(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相３線式の配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する手段と、
前記配電系統の線間電圧を検出する手段と、
前記線間電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角、及び、前記合成漏れ電流を用いて、前記配電系統の対地抵抗を介した有効漏れ電流を演算する手段と、
を備えた有効漏れ電流測定器において、
ある線間電圧を取得電圧として前記測定器に入力した際に、その取得電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角が、１２０°の幅を持つ角度範囲内に存在しないことを検出して前記測定器の前記配電系統に対する誤結線を判定する判定手段を備えたことを特徴とする有効漏れ電流測定器。
【請求項２】
三相３線式の配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する手段と、
前記配電系統の線間電圧を検出する手段と、
前記線間電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角、及び、前記合成漏れ電流を用いて、前記配電系統の対地抵抗を介した有効漏れ電流を演算する手段と、
を備えた有効漏れ電流測定器において、
ある線間電圧を取得電圧として前記測定器に入力した際に、その取得電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角が、６０°の幅を持つ角度範囲内に存在しないことを検出して前記測定器の前記配電系統に対する誤結線を判定する判定手段を備えたことを特徴とする有効漏れ電流測定器。
【請求項３】
請求項１または２に記載した有効漏れ電流測定器において、
少なくとも二つの線間電圧を前記取得電圧として、前記判定手段が、各取得電圧及び合成漏れ電流に対して誤結線の判定動作を実行することを特徴とする有効漏れ電流測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電源ラインの絶縁点検に使用される有効漏れ電流測定器に関し、詳しくは、三相３線式の配電系統において測定器の誤結線を検出可能とした有効漏れ電流測定器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電系統の基本波実効値、基本波位相角、漏れ電流、高調波等を測定して配電系統の品質を解析、評価する電源ラインモニタは、例えば特許文献１に記載されている。
図５は、三相３線式の配電系統を対象として、特許文献１に記載された電源ラインモニタを有効漏れ電流測定器１０Ａとして使用した場合のブロック図である。
【０００３】
図５において、ａ，ｂ，ｃは三相３線式の電路、Ｒａ，Ｒｃは電路ａ，ｃの対地抵抗、Ｃａ，Ｃｃは電路ａ，ｃの対地静電容量、１１は、二つの電路間の線間電圧（例えば、電路ａとＢ種接地による接地電路ｂとの間の線間電圧Ｖａｂ）が有効漏れ電流測定時の基準電圧（取得電圧ともいう）として入力されると共に、入力電圧値のレベル調整等を行う電圧入力部、ＺＣＴは接地電路ｂに接続されて合成漏れ電流（有効漏れ電流、無効漏れ電流のベクトル和）Ｉｇを検出する零相変流器、１２は合成漏れ電流Ｉｇが入力されてそのレベル調整等を行う漏れ電流入力部、２ａ，２ｂはＡ／Ｄ変換回路、３は有効漏れ電流等を演算する演算部（ＣＰＵ）、４はＡ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂを介して収集された演算部３の入力データや演算結果を格納するメモリ、５はｓｉｎ波、ｃｏｓ波の基準波形データが記憶された基準波形データメモリ、６は演算部３による演算結果を表示し、または外部へ伝送するための出力部である。
ここで、上記基準波形データは、電圧入力部１１への入力電圧波形と同一周期であり、Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂと同じ分解能でテーブル上に予め作成されたデータである。
【０００４】
次に、図６は、図５の構成により有効漏れ電流Ｉｇｒを求めるための原理を示すベクトル図である。なお、有効漏れ電流Ｉｇｒは図５における対地抵抗Ｒａ，Ｒｃにそれぞれ流れる漏れ電流Ｉｇｒａ，Ｉｇｒｃのベクトル和であるが、電路ａ，ｃの絶縁不良が同時に起こることは稀であるため、対地抵抗Ｒａ，Ｒｃによる有効漏れ電流Ｉｇｒは、対地抵抗Ｒａ，Ｒｃのうち何れか一方による漏れ電流値、つまり、Ｉｇｒ＝Ｉｇｒａ、またはＩｇｒ＝Ｉｇｒｃと考えて良い。なお、ＩｇｒａはＶａｂと同相、ＩｇｒｃはＶｃｂと同相である。
この図６を参照しながら、従来技術による有効漏れ電流Ｉｇｒの測定方法を以下に略述する。
【０００５】
いま、取得電圧がＶａｂであるとすると、まず、図５の演算部３は、電圧入力部１１から取り込んだ所定波数分の電圧Ｖａｂと基準波形データメモリ５内のｓｉｎ波データ、ｃｏｓ波データとを用いて積和演算を行い、電圧Ｖａｂの第１積算値、第２積算値を求める。同様に、演算部３は、漏れ電流入力部１２から取り込んだ所定波数分の合成漏れ電流Ｉｇと前記ｓｉｎ波データ、ｃｏｓ波データとを用いて積和演算を行い、合成漏れ電流Ｉｇの第１積算値、第２積算値を求める。
ここで、上記各積算値の演算方法は本発明の要旨ではないため、説明を省略する。
【０００６】
次に、これらの電圧Ｖａｂ及び合成漏れ電流Ｉｇの第１積算値、第２積算値を用いて、図６に示すように、基準波形に対する電圧Ｖａｂ及び合成漏れ電流Ｉｇの位相角θ１，θ２をそれぞれ求める。次いで、合成漏れ電流Ｉｇの第１積算値、第２積算値並びに位相角θ２を用いて、合成漏れ電流Ｉｇの基本波成分Ｉｇ(1)を求める。
なお、有効漏れ電流Ｉｇｒだけでなく、更に絶縁抵抗も求める場合には、上記に加えて、電圧Ｖａｂの第１積算値、第２積算値並びに位相角θ１を用いて、電圧Ｖａｂの基本波成分Ｖａｂ(1)を求める。
【０００７】
更に、θ１とθ２との位相差、すなわち電圧Ｖａｂに対する合成漏れ電流Ｉｇの位相角θを求める。
いま、対地静電容量Ｃａ，Ｃｃによる漏れ電流Ｉｇｃａ，Ｉｇｃｃが等しいとすると、そのベクトル合成値である無効漏れ電流Ｉｇｃは図６に示す如くＶｃａと同相であり、他方、対地抵抗Ｒａ，Ｒｃによる有効漏れ電流Ｉｇｒは、前述のようにＩｇｒ＝ＩｇｒａまたはＩｇｒ＝Ｉｇｒｃである。
【０００８】
従って、図６において、Ｉｇｒａ，Ｉｇｒｃ，Ｉｇｃの位相差が６０°であることを考慮すると、有効漏れ電流Ｉｇｒは、数式１によって求めることができる。
［数式１］
Ｉｇｒ＝Ｉｇ(1)ｃｏｓθ＋Ｉｇ(1)ｓｉｎθ／ｔａｎ６０°
＝（２／√３）×Ｉｇ(1)×ｓｉｎ（θ＋６０°）
図５の演算部３は、上記数式１の演算により有効漏れ電流Ｉｇｒを求め、その測定値を合成漏れ電流Ｉｇや位相角θと共に出力部６に数値表示すると共に、必要に応じて出力部６から外部に伝送することとなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３４４０２号公報（請求項７，９、段落［００７０］〜［００７８］、図５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来技術によれば、有効漏れ電流Ｉｇｒを合成漏れ電流Ｉｇの基本波成分Ｉｇ(1)と位相角θとから求めることができる。
しかし、電路ａ，ｂ，ｃに対する電圧入力部１１の結線を間違えると、電圧Ｖａｂに対する合成漏れ電流Ｉｇの位相角θを求めたつもりであっても、他の線間電圧（例えばＶｃｂ）に対する合成漏れ電流Ｉｇの位相角を求めてしまい、その結果、前記数式１により演算した有効漏れ電流Ｉｇｒの値が実際の値とは大きく異なってしまうという問題があった。
ここで、上記の誤結線には、接続するべき電路ａ，ｂを電路ｃ，ｂと間違える（すなわちＶａｂとＶｃｂとを間違える）ような場合以外に、電路ａ，ｂを逆に接続して極性を間違える（ＶａｂとＶｂａとを間違える）場合も含まれる。
また、零相変流器ＺＣＴの向きを間違える場合も含まれる。
【００１１】
なお、単相３線式、三相４線式の配電系統では、上述の如く誤結線しても特に支障はないが、誤結線によって有効漏れ電流Ｉｇｒの値が大きく異なる三相３線式の配電系統では、有効漏れ電流Ｉｇｒの演算に先立って誤結線を高精度に判定できることが望まれていた。
【００１２】
一方、三相電力測定装置において、装置の誤結線を検出可能とした従来技術は、例えば特開２０００−３３８１４７号公報「電力測定装置」や特開２００１−１２４８０６号公報「三相電力測定器および三相電力量計ならびにその結線状態判別方法」等が知られているが、有効漏れ電流測定器の一機能として事前に誤結線を判定可能としたものは未だ提供されていない。
【００１３】
そこで本発明の解決課題は、三相３線式の配電系統を対象として有効漏れ電流を測定する際に、誤結線を高精度かつ容易に検出可能とした有効漏れ電流測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、三相３線式の配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する手段と、
前記配電系統の線間電圧を検出する手段と、
前記線間電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角、及び、前記合成漏れ電流を用いて、前記配電系統の対地抵抗を介した有効漏れ電流を演算する手段と、
を備えた有効漏れ電流測定器において、
ある線間電圧を取得電圧として前記測定器に入力した際に、その取得電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角が、１２０°の幅を持つ角度範囲内に存在しないことを検出して前記測定器の前記配電系統に対する誤結線を判定する判定手段を備えたものである。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、三相３線式の配電系統と接地点との間を流れる合成漏れ電流を検出する手段と、
前記配電系統の線間電圧を検出する手段と、
前記線間電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角、及び、前記合成漏れ電流を用いて、前記配電系統の対地抵抗を介した有効漏れ電流を演算する手段と、
を備えた有効漏れ電流測定器において、
ある線間電圧を取得電圧として前記測定器に入力した際に、その取得電圧と前記合成漏れ電流との間の位相角が、６０°の幅を持つ角度範囲内に存在しないことを検出して前記測定器の前記配電系統に対する誤結線を判定する判定手段を備えたものである。
【００１６】
更に、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した有効漏れ電流測定器において、少なくとも二つの線間電圧を前記取得電圧として、前記判定手段が、各取得電圧及び合成漏れ電流に対して誤結線の判定動作を実行するものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１または３に係る発明によれば、取得電圧に応じて決まる所定の角度範囲内に合成漏れ電流の位相角が存在しない場合に、配電系統の電路に対して測定器（電圧入力部または合成漏れ電流検出手段）が誤結線されていると判定することができる。この場合の判定ロジックは比較的単純で済むから、既存の有効漏れ電流測定器のソフトウェアに若干の変更を加えるだけで容易に実現可能であり、コスト高になるおそれもない。
また、請求項２に係る発明によれば、誤結線を一層高精度に判定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係る有効漏れ電流測定器１０の構成を示すブロック図であり、図５と同一の構成要素には同一の番号を付してある。
【００１９】
図１において、前記同様に、ａ，ｂ，ｃは三相３線式の電路、Ｒａ，Ｒｃは電路ａ，ｃの対地抵抗、Ｃａ，Ｃｃは電路ａ，ｃの対地静電容量、１１は二つの電路間の線間電圧が取得電圧として入力され、そのレベル調整等を行う電圧入力部、ＺＣＴはＢ種接地の接地電路ｂに接続されて漏れ電流Ｉｇを検出する零相変流器、１２は漏れ電流Ｉｇのレベル調整等を行う漏れ電流入力部、２ａ，２ｂは各入力部１１，１２にそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換回路である。
また、ＣＰＵ等からなる演算部３は、従来技術と同様に、メモリ４に格納されたデータ（Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂの出力データ）及び基準波形データメモリ５内の基準波形データ等を用いて、有効漏れ電流Ｉｇｒを演算する。
【００２０】
本実施形態では、上記演算部３の出力側に判定部７が設けられており、この判定部７は、電路ａ，ｂ，ｃに対する電圧入力部１１の誤結線を検出する機能を備えている。
この誤結線検出機能は、以下の通りである。
【００２１】
例えば、取得電圧をＶａｂとするために、取得電圧がＶａｂの場合を正しい結線と見なすように有効漏れ電流測定器１０に予め設定しておく。電圧入力部１１が電路ａ，ｂに正しく接続されている場合（正常結線時）、演算部３により検出される電圧Ｖａｂと漏れ電流Ｉｇとの間の位相角θは、図２に示すように取得電圧Ｖａｂの位相角を基準（＝０°）とした０°〜１２０°の範囲にある。この理由を以下に説明する。
【００２２】
すなわち、電路ａだけが絶縁劣化している場合、無効漏れ電流Ｉｇｃを無視すれば、Ｉｇ＝Ｉｇｒａ（＝Ｉｇｒ）、つまりＩｇはＶａｂと同相になり、θ＝０°となる。また、電路ｃだけが絶縁劣化している場合、無効漏れ電流Ｉｇｃを無視すれば、Ｉｇ＝Ｉｇｒｃ（＝Ｉｇｒ）、つまりＩｇはＶｃｂと同相になり、θ＝６０°となる。ここで、無効漏れ電流Ｉｇｃを考慮したとしても、Ｉｇは常に０°以上の位相角θをもって存在する。
一方、電路ａ，ｂに絶縁劣化がない理想的な状態では、Ｉｇ＝Ｉｇｃとなって無効漏れ電流Ｉｇｃのみとなり、ＩｇはＶｃａと同相になるため、θ＝１２０°となる。
【００２３】
従って、電圧入力部１１が電路ａ，ｂに正しく接続されており、電圧入力部１１における取得電圧がＶａｂである場合には、上述の如くθの存在する範囲は０°〜１２０°である。同様にして、取得電圧がＶｂｃである場合のθの存在する範囲は、Ｖａｂの位相角を基準（＝０°）とすれば１２０°〜２４０°、同じく取得電圧がＶｃａの場合は２４０°〜３６０°（０°）、取得電圧がＶｃｂの場合は３００°〜６０°、取得電圧がＶａｃの場合は６０°〜１８０°、取得電圧がＶｂａの場合は１８０°〜３００°となる。
【００２４】
よって、判定部７は、位相角θが取得電圧、例えばＶａｂに応じた範囲０°〜１２０°に存在しないことを検出した場合に、電圧入力部１１が本来接続されるべき電路ａ，ｂに接続されていないか、または、零相変流器ＺＣＴを接続する向きが間違っていると判断し、電圧入力部１１または零相変流器ＺＣＴ（どちらかの特定はできない）の誤結線を判定する。こうして誤結線と判定した場合には、判定部７から出力部８に信号を送り、音声や表示器による警報出力（「結線が間違っているため確認して下さい。」等）を行って測定者に知らせればよい。
【００２５】
ここで、図３は、正常結線時にθが存在する範囲を、取得電圧の位相角を基準（０°）として取得電圧ごとに示した模式図であり、例えば、取得電圧がＶａｂの時にはＶａｂの位相角を０°とした０°〜１２０°、取得電圧がＶｃａの時にはＶｃａの位相角を０°とした２４０°〜３６０°（０°）が、それぞれの正常結線時におけるθの存在範囲であることを意味している。なお、図３を一覧表にして示すと、図４の通りである。
図３に示すように、θが時計方向に減少すると有効漏れ電流Ｉｇｒが支配的になり、θが反時計方向に増加すると無効漏れ電流Ｉｇｃが支配的になることがわかる。
【００２６】
以上のように、この実施形態によれば、位相角θに着目することで測定器の誤結線状態を判定可能である。
ここで、上記実施形態では、請求項１に記載したように、取得電圧と合成漏れ電流との間の位相角θが、１２０°の幅を持つ範囲内にあるか否かによって誤結線を判定している。
【００２７】
更に、電路に絶縁劣化がない理想的な状態では、漏れ電流Ｉｇのうち無効漏れ電流Ｉｇｃが支配的になるので、位相角θは、取得電圧に応じて存在し得る範囲の最大値に近くなり、例えば取得電圧がＶａｂの場合にはθが１２０°近くになる。
従って、判定部７における判定の角度範囲を更に狭め、取得電圧の位相角を基準として例えば６０°〜１２０°の範囲とし、θがこの範囲以外の値である場合を誤結線と判定することにより、絶縁劣化がない状態における誤結線の判定精度を高めることができる。
つまり、請求項２に記載したように、判定の角度範囲の幅を６０°として誤結線を判定することも有効である。
【００２８】
このようにすれば、取得電圧がＶａｂの時の正常結線時の角度範囲が６０°〜１２０°、Ｖｂｃの時の範囲が１８０°〜２４０°、Ｖｃａの時の範囲が３００°〜３６０°（０°）、Ｖｃｂの時の範囲が０°〜６０°、Ｖａｃの時の範囲が１２０°〜１８０°、Ｖｂａの時の範囲が２４０°〜３００°となり、６つの取得電圧について正常結線時の角度範囲が重複せず、０°〜３６０°を６等分した状態に設定することができる。これにより、それぞれの取得電圧について、θが該当する範囲内に存在しない場合には誤結線と判定する判定精度を一層高めることができる。
【００２９】
なお、図３，図４に示したように、取得電圧に応じた所定の角度範囲内にθが存在したとしても、結線が正常であるとは必ずしも断定できない。例えば、取得電圧をＶａｂとして検出したθが０°〜１２０°の範囲内にある時、図３，図４によれば、この範囲は取得電圧がＶｃｂまたはＶａｃである時にθが存在する角度範囲と一部重なっているので、正常結線の場合（電路ａ，ｂに接続）と、誤結線の場合（電路ｃ，ｂに誤接続、または電路ａ，ｃに誤接続）とがあり得ることになる。
すなわち、θが０°〜１２０°の範囲内に存在したとしても、電圧入力部１１が電路ｃ，ｂまたは電路ａ，ｃに誤結線されている可能性も否定できない。
【００３０】
そこで、誤結線の検出精度を向上させるには、二つの取得電圧、例えばＶａｂ，Ｖｃｂについて、上述した判定動作をそれぞれ行えば良い。つまり、１回目の判定動作として、取得電圧Ｖａｂに対してθが０°〜１２０°の範囲内に存在するか否かを判定し、存在する場合には、更に２回目の判定動作として、取得電圧Ｖｃｂに対してθが３００°〜６０°の範囲内に存在するか否かを判定する。
【００３１】
２回目の判定動作の結果、取得電圧Ｖｃｂに対してθが３００°〜６０°の範囲内に存在すれば、結果的にθは０°〜６０°の範囲内に存在することになる。従って、第１回目の判定動作時に取得電圧がＶａｃであった可能性（電路ａ，ｃに誤接続していた可能性）はなくなる。
また、２回目の判定動作の結果、取得電圧Ｖｃｂに対してθが３００°〜６０°の範囲内に存在しない場合には、θは６０°〜１２０°の範囲内に存在することになる。従って、第１回目の判定動作時に取得電圧がＶｃｂであった可能性（電路ｃ，ｂに誤接続していた可能性）はなくなる。
【００３２】
このように、誤結線を判定する角度範囲が、取得電圧の位相角を基準とした所定の角度範囲である場合にも、複数の取得電圧に対して判定動作を繰り返し行うことにより誤結線の判定精度を高めることができる。
【００３３】
次に、請求項３に係る発明の実施形態として、電圧入力部１１の誤結線か、または、合成漏れ電流検出手段としての零相変流器ＺＣＴの誤結線（接続する向きの間違い）かを特定する方法について説明する。
仮に取得電圧がＶａｂ，Ｖｃｂである場合、取得電圧Ｖａｂに対してＶｃｂが６０°±１０°の範囲内に存在するか否かを判定し、存在する場合には、その時の電圧入力部１１の結線は正常であると判断する。Ｖｃｂが６０°±１０°の範囲内に存在しない場合には、その時の電圧入力部１１の結線は誤結線であると判断する。
結線が正常であると判断された場合、二つの取得電圧のうちの一方（例えばＶａｂ）と合成漏れ電流Ｉｇとの間の位相角θが０°〜１２０°の範囲内に存在するか否かを判定し、存在しなければ、零相変流器ＺＣＴの誤結線であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態により誤結線を検出する原理を示すベクトル図である。
【図３】本発明の実施形態において、正常結線時にθが存在する範囲を取得電圧ごとに示した模式図である。
【図４】図３を一覧表にして示した図である。
【図５】従来技術を示すブロック図である。
【図６】従来技術により有効漏れ電流を求める原理を示すベクトル図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：有効漏れ電流測定器
１１：電圧入力部
１２：漏れ電流入力部
２ａ，２ｂ：Ａ／Ｄ変換回路
３：演算部
４：メモリ
５：基準波形データメモリ
７：判定部
８：出力部
ＺＣＴ：零相変流器
【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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