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(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】P2024165934
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】測定装置及び測定方法
(51)【国際特許分類】
G01R 19/00 20060101AFI20241121BHJP
G01R 11/54 20060101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
G01R19/00 A
G01R11/54
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023082535
(22)【出願日】2023-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】596157780
【氏名又は名称】横河計測株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100169823
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 雄郎
(74)【代理人】
【識別番号】230128026
【弁護士】
【氏名又は名称】駒木 寛隆
(72)【発明者】
【氏名】村上 健二
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 直樹
【テーマコード（参考）】
2G035
【Ｆターム（参考）】
2G035AA12
2G035AB05
2G035AC03
2G035AC07
2G035AD10
2G035AD23
2G035AD28
2G035AD45
(57)【要約】
【課題】ケーブル被覆の上から芯線にかかる被測定電圧の物理量をより高い精度で測定可能にする。
【解決手段】測定装置は、第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入し、前記注入電流と、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とが回路ユニットにおいて重畳してなる合成電流を取得し、前記合成電流を解析して、前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である、測定有効電力及び測定無効電力を算出し、前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出し、算出した前記被測定電圧を出力する、制御部を備える。
【選択図】図１
【解決手段】測定装置は、第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入し、前記注入電流と、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とが回路ユニットにおいて重畳してなる合成電流を取得し、前記合成電流を解析して、前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である、測定有効電力及び測定無効電力を算出し、前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出し、算出した前記被測定電圧を出力する、制御部を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入し、
前記注入電流と、前記絶縁体から漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得し、
前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である測定有効電力及び測定無効電力を前記合成電流に基づき算出し、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき前記被測定電圧を算出し、
前記被測定電圧を出力する、
制御部を備える、測定装置。
前記注入電流と、前記絶縁体から漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得し、
前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である測定有効電力及び測定無効電力を前記合成電流に基づき算出し、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき前記被測定電圧を算出し、
前記被測定電圧を出力する、
制御部を備える、測定装置。
【請求項2】
前記制御部は、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出する、
請求項１に記載の測定装置。
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項3】
前記制御部は、
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力する、
請求項１に記載の測定装置。
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項4】
前記制御部は、
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項5】
前記制御部は、
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項6】
制御部を備える測定装置の測定方法であって、
前記制御部が、
第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入することと、
前記注入電流と、前記絶縁体を介して漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得することと、
前記合成電流に基づき、前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である、測定有効電力及び測定無効電力を算出することと、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出することと、
前記被測定電圧を出力することと、
を含む、測定方法。
前記制御部が、
第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入することと、
前記注入電流と、前記絶縁体を介して漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得することと、
前記合成電流に基づき、前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である、測定有効電力及び測定無効電力を算出することと、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出することと、
前記被測定電圧を出力することと、
を含む、測定方法。
【請求項7】
前記制御部は、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出する、
請求項６に記載の測定方法。
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出する、
請求項６に記載の測定方法。
【請求項8】
前記制御部は、
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力する、
請求項６に記載の測定方法。
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力する、
請求項６に記載の測定方法。
【請求項9】
前記制御部は、
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出する、
請求項６から８のいずれか一項に記載の測定方法。
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出する、
請求項６から８のいずれか一項に記載の測定方法。
【請求項10】
前記制御部は、
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得する、
請求項６から８のいずれか一項に記載の測定方法。
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得する、
請求項６から８のいずれか一項に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
設備の２４時間稼働及びシステム化等の進展に伴い、設備を動作させたままでのメンテナンスに対する要望が高まっている。このような設備メンテナンスの一環として、配電盤等の活線部であるネジ等に金属のクリップを接続して、活線部の電圧及び位相等を測定することが行われている。
【0003】
配電盤の活線部は、クリップするための構造を有しておらず、また、狭い場所に密集していることが多い。そのため、活線部にクリップを接続して電圧等を測定する手法は、作業者の感電の危険を生じさせる可能性がある。クリップ時の電源短絡、クリップ脱落による短絡、及び、クリップ脱落による測定データの消失などの危険が生じる可能性もある。
【0004】
特許文献１には、電線の芯線に印加される交流電圧を芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置が記載されている。特許文献１の構成は、予め設けられた基準コンデンサの容量を変化させて絶縁体と電極間の結合容量との間で分圧した入力信号に基づき結合容量を求め、この結合容量の値に基づき交流電圧を測定する。このような構成によれば、活線部ではなくケーブル被覆の上から芯線にかかる被測定電圧等を測定することができる。したがって、作業者の感電、短絡、及び、測定データ消失等の危険を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４２５１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献１の構成は、被覆された電線の芯線に接する絶縁体を通して印加されている電圧等を測定する測定精度に改善の余地があった。
【0007】
そこで、本開示は、ケーブル被覆の上から芯線にかかる被測定電圧の物理量をより高い精度で測定可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
幾つかの実施形態に係る測定装置は、
（１）第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入し、
前記注入電流と、前記絶縁体から漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得し、
前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である測定有効電力及び測定無効電力を前記合成電流に基づき算出し、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき前記被測定電圧を算出し、
前記被測定電圧を出力する、
制御部を備える。
（１）第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入し、
前記注入電流と、前記絶縁体から漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得し、
前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である測定有効電力及び測定無効電力を前記合成電流に基づき算出し、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき前記被測定電圧を算出し、
前記被測定電圧を出力する、
制御部を備える。
【0009】
このように、測定装置は、被測定電圧がかかる芯線から直接信号を取得するのではなく、絶縁体を介して取得された信号に基づき被測定電圧が印加された芯線から被覆を通して流れ出る漏れ電流を測定するため、ケーブル被覆の上から被測定電圧の物理量を測定することができる。また、測定装置は、被測定電圧が印加された芯線から被覆を通して流れ出る漏れ電流の第１周波数とは異なる第２周波数の注入電力を注入し、被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力に基づき、被測定電圧を測定する。したがって、測定装置は、周波数に基づき、活線の状態のまま、被測定電圧が印加された芯線から被覆を通して流れ出る漏れ電流と注入電流を区別して、簡易な構成により、ケーブル被覆の上から被測定電圧をより高い精度で測定することが可能である。
【0010】
一実施形態において、
（２）（１）の測定装置において、
前記制御部は、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出してもよい。
（２）（１）の測定装置において、
前記制御部は、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出してもよい。
【0011】
このように、測定装置は、測定有効電力及び測定無効電力に対応する皮相電力を算出して、被測定電圧を算出するため、絶縁体の抵抗成分及び容量成分に応じて、被測定電圧をより高い精度で測定することが可能である。
【0012】
一実施形態において、
（３）（１）又は（２）の測定装置において、
前記制御部は、
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力してもよい。
（３）（１）又は（２）の測定装置において、
前記制御部は、
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力してもよい。
【0013】
したがって、測定装置は、被測定電圧だけでなく、被測定電圧に起因して絶縁体から漏れ出た漏れ電流の位相についてもより高い精度で測定することが可能である。
【0014】
一実施形態において、
（４）（１）から（３）のいずれかの測定装置において、
前記制御部は、
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出してもよい。
（４）（１）から（３）のいずれかの測定装置において、
前記制御部は、
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出してもよい。
【0015】
このように、測定装置は、注入有効電力、及び、注入無効電力を、漏れ電流の寄与がない状態で測定されたオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を用いてオフセットして、測定有効電力、及び、測定無効電力を測定し、このような測定有効電力、及び、測定無効電力を用いて、被測定電圧を測定する。したがって、測定装置によれば、測定環境及び内部リーク等の影響を低減して、被測定電圧の物理量をより高い精度で測定することが可能である。
【0016】
一実施形態において、
（５）（１）から（４）のいずれかの測定装置において、
前記制御部は、
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得してもよい。
（５）（１）から（４）のいずれかの測定装置において、
前記制御部は、
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得してもよい。
【0017】
このように、測定装置は、注入電流の寄与がない状態において測定された漏れ電流の測定値に基づき電流実効値を取得する。したがって、測定装置は、より精度が高い電流実効値を用いて、被測定電圧の物理量をより高い精度で測定することが可能である。
【0018】
幾つかの実施形態に係る測定方法は、
（６）制御部を備える測定装置の測定方法であって、
前記制御部が、
第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入することと、
前記注入電流と、前記絶縁体を介して漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得することと、
前記合成電流に基づき、前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である、測定有効電力及び測定無効電力を算出することと、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出することと、
算出した前記被測定電圧を出力することと、
を含む。
（６）制御部を備える測定装置の測定方法であって、
前記制御部が、
第１周波数の被測定電圧がかかる芯線に対して、第２周波数の注入電流を、絶縁体を介して注入することと、
前記注入電流と、前記絶縁体を介して漏れ出た前記被測定電圧の漏れ電流とからなる合成電流を取得することと、
前記合成電流に基づき、前記被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力である、測定有効電力及び測定無効電力を算出することと、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、前記第２周波数、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出することと、
算出した前記被測定電圧を出力することと、
を含む。
【0019】
このように、測定方法は、被測定電圧がかかる芯線から直接信号を取得するのではなく、絶縁体を介して取得された信号に基づき被測定電圧が印加された芯線から被覆を通して流れ出る漏れ電流を測定するため、ケーブル被覆の上から被測定電圧の物理量を測定することができる。また、測定方法は、被測定電圧が印加された芯線から被覆を通して流れ出る漏れ電流の第１周波数とは異なる第２周波数の注入電力を注入し、被測定電圧の寄与に基づく有効電力及び無効電力に基づき、被測定電圧を測定する。したがって、測定方法は、周波数に基づき、活線の状態のまま、被測定電圧が印加された芯線から被覆を通して流れ出る漏れ電流と注入電流を区別して、簡易な構成により、ケーブル被覆の上から被測定電圧をより高い精度で測定することが可能である。
【0020】
一実施形態において、
（７）（６）の測定方法において、
前記制御部は、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出してもよい。
（７）（６）の測定方法において、
前記制御部は、
前記測定有効電力、前記測定無効電力、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に基づき、前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力に対応する皮相電力を算出し、
算出した前記皮相電力、前記注入電流の電圧、及び、前記漏れ電流の電流実効値に基づき、前記被測定電圧を算出してもよい。
【0021】
このように、測定方法は、測定有効電力及び測定無効電力に対応する皮相電力を算出して、被測定電圧を算出するため、絶縁体の抵抗成分及び容量成分に応じて、被測定電圧をより高い精度で測定することが可能である。
【0022】
一実施形態において、
（８）（６）又は（７）の測定方法において、
前記制御部は、
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力してもよい。
（８）（６）又は（７）の測定方法において、
前記制御部は、
算出した前記測定有効電力、及び、前記測定無効電力の比に基づいて、前記漏れ電流の前記注入電流に対する位相を算出し、
算出した前記漏れ電流の位相を更に出力してもよい。
【0023】
したがって、測定方法は、被測定電圧だけでなく、被測定電圧に起因して絶縁体から漏れ出た漏れ電流の位相についてもより高い精度で測定することが可能である。
【0024】
一実施形態において、
（９）（６）から（８）のいずれかの測定方法において、
前記制御部は、
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出してもよい。
（９）（６）から（８）のいずれかの測定方法において、
前記制御部は、
前記漏れ電流の寄与がある状態において回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力である注入有効電力、及び、注入無効電力を測定し、
前記漏れ電流の寄与がない状態において前記回路ユニット内で前記注入電流を流して測定された、前記回路ユニットにおける有効電力及び無効電力であるオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を測定し、
前記注入有効電力を前記オフセット有効電力でオフセットした電力を前記測定有効電力として算出し、
前記注入無効電力を前記オフセット無効電力でオフセットした電力を前記測定無効電力として算出してもよい。
【0025】
このように、測定方法は、注入有効電力、及び、注入無効電力を、漏れ電流の寄与がない状態で測定されたオフセット有効電力、及び、オフセット無効電力を用いてオフセットして、測定有効電力、及び、測定無効電力を測定し、このような測定有効電力、及び、測定無効電力を用いて、被測定電圧を測定する。したがって、測定方法によれば、測定環境及び内部リーク等の影響を低減して、被測定電圧の物理量をより高い精度で測定することが可能である。
【0026】
一実施形態において、
（１０）（６）から（９）のいずれかの測定方法において、
前記制御部は、
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得してもよい。
（１０）（６）から（９）のいずれかの測定方法において、
前記制御部は、
前記注入電流の寄与がない状態において、前記絶縁体を介して前記芯線から漏れ出た前記被測定電圧の前記漏れ電流の電圧を取得し、
取得した前記漏れ電流の電圧に基づき、前記漏れ電流の前記電流実効値を取得してもよい。
【0027】
このように、測定方法は、注入電流の寄与がない状態において測定された漏れ電流の測定値に基づき電流実効値を取得する。したがって、測定方法は、より精度が高い電流実効値を用いて、被測定電圧の物理量をより高い精度で測定することが可能である。
【発明の効果】
【0028】
本開示によれば、ケーブル被覆の上から芯線にかかる被測定電圧の物理量をより高い精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【発明を実施するための形態】
【0030】
＜比較例＞
比較例に係る構成として、特許文献１（請求項１）には、「電線の芯線に印加される交流電圧を前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、前記絶縁体を通して入力信号を取り込む第１電極と、予め設けられた基準コンデンサの容量を変化させて前記絶縁体と前記電極間の結合容量との間で分圧した前記入力信号に基づき前記結合容量を求め、この結合容量の値から前記交流電圧を求める電圧測定手段と、前記交流電圧と同相の交流電圧を前記絶縁体を通して検出する前記電線とは容量成分のみで結合し抵抗成分とは非接触の状態となるようにわずかな距離を隔てて配置された第２電極と、前記電圧測定手段で求めた交流電圧と前記第２電極で求めた交流電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、この位相差検出手段で求めた位相差と前記電圧測定手段からの電圧を入力し前記電圧測定手段で求めた交流電圧を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする非接触電圧測定装置。」が記載されている。
比較例に係る構成として、特許文献１（請求項１）には、「電線の芯線に印加される交流電圧を前記芯線に接する絶縁体を通して測定する非接触電圧測定装置において、前記絶縁体を通して入力信号を取り込む第１電極と、予め設けられた基準コンデンサの容量を変化させて前記絶縁体と前記電極間の結合容量との間で分圧した前記入力信号に基づき前記結合容量を求め、この結合容量の値から前記交流電圧を求める電圧測定手段と、前記交流電圧と同相の交流電圧を前記絶縁体を通して検出する前記電線とは容量成分のみで結合し抵抗成分とは非接触の状態となるようにわずかな距離を隔てて配置された第２電極と、前記電圧測定手段で求めた交流電圧と前記第２電極で求めた交流電圧との位相差を検出する位相差検出手段と、この位相差検出手段で求めた位相差と前記電圧測定手段からの電圧を入力し前記電圧測定手段で求めた交流電圧を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする非接触電圧測定装置。」が記載されている。
【0031】
電線を被覆する絶縁体の容量は極めて小さく、温湿度等の測定条件により大きく変動する場合がある。そのため、絶縁体の容量に基づき交流電圧を測定する比較例の構成は、測定精度に改善の余地があった。
【0032】
＜実施形態＞
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図面中、同一の構成又は機能を有する部分には、同一の符号を付している。本実施形態の説明において、同一の部分については、重複する説明を適宜省略又は簡略化する場合がある。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図面中、同一の構成又は機能を有する部分には、同一の符号を付している。本実施形態の説明において、同一の部分については、重複する説明を適宜省略又は簡略化する場合がある。
【0033】
図１は、一実施形態に係る測定装置１の構成例を示す図である。測定装置１は、ケーブル８０にかかる被測定電圧ＶM、及び、被覆を通して流れ出る漏れ電流ＩMの位相θMを測定する。ケーブル８０は、被測定電圧ＶMがかかる芯線８１、及び、芯線８１を被覆する絶縁体であるケーブル被覆８２を備える。測定装置１は、装置本体１０、絶縁クリップ４１、及び、配線４５を備える。
【0034】
絶縁クリップ４１は、ケーブル被覆８２に接触し、被測定電圧ＶMがかかる芯線８１から被覆を通して流れ出る電流ＩM（漏れ電流の電流実効値：ＩM）を取得する。図１に示すように、絶縁クリップ４１は、一対のクリップ電極４０ａ，４０ｂにより、ケーブル８０のケーブル被覆８２を挟み込むようにしてケーブル被覆８２に接触する。以下、クリップ電極４０ａ，４０ｂをまとめて「クリップ電極４０」と称する場合がある。
【0035】
絶縁クリップ４１は、図１のクリップ電極４０をケーブル８０に押し付ける把持構造４７を備えてもよい。図２は、図１の絶縁クリップ４１が備える把持構造４７の構成例を示す図である。把持構造４７は、アーム部４７１、接触部４７２、及び、把持部４７３を備える。把持構造４７は、板ばねの弾性力等を用いて、アーム部４７１により一対のクリップ電極４０ａ，４０ｂをケーブル被覆８２に対して押し付ける。本実施形態において、アーム部４７１の端部である接触部４７２は、クリップ電極４０ａ，４０ｂと接着部４０８（図３参照）を介して連結している。把持部４７３は、クリップ電極４０ａ，４０ｂの間の長さを広げるために作業者が操作する。
【0036】
クリップ電極４０は、絶縁体部４０１を介してケーブル被覆８２から電気信号を取得する電極４０２を有する。図３は、図２のクリップ電極４０の構成例を示す断面図である。クリップ電極４０は、絶縁体部４０１、電極４０２、絶縁体部４０３、シールド４０４、絶縁体部４０５、４０６、及び、接着部４０８を備える。
【0037】
絶縁体部４０１は、ケーブル８０のケーブル被覆８２に接する絶縁体である。絶縁体部４０１は、例えば、エチレンプロピレンゴムを含むゴム等により構成してもよい。電極４０２は、絶縁体部４０１を介してケーブル被覆８２から電気信号を取得する導体である。電極４０２は、ケーブル被覆８２から取得した電気信号を、配線４５を介して装置本体１０へ出力する。
【0038】
絶縁体部４０３は、電極４０２の周囲を覆って短絡を防ぐ絶縁体である。シールド４０４は、絶縁体部４０３越しに電極４０２を覆って外部からの電磁界、及び、電磁波等の影響を抑制する導体である。絶縁体部４０５は、クリップ電極４０の筐体を構成する絶縁体である。絶縁体部４０６は、絶縁体部４０１に対してケーブル８０が移動することを防止する絶縁体である。絶縁体部４０６は、絶縁体部４０１の縁部に突起として設けられてもよい。絶縁体部４０３，４０５，４０６は、例えば、アクリルを含む樹脂により構成してもよい。
【0039】
絶縁体部４０１、電極４０２、絶縁体部４０３、シールド４０４、及び、絶縁体部４０５、４０６は、接着部４０８により互いに接着する。接着部４０８は、例えば、絶縁性を有する接着剤（バインダー）により構成してもよい。
【0040】
図２及び図３の例において、絶縁体部４０５の外表面には、把持構造４７の接触部４７２が接着部４０８により固定される。したがって、作業者は、把持部４７３を操作して、クリップ電極４０ａ，４０ｂの間の長さを広げ、ケーブル８０に対する絶縁クリップ４１の取付け、及び、ケーブル８０からの絶縁クリップ４１の取外しを行うことができる。
【0041】
図４は、図１の装置本体１０の回路構成を含む、測定装置１の構成例を示す図である。図４が示すように、装置本体１０は、回路ユニット７１及び制御ユニット７２を備える。回路ユニット７１は、ケーブル８０に対して電気信号を出力したり、ケーブル８０からの応答を取得したりする。制御ユニット７２は、回路ユニット７１の動作を制御したり、作業者とのインタフェースを提供したりする。
【0042】
回路ユニット７１は、オペアンプ１１～１４、スイッチ２１，２２、抵抗器２５、注入端子３１、及び、測定端子３５～３７を備える。
【0043】
オペアンプ１１～１４は、非反転入力端子（＋）、反転入力端子（－）、及び、出力端子を備える増幅器の電子回路モジュールである。オペアンプ１１～１４は、非反転入力端子及び反転入力端子の間の電位差を所定の増幅率（ゲイン）で増幅して出力端子から出力する。オペアンプ１１は、オペアンプ１３の出力端子及び抵抗器２５に接続された非反転入力端子と、オペアンプ１４の出力端子に接続された反転入力端子と、測定端子３６とに接続された出力端子を備える。オペアンプ１２（Ｉ／Ｖアンプ）は、グランド（ＧＮＤ）に接続された非反転入力端子と、スイッチ２１に接続された反転入力端子と、測定端子３７とに接続された出力端子を備える。オペアンプ１３は、注入端子３１及び測定端子３５に接続された非反転入力端子と、オペアンプ１４の出力端子に接続された反転入力端子と、オペアンプ１１の非反転入力端子及び抵抗器２５に接続された出力端子とを備える。オペアンプ１４（バッファアンプ）は、スイッチ２１及び抵抗器２５に接続された非反転入力端子と、当該オペアンプ１４の出力端子に接続された反転入力端子と、オペアンプ１１，１３，１４の各々の反転入力端子に接続された出力端子とを備える。
【0044】
スイッチ２１は、一端がスイッチ２２に接続している。スイッチ２１は、切替え動作により、オペアンプ１２の反転入力端子とオペアンプ１４の非反転入力端子及び抵抗器２５とのいずれかを、スイッチ２２に接続する。スイッチ２２は、一端がスイッチ２１に接続しており、他端がクリップ電極４０に接続している。スイッチ２２は、切替え動作により、スイッチ２１及びクリップ電極４０の間を接続又は開放する。抵抗器２５は、Ｒxの抵抗値を有する。
【0045】
注入端子３１は、オペアンプ１３の非反転入力端子へ注入電流を出力する。注入電流は、電圧Ｖt、及び、周波数Ｆt（第２周波数）の交流信号である。
【0046】
測定端子３５～３７は、測定信号Ｖ1～Ｖ3を出力する。測定端子３５が出力する測定信号Ｖ1は、注入端子３１が出力する注入電流の電圧Ｖtと同一である。測定端子３６が出力する測定信号Ｖ2は、オペアンプ１１の出力端子から出力される電流である。スイッチ２１が抵抗器２５側に接続し、スイッチ２２が接続している場合、測定信号Ｖ2は、被測定電圧ＶMの漏れ電流に注入電流を重畳させた合成電流に対応する。スイッチ２２が開放している場合、測定信号Ｖ2は、回路ユニット７１に注入電流を注入したことにより回路ユニット７１を流れる電流に対応する。測定端子３７が出力する測定信号Ｖ3は、オペアンプ１２の出力端子から出力される電流である。測定信号Ｖ3は、スイッチ２１がオペアンプ１２側に接続している場合、ケーブル被覆８２及び絶縁体部４０１を介して芯線８１から漏れ出た漏れ電流の電圧ＶMに対応する。
【0047】
制御ユニット７２は、制御部７２１、記憶部７２２、入力部７２３、及び、出力部７２４を備える。
【0048】
制御部７２１は、１つ以上のプロセッサを含む。制御部７２１は、装置本体１０を構成する各構成部と通信可能に接続され、測定装置１全体の動作を制御する。例えば、制御部７２１は、スイッチ２１，２２の切替え、注入端子３１からの注入電流の入力、測定端子３５～３７における電圧測定、及び、電圧測定値の解析等を制御してもよい。
【0049】
記憶部７２２は、１つ以上のメモリを含む。記憶部７２２は、測定装置１の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、測定装置１は、芯線８１にかかる被測定電圧ＶMの電圧測定に関する情報を記憶してもよい。
【0050】
入力部７２３は、作業者の入力操作を受け付けて、作業者の操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力インタフェースを含む。例えば、入力部７２３は、物理キー、静電容量キー、及び、出力部７２４のディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン等であるが、これらに限定されない。
【0051】
出力部７２４は、作業者に対して情報を出力し、作業者に通知する１つ以上の出力インタフェースを含む。例えば、出力部７２４は、情報を画像として出力するディスプレイ等であるが、これに限定されない。
【0052】
本実施形態において、装置本体１０は、回路ユニット７１及び制御ユニット７２を備えるが、これらの機能の一部が外部の装置により実現されてもよい。
【0053】
以下、説明の簡略化のため、装置本体１０は、一つのクリップ電極４０から取得した電気信号を基に芯線８１にかかる被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを測定する例を説明する。図１及び図２のように、複数のクリップ電極４０から電気信号を受信する場合、測定装置１は、クリップ電極４０の各々について回路ユニット７１を設けることで、クリップ電極４０毎に被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを測定することができる。
【0054】
図４の例において、電源８４から芯線８１へ被測定電圧ＶMが印加されている。被測定電圧ＶMは、周波数ＦM（第１周波数）、電圧ＶM、位相θMの交流信号である。クリップ電極４０をケーブル被覆８２に接触させると、ケーブル被覆８２の抵抗成分８７及び容量成分８８を介して、被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩM（電流実効値：ＩM）がクリップ電極４０へ漏れ出る。ここで、ケーブル被覆８２の抵抗成分８７及び容量成分８８には、絶縁体部４０１の抵抗成分及び容量成分の寄与も含まれる。以下、被測定電圧ＶMの周波数ＦMが既知である場合に、測定装置１が、被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを測定する動作について説明する。説明の簡略化のため、以下、オペアンプ１１～１４のゲインに関する演算の説明は省略する。
【0055】
測定装置１は、スイッチ２１を抵抗器２５側に接続するとともに、スイッチ２２を接続する。このような状態において、測定装置１は、注入端子３１から注入電流（例えば、Ｖt＝８Ｖ、Ｆt＝４０Ｈｚ）を印加する。この場合、注入電流により回路ユニット７１からケーブル被覆８２へ流れ出る電流と、芯線８１からケーブル被覆８２を通して回路ユニット７１へ漏れ出た被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMとを合成した合成電流が、抵抗器２５（例えば、Ｒx＝１～１０ＭΩ）を流れる。測定端子３６は、このような合成電流の大きさに比例する電圧Ｖ2の測定信号Ｖ2を出力する。測定端子３５は、注入電流の電圧Ｖtと同一の測定信号Ｖ1を出力する。そこで、測定装置１は、電圧Ｖ1、Ｖ2に基づき合成電流の有効電力である注入有効電力Ｉx_Active、及び、無効電力である注入無効電力Ｉx_Reactiveを算出する。測定装置１は、注入有効電力Ｉx_Active及び注入無効電力Ｉx_Reactiveの比に基づいて、注入電流に対する漏れ電流の位相θMを求めることができる。なお、位相θMは、注入電流に起因する電圧Ｖtに対する被測定電圧ＶMの位相に対応する。
【0056】
また、印加した注入電流の電圧Ｖ1と合成電流の電圧Ｖ2の位相差は、ケーブル被覆８２（絶縁体部４０１を含む。）の抵抗成分８７及び容量成分８８の比により変化する。そこで、測定装置１は、注入有効電力Ｉx_Active及び注入無効電力Ｉx_Reactiveに基づいて、ケーブル被覆８２（絶縁体部４０１を含む。）の抵抗成分８７及び容量成分８８を算出することができる。さらに、電圧Ｖ2は合成電流に対応する電圧であるため、測定装置１は、電圧Ｖ2波形と電圧Ｖ1（＝Ｖt）の波形を比較することで、被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMのみを抽出することができる。注入電流の電圧Ｖtの周波数Ｆt、及び、被測定電圧ＶMの周波数ＦMは既知である。そこで、測定装置１は、これらの情報を用いて被測定電圧ＶMを算出することができる。
【0057】
上記のように、理論的には、測定装置１は、被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを測定することができる。しかし、実際には、温湿度等の測定環境の影響、並びに、回路ユニット７１内の容量リーク及び抵抗リークが存在し、これらの寄与により測定値に誤差が生じる可能性がある。そこで、測定装置１は、スイッチ２１を抵抗器２５側に接続するとともに、スイッチ２２を開放した状態における、測定端子３５の測定信号Ｖ1及び測定端子３６の測定信号Ｖ2を測定してもよい。測定装置１は、被測定電圧ＶMの影響を除外した状態における電圧Ｖ2の有効電力であるオフセット有効電力Ｉofs_Active、及び、無効電力であるオフセット無効電力Ｉofs_Reactiveを算出してもよい。測定装置１は、注入有効電力Ｉx_Activeからオフセット有効電力Ｉofs_Activeをオフセットした有効電力Ｉ_Active（測定有効電力）、及び、注入無効電力Ｉx_Reactiveからオフセット無効電力Ｉofs_Reactiveをオフセットした無効電力Ｉ_Reactive（測定無効電力）を算出してもよい。ここで、有効電力Ｉ_Active及び無効電力Ｉ_Reactiveは次の式（１）（２）により求められる。
Ｉ_Active＝Ｉx_Active－Ｉofs_Active （１）
Ｉ_Reactive＝Ｉx_Reactive－Ｉofs_Reactive （２）
Ｉ_Active＝Ｉx_Active－Ｉofs_Active （１）
Ｉ_Reactive＝Ｉx_Reactive－Ｉofs_Reactive （２）
【0058】
測定装置１は、上記のようにして算出された有効電力Ｉ_Active及び無効電力Ｉ_Reactiveを用いて、被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを算出してもよい。これにより、被測定装置１は、測定環境及び内部リーク等の影響を低減して、より高い精度で被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを取得することができる。
【0059】
また、前述のように、理論的には、電圧Ｖ2の波形と電圧Ｖ1（＝Ｖt）の波形を比較することで、被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMのみを取得することができる。しかし、実際には、抵抗器２５等におけるリークが存在し、そのようなリークの寄与により測定値に誤差が生じる可能性がある。そこで、測定装置１は、スイッチ２１をオペアンプ１２側に接続するとともに、スイッチ２２を接続した状態における、オペアンプ１２の測定信号Ｖ3を、測定端子３７により測定してもよい。測定装置１は、電圧Ｖ3に基づき、被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩM（電流実効値：ＩM）を直接測定してもよい。測定装置１は、このようにして測定した漏れ電流ＩMに加えて、有効電力Ｉ_Active、無効電力Ｉ_Reactive、漏れ電流ＩMの電流実効値ＩM、注入電流の電圧Ｖtの周波数Ｆt、及び、被測定電圧ＶMの周波数ＦMに基づいて、被測定電圧ＶMを算出してもよい。このように、測定装置１は、漏れ電流ＩMを直接測定するための測定端子３７、及び、クリップ電極４０を測定端子３７に接続するためのスイッチ２１を備えるようにすることで、より精度が高い被測定電圧ＶMを取得することができる。なお、有効電力Ｉ_Active及び無効電力Ｉ_Reactiveと、前述のケーブル被覆８２（絶縁体部４０１を含む。）の抵抗成分８７及び容量成分８８との関係については、後述する。
【0060】
【0061】
測定期間Ｔ１（例えば、長さ１００ｍｓ）において、測定装置１は、回路ユニット７１内部のオフセット有効電力Ｉofs_Active及びオフセット無効電力Ｉofs_Reactiveを算出する。具体的には、測定装置１は、スイッチ２２を開放して、注入端子３１から注入電流を注入する。測定装置１は、測定端子３５が測定した測定信号Ｖ1（＝注入電流の電圧Ｖt）、及び、測定端子３６が測定した測定信号Ｖ2を取得する。図５において、グラフ１０１は、測定信号Ｖ1の電圧Ｖ1の時間変化を示す。グラフ１０２は、測定信号Ｖ2の電圧Ｖ2の時間変化を示す。測定装置１は、電圧Ｖ1の瞬時値と、電圧Ｖ2の瞬時値とを乗算した平均値をオフセット有効電力Ｉofs_Activeとして取得する。測定装置１は、位相を９０度だけずらした電圧Ｖ1の瞬時値と、電圧Ｖ2の瞬時値とを乗算した平均値をオフセット無効電力Ｉofs_Reactiveとして算出する。換言すると、オフセット有効電力Ｉofs_Active、及び、オフセット無効電力Ｉofs_Reactiveは、被測定電圧ＶMが印加された芯線８１からの漏れ電流の寄与がない状態において回路ユニット７１内で注入電流を流して測定された、回路ユニット７１における有効電力及び無効電力である。
【0062】
測定期間Ｔ２（例えば、長さ１００ｍｓ）において、測定装置１は、回路ユニット７１内部の注入有効電力Ｉx_Active及び注入無効電力Ｉx_Reactiveを算出する。具体的には、測定装置１は、スイッチ２１を抵抗器２５側に接続するとともに、スイッチ２２を接続して、注入端子３１から注入電流を注入する。測定装置１は、測定端子３５が測定した測定信号Ｖ1（＝注入電流の電圧Ｖt）、及び、測定端子３６が測定した測定信号Ｖ2を取得する。図５の測定期間Ｔ２においても、グラフ１０１は、測定信号Ｖ1の電圧Ｖ1の時間変化を示す。グラフ１０３は、測定信号Ｖ2の電圧Ｖ2の時間変化を示す。測定装置１は、電圧Ｖ1の瞬時値と、電圧Ｖ2の瞬時値とを乗算した平均値を注入有効電力Ｉx_Activeとして取得する。測定装置１は、位相を９０度だけずらした電圧Ｖ1の瞬時値と、電圧Ｖ2の瞬時値とを乗算した平均値を注入無効電力Ｉx_Reactiveとして算出する。換言すると、注入有効電力Ｉx_Active及び無効有効電力Ｉx_Reactiveは、被測定電圧ＶMが印加された芯線８１からの漏れ電流ＩMの寄与がある状態において回路ユニット７１内で注入電流を流して測定された、回路ユニット７１における有効電力及び無効電力である。
【0063】
測定期間Ｔ３（例えば、長さ３００ｍｓ）において、測定装置１は、被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMを測定する。具体的には、測定装置１は、スイッチ２１をオペアンプ１２側に接続して、被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMをオペアンプ１２へ出力する。オペアンプ１２は、漏れ電流ＩMを増幅して測定端子３７へ出力する。測定装置１は、このような漏れ電流ＩMに対応する電流である、測定端子３７が測定した測定信号Ｖ3を取得する。図５において、グラフ１０４は、測定信号Ｖ3の電圧Ｖ3の時間変化を示す。測定装置１は、このようにして測定した漏れ電流ＩMの電流実効値ＩMを取得する。換言すると、測定装置１は、注入電流の寄与がない状態において、絶縁体（ケーブル被覆８２及び絶縁体部４０１）を介して芯線８１から漏れ出た被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMの電圧Ｖ3を取得し、電圧Ｖ3に基づき、漏れ電流ＩMの電流実効値を取得する。
【0064】
測定装置１は、測定期間Ｔ１～Ｔ３で取得した情報に基づき、被測定電圧ＶM及び位相θMを取得する。まず、測定装置１は、測定期間Ｔ１、Ｔ２において取得した注入有効電力Ｉx_Active、及び、オフセット有効電力Ｉofs_Activeに基づき、式（１）により、有効電力Ｉ_Activeを算出する。同様に、測定装置１は、測定期間Ｔ１、Ｔ２において取得した注入無効電力Ｉx_Reactive、及び、オフセット無効電力Ｉofs_Reactiveに基づき、式（２）により、無効電力Ｉ_Reactiveを算出する。
【0065】
測定装置１は、有効電力Ｉ_Active及び無効電力Ｉ_Reactiveに基づき、注入電流の電圧Ｖtに対する漏れ電流ＩMの位相θMを求める。具体的には、測定装置１は、次の式（３）により漏れ電流ＩMの位相θMを算出してもよい。
θM＝arctan（Ｉ_Reactive／Ｉ_Active） （３）
θM＝arctan（Ｉ_Reactive／Ｉ_Active） （３）
【0066】
測定装置１は、有効電力Ｉ_Active、無効電力Ｉ_Reactive、注入電流の電圧Ｖt及び周波数Ｆt、被測定電圧ＶMの周波数ＦM、並びに、漏れ電流ＩMの電流実効値ＩMに基づき、被測定電圧ＶMを取得する。
【0067】
ここで、式（４）に示すように、無効電力Ｉ_Reactiveに対して、被測定電圧ＶMの周波数ＦMと注入電流の電圧Ｖtの周波数Ｆtとの比を乗算した値Ｉ_Reactive’を算出する。
Ｉ_Reactive’＝Ｉ_Reactive×（ＦM／Ｆt） （４）
Ｉ_Reactive’＝Ｉ_Reactive×（ＦM／Ｆt） （４）
【0068】
この場合、皮相電力Ｉ_Apparentは、次の式（５）により算出される。
Ｉ_Apparent＝（（Ｉ_Active）2＋（Ｉ_Reactive’）2）1/2／Ｖt （５）
ここで、（Ｉ_Active）2＋（Ｉ_Reactive’）2）1/2は、皮相電力に相当する。
Ｉ_Apparent＝（（Ｉ_Active）2＋（Ｉ_Reactive’）2）1/2／Ｖt （５）
ここで、（Ｉ_Active）2＋（Ｉ_Reactive’）2）1/2は、皮相電力に相当する。
【0069】
そこで、測定装置１は、式（５）により皮相電力Ｉ_Apparentを算出した上で、式（６）により、被測定電圧ＶMを算出する。
ＶM＝ＩM／Ｉ_Apparent×Ｖt （６）
ＶM＝ＩM／Ｉ_Apparent×Ｖt （６）
【0070】
なお、スイッチ２１が抵抗器２５側に接続し、スイッチ２２が接続し、注入端子３１から注入電流を注入している場合、ケーブル被覆８２（絶縁体部４０１を含む。）の抵抗成分８７及び容量成分８８を流れる電流ＩR、ＩCは、式（７）（８）により示される。
ＩR＝Ｉ_Active／Ｒx （７）
ＩC＝Ｉ_Reactive／Ｒx （８）
ＩR＝Ｉ_Active／Ｒx （７）
ＩC＝Ｉ_Reactive／Ｒx （８）
【0071】
そうすると、ケーブル被覆８２（絶縁体部４０１を含む。）の抵抗成分８７の抵抗値ＲI及び容量成分８８の容量値ＣIは、式（９）（１０）により示される。
ＲI＝Ｖt／ＩR （９）
ＣI＝Ｖt／ＩC （１０）
したがって、式（４）～（６）の計算は、測定信号Ｖ3の電圧レベルを、測定信号Ｖ1，Ｖ2により求めた抵抗成分８７及び容量成分８８から逆算して、被測定電圧ＶMを算出することに対応する。
ＲI＝Ｖt／ＩR （９）
ＣI＝Ｖt／ＩC （１０）
したがって、式（４）～（６）の計算は、測定信号Ｖ3の電圧レベルを、測定信号Ｖ1，Ｖ2により求めた抵抗成分８７及び容量成分８８から逆算して、被測定電圧ＶMを算出することに対応する。
【0072】
測定装置１は、以上のようにして求めた被測定電圧ＶM及び漏れ電流の位相θMを出力する。例えば、測定装置１は、電圧ＶM及び位相θMを、出力部７２４に表示したり、あるいは、記憶部７２２に記憶させたりしてもよい。
【0073】
以上のように、測定装置１は、被測定電圧ＶMがかかるケーブル８０に対して注入電流を注入し、注入電流と、ケーブル被覆８２から漏れ出た被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMとが重畳してなる合成電流（Ｖ2）を測定する。測定装置１は、注入電流（電圧Ｖ1＝Ｖt）及び合成電流（電圧Ｖ2）を解析して、被測定電圧ＶMの寄与に基づく有効電力（測定有効電力）及び無効電力（測定無効電力）を算出する。測定装置１は、無効電力及び有効電力の比により注入電流の電圧Ｖtに対する被測定電圧ＶMの位相θMを取得する。また、測定装置１は、無効電力及び有効電力と、被測定電圧ＶMの周波数ＦMと注入電流の電圧Ｖtの周波数Ｆtとの比と、注入電流の電圧Ｖtとに基づき、皮相電力Ｉ_Apparentを算出する。測定装置１は、漏れ電流ＩM、皮相電力Ｉ_Apparent、及び、注入電流の電圧Ｖtにより、被測定電圧ＶMを算出する。このように、測定装置１は、被測定電圧ＶMの周波数ＦMと異なる周波数Ｆtを有する注入電流をケーブル被覆８２へ注入する。したがって、測定装置１は、周波数に基づき、活線の状態のまま、被測定電圧ＶMと注入電流の電圧Ｖtを区別して、簡易な構成により、ケーブル被覆８２の上から被測定電圧ＶM及び位相θMを測定することが可能である。
【0074】
また、測定装置１は、スイッチ２２をオフにした状態でオフセット有効電力Ｉofs_Active、及び、オフセット無効電力Ｉofs_Reactiveを測定し、注入有効電力Ｉx_Active及び注入無効電力Ｉx_Reactiveを補正した上で、電圧ＶM及び位相θMを算出する。オフセット有効電力Ｉofs_Active、及び、オフセット無効電力Ｉofs_Reactiveは、回路ユニット７１内部の容量成分及び絶縁抵抗成分により消費される電力を反映している。したがって、測定装置１は、回路ユニット７１内のリーク及び環境等の影響を除外して、より高い精度で被測定電圧ＶM及び位相θMを測定することが可能である。
【0075】
また、測定装置１は、スイッチ２１の切替えにより被測定電圧ＶMの漏れ電流ＩMを直接測定して、その測定値に基づき、被測定電圧ＶMを測定する。したがって、測定装置１は、回路ユニット７１内の抵抗リーク等の影響を除外して、より高い精度で被測定電圧ＶM及び位相θMを測定することが可能である。
【0076】
なお、図５は、測定期間Ｔ１でオフセット有効電力Ｉofs_Active及びオフセット無効電力Ｉofs_Reactiveを算出し、次に、測定期間Ｔ２で注入有効電力Ｉx_Active及び注入無効電力Ｉx_Reactiveを算出し、次に、測定期間Ｔ３で漏れ電流ＩMを測定する例を示している。しかし、測定順序は任意であり、図５に示したものに限られない。
【0077】
【0078】
図６は、図１の測定装置１を応用した活線絶縁抵抗を測定する装置２の一例を示す図である。装置２は、本実施形態に係る測定装置１をクランプセンサに応用した構成例である。クランプセンサとは、電磁誘導作用を利用して、導線の周辺に位置する磁気コア内に発生した磁界の測定値に基づき、被測定電圧を測定する装置である。装置２は、本体部５１、クランプ部５２、絶縁クリップ４１（４１ｒ，４１ｓ，４１ｔ）、及び、配線４５（４５ｒ，４５ｓ，４５ｔ）を備える。装置２は、図２、図３を参照して説明した絶縁クリップ４１及び配線４５と同様の構成を、Ｒ，Ｓ，Ｔの各々について備えている。本体部５１は、図４を参照して説明した装置本体１０と同様の構成を、Ｒ，Ｓ，Ｔの各々について備えている。また、本体部５１は、電磁誘導作用によりクランプ部５２において検出された電流を測定するための構成を備えている。
【0079】
図６において、端子９１（９１ｒ，９１ｓ，９１ｔ）から負荷９０へ三相３線式のケーブル９２（９２ｒ，９２ｓ，９２ｔ）により電力が供給されている。図６の例において、クランプ部５２は、例えば、配電盤回路のリーク電流を測定するために用いられる。装置２は、絶縁クリップ４１（４１ｒ，４１ｓ，４１ｔ）で各ケーブル９２（９２ｒ，９２ｓ，９２ｔ）をクリップすることで、非接触で各ケーブル９２にかかる被測定電圧及び位相を測定することができる。
【0080】
装置２は、このような非接触電圧プローブの構成により、活線絶縁抵抗測定Ｉor測定器を構成する。すなわち、クランプ部５２で測定した電流Ｉoは、容量性リークと抵抗性リークの合成値となっている。そこで、装置２は、絶縁クリップ４１で測定した被測定電圧の位相と、クランプ部５２が測定した電流Ｉoの位相と差分により、抵抗性リークのみを抽出することができる。また、装置２は、絶縁クリップ４１で測定した被測定電圧値とクランプ部５２が測定したＩoの抵抗成分のリーク電流より、絶縁抵抗の値を求めることができる。装置２は、活線に直接触れない非接触でこれらの測定を行うことができるため、作業者は、危険を伴う配電盤作業において安全に作業を行うことができる。
【0081】
図７は、図１の測定装置１を応用した電力計３の一例を示す図である。電力計３は、本体部６１、クランプ部６２（６２ｒ，６２ｓ，６２ｔ）、配線６５（６５ｒ，６５ｓ，６５ｔ）、絶縁クリップ４１（４１ｒ，４１ｓ，４１ｔ）、及び、配線４５（４５ｒ，４５ｓ，４５ｔ）を備える。図７の電力計３は、図６の装置２と比較すると、絶縁クリップ４１及び配線４５だけでなく、クランプ部６２及び配線６５についても、Ｒ，Ｓ，Ｔの各々について備えている点が相違する。図７のような電力計３によれば、クランプ電力計もしくは、直接電流測定型電力計において、負荷電流測定に加えて、非接触で位相及び電圧を測定し、電力測定を行うことができる。電力計３も活線に非接触でこれらの測定を行うことができるため、作業者は、危険を伴う配電盤作業において安全に作業を行うことができる。
【0082】
このように、測定装置１は、活線絶縁測定以外にも、電力計及び電圧計等に応用することができる。例えば、危険個所での電圧測定、及び、屋外高電圧設備などにおいて、安全に電圧を測定するための機器、例えば、ディジタルマルチメータ、及び、検電器などにも応用することができる。
【0083】
以上のように、測定装置１は、被測定電圧ＶMの周波数ＦMと異なる周波数Ｆtの注入電流を注入することで、被測定信号と区別して、活線の状態でケーブル被覆８２の抵抗成分８７及び容量成分８８を特定することができる。また、測定装置１は、ケーブル被覆８２の上から絶縁クリップ４１をクリップして、ケーブル被覆８２及び絶縁体部４０１を介して取得した信号に基づき、被測定電圧ＶM及び位相θMを測定することができる。したがって、作業者は、活線部にクリップすることなく、安全にメンテナンス作業を進めることができる。
【0084】
また、測定装置１は、図４に示すように簡易な回路構成を有する。したがって、測定装置１は、比較的安価な構成で実現することが可能である。
【0085】
本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックは統合されてもよいし、又は１つのブロックは分割されてもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。
【符号の説明】
【0086】
１ 測定装置
１０ 装置本体
１１～１４ オペアンプ
２１，２２ スイッチ
２５ 抵抗器
３１ 注入端子
３５～３７ 測定端子
４０ クリップ電極
４１ 絶縁クリップ
４５ 配線
４７ 把持構造
５１ 本体部
５２ クランプ部
６１ 本体部
６２ クランプ部
６５ 配線
７１ 回路ユニット
７２ 制御ユニット
８０ ケーブル
８１ 芯線
８２ ケーブル被覆
８４ 電源
８７ 抵抗成分
８８ 容量成分
９０ 負荷
９１ 端子
１０１～１０４ グラフ
４０１ 絶縁体部
４０２ 電極
４０３ 絶縁体部
４０４ シールド
４０５ 絶縁体部
４０６ 絶縁体部
４０８ 接着部
４７１ アーム部
４７２ 接触部
４７３ 把持部
７２１ 制御部
７２２ 記憶部
７２３ 入力部
７２４ 出力部
１０ 装置本体
１１～１４ オペアンプ
２１，２２ スイッチ
２５ 抵抗器
３１ 注入端子
３５～３７ 測定端子
４０ クリップ電極
４１ 絶縁クリップ
４５ 配線
４７ 把持構造
５１ 本体部
５２ クランプ部
６１ 本体部
６２ クランプ部
６５ 配線
７１ 回路ユニット
７２ 制御ユニット
８０ ケーブル
８１ 芯線
８２ ケーブル被覆
８４ 電源
８７ 抵抗成分
８８ 容量成分
９０ 負荷
９１ 端子
１０１～１０４ グラフ
４０１ 絶縁体部
４０２ 電極
４０３ 絶縁体部
４０４ シールド
４０５ 絶縁体部
４０６ 絶縁体部
４０８ 接着部
４７１ アーム部
４７２ 接触部
４７３ 把持部
７２１ 制御部
７２２ 記憶部
７２３ 入力部
７２４ 出力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】