CN104903734A - 绝缘监视装置 - Google Patents

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Abstract

在利用例如Igr方式来对电力***或负载设备进行绝缘监视的绝缘监视装置中，包括：根据负载设备的运行计划而预先设定监视设定值(Irref)的表格(42g)，所述监视设定值(Irref)比因构成负载设备的输入侧的噪声滤波器的电容器的静电电容与电力***的对地绝缘电容之和而流过的电阻分量误差电流要大；监视设定值计算部(42h)，该监视设定值计算部(42h)输出根据时钟(42f)所测定的当前时刻而从所述表格(42g)中所读取的监视设定值(Irref)；绝缘判定部(42d)，该绝缘判定部(42d)在Igr提取部(42c)所提取出的电阻分量电流超过监视设定值(Irref)时对因对地绝缘电阻的下降而引起的绝缘不良进行检测；以及警报输出部(42e)，该警报输出部(42e)利用该输出来产生适当的警报。

Description

绝缘监视装置
技术领域
本发明涉及对电力***或与该电力***相连接的负载设备(以下将这些设备概括称为电力***)的绝缘状态进行监视的绝缘监视装置。
背景技术
作为监视电力***的绝缘状态的绝缘监视方式，如专利文献1所记载的那样，已知有所谓Igr方式、IOr方式。
其中，在Igr方式中，将与***频率不同的规定频率的监视信号注入受电用变压器的接地线，从***的配电线提取出经由对地静电电容或对地绝缘电阻回流而来的监视信号，并将所提取出的监视信号所包含的电阻分量电流的大小与规定的监视设定值进行比较，以对电力***的绝缘状态进行监视。
另外，在IOr方式中，不将监视信号注入电力***，而从流过受电用变压器的接地线的零相电流提取出与***的对地电压同相的电阻分量电流，将该电阻分量电流的大小与规定的监视设定值进行比较，以对电力***的绝缘状态进行监视。
另一方面，在负载设备是大容量逆变器等的情况下，已知有在负载设备的输入侧连接至少包含电容器的噪声滤波器的方案。
图13示出了这样的包括负载设备及噪声滤波器的电力***所适用的Igr方式的绝缘监视装置的整体结构。
在图13中，标号10是受电用变压器，标号11是其次级侧所连接的接地线，标号20是配电线，标号21是设置于配电线20的电路断路器，标号22是对地静电电容，标号23是对地绝缘电阻，标号30是大容量逆变器等负载设备，标号31是具有电容器的噪声滤波器(电容性滤波器)，标号41是用于将监视信号叠加于接地线的监视信号叠加部，标号42是从流过接地线11的漏电流提取出与后述的基准电压同相的电阻分量电流来进行绝缘监视、并进行警报输出等的监视装置主体，标号43是将接地线11的电压作为基准电压来进行测定的基准电压测定部。
接着，图14是表示构成监视装置主体42的基本结构的框图。
在该监视装置主体42中，利用频率提取部42a、42b来从基准电压Vst及漏电流IO中提取出与监视信号相同的频率分量，利用Igr提取部42c来提取出与基准电压Vst同相的电阻分量电流Igr。然后，绝缘判定部42d将电阻分量电流Igr的大小与规定的监视设定值Irref进行比较，在Igr大于监视设定值Irref的情况下，判定为绝缘不良并向警报输出部42e发送信号，通过可视性显示或向外部传送信号来输出适当的警报。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4738274号公报(第[0005]～[0011]段、图13、图14等)
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在图13中，若在负载设备30运行时接通电路断路器21，则在配电线20与接地点之间连接噪声滤波器31，该噪声滤波器31具有远比对地静电电容22要大的静电电容值。
这里，流过噪声滤波器31的电容分量的电流的相位在理想状态下应该位于相对基准电压Vst靠前90度的方向上。然而，实际上，受到构成噪声滤波器31的各电容器的等效串联电阻或等效串联电感的影响，如图15所示，流过***的电容分量(噪声滤波器31及对地静电电容22)的电流的相位相对基准电压Vst小于90度，包含与基准电压Vst同相的电阻分量误差电流Igr’。另外，由于电容器的静电电容具有温度特性，图15中的电容分量电流(现实)的大小根据温度而发生变化，电阻分量误差电流Igr’的大小也随之发生变化。
因此，在监视装置主体42中，即使能确保配电线20的绝缘，但作为检测图15所示的电阻分量误差电流Igr’的结果，也有可能会误认为配电线20发生绝缘不良。
例如，在配电线20的电压为50[Hz]、200[V]、噪声滤波器31的电容值为20[μF]、并具有加上对地静电电容22后的电容分量电流(现实)的相位相对于基准电压Vst呈87度的等效串联电阻的情况下，利用监视装置主体42检测出相当于相位偏差3度的等于17.44[mA]的电阻分量误差电流Igr’。特别是在存在多个噪声滤波器等设备的***中，由于上述电阻分量误差电流Igr’随着设备数的增加而增加，因此，成为较大的值。
在自家用电气工作物保安管理规定JEAC8021-2006中，将50[mA]设为监视上限值，但如上所述，由于噪声滤波器31的接通/断开甚至周围温度都会导致电阻分量电流的大小不同，因此，在将与该电阻分量电流相比较的监视设定值一律且固定地进行设定的情况下，有时即使电路及设备不存在绝缘恶化，也会超过监视电平，从而存在无法进行高精度绝缘监视的问题。
因此，本发明所要解决的问题在于，提供一种绝缘监视装置，该绝缘监视装置能通过自动选择或计算与负载设备的运行状况、周围温度相对应的适当的监视设定值，来高精度地进行绝缘监视。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，本发明涉及一种绝缘监视装置，该绝缘监视装置对经由电力***或电力***所连接的负载设备的对地绝缘电阻而回流的漏电流进行检测，并根据该漏电流求出与叠加于电力***的基准电压同相的电阻分量电流，在该电阻分量电流超过监视设定值时对因对地绝缘电阻的下降而引起的绝缘不良进行检测，所述绝缘监视装置以负载设备运行时与包含电容器的噪声滤波器相连接的电力***为对象。
本发明的第一方面在于，包括：根据负载设备的运行计划而预先设定有监视设定值的表格，所述监视设定值通过将由所述电容器的静电电容分量电流所引起的电阻分量误差电流(设定值)、与用于对电力***及设备进行绝缘监视的监视基底设定值(例如，自家用电气工作物保安管理规定所规定的监视上限值50[mA])相加而求得；以及监视设定值计算部，该监视设定值计算部输出根据当前时刻的运行计划而从所述表格中读取出的监视设定值，通过将从该监视设定值计算部输出的监视设定值与电阻分量电流相比较来进行绝缘监视。
本发明的第二方面在于，包括：运行台数获取部，该运行台数获取部获取负载设备的运行台数；以及监视设定值计算部，该监视设定值计算部将根据每1台负载设备的单位设定值和根据运行台数而增减的静电电容分量电流所引起的电阻分量误差电流设定值、与用于对电力***及设备进行绝缘监视的监视基底设定值(例如，自家用电气工作物保安管理规定所规定的监视上限值50[mA])相加，来计算监视设定值。
本发明的第三方面在于，包括：电阻分量电流提取部，该电阻分量电流提取部从频率分量与监视信号相同的电流中提取出相位与所述监视信号相同的电阻分量；电容分量电流提取部，该电容分量电流提取部提取出相位比所述监视信号例如靠前90度的电容分量电流；以及监视设定值计算部，该监视设定值计算部利用该电容分量电流提取部所提取出的电容分量电流来计算每单位电容分量电流或每单位静电电容的单位电阻分量误差电流，将该计算值与用于监视电力***及设备的监视基底设定值(例如，自家用电气工作物保安管理规定所规定的监视上限值50[mA])相加来对监视设定值进行计算，通过将监视设定值计算部所计算出的监视设定值与所述电阻分量电流相比较，来进行绝缘监视。
本发明的第四方面在于，包括：电容分量电流提取部，该电容分量电流提取部提取出相位比监视信号例如靠前90度的电容分量电流；静电电容换算部，该静电电容换算部将该电容分量电流提取部所提取出的电容分量电流换算成静电电容；温度校正计算部，该温度校正计算部利用噪声滤波器所使用的电容器的种类所对应的静电电容变化率和周围温度测量值，来对该静电电容换算部所换算出的静电电容进行校正；以及监视设定值计算部，该监视设定值计算部将因经该温度校正计算部校正后的静电电容而流过的电容分量电流所引起的电阻分量误差电流、与用于对电力***及设备进行绝缘监视的监视基底设定值(例如，自家用电气工作物保安管理规定所规定的监视上限值50[mA])相加，来计算监视设定值。
发明效果
根据本发明，根据具有噪声滤波器的负载设备的运行计划或运行台数，进而根据从***提取出的电容分量电流、静电电容，来自动选择或计算监视设定值，从而能根据各种状况使用适当的监视设定值来进行绝缘监视。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的监视装置主体的结构的框图(图1(a))及计划设定表格的说明图(图1(b))。
图2是在实施方式1中表示与时间段相对应的电阻分量误差电流Igr’与监视设定值Irref之间的关系的图。
图3是表示本发明的实施方式2所涉及的监视装置主体的结构的框图。
图4是实施方式2中的监视设定值Irref的说明图。
图5是表示本发明的实施方式3所涉及的监视装置主体的结构的框图。
图6是表示本发明的实施方式4所涉及的监视装置主体的结构的框图。
图7是实施方式4中的每单位电容分量电流Igc的单位误差电流的说明图。
图8是实施方式4中的监视设定值Irref的说明图。
图9是表示本发明的实施方式5所涉及的监视装置主体的结构的框图。
图10是表示图9中的温度校正计算部的结构的框图。
图11是表示电容器的温度特性的图。
图12是表示电容器的种类与静电电容变化率之间的关系的表格。
图13是表示现有的绝缘监视装置的整体结构的框图。
图14是表示图13中的监视装置主体的基本结构的框图。
图15是用于说明电阻分量误差电流的矢量图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下实施方式是将本发明运用于图13所示那样的Igr方式的绝缘监视装置的情况。
首先，图1(a)是表示本发明的实施方式1所涉及的监视装置主体的结构的框图。在图1的监视装置主体42A中，与图13相同，利用频率提取部42a、42b从基准电压Vst及漏电流IO中提取出与监视信号相同的频率分量。在Igr提取部42c中，从频率提取部42b的输出中提取出与基准电压Vst同相的电阻分量电流Igr。
另一方面，如图1(b)所示，在计划设定表格42g中，保存有与监视对象的***的负载设备的时间性运行计划(至少包含运行时间，根据需要还可包含运行台数)相对应的监视设定值Irref。即，在1天的时间段0∶00～24∶00中，在使逆变器运行的情况下，在其输入侧连接噪声滤波器，如图15所示，流过具有相对于基准电压小于90度的相位的电容分量电流(现实)。因此，在根据电容分量电流(现实)而产生电阻分量误差电流Igr’、且监视设定值Irref固定的情况下，电阻分量误差电流Igr’超过监视设定值Irref，从而有可能会误认为绝缘不良。
因此，在本实施方式中，预先根据负载设备的运行计划对产生了怎样程度的电容分量电流(现实)进而产生了怎样程度的电阻分量误差电流Igr’进行检测，对每个时间段设定与该电阻分量误差电流Igr’相比足够大的监视设定值Irref，以作为计划设定表格42g。
此外，图2是表示与时间段相对应的电阻分量误差电流Igr’与监视设定值Irref之间的关系的图，是将8∶00～20∶00之间的监视设定值Irref设定得比其它时间段要大的示例。另外，在8∶00～20∶00之间电阻分量电流(误差)Igr’发生变化的原因在于，流过噪声滤波器的电容分量电流(现实)因逆变器的运行状况或运行台数的不同而发生变化。
而且，在图1的监视设定值计算部42h中，参照时钟42f及计划设定表格42g，求出当前时刻所对应的监视设定值Irref并将其传送至绝缘判定部42d。
在绝缘判定部42d中，对从Igr提取部42c所输出的电阻分量电流Igr是否超过从监视设定值计算部42h发送来的监视设定值Irref进行判定，从而进行正常的绝缘监视。在电阻分量电流Igr超过监视设定值Irref的情况下，与以往相同，使警报输出部42e动作，以进行适当的警报。
如上所述，根据实施方式1，能根据负载设备的运行计划来使用适当的监视设定值Irref，因此，能在一整天内进行正确的绝缘监视。
接着，图3是表示本发明的实施方式2所涉及的监视装置主体的结构的框图。在图3的监视装置主体42B中，运行台数获取部42i取入运行时噪声滤波器所连接的n(n为1以上的自然数)台负载设备的运行信号1～n，以作为例如各设备运行时所产生的Di(数字输入)信号、规定电平的模拟信号，从而获取负载设备的运行台数。另外，在监视装置主体42B中，设定有每1台负载设备的监视设定值(单位设定值)Irref1。这里，单位设定值Irref1是相当于运行时噪声滤波器所连接的1台负载设备所产生的电阻分量误差电流的值。
将从运行台数获取部42i所输出的负载设备的运行台数和单位设定值Irref1输入至监视设定值计算部42h。另外，如图4所示，监视设定值计算部42h中保持有成为基底的基底设定值Irref0。该基底设定值Irref0相当于成为用于对电力***及设备进行绝缘监视的基准的电阻分量监视电流设定值(例如，自家用电气工作物保安管理规定所规定的监视上限值50[mA])。
在监视设定值计算部42h中，如数学式1所示，将负载设备的运行台数n与单位设定值Irref1之积与基底设定值Irref0相加来计算监视设定值Irref，并将其输出至绝缘判定部42d。
[数学式1]
Irref＝Irref1×n+Irref0
在绝缘判定部42d中，利用随着负载设备的运行台数的变化而如图4那样发生变更的监视设定值Irref来与电阻分量电流Igr进行比较，以进行绝缘监视。
根据实施方式2，能根据负载设备的运行台数来使用适当的监视设定值Irref，因此，即使在负载设备的运行台数频繁变化的***中，也能进行正确的绝缘监视。
图5是表示本发明的实施方式3所涉及的监视装置主体的结构的框图。在图5的监视装置主体42C中，运行台数获取部42i始终利用服务器或PLC(可编程逻辑控制器)等管理部42j来对n台负载设备的运行状况进行管理，并经由通信部42k来获取负载设备的运行台数。将该运行台数及每1台负载设备的单位设定值Irref1输入至监视设定值计算部42h，从而与实施方式2相同地对数学式1进行计算，对随着负载设备的运行台数的变化而变更的监视设定值Irref与电阻分量电流Igr进行比较，从而进行绝缘监视。
此外，管理部42j与通信部42k之间的通信单元、负载设备1～n与管理部42j之间的通信单元可以是有线、无线中的任意一种。
根据实施方式3，与实施方式2相同，即使在负载设备的运行台数频繁变化的***中，也能进行正确的绝缘监视，并能利用无线通信来获取负载设备的运行状况，从而省略负载设备与监视装置主体42C之间的布线。
图6是表示本发明的实施方式4所涉及的监视装置主体的结构的框图。
图6的监视装置主体42D中，除了Igr提取部42c以外，还包括Igc提取部42l。该Igc提取部42l是与漏电流IO所包含的监视信号相同的频率分量，提取出相对于基准电压Vst相位靠前90度的电容分量电流Igc。
此外，在监视装置主体42D中存储有每单位电容分量电流的监视设定值(单位设定值)α、或由电容分量电流换算来的每单位静电电容的监视设定值(单位设定值)β。图7是每单位电容分量电流的单位设定值α的说明图，该单位设定值α例如相当于每单位电容分量电流100[mA]的电阻分量误差电流。
监视设定值计算部42h进行数学式2的计算，从而基于从Igc提取部42l输出的Igc及单位设定值α来求出监视设定值Irref。此外，Irref0与上述相同是基底设定值。图8是利用数学式2来计算的监视设定值Irref的说明图。
[数学式2]
Irref＝(Igc/100[mA])×α+Irref0
另外，在将单位静电电容设为例如1[μF]时，利用数学式3来计算监视设定值Irref。在数学式3中，C是由电容分量电流Igc换算来的静电电容值。
[数学式3]
Irref＝(C/1[μF])×α+Irref0
由此，将所计算出的监视设定值Irref输入至绝缘判定部42d，与Igr提取部42c所输出的电阻分量电流Igr进行比较，从而进行绝缘监视。
根据实施方式4，利用从漏电流IO中提取出的电容分量电流Igc或大小与静电电容值C相对应的监视设定值Irref来进行绝缘监视。
因此，与如实施方式1～3那样根据负载设备的运行计划或运行台数来对电阻分量误差电流Igr’进行推测从而决定监视设定值Irref的情况相比，能获得反映出实际流过***的电容分量电流Igc的监视设定值Irref，能使用该监视设定值Irref来进行正确的绝缘监视。
接着，图9是表示本发明的实施方式4所涉及的监视装置主体的结构的框图。
在图9的监视装置主体42E中，将所提取出的电容分量电流Igc换算成静电电容C，对该静电电容C进行温度校正，并将其用于监视设定值Irref的计算。
即，在图9的监视装置主体42E中，将由Igc提取部42c所提取出的电容分量电流Igc输入至静电电容换算部42q，以将其换算成静电电容。利用温度校正计算部42p对该静电电容C进行温度校正，并将其输入监视设定值计算部42h。
将监视装置主体42E的内部的温度测量部42n所测得的温度测量值、或由监视装置主体42E的外部的温度测量部42m所测得并经由管理部42j及通信部42k而接收到的温度测量值输入至温度校正计算部42p。
图10是表示图9的温度校正计算部42p的结构的框图。
在图10中，静电电容校正部42r利用温度测量值及后述的静电电容变化率来将从静电电容换算部42q输入的温度校正前的静电电容C校正成C’，并将其输出至监视设定值计算部42h。
另外，种类输入部42s用于通过操作者的手动操作来将构成噪声滤波器31的电容器的种类(电介质的种类或生产商、型号等)输入至静电电容校正部42r。此外，也可以经由图9的通信部42k利用通信从外部向静电电容校正部42r输入电容器的种类，以代替该种类输入部42s。
一般，电容器的静电电容会随着周围温度的变化而变化，其变化率根据电容器的种类的不同而不同。图11示出了电容器的周围温度与静电电容变化率之间的关系(温度特性)，C1、C2、C3分别是种类不同的电容器的特性。此外，静电电容变化率在基准温度t0下为0[％]。
因此，静电电容校正部42r例如从图11的C1、C2、C3中选择与电容器种类相对应的温度特性，并在所选择的特性的基础上将温度测量值所对应的静电电容变化率与静电电容C相乘，从而能获得温度校正后的静电电容C’。
图12将如图11所示的电容器的温度特性表示为表格。若预先将该表格内置于静电电容校正部42r，并使用与温度测量值相对应的静电电容变化率，则能快速计算温度校正后的静电电容C’。
若像这样求出当前的温度测量值中的电容器的静电电容C’，则监视设定值计算部42h将与静电电容C’相对应的电阻分量误差电流与基底设定值相加，从而能求出监视设定值Irref。绝缘判定部42d只要使用由此所求出的监视设定值Irref来进行绝缘监视即可。
工业上的实用性
本发明不仅能用于Igr方式的绝缘监视装置，还能用于使用***对地电压的IOr方式的绝缘监视装置。
标号说明
42A、42B、42C、42D、42E：监视装置主体
42a、42b：
42c：Igr提取部
42d：绝缘判定部
42e：警报输出部
42f：时钟
42g：计划设定表格
42h：监视设定值计算部
42i：运行台数获取部
42j：管理部
42k：通信部
42l：Igc提取部
42m、42n：温度测量部
42p：温度校正计算部
42q：静电电容换算部
42r：静电电容校正部
42s：种类输入部

Claims (4)

1.一种绝缘监视装置，该绝缘监视装置对经由电力***或与所述电力***相连接的负载设备的对地绝缘电阻而回流的漏电流进行检测，并根据所述漏电流求出与叠加于所述电力***的基准电压同相的电阻分量电流，在所述电阻分量电流超过监视设定值时对所述对地绝缘电阻的下降所引起的绝缘不良进行检测，所述绝缘监视装置以所述负载设备运行时与包含电容器的噪声滤波器相连接的电力***为对象，所述绝缘监视装置的特征在于，包括：
根据所述负载设备的运行计划而预先设定有所述监视设定值的表格，所述监视设定值比因所述电容器的静电电容与所述电力***的对地绝缘电容之和而流过的电阻分量误差电流要大；以及
监视设定值计算部，该监视设定值计算部输出根据当前时刻的所述运行计划而从所述表格中读取出的所述监视设定值，
将从所述监视设定值计算部输出的所述监视设定值用于与所述电阻分量电流进行比较。
2.一种绝缘监视装置，该绝缘监视装置对经由电力***或与所述电力***相连接的负载设备的对地绝缘电阻而回流的漏电流进行检测，并根据所述漏电流求出与叠加于所述电力***的基准电压同相的电阻分量电流，在所述电阻分量电流超过监视设定值时对所述对地绝缘电阻的下降所引起的绝缘不良进行检测，所述绝缘监视装置以所述负载设备运行时与包含电容器的噪声滤波器相连接的电力***为对象，所述绝缘监视装置的特征在于，包括：
运行台数获取部，该运行台数获取部获取所述负载设备的运行台数；以及
监视设定值计算部，该监视设定值计算部利用每1台所述负载设备的单位设定值、所述运行台数、及因所述电力***的对地绝缘电容而流过的电阻分量误差电流所对应的基底设定值，来计算所述监视设定值，
将由所述监视设定值计算部所计算出的所述监视设定值用于与所述电阻分量电流进行比较。
3.一种绝缘监视装置，该绝缘监视装置对经由电力***或与所述电力***相连接的负载设备的对地绝缘电阻而回流的漏电流进行检测，并根据所述漏电流求出与所述电力***的基准电压同相的电阻分量电流，在所述电阻分量电流超过监视设定值时对所述对地绝缘电阻的下降所引起的绝缘不良进行检测，所述绝缘监视装置以所述负载设备运行时与包含电容器的噪声滤波器相连接的电力***为对象，所述绝缘监视装置的特征在于，包括：
电容分量电流提取部，该电容分量电流提取部从频率分量与所述监视信号相同的电流中，提取出相位比所述电阻分量电流要靠前的电容分量电流；以及
监视设定值计算部，该监视设定值计算部利用所述电容分量电流提取部所提取出的所述电容分量电流、每单位电容分量电流或每单位静电电容的单位设定值、及因所述电力***的对地绝缘电容而流过的电阻分量误差电流所对应的基底设定值，来计算所述监视设定值，
将由所述监视设定值计算部所计算出的所述监视设定值用于与所述电阻分量电流进行比较。
4.一种绝缘监视装置，该绝缘监视装置对经由电力***或与所述电力***相连接的负载设备的对地绝缘电阻而回流的漏电流进行检测，并根据所述漏电流求出与所述电力***的基准电压同相的电阻分量电流，在所述电阻分量电流超过监视设定值时对所述对地绝缘电阻的下降所引起的绝缘不良进行检测，所述绝缘监视装置以所述负载设备运行时与包含电容器的噪声滤波器相连接的电力***为对象，所述绝缘监视装置的特征在于，包括：
电容分量电流提取部，该电容分量电流提取部从频率分量与所述监视信号相同的电流中，提取出相位比所述电阻分量电流要靠前的电容分量电流；
静电电容换算部，该静电电容换算部将所述电容分量电流提取部所提取出的所述电容分量电流换算成静电电容；
温度校正计算部，该温度校正计算部利用所述电容器的种类所对应的静电电容变化率和周围温度测量值，来对所述静电电容换算部所换算出的静电电容进行校正；以及
监视设定值计算部，该监视设定值计算部利用因经所述温度校正计算部校正后的静电电容而流过的电阻分量误差电流、及因所述电力***的对地绝缘电容而流过的电阻分量误差电流所对应的基底设定值，来计算所述监视设定值，
将由所述监视设定值计算部所计算出的所述监视设定值用于与所述电阻分量电流进行比较。
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