特許 7493724 Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム、絶縁監視装置及び制御方法

(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】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム、絶縁監視装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20240527BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022062339

(22)【出願日】2022-04-04

(62)【分割の表示】P 2017093344の分割

【原出願日】2017-05-09

(65)【公開番号】P2022084949

(43)【公開日】2022-06-07

【審査請求日】2022-05-02

(73)【特許権者】

【識別番号】592208806

【氏名又は名称】一般財団法人関東電気保安協会

(73)【特許権者】

【識別番号】517161142

【氏名又は名称】株式会社ＳｏＢｒａｉｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(74)【復代理人】

【識別番号】110003937

【氏名又は名称】弁理士法人前川知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 正美

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】古屋 一彦

(72)【発明者】

【氏名】頭本 頼数

(72)【発明者】

【氏名】茂木 達哉

(72)【発明者】

【氏名】井上 佳樹

(72)【発明者】

【氏名】柳川 俊一

(72)【発明者】

【氏名】登野城 貴矩

(72)【発明者】

【氏名】野田 龍三

【審査官】小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】特許第７３１１１０６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１５－２０６７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０３５５１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】頭本頼数、阿閉豊次、古屋一彦、中野弘伸，「ベクトル理論によるIgr検出方式の信頼性 等価対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流（Igr）検出技術」，電気設備学会誌，2009年05月10日，Vol. 29, No. 5，pp. 381-388，DOI：https://doi.org/10.14936/ieiej.29.381

【文献】「絶縁監視装置 Leakele DH | 佐鳥電機 絶縁監視ソリューション」，佐鳥電機株式会社，2017年07月31日，http://web.archive.org/web/20170731000944/http://www2.satori.co.jp/electric/leakele-dh.htm

【文献】「佐鳥電機 絶縁監視ソリューション」，佐鳥電機株式会社，2017年06月13日，http://web.archive.org/web/20170613133931/http://www2.satori.co.jp/electric/，特に「2017.04.28 絶縁監視装置 Leakele DH を追加いたしました。」という記述を参照。

【文献】「地絡電流抑制制御システム｜関連製品｜雷害対策｜株式会社昭電」，株式会社昭電，2017年07月30日，http://web.archive.org/web/20170730140707/https://www.sdn.co.jp/products/lightn/kanren/chiraku.html

【文献】「地絡電流抑制制御システム」，電気と工事 ２０１７年９月号，オーム社，2017年08月12日，https://www.ohmsha.co.jp/Portals/0/ad/kiji/dk1709kk_ki.pdf

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変圧器のＢ種接地線に設けられ、抑制抵抗と、当該抑制抵抗の両端を開放または閉塞を切り替える切替スイッチとが並列接続されて構成される地絡電流抑制部と、
前記Ｂ種接地線に流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
前記漏洩電流検出部で検出した漏洩電流に基づいて、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を算出する算出部と、
制御部とを備え、
前記算出部は、前記制御部の制御により前記切替スイッチが開放されて地絡抑制状態になった場合、前記切替スイッチが閉塞されている状態を想定して、想定漏洩電流と、対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流を算出し、
前記制御部は、前記算出部により算出した対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流が所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除するＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記切替スイッチを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除したことを記録部に記録する、請求項１に記載のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項3】

前記制御部は、前記対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を含む監視情報を外部に通知する請求項１に記載のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項4】

地絡特定部を有し、
前記算出部は、ベクトル合成された漏洩電流と、活線の相間に印加されている電圧とに基づいてベクトル合成された漏洩電流の位相角度を算出し、ベクトル合成された漏洩電流及びベクトル合成された漏洩電流の位相角度に基づいて対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流及び対地静電容量に起因する漏洩電流を算出し、
前記地絡特定部は、接地相以外の相のいずれに地絡が発生しているのかを特定し、
前記制御部は、前記算出部により算出した対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流が所定時間継続して第１閾値を超えているかどうかを判断し、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流が所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、前記切替スイッチを開放して地絡抑制状態に制御する、
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項5】

前記切替スイッチが閉塞している状態において、ベクトル合成された接地相以外の相における対地静電容量に起因する漏洩電流の変化を監視する監視部を備え、
前記算出部は、前記地絡特定部により特定した地絡が発生している相の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を算出し、
前記変圧器の二次側は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相デルタ結線であり、このうち１つの相に接続される電線を前記Ｂ種接地線とし、他の２つの相に接続される電線を活線とする請求項４に記載のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項6】

前記算出部は、前記漏洩電流検出部が検出したベクトル合成された漏洩電流と、Ｒ相－Ｔ相間に印加されている電圧に基づいて、ベクトル合成された漏洩電流の位相角度を算出し、
前記地絡特定部は、
ベクトル合成された漏洩電流の位相角度がＲ相の位相角度以上であってＴ相の位相角度未満である場合、Ｒ相に地絡が発生していると特定し、
ベクトル合成された漏洩電流の位相角度がＴ相の位相角度以上であって対地静電容量に起因する漏洩電流の位相角度未満である場合、対地静電容量に起因する漏洩電流の候補である位相角度１８０度の漏洩電流Ｉｏｃ（ｒｔ）１と位相角度０度の漏洩電流Ｉｏｃ（ｒｔ）２の経時的な変化を監視し、変化が小さい方に対応する相を地絡が発生している相と特定し、
前記算出部は、前記切替スイッチが閉塞している状態において対地静電容量を算出する請求項５記載のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項7】

前記変圧器の二次側は、単相３線結線であり、該単相３線結線の２つの端部に接続される各電線を活線とし、中間点に接続される電線を前記Ｂ種接地線とし、
前記算出部は、前記漏洩電流検出部が検出した漏洩電流と、Ｒ相－Ｔ相間に印加されている電圧に基づいて、漏洩電流の位相角度を算出し、
前記算出部は、前記切替スイッチが開放され、地絡抑制状態になった場合に、前記切替スイッチが開放された直後の対地静電容量を算出し、前記対地静電容量に基づいて対地絶縁抵抗を算出する、
請求項４に記載のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム。

【請求項8】

変圧器のＢ種接地線に設けられ、抑制抵抗と、当該抑制抵抗の両端を開放または閉塞を切り替える切替スイッチとが並列接続されて構成される地絡電流抑制部と、
前記Ｂ種接地線に流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
を含むＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムにおける絶縁監視装置であって、
前記漏洩電流検出部で検出した漏洩電流に基づいて、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を算出する算出部と、制御部と、を備え、
前記算出部は、前記制御部の制御により前記切替スイッチが開放されて地絡抑制状態になった場合、前記切替スイッチが閉塞されている状態を想定して、想定漏洩電流と、対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流を算出し、
前記制御部は、前記算出部により算出した対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流が所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除する、
絶縁監視装置。

【請求項9】

前記制御部は、
前記対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を含む監視情報を外部に通知し、
前記切替スイッチを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除したことを記録部に記録する、
請求項８に記載の絶縁監視装置。

【請求項10】

Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムにおける制御方法であって、
前記Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムは、
変圧器のＢ種接地線に設けられ、抑制抵抗と、当該抑制抵抗の両端を開放または閉塞を切り替える切替スイッチとが並列接続されて構成される地絡電流抑制部と、
前記Ｂ種接地線に流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、
前記漏洩電流検出部で検出した漏洩電流に基づいて、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を算出する算出部と、
制御部とを備え、
前記制御部の制御により前記切替スイッチが開放されて地絡抑制状態になった場合、前記算出部が、前記切替スイッチが閉塞されている状態を想定して、想定漏洩電流と、対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流を算出するステップと、
前記制御部により、前記算出部により算出した対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流が所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除するステップと、
を含む制御方法。

【請求項11】

前記制御部が、前記対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を含む監視情報を外部に通知するステップと、
前記制御部が、前記切替スイッチを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除したことを記録部に記録するステップと、
を含む請求項１０に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地絡電流を抑制するＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電気設備の負荷機器を含む電気系統の絶縁性能は、感電、火災等の防止上、非常に重要であるが、電気設備の経年劣化や工事等により絶縁性能が損なわれ、電路に漏洩電流（以下、「Ｉｏ」という。）が発生することがある。Ｉｏの発生を予兆したり、または、実際に発生しているＩｏを検知して、事故を未然に、または、早い段階で防止することが重要である。

【0003】

このため、受電変圧器には、二次側の回路の接地線にＩｏを監視する絶縁監視装置を設けるようにしている。ここで、Ｉｏには、対地静電容量に起因する漏洩電流（以下、「Ｉｏｃ」という。）と、絶縁抵抗に直接関与している対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流（以下、「Ｉｏｒ」という。）とが含まれている。

【0004】

例えば、特許文献１では、Ｂ種接地線に抑制抵抗を介置し、漏電電流を検出する絶縁監視装置の構成が開示されている。具体的には、当該絶縁監視装置では、変圧器の二次側回路に漏電が発生して二次側電線の地絡抵抗が閾値抵抗よりも小さくなった場合には、切替スイッチを開放することにより、Ｂ種接地線に抑制抵抗が介置された状態とし、二次側電線に一線地絡が生じたものと判断し、かつ、各二次側電線とグランドとの間の静電容量が同一であると仮定して、一線地絡による漏電電流を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１５－２０６７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１では、Ｂ種接地線に絶縁監視用の信号として商用周波数（５０Ｈz、６０Ｈz）とは異なる特定周波数（例えば、２０Ｈz）を注入することによりＩｏを測定する構成であり、この特定周波数と、負荷に使用する電動機によるＶＶＶＦ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）インバータ制御によって発生する周波数や、電路の対地静電容量が増加することにより発生する低次高調波とが同程度になると、Ｉｏの測定が困難になる。

【0007】

本開示では、ＶＶＶＦインバータ制御により発生する周波数や電路の対地静電容量が増加することにより発生する低次高調波に影響されずにＩｏｒを検出することができるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の一態様におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムは、変圧器のＢ種接地線に設けられ、抑制抵抗と、当該抑制抵抗の両端を開放または閉塞を切り替える切替スイッチとが並列接続されて構成される地絡電流抑制部と、前記Ｂ種接地線に流れる漏洩電流を検出する漏洩電流検出部と、前記漏洩電流検出部で検出した漏洩電流に基づいて、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を算出する算出部と、前記算出部により算出した対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流が所定時間継続して第１閾値を超えているかどうかを判断し、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流が所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、前記切替スイッチを開放して地絡抑制状態に制御する制御部とを備え、前記算出部は、前記切替スイッチが開放されて地絡抑制状態になった場合、前記切替スイッチが閉塞されている状態を想定して、想定漏洩電流と、対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流を算出し、前記制御部は、前記算出部により算出した対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流が所定時間継続して第２閾値を下まわっているかどうかを判断し、対地絶縁抵抗に起因する想定漏洩電流が所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、前記切替スイッチを閉塞して地絡抑制状態を解除する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ＶＶＶＦインバータ制御により発生する周波数や電路の対地静電容量が増加することにより発生する低次高調波に影響されずにＩｏｒを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの第１の構成を示す図である。

【図2】絶縁監視装置の構成を示す図である。

【図3】Ｒ相とＴ相に発生するＩｏｃについての説明に供する図である。

【図4】Ｔ相に地絡が発生した場合におけるＩｏとＩｏｒとの関係についての説明に供する図である。

【図5】Ｒ相に地絡が発生した場合におけるＩｏとＩｏｒとの関係についての説明に供する図である。

【図6】変動範囲に基づいて地絡した相を特定する説明に供する図である。

【図7】地絡が発生していない場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの動作についての説明に供するフローチャートである。

【図8】漏電が生じていない場合における解法時の等価回路である。

【図9】地絡が発生している場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの動作についての説明に供するフローチャートである。

【図10】切替スイッチが開放状態の場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの構成を示す図である。

【図11】Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの第２の構成を示す図である。

【図12】地絡が発生していない場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの動作についての説明に供するフローチャートである。

【図13】漏電が生じている場合における解法時の第１の等価回路である。

【図14】地絡が発生している場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの動作についての説明に供するフローチャートである。

【図15】切替スイッチが開放状態の場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システムの構成を示す図である。

【図16】漏電が生じている場合における解法時の第２の等価回路である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0012】

＜第１実施形態＞
Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１は、Ｉｏｒ地絡点の電流を検出するソフトにより地絡電流を抑制する機能を有しており、図１に示すように、変圧器１０と、地絡電流抑制部１１と、漏洩電流検出部１２と、絶縁監視装置１３とを備える。図１には、変圧器１０の二次側が示されている。第１実施形態においては、変圧器１０の二次側は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相デルタ結線であり、このうち１つの相（Ｓ相）に接続される電線をＢ種接地線とし、他の２つの相（Ｒ相とＴ相）に接続される電線を活線である場合を例示して説明する。

【0013】

また、Ｒｒは、Ｒ相に地絡が生じた場合における対地絶縁抵抗（地絡抵抗）を示し、Ｉｏｒ（ｒ）は、Ｒ相の対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を示し、Ｃｒは、Ｒ相の配線浮遊容量を示し、Ｉｏｃ（ｒ）は、Ｒ相の対地静電容量に起因する漏洩電流を示している。また、図１中のＲｔは、Ｔ相に地絡が生じた場合における対地絶縁抵抗（地絡抵抗）を示し、Ｉｏｒ（ｔ）は、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流を示し、Ｃｔは、Ｔ相の配線浮遊容量を示し、Ｉｏｃ（ｔ）は、Ｔ相の対地静電容量に起因する漏洩電流を示している。

【0014】

＜地絡電流抑制部の構成について＞
地絡電流抑制部１１は、変圧器１０のＢ種接地線に設けられ、抑制抵抗１１ａと、切替スイッチ１１ｂと、保護回路１１ｃとが並列接続されて構成される。

【0015】

抑制抵抗１１ａは、所定の抵抗値（例えば、２ｋΩなど）であり、Ｂ種接地線に流れる電流を抑制する機能を有する。

【0016】

切替スイッチ１１ｂは、詳細は後述するが、制御部１５による制御に応じて、抑制抵抗１１ａの両端を開放または閉塞を切り替える機能を有している。切替スイッチ１１ｂが閉塞している場合には、Ｂ種接地線を流れる電流は、切替スイッチ１１ｂを流れ、抑制抵抗１１ａを流れない。一方、切替スイッチ１１ｂが開放している場合には、Ｂ種接地線を流れる電流は、抑制抵抗１１ａを流れ、抑制される。

【0017】

保護回路１１ｃは、落雷等に起因して変圧器に過大な電圧が加えられ、両端電圧が所定の電圧（例えば、６００Ｖなど）を超えた場合に、両端を短絡して電流を流す機能を有する。

【0018】

地絡電流抑制部１１は、通常時は、図１に示すように、切替スイッチ１１ｂが閉塞（ノーマリークローズ）しており、抑制抵抗１１ａに電流が流れない構成になっている。

【0019】

漏洩電流検出部１２は、例えば、零相変流器（ＺＣＴ）により構成されており、Ｂ種接地線に流れる漏洩電流を検出する。

【0020】

絶縁監視装置１３は、変圧器１０の二次側における絶縁監視を行う装置である。特に、絶縁監視装置１３は、絶縁監視を行うために電線路及び負荷を停電状態にすることなく、かつ、絶縁監視用の信号として商用周波数（５０Ｈz、６０Ｈz）とは異なる特定周波数（例えば、２０Ｈｚ）を注入することなく、監視情報を検出し、検出した監視情報を外部に通知する機能などを有している。

【0021】

監視情報には、漏洩電流（以下、「Ｉｏ」という。）や、対地絶縁抵抗に起因する漏洩電流（以下、「Ｉｏｒ」という。）や、対地静電容量に起因する漏洩電流（以下、「Ｉｏｃ」という。）や、位相角度（θ）や、基準電圧や、絶縁抵抗値（Ｇｒ）や、温度などが含まれている。

【0022】

Ｉｏは、ＩｏｒとＩｏｃとのベクトル和である。Ｉｏｃは、電線路の長さに応じて容量が増大するだけでなく、負荷に使用されているインバータやノイズフィルター等に起因する高調波歪み電流によっても容量が増大する成分である。Ｉｏｒは、電気火災等を引き起こす原因となる成分である。絶縁監視装置１３は、ＩｏｒをＩｏから正確に算出することができる。また、絶縁監視装置１３は、所定時間間隔（例えば、２５０ｍｓｅｃ）で絶縁監視を行う。

【0023】

＜絶縁監視装置の構成について＞
絶縁監視装置１３は、図２に示すように、算出部１４と、制御部１５とを備える。

【0024】

算出部１４は、漏洩電流検出部１２で検出したＩｏに基づいて、位相角度（θ）、Ｉｏｒ、Ｉｏｃなどを算出する。

【0025】

制御部１５は、算出部１４により算出したＩｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第１閾値（例えば、５０ｍＡ）を超えているかどうかを判断し、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを開放して地絡抑制状態に制御する。

【0026】

また、算出部１４は、切替スイッチ１１ｂが開放されて地絡抑制状態になった場合、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、想定される漏洩電流（以下、「想定Ｉｏ」という。）と、対地絶縁抵抗に起因する想定される漏洩電流（以下、「想定Ｉｏｒ」という。）を算出する。

【0027】

制御部１５は、算出部１４により算出した想定Ｉｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第２閾値（例えば、２０ｍＡ）を下まわっているかどうかを判断し、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除する。

【0028】

このようにして、本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１は、切替スイッチ１１ｂが閉塞している状態において、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除するので、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えた場合に、切替スイッチ１１ｂを開放して抑制抵抗１１ａによりＢ種接地線を流れる電流を抑制し、その後、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわった場合に、切替スイッチ１１ｂを閉塞して通常状態に素早く戻すことができる。

【0029】

よって、本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１は、絶縁監視用の信号として商用周波数とは異なる特定周波数を注入する構成ではないため、ＶＶＶＦインバータ制御により発生する周波数や電路の対地静電容量が増加することにより発生する低次高調波に影響されずにＩｏｒを検出することができる。

【0030】

また、ビルや工場で漏洩電流が検出されると、保守管理を行っている業者に対してアラームが通知されるシステムがある。ところが、休日や深夜などにおいて、漏洩電流が検出され、業者が現場に行っても、担当者が不在のために確認作業を行うことができず、無駄な出動になる場合がある。

【0031】

Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１では、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除して、通常状態に戻すため、保守管理を行っている業者に対してアラームが通知され続けることがなく、無駄な出動を低減させることができ、効率的な保守管理を行うことができる。

【0032】

＜事故点の特定について＞
算出部１４では、所定の関数（後述する（１）式）に基づいて、Ｉｏと位相角度（θ）からＩｏｒを算出する。また、算出部１４は、ＩｏとＩｏｒからＩｏｃを算出している。しかし、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超え、切替スイッチ１１ｂが開放され、Ｂ種接地線を流れる電流が抑制抵抗１１ａにより抑制されている状態においては、ＩｏとＩｏｒが同じ値でも、地絡が発生しているのがＴ相であるのか、または、Ｒ相であるのかによって、Ｉｏｃの値が異なる。静的な演算では、どちらの相に地絡が発生しているのか判別できない。

【0033】

本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１では、Ｉｏｃの変化を監視して、動的な演算を行うことにより、Ｔ相とＲ相のいずれに地絡が生じているのかを特定することができる。

【0034】

絶縁監視装置１３は、図２に示すように、監視部１６と、地絡特定部１７とを備える。

【0035】

監視部１６は、切替スイッチ１２ｂが閉塞している状態において、接地相以外の相におけるＩｏｃの変化を監視する。

【0036】

ここで、Ｒ相とＴ相に発生するＩｏｃについて、図３から図５を用いて説明する。Ｒ相のＩｏｃ（ｒ）は、Ｒ相から９０度の位置に発生し、Ｔ相のＩｏｃ（ｔ）は、Ｔ相から９０度の位置に発生する。また、Ｉｏｃ（ｒ）の大きさとＩｏｃ（ｔ）の大きさが等しい場合には、ベクトル合成により、Ｉｏｃ（ｒｔ）は、１８０度の位置に発生する。

【0037】

また、Ｔ相が地絡した場合には、図４に示すように、Ｉｏｒ（ｔ）とＩｏｃ（ｒｔ）のベクトル合成がＩｏになる。つまり、Ｔ相が地絡した場合には、「Ｉｏ＞Ｉｏｒ（ｔ）」であり、Ｉｏは、θｔの範囲で発生する。

【0038】

また、Ｒ相が地絡した場合には、図５に示すように、Ｉｏｒ（ｒ）とＩｏｃ（ｒｔ）のベクトル合成がＩｏになる。つまり、Ｒ相が地絡した場合には、「Ｉｏ＜Ｉｏｒ（ｒ）」であり、Ｉｏは、θｒの範囲で発生する。

【0039】

本願の発明者らは、Ｉｏ、Ｉｏｒ（ｒ）、Ｉｏｒ（ｔ）、Ｉｏｃについて、経験から導き出した妥当な範囲の値を用いて計算することにより、Ｉｏｃが変動する範囲（以下、「変動範囲」という。）を突き止めた。この変動範囲に基づいて、地絡がＲ相で発生しているのか、Ｔ相で発生しているのかを判定することができる。Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１では、この結果を利用することにより、Ｒ相とＴ相のどちらに地絡が発生しているのかを特定する。また、Ｉｏｒ（ｒ）またはＩｏｒ（ｔ）が流れる漏電抵抗（Ｒｘ）は、対地静電容量（Ｃｘ）から算出することができる。よって、Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１では、まず、Ｃｘを求め、次に、Ｃｘに基づいて、Ｒｘを算出する。

【0040】

地絡特定部１７は、監視部１６による監視結果に基づいて、地絡が発生している相を特定する。

【0041】

例えば、図６（ａ）に示すように、Ｉｏがθ１の場所に発生した場合において、Ｒ相に地絡が生じていれば、ベクトルの合成により、Ｉｏｃ（ｒｔ）１は、１８０度方向に発生し、Ｔ相に地絡が生じていれば、Ｉｏｃ（ｒｔ）２は、０度方向に発生する。ここで、図３に示すように、Ｉｏｃ（ｒｔ）は、１８０度方向に発生する。よって、地絡特定部１７は、１８０度方向に発生しているＩｏｃ（ｒｔ）１が正解として、Ｒ相に地絡が発生していると特定する。

【0042】

また、例えば、図６（ｂ）に示すように、Ｉｏがθ２の場所に発生した場合において、Ｒ相に地絡が生じていれば、Ｉｏｃ（ｒｔ）１は、１８０度方向に発生し、Ｔ相に地絡が生じていれば、Ｉｏｃ（ｒｔ）２は、同様に、１８０度方向に発生する。この場合には、両方とも１８０度方向に発生しているため、上述した手順では、正解を求めることが困難である。

【0043】

絶縁監視装置１３は、１秒間に所定のタイミング（例えば、１秒間に４回）でＩｏやＩｏｃを求めている。絶縁監視装置１３は、Ｉｏｃ（ｒｔ）１とＩｏｃ（ｒｔ）２を経時的に監視し、変化の度合を比較する。ここで、Ｉｏｃは、ほぼ一定であり変化しない性質であることが分かっている。よって、地絡特定部１７は、Ｉｏｃ（ｒｔ）１とＩｏｃ（ｒｔ）２の経時的な変化を監視し、変化の度合が小さい方を正解とする。例えば、Ｉｏｃ（ｒｔ）２の方がＩｏｃ（ｒｔ）１よりも変化が小さければ、地絡特定部１７は、Ｉｏｃ（ｒｔ）２を正解として、Ｔ相に地絡が発生していると特定する。

【0044】

算出部１４は、地絡特定部１７により特定した地絡が発生している相のＩｏｒを算出する。

【0045】

制御部１５は、地絡が発生している相のＩｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第１閾値（例えば、５０ｍＡ）を超えているかどうかを判断し、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを開放して地絡抑制状態に制御する。

【0046】

算出部１４は、切替スイッチ１１ｂが開放されて地絡抑制状態になった場合、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、想定Ｉｏと、想定Ｉｏｒを算出する。なお、算出部１４では、切替スイッチ１１ｂが閉塞されて、抑制抵抗１１ａに電流が流れていない場合においてＩｏｒなどを算出するときと、切替スイッチ１１ｂが開放されて、抑制抵抗１１ａに電流が流れている場合においてＩｏｒなどを算出するときとでは、異なる関数を用いている。

【0047】

制御部１５は、算出部１４により算出した想定Ｉｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第２閾値（例えば、２０ｍＡ）を下まわっているかどうかを判断し、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除する。

【0048】

よって、本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１によれば、切替スイッチ１１ｂが閉塞している状態において、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、地絡が発生している相を特定し、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除するので、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えた場合に、切替スイッチ１１ｂを開放して抑制抵抗１１ａによりＢ種接地線を流れる電流を抑制し、その後、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわった場合に、切替スイッチ１１ｂを閉塞して通常状態に素早く戻すことができる。

【0049】

よって、本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１は、絶縁監視用の信号として商用周波数とは異なる特定周波数を注入する構成ではないため、ＶＶＶＦインバータ制御により発生する周波数や電路の対地静電容量が増加することにより発生する低次高調波に影響されずにＩｏｒを検出することができる。

【0050】

また、Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１では、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除して、通常状態に戻すため、保守管理を行っている業者に対してアラームが通知され続けることがなく、無駄な出動を低減させることができ、効率的な保守管理を行うことができる。

【0051】

さらに、Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１では、非接地相のどちらにＩｏｒが発生しているかを特定することができるので、地絡が発生している相を重点的に検査することができ、効率的な検査を行うことができる。

【0052】

＜地絡が発生していない場合における制御方法について＞
ここで、地絡が発生していない場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１の動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、切替スイッチ１１ｂは、図１に示すように、閉塞状態になっている。

【0053】

ステップＳ１において、絶縁監視装置１３は、漏洩電流検出部１２により検出したＩｏと、Ｒ相－Ｔ相間に印加されている電圧（基準電圧）Ｖに基づいて、位相角度（θ）を算出する。

【0054】

ステップＳ２において、絶縁監視装置１３は、Ｉｏと位相角度（θ）に基づいて、Ｉｏｒを算出する。例えば、絶縁監視装置１３は、（１）式にＩｏと位相角度（θ）を代入して、Ｉｏｒを算出する。
Ｉｏｒ＝Ｉｏ×ｓｉｎθ／ｃｏｓ（π／６） ・・・（１）

【0055】

ステップＳ３において、絶縁監視装置１３は、Ｉｏと位相角度（θ）に基づいて、Ｉｏｃを算出する。

【0056】

また、絶縁監視装置１３は、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態（通常状態）におけるＩｏと位相角度（θ）とに基づいて、配線浮遊容量（Ｃｘ）を算出する。図８に解放時の等価回路を示す。漏電が生じていない場合には、図８に示すように、Ｃｘのみが変数となるので、計算によってＣｘを求めることができる。なお、配線浮遊容量は、対地静電容量ともいい、Ｃｘは、「Ｃｘ＝Ｃｒ」または「Ｃｘ＝Ｃｔ」である。さらに、絶縁監視装置１３は、通常状態におけるＩｏｒに基づいて、漏電抵抗（Ｒｘ）を算出する。なお、Ｒｘは、「Ｒｘ＝Ｒｒ」または「Ｒｘ＝Ｒｔ」である。

【0057】

＜地絡が発生している場合における制御方法について＞
つぎに、地絡が発生している場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１の動作について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。

【0058】

ステップＳ１１において、絶縁監視装置１３は、正常時のＩｏに基づいてＣｘを求める。正常時とは、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態（通常状態）をいう。

【0059】

ステップＳ１２において、絶縁監視装置１３は、ステップＳ２の工程で算出したＩｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第１閾値（５０ｍＡ）を超えているかどうかを判断する。所定時間継続して第１閾値を超えている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１３に進み、所定時間継続して第１閾値を超えていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１１の工程に戻る。

【0060】

ステップＳ１３において、絶縁監視装置１３は、切替スイッチ１１ｂを開放状態にする。切替スイッチ１１ｂが開放状態になると、図１０に示すように、Ｂ種接地線を流れる電流は、抑制抵抗１１ａにより抑制される。また、切替スイッチ１１ｂが開放状態になり、抑制抵抗１１ａが挿入されると、図１０に示すように、Ｓ相にも配線浮遊容量（Ｃｓ）が発生する。なお、「Ｃｘ＝Ｃｓ」である。

【0061】

ステップＳ１４において、絶縁監視装置１３は、Ｉｏｃの変化量に基づいて、地絡している相を特定する。具体的には、Ｒｒに流れるＩｏｒ（ｒ）と、Ｒｔに流れるＩｏｒ（ｔ）をＣｘにより算出し、Ｒ相地絡かＴ相地絡かを特定する。

【0062】

ステップＳ１５において、絶縁監視装置１３は、地絡している相について、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、想定Ｉｏと、想定Ｉｏｒ、想定Ｉｏｃを算出する。なお、想定Ｉｏｒとは、Ｉｏｒ（ｒ）またはＩｏｒ（ｔ）である。また、想定Ｉｏｒは、Ｉｏ、Ｃｘ、Ｒｘ、Ｒ相－Ｔ相間の基準電圧、基準周波数（Ｆ）から算出されるが、地絡している相により用いる関数は異なる。

【0063】

ステップＳ１６において、絶縁監視装置１３は、想定Ｉｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第２閾値（例えば、２０ｍＡ）を下まわっているかどうかを判断する。想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１７に進む。想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１５の工程に戻る。

【0064】

ステップＳ１７において、絶縁監視装置１３は、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除する。

【0065】

＜第２実施形態＞
つぎに、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0066】

Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２は、Ｉｏｒ地絡点の電流を検出するソフトにより地絡電流を抑制する機能を有しており、図１１に示すように、変圧器２０と、地絡電流抑制部１１と、漏洩電流検出部１２と、絶縁監視装置２１とを備える。図１１には、変圧器２０の二次側が示されている。第２実施形態においては、変圧器２０の二次側は、Ｒ相、Ｎ相、Ｔ相の単相３線結線であり、該単相３線結線の２つの端部に接続される各電線を活線とし、中間点に接続される電線をＢ種接地線である場合を例示して説明する。

【0067】

＜地絡が発生していない場合における制御方法について＞
ここで、地絡が発生していない場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２の動作について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、切替スイッチ１１ｂは、図１１に示すように、閉塞状態になっている。

【0068】

ステップＳ２１において、絶縁監視装置２１は、漏洩電流検出部１２により検出したＩｏと、Ｒ相－Ｔ相間に印加されている電圧（基準電圧）Ｖに基づいて、位相角度（θ）を算出する。

【0069】

ステップＳ２２において、絶縁監視装置２１は、Ｉｏと位相角度（θ）に基づいて、Ｉｏｒを算出する。例えば、絶縁監視装置２１は、（２）式にＩｏと位相角度（θ）を代入して、Ｉｏｒを算出する。
Ｉｏｒ＝Ｉｏ×ｃｏｓθ ・・・（２）

【0070】

ステップＳ２３において、絶縁監視装置２１は、Ｉｏと位相角度（θ）に基づいて、Ｉｏｃを算出する。

【0071】

Ｃｘは、「Ｃｘ＝Ｃｒ」または「Ｃｘ＝Ｃｔ」である。さらに、絶縁監視装置１３は、通常状態におけるＩｏｒに基づいて、漏電抵抗（Ｒｘ）を算出する。詳細には、絶縁監視装置１３は、Ｒｘを求めた後に切替スイッチ１１ｂが開放状態したときに一旦求めたＲｘをＲｘ１としてＣｘを求めている。図１３に解法時の等価回路を示す。つまり、絶縁監視装置２１（算出部）は、地絡直後のＲｘ１に基づいて、未知数であるＣｘを求める。なお、図１３では、Ｒ相に地絡が生じた場合を示しており、Ｒｘ１は、「Ｒｘ１＝Ｒｒ」である。また、Ｔ相に地絡が生じた場合には、「Ｒｘ１＝Ｒｔ」である。

【0072】

＜地絡が発生している場合における制御方法について＞
地絡が発生している場合におけるＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２の動作について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。

【0073】

ステップＳ３１において、絶縁監視装置２１は、ステップＳ２２の工程で算出したＩｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第１閾値（５０ｍＡ）を超えているかどうかを判断する。所定時間継続して第１閾値を超えている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３２に進み、所定時間継続して第１閾値を超えていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３１の工程を繰り返す。

【0074】

ステップＳ３２において、絶縁監視装置２１は、切替スイッチ１１ｂを開放状態にする。切替スイッチ１１ｂが開放状態になると、図１５に示すように、Ｂ種接地線を流れる電流が抑制抵抗１１ａに流れるようになる。また、切替スイッチ１１ｂが開放状態になり、抑制抵抗１１ａが挿入されると、図１５に示すように、Ｎ相にも配線浮遊容量（Ｃｎ）が発生する。なお、「Ｃｘ＝Ｃｎ」である。

【0075】

ステップＳ３３において、絶縁監視装置２１は、Ｉｏｃの変化量に基づいて、地絡している相を特定する。具体的には、Ｒｒに流れるＩｏｒ（ｒ）と、Ｒｔに流れるＩｏｒ（ｔ）を算出し、Ｒ相地絡かＴ相地絡かを特定する。

【0076】

ステップＳ３４において、絶縁監視装置２１は、所定の演算によりＲｘ１を算出する。例えば、Ｒ相に地絡が発生している場合には、「Ｖｒ／Ｉｏｒ」によりＲｘ１を算出し、Ｔ相に地絡が発生している場合には、「Ｖｔ／Ｉｏｒ」によりＲｘ１を算出する。

【0077】

ステップＳ３５において、絶縁監視装置２１は、ステップＳ３４の工程により算出したＲｘ１に基づいて、Ｃｘを算出する。上述したように、図１３は、Ｃｘを算出するための等価回路である。図１３では、Ｒ相に地絡が発生した場合を示している。また、図１３では、「Ｃｘ＝Ｃｎ＝Ｃｒ＝Ｃｔ」である。

【0078】

ステップＳ３６において、絶縁監視装置２１は、地絡している相について、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、ステップＳ３５により算出したＣｘに基づいて、想定Ｉｏと、想定Ｉｏｒ、想定Ｉｏｃを算出する。本工程では、ステップＳ３５の工程によりＣｘが算出されている前提でＲｘを再計算している。これは、時間の経過によりＲｘが変化するので、変化後のＲｘをＲｘ２として想定Ｉｏｒを算出している。図１６に解法時の等価回路を示す。未知数であるＲｘ２は、既知であるＣｘに基づいて算出することができる。なお、想定Ｉｏｒとは、Ｉｏｒ（ｒ）またはＩｏｒ（ｔ）である。また、想定Ｉｏｒは、Ｉｏ、Ｃｘ、Ｒｘ、Ｒ相－Ｔ相間の基準電圧、基準周波数（Ｆ）から算出されるが、地絡している相により用いる関数は異なる。

【0079】

ステップＳ３７において、絶縁監視装置２１は、想定Ｉｏｒが所定時間（例えば、６０秒間）継続して第２閾値（例えば、２０ｍＡ）を下まわっているかどうかを判断する。想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３８に進む。想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていないと判断した場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３６の工程に戻る。

【0080】

ステップＳ３８において、絶縁監視装置２１は、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除する。

【0081】

よって、本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２によれば、切替スイッチ１１ｂが閉塞している状態において、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、切替スイッチ１１ｂが閉塞されている状態を想定して、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除するので、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えた場合に、切替スイッチ１１ｂを開放して抑制抵抗１１ａによりＢ種接地線を流れる電流を抑制し、その後、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわった場合に、切替スイッチ１１ｂを閉塞して通常状態に素早く戻すことができる。

【0082】

よって、本開示のＩｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２は、絶縁監視用の信号として商用周波数とは異なる特定周波数を注入する構成ではないため、ＶＶＶＦインバータ制御により発生する周波数や電路の対地静電容量が増加することにより発生する低次高調波に影響されずにＩｏｒを検出することができる。

【0083】

また、Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２では、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断した場合、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除して、通常状態に戻すため、保守管理を行っている業者に対してアラームが通知され続けることがなく、無駄な出動を低減させることができ、効率的な保守管理を行うことができる。

【0084】

さらに、Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム２では、非接地相のどちらにＩｏｒが発生しているかを特定することができるので、地絡が発生している相を重点的に検査することができ、効率的な検査を行うことができる。

【0085】

＜他の実施形態＞
また、Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム１，２は、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超えていると判断し、切替スイッチ１１ｂを開放して地絡抑制状態に制御し、その後、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわっていると判断し、切替スイッチ１１ｂを閉塞して地絡抑制状態を解除したことを記録部に記録する構成でもよい。

【0086】

当該構成によれば、特に営業時間外の深夜や休日などにおいて、Ｉｏｒが所定時間継続して第１閾値を超え、その後、想定Ｉｏｒが所定時間継続して第２閾値を下まわったことが記録された場合には、翌日の営業時間などにおいて、担当者が電線路や負荷などの調査に役立てることができる。

【符号の説明】

【0087】

１，２ Ｉｏｒ地絡点電流検出ソフト組込型地絡電流抑制システム、１０，２０ 変圧器、１１ 地絡電流抑制部、１１ａ 抑制抵抗、１１ｂ 切替スイッチ、１１ｃ 保護回路、１２ 漏洩電流検出部、１３，２１ 絶縁監視装置、１４ 算出部、１５ 制御部、１６ 監視部、１７ 地絡特定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】