JP5622486B2 - 絶縁監視装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る監視装置1の外形を示す図である。詳細には、図1(a)は、絶縁監視装置1の平面図であり、図1(b)は、絶縁監視装置1の底面図であり、図1(c)は、絶縁監視装置1の側面図である。
電源コネクタ4は、絶縁監視装置1の左側面に設けられ、ケーブル線5を接続可能である。
また、三相交流の電路の場合には、一方のクリップ5aをU相に接続し(噛ませ)、他方のクリップ5aをW相に接続し(噛ませ)、U−W間電源接続(200V)する。
ランプ7は、LED(Light Emitting Diode)等で構成され、点灯又は消灯することにより、電源のON/OFFや装置の状況等(例えば、外部記憶部9の着脱状態の有無等)を報知する。
クランプCT接続用コネクタ10は、絶縁監視装置1の底面に複数(図1中では4つ)設けられ、クランプCT11が接続される。
マグネット13は、絶縁監視装置1の背面に4つ設けられ、絶縁監視装置1を用いて異常を判定する場所(例えば、分電盤を構成する金属製の筐体)に設置することが可能である。
図2に示すように、主幹遮断器31は、その一次側に主幹回路30が接続され、二次側に監視(分岐)回路41が接続される。主幹遮断器31は、漏電を検出すると、主幹回路30との接続を遮断するように構成される。
複数の分岐遮断器32,33,34,35それぞれの二次側には、それぞれ負荷回路42が接続される。
また、上述した主幹遮断器31及び分岐遮断器32,33,34,35は、例えば、分電盤(図示せず)を構成している。
停電検出部14は、接続用端子台12に接続される接続用端子を介して、主幹遮断器31の二次側に接続される。停電検出部14は、主幹遮断器31が遮断されると、停電を検出し、漏電検出制御部17に通知する。
ここで、監視回路41の複数の電路それぞれには、動作電流値が設定されている。そして、漏電検出制御部17は、監視回路41の複数の電路それぞれの漏電電流値のうち少なくともいずれかが設定された動作電流値を超えた場合、漏電が発生したものと推定して、漏電を検出する。
漏電遮断器が動作する程度の時間としては、電気用品安全法解釈例規集に記載の電気用品の技術上の基準を定める省令(別表四3 開閉器及び電磁開閉器操作用スイッチ)に示されているように、高速型では、定格感度電流に等しい漏れ電流を重畳したとき、0.1秒以内である。
反限時型では、定格感度電流に等しい漏れ電流を重畳したとき、0.2秒を超え1秒までの範囲内であり、定格感度電流の140%に等しい電流を重畳したとき、0.1秒を超え0.5秒までの範囲内であり、定格感度電流の440%に等しい漏れ電流を重畳したとき、0.05秒以内に回路することと定められている程度の時間を想定している。
なお、所定サイクルは、商用電源周波数の1サイクル〜3600サイクルの範囲内に限らず、3600サイクル以上であってもよい。
このように、絶縁監視装置1は、現場において作業者の所望により手動にて適宜漏電検出時間を変更することができる。
ここで、各動作電流値は、切り替え部153によって切り替え可能である。
漏電検出制御部17は、例えば、CPU等で構成され、絶縁監視装置1全体を制御する。
ここで、漏電情報は、漏電検出制御部17により漏電が検出された際における漏電電流値と、漏電検出制御部17により漏電が検出された際にタイマ16により計測された時間(つまり、漏電が検出された時刻)とを含んでいる。
ここで、停電情報は、停電検出部14により停電が検出される直前に、漏電検出制御部17により検出された漏電電流値と、停電検出部14により停電が検出された際にタイマ16により計測された時間(つまり、停電が検出された時刻)とを含んでいる。
位相検出部20は、電路の電圧位相を取り込み、電路の電圧(正弦波)を漏電検出制御部17が取り込むことができる波形(例えば、矩形波)に変換する。また、位相検出部20は、安全のため、一次側と二次側とは絶縁されている。
記憶部171は、位相補正値を記憶する。位相補正値は、予め求めた電圧(電源電圧)位相のずれ分であり、絶縁監視装置1内の電子回路(特にフィルタ21)で発生する位相の遅れや進み分を補正するために用いられる。
停電検出部14又は電流検出部15は、検出した漏れ電流Ioを電圧に変換し、電圧が所定の電圧となるように増幅又は減衰させる。
A/D変換部174は、電流検出部15により検出された漏れ電流(アナログ値)をデジタル値に変換する。
本実施形態に係る絶縁監視装置1の構成説明は以上のとおりであり、次に、検出した漏れ電流Ioから有効漏れ電流Iorと無効漏れ電流Iocとをベクトル演算する際の漏電検出制御部17の処理概要について図3から図6を参照しながら説明する。
漏電検出制御部17は、本実施形態に係る絶縁監視装置1のケーブル線5の電路への接続がL1−N間電源接続であれば、L1−N間の電圧位相を検出する。また、漏電検出制御部17は、電路への接続がL2−N間電源接続であれば、L2−N間の電圧位相を検出する。また、漏電検出制御部17は、電路への接続がL1−L2間電源接続であれば、L1−L2間の電圧位相を検出する。そして、漏電検出制御部17は、検出された電圧位相と同期した正弦波のデジタル値を生成し、このデジタル値と漏れ電流Ioをサンプリングして得られた値とを乗算する。
三相交流の電路における有効漏れ電流Iorは、有効漏れ連流Iorを分離して抽出するための、電路の電圧位相の基準が単相交流の電路の場合と異なる。有効漏れ電流Ior(U)は電路のU−W間の電圧Vwuから120°の遅れ位相となる(図4参照)。このため、漏電検出制御部17は、電圧Vwuの電圧位相を検出し、この電圧位相と同期した余弦波のデジタル値を生成する。
漏電検出制御部17は、無効漏れ電流Iocの検出には、余弦波のデジタル値を使用する。無効漏れ電流Iocは、電路の電圧位相から90°の進み位相となる(図5参照)。このため、漏電検出制御部17は、余弦波のデジタル値と漏れ電流Ioをサンプリングして得られた値とを乗算することにより、演算結果は無効漏れ電流Iocの大きさに比例した交流分のみとなり、直流分は現れない。したがって、漏電検出制御部17は、電圧位相と同期した余弦波のデジタル値と漏れ電流Ioをサンプリングして得られた値とを乗算した後、1周期分の平均を算出することにより、有効漏れ電流Iorは除去され、無効漏れ電流Iocのみを分離して抽出することができる。
各電圧相の対地静電容量が等しく分布している場合、各電圧相の無効漏れ電流(Ioc(U)とIoc(W))のベクトル合成和電流Iocは、電路のU−W間の電圧Vwuと同相(又は逆相)になる(図6参照)。漏電検出制御部17は、無効漏れ電流Iocの抽出には、電圧Vwuの電圧位相と同期した正弦波のデジタル値を使用する。その後、漏電検出制御部17は、単相交流の電路の場合と同様に、このデジタル値と漏れ電流Ioをサンプリングして得られた値とを乗算し、1周期分の平均を算出することにより、有効漏れ電流Iorは除去され、無効漏れ電流Iocのみを分離して抽出することができる。尚、ここで得られる無効漏れ電流Iocは、電路のU−W間の電圧位相と同じ線上にあるので(図6参照)、有効漏れ電流Iorを抽出するときのように、得られた無効漏れ電流Iocを1.15倍(1/cos30°倍)する必要はない。
11 クランプCT(接続端子)
14 停電検出部
15 電流検出部
17 漏電検出制御部
30 主幹回路
41 監視回路(分岐回路)
Claims (5)
- 主幹回路から分岐した複数の分岐回路における漏電及び停電を監視する絶縁監視装置であって、
前記複数の分岐回路に対して接続されて、前記分岐回路に対して着脱可能に構成される複数の接続端子と、
前記接続端子を介して前記分岐回路に接続され、前記複数の分岐回路における電流値を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された前記電流値を電圧値に変換する変換部と、
前記変換部により変換された前記電圧値に基づいて、漏電電流の発生を検出する漏電検出制御部と、
漏電電流の発生が検出された漏電検出時刻を計測する時計部と、
少なくとも前記漏電検出制御部により漏電電流の発生が検出された際における漏電電流値と、前記漏電検出制御部により漏電電流の発生が検出された際に前記時計部により計測された前記漏電検出時刻とを含む漏電情報を記憶する記憶部と、
外部機器と無線通信を行う無線通信部と、を備え、
前記漏電検出制御部は、漏電を検出した前記分岐回路の漏れ電流として、有効漏れ電流と無効漏れ電流とのベクトル和を漏れ電流として検出するIo方式と、前記有効漏れ電流を漏れ電流として検出するIor方式とに切り替え可能であり、
漏電電流の発生を検出する漏電検出期間を、前記Io方式の場合には前記分岐回路に設置されている漏電遮断器が動作可能な期間に初期設定し、前記Ior方式の場合には前記分岐回路に設置されている絶縁監視装置が動作可能な期間として前記分岐回路の漏電電流が継続する一定期間に初期設定して漏電電流の発生を検出すると共に、
漏電電流の発生を検出した場合に、前記記憶部に記憶されている前記漏電情報の一部を、前記無線通信部により前記外部機器に送信させることを特徴とする絶縁監視装置。 - 前記漏電検出制御部は、前記Io方式及び前記Ior方式それぞれにおいて、
前記漏電を検出する時間を切り替える切り替え部を更に備え、
前記切り替え部は、前記Io方式及び前記Ior方式それぞれにおいて、前記漏電検出期間を、商用電源周波数の1サイクルから3600サイクルの範囲内に切り替え可能であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁監視装置。 - 前記漏電検出制御部は、所定時間分の前記漏電情報を前記記憶部に記憶させる一方、一定時間毎に検出された時間が古い漏電情報を消去して、検出された時間が新しい漏電情報から順次前記記憶部に記憶させることにより、漏電情報を更新することを特徴とする請求項1から2のいずれか一項に記載の絶縁監視装置。
- 前記接続端子を介して前記分岐回路に接続され、前記分岐回路における停電を検出する停電検出部を更に備え、
前記漏電検出制御部は、前記停電検出部により停電が検出された直前の、前記漏電検出制御部により検出された漏電電流値と前記時計部により計測された停電検出時間とを含む停電情報及び前記漏電情報を、前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の絶縁監視装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の絶縁監視装置と着脱可能な外部記憶部を更に備え、
前記漏電検出制御部は、停電情報及び前記漏電情報を前記記憶部及び前記外部記憶部に記憶させることを特徴とする絶縁監視装置。
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