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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-06
(45)【発行日】2024-09-17
(54)【発明の名称】非接触電圧位相検出装置及び方法
(51)【国際特許分類】
G01R 19/00 20060101AFI20240909BHJP
G01R 31/52 20200101ALI20240909BHJP
G01R 31/58 20200101ALI20240909BHJP
G01R 25/00 20060101ALI20240909BHJP
G01R 29/18 20060101ALI20240909BHJP
G01R 15/16 20060101ALI20240909BHJP
G01R 21/00 20060101ALI20240909BHJP
【ＦＩ】
G01R19/00 A
G01R31/52
G01R31/58
G01R25/00
G01R29/18 M
G01R15/16
G01R21/00 E
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023097969
(22)【出願日】2023-06-14
【審査請求日】2023-06-14
(73)【特許権者】
【識別番号】500285727
【氏名又は名称】三和電気計器株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002354
【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松下 賢也
【審査官】島▲崎▼ 純一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２２２２３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２５７２７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ １９／００
Ｇ０１Ｒ ３１／５２
Ｇ０１Ｒ ３１／５８
Ｇ０１Ｒ ２５／００
Ｇ０１Ｒ ２９／１８
Ｇ０１Ｒ １５／１６
Ｇ０１Ｒ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多相交流電源の第１の電源ラインと静電容量結合する第１の容量結合センサと、前記多相交流電源の第２の電源ラインと静電容量結合する第２の容量結合センサと、
前記第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換する第１の検出回路と、
前記第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換する第２の検出回路と、
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を出力する差動回路と、
を備えた非接触電圧位相検出装置であって、
前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、前記第１の結合容量を調整する調整装置を備えた
ことを特徴とする、非接触電圧位相検出装置。
【請求項2】
前記調整装置は、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧とが一致するように、前記第１の容量結合センサの電極と前記第１の電源ラインとの距離及び前記第２の容量結合センサの電極と前記第２の電源ラインとの距離の一方又は双方を調整するアクチュエータを備えることを特徴とする、請求項１記載の非接触電圧位相検出装置。
【請求項3】
多相交流電源の第１の電源ラインと静電容量結合する第１の容量結合センサと、前記多相交流電源の第２の電源ラインと静電容量結合する第２の容量結合センサと、
前記第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換する第１の検出回路と、
前記第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換する第２の検出回路と、
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を出力する差動回路と、
を備えた非接触電圧位相検出装置であって、
前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量との容量比を１：１に近づけるように、前記第１及び第２の検出電圧を前記容量比の逆数の増幅比で増幅させる補正回路を備えた
ことを特徴とする、非接触電圧位相検出装置。
【請求項4】
前記補正回路は、前記多相交流電源の周波数とは異なる信号周波数を有する補正用信号を出力する発振回路と、
前記第１の検出電圧を増幅又は減少させる第１の可変増幅器と、
前記第２の検出電圧を増幅又は減少させる第２の可変増幅器と、
前記第１の検出電圧の前記信号周波数の成分の電圧と、前記第２の検出電圧の前記信号周波数の成分の電圧とを比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果に応じて、前記第１の検出電圧の前記信号周波数の成分の電圧と、前記第２の検出電圧の前記信号周波数の成分の電圧とが一致するように、前記第１及び第２の可変増幅器の一方又は双方の増幅率を補正する増幅率補正回路と、
を備えることを特徴とする、請求項３記載の非接触電圧位相検出装置。
【請求項5】
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧とを加算する加算回路を備え、前記比較回路は、比較結果として、前記加算回路によって加算された前記第１及び第２の検出電圧の前記信号周波数の成分の電圧の和に対する、前記差動回路によって差分をとった前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧の前記信号周波数の成分の電圧の差の比率を求め、
前記増幅率補正回路は、前記比率が所定値を超える場合に、前記第１及び第２の可変増幅器の一方又は双方の増幅率を補正する
ことを特徴とする、請求項４記載の非接触電圧位相検出装置。
【請求項6】
多相交流電源の電源ラインを構成する第１の電源ラインと静電容量結合した第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換し、前記多相交流電源の他の電源ラインを構成する第２の電源ラインと静電容量結合した第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換し、
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を生成する非接触電圧位相検出方法であって、
前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、前記第１の結合容量及び前記第２の結合容量の一方又は双方を調整する
ことを特徴とする、非接触電圧位相検出方法。
【請求項7】
多相交流電源の電源ラインを構成する第１の電源ラインと静電容量結合した第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換し、前記多相交流電源の他の電源ラインを構成する第２の電源ラインと静電容量結合した第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換し、
前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を生成する非接触電圧位相検出方法であって、
前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量との容量比を１：１に近付けるように、前記第１及び第２の検出電圧を前記容量比の逆数の増幅比で増幅させる
ことを特徴とする、非接触電圧位相検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触電圧位相検出装置及び方法に係り、より詳細には、静電容量結合した電源ラインと静電容量センサ間の結合容量を直接調整することなく、電圧波形の位相誤差を低減できる非接触電圧位相検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
交流電源から電圧が印加されている負荷機器を通じて流れる対地漏洩電流の検出にあたり、特に漏洩電流の中に含まれる抵抗成分漏洩電流（Ｉｏｒ）は発熱に関わり危険であるため、抵抗成分漏洩電流（Ｉｏｒ）を抽出して検出することが必要となる。
【0003】
抵抗成分漏洩電流（Ｉｏｒ）は、以下のように表される。
単相の場合 Ｉｏｒ＝Ｉｏ ＣＯＳ(θ１)
三相の場合 Ｉｏｒ＝Ｉｏ ＣＯＳ(θ３)／ＣＯＳ（３０）
ここで、
Ｉｏ：漏洩電流総量
θ１：電源電圧と漏洩電流の位相差
Ｉｏｒ：抵抗成分漏洩電流
θ３：Ｒ－Ｔ間電圧と漏洩電流の位相差
単相の場合 Ｉｏｒ＝Ｉｏ ＣＯＳ(θ１)
三相の場合 Ｉｏｒ＝Ｉｏ ＣＯＳ(θ３)／ＣＯＳ（３０）
ここで、
Ｉｏ：漏洩電流総量
θ１：電源電圧と漏洩電流の位相差
Ｉｏｒ：抵抗成分漏洩電流
θ３：Ｒ－Ｔ間電圧と漏洩電流の位相差
【0004】
このため、抵抗成分漏洩電流（Ｉｏｒ）を検出するためには、漏洩電流の他に、電源電圧と漏洩電流との位相差（θ１、θ３）も測定する必要がある。電源電圧の測定にあたって、従来は電源ラインに検出端子を直接接触させて電圧を測定していた。
【0005】
しかし、活線状態の電源ラインの電圧を測定する際の安全性、作業性の向上のためには、電源ラインに検出端子を直接接触させずに、非接触で電圧と電流の位相関係を測定することが望まれる。
そのような非接触の測定方法として、静電容量結合方式が知られている。静電容量結合方式では、電源ラインに対して電線の被覆の上から容量結合センサを接近させて、容量結合センサと電線とを静電容量結合させ、容量結合部に流れる電流波形を検出することにより、非接触で電圧を測定する。
そのような非接触の測定方法として、静電容量結合方式が知られている。静電容量結合方式では、電源ラインに対して電線の被覆の上から容量結合センサを接近させて、容量結合センサと電線とを静電容量結合させ、容量結合部に流れる電流波形を検出することにより、非接触で電圧を測定する。
【0006】
従来の静電容量結合方式による非接触電圧計測装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１の非接触電圧計測装置では、所定の周波数の信号を出力する発振器の信号を、電源ラインを挟んだ検出プローブ（容量結合センサ）のシールドされた検出電極に加えることによって、検出電極と導体との間のインピーダンスを計測するとともに、導体に印加された電圧に起因して検出電極から流出する電流を計測し、電流とインピーダンスとから導体に印加された電圧を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特許第３１５８０６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、三相交流電源のＲ－Ｔ間電圧波形を検出するにあたっては、Ｒ相及びＴ相の電源ラインをそれぞれ別個の容量結合センサと静電容量結合する。その際に、容量結合値は、例えば、電源ラインの絶縁被覆の厚みの僅かなばらつきや容量結合センサが電源ラインを挟み込む力の僅かな違いによって大きく変動するため、容量結合センサと電源ラインとの容量結合値がＲ相側とＴ相側とで異なると、Ｒ相とＴ相の検出電圧のピーク電圧に差が生じる。その結果、Ｒ－Ｔ間電圧波形の位相が、Ｒ相側とＴ相側のうち検出電圧が低い側へずれて、Ｒ－Ｔ間電圧波形に位相誤差が生じてしまう。
図６に、Ｒ－Ｔ間電圧波形に位相誤差の一例を示す。図６（ａ）に示すＴ相側とＲ相側の検出電圧が等しい場合のＲ－Ｔ間電圧波形の位相に対して、図６（ｂ）に示すＴ相側よりもＲ相側の検出電圧が低い場合のＲ－Ｔ間電圧波形の位相がＲ相側へずれてしまう。その結果、出力される検出信号の電圧波形に、Ｒ－Ｔ間電圧波形に対して位相誤差が生じてしまう。
図６に、Ｒ－Ｔ間電圧波形に位相誤差の一例を示す。図６（ａ）に示すＴ相側とＲ相側の検出電圧が等しい場合のＲ－Ｔ間電圧波形の位相に対して、図６（ｂ）に示すＴ相側よりもＲ相側の検出電圧が低い場合のＲ－Ｔ間電圧波形の位相がＲ相側へずれてしまう。その結果、出力される検出信号の電圧波形に、Ｒ－Ｔ間電圧波形に対して位相誤差が生じてしまう。
【0009】
なお、Ｒ相側とＴ相側の検出電圧のピーク電圧に差が生じた場合、それらピーク電圧どうしの差が無くなるように検出電圧を調整すれば、位相誤差も解消されるのではないかと思われるが、実際には、電源ケーブルと容量結合センサとの容量結合部以外にも、検出装置のＧＮＤとアースとの間や、電源ケーブルと検出装置との間にも容量結合部が形成されており、これら容量結合部に流れる位相電流の分も検出電圧に上乗せされて検出されているため、単にＲ相側とＴ相側のピーク電圧の差を無くすように調整しただけでは、位相誤差をなくすことは容易ではない。
【0010】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、電源ラインの電圧波形を、位相誤差を低減して精度良く検出できる非接触電圧位相検出装置及び方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
第１の本発明の非接触電圧位相検出装置は、多相交流電源の第１の電源ラインと静電容量結合する第１の容量結合センサと、前記多相交流電源の第２の電源ラインと静電容量結合する第２の容量結合センサと、前記Ｒ相の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換する第１の検出回路と、前記第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換する第２の検出回路と、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を出力する差動回路と、を備えた非接触電圧位相検出装置であって、前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、前記第１の結合容量を調整する調整装置を備えたことを特徴としている。
【0012】
また、第３の本発明の非接触電圧位相検出方法は、多相交流電源の電源ラインを構成する第１の電源ラインと静電容量結合した第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換し、前記多相交流電源の他の電源ラインを構成する第２の電源ラインと静電容量結合した第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換し、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を生成する非接触電圧位相検出方法であって、前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、前記第１の結合容量を調整することを特徴としている。
【0013】
ところで、Ｒ相側とＴ相側の容量結合値を一致させれば、理論的にはＲ－Ｔ間電圧波形の位相誤差をなくすことができるが、容量結合センサと電源ラインとの容量結合部の結合容量をＲ相側とＴ相側で同じになるように機械的に調整する必要がある。
【0014】
本発明の発明者は、種々の検討を更に重ねた結果、Ｒ相側とＴ相側の結合容量を一致させなくても、実施形態において後述するように、Ｒ相側とＴ相側の結合容量の比率が１：１になるように、容量結合部を流れる変位電流を変換した検出電圧を後段の増幅器で調整すれば、Ｒ－Ｔ間電圧の位相を近似的に検出できることを見出した。第２及び第４の本発明は、かかる知見に基づいて成されたものである。
【0015】
第２の本発明の非接触電圧位相検出装置は、多相交流電源の第１の電源ラインと静電容量結合する第１の容量結合センサと、前記多相交流電源の第２の電源ラインと静電容量結合する第２の容量結合センサと、前記第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換する第１の検出回路と、前記第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換する第２の検出回路と、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を出力する差動回路と、を備えた非接触電圧位相検出装置であって、前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量との容量比を１：１に近づけるように、前記第１及び第２の検出電圧を前記容量比の逆数の増幅比で増幅させる補正回路を備えたことを特徴としている。
【0016】
また、第４の本発明の非接触電圧位相検出方法は、多相交流電源の電源ラインを構成する第１の電源ラインと静電容量結合した第１の容量結合センサに流れる変位電流を第１の検出電圧に変換し、前記多相交流電源の他の電源ラインを構成する第２の電源ラインと静電容量結合した第２の容量結合センサに流れる変位電流を第２の検出電圧に変換し、前記第１の検出電圧と前記第２の検出電圧との差分をとり、前記第１及び第２電源ライン間の電圧波形を生成する非接触電圧位相検出方法であって、前記第１の電源ラインと前記第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、前記第２の電源ラインと前記第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量との容量比を１：１に近付けるように、前記第１及び第２の検出電圧を前記容量比の逆数の増幅比で増幅させることを特徴としている。
【発明の効果】
【0017】
第１及び第３の本発明の非接触電圧位相検出装置及び方法によれば、第１の電源ラインと第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、第２の電源ラインと第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、第１の結合容量及び前記第２の結合容量の一方又は双方を調整する。
これにより、本発明によれば、電源ラインの電圧波形を、位相誤差を低減して精度良く検出できる。
これにより、本発明によれば、電源ラインの電圧波形を、位相誤差を低減して精度良く検出できる。
【0018】
また、第２及び第４の本発明の非接触電圧位相検出装置及び方法においては、第１の電源ラインと第１の容量結合センサとの容量結合部における第１の結合容量と、第２の電源ラインと第２の容量結合センサとの容量結合部における第２の結合容量との容量比を１：１に近付けるように、前記第１及び第２の検出電圧を前記容量比の逆数の増幅比で増幅させる。
これにより、本発明によれば、容量結合センサと電源ラインとの容量結合部の結合容量を直接調整しなくても、容量結合部を流れる変位電流を変換した検出電圧を後段の増幅器で調整することによって、第１及び第２の電源ライン間の電圧の位相を近似的に精度良く検出することができる。
これにより、本発明によれば、容量結合センサと電源ラインとの容量結合部の結合容量を直接調整しなくても、容量結合部を流れる変位電流を変換した検出電圧を後段の増幅器で調整することによって、第１及び第２の電源ライン間の電圧の位相を近似的に精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】漏洩電流検出装置に接続した本発明の非接触電圧位相検出装置の概略図である。
【図2】本発明の非接触電圧位相検出装置における補正回路を除いた基礎構成を説明するためのブロック図である。
【図5】本発明の実施形態の非接触電圧位相検出装置のブロック図である
【図6】静電容量センサと電源ラインとの容量結合値がＲ相側とＴ相側で異なる場合のＴ－Ｒ間電圧の位相誤差の説明図であり、（ａ）は、Ｒ相側とＴ相側の信号レベルが同じ場合の電圧波形を示し、（ｂ）は、Ｒ相側の信号レベルがＴ相側の信号レベルよりも低い場合の電圧波形を示す。
【図7】本発明の第２実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照して、本発明に係る非接触電圧位相検出装置及び方法の実施形態を説明する。
【0021】
図１に、漏洩電流検出装置に接続した本発明の非接触電圧位相検出装置の概略図を示す。本実施形態の非接触電圧位相検出装置は、漏洩電流検出装置５００（例えば、三和電気計器株式会社製の商品名Ｉ０Ｒ５００）で抵抗成分の漏洩電流を検出するためのアダプタを構成している。
【0022】
図１に示すように、アダプタは、装置本体１００と、装置本体１００に接続された第１及び第２の容量結合センサ２１０及び２２０とから構成されている。第１及び第２の容量結合センサ２１０及び２２０は、クリップ形状を有し、三相交流電源のＲ相及びＴ相の電源ライン１０及び２０をそれぞれ挟むことにより、Ｒ相及びＴ相の電源ラインとそれぞれ静電容量結合する。
装置本体１００は、Ｒ－Ｔ間電圧の位相情報を漏洩電流検出装置５００の電圧入力端子へ出力する。
装置本体１００は、Ｒ－Ｔ間電圧の位相情報を漏洩電流検出装置５００の電圧入力端子へ出力する。
【0023】
図２を参照して、本実施形態の非接触電圧位相検出装置における補正回路を除いた基礎構成を説明する。
図２に示す非接触電圧位相検出装置は、第１及び第２の容量結合センサ２１０及び２２０に加え、装置本体１００に含まれる構造として、Ｒ相の容量結合センサ２１０に流れる変位電流をＲ相検出電圧に変換するＲ相の検出回路１１０と、Ｔ相の容量結合センサ２２０に流れる変位電流をＴ相検出電圧に変換するＴ相の検出回路１２０と、Ｒ相検出電圧とＴ相検出電圧との差分をとり、Ｒ－Ｔ間電圧波形を出力する差動回路１３０とを備えている。
図２に示す非接触電圧位相検出装置は、第１及び第２の容量結合センサ２１０及び２２０に加え、装置本体１００に含まれる構造として、Ｒ相の容量結合センサ２１０に流れる変位電流をＲ相検出電圧に変換するＲ相の検出回路１１０と、Ｔ相の容量結合センサ２２０に流れる変位電流をＴ相検出電圧に変換するＴ相の検出回路１２０と、Ｒ相検出電圧とＴ相検出電圧との差分をとり、Ｒ－Ｔ間電圧波形を出力する差動回路１３０とを備えている。
【0024】
第１及び第２の検出回路１１０及び１２０は、互いに同じ特性値のコンデンサと抵抗で構成されたＣＲ回路であり、実際のＲ－Ｔ間電圧よりも位相が進んだＲ相及びＴ相検出電圧の波形を出力する。
【0025】
図２に示す非接触電圧位相検出装置は、さらに、差動回路１３０から出力されたＲ－Ｔ間電圧波形の位相調整を行うための、可変抵抗とコンデンサで構成されたローパスフィルタ１４０を備えている。ローパスフィルタ１４０において、可変抵抗の抵抗値を変化させることによって、位相の遅れ量が調整される。
【0026】
ローパスフィルタ１４０から出力された電圧波形は、アンプ１５６で増幅されてから漏洩電流検出装置５００の電圧入力端子へ出力される。
【0027】
次に、本実施形態の非接触電圧位相検出装置の補正回路の説明に先立ち、Ｓ相電源ラインを接地した三相電源のＲ－Ｔ間電圧の位相誤差について説明する。
図３に、Ｂ種接地した、図２の非接触電圧位相検出装置の等価回路を示す。図３中の各符号は以下の要素を表す。図４は、図３に示す等価回路の部分拡大図である。
図３に、Ｂ種接地した、図２の非接触電圧位相検出装置の等価回路を示す。図３中の各符号は以下の要素を表す。図４は、図３に示す等価回路の部分拡大図である。
【0028】
C１：Ｒ相の容量結合センサ
C２：Ｔ相の容量結合センサ
C３，C４：信号ATT用コンデンサ
C５：装置本体のGNDと対地間の結合容量
C６：装置本体のGNDとR相間の結合容量
C７：装置本体のGNDとT相間の結合容量
R１～R４：信号ATT用抵抗
R：Ｒ－Ｓ相間電圧
T：T－S相間電圧
VR：R相検出電圧（R相とアダプタGND間の電圧をATTした波形）
VT：T相検出電圧（T相とアダプタGND間の電圧をATTした波形）
VE：アダプタのGNDと対地間の電圧
C２：Ｔ相の容量結合センサ
C３，C４：信号ATT用コンデンサ
C５：装置本体のGNDと対地間の結合容量
C６：装置本体のGNDとR相間の結合容量
C７：装置本体のGNDとT相間の結合容量
R１～R４：信号ATT用抵抗
R：Ｒ－Ｓ相間電圧
T：T－S相間電圧
VR：R相検出電圧（R相とアダプタGND間の電圧をATTした波形）
VT：T相検出電圧（T相とアダプタGND間の電圧をATTした波形）
VE：アダプタのGNDと対地間の電圧
【0029】
また、以下の説明において、B種接地抵抗はC１、C２のインピーダンスに対して十分に小さい値の為、無視（0Ω）して計算する。また、R１～R４のインピーダンスをZR1～ZR４とする。また、C１～C７のインピーダンスをZC１～ZC７とする。
なお、検出電圧及びインピーダンスはベクトル値であるが、便宜的にドット等を省略して表記する。
なお、検出電圧及びインピーダンスはベクトル値であるが、便宜的にドット等を省略して表記する。
【0030】
（１）まず、装置本体の対地間電圧VEを算出する。
（１－１）Ｒ相
R相の検出回路用CR（R１,R２,C３）の合成インピーダンスZRＡＴＴは、以下の（１）式で算出される。
ZRＡＴＴ＝（ZR１＋ZR２）ZC３／（ZR１＋ZR２＋ZC３）・・・（１）
R相とＲ相の容量結合センサ経由のアダプタGNDとの間（C１,R１,R２,C３）の合成インピーダンスＺR'は、以下の（２）式で算出式される。
ZR'=ZC１+ZRＡＴＴ・・・（２）
R相とアダプタGNDとの間（ZR'，C６）の合成インピーダンスZRは、以下の（３）式で算出される。
ZR=ZR’ ZC６／（ZR’＋ZC６）・・・（３）
（１－１）Ｒ相
R相の検出回路用CR（R１,R２,C３）の合成インピーダンスZRＡＴＴは、以下の（１）式で算出される。
ZRＡＴＴ＝（ZR１＋ZR２）ZC３／（ZR１＋ZR２＋ZC３）・・・（１）
R相とＲ相の容量結合センサ経由のアダプタGNDとの間（C１,R１,R２,C３）の合成インピーダンスＺR'は、以下の（２）式で算出式される。
ZR'=ZC１+ZRＡＴＴ・・・（２）
R相とアダプタGNDとの間（ZR'，C６）の合成インピーダンスZRは、以下の（３）式で算出される。
ZR=ZR’ ZC６／（ZR’＋ZC６）・・・（３）
【0031】
（１－２）Ｔ相
T相の検出回路用CR（R３,R４,C４）の合成インピーダンスZTＡＴＴは、以下の（４）式で算出式される。
ZTＡＴＴ=（ZR３+ZR４）ZC４／（ZR３+ZR４＋ZC４）・・・（４）
T相とアダプタGNDとの間の検出回路（C２,R３,R４,C４）の合成インピーダンスＺT'は、以下の（５）式で算出される。
ZT'=ZC２+ZTＡＴＴ・・・（５）
T相とアダプタGNDとの間（ZT'，C６）の合成インピーダンスZTの算出式
ZT=ZR’ ZC７／（ZT’+ZC７）・・・（６）
アダプタGND対地間の合成インピーダンスZEは、以下の（７）式で算出される。
ZE=ZC５ ・・・（７）
T相の検出回路用CR（R３,R４,C４）の合成インピーダンスZTＡＴＴは、以下の（４）式で算出式される。
ZTＡＴＴ=（ZR３+ZR４）ZC４／（ZR３+ZR４＋ZC４）・・・（４）
T相とアダプタGNDとの間の検出回路（C２,R３,R４,C４）の合成インピーダンスＺT'は、以下の（５）式で算出される。
ZT'=ZC２+ZTＡＴＴ・・・（５）
T相とアダプタGNDとの間（ZT'，C６）の合成インピーダンスZTの算出式
ZT=ZR’ ZC７／（ZT’+ZC７）・・・（６）
アダプタGND対地間の合成インピーダンスZEは、以下の（７）式で算出される。
ZE=ZC５ ・・・（７）
【0032】
（１－３）対地間電圧VE
上記（３）、（６）、（７）式で算出したZR，ZT，ZEを用いて対地間電圧VEを求める。
ZR，ZT，ZEに流れる電流IR，IT，IEには、キルヒホッフの法則より以下の（８）式の関係が成り立つ。
IR+IT=IE・・・（８）
また、回路からIR，IT，IEは以下の（９）式でそれぞれ表わすことができる。
IR=（R－VE）／ZR， IT=（T－VE）／ZT， IE=VE／ZR・・・（９）
（８）式に（９）式を代入してVEを求める。
VE=（ZE ZT R+ZE ZR T）／（ZE ZT+ZE ZR+ ZT ZR）・・・（１０）
上記（３）、（６）、（７）式で算出したZR，ZT，ZEを用いて対地間電圧VEを求める。
ZR，ZT，ZEに流れる電流IR，IT，IEには、キルヒホッフの法則より以下の（８）式の関係が成り立つ。
IR+IT=IE・・・（８）
また、回路からIR，IT，IEは以下の（９）式でそれぞれ表わすことができる。
IR=（R－VE）／ZR， IT=（T－VE）／ZT， IE=VE／ZR・・・（９）
（８）式に（９）式を代入してVEを求める。
VE=（ZE ZT R+ZE ZR T）／（ZE ZT+ZE ZR+ ZT ZR）・・・（１０）
【0033】
ここで、VE算出の場合、ZRにはC６の成分が含まれ、ZTにはC7の成分が含まれ、ZEにはC５の成分が含まれている。このため、第１及び第２の容量結合センサの結合容量C１,C２以外の結合容量（C５,C６,C7）によってもVEの値が変化してしまうことがわかる。
【0034】
（２）次に、アダプタが実際に検出するＲ,Ｔ相のATT電圧VR－VTを算出する。
VRは、Ｒ－Ｓ間電圧ＲからVEを差し引いた電圧をZC１とZRＡＴＴで分圧し、さらに、その値をZR１とZR２で分圧した値となり、以下の（１１）式で表される。
VR=（R－VE）（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR１ ZR２／（ZR１＋ZR２））・・・（１１）
VTはＴ－Ｓ間電圧ＴからＶＥを差し引いた電圧をZC２とZTＡＴＴで分圧し、さらに、その値をZR３とZR４で分圧した値となり、以下の（１２）式で表される。
VT=（T－VE）（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR４／（ZR３＋ZR４））・・・（１２）
求める値はVR－VT間電圧なので、式（１１）から（１２）を差し引くと、
VR－VT＝（R－VE）（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR１ ZR２／（ZR１＋ZR２））－（T－VE）（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR４／（ZR３＋ZR４））・・・（１３）
（１３）式をVEでまとめると、以下の（１４）式で表される。
VR－VT＝（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR1 ZR２／（ZR１＋ZR２））R－（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR4／（ZR３＋ZR４））T＋｛（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR４／（ZR３＋ZR４））－（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR１ ZR２／（ZR１＋ZR２））｝VE・・・（１４）
VRは、Ｒ－Ｓ間電圧ＲからVEを差し引いた電圧をZC１とZRＡＴＴで分圧し、さらに、その値をZR１とZR２で分圧した値となり、以下の（１１）式で表される。
VR=（R－VE）（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR１ ZR２／（ZR１＋ZR２））・・・（１１）
VTはＴ－Ｓ間電圧ＴからＶＥを差し引いた電圧をZC２とZTＡＴＴで分圧し、さらに、その値をZR３とZR４で分圧した値となり、以下の（１２）式で表される。
VT=（T－VE）（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR４／（ZR３＋ZR４））・・・（１２）
求める値はVR－VT間電圧なので、式（１１）から（１２）を差し引くと、
VR－VT＝（R－VE）（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR１ ZR２／（ZR１＋ZR２））－（T－VE）（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR４／（ZR３＋ZR４））・・・（１３）
（１３）式をVEでまとめると、以下の（１４）式で表される。
VR－VT＝（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR1 ZR２／（ZR１＋ZR２））R－（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR4／（ZR３＋ZR４））T＋｛（ZRＡＴＴ／ZT）（ZR３ ZR４／（ZR３＋ZR４））－（ZRＡＴＴ／ZR）（ZR１ ZR２／（ZR１＋ZR２））｝VE・・・（１４）
【0035】
上記の式（１４）から、ZC１、ZC２の値が異なると、ZR≠ZTとなるため、R、Tの分圧比が変わることとなり、正確なVR－VT間の位相が取れなくなる。
また、上記の式（１４）から、ZR≠ZTの場合、VEでまとめた括弧内が０とならないため、VEが、VR―VTの位相に影響を及ぼすことになる。
特に、VEは、第１及び第２容量結合センサ以外の結合容量C５,C６,C7の影響を受けるため、位相誤差が増加してしまう。
また、上記の式（１４）から、ZR≠ZTの場合、VEでまとめた括弧内が０とならないため、VEが、VR―VTの位相に影響を及ぼすことになる。
特に、VEは、第１及び第２容量結合センサ以外の結合容量C５,C６,C7の影響を受けるため、位相誤差が増加してしまう。
【0036】
（２－１）ここで、第１及び第２の容量結合センサの結合容量値（C１,C２）が互いに同じ容量値の場合について説明する。
ここで仮に、第１及び第２の容量結合センサの結合容量C１,C２、及び検出回路用CRの、R１～R４、C３、C４がそれぞれすべて互いに同じ値になったと仮定すると、
以下の（１５）～（１７）式が成り立つ。
C１=C２（=CSとする）なので、ZC１=ZC２=ZCS ・・・（１５）
R１=R２=R３=R４（＝RAとする）なので、ZR１=ZR２=ZR３=ZR４=ZRA・・・（１６）
C３=C４（=CAとする）なので、ZC３=ZC４=ZCA ・・・（１７）
上記の（１）、（４）、（１６）、（１７）式から、以下の（１８）式が成り立つ。
ZRＡＴＴ=ZTＡＴＴ（=ZＡＴＴとする）・・・（１８）
（２）、（５）、（１８）式から、以下の（１９）式が成り立つ。
ZR=ZT（=ZAとする） ・・・（１９）
式（１５）～（１９）を式（１４）に代入すると、以下の（２０）式が成り立つ。
VR―VT＝（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））R－（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））T＋｛（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））－（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｝VE・・・（２０）
これを整理すると、以下の式（２１）となる。
VR－VT=（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））（R－T）・・・（２１）
ここで仮に、第１及び第２の容量結合センサの結合容量C１,C２、及び検出回路用CRの、R１～R４、C３、C４がそれぞれすべて互いに同じ値になったと仮定すると、
以下の（１５）～（１７）式が成り立つ。
C１=C２（=CSとする）なので、ZC１=ZC２=ZCS ・・・（１５）
R１=R２=R３=R４（＝RAとする）なので、ZR１=ZR２=ZR３=ZR４=ZRA・・・（１６）
C３=C４（=CAとする）なので、ZC３=ZC４=ZCA ・・・（１７）
上記の（１）、（４）、（１６）、（１７）式から、以下の（１８）式が成り立つ。
ZRＡＴＴ=ZTＡＴＴ（=ZＡＴＴとする）・・・（１８）
（２）、（５）、（１８）式から、以下の（１９）式が成り立つ。
ZR=ZT（=ZAとする） ・・・（１９）
式（１５）～（１９）を式（１４）に代入すると、以下の（２０）式が成り立つ。
VR―VT＝（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））R－（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））T＋｛（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））－（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｝VE・・・（２０）
これを整理すると、以下の式（２１）となる。
VR－VT=（ZＡＴＴ／ZA）（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））（R－T）・・・（２１）
【0037】
上記の（２１）式からVR－VTの検出波形は、VEの影響を受けなくなる。Ｒ－Ｔ電圧は、容量結合センサの結合容量と検出回路用の抵抗及び容量の関係性のみで決まる。
ここで、検出回路用の抵抗及び容量は既知の定数とできるので、検出回路用ＣＲの定数をＲ相とＴ相とで同じ値とし、かつ容量結合センサの結合容量をＲ相とＴ相とで同じ容量値にできれば、Ｒ－Ｔ間の電圧位相を正確に検知できることがわかる。
ここで、検出回路用の抵抗及び容量は既知の定数とできるので、検出回路用ＣＲの定数をＲ相とＴ相とで同じ値とし、かつ容量結合センサの結合容量をＲ相とＴ相とで同じ容量値にできれば、Ｒ－Ｔ間の電圧位相を正確に検知できることがわかる。
【0038】
このように、R相とT相の容量結合センサの結合容量が同じであれば、R相とT相の信号レベルが同じになり、Ｒ－Ｔ間電圧と検出信号の位相誤差がなくなる。また、装置本体のGNDとアース間、R相、T相との結合容量により流れる位相電流による誤差も理論上なくなる。
【0039】
しかし、R相とT相の容量結合センサの結合容量が同じになるように調整を行わなくとも、R相とT相の容量結合センサの容量比率が１：１となるような係数ｋを後段のアンプ（ここでは、R相側）に乗ずることによって、近似値が得られることを以下説明する。
【0040】
（２－２）センサ結合容量値（C１,C２）が異なる場合に、後段で検出信号のレベル調整をした場合について説明する。
まず、検出用CRがＲ相とＴ相とで同じ定数であるが、第１及び第２の容量結合センサの結合容量がC１≠C２と異なる場合に、R相側の回路で
ZC１=k ZC２・・・（２２）
となるような係数kをVRの信号にかける。これは、実際の回路上では、VR信号をアンプでk倍に増幅することになる。
まず、検出用CRがＲ相とＴ相とで同じ定数であるが、第１及び第２の容量結合センサの結合容量がC１≠C２と異なる場合に、R相側の回路で
ZC１=k ZC２・・・（２２）
となるような係数kをVRの信号にかける。これは、実際の回路上では、VR信号をアンプでk倍に増幅することになる。
【0041】
一方、数式上では、（１１）式に係数kをかけることに相当する。この場合、検出回路用CRが、R相とT相とで同じ定数なので、式（１６）、（１８）式よりZATT、ZRAを代入すると、以下の（２３）式が得られる。
VR=（R－VE）（ZＡＴＴ／ZR）（ZRA ZRA／ZRA+ZRA）・・・（２３）
また、VTについても（１２）式で算出した式について、検出用ＣＲがＲ相とＴ相とで同じ定数なので、（１６）、（１８）式より、ZＡＴＴ，ZRAを代入すると、以下の（２４）式が得られる。
VT=（T－VE）（ZＡＴＴ／ZT）（ZRA ZRA／ZRA+ZRA）・・・（２４）
（２３）、（２４）式で、VR－VTとすると、以下の（２５）式が得られる。
VR－VT=（ZRA ZRA／ZRA+ZRA）{（ZATT／ZR）kR－（ZＡＴＴ／ZT）T＋（（ZＡＴＴ／ZT）－（ZATT／ZR）k）VE}・・・（２５）
また、（２）、（５）式について、検出回路用CRがR相とT相とで同じ定数なので、式（１８）より、以下の（２６）式が得られる。
ZR=ZC１+ZＡＴＴ・・・（２６）
ZT=ZC２+ZＡＴＴ・・・（２７）
上記の（２６）、（２７）式を（２５）式に代入すると、以下の（２８）式が得られる。
VR－VT=（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｛（ZATT／（ZC１＋ZＡＴＴ））kR－（ZＡＴＴ／（ZC２＋ZＡＴＴ））T+（（ZＡＴＴ／（ZC２＋ZＡＴＴ））－（ZＡＴＴ／（ZC１＋ZＡＴＴ））k）VE｝・・・（２８）
VR=（R－VE）（ZＡＴＴ／ZR）（ZRA ZRA／ZRA+ZRA）・・・（２３）
また、VTについても（１２）式で算出した式について、検出用ＣＲがＲ相とＴ相とで同じ定数なので、（１６）、（１８）式より、ZＡＴＴ，ZRAを代入すると、以下の（２４）式が得られる。
VT=（T－VE）（ZＡＴＴ／ZT）（ZRA ZRA／ZRA+ZRA）・・・（２４）
（２３）、（２４）式で、VR－VTとすると、以下の（２５）式が得られる。
VR－VT=（ZRA ZRA／ZRA+ZRA）{（ZATT／ZR）kR－（ZＡＴＴ／ZT）T＋（（ZＡＴＴ／ZT）－（ZATT／ZR）k）VE}・・・（２５）
また、（２）、（５）式について、検出回路用CRがR相とT相とで同じ定数なので、式（１８）より、以下の（２６）式が得られる。
ZR=ZC１+ZＡＴＴ・・・（２６）
ZT=ZC２+ZＡＴＴ・・・（２７）
上記の（２６）、（２７）式を（２５）式に代入すると、以下の（２８）式が得られる。
VR－VT=（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｛（ZATT／（ZC１＋ZＡＴＴ））kR－（ZＡＴＴ／（ZC２＋ZＡＴＴ））T+（（ZＡＴＴ／（ZC２＋ZＡＴＴ））－（ZＡＴＴ／（ZC１＋ZＡＴＴ））k）VE｝・・・（２８）
【0042】
ここで分母のZC１+ZＡＴＴ, ZC２+ZTＡＴＴ については実使用上ZＡＴＴの値がZC１及びZC２の値に比べて無視できるほど小さいため、以下の（２９）、（３０）式のように近似できる。
ZC１+ZＡＴＴ≒ZC１・・・（２９）
ZC２+ZＡＴＴ≒ZC２・・・（３０）
上記の（２９）、（３０）式を（２８）式に代入すると、以下の（３１）式が得られる。
VR－VT≒（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｛（ZＡＴＴ／ZC１）kR－（ZＡＴＴ／ZC２）T+(（ZＡＴＴ／ZC２－（ZＡＴＴ／ZC１）k)VE｝・・・（３１）
さらに、（２２）式：ZC１=kZC２を式（３１）のZC１に代入すると、以下の（３２）式が得られる。
VR－VT≒（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｛（ZＡＴＴ／kZC２）ｋR－（ZＡＴＴ／ZC２）T+（（ZＡＴＴ／ZC２－（ZＡＴＴ／k ZC２）k）VE｝・・・（３２）
上記の（３２）式において、係数kが分子と分母でキャンセルされて無くなり、ＶEも差し引かれて0になるので、これを整理すると、以下の（３３）式が得られる。
VR－VT≒（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））（ZＡＴＴ／ZC２）（R－T）・・・（３３）
ZC１+ZＡＴＴ≒ZC１・・・（２９）
ZC２+ZＡＴＴ≒ZC２・・・（３０）
上記の（２９）、（３０）式を（２８）式に代入すると、以下の（３１）式が得られる。
VR－VT≒（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｛（ZＡＴＴ／ZC１）kR－（ZＡＴＴ／ZC２）T+(（ZＡＴＴ／ZC２－（ZＡＴＴ／ZC１）k)VE｝・・・（３１）
さらに、（２２）式：ZC１=kZC２を式（３１）のZC１に代入すると、以下の（３２）式が得られる。
VR－VT≒（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））｛（ZＡＴＴ／kZC２）ｋR－（ZＡＴＴ／ZC２）T+（（ZＡＴＴ／ZC２－（ZＡＴＴ／k ZC２）k）VE｝・・・（３２）
上記の（３２）式において、係数kが分子と分母でキャンセルされて無くなり、ＶEも差し引かれて0になるので、これを整理すると、以下の（３３）式が得られる。
VR－VT≒（ZRA ZRA／（ZRA＋ZRA））（ZＡＴＴ／ZC２）（R－T）・・・（３３）
【0043】
上記の（３３）式から、VR－VTの電圧波形は、VEの影響を受けなくなり、電圧波形は容量結合センサの結合容量と検出回路用の抵抗、容量との関係性のみで決まる。また、検出回路用の抵抗、容量は、既知の定数とできる。
よって、検出回路用ＣＲの定数をＲ相とＴ相とで同じ値とし、かつ、第１及び第２の容量結合センサの結合容量の比率をＲ相及びＴ相の一方又は双方でGAIN調整すればＲ－Ｔ間の電圧位相を近似値として検知できる。
よって、検出回路用ＣＲの定数をＲ相とＴ相とで同じ値とし、かつ、第１及び第２の容量結合センサの結合容量の比率をＲ相及びＴ相の一方又は双方でGAIN調整すればＲ－Ｔ間の電圧位相を近似値として検知できる。
【0044】
上記の知見に基づいて、図５に示すように、本実施形態の非接触電圧位相検出装置は、図２に示した構成に加えて、図１に示した装置本体に、補正回路を備えている。補正回路は、Ｒ相電源ライン１０とＲ相の容量結合センサ２１０との容量結合部における第１の結合容量と、Ｔ相電源ライン２０とＴ相の容量結合センサ２２０との容量結合部における第２の結合容量との容量比を１：１に近づけるように、第１及び第２の検出電圧を容量比の逆数の増幅比で増幅させる。例えば、容量比がＸ：Ｙの場合には、第１の検出電圧の増幅比：第２の検出電圧をＹ：Ｘの増幅比で増幅させる。
【0045】
本実施形態では、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサ２１０及び２２０の静電結合容量の容量比を調べるため、補正回路により、三相交流電源の商用周波数とは異なる検出用の信号周波数の信号の信号を出力し、アース及びＲ相、Ｔ相の電源ライン１０及び２０を介して戻る信号電流を測定する。
【0046】
そのために、補正回路は、多相交流電源の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）とは異なる信号周波数（例えば、５００Ｈｚ～１ｋＨｚ）を有する信号電流を、アースを介して、Ｒ相及びＴ相の電源ライン１０及び２０にそれぞれ出力する発振回路３１０と、Ｒ相の検出電圧を増幅又は減少させる第１の可変増幅器３２１と、Ｔ相の検出電圧を増幅又は減少させる第２の可変増幅器３２２と、Ｒ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧と、Ｔ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧とを比較する比較回路３３０と、比較回路３３０の比較結果に応じて、第１の検出電圧の信号周波数の成分の電圧と、第２の検出電圧の信号周波数の成分の電圧とが一致するように、第１及び第２の可変増幅器３２１及び３２２の一方又は双方の増幅率を補正する増幅率補正回路３５０とを備えている。
【0047】
これにより、上記の知見に基づき、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサ２１０及び２２０の容量比そのものを直接調整するのではなく、後段の第１及び第２の可変増幅器３２１及び３２２の一方又は双方の増幅率を調整することによって、Ｒ－Ｔ検出電圧の位相誤差を補正する。
なお、信号周波数は、電源周波数と異なる周波数であれば特に限定されないが、電源周波数と分離して抽出できる程度に電源周波数から離れていることが好ましい。
なお、信号周波数は、電源周波数と異なる周波数であれば特に限定されないが、電源周波数と分離して抽出できる程度に電源周波数から離れていることが好ましい。
【0048】
ところで、信号周波数の戻り信号の電圧は周囲の条件で変化する。このため、本実施形態では、信号総量（Ｒ相とＴ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の和）に対する、差分（Ｒ相とＴ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の差）の比率によって、容量比が一致しているか否かを判定する。
【0049】
そのために、補正回路は、第１の検出電圧と第２の検出電圧とを加算する加算回路３４０を更に備えている。
比較回路３３０は、加算回路３４０によって加算された第１及び第２の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の和に対して、差動回路によって差分をとった第１の検出電圧と第２の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の差の比率を比較結果として求める。増幅率補正回路３５０は、比率が所定値を超える場合に、Ｒ相及びＴ相の可変増幅器３２１及び３２２の一方又は双方の増幅率を補正する。
比較回路３３０は、加算回路３４０によって加算された第１及び第２の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の和に対して、差動回路によって差分をとった第１の検出電圧と第２の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の差の比率を比較結果として求める。増幅率補正回路３５０は、比率が所定値を超える場合に、Ｒ相及びＴ相の可変増幅器３２１及び３２２の一方又は双方の増幅率を補正する。
【0050】
以下、本実施形態の非接触電圧位相検出装置の動作例を説明する。
発振回路３１０は、三相交流電源の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）とは異なる信号周波数を有する信号電流を、アンプ３１１で±４０Ｖ程度に増幅し、装置本体１００内に設置された銅板３１２から出力する。
出力された信号は、対地等と容量結合し、アース又はＲ相及びＴ相の電源ライン１０及び２０容量結合し、信号電流が流れる。
なお、信号電流は、アースを介さずに、出力回路を電源ラインと容量結合させて位相電流を流してもよい。
発振回路３１０は、三相交流電源の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）とは異なる信号周波数を有する信号電流を、アンプ３１１で±４０Ｖ程度に増幅し、装置本体１００内に設置された銅板３１２から出力する。
出力された信号は、対地等と容量結合し、アース又はＲ相及びＴ相の電源ライン１０及び２０容量結合し、信号電流が流れる。
なお、信号電流は、アースを介さずに、出力回路を電源ラインと容量結合させて位相電流を流してもよい。
【0051】
Ｒ相及びＴ相の電源ライン１０及び２０を流れる信号電流は、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサ２１０及び２２０を経由して、装置本体１００（図１参照）に戻ってくる。装置本体１００内の第１及び第２の検出回路１１０及び１２０の検出用抵抗及びコンデンサによって、Ｒ相及びＴ相の信号電流は、それぞれＲ相及びＴ相の検出電圧に変換される。
【0052】
Ｒ相の検出電圧とＴ相の検出電圧が同レベルであれば、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサの容量値が同レベルとみなせる。すなわち、Ｒ相の検出電圧とＴ相の検出電圧の差が０になれば、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサの容量値が同レベルとみなせる。
【0053】
ところで、戻り信号の電圧は周囲の条件で変化する。その結果、例えば、Ｒ相とＴ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の差分が同じ0.1mVの場合であっても、戻り信号周波数成分の総量が10mVならば、容量比がほぼ同レベルとみなせるが、Ｒ相の検出電圧とＴ相の検出電圧の和（総量）が0.2mVの場合は、容量比が同レベルとはみなせない。
【0054】
そこで、本実施形態では、容量値が一致しているか否かの判定にあたり、信号総量（Ｒ相とＴ相の検出電圧の成分の電圧の和）に対する、差分（Ｒ相とＴ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の差）の比率によって、容量比が一致しているか否かを判定する。
【0055】
そのために、本実施形態では、差動アンプ１３０により、Ｒ相の検出電圧とＴ相の検出電圧との差分を求め、検波回路３４２で信号周波数成分のみを検出して、差分の信号周波数成分を直流電圧値に変換して比較回路３３０へ出力する。また、加算回路３４０によって、Ｒ相とＴ相の検出電圧の信号周波数の成分の電圧の和（総量）を求め、検波回路３４４により総量の信号周波数成分を直流電圧値に変換して比較回路３３０へ出力する。
【0056】
比較回路３３０では、加算回路３４０で算出した総量に対して、差動アンプ１３０で算出した差分の比率が所定値（例えば１０％）以下であれば、Ｒ相とＴ相の容結合容量の容量比が一致していると判定する。一方、比率が所定値（例えば１０％）を超えている場合には、容量比が一致していないと判定する。
【0057】
比較回路３３０で容量比が一致していないと判定した場合には、比較回路３３０から出力される比較結果としての容量比に応じて、増幅率補正回路３５０が、Ｒ相及びＴ相の可変増幅器（アンプ）３２１及び３２２の一方又は双方の増幅率（GAIN）を、トリガー発振回路３６０（１３Ｈｚ）のトリガー周期で補正する。
例えば、Ｒ相側の信号強度が小さいときは、信号強度比が１：１になるように、即ち、Ｒ相及びＴ相の検出電圧の信号周波数成分の出力がほぼ一致するように、Ｒ相の可変増幅器の増幅率を増加させる。一方、Ｒ相側の信号強度が大きいときは、信号強度比が１：１に近付くように、Ｒ相の可変増幅器の増幅率を減少させる。
例えば、Ｒ相側の信号強度が小さいときは、信号強度比が１：１になるように、即ち、Ｒ相及びＴ相の検出電圧の信号周波数成分の出力がほぼ一致するように、Ｒ相の可変増幅器の増幅率を増加させる。一方、Ｒ相側の信号強度が大きいときは、信号強度比が１：１に近付くように、Ｒ相の可変増幅器の増幅率を減少させる。
【0058】
これにより、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサの容量を直接調整するのではなく、後段のＲ相及びＴ相の増幅器３２１及び３２２で、信号強度比が１：１に近付くように調整することによって、Ｒ－Ｔ間電圧の位相誤差を近似的に補正することができる。
【0059】
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。図７は、第１の容量結合センサ２１０の部分拡大模式図である。
本実施形態の非接触電圧位相検出装置は、図２に示した基礎構成に加えて、Ｒ相電源ライン１０と第１の容量結合センサ２１０との容量結合部における第１の結合容量と、Ｔ相電源ラインと第２の容量結合センサ２２０の容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、第１の結合容量を調整する調整装置を備えている。ここでは、図２に示した基礎構成の説明を省略する。
調整装置は、第１の検出電圧と第２の検出電圧とが一致するように、第１の容量結合センサ２１０の内部電極２１１とＲ相電源ライン１０との距離を調整するアクチュエータ２１２を備えている。アクチュエータ２１２には、図２に示す差動回路１３０の出力が入力され、入力電圧に応じて、アクチュエータが内部電極２１１を変位させる。その結果、フィードバッグがかかり、第１の検出電圧と第２の検出電圧が一致するように、内部電極２１１の位置が調整される。これにより、電源ラインの電圧波形を、位相誤差を低減して精度良く検出することができる。
本実施形態の非接触電圧位相検出装置は、図２に示した基礎構成に加えて、Ｒ相電源ライン１０と第１の容量結合センサ２１０との容量結合部における第１の結合容量と、Ｔ相電源ラインと第２の容量結合センサ２２０の容量結合部における第２の結合容量とを一致させるように、第１の結合容量を調整する調整装置を備えている。ここでは、図２に示した基礎構成の説明を省略する。
調整装置は、第１の検出電圧と第２の検出電圧とが一致するように、第１の容量結合センサ２１０の内部電極２１１とＲ相電源ライン１０との距離を調整するアクチュエータ２１２を備えている。アクチュエータ２１２には、図２に示す差動回路１３０の出力が入力され、入力電圧に応じて、アクチュエータが内部電極２１１を変位させる。その結果、フィードバッグがかかり、第１の検出電圧と第２の検出電圧が一致するように、内部電極２１１の位置が調整される。これにより、電源ラインの電圧波形を、位相誤差を低減して精度良く検出することができる。
【0060】
以上、本発明の漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法の実施形態について説明したが、本発明に係る漏洩電流検出装置及び対地漏洩電流検出方法は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、三相電源のＲ－Ｔ間電圧の位相誤差を補正する例を説明したが、本発明では、三相電源以外にも適用することができる。
また、上述した実施形態では、２つの容量結合センサを用いた例を説明したが、本発明は、３つ以上の容量結合センサを用いる場合にも適用することができる。
例えば、上述した実施形態では、三相電源のＲ－Ｔ間電圧の位相誤差を補正する例を説明したが、本発明では、三相電源以外にも適用することができる。
また、上述した実施形態では、２つの容量結合センサを用いた例を説明したが、本発明は、３つ以上の容量結合センサを用いる場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本発明は、対地漏洩電流の検出にあたり、特に漏洩電流の中に含まれる抵抗成分漏洩電流（Ｉｏｒ）の測定の他、電力計における有効電力、無効電力、力率の測定においても利用でき、また、検相器においても利用することができる。
【符号の説明】
【0062】
１０ Ｒ相電源ライン
２０ Ｔ相電源ライン
１００ 装置本体
１３０ 差動回路
１４０、１４１、１４２ ローパスフィルタ
１４３ 切替スイッチ
１５２ クランプ回路
１５４ コンパレータ
１５６ アンプ
２１０ Ｒ相の容量結合センサ
２１１ 内部電極
２１２ アクチュエータ
２２０ Ｔ相の容量結合センサ
３１０ 発振回路
３１１ アンプ
３１２ 銅板
３２１ 第１の可変増幅器
３２２ 第２の可変増幅器
３３０ 比較回路
３４０ 加算回路
３４１，３４３ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３４２，３４４ 検波回路
３５０ 増幅率補正回路（デジタルポジションメータ）
５００ 漏洩電流検出装置
２０ Ｔ相電源ライン
１００ 装置本体
１３０ 差動回路
１４０、１４１、１４２ ローパスフィルタ
１４３ 切替スイッチ
１５２ クランプ回路
１５４ コンパレータ
１５６ アンプ
２１０ Ｒ相の容量結合センサ
２１１ 内部電極
２１２ アクチュエータ
２２０ Ｔ相の容量結合センサ
３１０ 発振回路
３１１ アンプ
３１２ 銅板
３２１ 第１の可変増幅器
３２２ 第２の可変増幅器
３３０ 比較回路
３４０ 加算回路
３４１，３４３ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３４２，３４４ 検波回路
３５０ 増幅率補正回路（デジタルポジションメータ）
５００ 漏洩電流検出装置
【要約】
【課題】電源ラインの電圧波形を、位相誤差を低減して精度良く検出できる非接触電圧位相検出装置の提供。
【解決手段】三相交流電源のＲ相及びＴ相の電源ライン10,20とそれぞれ容量結合するＲ相及びＴ相の容量結合センサと210,220と、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサ210,220に流れる変位電流を第１及び第２の検出電圧にそれぞれ変換するＲ相及びＴ相の検出回路310,320と、第１及び第２の検出電圧の差分をとり、Ｒ－Ｔ間電圧波形を出力する差動回路130と、を備え、Ｒ相の電源ライン10とＲ相の容量結合センサ210との容量結合部におけるＲ相の結合容量と、第Ｔ相の電源ライン20とＴ相の容量結合センサ220との容量結合部におけるＴ相の結合容量との容量比を１：１に近づけるように、Ｒ相及びＴ相の検出電圧を容量比の逆数の増幅比で増幅させる補正回路を備える。
【選択図】図５
【解決手段】三相交流電源のＲ相及びＴ相の電源ライン10,20とそれぞれ容量結合するＲ相及びＴ相の容量結合センサと210,220と、Ｒ相及びＴ相の容量結合センサ210,220に流れる変位電流を第１及び第２の検出電圧にそれぞれ変換するＲ相及びＴ相の検出回路310,320と、第１及び第２の検出電圧の差分をとり、Ｒ－Ｔ間電圧波形を出力する差動回路130と、を備え、Ｒ相の電源ライン10とＲ相の容量結合センサ210との容量結合部におけるＲ相の結合容量と、第Ｔ相の電源ライン20とＴ相の容量結合センサ220との容量結合部におけるＴ相の結合容量との容量比を１：１に近づけるように、Ｒ相及びＴ相の検出電圧を容量比の逆数の増幅比で増幅させる補正回路を備える。
【選択図】図５
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】