(57)【要約】【課題】直流非接地式電路の絶縁抵抗監視には、電路全体と大地間の絶縁抵抗値だけでなく、同じ環境下に置かれる正・負両極の絶縁抵抗値も劣化することから正・負両極でも各別での絶縁抵抗監視が必要となる。【解決手段】直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に検出用抵抗体Ｒ0を直列に接続し、この抵抗体Ｒ0に対して検出用矩形波信号発生手段からＨレベルとＬレベルの矩形波信号を印加する。矩形波信号がＨレベルとＬレベル時の各レベル信号時の抵抗体Ｒ0の両端電圧と電路の線間電圧Ｖを計測して絶縁抵抗演算手段に入力する。絶縁抵抗演算手段は、これら計測値から電路全体と大地間の絶縁抵抗値と、正極側及び負極側の絶縁抵抗値をそれぞれ算出するよう絶縁抵抗監視装置を構成した。【選択図】  図１
2017020954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視する絶縁抵抗監視装置において、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と、
検出用抵抗体Ｒ0と直列に接続され、一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を検出用抵抗体Ｒ0に印加する検出用矩形波信号発生手段と、
前記検出用抵抗体Ｒ0の両端に接続されて、両端電圧Ｖr0を計測する検出信号電圧計測手段と、
前記直流非接地式電路の線間電圧Ｖを計測する線間電圧検出手段と、
前記計測された検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0と前記線間電圧Ｖを入力して絶縁抵抗値を演算する絶縁抵抗演算手段と、
前記絶縁抵抗演算手段による演算結果を計測表示する計測表示／警報手段を備え、
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶHと、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶLと、前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧の計測値とから前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgを演算し、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたときの直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgから正極側絶縁抵抗値Ｒgpと負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算するよう構成したことを特徴とした直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置。
【請求項２】
前記絶縁抵抗演算手段は、絶縁抵抗値Ｒg、負極側絶縁抵抗値Ｒgn、正極側絶縁抵抗値Ｒgpを次式で求めることを特徴とした請求項１記載の直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置。
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）または、
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）
ただし、Ｖ0：検出用矩形波信号電圧の値は既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【請求項３】
直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視する絶縁抵抗監視方法において、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と直列に検出用矩形波信号発生手段を接続し、
検出用矩形波信号発生手段から前記検出用抵抗体Ｒ0に一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を印加し、
Ｈレベル時における前記直流非接地式電路の線間電圧と前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧を検出信号電圧計測手段で計測し、且つ検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時における前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧と前記線間電圧を検出して絶縁抵抗演算手段に入力し、
前記絶縁抵抗演算手段により、直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値を求め、求めた絶縁抵抗値から直流非接地式電路の正極側および負極側の絶縁抵抗値を算出し、算出した値を基に計測表示／警報手段により計測表示及び又は警報することを特徴とした直流非接地式電路における絶縁抵抗監視方法。
【請求項４】
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶH、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶL、前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値をＲg、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたとき、次の演算式で絶縁抵抗値を求めることを特徴とした請求項３記載の直流非接地式電路における絶縁抵抗監視方法。
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）または、
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）
ただし、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、Ｖ0：検出用矩形波信号電圧の値で既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置と監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流非接地式電路における絶縁抵抗検出装置としては特許文献１が公知となっている。図６は、特許文献１での絶縁抵抗検出装置の等価回路を示したもので、太陽電池に接続された直流非接地式電路と大地Ｅ間に、Ｖ1，Ｖ2と電圧値の異なる直流電源をそれぞれ抵抗Ｒd1，Ｒd2を介して各別に接続する。接続された直流電源を切換スイッチＳによりＶ1側、Ｖ2側と交互に切換えて抵抗に電圧を印加し、印加電圧差により変化した電流変化量から直流非接地式電路と大地Ｅ間の絶縁抵抗を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３３８２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で求められる絶縁抵抗値は、直流非接地式電路全体と大地Ｅ間の絶縁抵抗値であって、直流非接地式電路の正極側、または負極側の電路のそれぞれ片側毎の絶縁抵抗値を求めたことにはならない。したがって、絶縁抵抗検出装置として、例えば正・負極の何れか一方、或いは両極側の何れかの絶縁抵抗値が１００ｋΩ以下になったら警報を出すように設定していたとき、正極側、または負極側がともに２００ｋΩまで絶縁抵抗値が低下すると、求められた絶縁抵抗値は、正・負極の並列合成値となるため１００ｋΩとなり、設定値より早く警報を出してしまうことになる。
【０００５】
直流非接地式電路の正・負両極の絶縁抵抗値が略同時に劣化することは、正・負両極とも同じ環境下に置かれるため十分に起こりうる問題である。また、特許文献１では、直流印加電圧を切り換えて計測するため、計測時間に差が生じる。この時間差内で直流非接地式電路の電圧が少し変化しただけで絶縁抵抗値に大きな誤差を生じ、正確な検出ができなくなる課題がある。
【０００６】
本発明が目的とするところは、直流電源の切換手段を無くし、直流非接地式電路の正・負両極それぞれの計測、及び両極同時計測を可能として正確な絶縁抵抗値の計測・監視を可能とする直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置と監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視する絶縁抵抗監視装置において、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と、
検出用抵抗体Ｒ0と直列に接続され、一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を検出用抵抗体Ｒ0に印加する検出用矩形波信号発生手段と、
前記検出用抵抗体Ｒ0の両端に接続されて、両端電圧Ｖr0を計測する検出信号電圧計測手段と、
前記直流非接地式電路の線間電圧Ｖを計測する線間電圧検出手段と、
前記計測された検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0と前記線間電圧Ｖを入力して絶縁抵抗値を演算する絶縁抵抗演算手段と、
前記絶縁抵抗演算手段による演算結果を計測表示する計測表示／警報手段を備え、
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶHと、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶLと、前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧の計測値とから前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgを演算し、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたときの直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgから正極側絶縁抵抗値Ｒgpと負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算するよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明での絶縁抵抗演算手段は、絶縁抵抗値Ｒg、負極側絶縁抵抗値Ｒgn、正極側絶縁抵抗値Ｒgpを次式で求めることを特徴としたものである。
【０００９】
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）または、
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）
ただし、Ｖ0：検出用矩形波信号電圧の値は既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
本発明での絶縁抵抗監視方法は、直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視するとき、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と直列に検出用矩形波信号発生手段を接続し、
検出用矩形波信号発生手段から前記検出用抵抗体Ｒ0に一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を印加し、
Ｈレベル時における前記直流非接地式電路の線間電圧と前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧を検出信号電圧計測手段で計測し、且つ検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時における前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧と前記線間電圧を検出して絶縁抵抗演算手段に入力し、
前記絶縁抵抗演算手段により、直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値を求め、求めた絶縁抵抗値から直流非接地式電路の正極側および負極側の絶縁抵抗値を算出し、算出した値を基に計測表示／警報手段により計測表示及び又は警報することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明はでの絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶH、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶL、前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値をＲg、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたとき、次の演算式で絶縁抵抗値を求めることを特徴とする。
【００１１】
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）または、
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）
ただし、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、Ｖ0：検出用矩形波信号電圧の値で既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、次のような効果が得られるものである。
（１）直流非接地式電路の電路と大地間の絶縁監視のための検出用信号として、
直流非接地式電路の正極側又は負極側の一線と大地間に、検出用抵抗体Ｒ0を介して矩形波信号を印加することで、特許文献１のような直流電源の切り換え手段を必要とすることがなく、装置構成が簡易となる。
（２）直流非接地式電路の正極側、負極側の何れか一方側の絶縁抵抗値、および両極同時に絶縁劣化するときの絶縁抵抗値を正確に検出できる。
（３）計測時における直流非接地式電路の電圧が変化しても、正確な絶縁抵抗値の計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】説明のための等価回路で、（ａ）は等価回路、（ｂ）は検出用矩形波信号電圧。
【図３】等価回路で、（ａ）はＨレベル（T1）時の等価回路、（ｂ）はＬレベル（T2）時の等価回路。
【図４】電路電圧源が無しでＨレベル（T1）と仮定したときの等価回路。
【図５】線間電圧の変動有無時の説明図で、（ａ）は変動無し、（ｂ）変動有り。
【図６】従来の絶縁抵抗監視装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の実施形態を示す直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置１０の構成図を示したものである。１１は検出用矩形波信号発生手段で、検出用抵抗体Ｒ0を介して直流非接地式電路の正極側Ｐと大地Ｅ間に接続される。１２は検出信号電圧計測手段で、検出用抵抗体Ｒ0の両端に接続されて両端電圧Ｖr0を計測する。１３は線間電圧検出手段で、直流非接地式電路の正極側Ｐと負極側Ｎ間の線間電圧Ｖを検出する。１４は絶縁抵抗演算手段で、計測された両端電圧Ｖr0と線間電圧を入力して絶縁抵抗値を演算し、その出力を計測表示／警報手段１５に入力して計測値の表示と異常時での警報を行う。
【００１５】
なお、１は線間電圧Ｖを有する電路電圧源、２は直流非接地式電路の正極側Ｐ、３は直流非接地式電路の負極側Ｎ、Ｒgpは正極側絶縁抵抗、Ｒgnは負極側絶縁抵抗、Ｖ0は検出用矩形波信号電圧である。
【００１６】
図２は説明のための等価回路を示したもので、図２（ａ）で示すように検出用矩形波信号発生手段１１は検出用抵抗体Ｒ0に対して生成された検出用矩形波信号電圧Ｖ0を印加する。検出信号電圧計測手段１２は、図２（ｂ）の（ア）で示すように矩形波信号のＨレベル（T1）が印加されたときの線間電圧ＶHと、その時の検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0Hを計測する。次に、矩形波信号のＬレベル（T2）が印加されたときの線間電圧ＶLと、その時の検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0Lを計測し、各計測値を絶縁抵抗演算手段１４に出力する。
【００１７】
図３（ａ）は矩形波信号がＨレベル（T1）のときの等価回路、図３（ｂ）は矩形波信号がＬレベル（T2）のときの等価回路を示す。ただし、矩形波信号レベル（T1）、（T2）の計測時に線間電圧Ｖに変動がないときは、Ｖ＝ＶH=ＶLとする。図３（ａ）の矩形波信号がＨレベル（T1）で抵抗体Ｒgn、Ｒgp、Ｒ0に流れる電流をそれぞれＩnH，ＩpH，Ｉ0Hとし、図３（ｂ）の矩形波信号がＬレベル（T2）のときのそれぞれの電流をＩnL，ＩpL，Ｉ0Lとする。
【００１８】
次に、線間電圧Ｖが無いと仮定し、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル（T1）としたときの等価回路は図４となり、その時の抵抗体Ｒgn、Ｒgp、Ｒ0に流れる電流をそれぞれＩnf，Ｉpf，Ｉ0fとすると、線間電圧ＶH有りで検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル（T1）としたときの電流ＩnH，ＩpH，Ｉ0Hは、重ね合わせの理により式（１）〜（３）となる。
ＩnH＝ＩnL＋Ｉnf        …      （１）
ＩpH＝ＩpL＋Ｉpf        …      （２）
Ｉ0H＝Ｉ0L＋Ｉ0f        …      （３）
Ｉ0HとＩ0Lは、検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0H，Ｖr0Lを計測することで式（４）、（５）より求めることができる。
Ｉ0H＝Ｖr0H／Ｒ0        …      （４）
Ｉ0L＝Ｖr0L／Ｒ0        …      （５）
検出用抵抗体Ｒ0を流れる電流Ｉ0fは、式（３）、（４）、（５）より
Ｉ0f＝Ｉ0H−Ｉ0L＝Ｖr0H／Ｒ0−Ｖr0L／Ｒ0＝（Ｖr0H−Ｖr0L）／Ｒ0…（６）
となる。
Ｉ0fは、線間電圧Ｖが無く検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル（T1）であると仮定したときに検出用抵抗体Ｒ0に流れる電流とみなすことができるから、
Ｖ0−Ｒ0×Ｉ0f−Ｒg×Ｉ0f＝０                          …       （７）   
となり、
正極側絶縁抵抗Ｒgpと負極側絶縁抵抗Ｒgnの並列合成抵抗Ｒg＝Ｒgp×Ｒgn／（Ｒgp＋Ｒgn）は、式（６）、（７）から式（８）により求められる。
Ｒg＝Ｖ0／Ｉ0f−Ｒ0＝Ｖ0×Ｒ0／（Ｖr0H−Ｖr0L）−Ｒ0      …    （８）
次に、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル（T1）のとき線間電圧がＶHで、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル（T2）のとき線間電圧がＶLに変動したとすると、その際には誤差が発生することになるが、その時の等価回路を図５で示し、以下の演算で説明する。
【００１９】
検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル（T2）の計測時に線間電圧Ｖの変動が無いとき（Ｖ＝ＶH＝ＶL）のＩnLは、
ＩnL＝ＶL／｛Ｒgn＋（Ｒgp×Ｒ0）／（Ｒgp＋Ｒ0）｝        …      （９）
となり、検出用抵抗体Ｒ0に流れる電流Ｉ0Lは、分流の法則により
Ｉ0L＝ＩnL×Ｒgp／（Ｒgp＋Ｒ0）                        …      （１０）
となる。
【００２０】
計測時の線間電圧Ｖに変動があり、そのときの線間電圧をＶLXとしたときの電流ＩnLXは、
ＩnLX＝ＶLX／｛Ｒgn＋（Ｒgp×Ｒ0）／（Ｒgp＋Ｒ0）｝      …      （１１）
となり、検出用抵抗体Ｒ0に流れる電流Ｉ0LXは、分流の法則により
Ｉ0LX＝ＩnLX×Ｒgp／（Ｒgp＋Ｒ0）                      …      （１２）
となり、式（９）〜（１２）より
Ｉ0L／Ｉ0LX＝ＩnL／ＩnLX＝ＶL／ＶLX
Ｉ0L＝Ｉ0LX×（ＶL／ＶLX）
線間電圧Ｖに変動が無いときのＶLは、ＶL＝ＶHであるから両辺にＲ0を掛けて、
Ｒ0×Ｉ0L＝Ｒ0×Ｉ0LX×（ＶH／ＶLX）
Ｖr0L＝Ｖr0LX×（ＶH／ＶLX）
となり、線間電圧Ｖが変動する前のＶr0Lの値は、線間電圧Ｖが変動したときに検出したＶr0LXの値に（ＶH／ＶLX）を掛けることで求めることが出来る。このＶLXおよびＶr0LXは線間電圧変動時に計測したＶL、Ｖr0Lであるから、式（８）を
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0      …    （１３）
とすることで、線間電圧変動時の誤差を無くすことができる。
【００２１】
次に、矩形波信号がＬレベル（T2）の計測時の値から、Ｒgp、Ｒgnをそれぞれ求める。図３（ｂ）の場合、直流非接地式電路の正極側Ｐと大地Ｅ間の電圧Ｖpeは、ミルマンの定理を用いると
Ｖpe＝（ＶL/Ｒgn＋０/Ｒgp＋０/Ｒ0）／（１/Ｒgn＋１/Ｒgp＋１/Ｒ0）
＝（ＶL/Ｒgn）／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）              …        （１４）
で現すことができ、検出用抵抗体Ｒ0は既知で、線間電圧ＶLは線間電圧検出手段１３で計測され、また、Ｖpe＝Ｖr0Lで検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧が検出信号電圧計測手段１２で計測される。
【００２２】
絶縁抵抗演算手段１４では、直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgを式（１３）で求められることから、負極側絶縁抵抗値Ｒgnを式（１４）より式（１５）で求める。
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）                  …        （１５）
よって、正極側絶縁抵抗値/Ｒgpは、
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）                      …        （１６）
で求めることができる。
【００２３】
なお、上記では検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル（T2）の計測時の値から求める方法についての説明であるが、Ｈレベル（T1）の計測時の値からも求めることができ、負極側絶縁抵抗値Ｒgnの演算式は式（１７）となる。正極側絶縁抵抗値Ｒgpは同様に式（１６）で求められる。
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）    …  （１７）
また、図１の構成では、検出用矩形波信号発生手段１１を直流非接地式電路の正極側Ｐと大地Ｅ間に接続した場合を示しているが、検出用矩形波信号発生手段１１は負極側Ｎと大地Ｅ間に接続してもよい。その場合、図２（ａ）で示す電路の線間電圧Ｖの極性を反転させたと同じであり、式（１５）、（１６）、（１７）の符号Ｒgn，Ｒgnを換えることで、同様にして求めることができる。
【００２４】
また、図２（ｂ）では、検出用矩形波信号発生手段１１による矩形波信号のＨレベルをプラス電圧、Ｌレベルを零ボルトとしているが、Ｈレベルを零ボルト、Ｌレベルをマイナス電圧としてもよい。また、検出用矩形波信号発生回路および演算は複雑となるが、矩形波信号のＨレベル、Ｌレベルのそれぞれに一定の電圧値を持たせても絶縁抵抗値を求めることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０…  絶縁抵抗監視装置
１１…  検出用矩形波信号発生手段
１２…  検出信号電圧計測手段
１３…  線間電圧検出手段
１４…  絶縁抵抗演算手段
１５…  計測表示／警報手段
Ｒ0…  検出用抵抗体
【図１】
2017020954.tif 000003
【図２】
2017020954.tif 000004
【図３】
2017020954.tif 000005
【図４】
2017020954.tif 000006
【図５】
2017020954.tif 000007
【図６】
2017020954.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月4日(2016.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視する絶縁抵抗監視装置において、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と、
検出用抵抗体Ｒ0と直列に接続され、一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を検出用抵抗体Ｒ0に印加して検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させる検出用矩形波信号発生手段と、
前記検出用抵抗体Ｒ0の両端に接続されて、両端電圧Ｖr0を計測する検出信号電圧計測手段と、
前記直流非接地式電路の線間電圧Ｖを計測する線間電圧検出手段と、
前記計測された検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0と前記線間電圧Ｖを入力して絶縁抵抗値を演算する絶縁抵抗演算手段と、
前記絶縁抵抗演算手段による演算結果を計測表示する計測表示手段を備え、
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶHと、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶLと、前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧の計測値とから前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgを演算し、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたときの直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgから正極側絶縁抵抗値Ｒgpと負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算するよう構成したことを特徴とした直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置。
【請求項２】
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記絶縁抵抗値Ｒgを式（１−１）で演算し、求まった絶縁抵抗値Ｒgを用いて前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時は式（１−２）で、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル計測時には式（１−３）でそれぞれ負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算し、
正極側絶縁抵抗値Ｒgpは前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時に式（１−４）で演算すると共に、
前記計測表示手段に、演算結果の負極側絶縁抵抗値Ｒgn、正極側絶縁抵抗値Ｒgpを各別に、若しくは両極同時に計測表示することを特徴とした請求項１記載の直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置。
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0    …  （１−１）
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）        …                （１−２）
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）｝…（１−３）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）      …                  （１−４）
ただし、Ｖ0：検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させる検出用矩形波信号電圧で値は既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【請求項３】
直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視する絶縁抵抗監視方法において、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と直列に検出用矩形波信号発生手段を接続し、
検出用矩形波信号発生手段から前記検出用抵抗体Ｒ0に一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を印加して検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させ、
Ｈレベル時における前記直流非接地式電路の線間電圧と前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧を検出信号電圧計測手段で計測し、且つ検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時における前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧と前記線間電圧を検出して絶縁抵抗演算手段に入力し、
前記絶縁抵抗演算手段により、直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値を求め、求めた絶縁抵抗値から直流非接地式電路の正極側および負極側の絶縁抵抗値を算出し、算出した値を基に計測表示手段により計測表示及び警報することを特徴とした直流非接地式電路における絶縁抵抗監視方法。
【請求項４】
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号発生手段からの検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶH、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶL、前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値をＲg、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたとき、
絶縁抵抗値Ｒgを式（２−１）で演算し、求まった絶縁抵抗値Ｒgを用いて前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時には式（２−２）で、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル計測時には式（２−３）でそれぞれ負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算し、正極側絶縁抵抗値Ｒgpは、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時に式（２−４）で演算すると共に、
前記計測表示手段に、算出された負極側絶縁抵抗値Ｒgn、正極側絶縁抵抗値Ｒgpを各別に、若しくは両極同時に計測表示することを特徴とした請求項３記載の直流非接地式電路における絶縁抵抗監視方法。
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0    …    （２−１）
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）        …                （２−２）
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）｝…（２−３）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）        …                  （２−４）
ただし、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、Ｖ0：検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させる検出用矩形波信号電圧で値は既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、直流非接地式電路の電路と大地間に設置されて絶縁を監視する絶縁抵抗監視装置において、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と、
検出用抵抗体Ｒ0と直列に接続され、一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を検出用抵抗体Ｒ0に印加して検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させる検出用矩形波信号発生手段と、
前記検出用抵抗体Ｒ0の両端に接続されて、両端電圧Ｖr0を計測する検出信号電圧計測手段と、
前記直流非接地式電路の線間電圧Ｖを計測する線間電圧検出手段と、
前記計測された検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧Ｖr0と前記線間電圧Ｖを入力して絶縁抵抗値を演算する絶縁抵抗演算手段と、
前記絶縁抵抗演算手段による演算結果を計測表示する計測表示手段を備え、
前記絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶHと、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル電圧のときの線間電圧Ｖの計測値ＶLと、前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧の計測値とから前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgを演算し、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたときの直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値Ｒgから正極側絶縁抵抗値Ｒgpと負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算するよう構成したことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の絶縁抵抗演算手段は、
前記絶縁抵抗値Ｒgを式（３−１）で演算し、求まった絶縁抵抗値Ｒgを用いて前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時は式（３−２）で、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル計測時には式（３−３）でそれぞれ負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算し、
正極側絶縁抵抗値Ｒgpは前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時に式（３−４）で演算すると共に、
前記計測表示手段に、演算結果の負極側絶縁抵抗値Ｒgn、正極側絶縁抵抗値Ｒgpを各別に、若しくは両極同時に計測表示することを特徴とする。
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0    …  （３−１）
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）        …                （３−２）
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）｝…（３−３）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）      …                  （３−４）
ただし、Ｖ0：検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させる検出用矩形波信号電圧で値は既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明での絶縁抵抗監視方法は、直流非接地式電路の電路と対地間に設置されて絶縁を監視するとき、
前記直流非接地式電路の正極側又は負極側の任意の一線と大地間に接続された検出用抵抗体Ｒ0と直列に検出用矩形波信号発生手段を接続し、
検出用矩形波信号発生手段から前記検出用抵抗体Ｒ0に一定電圧のＨレベル電圧とＬレベル電圧の検出用矩形波信号電圧Ｖ0を印加して検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させ、
Ｈレベル時における前記直流非接地式電路の線間電圧と前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧を検出信号電圧計測手段で計測し、且つ検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時における前記検出用抵抗体Ｒ0の両端電圧と前記線間電圧を検出して絶縁抵抗演算手段に入力し、
前記絶縁抵抗演算手段により、直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値を求め、求めた絶縁抵抗値から直流非接地式電路の正極側および負極側の絶縁抵抗値を算出し、算出した値を基に計測表示手段により計測表示及び警報することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明での絶縁抵抗演算手段は、
前記検出用矩形波信号発生手段からの検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶH、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベルのときの線間電圧Ｖの計測値ＶL、前記直流非接地式電路全体と大地間の絶縁抵抗値をＲg、正極側絶縁抵抗値Ｒgp、負極側絶縁抵抗値Ｒgnとしたとき、
絶縁抵抗値Ｒgを式（４−１）で演算し、求まった絶縁抵抗値Ｒgを用いて前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時には式（４−２）で、検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＨレベル計測時には式（４−３）でそれぞれ負極側絶縁抵抗値Ｒgnを演算し、正極側絶縁抵抗値Ｒgpは、前記検出用矩形波信号電圧Ｖ0がＬレベル計測時に式（４−４）で演算すると共に、
前記計測表示手段に、算出された負極側絶縁抵抗値Ｒgn、正極側絶縁抵抗値Ｒgpを各別に、若しくは両極同時に計測表示することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
Ｒg＝Ｖ0×Ｒ0／｛Ｖr0H−Ｖr0L×（ＶH／ＶL）｝−Ｒ0    …    （４−１）
Ｒgn＝ＶL/Ｖr0L／（１/Ｒg＋１/Ｒ0）        …                （４−２）
Ｒgn＝ＶH／｛（Ｖr0H＋Ｖ0）（１/Ｒg＋１/Ｒ0）−（Ｖ0/Ｒ0）｝…（４−３）
Ｒgp＝（Ｒg×Ｒgn）／（Ｒgn−Ｒg）        …                  （４−４）
ただし、Ｒ0：検出用抵抗体で値は既知、Ｖ0：検出用抵抗体Ｒ0に両端電圧Ｖr0を発生させる検出用矩形波信号電圧で値は既知、Ｖr0H：検出用矩形波信号電圧のＨレベル電圧、Ｖr0L：検出用矩形波信号電圧のＬレベル電圧、ＶH：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＨレベル時の線間電圧Ｖの計測値、ＶL：検出用矩形波信号電圧Ｖ0のＬレベル時の線間電圧Ｖの計測値、
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図１は本発明の実施形態を示す直流非接地式電路における絶縁抵抗監視装置１０の構成図を示したものである。１１は検出用矩形波信号発生手段で、検出用抵抗体Ｒ0を介して直流非接地式電路の正極側Ｐと大地Ｅ間に接続される。１２は検出信号電圧計測手段で、検出用抵抗体Ｒ0の両端に接続されて両端電圧Ｖr0を計測する。１３は線間電圧検出手段で、直流非接地式電路の正極側Ｐと負極側Ｎ間の線間電圧Ｖを検出する。１４は絶縁抵抗演算手段で、計測された両端電圧Ｖr0と線間電圧を入力して絶縁抵抗値を演算し、その出力を計測表示手段１５に入力して計測値の表示と異常時での警報を行う。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
１０…  絶縁抵抗監視装置
１１…  検出用矩形波信号発生手段
１２…  検出信号電圧計測手段
１３…  線間電圧検出手段
１４…  絶縁抵抗演算手段
１５…  計測表示手段
Ｒ0…  検出用抵抗体
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017020954.tif 000009