JP7621153B2 - 絶縁劣化判定装置および絶縁劣化判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁劣化判定装置および絶縁劣化判定方法に関する。

従来、トラッキング現象に代表される絶縁劣化を検出する技術として、例えば、下記の特許文献１に記載がある。

特許文献１では、検出手段によって検出した微小電流に基づき、判断手段によって、電荷演算手段の演算結果、発生頻度監視手段による発生頻度数値、およびレベル演算手段による演算結果のうち少なくとも２つが閾値を超えたら、トラッキング放電発生と判断して報知信号を出力するように構成された装置が開示されている。

特開２００４－２７９２０５号公報

しかしながら、線路上のノイズ信号は様々な要因の影響を受けやすいため、従来技術では、線路間に発生する絶縁劣化を判定する精度に改善の余地があった。

そこで、本発明は、絶縁劣化を精度良く判定することが可能な絶縁劣化判定装置および絶縁劣化判定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の絶縁劣化判定装置は、
線路上のノイズ信号を取得する取得部と、
前記ノイズ信号を用いて周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出し、当該周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う解析部と、
を備える。

上記構成によれば、線路上のノイズ信号を周波数スペクトルに算出して、周波数スペクトルに基づいて絶縁劣化が発生しているか否かを判定する。このため、線路間に発生する絶縁劣化とは直接的な関係性が低い環境要因をノイズ信号から区別しやすくなり、絶縁劣化に起因するノイズ成分の特徴を捉えやすくなるため、絶縁劣化を精度良く判定することが可能となる。

また、本発明の絶縁劣化判定方法は、
線路上のノイズ信号を取得する取得工程と、
前記ノイズ信号を用いて周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出し、当該周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定するための解析を行う解析工程と、
を有する。

上記方法によれば、絶縁劣化判定装置と同様に、線路間に発生する絶縁劣化とは直接的な関係性が低い環境要因をノイズ信号から区別しやすくなり、絶縁劣化に起因するノイズ成分の特徴を捉えやすくなるため、絶縁劣化を精度良く判定することが可能となる。

本発明の絶縁劣化判定装置および絶縁劣化判定方法によれば、絶縁劣化を精度良く判定することができる。

本発明の実施形態に係る絶縁劣化判定装置の構成を示すブロック図である。 絶縁劣化判定装置の取得部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は絶縁劣化が発生していないときの周波数スペクトル、（ｂ）は絶縁劣化が発生しているときの周波数スペクトルを示す図である。 一日の電力消費量の一例を示す図である。

以下、本発明に係る絶縁劣化判定装置の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の絶縁劣化判定装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、絶縁劣化判定装置１は、取得部２と、解析部３と、電流計測部４と、設定部５と、を備える。絶縁劣化判定装置１は、例えば、各家庭に設置されている分電盤Ｄに組み込まれる。

なお、本実施形態では、各家庭へ電気を供給する配電方式として単相３線式について説明する。単相３線式は、３本の芯線として第一電圧線Ｌ１と、中性線Ｎと、第二電圧線Ｌ２とを有する。第一電圧線Ｌ１、中性線Ｎ、及び第二電圧線Ｌ２によって形成される線路を介して、負荷Ｐ（電子機器等）に対して、例えば、電源周波数５０Ｈｚ／６０Ｈｚの商用電力が供給される。また、本実施形態では、「線路」とは、第一電圧線Ｌ１、中性線Ｎ、及び第二電圧線Ｌ２によって形成される線路に限定されず、負荷として接続される電子機器等の内部の配線なども含む。

取得部２は、分電盤Ｄ内の第一電圧線Ｌ１、中性線Ｎ、及び第二電圧線Ｌ２に接続されている。取得部２は、線路（第一電圧線Ｌ１、中性線Ｎ、第二電圧線Ｌ２、及び負荷配線）上のノイズ信号を取得する。取得部２は、例えば、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号と、第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号とを取得し、取得したこれらのノイズ信号を解析部３へ送信する。取得部２の詳しい構成については、図２で後述する。

解析部３は、少なくとも一つの電子制御ユニット（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により構成されている。電子制御ユニットは、１以上のプロセッサおよびメモリを備えるコンピュータシステム（例えば、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）等）と、トランジスタ等のアクティブ素子および抵抗等のパッシブ素子から構成される電子回路とを含む。解析部３は、記憶部３１と、比較部３２と、判定部３３と、を備える。

解析部３は、取得部２から受信したノイズ信号を高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により周波数分析して、周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出する。解析部３は、算出した周波数スペクトルに基づいて、線路間（第一電圧線Ｌ１－中性線Ｎ、第二電圧線Ｌ２－中性線Ｎ）に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う。

記憶部３１には、例えば、線路間（第一電圧線Ｌ１－中性線Ｎまたは第二電圧線Ｌ２－中性線Ｎ）に絶縁劣化が発生していないテスト環境下で取得された、すなわち絶縁劣化に起因するノイズ成分が含まれていないテスト信号に基づいて算出される比較用周波数スペクトルが記憶されている。

比較部３２は、例えば、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出される第一周波数スペクトルのレベル及び第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された第二周波数スペクトルのレベルと、所定の閾値とを比較する。また、比較部３２は、例えば、第一周波数スペクトルのレベルと、第二周波数スペクトルのレベルとを比較する。また、比較部３２は、例えば、記憶部３１に記憶されている比較用周波数スペクトルのレベルと、第一周波数スペクトルまたは第二周波数スペクトルのレベルとを比較する。なお、周波数スペクトルの「レベル」とは、ノイズ信号の強度を意味する。

判定部３３は、比較部３２が比較した比較結果に基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定する。また、判定部３３は、電流計測部４が計測する電流値に基づいて、絶縁劣化の判定を行うか否か判定する。

電流計測部４は、線路（第一電圧線Ｌ１、第二電圧線Ｌ２）上を流れる電流を計測するための計測部である。線路上を流れる電流とは、負荷Ｐ（電子機器等）によって消費される消費電流を意味する。

設定部５は、線路間のノイズ信号から算出される周波数スペクトルのレベルと比較する閾値を、段階的に選択して設定することができるように構成されている。また、設定部５は、電流計測部４で計測される消費電流と比較する閾値を、段階的に選択して設定することができるように構成されている。設定部５は、例えば、閾値を切り替え可能な切替スイッチで構成されている。

解析部３の具体的な解析内容は、以下のようである。例えば、解析部３は、算出した周波数スペクトルにおいて、所定の周波数帯域の範囲内の周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う。「所定の周波数帯域」は、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの範囲の周波数帯域である。

解析部３は、所定の周波数帯域（例えば、１ＭＨｚ～３ＭＨｚ）の範囲内において、周波数スペクトルのレベルが、所定の閾値Ｔ１を超えた場合、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する。「所定の閾値Ｔ１」は、例えば、４６ｄＢμＶである。「４６ｄＢμＶ」は、ＶＣＣＩクラスＢの規格値に相当する値である。すなわち、負荷Ｐとして接続される一般家庭用の電子機器に適用される規格値を閾値として設定する。

また、例えば、解析部３は、絶縁劣化が発生したことにより周波数スペクトルに出現する、絶縁劣化に起因したノイズ成分による周波数軸上の周期的特徴を利用して、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う。

解析部３は、所定の周波数帯域（１ＭＨｚ～３ＭＨｚ）の範囲内において、周波数スペクトルのレベルが、周波数軸上の一定間隔で所定の範囲値において複数回検出された場合、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する。「一定間隔で所定の範囲値」という特徴は、上記周期的特徴の一つである。「一定間隔」は、例えば、３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の値である。「所定の範囲値」は、例えば、４０ｄＢμＶ～４６ｄＢμＶの範囲の値である。

解析部３は、所定の周波数帯域（１ＭＨｚ～３ＭＨｚ）の範囲内において、周波数スペクトルのレベルが、周波数軸上の一定間隔で所定の閾値Ｔ１を超えた場合、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する。「一定間隔で所定の閾値を超える」という特徴は、上記周期的特徴の一つである。「一定間隔」は、例えば、３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の値である。「所定の閾値Ｔ１」は、例えば、４６ｄＢμＶである。

解析部３は、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された第一周波数スペクトルと、第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された第二周波数スペクトルとを比較し、比較結果である第一周波数スペクトルと第二周波数スペクトルとの差分値が所定の閾値Ｔ３を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する。「所定の閾値Ｔ３」は、例えば、５ｄＢμＶである。

解析部３は、線路間に絶縁劣化が発生していないテスト環境下で取得されたテスト信号に基づいて算出される比較用周波数スペクトル（例えば、３５ｄＢμＶ以下）と、第一周波数スペクトルまたは第二周波数スペクトルとを比較し、比較結果である両周波数スペクトルの差分値が所定の閾値Ｔ４を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する。「所定の閾値Ｔ４」は、例えば、１０ｄＢμＶである。

なお、解析部３は、比較結果である両周波数スペクトルの差分値が所定の閾値Ｔ４を超えていない場合、その差分値が所定の閾値Ｔ５（Ｔ５＜Ｔ４）を超えたか否か判定する。閾値Ｔ５を超えている場合には、閾値Ｔ５を超える周波数スペクトルが発生する頻度を測定する。解析部３は、その発生する頻度が所定の頻度を上回る場合に、絶縁劣化が発生したと判定してもよい。

また、例えば、解析部３は、電流計測部４によって計測された負荷Ｐの消費電流を電流計測部４から受信し、その消費電流の電流値に応じて、線路間の絶縁劣化の解析を行うか否か決定する。解析部３は、電流計測部４によって計測された負荷Ｐの消費電流が所定の閾値以下の場合に、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う。また、解析部３は、電流計測部４によって計測された負荷Ｐの消費電流が上昇トレンドである場合には、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定するための解析を行わない。

また、解析部３は、解析の結果、線路間に絶縁劣化が発生していると判定した場合、分電盤Ｄのブレーカ（遮断器）Ｂを遮断するための遮断信号を分電盤Ｄへ送信するとともに、絶縁劣化が発生している旨を報知する報知信号を外部へ出力する。

次に、図２を参照して、取得部２の構成及び機能について説明する。
図２に示すように、取得部２は、コイルＨと、コンデンサＣと、抵抗Ｒと、ローパスフィルタ回路２１と、発振器２２と、周波数結合部２３と、バンドパスフィルタ回路２４と、増幅器２５と、Ａ／Ｄ変換回路２６と、を備える。

取得部２は、コイルＨの一端部が分電盤Ｄの第一電圧線Ｌ１または第二電圧線Ｌ２に接続される。また、抵抗Ｒの一端部が分電盤Ｄの中性線Ｎに接続される。線路（第一電圧線Ｌ１、中性線Ｎ、及び第二電圧線Ｌ２）のノイズ成分を測定するにあたって、線路のインピーダンスが低ければノイズ量は少なく測定され、反対にインピーダンスが高ければノイズ量は多く測定される。

そこで、電圧線Ｌ１，Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号をローパスフィルタ回路２１に通過させた後に、当該ノイズ信号と、発振器２２の発振周波数信号と、を周波数結合部２３で周波数結合して、ノイズ周波数を分析しやすい中間周波数（「ノイズ信号」－「発振周波数信号」の周波数）に落とす。そして、中間周波数に落としたノイズ信号をバンドパスフィルタ回路２４に入力することで、所定の周波数帯域（１ＭＨｚ～３ＭＨｚ）のノイズ信号を取得する。

このとき、バンドパスフィルタ回路２４が抵抗（５０Ω）で終端される定インピーダンス回路として構成されているので、線路側から見た絶縁劣化判定装置１のインピーダンスが固定されて、ノイズ信号に含まれるノイズ成分の揺れ幅を小さくできる。バンドパスフィルタ回路２４を通過したノイズ信号は、増幅器２５で所定の振幅に増幅され、Ａ／Ｄ変換回路２６でデジタル信号に変換された後に、解析部３に入力される。

次に、図３及び図４を参照して、絶縁劣化判定装置１による具体的な解析動作例について説明する。

図３（ａ）は、絶縁劣化が発生していないときの線路間のノイズ信号から算出された比較用周波数スペクトルである。図３（ｂ）は、絶縁劣化が発生しているときの線路間のノイズ信号から算出された周波数スペクトルである。

（第一動作例）
絶縁劣化判定装置１の取得部２は、分電盤Ｄ内の第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号と、第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号とを取得する。

絶縁劣化判定装置１の解析部３は、取得部２で取得されたノイズ信号を高速フーリエ変換により周波数分析して周波数スペクトルを算出する。

図３（ａ）に示すように、絶縁劣化が発生していないときの比較用周波数スペクトルは、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において、ノイズレベルが３０±２～３ｄＢμＶ程度で安定している。これに対して、図３（ｂ）に示すように、絶縁劣化が発生しているときの周波数スペクトルは、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において、ノイズレベルが大きく変動している。なお、「ノイズレベル」とは、ノイズ信号の強度を意味し、図における縦軸の値を示す。

そこで、解析部３は、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において、周波数スペクトルのノイズレベルが閾値Ｔ１である４６ｄＢμＶを超えているか否か判定する。解析部３は、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において、周波数スペクトルのノイズレベルが４６ｄＢμＶを超えている場合に、その線路間に絶縁劣化が発生していると判定する。解析部３は、絶縁劣化が発生していると判定した場合、遮断信号と報知信号を出力する。遮断信号に基づいてブレーカＢが遮断されるとともに、報知信号に基づいて例えばアラーム音が出力される。

（第二動作例）
上記第一動作例と同様に、取得部２は、線路間のノイズ信号を取得する。また、解析部３は、取得されたノイズ信号を高速フーリエ変換して周波数スペクトルを算出する。

図３（ｂ）に示すように、絶縁劣化が発生しているときの周波数スペクトルは、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において、ノイズレベルが周波数軸上の一定の間隔（３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の一定の間隔）で大きく変動している。

具体的には、図３（ｂ）において、周波数スペクトルのノイズレベルは、破線で示す１．４ＭＨｚ付近と１．８ＭＨｚ付近と２．２ＭＨｚ付近で大きく変動している。その変動最大値は、４０ｄＢμＶ～４６ｄＢμＶに達している。そして、これら１．４ＭＨｚと１．８ＭＨｚと２．２ＭＨｚは、周波数軸上における４００ＫＨｚ間隔の値であり、この間隔は３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内に含まれる。

そこで、解析部３は、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において、周波数スペクトルのノイズレベルが３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の一定の間隔で、複数回において閾値Ｔ０である４０ｄＢμＶを超えているか否か判定し、当該一定の間隔で複数回超えている場合に、その線路間に絶縁劣化が発生していると判定する。解析部３は、絶縁劣化が発生していると判定した場合、遮断信号と報知信号を出力する。

（第三動作例）
負荷Ｐとして接続される電子機器が運転されている際には、ＶＣＣＩクラスＢの規格値を満たしてはいるが電子機器特有の周波数のノイズが発生される。したがって、線路間から取得されるノイズ信号中には、電子機器から発生する機器ノイズが含まれ得る。そこで、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するにあたり、負荷Ｐ（電子機器）から発生するノイズの影響を抑制するために、絶縁劣化判定装置１の解析部３は、以下のような解析を行う。

図４は、ある４人世帯の一日の電力消費量の一例を示す図である。図４に示されるように、人が活動を開始する朝食時付近と、人が外出先から帰宅して食事する夕食時付近で電力消費量が多く、外出する人が多い時間帯である昼間と、人が就寝する深夜の時間帯で電力消費量が少ない傾向にある。

そこで、解析部３は、電流計測部４で計測された負荷Ｐの消費電流を電流計測部４から受信し、その消費電流から算出される電力消費量が所定の閾値Ｔ２である０．４ＫＷｈ以下である場合に、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う。

なお、絶縁劣化が発生しているか否かの判定の仕方については、上記第一動作例及び第二動作例と同様である。

（第四動作例）
負荷Ｐとして接続される電子機器の種類によっては、例えば、誘電負荷やインバータ負荷などが接続される場合には、これらの電子機器から高いノイズが発生し得る。したがって、これらの電子機器の駆動時には、電子機器から発生するノイズによって、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かの判定に影響を及ぼす可能性が高くなる。そこで、これらの電子機器から発生するノイズによって絶縁劣化の発生の誤判定を防ぐために、絶縁劣化判定装置１の解析部３は、以下のような解析を行う。

解析部３は、電流計測部４で計測された負荷Ｐの消費電流を電流計測部４から受信し、受信した消費電流の状態を測定する。また、解析部３は、取得部２で取得されたノイズ信号に基づいて周波数スペクトルを算出する。解析部３は、周波数スペクトルのノイズレベルが閾値Ｔ１（４６ｄＢμＶ）を超えたと判定された場合、上記負荷Ｐの消費電流が上昇トレンドであるか判定する。解析部３は、負荷Ｐの消費電流が上昇トレンドであると判定された場合、周波数スペクトルのノイズレベルが閾値Ｔ１（４６ｄＢμＶ）を超えたタイミングと、負荷Ｐの消費電流の上昇トレンドのタイミングとを比較する。解析部３は、両者のタイミングが合致している場合には、ノイズレベルが大きくなったのはその負荷Ｐの影響によるものであると判定して、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定するための解析を行わない。

（第五動作例）
解析部３は、絶縁劣化の発生の誤判定を抑制するために、以下のような解析を行ってもよい。

解析部３は、線路間に絶縁劣化が発生していると判定した場合、その判定時に、電流計測部４で計測された負荷Ｐの消費電流が上昇していたか否か測定する。解析部３は、判定時に負荷Ｐの消費電流が上昇している状況であった場合、消費電流の上昇に伴う「仮判定」としてその判定を一旦記憶する。その後、同様に負荷Ｐの消費電流の上昇に伴って、線路間に絶縁劣化が発生していると判定した場合には、その判定頻度が所定の閾値（例えば、１０分間に５回）を超えるか否か判定する。そして、解析部３は、判定頻度が所定の閾値を超える場合には、これらの判定が負荷Ｐの消費電流の上昇に伴う誤判定であったと判断する。そこで、解析部３は、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する周波数スペクトルのレベルの閾値Ｔ１を、現在設定されている閾値Ｔ１から変更するように報知信号を出力する。この場合、報知信号に基づいて、例えば、スピーカから「この負荷をこの後も長期間使用する場合には、設定部を操作して判定閾値を上げてください」とアナウンスしてもよい。

以上説明したように、絶縁劣化判定装置１によれば、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号と、第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号とを取得し、これらのノイズ信号を周波数スペクトルに算出して、周波数スペクトルに基づいて絶縁劣化が発生しているか否かを判定する。このため、線路間に発生する絶縁劣化とは直接的な関係性が低い環境要因（例えば、負荷（電子機器）によるノイズ）がノイズ信号から区別しやすくなり、絶縁劣化に起因するノイズ成分の特徴を捉えやすくなる。これにより、絶縁劣化を精度良く判定することが可能となる。

ここで、例えば、電圧線と中性線との間にＲＣ回路を接続して、一定周波数以上のノイズ電流が流れたときにその電圧レベルでトラッキング現象が発生したことを検出する従来の構成を採用することも考えられる。しかしながら、このような構成の場合、トラッキングによるノイズと、電路に接続される負荷（電子機器等）から発生するノイズとを判別する際に、連続したトラッキングノイズの発生が必要であり、判別までに時間がかかり発火する可能性もある。

これに対して、本絶縁劣化判定装置１では、線路間から取得したノイズ信号を高速フーリエ変換で周波数分析した周波数スペクトルに基づいて絶縁劣化の発生を判定しているため、絶縁劣化初期段階のノイズ特性を捉えることができ、より早期段階で絶縁劣化異常の検出が可能である。

また、本発明者は、ノイズ信号から算出した周波数スペクトルについて検討を繰り返した結果、線路間の絶縁劣化によるノイズ成分が出現する周波数軸上の帯域と、その出現間隔に特徴があることを見出した。つまり、上述してきたように、線路間の絶縁劣化によるノイズ成分は、周波数スペクトルの１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において顕著に出現し、周波数軸上の３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の一定の間隔でそのノイズレベルが大きいことを見出した。これは、以下のように考察することができる。

例えば、コンセントを長い間、差しっぱなしにしておくと、コンセントと電源プラグの間にホコリがたまり、そこに湿気が加わると電源プラグの刃の間で炭化経路が形成されて、炭化経路で火花放電が繰り返される。そうすると、その炭化範囲が内部まで広がり、やがてそこから強い放電が発生して発火にまで至る。炭化経路で生成された炭化生成物の導電率は高い。このため、商用電圧が炭化生成物の先端に印加すると、電界が集中して火花が発生する。そして、このとき発生する商用の高調波ノイズがコンセント内の線路に重畳するため、線路を介して分電盤内の線路にも高調波ノイズが重畳する。その結果、トラッキングにより発火が発生している際の周波数スペクトルの特徴として、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの周波数帯域において出現し、周波数軸上の３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の一定の間隔でそのノイズレベルが大きくなっていることを本発明者は発見した。

そこで、絶縁劣化判定装置１では、周波数スペクトルに出現する周波数軸上の周期的な特徴部を利用して、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定することとした。このように、周波数スペクトルに出現する周波数軸上の周期的特徴を、絶縁劣化に起因するノイズ成分の特徴として捉えることにより、絶縁劣化の発生を精度良く判定することが可能となる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの範囲内の周波数スペクトルにおいて、周波数スペクトルのレベルが閾値Ｔ１（４６ｄＢμＶ）を超えた場合に、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する。これにより、電子機器等に代表される負荷Ｐのノイズによる影響を線路上のノイズ信号から区別することができ、絶縁劣化に起因するノイズ成分の特徴を捉えやすくなる。

さらに、絶縁劣化判定装置１によれば、１ＭＨｚ～３ＭＨｚの範囲内の周波数スペクトルにおいて、周波数スペクトルのレベルが、周波数軸上の例えば３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの間隔で閾値Ｔ１（４６ｄＢμＶ）を超えた場合に、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する。これにより、電子機器等に代表される負荷Ｐのノイズによる影響を線路上のノイズ信号から区別することができ、絶縁劣化に起因するノイズ成分の特徴をさらに捉えやすくなる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された第一周波数スペクトルと、第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された第二周波数スペクトルとを比較し、両周波数スペクトルの差分値が閾値Ｔ３（例えば５ｄＢμＶ）を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する。単相３線式の場合、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間および第二電圧線Ｌ２と中性Ｎ線との線路間の両方において、同時に絶縁劣化が発生する場合は比較的に少ない。このため、上記のように両周波数スペクトルの差分値に基づいて判定することで、線路間に発生する絶縁劣化とは直接的な関係性が低い環境要因（例えば、負荷（電子機器）によるノイズ）をノイズ信号からキャンセルすることができる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、線路間に絶縁劣化が発生していないテスト環境下で取得されたテスト信号に基づいて算出される比較用周波数スペクトルと、第一電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された周波数スペクトルまたは第二電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの線路間のノイズ信号から算出された周波数スペクトルとを比較し、両周波数スペクトルの差分値が閾値Ｔ４（例えば１０ｄＢμＶ）を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する。このように、線路間に絶縁劣化が発生していないテスト環境下の比較用周波数スペクトルのレベルと、本稼働時に取得される周波数スペクトルのレベルとを比較することで、線路間に発生する絶縁劣化とは直接的な関係性が低い環境要因（例えば、負荷（電子機器）によるノイズ）をノイズ信号から低減させることができる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、電流計測部４で計測された負荷Ｐの消費電流から算出される電力消費量が閾値Ｔ２である０．４ＫＷｈ以下である場合に、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定する。これにより、電子機器等に代表される負荷のノイズの影響に起因した、絶縁劣化の発生の誤判定を低減させることができる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、電流計測部４で計測された負荷Ｐの消費電流が上昇トレンドである場合には、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定しない。これにより、電子機器等に代表される負荷のノイズの影響に起因した、絶縁劣化の発生の誤判定を低減させることができる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、線路間のノイズ信号から算出された周波数スペクトルのレベルと比較する閾値Ｔ１、及び電流計測部４で計測された消費電流から算出される電力消費量と比較する閾値Ｔ２を段階的に選択して設定することができる。これにより、線路上の電子機器等に代表される負荷の影響を考慮して所定の閾値を選択することが可能となり、絶縁劣化の誤判定を低減することができる。

また、絶縁劣化判定装置１によれば、定インピーダンス回路を介してノイズ信号を取得することができるので、線路上の電子機器等に代表される負荷側から見て、本絶縁劣化判定装置１側のインピーダンスが固定されるため、ノイズ信号に含まれるノイズ成分の揺れ幅が少なくなり、誤判定を低減させることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、配電方式が単相３線式の場合について説明したが、この方式に限られない。例えば、単相２線式であってもよいし、あるいは三相３線式であってもよい。

また、上記実施形態では、絶縁劣化判定装置が分電盤内に組み込まれる場合について説明したが、この形態に限られない。例えば、絶縁劣化判定装置は、分電盤の外部に設置される形態の装置であってもよいし、あるいは分電盤とは分離して携帯可能な検査用の装置であってもよい。

また、上記実施形態では、絶縁劣化判定装置が一般家庭に設置されている分電盤に組み込まれる場合について説明したが、この形態に限られない。例えば、絶縁劣化判定装置は、事務所、会社、工場、商業施設等に設置されている分電盤に組み込まれる場合であってもよい。

１：絶縁劣化判定装置、２：取得部、３：解析部、４：電流計測部、５：設定部、２１：ローパスフィルタ回路、２２：発振器、２３：周波数結合部、２４：バンドパスフィルタ回路、２５：増幅器、２６：Ａ／Ｄ変換回路、３１：記憶部、３２：比較部、３３：判定部、Ｂ：ブレーカ（遮断器）、Ｄ：分電盤、Ｌ１：第一電圧線、Ｌ２：第二電圧線、Ｎ：性線、Ｐ：負荷（電子機器等）

Claims (12)

1. 線路上のノイズ信号を取得する取得部と、
   前記ノイズ信号を用いて周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出し、当該周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う解析部と、
   を備え、
   前記解析部は、前記周波数スペクトルに出現する周波数軸上の一定間隔の周期的特徴を利用して、及び、所定の周波数帯域の範囲内の前記周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う、
   絶縁劣化判定装置。
2. 前記解析部は、前記所定の周波数帯域の範囲内において、前記周波数スペクトルのレベルが、所定の閾値を周波数軸上の一定間隔で超えた場合、線路間に絶縁劣化が発生したと判定する、
   請求項１に記載の絶縁劣化判定装置。
3. 前記一定間隔は、３００ＫＨｚ～５００ＫＨｚの範囲内の値である、
   請求項２に記載の絶縁劣化判定装置。
4. さらに、前記所定の閾値を段階的に選択して設定可能な設定部を備える、
   請求項２または請求項３に記載の絶縁劣化判定装置。
5. 前記解析部は、
   線路間に絶縁劣化が発生していないテスト環境下で取得されたテスト信号に基づいて算出される比較用周波数スペクトルが記憶される記憶部と、
   前記比較用周波数スペクトルのレベルと、前記取得部が取得した前記周波数スペクトルのレベルとを比較する比較部と、
   前記比較部が比較した比較結果に基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定する判定部と、
   を有する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の絶縁劣化判定装置。
6. 前記線路は、第一電圧線と、中性線と、第二電圧線とを有し、
   前記解析部は、前記第一電圧線と前記中性線との線路間のノイズ信号から算出された第一周波数スペクトルと、前記第二電圧線と前記中性線との線路間のノイズ信号から算出された第二周波数スペクトルとを比較して、比較結果である差分値が所定の閾値を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の絶縁劣化判定装置。
7. さらに、
   線路上を流れる消費電流を計測する電流計測部を、備え、
   前記解析部は、前記消費電流が所定の閾値以下の場合に、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の絶縁劣化判定装置。
8. さらに、
   線路上を流れる消費電流を計測する電流計測部を、備え、
   前記解析部は、前記消費電流が上昇トレンドである場合、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定するための解析を行わない、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の絶縁劣化判定装置。
9. 前記取得部は、定インピーダンス回路を有し、前記定インピーダンス回路を介してノイズ信号を取得する、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の絶縁劣化判定装置。
10. 線路上のノイズ信号を取得する取得部と、
    前記ノイズ信号を用いて周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出し、当該周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定するための解析を行う解析部と、
    を備え、
    前記線路は、第一電圧線と、中性線と、第二電圧線とを有し、
    前記解析部は、前記第一電圧線と前記中性線との線路間のノイズ信号から算出された第一周波数スペクトルと、前記第二電圧線と前記中性線との線路間のノイズ信号から算出された第二周波数スペクトルとを比較して、比較結果である差分値が所定の閾値を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する、
    絶縁劣化判定装置。
11. 線路上のノイズ信号を取得する取得工程と、
    前記ノイズ信号を用いて周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出し、当該周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定するための解析を行う解析工程と、
    を有し、
    前記解析工程は、前記周波数スペクトルに出現する周波数軸上の一定間隔の周期的特徴、及び、所定の周波数帯域の範囲内の前記周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生しているか否かを判定する判定工程を含む、
    絶縁劣化判定方法。
12. 線路上のノイズ信号を取得する取得工程と、
    前記ノイズ信号を用いて周波数軸上のデータである周波数スペクトルを算出し、所定の周波数帯域の範囲内の前記周波数スペクトルに基づいて、線路間に絶縁劣化が発生したか否かを判定するための解析を行う解析工程と、
    を有し、
    前記線路は、第一電圧線と、中性線と、第二電圧線とを有し、
    前記解析工程は、前記第一電圧線と前記中性線との線路間のノイズ信号から算出された第一周波数スペクトルと、前記第二電圧線と前記中性線との線路間のノイズ信号から算出された第二周波数スペクトルとを比較して、比較結果である差分値が所定の閾値を超えた場合に、絶縁劣化が発生したと判定する判定工程を含む、
    絶縁劣化判定方法。

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