特許 7173805 電流測定装置および電流測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】電流測定装置および電流測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20221109BHJP

   G01R 19/165 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

G01R19/165 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018174469

(22)【出願日】2018-09-19

(65)【公開番号】P2020046285

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-07-21

(73)【特許権者】

【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】宮澤 健明

(72)【発明者】

【氏名】赤松 祐太

(72)【発明者】

【氏名】相澤 文仁

(72)【発明者】

【氏名】成田 康平

(72)【発明者】

【氏名】藤森 康彦

【審査官】青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０５７０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２３９０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４９１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６３１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１０５０２９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／５０、３１／５２

Ｇ０１Ｒ １９／１６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象電線を周期的にサンプリングし取得した電流値をあらかじめ設定したしきい値と比較する比較手段と、取得した電流値とそのタイミング情報を記憶する記憶手段とを備える電流測定装置において、
前記比較手段は、取得した電流値を一つ前のタイミングで取得した電流値と比較する比較手段を含み、
前記記憶手段は、
取得した電流値が、前記しきい値を下回り、一つ前のタイミングで取得した電流値より低いときまたは同じ電流値であるときのみ、当該低い電流値または同じ電流値を漏電開始測定値、前記漏電開始測定値を取得したときのタイミング情報を漏電開始日時として記憶し、
取得した電流値が、前記しきい値を上回り、記憶している漏電最大値より大きいときは、当該電流値を漏電最大値として記憶し、
取得した電流値が、前記しきい値を上回った状態から前記しきい値を下回ったときは、当該下回った電流値を漏電終了測定値、前記漏電終了測定値を取得したのときのタイミング情報を漏電終了日時として記憶する
手段を備えたことを特徴とする電流測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電流測定装置であって、
前記取得した電流値が、前記しきい値を上回った状態から前記しきい値を下回ったときは、所定数のタイミングで取得した電流値の最大値と最小値との差が所定の範囲内になった場合に、電流値が安定したと判定して、当該安定したと判定された電流値を前記漏電終了測定値、そのタイミング情報を前記漏電終了日時として記憶する
ことを特徴とする電流測定装置。

【請求項3】

測定対象電線を周期的にサンプリングし取得した電流値をあらかじめ設定したしきい値と比較して、記憶手段に取得した電流値とそのタイミング情報を記憶させる電流測定方法であって、
前記記憶手段に、取得した電流値が、前記しきい値を下回り、一つ前のタイミングで取得した電流値より低いときまたは同じ電流値であるときのみ、当該低い電流値または同じ電流値を漏電開始測定値、前記漏電開始測定値を取得したときのタイミング情報を漏電開始日時として記憶させ、
前記記憶手段に、取得した電流値が、前記しきい値を上回り、記憶している漏電最大値より大きいときは、当該電流値を漏電最大値として記憶させ、
前記記憶手段に、取得した電流値が、前記しきい値を上回った状態から前記しきい値を下回ったときは、当該下回った電流値を漏電終了測定値、前記漏電終了測定値を取得したのときのタイミング情報を漏電終了日時として記憶させる
ことを特徴とする電流測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流測定装置および電流測定方法に関する。本発明は、特に、間欠漏電の測定に関する。

【背景技術】

【0002】

漏電現象として間欠漏電がある。この間欠漏電は、多くの場合、漏れ電流が発生しても一時的であって、漏電発生を検知して漏電探査をするときには、健全状態に戻って漏電現象がすでに消滅している現象をいう。漏電監視装置で漏電発生を検知しても、漏電探査時には、漏電現象は消滅しているので、漏電探査のためには、間欠漏電イベントの発生を検知して現象の記憶保存をする必要がある。
このような、間欠漏電を記憶する技術として、漏電電流として、所定のしきい値を設定して、このしきい値を上回る漏電電流が発生したタイミングの情報、漏電電流値、しきい値を下回って健全状態に復帰したタイミングの情報を記憶して、間欠漏電を記憶保存する技術がある。
このような間欠漏電を記憶し、探査する技術として、特許文献１、２がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第２８２１９０４号公報

【文献】特開２００６－３４３１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図５を参照して上述の間欠漏電探査での漏電現象の記録動作を説明する。
図５に示されるように、あらかじめしきい値として漏電検出のトリガレベルを設定しておく。このトリガレベルは、漏電探査の都度設定することになるが、電気設備に対する基準において求められている漏電電流の検出基準等からその検出量を参考に設定する。
クランプセンサを探査したい測定対象電線にクランプして、クランプメータなどで所定のサンプリング周期で、測定対象電線に流れる電流実効値を測定していく。
漏電現象が発生すると、実効電流値は、設定したトリガレベルを超えるので、実効電流値がトリガレベルを超えた日時情報を「漏電開始時刻」として記憶手段としてのメモリに記憶する。漏電が開始した後、実効電流値がトリガレベルを下回るので、トリガレベルを下回った日時情報を「漏電終了時刻」としてメモリに記憶する。また、漏電期間中の実効電流値の最大値を「最大値」として記憶する。
このように、測定を終了するまで、「漏電開始時刻」、「漏電終了時刻」、「最大値」のセットをメモリに記憶している。また、測定期間中に生ずる間欠漏電を以上のセットで、複数記憶していく。

【0005】

以上の間欠漏電の記憶では、電流実効値がトリガレベルを超えたタイミングから、トリガレベルを下回ったタイミングまでが、漏電期間になる。
しかし、図５のグラフに示されているように、漏電が始まっているのは、電流値がトリガレベルに至る前の電流値が増加し始めるときからであるが、トリガレベルを超えてからを漏電開始時刻とすると、電流値が増加し始めたタイミングをとらえることができない。このため、真の漏電の開始時刻を正確にとらえることができなかった。

【0006】

本発明は、このような課題を解決するもので、漏電開始のタイミングをより正確に測定して、間欠漏電現象の究明をより正確に行えるようにする電流測定装置および方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の側面は、測定対象電線を周期的にサンプリングし取得した電流値をあらかじめ設定したしきい値と比較する比較手段と、取得した電流値とそのタイミング情報を記憶する記憶手段とを備える電流測定装置において、比較手段は、取得した電流値を前のタイミングで取得した電流値と比較する比較手段を含み、記憶手段は、取得した電流値が、しきい値を下回り、前のタイミングで取得した電流値より低い場合には、当該低い測定値とそのタイミング情報とを記憶し、取得した電流値が、しきい値を上回り、前のタイミングで取得した電流値より大きい場合には、当該測定値を最高電流値として記憶し、取得した電流値が、しきい値を上回った状態から、しきい値を下回った場合は、当該下回った電流値とそのタイミング情報とを記憶する手段を備えたことを特徴とする。

【0008】

なお、本発明は、取得した電流値が、しきい値を上回った状態から、しきい値を下回った場合は、下回った電流値が安定したかしないかを判定し、安定したと判定された場合に、当該安定した電流値とそのタイミング情報を記憶することができる。

【0009】

本発明の第２の側面は、測定対象電線を周期的にサンプリングし取得した電流値をあらかじめ設定したしきい値と比較して、記憶手段に取得した電流値とそのタイミング情報を記憶させる電流測定方法であって、記憶手段が、取得した電流値が、しきい値を下回り、前のタイミングで取得した電流値より低い場合には、当該低い測定値とそのタイミング情報とを記憶し、記憶手段が、取得した電流値が、しきい値を上回り、前のタイミングで取得した電流値より大きい場合には、当該測定値を最高電流値として記憶し、記憶手段が、取得した電流値が、しきい値を上回った状態から、しきい値を下回った場合は、当該下回った電流値とそのタイミング情報とを記憶することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、漏電開始時刻をより正確に捉えることができるので、間欠漏電の究明をより正確に、また、素早く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態であるクランプメータの構成の一例を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態での漏電現象の記憶動作を説明するフローチャートである。

【図3】本発明の実施の形態での漏電現象の記憶動作を説明するフローチャートである。

【図4】本発明の漏電現象のトリガを説明するグラフである。

【図5】従来技術での漏電現象のトリガを説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態のクランプメータの構成の一例を示す図である。本実施の形態では、測定対象電線にクランプメータを装着して間欠漏電現象を検出記憶するものとして説明する。

【0013】

このクランプメータは、電流センサ１０と測定装置本体２０とを備え、測定用途に応じて、電流センサ１０が選択されて測定装置本体２０に接続される。電流センサ１０としては、測定対象電線の周りに環状に配置される閉鎖磁路を形成する磁気コアと磁気コアの磁気を検出するホール素子や検出コイルからなる磁気センサとを備えたものがある。また、ケーブルタイプのフレキシブル電流センサもある。

【0014】

測定装置本体２０は、電流センサ１０の出力が入力される増幅器２１と、この増幅器２１の信号から商用周波数より高い周波数の信号を除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２と、増幅器２１の出力をアナログ変換するアナログディジタル変換器２４と、ローパスフィルタ２２の出力をアナログ変換するアナログディジタル変換器２５と、アナログディジタル変換器２４の出力およびアナログディジタル変換器２５の出力が入力されるＣＰＵ（Central Processing Unit ）２６と、メモリ２７と、ＣＰＵ２６にインタフェース（Ｉ／０）２８を介して接続されている操作部３１と、通信部３２と、表示部（ＬＣＤ）３３と、音響出力部３４とを備えている。

【0015】

この図１に示した測定装置の動作を説明する。
電流センサ１０から出力された信号は、増幅器２１で増幅され、分岐した一方の信号は、アナログディジタル変換器２４に入力されてディジタル信号に変換されＣＰＵ２６に出力される。また、分岐した他方の信号は、ローパスフィルタ２２を介してアナログディジタル変換器２５に入力されてディジタル信号に変換されＣＰＵ２６に出力される。ローパスフィルタ２２は、カットオフ周波数をたとえば１５０Ｈｚまたは１８０Ｈｚとするフィルタで、商用周波数成分を通過させ、商用周波数に混入した高い周波数成分を除去するフィルタである。

【0016】

ＣＰＵ２６は、メモリ２７に記憶されているプログラムに基づいて、周期的にサンプリングした信号を演算して、測定対象電線の電流値を演算する。この出力は、インタフェース２８を介して、表示部３３に表示され、また演算された測定値は、メモリ２７にも記憶される。また、入力された信号は、測定値を演算するため、メモリ２７に記憶される。操作部３１は、各種設定、操作の入力を行う。通信部３２は、たとえばブルートゥース(Bluetooth 登録商標)により外部に測定値等の情報を出力することを可能とする。また、音響出力部３４は、各種操作等の音響を出力することができる。

【0017】

また、ＣＰＵ２６は、時計機能を有しており、取得した測定値とその時刻情報とをメモリ２７に記憶させることができる。そして、ＣＰＵ２６は、取得した測定値と設定されている漏電検出のトリガレベルであるしきい値と比較する機能、前に取得した測定値と取得した測定値とを比較する機能を有している。この比較機能で比較した結果により、記憶保存する測定値と時刻情報とを更新して、漏電探査に必要な電流値と時刻情報とのデータを記憶保存する。

【0018】

本実施の形態のクランプメータを用いる間欠漏電の記憶保存動作を図２、３のフローチャートおよび図４のグラフを用いて説明する。
まず、測定を開始する前に、しきい値を設定する（ステップＳ１０）。このしきい値の設定は、操作部３１から入力する。しきい値は、電気設備技術基準で示される規格や漏電監視装置等により検出した漏電電流値などに基づいて、検出すべき漏電現象に応じて作業者が設定する。
しきい値を設定したら、クランプメータを測定対象電線にクランプして、測定開始を指示する。

【0019】

一定周期ごと、たとえば１秒間ごとに、電流センサ２により測定対象電線をサンプリングして、電流実効値を演算して、その電流実効値と現在日時とをメモリ２７に記録する（ステップＳ１１）。取得した測定値を取得した測定値と一つ前の測定値とを比較し（ステップＳ１２）、取得した測定値が前の測定値より低い場合は、取得した測定値を「漏電開始測定値」、また、測定値を取得したサンプリング時刻を「漏電開始日時」として上書きする（ステップＳ１３）。取得した測定値が前に取得した測定値と同じ値であるときは、同様に、取得した測定値と日時とを「漏電開始測定値」、「漏電開始日時」として上書きする。測定値が前に取得した測定値より高い場合は、上書きをせずに、測定値を設定したしきい値と比較する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４でのしきい値との比較で、取得した測定値がしきい値より小さい場合は、漏電開始の記憶動作に戻り、次に取得した測定値と一つ前に取得した測定値との比較に移行する（ステップＳ１１）。
このような動作により、図４の＃１→＃２→＃３の時点の測定値と日時の時刻情報とが「漏電開始測定値」、「漏電開始日時」として上書きされていくことになる。

【0020】

取得した測定値を設定されたしきい値と比較した結果、しきい値を上回った場合、測定値と現在日時とを取得し（ステップＳ１５）、記憶している漏電最大値と比較する（ステップＳ１６）。記憶している漏電最大値より大きい場合には、その測定値を「漏電最大値」として上書きして記憶する（ステップＳ１７）。なお、この「漏電最大値」を取得した日時の時刻情報を記憶してもよい。測定値がしきい値を上回った時点から前の測定値より大きく、測定値が増加していく状況では、漏電最大値が更新されていくことなる。また、測定値が最大値から減少していく状況では、測定値は上書きされないので、漏電最大値は、そのまま記憶保存される。測定値がいったん減少して増加して記憶されている漏電最大値を上回ると、その測定値が漏電最大値として記憶保存される。

【0021】

ここで、取得した測定値が一つ前の測定値より小さい場合は、過去５データの測定値をＡ、過去５データの測定値の最小値をＢとし（ステップＳ１８）、Ａがしきい値より小さく、かつＡ－Ｂの絶対値が０．１ｍＡより小さいか判定する（ステップＳ１９）。この判定は、測定値が漏電の判断基準となるしきい値を下回って、測定値が安定して、漏電が終了したかを判定するものである。測定値が安定したかどうかを判断するものとして、このフローチャートでは、過去５データ分の最大値と最小値とを検出し、この最大値と最小値との差が０．１ｍＡ以下となれば測定値が安定したと判断している。
測定値が安定しない場合には、次の測定値を取得し、測定値が安定したと判定した場合には、「漏電終了測定値」と「漏電終了日時」との記憶保存する（ステップＳ２０）。
漏電が終了した時点で、ｎ回目の漏電情報として、「漏電開始測定値」、「漏電開始日時」、「漏電最大値」、「漏電終了測定値」、「漏電終了日時」のセットをメモリ２７に記憶保存する（ステップＳ２１）。

【0022】

このような動作により、測定値が設定されたトリガレベルのしきい値より低く、一つ前の測定値より低い場合の測定値と日時とが「漏電開始測定値」、「漏電開始日時」として記憶されていくので、図４のグラフで＃１の時点の測定値と日時、＃２の時点の測定値と日時、＃３の時点の測定値と日時が順に上書きされていき、最終的に、＃３の時点の「漏電開始測定値」、「漏電開始日時」とが記憶保存される。測定値がしきい値を超えると、漏電最大値として漏電最大値がピーク値になるまで、更新されていき、漏電最大値が記憶保存される。測定値がしきい値を下回り、測定値が安定したと判断されると、図４の＃４の時点の「測定値と日時とが「漏電終了測定値」、「漏電終了日時」として記憶保存される。

【0023】

なお、図４の＃４の測定値は、取得した測定値が安定したか否かを判定していないものを表しているが、上述のフローチャートで説明したように、漏電終了時点では、測定値が安定したかを判断するものとする。
間欠漏電は、絶縁の劣化や、気象変動に対応して生ずるなど、漏電現象が発生しても、その終了時点も明確でなく、測定値の変動も大きいので、漏電終了時点で、測定値が安定し、設定された漏電検出のトリガレベルを下回った時点を漏電終了時点とすることがより好ましい。

【0024】

このようなセットのデータが、測定期間中にクランプメータのメモリ２７に記憶保存されるので、測定が終了すると、このデータを読み出して、いつ漏電が開始して終了したか、その漏電期間、漏電電流値を確認することで、漏電箇所、漏電原因等の探査究明を行うことができる。本発明では、測定された電流実効値が設定されたしきい値を超える前の漏電が開始した時点から漏電が終了した時点までの真の漏電現象を記録保存するので、漏電探査究明を容易にすることができる。

【0025】

なお、漏電最大値の日時情報も記憶保存されていると、さらに、漏電現象の究明に役立つことができる。
取得した測定値は、サンプリングの都度取得した実効電流値として説明したが、移動平均を演算して、前の時点の測定値の移動平均と比較することも可能である。また、測定値としきい値との比較も測定値の移動平均と比較してもよい。サンプリングの都度、測定値が変動するような場合には、移動平均を比較することで、変動する測定値であっても、より正確な漏電期間のデータを取得することが可能である。

【0026】

上述の実施の形態での漏電データの記録保存は、クランプメータを測定対象電線にクランプする例で説明したが、データの記憶保存を他の記憶装置、たとえばデータロガー等で記憶保存してもよく、また、電流センサであるクランプセンサを複数の測定対象電線にクランプし、複数の測定対象電線の漏電を検出記憶できる多チャンネルのクランプメータとレコーダとを用いてもよい。

【符号の説明】

【0027】

１０ 電流センサ
２０ 測定装置本体
２１ 増幅器（ＡＭＰ）
２２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２４、２５ アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
２６ ＣＰＵ
２７ メモリ
２８ インタフェース（Ｉ／Ｏ）
３１ 操作部
３２ 通信部
３３ 表示部（ＬＣＤ）
３４ 音響出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】