特開 2023-89848 接地抵抗測定システムおよび接地抵抗測定方法

(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】P2023089848

(43)【公開日】2023-06-28

(54)【発明の名称】接地抵抗測定システムおよび接地抵抗測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 27/20 20060101AFI20230621BHJP

【ＦＩ】

G01R27/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021204604

(22)【出願日】2021-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】ＩＡＴ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】三木 昭彦

【テーマコード（参考）】

2G028

【Ｆターム（参考）】

2G028AA06

2G028BC06

2G028BE08

2G028CG05

2G028DH05

2G028HN10

2G028HN14

2G028KQ07

(57)【要約】

【課題】 接地抵抗測定装置に接続されるクランプセンサとして汎用のクランプセンサを用いることができる。
【解決手段】 接地抵抗測定システム１は、被測定接地極９の接地抵抗を測定する接地抵抗測定装置３と、被測定接地極９の電流を測定するクランプセンサとを有し、クランプセンサは無線通信によって電流のデータを接地抵抗測定装置３に出力し、接地抵抗測定装置３は電流のデータに基づいて被測定接地極９の接地抵抗を算出する。したがって、クランプセンサで検出された電流値が演算に使用されるため、クランプセンサは接地抵抗測定装置３に接続可能な専用機器である必要はない。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定接地極の接地抵抗を測定する接地抵抗測定装置と、
前記被測定接地極の電流を測定するクランプセンサとを有し、
前記クランプセンサは無線通信によって前記電流のデータを前記接地抵抗測定装置に出力し、
前記接地抵抗測定装置は前記電流のデータに基づいて前記被測定接地極の接地抵抗を算出する、
ことを特徴とする接地抵抗測定システム。

【請求項2】

前記接地抵抗測定装置は、
信号生成部から被測定接地極に印加された第１の電圧に基づいて、前記被測定接地極と該被測定接地極に隣接する補助接地極との間の第２の電圧を検出する電圧検出部と、
前記信号生成部から前記被測定接地極を含む電流経路を流れる電流を検出する電流検出部とを有し、
前記接地抵抗測定装置は、前記電流検出部で測定された電流と前記第２の電圧に基づいてそれらの位相差を求め、前記クランプセンサから出力された電流の電流値と前記位相差に基づいて接地抵抗を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の接地抵抗測定システム。

【請求項3】

前記クランプセンサには、算出された前記接地抵抗を表示する表示部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の接地抵抗測定システム。

【請求項4】

前記接地抵抗測定装置および前記クランプセンサとネットワークを介して無線通信で接続された携帯端末を有し、
前記携帯端末は、前記電流検出部で測定された電流と前記第２の電圧に基づいてそれらの位相差を求め、前記クランプセンサから出力された電流の電流値と前記位相差に基づいて接地抵抗を算出し、表示する、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の接地抵抗測定システム。

【請求項5】

接地抵抗測定装置が被測定接地極の接地抵抗を測定するステップと、
クランプセンサが前記被測定接地極の電流を測定するステップとを有し、
前記クランプセンサが無線通信によって前記電流のデータを前記接地抵抗測定装置に出力するステップと、
前記接地抵抗測定装置が前記電流のデータに基づいて前記被測定接地極の接地抵抗を算出するステップを有する、
ことを特徴とする接地抵抗測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接地抵抗測定システムおよび接地抵抗測定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気設備に施される接地工事は、人体への保安および機器の保全のために必要不可欠とされている。接地工事の際には、地面に埋められる被測定接地極の接地抵抗の大きさを測るために、接地抵抗測定システムを用いている（例えば、特許文献１）。例えば、図３に示すように、接地抵抗測定システム１００を用いた接地抵抗の測定においては、接続ケーブルに接続される第１補助接地極および第２補助接地極を用いて被測定接地極の接地抵抗が、３電極法によって繰り返し測定される。

【0003】

以下に、従来の接地抵抗測定方法について説明する。図３に示すように、被測定接地極１０９、電位電極として機能する第１補助接地極１１１、電流電極として機能する第２補助接地極１１３が大地１２０に打ち込まれている。被測定接地極１０９、第１補助接地極１１１および第２補助接地極１１３（接地抵抗Ｘ５）のそれぞれには接続ケーブル１１５、接続ケーブル１１７および接続ケーブル１１９の一端が接続され、接続ケーブル１１５、接続ケーブル１１７および接続ケーブル１１９のそれぞれの他端は、接地抵抗測定装置１０３のＥ端子、Ｐ端子、およびＣ端子に接続されている。また、電流検出部（電流センサとして機能するクランプセンサ）１２６を有するクランプメータ１０５が被測定接地極１０９に装着され、被測定接地極１０９の電流のデータが取得される。なお、接続ケーブル１１６は他の被測定接地極（図示せず）に接続するためのものであり、図４の例だと接地抵抗Ｘ２，Ｘ３に対応する他の被測定接地極が接続ケーブル１１６に接続されている。

【0004】

接地抵抗測定装置１０３は、図４に示すように信号生成部１２２、電圧検出部１２４を有する。信号生成部１２２は所定の振幅の交流電圧（一例として正弦波電圧）を生成して
被測定接地極１０９に向けて出力している。

【0005】

電流検出部１２６は、信号生成部１２２、被測定接地極１０９および第２補助接地極１１３を含む電流経路（測定ループ）を流れる交流電流の電流値を測定する。電圧検出部１２４は被測定接地極１０９と第１補助接地極１１１の間の電圧を測定する。

【0006】

電圧検出部１２４で得られた電圧と電流検出部１２６で得られた電流に基づいて被測定接地極１０９の接地抵抗Ｘ１が算出される。なお、接地抵抗Ｘ１を算出する際には、電圧と電流の複素成分を求め、複素数の接地抵抗を計算して求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４－１１９２７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記した接地抵抗測定システムでは、接地抵抗測定装置１０３とクランプメータ１０５が有線で接続され電流測定も接地抵抗測定装置１０３内の電流検出部を用いているため、クランプメータ１０５は接地抵抗測定装置１０３の仕様（測定範囲等）に合わせた専用機器である必要がある。

【0009】

本発明の課題は、接地抵抗測定装置に接続されるクランプセンサとして汎用のクランプセンサを用いることができる接地抵抗測定システムおよび接地抵抗測定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明に係る接地抵抗測定システムの一側面は、被測定接地極の接地抵抗を測定する接地抵抗測定装置と、被測定接地極の電流を測定するクランプセンサとを有し、クランプセンサは無線通信によって電流のデータを接地抵抗測定装置に出力し、接地抵抗測定装置は電流のデータに基づいて被測定接地極の接地抵抗を算出することを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る接地抵抗測定システムの他の側面は、接地抵抗測定装置は、信号生成部から被測定接地極に印加された第１の電圧に基づいて、被測定接地極と該被測定接地極に隣接する補助接地極との間の第２の電圧を検出する電圧検出部と、信号生成部から被測定接地極を含む電流経路を流れる電流を検出する電流検出部とを有し、接地抵抗測定装置は、電流検出部で測定された電流と前記第２の電圧に基づいてそれらの位相差を求め、クランプセンサから出力された電流の電流値と位相差に基づいて接地抵抗を算出することを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る接地抵抗測定システムの他の側面は、クランプセンサには、算出された前記接地抵抗を表示する表示部が設けられていることを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る接地抵抗測定システムの他の側面は、接地抵抗測定装置およびクランプセンサとネットワークを介して無線通信で接続された携帯端末を有し、携帯端末は、電流検出部で測定された電流と第２の電圧に基づいてそれらの位相差を求め、クランプセンサから出力された電流の電流値と位相差に基づいて接地抵抗を算出し、表示することを特徴とする。

【0014】

また、本発明に係る接地抵抗測定方法の一側面は、接地抵抗測定装置が被測定接地極の接地抵抗を測定するステップと、クランプセンサが被測定接地極の電流を測定するステップとを有し、クランプセンサが無線通信によって電流のデータを接地抵抗測定装置に出力するステップと、接地抵抗測定装置が電流のデータに基づいて被測定接地極の接地抵抗を算出するステップを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、接地抵抗測定装置に接続されるクランプセンサとして汎用のクランプセンサを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施の形態に係る接地抵抗測定システムの構成を示した図である。

【図2】本発明の一実施の形態に係る接地抵抗測定システムの動作を説明するための図である。

【図3】従来の接地抵抗測定システムの構成を示した図である。

【図4】従来の接地抵抗測定システムの動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜一実施の形態＞
以下に、図１および図２を参照して本発明の一実施の形態に係る接地抵抗測定システムについて説明する。

【0018】

図１は、本発明の一実施の形態に係る接地抵抗測定システムの構成を示した図であり、図２は、本発明の一実施の形態に係る接地抵抗測定システムの動作を説明するための図である。

【0019】

［接地抵抗測定システム１の構成］
接地抵抗測定システム１は、接地抵抗測定装置３とクランプメータ５を備えている。なお、本実施の形態ではクランプセンサに表示部を設けたものをクランプメータと呼ぶこととするが、クランプメータ５ではなく表示部のない、単体でクランプ電流計として機能するクランプセンサであっても本実施の形態に係る接地抵抗測定システムの後述する効果は得られる。その理由は、後述するように接地抵抗を表示する表示部は接地抵抗測定装置３にも設けられており、また、後述の変形例でも説明しているように別途携帯端末の表示部に表示させることもできるからである。

【0020】

接地抵抗測定装置３とクランプメータ５のデータの送受信は無線通信（例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）で行われる。なお、携帯端末７については、接地抵抗測定装置３とクランプメータ５と種々のデータを無線通信（例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等）等する機能を有しているが、接地抵抗測定システム１の必須構成要素ではなく追加的構成要素であり、詳細は後述する。被測定接地極９、電位電極として機能する第１補助接地極１１、電流電極として機能する第２補助接地極１３が大地３０に打ち込まれている。被測定接地極９、第１補助接地極１１および第２補助接地極１３のそれぞれには接続ケーブル１５、接続ケーブル１７および接続ケーブル１９の一端が接続され、接続ケーブル１５、接続ケーブル１７および接続ケーブル１９のそれぞれの他端は、接地抵抗測定装置３のＥ端子、Ｐ端子、およびＣ端子に接続されている。

【0021】

接地抵抗測定装置３は、図２に示すように信号生成部（電圧発生回路）２０、電流検出部２２、電圧検出部２４、制御部１０、記憶部１２および表示部１４を有する。信号生成部２０は所定の振幅の交流電圧（一例として正弦波電圧）を生成して出力する。電流検出部２２は、一端が信号生成部２０に接続され他端が被測定接地極９に接続され、信号生成部２０から出力される交流電圧にともなって流れる電流Ｉｔを検出し、制御部１０に出力する。ここで、電流Ｉｔは、被測定接地極９および第２補助接地極１３を含む電流経路（電流測定ループ）を流れる電流である。電圧検出部２４は、制御部１０からの検出指示を受けて被測定接地極９と第１補助接地極１１の間の電圧Ｖ（電圧降下）を検出する。

【0022】

制御部１０は、例えば、ＣＰＵなどの演算素子、および、内部メモリなどを備えて構成され、操作入力部（図示せず）からユーザの操作入力に対応する信号の入力を受け、電流検出部２２から供給される測定電流値、および、電圧検出部２４から供給される測定電圧値に基づいて、後述する接地抵抗測定処理を実行する。

【0023】

記憶部１２は、例えば、半導体メモリやハードディスクなどで構成され、ＣＰＵなどの制御部１０の演算素子が実行する動作プログラムなどが予め記憶されている。

【0024】

表示部１４は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などのディスプレイ装置で構成されて、制御部１０が実行した各処理での結果を画面上に表示する。

【0025】

クランプメータ５は電流検出部２６を有し、電流検出部２６が無線接続により被測定接地極９に流れる電流Ｉｃの電流値（後述する数式（１）におけるＩｃはこの電流値を意味する。）を検出し、その検出された電流値Ｉｃの情報を制御部１０に出力する。

【0026】

［接地抵抗の算出方法］
クランプメータ５で被測定接地極９をクランプした後にゼロアジャストが実施される。制御部１０は、信号生成部２０を制御して、被測定接地極９と第２補助接地極１３との間に所定の第１の電圧を印加させる。制御部１０を構成する演算部（図示せず）は、印加された所定の第１の電圧に基づいて、電圧検出部２４で算出された被測定接地極９と第１補助接地極１１の間の第２の電圧Ｖと電流検出部２６で得られた電流Ｉｔに基づいて電圧と電流の位相差θを算出する。ここで、接地抵抗は実部で計算するため、電流位相を基準にすると電圧の振幅はＶcosθと表すことができる。

【0027】

一方、クランプメータ５に実装される電流検出部２６は被測定接地極９の接地抵抗Ｘ１に流れる電流Ｉｃの電流値（Ｉｃ）を検出し、検出された電流Ｉｃの電流値（Ｉｃ）を制御部１０に出力する。なお、被測定接地極９の接地抵抗Ｘ１は多重接地された接地極の抵抗（図２の例ではＸ１、Ｘ２、Ｘ３）の一つであるため、Ｉｔ≠Ｉｃであるが、ＩｔとＩｃは同位相である。

【0028】

制御部１０を構成する演算部は、被測定接地極９と第１補助接地極１１の間の電圧（電圧値）Ｖと位相差θ、および電流（電流値）Ｉｃに基づいて、以下の数式（１）の演算を行い、接地抵抗Ｒｘ１（図２ではＸ１）を算出する。
Ｒｘ１＝Ｖcosθ／Ｉｃ・・・・・・・・（１）

【0029】

接地抵抗の算出においては、接地抵抗測定装置３を構成する演算部（図示せず）で演算された接地抵抗Ｒｘ１は接地抵抗測定装置３の表示部１４に表示される。

【0030】

上記した接地抵抗測定システムおよび方法によれば、クランプメータ５の電流検出部２６で検出された電流値Ｉｃを演算に使用するため、クランプメータ５は接地抵抗測定装置３に接続可能な専用機器である必要はない。換言すれば、従来ではクランプメータの選択は接地抵抗測定装置３に有線接続可能なものに限られており選択の自由度は低かったが、本実施の形態に係る接地抵抗測定システムおよび方法によれば、選択されるクランプメータ５は、接地抵抗測定装置３に接続可能な専用機器に限定されることがないのでクランプメータ５の選択の自由度が向上する。

【0031】

また、接地抵抗測定装置３側で検出電圧Ｖと検出電流Ｉｔの位相差θを求めるため、クランプメータ側の位相特性に関係なく、接地抵抗を求めることができる。また、外部要因によるノイズ（渦電流等）等に基づく電流が流れている場合でも、クランプメータ５のゼロアジャスト機能を実行させてノイズキャンセルすることで、接地抵抗測定の精度を向上させることができる。

【0032】

［変形例］
上記した実施の形態によれば、接地抵抗Ｒｘ１の算出は接地抵抗測定装置３の制御部１０を構成する演算部で行われ、算出結果は接地抵抗測定装置３の表示部１４に表示される。しかしながら、クランプメータ５内に演算部（図示せず）を設けてそこで接地抵抗Ｒｘ１の算出を行うようにしてもよいし、携帯端末７（図１参照）内に演算部（図示せず）を設けてそこで接地抵抗Ｒｘ１の算出を行うようにしてもよい。算出結果の表示についてもクランプメータ５の表示部６に表示するようにしてもよいし、携帯端末７（図１参照）の表示部８に表示するようにしてもよい。

【0033】

上記変形例によれば、算出結果の確認が接地抵抗測定装置３の表示部１４以外でも行えるので、確認場所を選ばずに算出結果を迅速に確認することができ、効率よく測定処理を行うことができる。

【0034】

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【0035】

［効果のまとめ］
本実施の形態に係る接地抵抗測定システム１は、被測定接地極９の接地抵抗Ｒｘ１を測定する接地抵抗測定装置３と、被測定接地極９の電流を測定するクランプセンサとを有し、クランプセンサは無線通信によって電流のデータを接地抵抗測定装置３に出力し、接地抵抗測定装置３は電流のデータに基づいて被測定接地極９の接地抵抗Ｒｘ１を算出する。
したがって、上記構成によれば、クランプセンサ（クランプメータ５（表示部付のクランプセンサ））の電流検出部２６で検出された電流値Ｉｃを演算に使用するため、クランプセンサは接地抵抗測定装置３に接続可能な専用機器である必要はない。

【0036】

本実施の形態に係る接地抵抗測定システム１において、接地抵抗測定装置３が、信号生成部２０から被測定接地極９に印加された第１の電圧に基づいて、被測定接地極９と該被測定接地極９に隣接する補助接地極（第１補助接地極）１１との間の第２の電圧Ｖを検出する電圧検出部２４と、信号生成部２０から被測定接地極９を含む電流経路を流れる電流Ｉｔを検出する電流検出部２２とを有し、接地抵抗測定装置３は、電流検出部２２で測定された電流Ｉｔと前記第２の電圧Ｖに基づいてそれらの位相差θを求め、クランプセンサから出力された電流の電流値Ｉｃと位相差θに基づいて接地抵抗Ｒｘ１を算出する。
上記構成によれば、クランプセンサ（クランプメータ５（表示部付のクランプセンサ））の電流検出部２６で検出された電流値Ｉｃと位相差θに基づいて接地抵抗Ｒｘ１が算出される。したがって、クランプセンサの位相特性に依存することなく接地抵抗Ｒｘ１を求めることができる。

【0037】

本実施の形態に係る接地抵抗測定システム１において、クランプセンサには、算出された接地抵抗を表示する表示部６が設けられている
したがって、上記構成によれば、算出された接地抵抗がクランプセンサ（クランプメータ５（表示部付のクランプセンサ））に設けられた表示部６に表示することができるので、迅速な算出結果の確認をすることができる。

【0038】

本実施の形態に係る接地抵抗測定システム１において、接地抵抗測定装置３およびクランプセンサとネットワークを介して無線通信で接続された携帯端末７を有し、携帯端末７は、電流検出部で測定された電流Ｉｔと第２の電圧Ｖに基づいてそれらの位相差を求め、クランプセンサから出力された電流の電流値Ｉｃと位相差θに基づいて接地抵抗Ｒｘ１を算出し、表示する
したがって、上記構成によれば、算出結果の確認が接地抵抗測定装置３の表示部１４以外でも行えるので、確認場所を選ばずに算出結果を迅速に確認することができ、効率よく測定処理を行うことができる。

【0039】

本実施の形態に係る接地抵抗測定方法は、接地抵抗測定装置３が被測定接地極の接地抵抗Ｒｘ１を測定するステップと、クランプセンサが被測定接地極の電流を測定するステップとを有し、クランプセンサが無線通信によって電流のデータを接地抵抗測定装置３に出力するステップと、接地抵抗測定装置３が電流のデータに基づいて被測定接地極の接地抵抗Ｒｘ１を算出するステップを有する。
したがって、上記構成によれば、クランプセンサ（クランプメータ５（表示部付のクランプセンサ））の電流検出部２６で検出された電流値Ｉｃを演算に使用するため、クランプセンサは接地抵抗測定装置３に接続可能な専用機器である必要はない。

【符号の説明】

【0040】

１ 接地抵抗測定システム
３ 接地抵抗測定装置
５ クランプメータ（クランプセンサに表示部が付いたもの）
６ 表示部
７ 携帯端末
８ 表示部
９ 被測定接地極
１０ 制御部
１１ 第１補助接地極
１２ 記憶部
１３ 第２補助接地極
１４ 表示部
１５、１７、１９ 接続ケーブル
２０ 信号生成部（電圧発生回路）
２２ 電流検出部
２４ 電圧検出部
３０ 大地

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】