特表 2024-535602 対地インピーダンス測定回路、対地インピーダンス測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-30

(54)【発明の名称】対地インピーダンス測定回路、対地インピーダンス測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 27/02 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

G01R27/02 E

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024522350

(86)(22)【出願日】2022-09-27

(85)【翻訳文提出日】2024-05-29

(86)【国際出願番号】 CN2022121690

(87)【国際公開番号】W WO2023061208

(87)【国際公開日】2023-04-20

(31)【優先権主張番号】202111180631.2

(32)【優先日】2021-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524139389

【氏名又は名称】湖南小快智造電子科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000844

【氏名又は名称】弁理士法人クレイア特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】李修連

(72)【発明者】

【氏名】江世軍

【テーマコード（参考）】

2G028

【Ｆターム（参考）】

2G028AA01

2G028BC06

2G028BE08

2G028BE10

2G028CG08

2G028DH01

2G028DH05

2G028FK01

2G028FK02

2G028HN01

2G028MS01

(57)【要約】

対地インピーダンス測定回路、対地インピーダンス測定方法を提供し、対地インピーダンス測定回路は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に電源電圧検出回路を設置することにより隔離交流電源の電源電圧を検出し、且つ隔離交流電源側の活線と中性線との間に、電気機器の電力線路側にある活線と中性線との間に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、活線の対地インピーダンス値及び中性線の対地インピーダンス値を正確に検出でき、それにより具体的にはどの出力線路の対地インピーダンスが異常であるかを迅速に判別でき、且つ定量検出を実現し、電気の安全保証、回路の検出及びメンテナンスにプラスの効果がある。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対地インピーダンス測定回路であって、
隔離交流電源の出力線路の対地インピーダンスが異常であるか否かを検出するために使用され、隔離交流電源側に設置され、活線と中性線との間に接続され、隔離交流電源の電源電圧を検出するために使用される電源電圧検出回路と、
同時に隔離交流電源側と電気機器の電力線路側に設置され、且つ活線と中性線との間に接続され、且つ活線と中性線との間に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、隔離交流電源の活線及び中性線の対地インピーダンス値を検出するために使用される対地インピーダンス検出回路と、を含むことを特徴とする対地インピーダンス測定回路。

【請求項2】

前記電源電圧検出回路は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、第１電流検出部品を含み、
前記抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に直列接続され、
前記第１電流検出部品は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を流れる電流値を検出するために使用され、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は既知であることを特徴とする請求項１に記載の対地インピーダンス測定回路。

【請求項3】

前記電源電圧検出回路はまた、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４を含み、
前記抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に直列接続され、且つ抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路と、並列接続分岐回路を形成し、
前記ダイオードＤ１は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路に設置され、且つダイオードＤ１の負極は、活線に接続され、正極は、抵抗Ｒ１に接続され、
前記ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が属する分岐回路に設置され、且つダイオードＤ２の負極は、中性線に接続され、正極は、抵抗Ｒ３に接続され、
ダイオードＤ１及びダイオードＤ２の電圧降下、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値はすべて既知であり、前記第１電流検出部品は、交流の負の半周期において、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路の電流値を検出するため、及び交流の正の半周期において、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が属する分岐回路の電流値を検出するために使用されることを特徴とする請求項２に記載の対地インピーダンス測定回路。

【請求項4】

前記対地インピーダンス検出回路は、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２、ダイオードＤ_Ｌ、第２電流検出部品を含み、
前記ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２は、活線と地線との間に直列接続され、且つダイオードＤ_Ｎの負極は、活線に接続され、正極は、抵抗Ｒ_Ｎ１に接続され、
前記ダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２は、中性線と地線との間に直列接続され、且つダイオードＤ_Ｌの負極は、中性線に接続され、正極は、抵抗ＲＮ１に接続され、
且つ電気機器の電力線路側にある活線及び中性線をそれぞれ、地線に接続し、活線と地線との間のインピーダンスは、等価抵抗Ｒ_Ｌを形成し、中性線と地線との間のインピーダンスは、等価抵抗Ｒ_Ｎを形成し、前記等価抵抗Ｒ_Ｌ、ダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２、等価抵抗Ｒ_Ｎは、交流の正の半周期検出分岐回路を形成し、前記等価抵抗Ｒ_Ｌ、等価抵抗Ｒ_Ｎ、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２は、交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、ここで、ダイオードＤ_Ｎ及びダイオードＤ_Ｌの電圧降下は既知であり、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２、抵抗Ｒ_Ｌ１及び抵抗Ｒ_Ｌ２の抵抗値はすべて既知であり、
前記第２電流検出部品は、交流の正の半周期においてダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２が属する分岐回路の電流値を検出するため、及び交流の負の半周期において、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２が属する分岐回路の電流値を検出するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の対地インピーダンス測定回路。

【請求項5】

前記隔離交流電源は単相交流電隔離電源又は三相交流電隔離電源であることを特徴とする請求項１に記載の対地インピーダンス測定回路。

【請求項6】

対地インピーダンス測定方法であって、請求項１～５のいずれか一項に記載の対地インピーダンス測定回路を採用して、隔離交流電源の電源電圧値を検出するとともに、それぞれ交流の正の半周期検出分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値を検出し、
検出して得られた電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得る内容を含むことを特徴とする対地インピーダンス測定方法。

【請求項7】

活線及び中性線の対地インピーダンス値と所定の安全閾値を比較し、活線の対地インピーダンス値又は中性線の対地インピーダンス値が所定の安全閾値より小さい場合、警報注意を発信する内容をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の対地インピーダンス測定方法。

【請求項8】

前記隔離交流電源の電源電圧値の検出プロセスは、
交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎを検出し、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値、ダイオードＤ１の電圧降下がすべて既知であるため、式Ｕ_ＮＬ＝Ｕ_Ｎ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して中性線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＮＬが活線に対する中性線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ１の電圧降下であり、
交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ３の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌを検出し、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値、ダイオードＤ２の電圧降下がすべて既知であるため、式Ｕ_ＬＮ＝Ｕ_Ｌ×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して中性線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＬＮが中性線に対する活線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ２の電圧降下である内容を含むことを特徴とする請求項６に記載の対地インピーダンス測定方法。

【請求項9】

前記それぞれ交流の正の半周期検出分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値を検出するプロセスは具体的には、
交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｎ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｎ１及び抵抗Ｒ_Ｎ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｎの電圧降下がすべて既知であるため、式Ｉ_Ｎ１＝Ｕ_Ｎ１／Ｒ_Ｎ１に基づいて計算して抵抗Ｒ_Ｎ１が属する分岐回路の電流値を得て、かつ式Ｕ_ＥＬ＝Ｕ_Ｎ１×（Ｒ_Ｎ１＋Ｒ_Ｎ２）／Ｒ_Ｎ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して地線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＥＬが活線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ_Ｎの電圧降下であり、
交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｌ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｎ１及び抵抗Ｒ_Ｎ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｎの電圧降下がすべて既知であるため、式Ｉ_Ｌ１＝Ｕ_Ｌ１／Ｒ_Ｌ１に基づいて計算して抵抗Ｒ_Ｎ１が属する分岐回路の電流値を得て、かつ式Ｕ_ＥＮ＝Ｕ_Ｌ１×（Ｒ_Ｌ１＋Ｒ_Ｌ２）／Ｒ_Ｌ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して地線と中性線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＥＮが中性線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ_Ｌの電圧降下である内容を含むことを特徴とする請求項８に記載の対地インピーダンス測定方法。

【請求項10】

前記検出して得られた電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得るプロセスは具体的には、
交流の負の半周期において、Ｉ_Ｎ＝Ｉ_ＮＯ＋Ｉ_Ｎ１、ここで、Ｉ_Ｎが測定回路における総電流であり、Ｉ_Ｎ＝（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）／Ｒ_Ｎ、Ｉ_Ｎ０が活線と地線との間の電流値であり、Ｉ_ＮＯ＝Ｕ_ＥＬ／Ｒ_Ｌ、
交流の正の半周期において、Ｉ_Ｌ＝Ｉ_ＬＯ＋Ｉ_Ｌ１、ここで、Ｉ_Ｌが測定回路における総電流であり、Ｉ_Ｌ＝（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＬ）／Ｒ_Ｌ、Ｉ_Ｌ０が中性線と地線との間の電流値であり、Ｉ_ＬＯ＝Ｕ_ＥＮ／Ｒ_Ｎ、Ｕ_ＮＬ、Ｕ_ＬＮ、Ｕ_ＥＮ、Ｕ_ＥＬ、Ｉ_Ｎ、Ｉ_Ｎ０を式に代入して共同で解を求めると、
Ｒ_Ｌ＝［（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）×（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）－（Ｕ_ＥＮ×Ｕ_ＥＬ）］／［Ｉ_Ｎ１×Ｕ_ＥＮ＋Ｉ_Ｌ１（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）］
Ｒ_Ｎ＝［（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）×（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）－（Ｕ_ＥＮ×Ｕ_ＥＬ）］／［Ｉ_Ｌ１×Ｕ_ＥＬ＋Ｉ_Ｎ１（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）］
が得られる内容を含むことを特徴とする請求項９に記載の対地インピーダンス測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、隔離電源の電力線路の対地インピーダンス検出技術分野に関し、特に、対地インピーダンス測定回路に関し、また、特に上記対地インピーダンス測定回路を採用する対地インピーダンス測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

隔離電源は、その特有の電源特性のため、多くの場合に広く使用される。しかしながら隔離電源の出力線路の対地インピーダンスが異常である場合、隔離電源の安全特性は失われ、隠された安全上の危険さえ存在する。例えば、隔離単相交流電源から出力された活線の対地インピーダンスがより小さく、人体が電源から出力された中性線に触れると、感電事故が発生する可能性があり、同様に、隔離三相交流電源から出力された任意の電源回路の対地インピーダンスがより小さく、人体が他の出力電源線に触れると、感電事故が発生する可能性もある。現在の通常検出方法は、対地インピーダンスが異常である回路は具体的にはどの出力電源線であるかを区別できず、リアルタイム検出もできず、且つ複数本の電力線路の対地インピーダンスが小さい場合、検出結果が正確でなく、感電リスクがある場合、警報しない場合さえある。また、現在の通常検出方法は、定性検出のみを実現でき、即ち電源出力線路の対地インピーダンス異常のみを検出でき、正確なインピーダンス値を検出できない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、従来の通常検出方法が存在する上記欠点を解決するための対地インピーダンス測定回路、対地インピーダンス測定方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の１つの態様によれば、隔離交流電源の出力線路の対地インピーダンスが異常であるか否かを検出するために使用される対地インピーダンス測定回路を提供し、
隔離交流電源側に設置され、活線と中性線との間に接続され、隔離交流電源の電源電圧を検出するために使用される電源電圧検出回路と、
同時に隔離交流電源側と電気機器の電力線路側に設置され、且つ活線と中性線との間に接続され、且つ活線と中性線との間に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、隔離交流電源の活線及び中性線の対地インピーダンス値を検出するために使用される対地インピーダンス検出回路と、を含む。

【0005】

さらに、前記電源電圧検出回路は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、第１電流検出部品を含み、前記抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に直列接続され、前記第１電流検出部品は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を流れる電流値を検出するために使用され、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は既知である。

【0006】

さらに、前記電源電圧検出回路はまた、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４を含み、前記抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に直列接続され、且つ抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路と、並列接続分岐回路を形成し、前記ダイオードＤ１は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路に設置され、且つダイオードＤ１の負極は、活線に接続され、正極は、抵抗Ｒ１に接続され、前記ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が属する分岐回路に設置され、且つダイオードＤ２の負極は、中性線に接続され、正極は、抵抗Ｒ３に接続され、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２の電圧降下、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値はすべて既知であり、前記第１電流検出部品は、交流の負の半周期において、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路の電流値を検出して、及び交流の正の半周期において、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が属する分岐回路の電流値を検出するために使用される。

【0007】

さらに、前記対地インピーダンス検出回路は、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２、ダイオードＤ_Ｌ、第２電流検出部品を含み、前記ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２は、活線と地線との間に直列接続され、且つダイオードＤ_Ｎの負極は、活線に接続され、正極は、抵抗Ｒ_Ｎ１に接続され、前記ダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２は、中性線と地線との間に直列接続され、且つダイオードＤ_Ｌの負極は、中性線に接続され、正極は、抵抗Ｒ_Ｌ１に接続され、且つ電気機器の電力線路側にある活線及び中性線をそれぞれ、地線に接続し、活線と地線との間のインピーダンスは、等価抵抗Ｒ_Ｌを形成し、中性線と地線との間のインピーダンスは、等価抵抗Ｒ_Ｎを形成し、前記等価抵抗Ｒ_Ｌ、ダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２、等価抵抗Ｒ_Ｎは、交流の正の半周期検出分岐回路を形成し、前記等価抵抗Ｒ_Ｌ、等価抵抗Ｒ_Ｎ、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２は、交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、ここで、ダイオードＤ_Ｎ及びダイオードＤ_Ｌの電圧降下は既知であり、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２の抵抗値はすべて既知であり、前記第２電流検出部品は、交流の正の半周期においてダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２が属する分岐回路の電流値を検出して及び交流の負の半周期において、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２が属する分岐回路の電流値を検出するために使用される。

【0008】

さらに、前記隔離交流電源は単相交流電隔離電源又は三相交流電隔離電源である。

【0009】

また、本発明はまた、上記対地インピーダンス測定回路を採用した対地インピーダンス測定方法を提供する。
隔離交流電源の電源電圧値を検出し、
それぞれ交流の正の半周期検出分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値を検出し、
検出して得られた電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得る内容を含む。

【0010】

さらに、
活線及び中性線の対地インピーダンス値と所定の安全閾値を比較し、活線の対地インピーダンス値又は中性線の対地インピーダンス値が所定の安全閾値より小さい場合、警報注意を発信する内容をさらに含む。

【0011】

さらに、前記隔離交流電源の電源電圧値の検出プロセスは、
交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎを検出し、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値、ダイオードＤ１の電圧降下がすべて既知であるため、式Ｕ_ＮＬ＝Ｕ_Ｎ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して中性線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＮＬが活線に対する中性線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ１の電圧降下であり、
交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ３の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌを検出し、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値、ダイオードＤ２の電圧降下がすべて既知であるため、式Ｕ_ＬＮ＝Ｕ_Ｌ×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して中性線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＬＮが中性線に対する活線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ２の電圧降下である内容を含む。

【0012】

さらに、前記それぞれ交流の正の半周期検出分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値を検出するプロセスは具体的には、
交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｎ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｎ１及び抵抗Ｒ_Ｎ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｎの電圧降下がすべて既知であるため、式Ｉ_Ｎ１＝Ｕ_Ｎ１／Ｒ_Ｎ１に基づいて計算して抵抗Ｒ_Ｎ１が属する分岐回路の電流値を得て、且つ式Ｕ_ＥＬ＝Ｕ_Ｎ１×（Ｒ_Ｎ１＋Ｒ_Ｎ２）／Ｒ_Ｎ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して地線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＥＬが活線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ_Ｎの電圧降下であり、
交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｌ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｌ１及び抵抗Ｒ_Ｌ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｌの電圧降下がすべて既知であるため、式Ｉ_Ｌ１＝Ｕ_Ｌ１／Ｒ_Ｌ１に基づいて計算して抵抗Ｒ_Ｌ１が属する分岐回路の電流値を得て、且つ式Ｕ_ＥＮ＝Ｕ_Ｌ１×（Ｒ_Ｌ１＋Ｒ_Ｌ２）／Ｒ_Ｌ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して地線と中性線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＥＮが中性線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ_Ｌの電圧降下である内容を含む。

【0013】

さらに、前記検出して得られた電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得るプロセスは具体的には、
交流の負の半周期において、Ｉ_Ｎ＝Ｉ_ＮＯ＋Ｉ_Ｎ１、ここで、Ｉ_Ｎが測定回路における総電流であり、Ｉ_Ｎ＝（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）／Ｒ_Ｎ、Ｉ_Ｎ０が活線と地線との間の電流値であり、Ｉ_ＮＯ＝Ｕ_ＥＬ／Ｒ_Ｌ、
交流の正の半周期において、Ｉ_Ｌ＝Ｉ_ＬＯ＋Ｉ_Ｌ１、ここで、Ｉ_Ｌが測定回路における総電流であり、Ｉ_Ｌ＝（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）／Ｒ_Ｌ、Ｉ_Ｌ０が中性線と地線との間の電流値であり、Ｉ_ＬＯ＝Ｕ_ＥＮ／Ｒ_Ｎ、
Ｕ_ＮＬ、Ｕ_ＬＮ、Ｕ_ＥＮ、Ｕ_ＥＬ、Ｉ_Ｎ、Ｉ_Ｎ０を式に代入して共同で解を求めると、
Ｒ_Ｌ＝［（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）×（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）－（Ｕ_ＥＮ×Ｕ_ＥＬ）］／［Ｉ_Ｎ１×Ｕ_ＥＮ＋Ｉ_Ｌ１（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）］
Ｒ_Ｎ＝［（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）×（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）－（Ｕ_ＥＮ×Ｕ_ＥＬ）］／［Ｉ_Ｌ１×Ｕ_ＥＬ＋Ｉ_Ｎ１（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）］
を得る。

【発明の効果】

【0014】

本発明は以下の効果を有する：
本発明の対地インピーダンス測定回路は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に電源電圧検出回路を設置することにより隔離交流電源の電源電圧を検出し、且つ隔離交流電源側の活線と中性線との間に、電気機器の電力線路側の活線と中性線との間に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、活線の対地インピーダンス値及び中性線の対地インピーダンス値を正確に検出でき、それにより具体的にはどの出力線路の対地インピーダンスが異常であるかを迅速に判別でき、且つ定量検出を実現し、電気の安全保証、回路の検出及びメンテナンスにプラスの効果がある。

【0015】

また、本発明の対地インピーダンス測定方法は同様に上記利点を有する。

【0016】

前に説明された目的、特徴及び利点の以外、本発明はさらに他の目的、特徴及び利点を有する。以下に図を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本出願の一部を構成する図面は、本発明への更なる理解を提供するために使用され、本発明の例示的な実施例及びその説明は本発明を説明するために使用され、本発明への不当限定を構成しない。

【0018】

【図1】本発明の好ましい実施例の対地インピーダンス測定回路の回路原理概略図である。

【図2】本発明の他の実施例における対地インピーダンス測定回路の回路原理概略図である。

【図3】本発明の好ましい実施例の交流の正の半周期検出分岐回路の回路原理概略図である。

【図4】本発明の好ましい実施例の交流の負の半周期検出分岐回路の回路原理概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に図面を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明するが、本発明は、下記によって限定してカバーされた複数種異なる方式で実施することができる。

【0020】

図１に示すように、本発明の好ましい実施例は、隔離交流電源の出力線路の対地インピーダンスが異常であるか否かを検出するために使用される対地インピーダンス測定回路を提供し、
隔離交流電源側に設置され、活線と中性線との間に接続され、隔離交流電源の電源電圧を検出するために使用される電源電圧検出回路と、
同時に隔離交流電源側と電気機器の電力線路側に設置され、且つ活線と中性線との間に接続され、且つ活線と中性線との間に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、隔離交流電源の活線及び中性線の対地インピーダンス値を検出するために使用される対地インピーダンス検出回路と、を含む。

【0021】

理解できるように、本実施例の対地インピーダンス測定回路は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に電源電圧検出回路を設置することにより隔離交流電源の電源電圧を検出し、且つ隔離交流電源側の活線と中性線との間に、電気機器の電力線路側の活線と中性線との間に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、活線の対地インピーダンス値及び中性線の対地インピーダンス値を正確に検出でき、それにより具体的にはどの出力線路の対地インピーダンスが異常であるかを迅速に判別でき、且つ定量検出を実現し、電気の安全保証、回路の検出及びメンテナンスにプラスの効果がある。

【0022】

具体的には、前記電源電圧検出回路は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、第１電流検出部品を含み、前記抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に直列接続され、前記第１電流検出部品は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を流れる電流値を検出するために使用され、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は既知である。ここで、前記第１電流検出部品は、電流計を採用して、電流計を、直接抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２が属する分岐回路に直列接続すればよく、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２の抵抗値が既知であるため、検出された分岐回路における電流値を参照しながら、隔離交流電源側の活線と中性線との間の電圧値を計算して得ることができる。前記第１電流検出部品も、電圧計を採用して、電圧計と抵抗Ｒ１又は抵抗Ｒ２を並列接続すると、抵抗Ｒ２を流れる電流値を測定して得ることができ、さらに隔離交流電源側の活線と中性線との間の電圧値を計算して得る。

【0023】

好ましくは、図２に示すように、本発明の他の実施例において、前記電源電圧検出回路はまた、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４を含み、前記抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４は、隔離交流電源側の活線と中性線との間に直列接続され、且つ抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路と、並列接続分岐回路を形成し、前記ダイオードＤ１は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路に設置され、且つダイオードＤ１の負極は、活線に接続され、正極は、抵抗Ｒ１に接続され、前記ダイオードＤ２は、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が属する分岐回路に設置され、且つダイオードＤ２の負極は、中性線に接続され、正極は、抵抗Ｒ３に接続され、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２の電圧降下、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値はすべて既知である。前記第１電流検出部品は、交流の負の半周期において、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２が属する分岐回路の電流値を検出して、及び交流の正の半周期において、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４が属する分岐回路の電流値を検出するために使用される。交流の負の半周期において、中性線の電位が活線の電位より高く、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１が属する分岐回路は導通し、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ２が属する分岐回路は導通せず、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１が属する分岐回路における電流値を測定することにより交流の負の半周期の電源電圧を計算して得ることができる。交流の正の半周期において、活線の電位が中性線の電位より高く、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１が属する分岐回路は導通せず、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ２が属する分岐回路は導通し、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ２が属する分岐回路における電流値を測定することにより交流の正の半周期の電源電圧を計算して得ることができる。ここで、前記第１電流検出部品の数量は２つであり、２つの並列接続された分岐回路においてそれぞれ１つが設置される。

【0024】

例えば、交流の負の半周期において、抵抗Ｒ１の両端の電圧ピーク値はＵ_Ｎであると測定され、この時、中性線と活線との間のピーク電圧Ｕ_ＮＬを計算して得ることができ、計算式は

【数1】

式１であり、
ここで、Ｕ_ＮＬは活線に対する中性線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤはダイオードＤ１の電圧降下であり、Ｒ１は抵抗Ｒ１の抵抗値であり、Ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｕ_Ｄはすべて既知であるため、Ｕ_Ｎを測定することにより、Ｕ_ＮＬを計算して得ることができる。

【0025】

同様に、交流の正の半周期において、抵抗Ｒ３の両端の電圧ピーク値はＵ_Ｌであると測定され、この時、中性線と活線との間のピーク電圧Ｕ_ＬＮを計算して得ることができ、計算式は

【数2】

式２であり、
ここで、Ｕ_ＮＬは中性線に対する活線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤはダイオードＤ２の電圧降下であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｕ_Ｄはすべて既知であるため、Ｕ_Ｌを測定することにより、Ｕ_ＬＮを計算して得ることができる。

【0026】

理解できるように、２つの並列接続された検出分岐回路を設置して、且つ各検出分岐回路に１つのダイオードを設置して順方向導通及び逆方向遮断を行うことにより、交流の正の半周期と負の半周期との間の干渉を効果的に減少させ、電源電圧検出結果をより正確に保証することができる。

【0027】

理解できるように、図２、図３及び図４を参照して、前記対地インピーダンス検出回路は、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２、ダイオードＤ_Ｌ、第２電流検出部品を含み、前記ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２は、活線と地線との間に直列接続され、且つダイオードＤ_Ｎの負極は、活線に接続され、正極は、抵抗Ｒ_Ｎ１に接続され、前記ダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２は、中性線と地線との間に直列接続され、且つダイオードＤ_Ｌの負極は、中性線に接続され、正極は、抵抗Ｒ_Ｌ１に接続され、且つ電気機器の電力線路側にある活線及び中性線をそれぞれ、地線に接続し、活線と地線との間のインピーダンスは、等価抵抗Ｒ_Ｌを形成し、中性線と地線との間のインピーダンスは、等価抵抗Ｒ_Ｎを形成し、前記等価抵抗Ｒ_Ｌ、ダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２、等価抵抗Ｒ_Ｎは、交流の正の半周期検出分岐回路を形成し、具体的には図３に示す。前記等価抵抗Ｒ_Ｌ、等価抵抗Ｒ_Ｎ、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２は、交流の負の半周期検出分岐回路を形成し、具体的には図４に示す。ここで、ダイオードＤ_Ｎ及びダイオードＤ_Ｌの電圧降下は既知であり、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２の抵抗値はすべて既知であり、前記第２電流検出部品は、交流の正の半周期においてダイオードＤ_Ｌ、抵抗Ｒ_Ｌ１、抵抗Ｒ_Ｌ２が属する分岐回路の電流値を検出し及び交流の負の半周期において、ダイオードＤ_Ｎ、抵抗Ｒ_Ｎ１、抵抗Ｒ_Ｎ２が属する分岐回路の電流値を検出するために使用される。理解できるように、前記第２電流検出部品は、第１電流検出部品と同じであり、すべて好ましくは電圧計を採用する。

【0028】

具体的には、交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｎ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｎ１及び抵抗Ｒ_Ｎ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｎの電圧降下はすべて既知であるため、地線Ｅと活線Ｌとの間のピーク電圧を計算して得ることができ、計算式は

【数3】

式３であり、
ここで、Ｕ_ＥＬは活線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤはダイオードＤ_Ｎの電圧降下であり、Ｒ_Ｎ１は抵抗Ｒ_Ｎ１の抵抗値であり、Ｒ_Ｎ２は抵抗Ｒ_Ｎ２の抵抗値である。

【0029】

同様に、交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｌ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｌ１及び抵抗Ｒ_Ｌ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｌの電圧降下はすべて既知であるため、地線Ｅと中性線Ｎとの間のピーク電圧を計算して得ることができ、計算式は

【数4】

式４であり、
ここで、Ｕ_ＥＮは中性線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤはダイオードＤ_Ｌの電圧降下であり、Ｒ_Ｎ３は抵抗Ｒ_Ｎ３の抵抗値であり、Ｒ_Ｎ４は抵抗Ｒ_Ｎ４の抵抗値である。

【0030】

同時に

【数5】

（式５）

【数6】

式６を計算して得ることができる
ここで、Ｉ_Ｎ１は、交流の負の半周期において抵抗Ｒ_Ｎ１が属する分岐回路の電流値であり、Ｉ_Ｌ１は、交流の正の半周期において抵抗Ｒ_Ｌ１が属する分岐回路の電流値である。

【0031】

交流の負の半周期において、Ｕ_ＮＬ＝Ｒ_Ｎ×Ｉ_Ｎ＋Ｕ_ＥＬ、この場合、

【数7】

（式７）
ここで、Ｉ_Ｎは、交流の負の半周期において測定回路における総電流である。

【0032】

同様に、交流の正の半周期において、Ｕ_ＬＮ＝Ｒ_Ｌ×Ｉ_Ｌ＋Ｕ_ＥＮ、この場合、

【数8】

（式８）
ここで、Ｉ_Ｌは、交流の正の半周期において、測定回路における総電流である。

【0033】

同時に、

【数9】

（式９）

【数10】

（式１０）
ここで、Ｉ_Ｎ０は、電流の負の半周期において、活線と地線との間の電流値であり、Ｉ_Ｌ０は、電流の正の半周期において、中性線と地線との間の電流値である。

【0034】

【数11】

（式１１）

【数12】

（式１２）
式７、式９を、式１１に代入して

【数13】

式１３を得て、
式８、式１０を、式１２に代入して

【数14】

式１４を得て、
式１３及び式１４を解くと、

【数15】

【数16】

を得ることができる。

【0035】

また、前記隔離交流電源は単相交流電隔離電源又は三相交流電隔離電源である。

【0036】

また、本発明の他の実施例はまた、対地インピーダンス測定方法を提供し、好ましくは、上記対地インピーダンス測定回路を採用し、
隔離交流電源の電源電圧値を検出し、
それぞれ交流の正の半周期検出分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値を検出し、
検出して得られた電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得る内容を含む。

【0037】

理解できるように、本実施例の対地インピーダンス測定方法は、まず電源電圧検出回路により隔離交流電源の電源電圧を検出して得て、次に交流の正の半周期検出分岐回路及び交流の負の半周期検出分岐回路によりそれぞれ対応する電流値を検出し、最後に、電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得ることができ、活線の対地インピーダンス値及び中性線の対地インピーダンス値を正確に検出でき、それにより具体的にどの出力線路の対地インピーダンスが異常であるかを迅速に判別でき、且つ定量検出を実現し、電気の安全保証、回路の検出及びメンテナンスにプラスの効果がある。

【0038】

理解できるように、本発明の他の実施例において、前記対地インピーダンス測定方法はまた、
活線及び中性線の対地インピーダンス値と所定の安全閾値を比較し、活線の対地インピーダンス値又は中性線の対地インピーダンス値が所定の安全閾値より小さい場合、警報注意を発信する内容を含む。

【0039】

理解できるように、前記隔離交流電源の電源電圧値の検出プロセスは、
交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎを検出し、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値、ダイオードＤ１の電圧降下がすべて既知であるため、式Ｕ_ＮＬ＝Ｕ_Ｎ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して中性線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＮＬが活線に対する中性線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ１の電圧降下であり、
交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ３の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌを検出し、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の抵抗値、ダイオードＤ２の電圧降下がすべて既知であるため、式Ｕ_ＬＮ＝Ｕ_Ｌ×（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して中性線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＬＮが中性線に対する活線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ２の電圧降下である内容を含む。

【0040】

理解できるように、前記それぞれ交流の正の半周期検出分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値を検出するプロセスは具体的には、
交流の負の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｎ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｎ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｎ１及び抵抗Ｒ_Ｎ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｎの電圧降下がすべて既知であるため、式Ｉ_Ｎ１＝Ｕ_Ｎ１／Ｒ_Ｎ１に基づいて計算して抵抗Ｒ_Ｎ１が属する分岐回路の電流値を得て、且つ式Ｕ_ＥＬ＝Ｕ_Ｎ１×（Ｒ_Ｎ１＋Ｒ_Ｎ２）／Ｒ_Ｎ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して地線と活線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＥＬが活線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ_Ｎの電圧降下であり、
交流の正の半周期において電圧計により抵抗Ｒ_Ｌ１の両端のピーク電圧Ｕ_Ｌ１を検出し、抵抗Ｒ_Ｌ１及び抵抗Ｒ_Ｌ２の抵抗値、ダイオードＤ_Ｌの電圧降下がすべて既知であるため、式Ｉ_Ｌ１＝Ｕ_Ｌ１／Ｒ_Ｌ１に基づいて計算して抵抗Ｒ_Ｌ１が属する分岐回路の電流値を得て、且つ式Ｕ_ＥＮ＝Ｕ_Ｌ１×（Ｒ_Ｌ１＋Ｒ_Ｌ２）／Ｒ_Ｌ１＋Ｕ_Ｄに基づいて計算して地線と中性線との間の電圧値を得て、ここで、Ｕ_ＥＮが中性線に対する地線のピーク電圧であり、Ｕ_ＤがダイオードＤ_Ｌの電圧降下である内容を含む。

【0041】

理解できるように、前記検出して得られた電源電圧値、交流の正の半周期分岐回路における電流値及び交流の負の半周期検出分岐回路における電流値に応じて計算して活線及び中性線の対地インピーダンス値を得るプロセスは具体的には、
交流の負の半周期において、Ｉ_Ｎ＝Ｉ_ＮＯ＋Ｉ_Ｎ１、ここで、Ｉ_Ｎが測定回路における総電流であり、Ｉ_Ｎ＝（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）／Ｒ_Ｎ、Ｉ_Ｎ０が活線と地線との間の電流値であり、Ｉ_ＮＯ＝Ｕ_ＥＬ／Ｒ_Ｌ、
交流の正の半周期において、Ｉ_Ｌ＝Ｉ_ＬＯ＋Ｉ_Ｌ１、ここで、Ｉ_Ｌが測定回路における総電流であり、Ｉ_Ｌ＝（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＬ）／Ｒ_Ｌ、Ｉ_Ｌ０が中性線と地線との間の電流値であり Ｉ_ＬＯ＝Ｕ_ＥＮ／Ｒ_Ｎ、
Ｕ_ＮＬ、Ｕ_ＬＮ、Ｕ_ＥＮ、Ｕ_ＥＬ、Ｉ_Ｎ、Ｉ_Ｎ０を式に代入して共同で解を求めると、
Ｒ_Ｌ＝［（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）×（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）－（Ｕ_ＥＮ×Ｕ_ＥＬ）］／［Ｉ_Ｎ１×Ｕ_ＥＮ＋Ｉ_Ｌ１（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）］
Ｒ_Ｎ＝［（Ｕ_ＮＬ－Ｕ_ＥＬ）×（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）－（Ｕ_ＥＮ×Ｕ_ＥＬ）］／［Ｉ_Ｌ１×Ｕ_ＥＬ＋Ｉ_Ｎ１（Ｕ_ＬＮ－Ｕ_ＥＮ）］
を得る。

【0042】

また、測定中に特定のエラーが避けられないため、計算エラーを避けるために、制限に近いいくつかの値を予測する必要がある。例えば、Ｕ_Ｌ１が０に近いと測定する場合、Ｒ_Ｌが非常に大きいと考えることができ、即ち活線対地インピーダンス値は正常であり、Ｕ_Ｎ１が０に近いと測定する場合、Ｒ_Ｎが非常に大きいと考えることができ、即ち中性線対地インピーダンス値は正常である。また、Ｕ_ＥＮがＵ_ＬＮに近いと計算して得る場合、Ｒ_Ｌが非常に小さいと考えることができ、即ち活線対地インピーダンス値は異常であり、Ｕ_ＥＬがＵ_ＮＬに近いと計算して得る場合、Ｒ_Ｎが非常に小さいと考えることができ、即ち中性線対地インピーダンス値は異常である。理解できるように、上記限界値の場合、正確な対地インピーダンス値を検出して得にくい。

【0043】

前記は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するために使用せず、当業者にとって、本発明は各種の変更及び変化を有することができる。本発明の精神及び原則内で、いかなる修正、同等の置き換え、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】