波を重畳した例を説明したが、三角波等の他の非正弦波交流を用いた場合は、高調波次数に含まれる高調波の実効値が異なるため、換算式を重畳波形に適合したものにすることにより、多様な重畳波形に適合することができる。
また、本検出器は原理的に、重畳信号の基本波成分重畳電圧と、十分に高い高調波次数の重畳電圧を使用して、絶縁抵抗Ｒを求めるため、正弦波の基本波成分の重畳信号を重畳し、更に、基本波成分の重畳電圧値より十分に小さい電圧値の、十分に高い高調波次数の正弦波交流を重畳し、非正弦波交流を重畳した場合と同様の信号処理を行うことにより、絶縁抵抗Ｒを求めることもできる。