JP2011252827A

JP2011252827A - 抵抗値算出装置

Info

Publication number: JP2011252827A
Application number: JP2010127800A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Murai; 謙介村井; Tadatoshi Babasaki; 忠利馬場崎; Norimitsu Tanaka; 憲光田中; Yasushi Irokawa; 泰史色川; Noriyuki Yoshizawa; 宣幸吉澤; Hidekazu Hoshi; 秀和星; Kaoru Asakura; 薫朝倉; Katsuhiko Kozuka; 勝彦小塚
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】給電システムの運用中に、負荷装置の絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握する。
【解決手段】正極線とアースとの間の第１の絶縁抵抗と、負極線とアースとの間の第２の絶縁抵抗とを有する負荷装置の第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出装置であって、正極線とアースとを接続する第１の接地線上に設けられた第１の接地抵抗の両端の電位差を測定する第１の電位差測定部と、負極線とアースとを接続する第２の接地線上に設けられた第２の接地抵抗の両端の電位差を測定する第２の電位差測定部と、第１または第２の接地線上に設けられた可変抵抗と、可変抵抗の変化の前後の抵抗値と、その変化の前後に第１及び第２の電位差測定部にて測定された電位差と、第１及び第２の接地抵抗の抵抗値とを用いて、第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出する制御部と、算出された抵抗値を外部に通知するための出力を行う出力部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷装置の絶縁抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出装置に関する。

電源から給電線を介して電力が供給される負荷装置の絶縁抵抗は、感電を防止するために、十分に大きな抵抗値（例えば１ＭΩ程度）である必要がある。なお、負荷装置の絶縁抵抗とは、負荷装置内の給電線とアースとの間の抵抗のことである。

上述したように負荷装置の絶縁抵抗は、十分に大きな抵抗値であることが必要であるが、負荷装置内の基板が汚れたり、埃がたまったりすることによって抵抗値が低下した場合、その負荷装置に触れた人は感電してしまう可能性がある。

そこで、絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握する必要があるが、それを実現する方法の一例を以下に説明する。

図２は、絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握する方法の一例を説明するための図である。

図２において、接地抵抗４１は、正極線６１とアースとを接続する接地線７１に設けられた抵抗である。また、接地抵抗４２は、負極線６２とアースとを接続する接地線７２に設けられた抵抗である。

負荷装置３０は、絶縁抵抗３１，３２を有している。絶縁抵抗３１は、正極線６１とアースとの間の抵抗であり、絶縁抵抗３２は、負極線６２とアースとの間の抵抗である。なお、絶縁抵抗の抵抗値は例えば、数１０ｋΩ程度である。

この方法において、電圧計１２は接地抵抗４１の両端の電位差を測定し、電圧計１３は接地抵抗４２の両端の電位差を測定する。ここで、電圧計１３で計測される電圧は、接地抵抗４１の抵抗値と接地抵抗４１に流れる電流の積になる。また、電圧１４で計測される電圧は、接地抵抗４２の抵抗値と接地抵抗４２に流れる電流の積になる。通常、接地抵抗よりも絶縁抵抗の方が抵抗値が大きいため、絶縁抵抗に流れる電流は小さくなり、また、接地抵抗４１に流れる電流と接地抵抗４２に流れる電流は同じになる。このため、電圧計１２にて測定された電位差と電圧計１３にて測定された電位差との電位差比は、接地抵抗４１の抵抗値と接地抵抗４２の抵抗値との抵抗値比となる。

ここで、例えば正極線６１または負極線６２が地絡する等、絶縁抵抗３１の抵抗値と絶縁抵抗３２の抵抗値とのいずれかが低下すると、抵抗値が低下した絶縁抵抗に電流が流れるようになる。絶縁抵抗に流れる電流は、接地線を介して、接地抵抗４１又は接地抵抗４２に流れる電流経路を形成する。このため、接地抵抗４１に流れる電流と接地抵抗４２に流れる電流とが異なることとなり、上述した電位差比が変化する。従って、検出器１００を用いて電位差比の変化を監視することにより、絶縁抵抗３１の抵抗値と絶縁抵抗３２の抵抗値とのいずれかの低下を把握することができる。

特許第４１４２１３７号公報

しかしながら、絶縁抵抗３１の抵抗値と絶縁抵抗３２の抵抗値との両方が同じように低下した場合、抵抗値が低下した絶縁抵抗に流れる電流は大きくなるが、絶縁抵抗３１と絶縁抵抗３２とに同じ電流が流れて、接地線には電流が流れない。このため、接地抵抗４１に流れる電流と接地抵抗４２に流れる電流とは同じになる。したがって、上述した電位差比が変化しないため、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値の低下を把握することができない。

ここで、絶縁抵抗３１の抵抗値と絶縁抵抗３２の抵抗値との両方が同じように低下した場合でも、接地抵抗４１または接地抵抗４２を外すことにより、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値の低下を把握することできる。

しかし、接地抵抗を外すと、給電システムにノイズが発生したり、給電電位が不安定になったりするため、給電システムの運用中には行うことができないという問題点がある。

本発明は、給電システムの運用中に、負荷装置の絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握することを可能にする抵抗値算出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の抵抗値算出装置は、電力が供給される給電線を構成する正極線とアースとの間の第１の絶縁抵抗と、前記給電線を構成する負極線とアースとの間の第２の絶縁抵抗とを有する負荷装置の前記第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出し、該算出した抵抗値を外部に通知する抵抗値算出装置であって、
前記正極線とアースとを接続する第１の接地線上に設けられた第１の接地抵抗の両端の電位差を測定する第１の電位差測定部と、
前記負極線とアースとを接続する第２の接地線上に設けられた第２の接地抵抗の両端の電位差を測定する第２の電位差測定部と、
前記第１または第２の接地線上に設けられた可変抵抗と、
前記可変抵抗の抵抗値を変化させ、該変化の前後の抵抗値と、前記変化の前後に前記第１及び第２の電位差測定部にて測定された電位差と、前記第１及び第２の接地抵抗の抵抗値とを用いて、前記第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出する制御部と、
前記制御部にて算出された抵抗値を外部に通知するための出力を行う出力部と、を有する。

本発明は以上説明したように構成されているので、給電システムの運用中に、負荷装置の絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握することが可能となる。

本発明の抵抗値算出装置を適用した給電システムの実施の一形態の構成を示す図である。絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握する方法の一例を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の抵抗値算出装置を適用した給電システムの実施の一形態の構成を示す図である。

本実施形態の給電システムは図１に示すように、抵抗値算出装置１０と、電源２０と、電源２０から給電線を介して電力を供給される負荷装置３０とを備えている。

図１において、第１の接地抵抗である接地抵抗４１は、給電線を構成する正極線６１とアースとを接続する第１の接地線である接地線７１上に設けられた抵抗である。また、第２の接地抵抗である接地抵抗４２は、給電線を構成する負極線６２とアースとを接続する第２の接地線である接地線７２上に設けられた抵抗である。以降、接地抵抗４１の抵抗値をＲ₁と表記し、接地抵抗４２の抵抗値をＲ₂と表記する。

負荷装置３０は、第１の絶縁抵抗である絶縁抵抗３１と、第２の絶縁抵抗である絶縁抵抗３２とを有している。絶縁抵抗３１は、正極線６１とアースとの間の抵抗であり、絶縁抵抗３２は、負極線６２とアースとの間の抵抗である。以降、絶縁抵抗３１の抵抗値をＲ₃と表記し、絶縁抵抗３２の抵抗値をＲ₄と表記する。

抵抗値算出装置１０は、可変抵抗１１と、第１の電位差測定部である電圧計１２と、第２の電位差測定部である電圧計１３と、制御部１４と、出力部１５とを備えている。

可変抵抗１１は、接地線７１上または接地線７２上に設けられる。本実施形態において可変抵抗１１は図１に示すように、接地線７１上に設けられているものとする。なお、図１において可変抵抗１１は、接地抵抗４１とアースとの間で接地線７１上に設けられているが、可変抵抗１１は、正極線６１と接地抵抗４１との間で接地線７１上に設けられていてもよい。

電圧計１２は、接地抵抗４１の両端の電位差を測定する。また、電圧計１３は、接地抵抗４２の両端の電位差を測定する。

制御部１４は、可変抵抗１１の抵抗値を変化させる。そして、制御部１４は、その変化の前後の可変抵抗１１の抵抗値と、その変化の前後に電圧計１２，１３にて測定された電位差と、接地抵抗４１，４２の抵抗値とを用いて、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄を算出する。制御部１４が絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄を算出する動作の詳細については後述する。

出力部１５は、例えば警報機であり、制御部１４にて算出された抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄が所定の抵抗値以下であった場合に警報を出力する。なお、出力部１５は、警報を出力するものに限られず、制御部１４にて算出された抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄を外部に通知するための出力を行う機能を有していればよい。例えば出力部１５は、画面を備え、制御部１４にて算出された抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄をその画面に表示するものであってもよい。

以下に、上記のように構成された抵抗値算出装置１０において、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄を算出する動作について説明する。

まず、制御部１４は、可変抵抗１１の抵抗値を０にする。以降、このときの可変抵抗１１の抵抗値（０）をＲ₅₁と表記する。

次に、制御部１４は、電圧計１２にて測定された接地抵抗４１の両端の電位差を取得する。以降、ここで取得した電位差をＶ₁₁と表記する。また、制御部１４は、電圧計１３にて測定された接地抵抗４２の両端の電位差を取得する。以降、ここで取得した電位差をＶ₂₁と表記する。

次に、制御部１４は、可変抵抗１１の抵抗値を０以外の所定の抵抗値に設定する。なお、０以外の所定の抵抗値とは例えば、接地抵抗４１，４２と同等以上の抵抗値である。以降、このときの可変抵抗１１の抵抗値（０以外の所定の抵抗値）をＲ₅₂と表記する。

次に、制御部１４は、電圧計１２にて測定された接地抵抗４１の両端の電位差を取得する。以降、ここで取得した電位差をＶ₁₂と表記する。また、制御部１４は、電圧計１３にて測定された接地抵抗４２の両端の電位差を取得する。以降、ここで取得した電位差をＶ₂₂と表記する。

そして、制御部１４は、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄を算出する。

上述したように、制御部１４は、可変抵抗１１の抵抗値をＲ₅₁（０）としたときに電圧計１２，１３にて測定された電位差Ｖ₁₁，Ｖ₂₁を取得している。また、制御部１４は、可変抵抗１１の抵抗値をＲ₅₂（０以外の所定の値）としたときに電圧計１２，１３にて測定された電位差Ｖ₁₂，Ｖ₂₂を取得している。

また、本実施形態の給電システムにおいては、正極線６１、負極線６２、接地抵抗４１，４２、可変抵抗１１及び絶縁抵抗３１，３２で閉回路が形成されている。以上により、以下に示す式（１）（２）が導出される。

上述した式（１）（２）は、可変抵抗１１の変化の前後の抵抗値Ｒ₅₁，Ｒ₅₂と、その変化の前後に電圧計１２，１３にて測定された電位差Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂と、接地抵抗４１，４２の抵抗値Ｒ₁，Ｒ₂と、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄との関係を表す関係式となる。

式（１）（２）において未知の値は、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄だけである。従って、抵抗値Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₅₁，Ｒ₅₂及び電位差Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂を、式（１）（２）に代入することで、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値Ｒ₃，Ｒ₄を算出することができる。

なお、Ｒ₃，Ｒ₄をより正確に算出するためには、接地抵抗４１，４２の抵抗値Ｒ₁，Ｒ₂を負荷装置３０に規定の絶縁抵抗値程度にしておくことが望ましい。具体的には、人体保安を考えた場合、Ｒ₁，Ｒ₂を（給電電圧／１０ｍＡ）程度にしておくのがよい。

このように本実施形態においては、可変抵抗１１の抵抗値を変化させ、その変化の前後の抵抗値と、その変化の前後に電圧計１２，１３にて測定された電位差と、接地抵抗４１，４２の抵抗値とを用いて、絶縁抵抗３１，３２の抵抗値が算出される。そして、算出された抵抗値が外部に通知される。

これにより、給電システムの運用中に、負荷装置３０の絶縁抵抗３１，３２の抵抗値の低下を把握することが可能となる。

なお、電源電圧が一定に場合には、電圧計１２または電圧計１３の片方のみであっても、他方の電圧を求めることができるため、電圧計は１つでもよい。

また、本実施形態においては、１つの負荷装置の絶縁抵抗の抵抗値の低下を把握する場合を一例として説明した。但し、例えば電流分配装置等によって電源から複数の負荷装置へ給電される給電システムにおいても、本実施形態で説明した方法を用いることにより、その複数の負荷装置の絶縁抵抗の抵抗値が低下していることを把握することができる。この場合、電源と給電線によって接続されている場所に接地線を接続し、その接地線上に可変抵抗を設けることにより、上述した２つの関係式を導出すればよい。

１０抵抗値算出装置
１１可変抵抗
１２，１３電圧計
１４制御部
１５出力部
２０電源
３０負荷装置
３１，３２絶縁抵抗
４１，４２接地抵抗
６１正極線
６２負極線
７１，７２接地線

Claims

電力が供給される給電線を構成する正極線とアースとの間の第１の絶縁抵抗と、前記給電線を構成する負極線とアースとの間の第２の絶縁抵抗とを有する負荷装置の前記第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出し、該算出した抵抗値を外部に通知する抵抗値算出装置であって、
前記正極線とアースとを接続する第１の接地線上に設けられた第１の接地抵抗の両端の電位差を測定する第１の電位差測定部と、
前記負極線とアースとを接続する第２の接地線上に設けられた第２の接地抵抗の両端の電位差を測定する第２の電位差測定部と、
前記第１または第２の接地線上に設けられた可変抵抗と、
前記可変抵抗の抵抗値を変化させ、該変化の前後の抵抗値と、前記変化の前後に前記第１及び第２の電位差測定部にて測定された電位差と、前記第１及び第２の接地抵抗の抵抗値とを用いて、前記第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出する制御部と、
前記制御部にて算出された抵抗値を外部に通知するための出力を行う出力部と、を有する抵抗値算出装置。
請求項１に記載の抵抗値算出装置において、
前記制御部は、前記変化の前後の抵抗値と、前記変化の前後に前記第１及び第２の電位差測定部にて測定された電位差と、前記第１及び第２の接地抵抗の抵抗値と、前記第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値との関係を表す２つの関係式に、前記変化の前後の抵抗値と、前記変化の前後に前記第１及び第２の電位差測定部にて測定された電位差と、前記第１及び第２の接地抵抗の抵抗値とを代入することで、前記第１及び第２の絶縁抵抗の抵抗値を算出する抵抗値算出装置。
請求項１または請求項２に記載の抵抗値算出装置において、
前記出力部は、前記制御部にて算出された抵抗値が所定の抵抗値以下である場合、警報を出力する抵抗値算出装置。