特開 2023-81787 監視装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023081787

(43)【公開日】2023-06-13

(54)【発明の名称】監視装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20230606BHJP

   G01R 31/58 20200101ALI20230606BHJP

   H02H 7/26 20060101ALI20230606BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

G01R31/58

H02H7/26 B

H02H7/26 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021195793

(22)【出願日】2021-12-01

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＨＤＭＩ

(71)【出願人】

【識別番号】503032382

【氏名又は名称】古屋 一彦

(71)【出願人】

【識別番号】392022721

【氏名又は名称】株式会社和田電業社

(74)【代理人】

【識別番号】110002789

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ

(72)【発明者】

【氏名】古屋 一彦

(72)【発明者】

【氏名】和田 功

【テーマコード（参考）】

2G014

【Ｆターム（参考）】

2G014AA04

2G014AA19

2G014AB33

2G014AB62

(57)【要約】

【課題】地絡点電流を監視することのできる監視装置及びプログラムを提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、配線系統の状態を監視する監視装置が提供される。この監視装置は、取得部と、算出部と、生成部とを備える。取得部は、配線系統の零相電圧値を取得可能に構成される。算出部は、零相電圧値と配線系統の構成とに基づいて地絡点電流値を算出可能に構成される。生成部は、地絡点電流値に基づいて報知情報を生成可能に構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線系統の状態を監視する監視装置であって、
取得部と、算出部と、生成部とを備え、
前記取得部は、前記配線系統の零相電圧値を取得可能に構成され、
前記算出部は、前記零相電圧値と前記配線系統の構成とに基づいて地絡点電流値を算出可能に構成され、
前記生成部は、前記地絡点電流値に基づいて報知情報を生成可能に構成される
監視装置。

【請求項2】

請求項１に記載の監視装置において、
前記算出部は、前記配線系統の地絡相を判定し、該判定した地絡相に流れる地絡相電流を算出し、
該地絡相電流における前記地絡相の地絡点の地絡抵抗部の電流を前記地絡点電流として算出する
監視装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の監視装置において、
前記生成部は、前記地絡点電流の値を前記報知情報に含める
監視装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の監視装置において、
前記生成部は、地絡保護装置に対する制御信号を前記報知情報に含める
監視装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の監視装置において、
前記生成部は、前記配線系統の零相電流値を前記報知情報に含める
監視装置。

【請求項6】

コンピュータを監視装置として動作させるプログラムであって、
コンピュータを請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の監視装置として機能させる
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、監視装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

配線系統の絶縁劣化点を早期に検知し、地絡事故前の配線ケーブル等の絶縁劣化点の早期保全と、地絡事故が発生した場合の地絡事故点の早期検知、早期復旧工事の必要性が求められている。

【0003】

このため、配線系統が正常な状態、絶縁が劣化した状態、地絡が発生した状態、対地静電容量が変化した状態のいずれであっても、その状態を監視することのできる技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１７３２４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、各種地絡保護装置（絶縁監視装置、漏電遮断器、漏電火災警報器、漏電電流測定器、地絡継電器等）は、ＺＣＴ（Ｚｅｒｏ－ｐｈａｓｅ－ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｒｓ）と称される零相電流検出器により検出した零相電流に基づいて動作する。

【0006】

しかしながら、零相電流検出器により検出した零相電流には、分布定数で表される配線回路の対地静電容量に起因する電流が含まれているため、この零相電流と地絡事故点に流れる地絡点電流は同一値ではない。このため、零相電流と地絡点電流が近似している場合には、各種地絡保護装置は正常に動作するが、零相電流が地絡点電流よりも大きい場合には、各種地絡保護装置は誤動作し、零相電流が地絡点電流よりも小さい場合には、各種地絡保護装置は不動作となることがある。

【0007】

本発明では上記事情を鑑み、地絡点電流を監視することのできる監視装置及びプログラムを提供することとした。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、配線系統の状態を監視する監視装置が提供される。この監視装置は、取得部と、算出部と、生成部とを備える。取得部は、配線系統の零相電圧値を取得可能に構成される。算出部は、零相電圧値と配線系統の構成とに基づいて地絡点電流値を算出可能に構成される。生成部は、地絡点電流値に基づいて報知情報を生成可能に構成される。

【0009】

本発明の一態様によれば、地絡点電流を監視することができ、これにより、各種地絡保護装置を地絡点電流に基づいて動作させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】監視装置１の構成の概略を示した図である。

【図2】監視装置１の機能的な構成を示すブロック図である。

【図3】監視装置１の動作の流れを示すアクティビティ図である。

【図4】配線系統の例を示した図である。

【図5】電圧を示したガウス平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。

【0012】

ところで、本実施形態に登場するソフトウェアを実現するためのプログラムは、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体（Ｎｏｎ－Ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｒｅａｄａｂｌｅ Ｍｅｄｉｕｍ）として提供されてもよいし、外部のサーバからダウンロード可能に提供されてもよいし、外部のコンピュータで当該プログラムを起動させてクライアント端末でその機能を実現（いわゆるクラウドコンピューティング）するように提供されてもよい。

【0013】

また、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流を表す信号値の物理的な値、０又は１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、又は量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。

【0014】

また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。

【0015】

１．監視装置の構成
図１は、監視装置１の構成の概略を示した図である。この監視装置１は、配線系統の状態を監視するものである。監視対象となる配線系統は、単相３線２００Ｖ／１００Ｖ回路、三相３線２００Ｖ回路、三相４線４１５Ｖ／２４０Ｖ回路、三相３線高圧回路、三相３線特別高圧回路のいずれであってもよい。同図に示すように、監視装置１は、処理部１１と、記憶部１２と、一時記憶部１３と、外部装置接続部１４と、通信部１５とを有しており、これらの構成要素が監視装置１の内部において通信バス１６を介して電気的に接続されている。

【0016】

処理部１１は、例えば、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）により実現されるもので、記憶部１２に記憶された所定のプログラムに従って動作し、種々の機能を実現する。

【0017】

記憶部１２は、様々な情報を記憶する不揮発性の記憶媒体である。これは、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）等のストレージデバイスにより実現される。もちろん、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）であってもよい。

【0018】

一時記憶部１３は、揮発性の記憶媒体である。これは、例えばランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）等のメモリにより実現され、処理部１１が動作する際に一時的に必要な情報（引数、配列等）を記憶する。

【0019】

外部装置接続部１４は、例えばユニバーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ：ＵＳＢ）や高精細度マルチメディアインターフェース（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＨＤＭＩ）といった規格に準じた接続部である。

【0020】

通信部１５は、例えばローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＬＡＮ）規格に準じた通信手段であり、監視装置１とローカルエリアネットワークやこれを介したインターネット等のネットワークとの間の通信を実現する。なお、通信部１５は、必ずしも必要な構成ではなく、通信が必要な場合には、所望の通信装置を外部装置接続部１４に接続して、通信部１５に代えることが可能である。

【0021】

なお、監視装置１は、専用の装置として構成してもよく、汎用のコンピュータ等を利用することも可能である。

【0022】

２．監視装置の機能
次に、監視装置１の機能について説明する。監視装置１は、コンピュータをプログラムにしたがって動作させることで、後述する各機能部を実現する。このプログラムは、コンピュータを監視装置１として動作又は機能させるプログラムである。コンピュータは、サーバ用のものやパーソナルコンピュータであってもよく、絶縁監視装置、漏電遮断器、漏電火災警報器、漏電電流測定器、地絡継電器等の各種地絡保護装置に組み込み可能なコンピュータであってもよい。なお、以下の説明において、各電圧値及び各電流値は、それらの大きさと偏角とを含むものである。

【0023】

図２は、監視装置１の機能的な構成を示すブロック図である。同図に示すように、監視装置１は、取得部１０１と、算出部１０２と、保持部１０３と、生成部１０４と、出力部１０５とを備える。

【0024】

取得部１０１は、配線系統の零相電圧値を取得可能に構成される。零相電圧値は、直接検出してもよく、配線系統の接地抵抗に流れる電流値を計測し、この電流値に、その該接地抵抗の抵抗値を乗じた値を零相電圧値として取得するようにしてもよい。接地抵抗の抵抗値とは、Ｂ種接地抵抗の抵抗値と、Ｄ種接地抵抗の抵抗値との和である。なお、配線系統の接地抵抗に流れる電流値から零相電圧を算出する場合には、取得部１０１は、電流値の取得のみを行い、零相電圧の算出は、算出部１０２で行うようにしてもよい。また、取得部１０１は、配線系統に設けられたＺＣＴから、零相電流値を取得するようにしてもよい。

【0025】

算出部１０２は、零相電圧値と配線系統の構成とに基づいて地絡点電流値を算出可能に構成される。配線系統の構成とは、配線系統の回路構成であり、例えば、三相３線の回路の数と単相３線の回路の数等の情報である。具体的には、算出部１０２は、配線系統の地絡相を判定し、該判定した地絡相に流れる地絡相電流を算出し、該地絡相電流における地絡相の地絡点の地絡抵抗部の電流を地絡点電流として算出する。

【0026】

保持部１０３は、配線系統の回路構成、種接地抵抗の抵抗値、Ｄ種接地抵抗の抵抗値等の算出部１０２による地絡点電流の算出に必要な情報を保持する。

【0027】

生成部１０４は、地絡点電流値に基づいて報知情報を生成可能に構成される。報知情報は、監視装置１に接続されたモニタやスピーカ、絶縁監視装置、漏電遮断器、漏電火災警報器、漏電電流測定器、地絡継電器等の各種地絡保護装置に出力される情報であり、地絡発生の有無、地絡点電流の値、配線系統の零相電流値、地絡保護装置に対する制御信号等を含むものである。

【0028】

出力部１０５は、生成部１０４が生成した報知情報を、監視装置１に接続されたモニタやスピーカ、絶縁監視装置、漏電遮断器、漏電火災警報器、漏電電流測定器、地絡継電器等の各種地絡保護装置に出力する。

【0029】

３．監視装置１の動作
次に、監視装置１の動作について説明する。図３は、監視装置１の動作の流れを示すアクティビティ図である。なお、監視装置１の動作の流れを説明する際の例示は、図４に示す回路構成に基づいて説明する。図４は、配線系統の例を示した図である。

【0030】

図４に示す配線系統は、変圧器Ｔ１と、変圧器Ｔ２と、変圧器Ｔ３とを含んでおり、これらは、共通の接地抵抗ＥＢＲを介して接地点ＥＢにＢ種設置されている。なお、変圧器Ｔ１は、スター－デルタ結線で三相３線の電力を出力し、変圧器Ｔ２は、デルタ－デルタ結線で三相３線の電力を出力し、変圧器Ｔ３は、単相３線の電力を出力する。また、変圧器Ｔ１に接続された配線と、変圧器Ｔ２に接続された配線と、変圧器Ｔ３に接続された配線とは、共通の接地抵抗ＥＤＲを介して接地点ＥＤにＤ種設置されている。

【0031】

また、変圧器Ｔ１に接続された配線のＲ相の絶縁抵抗をＲＲ１、同Ｒ相の対地静電容量をＣＲ１、同Ｓ相の絶縁抵抗をＲＳ１、同Ｓ相の対地静電容量をＣＳ１、同Ｔ相の絶縁抵抗をＲＴ１、同Ｔ相の対地静電容量をＣＴ１とし、変圧器Ｔ２に接続された配線のＲ相の絶縁抵抗をＲＲ２、同Ｒ相の対地静電容量をＣＲ２、同Ｓ相の絶縁抵抗をＲＳ２、同Ｓ相の対地静電容量をＣＳ２、同Ｔ相の絶縁抵抗をＲＴ２、同Ｔ相の対地静電容量をＣＴ２とし、変圧器Ｔ３に接続された配線のＲ相の絶縁抵抗をＲＲ３、同Ｒ相の対地静電容量をＣＲ３、同Ｎ相の絶縁抵抗をＲＮ３、同Ｎ相の対地静電容量をＣＮ３、同Ｔ相の絶縁抵抗をＲＴ３、同Ｔ相の対地静電容量をＣＴ３としている。なお、単相３線式では、各相を、Ｌ１、Ｎ、Ｌ２と称する場合もあるが、ここでは、Ｒ、Ｎ、Ｔと称するものとする。また、変圧器Ｔ１に接続された配線、変圧器Ｔ２に接続された配線、変圧器Ｔ３に接続された配線には、それぞれ、零相電流検出器ＺＣＴ１、零相電流検出器ＺＣＴ２、零相電流検出器ＺＣＴ３が接続されているものとする。

【0032】

監視装置１は、動作を開始すると、まず、取得部１０１が配線系統の計測値を取得する（Ａ１０１）。このとき、取得部１０１が零相電圧値を取得した場合には、以降でそのまま用い、取得部１０１が接地抵抗に流れる電流値を取得した場合には、算出部１０２が、取得した電流値に基づいて零相電圧値を算出する。なお、以下では、変圧器Ｔ１に接続された配線のＴ相に地絡が発生し、絶縁抵抗ＲＲ１の値が小さくなっているものとして説明する。

【0033】

次に、算出部１０２が対地静電容量を算出する（Ａ１０２）。対地静電容量を算出する際には、まず、Ｒ相とＳ相との相間電圧ＥＲと、Ｓ相とＴ相との相間電圧ＥＴと、零相電圧Ｖ０とから、対地静電容量ＣＲ１、対地静電容量ＣＴ１、対地静電容量ＣＳ１を算出する。対地静電容量ＣＲ１を流れる電流ＩＣＲ１と、対地静電容量ＣＴ１を流れる電流ＩＣＴ１と、対地静電容量ＣＳ１を流れる電流ＩＣＳ１は、図５に示すように、それぞれ、ＥＲ－Ｖ０、ＥＴ－Ｖ０、－Ｖ０から９０度位相が進んだものであるから、接地抵抗ＥＢＲを流れる電流Ｉ０から偏角から、対地静電容量ＣＲ１、対地静電容量ＣＴ１、対地静電容量ＣＳ１を算出することができる。図５は、電圧を示したガウス平面図である。例えば、対地静電容量ＣＲ１は、ＣＲ１＝ＩＣＲ１／ｊω（ＥＲ－Ｖ０）で求められ、対地静電容量ＣＴ１は、ＣＴ１＝ＩＣＴ１／ｊω（ＥＴ－Ｖ０）で求められ、対地静電容量ＣＳ１は、ＣＳ１＝ＩＣＳ１／ｊω（－Ｖ０）で求められる。

【0034】

続いて、算出部１０２が、Ｉ０、ＥＲ－Ｖ０、ＥＴ－Ｖ０、ＩＣＲ１、ＩＣＴ１の偏角から、地絡相を判定する（Ａ１０３）。地絡相の判定は、例えば、特許文献１に記載されている方法により行う。なお、ここでは、Ｔ相に地絡が発生しているものとする。なお、地絡相が存在しなかった場合、つまり、地絡が発生していなかった場合には、Ａ１０１の処理に戻る。

【0035】

次に、算出部１０２は、健全相であるＲ相の電流ＩＲ１と、健全相であるＳ相の電流ＩＳ１と、電流Ｉ０とから地絡相電流ＩＴ１を算出する（Ａ１０４）。そして、算出部１０２は、地絡相電流ＩＴ１から、地絡点電流を算出する（Ａ１０５）。地絡点電流は、地絡相電流ＩＴ１から電流ＩＣＴ１を減じることで算出することができる。さらに、算出部１０２は、地絡相電流ＩＴ１から地絡点の抵抗値である絶縁抵抗ＲＴ１の値を算出する（Ａ１０６）。

【0036】

続いて、生成部１０４が、報知情報を生成し（Ａ１０７）、出力部１０５が報知情報を出力して（Ａ１０８）、監視装置１は、動作を終了する。なお、監視装置１は、報知情報の出力後に継続して動作し、Ａ１０１の処理から、同様の処理を行うようにすることもできる。

【0037】

なお、算出部１０２で算出した対地静電容量等を、保持部１０３で保持させることにより、次回の算出部１０２での計算の一部を省略するようにすることも可能である。

【0038】

なお、監視装置１の動作については、図４に示す配線系統を例として説明したが、単相３線２００Ｖ／１００Ｖ回路、三相３線２００Ｖ回路、三相４線４１５Ｖ／２４０Ｖ回路、三相３線高圧回路、三相３線特別高圧回路のいずれであって、計算方法に若干の違いがあるものの、基本的な動作は同様である。また、電力回路がシールドケーブルで構成される場合には対地静電容量にケーブルのデータ値を採用するなどして計算を行うこともできる。

【0039】

４．その他
本発明は、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記監視装置において、前記算出部は、前記配線系統の地絡相を判定し、該判定した地絡相に流れる地絡相電流を算出し、該地絡相電流から対地静電容量に対応して流れる電流分を除いた値を前記地絡点電流として算出する監視装置。
前記監視装置において、前記生成部は、前記地絡点電流の値を前記報知情報に含める監視装置。
前記監視装置において、前記生成部は、地絡保護装置に対する制御信号を前記報知情報に含める監視装置。
前記監視装置において、前記生成部は、前記配線系統の零相電流値を前記報知情報に含める監視装置。
コンピュータを監視装置として動作させるプログラムであって、コンピュータを前記監視装置として機能させるプログラム。
もちろん、この限りではない。

【符号の説明】

【0040】

１ ：監視装置
１１ ：処理部
１２ ：記憶部
１３ ：一時記憶部
１４ ：外部装置接続部
１５ ：通信部
１６ ：通信バス
１０１ ：取得部
１０２ ：算出部
１０３ ：保持部
１０４ ：生成部
１０５ ：出力部
ＣＲ１ ：対地静電容量
ＣＳ１ ：対地静電容量
ＣＴ１ ：対地静電容量
ＥＢ ：接地点
ＥＢＲ ：接地抵抗
ＥＤ ：接地点
ＥＤＲ ：接地抵抗
ＥＲ ：相間電圧
ＥＴ ：相間電圧
Ｉ０ ：電流
ＩＣＲ１ ：電流
ＩＣＳ１ ：電流
ＩＣＴ１ ：電流
ＩＲ１ ：地絡相電流
ＩＳ１ ：電流
ＩＴ１ ：電流
ＲＲ１ ：絶縁抵抗
Ｔ１ ：変圧器
Ｔ２ ：変圧器
Ｔ３ ：変圧器
Ｖ０ ：零相電圧
ＺＣＴ１ ：零相電流検出器
ＺＣＴ２ ：零相電流検出器
ＺＣＴ３ ：零相電流検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】