特開 2024-179728 絶縁監視装置、絶縁監視システム及び絶縁監視方法

(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】P2024179728

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】絶縁監視装置、絶縁監視システム及び絶縁監視方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20241219BHJP

   H02H 3/34 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

H02H3/34 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098787

(22)【出願日】2023-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 幸司

【テーマコード（参考）】

2G014

【Ｆターム（参考）】

2G014AA15

2G014AA19

2G014AB33

(57)【要約】

【課題】絶縁監視装置において、Ｒ相からの漏れ電流とＴ相からの漏れ電流を分離して求める。
【解決手段】有効分漏れ電流のテスト電流の位相を逆位相に切替て有効分漏れ電流をＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に基づいて、有効分漏れ電流のテスト電流の位相を切替えるテスト電流位相切替部と、
前記テスト電流を零相変流器に出力するテスト電流出力部と、
前記零相変流器から出力された前記有効分漏れ電流を増幅して前記制御部に送る増幅部と、
を有することを特徴とする絶縁監視装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記テスト電流のＯＮ／ＯＦＦを制御し、
前記テスト電流を流さないときには、前記有効分漏れ電流を計算することを特徴とする請求項１に記載の絶縁監視装置。

【請求項3】

前記制御部は、
機器の点検を行うための機器点検用テストを行うか、前記機器の異常発生箇所を特定するための異常発生箇所特定用テストを行うかを判定し、
前記テスト電流位相切替部は、
前記機器点検用テストを行う場合には、
前記テスト電流の前記位相を正位相に切替え、
前記異常発生箇所特定用テストを行う場合には、
前記テスト電流の前記位相を逆位相に切替えることを特徴とする請求項１に記載の絶縁監視装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記テスト電流位相切替部が前記テスト電流の前記位相を前記逆位相に切替えた場合に、
前記有効分漏れ電流をＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離することを特徴とする請求項３に記載の絶縁監視装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記テスト電流位相切替部が前記テスト電流の前記位相を前記逆位相に切替た場合に、
前記有効分漏れ電流と前記テスト電流の合計値を計算し、
前記合計値に基づいて、前記有効分漏れ電流を前記Ｒ相漏れ電流と前記Ｔ相漏れ電流に分離することを特徴とする請求項４に記載の絶縁監視装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記有効分漏れ電流を前記Ｒ相漏れ電流と前記Ｔ相漏れ電流に分離することにより、前記機器の異常が発生している相の特定を行うことを特徴とする請求項５に記載の絶縁監視装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記逆位相の前記テスト電流を流して、前記有効分漏れ電流が最小値となった値から所定のベクトル演算を行うことにより、前記有効分漏れ電流を前記Ｒ相漏れ電流と前記Ｔ相漏れ電流に分離することを特徴とする請求項５に記載の絶縁監視装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記逆位相の前記テスト電流の出力範囲を事前に決定しておき、前記出力範囲内で前記逆位相の前記テスト電流を流すことを特徴とする請求項７に記載の絶縁監視装置。

【請求項9】

前記制御部は、
前記出力範囲として、前記逆位相の前記テスト電流の最小値と前記逆位相の前記テスト電流の最大値を事前に決定しておくことを特徴とする請求項８に記載の絶縁監視装置。

【請求項10】

前記制御部は、
前記Ｒ相漏れ電流が０であり前記Ｔ相漏れ電流のみの場合に、前記最小値を決定し、
前記Ｔ相漏れ電流が０であり前記Ｒ相漏れ電流のみの場合に、前記最大値を決定することを特徴とする請求項９に記載の絶縁監視装置。

【請求項11】

前記零相変流器から前記増幅部に出力された前記有効分漏れ電流は、前記テスト電流が加算された電流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。

【請求項12】

請求項１に記載の前記絶縁監視装置と、
前記絶縁監視装置に接続された前記零相変流器と、
前記絶縁監視装置に接続された上位制御装置と、を有する絶縁監視システムであって、
前記上位制御装置は、
前記逆位相の前記テスト電流を流すタイミングを前記絶縁監視装置に指示することを特徴とする絶縁監視システム。

【請求項13】

制御部により制御信号を出力する制御ステップと、
前記制御信号に基づいて、有効分漏れ電流のテスト電流の位相を切替えるテスト電流位相切替ステップと、
前記テスト電流を零相変流器に出力するテスト電流出力ステップと、
前記零相変流器から出力された前記有効分漏れ電流を増幅して前記制御部に送る増幅ステップと、
を有することを特徴とする絶縁監視方法。

【請求項14】

前記制御ステップは、
機器の点検を行うための機器点検用テストを行うか、前記機器の異常発生箇所を特定するための異常発生箇所特定用テストを行うかを判定し、
前記テスト電流位相切替ステップは、
前記機器点検用テストを行う場合には、
前記テスト電流の前記位相を正位相に切替え、
前記異常発生箇所特定用テストを行う場合には、
前記テスト電流の前記位相を逆位相に切替えることを特徴とする請求項１３に記載の絶縁監視方法。

【請求項15】

前記制御ステップは、
前記テスト電流位相切替ステップで前記テスト電流の前記位相を前記逆位相に切替えた場合に、
前記有効分漏れ電流をＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離することを特徴とする請求項１４に記載の絶縁監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁監視装置、絶縁監視システム及び絶縁監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

絶縁監視装置には、基本波有効分方式（Ｉｏｒ方式）がある。基本波有効分方式（Ｉｏｒ方式）の計算方法は、零相変流器（以下ＺＣＴと記載）を使用して漏れ電流を計測し、基本波漏れ電流Ｉｏの演算及び有効分漏れ電流Ｉｏｒの演算を行っている。この計算で求める有効分漏れ電流Ｉｏｒは、Ｒ相とＴ相の漏れ電流を合成した値である。

【0003】

絶縁監視装置には、有効分漏れ電流Ｉｏｒのテスト電流を流すことができる機能もある。ここで流すテスト電流は、Ｒ相からの漏れ電流となるベクトルの電流である。これに関連する技術として、例えば、特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１２８２７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基本波有効分方式（Ｉｏｒ方式）での計算方法では、Ｒ相とＴ相の漏れ電流の合成値を求めることができるが、Ｒ相からの漏れ電流とＴ相からの漏れ電流を分離して求めることができなかった。

【0006】

本発明の目的は、絶縁監視装置において、Ｒ相からの漏れ電流とＴ相からの漏れ電流を分離して求めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様の絶縁監視装置は、制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に基づいて有効分漏れ電流のテスト電流の位相を切替えるテスト電流位相切替部と、前記テスト電流を零相変流器に出力するテスト電流出力部と、前記零相変流器から出力された前記有効分漏れ電流を増幅して前記制御部に送る増幅部とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、絶縁監視装置において、Ｒ相からの漏れ電流とＴ相からの漏れ電流を分離して求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の絶縁監視装置システムの構成図を示す。

【図2】テスト電流のベクトル図を示す。

【図3】計算方法を導くための各電流のベクトル図を示す。

【図4】テスト電流の最小値を説明するためのベクトル図を示す。

【図5】テスト電流の最大値を説明するためのベクトル図を示す。

【図6】テスト電流の波形を示す図であり、（ａ）はテスト電流の正位相の波形を示し、（ｂ）はテスト電流の正位相の波形を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

【実施例0011】

本発明の実施例１について、図１を用いて説明する。

【0012】

絶縁監視装置１００には、ＺＣＴ（零相変流器）１０１が接続されている。

【0013】

絶縁監視装置１００は、制御信号を出力するＣＰＵ（制御部）１０５と、制御信号に基づいて有効分漏れ電流ＩｏｒのＩｏｒテスト電流の位相を切替えるＩｏｒテスト電流位相切替部１０４と、Ｉｏｒテスト電流をＺＣＴ（零相変流器）１０１に出力するＩｏｒテスト電流出力部１０３と、ＺＣＴ１０１から出力された有効分漏れ電流を増幅して制御部１０５に送る増幅部１０２を有する。

【0014】

制御部１０５は、Ｉｏｒテスト電流のＯＮ／ＯＦＦを制御し、Ｉｏｒテスト電流を流さないときには、有効分漏れ電流Ｉｏｒを計算する。

【0015】

制御部は、機器の点検を行うための機器点検用テストを行うか、機器の異常発生箇所を特定するための異常発生箇所特定用テストを行うかを判定する。

【0016】

Ｉｏｒテスト電流位相切替部１０４は、機器点検用テストを行う場合には、Ｉｏｒテスト電流の位相を正位相に切替える。異常発生箇所特定用テストを行う場合には、Ｉｏｒテスト電流の位相を逆位相に切替える。

【0017】

ここで、図６に、テスト電流の正位相の波形とテスト電流の正位相の波形（ｂ）をそれぞれ示す。

【0018】

制御部１０５は、Ｉｏｒテスト電流位相切替部１０４がＩｏｒテスト電流の位相を逆位相に切替えた場合に、有効分漏れ電流ＩｏｒをＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離する。

【0019】

制御部１０５は、Ｉｏｒテスト電流位相切替部１０４がＩｏｒテスト電流の位相を逆位相に切替えた場合に、有効分漏れ電流ＩｏｒとＩｏｒテスト電流の合計値を計算し、前記合計値に基づいて、漏れ電流をＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離する。

【0020】

制御部１０５は、有効分漏れ電流ＩｏｒをＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離することにより、機器の異常が発生している相の特定を行う。

【0021】

制御部１０５は、逆位相のＩｏｒテスト電流を流して、有効分漏れ電流Ｉｏｒが最小値となった値から所定のベクトル演算を行うことにより、有効分漏れ電流ＩｏｒをＲ相漏れ電流とＴ相漏れ電流に分離する。

【0022】

絶縁監視装置１００はＩｏｒテスト電流出力部１０３から有効分漏れ電流ＩｏｒのＩｏｒテスト電流を流すことができる。なお、テスト電流は図２に示すようにＲ相からの漏れ電流２００となる位相にて出力される。

【0023】

この任意のＩｏｒテスト電流は絶縁監視装置１００にて値を確定しているため、絶縁監視装置１００は任意のテスト電流値を認識している。Ｉｏｒテスト電流の配線はＺＣＴ１０１を貫通させて通電する。Ｉｏｒテスト電流を流すと、ＺＣＴ１０１は通常の漏れ電流にＩｏｒテスト電流が加算されたものが計測される。

【0024】

通常のテストの場合は、Ｉｏｒテスト電流を流すが、本実施例ではＣＰＵ１０５から位相を制御し、Ｉｏｒテスト電流位相切替部１０４にてテスト電流の位相を逆位相とする。これにより図２のＩｏｒテスト電流２０１のベクトル（逆方向ベクトル）となる。このＩｏｒテスト電流２０１を使用して、有効分漏れ電流Ｉｏｒを求める。

【0025】

初めに、通常通り（テスト電流を流さない時）、有効分漏れ電流Ｉｏｒを計測する。有効分漏れ電流Ｉｏｒが確定後にＩｏｒテスト電流２０１（逆相のテスト電流）を流して再度有効分漏れ電流Ｉｏｒを計算する。通常の有効分漏れ電流Ｉｏｒの値とテスト電流２０１（逆相のテスト電流）を流したときの値を用いて、Ｒ相からの漏れ電流とＴ相からの漏れ電流に分離する。なお、本処理は常に計測を繰り返して行う。

【0026】

ここで、Ｉｏｒテスト電流は常時流すわけではない。制御部１０５がＩｏｒテスト電流のＯＮ／ＯＦＦ制御をしている。

【0027】

Ｉｏｒテスト電流を流さないときは有効分漏れ電流Ｉｏｒを計算する。Ｉｏｒテスト電流を流したときは有効分漏れ電流ＩｏｒとＩｏｒテスト電流の合計値を計算する。計算された有効分漏れ電流ＩｏｒとＩｏｒテスト電流の合計値からＲ相、Ｔ相の有効分漏れ電流Ｉｏｒに分離する。

【0028】

Ｒ相とＴ相に分離することで、異常発生している相の特定が可能となり、現地での異常原因の特定が容易になる。

【0029】

また、通常のテスト（現地にて顧客が機器の点検で使用する機能）は、Ｉｏｒテスト電流２００（正位相のテスト電流で正方向ベクトル）を流して行う。

【0030】

現地で異常発生箇所を容易に特定するためＲ相とＴ相の分離は、Ｉｏｒテスト電流２０１（逆位相のテスト電流で逆方向ベクトル）を流して行う。

【0031】

図３は、計算方法を導くための各電流のベクトル図を示す。

【0032】

電圧Ｓ相３０１を基準とすると電圧Ｒ相３００と電圧Ｔ相３０２は角度３１０のとおり６０°となる。Ｒ相からの漏れ電流３０３とし、Ｔ相からの漏れ電流３０４とすると合成された漏れ電流はＩｏｒ３０５となる。通常の計算ではこのＩｏｒ３０５の値を求めることができる。このＩｏｒ３０５に通常の正位相のテスト電流を流すとベクトルは３０６方向へ移動する。

【0033】

本発明の実施例では、あえてテスト電流を逆方向の３０７へ流す。この３０７を変化させ、合成されたＩｏｒが最小となる値を求める。Ｉｏｒは、３０８に達したときが最小となる。この最小値Ｉｏｒは３１１となる。

【0034】

絶縁監視装置１００では、３０７の方向に流したテスト電流は自身で流した電流値であり、最小値Ｉｏｒ３１１は自身で計測した電流値であるため、どちらの値も認識している。最小値Ｉｏｒ３１１とＴ相からの漏れ電流３０４の角度３０９は３０°となる。この角度３０９と最小値Ｉｏｒ３１１から、Ｔ相からの漏れ電流３０４を余弦定理で求めることが可能である。

【0035】

計算式は以下となる。

【0036】

Ｔ相からの漏れ電流３０４＝最小値Ｉｏｒ３１１÷Ｃｏｓ３０°
次に、Ｒ相からの漏れ電流３０３を求める。最小値Ｉｏｒ３１１となった時の３０７方向に流したテスト電流から不要なテスト電流分３１２を減算すると求めることができる。よって計算式は以下となる。

【0037】

Ｒ相からの漏れ電流３０３＝３０７方向に流したテスト電流－最小値Ｉｏｒ３１１×ｔａｎ３０°
上記２つの処理により、Ｒ相とＴ相からの漏れ電流に分離することができる。

【0038】

なお、逆位相のテスト電流３０７の通電する範囲を図４と図５にて説明する。この範囲を決めておけば、各相の漏れ電流の値確定までの時間を短くする事が可能である。

【0039】

図４にテスト電流値の最小値を示す。

【0040】

テスト電流値が最小となるには、Ｒ相からの漏れ電流が０であり、Ｔ相からの漏れ電流４００のみの場合である。この時、テスト電流４０３は、Ｉｏｒ（Ｔ相からの漏れ電流）４００×ｓｉｎ３０°で４０１が最小値となる。

【0041】

図５にテスト電流値の最大値を示す。

【0042】

最大となるにはＴ相からの漏れ電流が０であり、Ｒ相からの漏れ電流５００のみの時である。よって最大値は合成されたＩｏｒ５００となる。これらから通電する範囲は以下とすることができる。

【0043】

Ｉｏｒ×ｓｉｎ３０°≦テスト電流≦Ｉｏｒ
このように、制御部１０５は、逆位相のテスト電流の出力範囲を事前に決定しておき、前記出力範囲内で逆位相のＩｏｒテスト電流を流す。

【0044】

制御部１０５は、前記出力範囲として、逆位相のＩｏｒテスト電流の最小値と逆位相の前記Ｉｏｒテスト電流の最大値を事前に決定しておく。

【0045】

制御部１０５は、Ｒ相漏れ電流が０でありＴ相漏れ電流のみの場合に最小値を決定する。また、Ｔ相漏れ電流が０でありＲ相漏れ電流のみの場合に最大値を決定する。

【実施例0046】

常に処理をしてＲ相とＴ相の漏れ電流を分離しなくてもよい。通常は合成された有効分漏れ電流Ｉｏｒを計測しておき、絶縁監視装置１００を操作した際にＲ相とＴ相に分離する処理でもよい。

【0047】

実施例２によれば、テスト電流値（逆位相）を常に流す必要がなく、絶縁監視装置１００の消費電力を低減することができる。