(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過飽和鉄心を有し，２次巻線，３次巻線を巻回した変流器に１次導体を貫通したセンサーの３次巻線に，交流励磁電源で電流を流して鉄心を過飽和状態に励磁しておき，１次導体を流れる直流電流を２次巻線に生じる電圧のピーク電圧値から計測するようにした直流電流検出装置において，１次導体には，前記センサーとは別の変流器を貫通させ，１次導体に流れる交流電流成分による前記センサーの２次巻線出力電圧成分を，前記変流器の出力電圧成分でキャンセルするようにした直流電流検出装置。
【請求項２】
前記変流器の出力電圧から，交流出力電圧を測定し，得られる数値が1次導体に流れる交流電流量の数値になるようにすることにより，１次導体に流れる交流電流量を検出し表示するようにした，請求項１の直流電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本件の発明は，電路に流れる直流電流量を測定する装置の改良に係わり，特に直流電路の地絡による漏洩電流を検出する装置に係わる。直流電路は，主に発電所・変電所・プラントなどで用いられ，無停電で運用しなければならない重要設備を制御するための電源回路である。直流電路の地絡が進行すると，直流回路の短絡が発生する可能性もあるので、直流電路の地絡は早急に排除する必要がある。そのために、直流電路の地絡を正確に検出できる装置が必要となる。
【０００２】
【従来の技術】
直流地絡を検出する方法に，交流励磁電源で過飽和鉄心を持ったセンサの３次巻線を飽和状態に励磁しておき，１次導体に直流漏洩電流が生じたとき，２次巻線を流れる電流のピークが変化する値から検出する装置があった。
【０００３】
【従来技術の問題点と課題】
しかし，従来の方法では，１次導体に交流電流成分が直流電流成分に重畳している場合，直流電流によるセンサの２次巻線に現れるピーク電圧が，交流電圧成分による出力に埋もれてしまい，直流電流のみを正確に測れないという問題があった。特に，前述の直流電路の地絡電流検出では，計測したい直流漏洩電流の大きさは非常に小さく，また直流電路のアース・バッテリー間に商用周波数の電圧が混入することがあり，その電圧から対地静電容量を経由して交流漏洩電流が流れている場合が多々あって，目的の直流漏洩電流を正確に計測できないことが多かった。また，バッテリーを充電する３相全波整流波形のリップル電圧から、アンバランスな対地静電容量を通ってアースに流れる交流漏れ電流や，直流を電源とする無停電の交流電源装置のスイッチングノイズ電圧から対地静電容量を経由してアースに流れる交流漏れ電流などによっても同様の問題が発生していた。
【０００４】
また，前述の交流漏洩電流が直流電路に流れていることが判断できず，測定した直流漏洩電流値を信用できるかどうかが分からない，また，どこの電路に交流漏洩電流があるかなどといった情報もとれないという問題があった。
【０００５】
【問題を解決するための手段および作用】
そこで，本件発明の請求項１では，過飽和鉄心を有し，２次巻線，３次巻線を巻回した変流器に１次導体を貫通したセンサーの３次巻線に，交流励磁電源で電流を流して鉄心を過飽和状態に励磁しておき，１次導体を流れる直流電流を２次巻線に生じる電圧のピーク電圧値から計測するようにした直流電流検出装置において，１次導体には，前記センサーとは別の変流器を貫通させ，１次導体に流れる交流電流成分による前記センサーの２次巻線出力成分を，前記変流器の出力成分でキャンセルするようにしたものである。
【０００６】
本件発明の請求項２は，前記変流器の出力電圧から，交流出力電圧を測定し，得られる数値が1次導体に流れる交流電流量の数値になるようにすることにより，１次導体に流れる交流電流量を検出し表示するようにしたものである。交流電圧の測定は例えば、全波整流して積分すれば平均値が得られる。
【０００７】
それにより，請求項１の発明では，センサーの出力から交流成分を変流器の出力でキャンセルできるので，直流成分のみの出力を得ることができる。
【０００８】
また，請求項２の発明では，変流器の出力から，計測中の直流電路に交流漏洩電流成分がどれくらい流れているかを知ることができて，計測値がどれくらい信頼できるか，また，本件発明の直流電流検出装置を直流電路毎に設置しておけば，どこに交流漏洩電流が流れているかを知り得て，交流漏洩電流の発生原因を特定するための情報を得ることができる。
【０００９】
【実施例の説明】
図３は従来の直流電流検出装置の図であり，センサは過飽和鉄心を有しており，１次導体と２次巻線，３次巻線が鉄心を貫通している。３次巻線は交流励磁電源で鉄心を飽和状態に励磁しており，２次巻線はマイコンなどからなる信号処理部に接続されている。１次導体は，図では，直流電路の漏洩電流を測定する場合を示しており，往復２本の電線が貫通している。
【００１０】
図３の１次導体に直流電流Ｉが流れており，Ｉｇが大地に漏洩している場合の２次巻線の出力電圧を図４の（１）に示す。この場合，センサの鉄心には過飽和鉄心を用いて飽和状態に励磁してあるので，励磁による電圧出力はほとんど現れず，励磁のゼロクロスの度毎に直流漏洩電流の大きさに応じたピーク電圧が現れるので，信号処理部では，ピーク電圧のピーク値から，１次導体の直流漏洩電流の大きさを判断して出力し計測する。なお，漏洩電流でなく，１次導体に流れる直流電流そのものを計測する場合は，１次導体を１本とすれば可能となる。
【００１１】
次に，図３において，１次導体に交流漏洩電流ｉｇがある場合，センサの２次巻線には，交流漏洩電流ｉｇと直流漏洩電流Ｉｇによる出力電圧波形が重ね合わさって図４（２）のような出力が発生する。この場合，直流漏洩電流Ｉｇによる波形は，交流漏洩電流ｉｇによる波形の影に隠れてしまい，ピーク値からは，ほぼ交流漏洩電流の大きさしか計測されず，直流漏洩電流の値とはかけ離れてしまうこととなる。すなわち，直流漏洩電流を正確に測ることができない。
【００１２】
図１は，本件発明の請求項１の実施例である。図３の従来例に対し，変流器が１つ付加され，信号処理部２では，センサと変流器の２次巻線が接続されている。
【００１３】
１次導体に交流漏洩電流ｉｇと直流漏洩電流Ｉｇが流れている場合，センサ側の２次巻線出力は図４（２）のようになり，変流器の２次巻線出力は，図４（３）のようになる。信号処理部２では，図４（２）の波形の交流漏洩電流分の大きさに図４（３）の波形を重ねて，図４（２）の波形から交流漏洩電流分をキャンセルして，図４（４）の波形を取り出し，ピーク値から直流漏洩電流の大きさを測定する。信号処理過程で，多少の測定誤差発生要因はあるものの，取り出した波形図４（４）は，ほぼ図４（１）に近づけることができ，精度の高い直流漏洩電流の測定が可能となる。
【００１４】
図２は，本件発明の請求項２の実施例の図である。請求項１の実施例と異なるところは，変流器の出力から，交流漏洩電流の大きさを交流電圧の測定回路であるノイズ量検出器でノイズとして測定して，別途に出力するようにしたことである。直流回路においては直流でない交流波形はノイズとしてさしつかえないので、交流電圧の測定回路をノイズ量検出器としている。
【００１５】
請求項１により，直流電路に交流漏洩電流が混入していても，精度良く直流漏洩電流を測定する装置を得ることが可能であるが，交流漏洩電流が大きくなりすぎると，請求項１の装置でも直流漏洩電流の測定精度が低下することがあり，その場合，請求項２によれば，測定時の交流漏洩電流を独立して出力することで，交流漏洩電流の値を知り得ることが可能となり，交流漏洩電流の値によって，測定した直流漏洩電流値が信用できる値か否かの判断が可能となる。また，直流電路は設備の広範囲な場所にまたがっている場合が通常であり，この場合，複数の箇所に，請求項２に示す装置を設置することで，箇所箇所での交流漏洩電流を測定することができて，交流漏洩電流の大きさを比較することで，交流漏洩電流の発生原因を特定することも可能となる。
【発明の効果】
以上のように，本件発明の請求項１の発明によれば，１次導体に交流電流成分が含まれていても，精度良く直流電流の大きさを測定可能な直流電流測定装置を得ることが可能となり，請求項２によれば，請求項１の装置で直流電流を測定した際に，測定した１次導体に交流電流成分がどれくらい流れているかを知り得ることが可能となって，測定した直流電流値が精度のよいものかどうかを判別可能とすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１の実施例
【図２】本発明の請求項２の実施例
【図３】従来の直流電流検出装置の例
【図４】検出波形のタイムチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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