JP7623684B2 - Loop impedance tester and loop impedance measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、ループインピーダンステスタ及びループインピーダンス測定方法に関する。 The present invention relates to a loop impedance tester and a loop impedance measurement method.
主電源(商用電源)の交流電圧を供給する配電設備において、活線L-接地線E間のループインピーダンスの値が、新規電気配線時や、配線変更時、定期点検時等において測定され、その値が安全上規定値内であることの確認が行われている。
活線L、中性線N及び接地線Eの3線を含む図1の電力線路において、活線L-接地線E間のループインピーダンスは、活線LのインピーダンスZLと接地線EのインピーダンスZEとの和(ZL+ZE)である。
In power distribution equipment that supplies AC voltage from the main power source (commercial power source), the loop impedance between the live line L and the ground line E is measured when new electrical wiring is installed, when wiring is changed, during regular inspections, etc., and it is confirmed that the value is within safety specified values.
In the power line of FIG. 1 including three wires, a live wire L, a neutral wire N, and a ground wire E, the loop impedance between the live wire L and the ground wire E is the sum of the impedance ZL of the live wire L and the impedance ZE of the ground wire E ( ZL + ZE ).
通常、配電設備14には漏電遮断器3が設置されている。活線Lと接地線Eとが短絡した場合、接地線Eに漏えい電流が流れ、漏電遮断器3が活線Lと中性線Nとの電流差を検出してトリップし、回路を遮断することで感電及び火災が防止される。しかし、活線L-接地線E間のループインピーダンスの値が高い場合は、漏電遮断器3が動作するだけの充分な漏えい電流が流れないため漏電遮断器3が動作しない。その場合、感電や火災等の事故につながることが考えられる。活線L-接地線E間のループインピーダンスの確認が必要なのはこのためである。
Normally, a ground
従来は、活線L-接地線E間に主電源2のエネルギーを用いて大きな電流を流し、その電圧降下を検出することで活線L-接地線E間のループインピーダンスを測定していた。活線L-接地線E間のループインピーダンスは小さいもので0.01Ω単位の測定をする必要があるが、この方法で0.01Ω単位の測定をするためには、活線L-接地線E間に6A程度の大きな電流を流して電圧降下を検出する必要がある。この場合、配電設備14に設置されている漏電遮断器3がトリップしてしまう。そこで、漏電遮断器3の電源側と負荷側とを電線でつないで漏電遮断器3をバイパスし、漏電遮断器3がトリップしないようにして測定を実施する必要があり、作業に時間を要していた。
Conventionally, the loop impedance between the live line L and the ground line E was measured by passing a large current between the live line L and the ground line E using the energy of the
これを回避する手段として、特許文献1(特許第4297774号公報)では、高電流を活線L-接地線E間ではなく活線L-中性線N間に流したときの測定値と、中性線N-接地線E間に15mA以下の漏電遮断器3が動作しない低い電流を流したときの測定値とを用いることで、活線L-接地線E間のループインピーダンスを算出する方法が開示されている。しかし、この方法であると、中性線N-接地線E間に15mA以下の電流を流すためのエネルギー供給源(電流源)をループインピーダンステスタ内に設ける必要があり、電子部品の増加及びコストアップにつながっていた。また、エネルギー供給源として電池を用いることが考えられるが、配電設備14の中性線N-接地線E間の信号には、多くの場合ノイズが重畳しており、例えばノイズが10V存在した場合は、10V以上の出力が可能な電流源を構成する必要がある。電圧1.5Vの乾電池等から高い出力電圧を発生させるにはループインピーダンステスタの小型化を考慮すると限界があることから、測定できない配電設備も存在した。
As a means to avoid this, Patent Document 1 (Patent Publication No. 4297774) discloses a method for calculating the loop impedance between the live line L and the ground line E by using a measurement value when a high current flows between the live line L and the neutral line N, not between the live line L and the ground line E, and a measurement value when a low current of 15 mA or less that does not activate the earth
さらに、特許文献2(特許第6788259号公報)では、中性線Nを使用することなく、活線L-接地線E間に漏電遮断器3が動作しない15mA以下の低い電流を流して測定を行う方法が開示されている。しかし、0.01Ω単位でループインピーダンスを測定する場合、15mA×0.01Ω=0.15mVの測定信号を主電源2の230V(欧州の場合)の電圧から分離する必要があり、S/N比が非常に小さい(信号に対するノイズの比が大きい)ことから、測定結果のバラツキが大きく信頼性に欠ける。その対策として多くのデータを取得し平均処理することで信頼性を高めることが考えられる。しかし、測定に10秒以上の時間が必要となってしまい、点検業務の作業効率の低下につながり、また、最終的に得られた結果も特許文献1ほどの信頼性を得ることが困難であった。
Furthermore, Patent Document 2 (Patent Publication No. 6788259) discloses a method of measuring by passing a low current of 15 mA or less between the live line L and the ground line E, which does not operate the earth
そこで本発明は、コストを抑制しつつ、信頼性の高いループインピーダンステスタ及びループインピーダンス測定方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a highly reliable loop impedance tester and loop impedance measurement method while keeping costs down.
本発明の1つの観点に係るループインピーダンステスタ1は、第1の周波数fmの周波数成分を含む交流電圧を供給する活線Lと、中性線Nと、接地線Eと、を含む電力線路における活線L及び接地線Eの間のループインピーダンスZLEを測定するために、活線L、中性線N、及び接地線Eに接続されるループインピーダンステスタであって、第1の計測回路15と、電流生成部6と、第2の計測回路であるVNE電圧取得回路9と、フィルター回路10と、計測制御手段12と、を含む。
第1の計測回路15は、活線L及び中性線Nの間に負荷を接続しない状態での活線L及び接地線Eの間の第1の電圧値VLE1と、活線L及び中性線Nの間に負荷抵抗Rを接続した状態での、活線L及び中性線Nの間の第2の電圧値VLN2及び活線L及び接地線Eの間の第3の電圧値VLE2と、を計測する。
電流生成部6は、活線L及び接地線Eの間に第1の周波数fmより低い第2の周波数fsの周波数成分を含む第1の交流電流ILE1を流す。
VNE電圧取得回路9は、活線L及び接地線Eの間に第1の交流電流ILE1を流した状態での中性線N及び接地線Eの間の第1の交流電圧VNE1を計測する。
フィルター回路10は、第1の交流電圧VNE1から第1の周波数fmの周波数成分を低減した第2の交流電圧VNE2を取り出す。
計測制御手段12は、負荷抵抗Rの値と第1、第2及び第3の電圧値VLE1、VLN2及びVLE2とから活線LのインピーダンスZLを算出し、第1の交流電流ILE1の電流値及び第2の交流電圧VNE2の電圧値から接地線EのインピーダンスZEを算出し、インピーダンスZL及びZEからループインピーダンスZLEを算出する。
A
The
The
The VNE
The
The measurement control means 12 calculates the impedance ZL of the live line L from the value of the load resistance R and the first, second, and third voltage values VLE1 , VLN2 , and VLE2 , calculates the impedance ZE of the ground line E from the current value of the first AC current ILE1 and the voltage value of the second AC voltage VNE2 , and calculates the loop impedance ZLE from the impedances ZL and ZE .
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明の内容を限定するものではない。また、実施形態で説明される構成及び動作の全てが本発明の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example of the present invention, and does not limit the content of the present invention. Furthermore, not all of the configurations and operations described in the embodiment are necessarily essential as the configurations and operations of the present invention. Note that the same components are given the same reference symbols, and duplicated explanations will be omitted.
<1.ループインピーダンステスタ1の構成>
図1は、配電設備14に接続された本発明の実施形態に係るループインピーダンステスタ1の概略構成を示す回路図である。活線LはインピーダンスZLを有し、中性線NはインピーダンスZNを有し、接地線EはインピーダンスZEを有する。インピーダンスZLは第1のインピーダンスに相当し、インピーダンスZEは第2のインピーダンスに相当する。
1. Configuration of
1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a
ループインピーダンステスタ1は、活線Lに接続されるL端子4Lと、中性線Nに接続されるN端子4Nと、接地線Eに接続されるE端子4Eと、を含む。ループインピーダンステスタ1は、さらに、スイッチSW1と、負荷抵抗Rと、電流生成部6と、VLN電圧取得回路7と、VLE電圧取得回路8と、VNE電圧取得回路9と、フィルター回路10と、A/D変換回路11と、計測制御手段12と、入出力手段13と、を含む。VLN電圧取得回路7及びVLE電圧取得回路8は第1の計測回路15を構成する。VNE電圧取得回路9は第2の計測回路を構成する。
The
スイッチSW1及び負荷抵抗Rは、活線L-中性線N間に直列に接続されている。スイッチSW1は通常オフであり通電を行わない。スイッチSW1は活線LのインピーダンスZLを測定する際にオンにすることで主電源2を負荷抵抗Rに接続し、活線L-中性線N間に電流ILN(図3)を流す。
The switch SW1 and the load resistance R are connected in series between the live line L and the neutral line N. The switch SW1 is normally off and does not conduct electricity. When measuring the impedance ZL of the live line L, the switch SW1 is turned on to connect the
VLN電圧取得回路7は活線L-中性線N間に接続され、スイッチSW1がオフ状態の時の活線L-中性線N間の電圧値VLN1(図2)と、スイッチSW1がオン状態の時の活線L-中性線N間の電圧値である第2の電圧値VLN2(図3)とを取得する。
The V LN
VLE電圧取得回路8は活線L-接地線E間に接続され、スイッチSW1がオフ状態の時の活線L-接地線E間の電圧値である第1の電圧値VLE1(図2)と、スイッチSW1がオン状態の時の活線L-接地線E間の電圧値である第3の電圧値VLE2(図3)とを取得する。
The VLE
電流生成部6は活線L-接地線E間に接続されている。電流生成部6は通常オフであり通電を行わない。接地線EのインピーダンスZEの測定を行う際にオンにすることで、主電源2のエネルギーを利用し、活線L-接地線E間に第1の交流電流ILE1(図4)を流す。第1の交流電流ILE1の電流値は、漏電遮断器3を動作させる閾値よりも低い15mA以下に制限される。
The
VNE電圧取得回路9は中性線N-接地線E間に接続され、電流生成部6がオン状態の時の中性線N-接地線E間の電圧である第1の交流電圧VNE1(図4)を取得する。
The V NE
フィルター回路10は、VNE電圧取得回路9で取得された第1の交流電圧VNE1からノイズ成分を取り除くフィルターであり、第2の周波数fsの電圧信号からなる第2の交流電圧VNE2(図4)を出力する。
The
A/D変換回路11は、VLN電圧取得回路7、VLE電圧取得回路8及びフィルター回路10の出力信号の振幅の大きさを測定しデジタル信号に変換する。
The A/
計測制御手段12は、スイッチSW1及び電流生成部6を制御するほか、A/D変換回路11による測定値に基づいて、活線L-接地線E間のループインピーダンスZLEを算出する。
The measurement control means 12 controls the
入出力手段13は、表示用ディスプレイ、表示ランプ、スピーカ、ボタン、操作パネルの全て又はいずれかを備える。入出力手段13は、測定結果の表示による視覚報知、又は音声出力による聴覚報知を行い、さらに使用者の操作入力による各種試験モードの切り替えの指示を受け付ける。 The input/output means 13 includes all or any of the following: a display, an indicator lamp, a speaker, buttons, and an operation panel. The input/output means 13 provides a visual notification by displaying the measurement results, or an auditory notification by outputting a voice, and further receives an instruction to switch between various test modes by user input.
<2.ループインピーダンステスタ1の動作>
図2~図4は、本発明の実施形態における活線L-接地線E間のループインピーダンスZLEの測定方法を説明する回路図である。ZLEの測定方法は、活線LのインピーダンスZLの測定(図2、図3)と、接地線EのインピーダンスZEの測定(図4)と、ZLとZEとの和の計算と、を含む。図2~図4の各々においては、図1と同じループインピーダンステスタ1が示されているが、各々の手順において使用されない構成要素などの一部の図示が省略されている。
2. Operation of the
2 to 4 are circuit diagrams for explaining a method for measuring the loop impedance Z LE between a live line L and a ground line E in an embodiment of the present invention. The method for measuring Z LE includes measuring the impedance Z L of the live line L (FIGS. 2 and 3), measuring the impedance Z E of the ground line E (FIG. 4), and calculating the sum of Z L and Z E. Each of FIGS. 2 to 4 shows the same
<2-1.活線LのインピーダンスZLの測定>
<2-1-1.電圧値VLN1及び第1の電圧値VLE1の測定>
図2に示されるようにスイッチSW1がオフである無負荷状態で、活線L-中性線N間の電圧値VLN1をVLN電圧取得回路7にて取得する。また、同様に無負荷状態で活線L-接地線E間の第1の電圧値VLE1をVLE電圧取得回路8にて取得する。電圧値VLN1は主電源2の電圧値に相当し、第1の電圧値VLE1は地電圧と主電源2の電圧との合計に相当する。ここで取得された電圧値VLN1及び第1の電圧値VLE1は、図1中のA/D変換回路11にて測定が行われ、それぞれデジタル値に変換される。
<2-1. Measurement of impedance ZL of live line L>
<2-1-1. Measurement of voltage value V LN1 and first voltage value V LE1 >
2, in a no-load state where switch SW1 is off, a voltage value VLN1 between the live line L and neutral line N is acquired by a VLN
<2-1-2.第2の電圧値VLN2及び第3の電圧値VLE2の測定>
図3に示されるようにスイッチSW1をオンにし、主電源2をL端子4L及びN端子4Nを経由して負荷抵抗Rに接続する。これにより活線L-中性線N間に電流ILNを流した状態で、活線L-中性線N間の第2の電圧値VLN2をVLN電圧取得回路7にて取得する。また、同様に電流ILNを流した状態で、活線L-接地線E間の第3の電圧値VLE2をVLE電圧取得回路8にて取得する。取得された第2の電圧値VLN2及び第3の電圧値VLE2は、A/D変換回路11にて測定が行われ、それぞれデジタル値に変換される。
<2-1-2. Measurement of the second voltage value V LN2 and the third voltage value V LE2 >
3, the switch SW1 is turned on, and the
<2-1-3.ZLの計算>
第2の電圧値VLN2は電流ILNを流した際の負荷抵抗Rにかかる電圧であるため、電流ILNは以下の式(1)で求められる。
ILN=VLN2/R ... (1)
望ましい測定精度を確保するため、電流ILNの電流値が6A以上の高い値となるように、負荷抵抗Rの値が設定される。但し、電流ILNは、活線L-中性線N間に流れ、接地線Eには流れないため、漏電遮断器3をトリップさせることはない。
<2-1-3. Calculation of ZL >
Since the second voltage value V LN2 is the voltage applied to the load resistance R when a current I LN flows, the current I LN can be calculated by the following equation (1).
I LN = V LN2 /R... (1)
In order to ensure a desired measurement accuracy, the value of the load resistor R is set so that the current I LN is a high value of 6 A or more. However, since the current I LN flows between the live line L and the neutral line N, and does not flow through the earth line E, it does not trip the
第3の電圧値VLE2は、地電圧と、電流ILNを流した際の負荷抵抗R及び中性線NのインピーダンスZNの両端にかかる電圧と、の合計であるから、地電圧と主電源2の電圧との合計である第1の電圧値VLE1から第3の電圧値VLE2を差し引けば、活線LのインピーダンスZL両端の電圧になる。従って、ZLは以下の式(2)で表される。
ZL=(VLE1-VLE2)/ILN ... (2)
The third voltage value VLE2 is the sum of the earth voltage and the voltage across the impedance ZN of the load resistance R and the neutral line N when the current I LN flows, so if the third voltage value VLE2 is subtracted from the first voltage value VLE1 , which is the sum of the earth voltage and the voltage of the
Z L = (V LE1 - V LE2 )/I LN ... (2)
式(1)及び式(2)より、ZLは以下の式(3)で求められる。
ZL=(VLE1-VLE2)/(VLN2/R)
=(VLE1-VLE2)R/VLN2 ... (3)
From the formulas (1) and (2), ZL can be calculated by the following formula (3).
Z L = (V LE1 - V LE2 )/(V LN2 /R)
=(V LE1 -V LE2 )R/V LN2 ... (3)
なお、主電源2の電圧値VLN1から、電流ILNを流した際の負荷抵抗Rの両端の電圧値である第2の電圧値VLN2を差し引けば、活線LのインピーダンスZL及び中性線NのインピーダンスZNの両端の電圧が算出される。このため、活線L-中性線N間のループインピーダンスZLNは以下の式(4)で表される。
ZLN=(VLN1-VLN2)/ILN ... (4)
In addition, the voltages across the impedance ZL of the live line L and the impedance ZN of the neutral line N are calculated by subtracting a second voltage value VLN2 , which is the voltage value across the load resistance R when a current ILN flows, from the voltage value VLN1 of the
Z LN = (V LN1 - V LN2 )/I LN ... (4)
式(1)及び式(4)より、ZLNは以下の式(5)で求められる。
ZLN=(VLN1-VLN2)/(VLN2/R)
=(VLN1-VLN2)R/VLN2 ... (5)
From the formulas (1) and (4), Z LN can be calculated by the following formula (5).
Z LN = (V LN1 - V LN2 )/(V LN2 /R)
=(V LN1 -V LN2 )R/V LN2 ... (5)
ZLNは、活線L-中性線N間が短絡した場合に流れる短絡電流を算出するために用いられるループインピーダンスである。このZLNは過電流保護装置の選定の際に使用されたり、過電流保護装置が正常にトリップすることの確認のために使用されたりする。本実施形態によれば、ZLEの測定と併せて、式(5)によりZLNを測定することも可能である。 Z LN is a loop impedance used to calculate a short-circuit current that flows when a short circuit occurs between the live line L and the neutral line N. This Z LN is used when selecting an overcurrent protection device, and is used to confirm that the overcurrent protection device trips normally. According to this embodiment, it is also possible to measure Z LN by equation (5) in addition to measuring Z LE .
<2-2.接地線EのインピーダンスZEの測定>
<2-2-1.第1の交流電流ILE1の生成>
図4に示されるように、主電源2から電流生成部6を介して活線L-接地線E間に既知の電流である第1の交流電流ILE1を流す。第1の交流電流ILE1は、主電源2の電圧が変動しても、その影響を受けず波高値が一定の交流定電流であり、主電源2の交流電圧に同期した半波整流波形を有し、且つ主電源2の周波数である第1の周波数fm(例えば50Hz又は60Hz)よりも低い第2の周波数fs(周期1/fs)で半波整流の極性を切り替えた電流である。
このような第1の交流電流ILE1は、主電源2をエネルギー源として生成することが可能である。このため、ループインピーダンステスタ1の内部に特別な電流源を設ける必要が無くなる。
<2-2. Measuring the impedance Z E of the ground wire E>
<2-2-1. Generation of first AC current ILE1 >
4, a first AC current I LE1, which is a known current, is caused to flow between the live line L and the ground line E from the
Such a first AC current I LE1 can be generated using the
第1の交流電流ILE1は活線L-接地線E間に流れる電流であることから、漏電遮断器3において漏電と検知される可能性がある。一般的な漏電遮断器としては定格感度電流が30mAであるものが多く使用されていることから、漏電遮断器3をトリップさせないためには、第1の交流電流ILE1は定格感度電流の1/2の電流である15mA以下にすることが望ましい。
Since the first AC current I LE1 is a current flowing between the live line L and the ground line E, it may be detected as an electric leakage by the earth
<2-2-2.第1の交流電圧VNE1の測定及びノイズの除去>
次に、第1の交流電流ILE1が流れている状態にて中性線N-接地線E間の第1の交流電圧VNE1をVNE電圧取得回路9にて取得する。第1の交流電圧VNE1は、接地線EのインピーダンスZEに第1の交流電流ILE1が流れることで発生した電圧信号を含む。
<2-2-2. Measurement of first AC voltage VNE1 and elimination of noise>
Next, in a state in which the first AC current I LE1 is flowing, a first AC voltage V NE1 between the neutral line N and the ground line E is acquired by the V NE
しかし、配電設備14の中性線N-接地線E間には、接地線Eに流れる漏れ電流や、電気機器から中性線Nに流れる負荷電流が存在していることが多い。このことから、第1の交流電圧VNE1の波形は第1の交流電流ILE1の波形と完全に比例するわけではなく、ノイズの混ざった波形となる。通常、ノイズ成分は、第1の周波数fmの周波数成分を主成分とし、さらに第1の周波数fmの高調波成分を含んだ信号で構成されている。 However, there are often leakage currents flowing through the ground wire E and load currents flowing from electrical equipment to the neutral wire N between the neutral wire N and the ground wire E of the power distribution equipment 14. For this reason, the waveform of the first AC voltage VNE1 is not completely proportional to the waveform of the first AC current ILE1 , and has a waveform that includes noise. Usually, the noise component is composed of a signal whose main component is the frequency component of the first frequency fm and further includes harmonic components of the first frequency fm.
図5(A)~図5(D)は、本発明の実施形態における接地線EのインピーダンスZEの測定手順を説明する波形図である。図5(A)に第1の交流電流ILE1の波形が示されている。第1の交流電圧VNE1に含まれるノイズの周波数が図5(B)に示されるように第1の周波数fmと同じであった場合、第1の交流電流ILE1に比例してZEの両端にかかる電圧信号にノイズが重畳した第1の交流電圧VNE1の波形は、図5(C)に示されるようになる。この波形を図4のフィルター回路10に通すことで、第1の交流電圧VNE1から第2の周波数fsより高い周波数成分を取り除き、図5(D)に示されるような第2の周波数fsの電圧信号からなる第2の交流電圧VNE2を取り出すことができる。第2の交流電圧VNE2は接地線EのインピーダンスZEの大きさにほぼ比例する。なお、「取り除く」というのは完全に0にする場合に限られるものではなく、第1の周波数fmの周波数成分を低減する場合を含む。
第2の交流電圧VNE2は図1中のA/D変換回路11にて測定が行われ、デジタル値に変換される。
5(A) to 5(D) are waveform diagrams for explaining the procedure for measuring the impedance Z E of the ground line E in the embodiment of the present invention. FIG. 5(A) shows the waveform of the first AC current I LE1 . When the frequency of the noise contained in the first AC voltage V NE1 is the same as the first frequency fm as shown in FIG. 5(B), the waveform of the first AC voltage V NE1 in which noise is superimposed on the voltage signal applied to both ends of Z E in proportion to the first AC current I LE1 is as shown in FIG. 5(C). By passing this waveform through the
The second AC voltage VNE2 is measured by the A/
ここで、取り除くノイズは主に第1の周波数fmの周波数成分であり、第1の周波数fmは第2の周波数fsより高いことから、フィルター回路10としてはローパスフィルターを用いることができる。あるいは、中性線N-接地線E間には第1の周波数fm以外の周波数成分を含む様々なノイズ成分が重畳している場合もあるため、第2の周波数fsの信号成分のみを取り出すバンドパスフィルターやロックインアンプを用いることでより信頼性を向上させることもできる。
The noise to be removed here is mainly frequency components of the first frequency fm, which is higher than the second frequency fs, so a low-pass filter can be used as the
主電源2をエネルギー源として活線L-接地線E間に交流電流を流す方法として、単純に抵抗などを介して電流を流す方法をとった場合は、その交流電流の周波数は第1の周波数fmと同じ50Hzや60Hzとなってしまう。この場合だと、中性線N-接地線E間の電圧を測定した際に重畳しているノイズと必要な信号成分とを区別するのが難しくなり、測定結果の信頼性の低下につながってしまう。
そこで本実施形態では、第1の交流電流ILE1の波形を、図5(A)に示されるように主電源2の交流電圧に同期した半波整流波形で、且つ第1の周波数fmよりも低い第2の周波数fsで半波整流の極性を切り替えた波形としている。これにより、フィルター回路10によって、第1の交流電圧VNE1から第1の周波数fmの周波数成分を主とするノイズ成分を容易に取り除くことができる。
If a method of simply passing an AC current between the live line L and the ground line E using the
Therefore, in this embodiment, the waveform of the first AC current ILE1 is a half-wave rectified waveform synchronized with the AC voltage of the
また、主電源2の電圧には歪みやノイズが存在し、理想的な正弦波となっていない場合が多い。第1の交流電流ILE1が主電源2の波形の歪みやノイズの影響を受け、主電源2の電圧と同様に歪みやノイズを含んでしまうと、測定結果の誤差も大きくなる。
そこで、第1の交流電流ILE1は、主電源2の電圧が変動しても、その影響を受けず波高値が一定の交流定電流とされることが望ましい。
In addition, distortion and noise are present in the voltage of the
Therefore, it is desirable that the first AC current ILE1 be an AC constant current whose peak value is constant and which is not affected even if the voltage of the
<2-2-3.ZEの計算>
第2の交流電圧VNE2は接地線EのインピーダンスZEに第1の交流電流ILE1が流れることで発生した第1の交流電圧VNE1からノイズ成分を取り除いたものであるから、ZEは、第1の交流電流ILE1の電流値及び第2の交流電圧VNE2の電圧値を用いて以下の式(7)で表される。
ZE=VNE2/ILE1 ... (7)
<2-2-3. Calculation of Z E >
The second AC voltage VNE2 is obtained by removing noise components from the first AC voltage VNE1 generated when the first AC current ILE1 flows through the impedance ZE of the ground line E. Therefore, ZE is expressed by the following equation (7) using the current value of the first AC current ILE1 and the voltage value of the second AC voltage VNE2 .
Z E = V NE2 /I LE1 ... (7)
中性線N-接地線E間には、先に記載したようにノイズが重畳しているが、このノイズは、ほとんどの場合大きくても20V程度である。このノイズ成分の大きさに対し、接地線EのインピーダンスZEに第1の交流電流ILE1が流れた際の信号の大きさは、ZEが0.01Ωの場合で0.01Ω×15mA=0.15mVと微小である。しかし、主電源2の230Vが含まれた活線L-接地線E間の電圧を取得してZEを測定する場合と比較してS/N比は10倍以上に改善され、より精度の高い測定を短時間で行える。
As described above, noise is superimposed between the neutral wire N and the ground wire E, but in most cases this noise is at most about 20 V. In comparison with the magnitude of this noise component, the magnitude of the signal when the first AC current I LE1 flows through the impedance Z E of the ground wire E is minute, at 0.01 Ω x 15 mA = 0.15 mV when Z E is 0.01 Ω. However, compared to the case where Z E is measured by acquiring the voltage between the live wire L, which includes the 230 V of the
<2-3.ZLとZEとの和の計算>
最後に、式(3)及び式(7)に基づいて活線L-接地線E間のループインピーダンスZLEを以下の式(8)にて算出する。
ZLE=ZL+ZE
=(VLE1-VLE2)R/VLN2+VNE2/ILE1 ... (8)
<2-3. Calculating the sum of Z L and Z E >
Finally, based on the equations (3) and (7), the loop impedance Z LE between the live line L and the ground line E is calculated by the following equation (8).
Z LE = Z L + Z E
= (V LE1 -V LE2 )R/V LN2 +V NE2 /I LE1 ... (8)
<3.電流生成部6の構成>
図6は、図1及び図4に示される電流生成部6の詳細を示す回路図である。電流生成部6は、全波整流回路61と、コンパレータ62と、制御信号生成部63と、D/Aコンバータ64と、定電流回路65と、を含む。
3. Configuration of
Fig. 6 is a circuit diagram showing details of the
全波整流回路61はブリッジダイオードで構成されている。全波整流回路61の交流入力端子61a及び61bが活線L-接地線E間に接続され、正極出力端子61cは定電流回路65に接続されている。全波整流回路61は、活線L-接地線E間の交流電圧波形のうちの負極性の部分を反転することにより、正の脈動電圧を出力する。
The full-
コンパレータ62の非反転入力端子(+)は活線Lに接続され、反転入力端子(-)は接地線Eに接続されている。コンパレータ62の出力端子は制御信号生成部63に接続されている。コンパレータ62は活線L-接地線E間の電圧の極性に応じたhigh又はlowの出力電圧を含むゼロクロス信号を出力する。
The non-inverting input terminal (+) of the comparator 62 is connected to the live line L, and the inverting input terminal (-) is connected to the ground line E. The output terminal of the comparator 62 is connected to the control
制御信号生成部63は、マイクロコンピューターなどの処理装置で構成される。制御信号生成部63は、メモリに格納されたプログラムに従い、ゼロクロス信号に同期して、定電流回路65に流れる電流の電流波形を制御するためのデジタル信号をD/Aコンバータ64に出力する。
D/Aコンバータ64の出力端子は、定電流回路65に接続されている。
The control
The output terminal of the D/
定電流回路65は、オペアンプ66と、FET67と、検出抵抗R1と、を含む。D/Aコンバータ64の出力端子がオペアンプ66の非反転入力端子(+)に接続され、オペアンプ66の出力端子がFET67のゲート端子に接続されている。FET67のドレイン端子が全波整流回路61の正極出力端子61cに接続され、ソース端子が、片側を接地された検出抵抗R1とオペアンプ66の反転入力端子(-)とに接続されている。FET67の代わりにバイポーラ型のトランジスタが用いられてもよい。
The constant current circuit 65 includes an operational amplifier 66, a
<4.電流生成部6の動作>
図7(A)~図7(H)は、電流生成部6の動作を説明する波形図である。図7(A)に活線L-接地線E間の電圧の波形が示されている。
4. Operation of
7A to 7H are waveform diagrams illustrating the operation of the
全波整流回路61の出力電圧(図7(B))の波形は、活線L-接地線E間の電圧を全波整流した波形となる。但し、全波整流回路61から出力される電流は、定電流回路65によって規制される。
The waveform of the output voltage of the full-wave rectifier circuit 61 (Figure 7 (B)) is a waveform obtained by full-wave rectifying the voltage between the live line L and the ground line E. However, the current output from the full-
コンパレータ62は、活線L-接地線E間の電圧の極性が第1の周波数fmで切り替わるタイミングに同期したゼロクロス信号(図7(C))を出力する。ゼロクロス信号は方形波で構成される。ゼロクロス信号は制御信号生成部63に入力される。
The comparator 62 outputs a zero-cross signal (Figure 7(C)) synchronized with the timing at which the polarity of the voltage between the live line L and the ground line E switches at the first frequency fm. The zero-cross signal is composed of a square wave. The zero-cross signal is input to the
制御信号生成部63は、ゼロクロス信号の極性が第1の周波数fmで切り替わるタイミングを利用して、第1の交流電流ILE1の電流波形を規定するためのデジタル信号を出力する。デジタル信号はD/Aコンバータ64に入力される。
The
D/Aコンバータ64は、デジタル信号をアナログの電圧信号(図7(D))に変換する。この電圧信号の波形を拡大すると、図7(E)に示されるように階段状になっている。電圧信号はオペアンプ66の非反転入力端子(+)に入力される。
The D/
定電流回路65は、オペアンプ66にて検出抵抗R1からのフィードバック信号をモニターすることで、D/Aコンバータ64から入力される電圧信号(図7(D))の電圧に比例した電流(図7(F))を流す。この電流は、活線L-接地線E間の電圧(図7(A))の振幅が変動してもその影響を受けない定電流となる。
The constant current circuit 65 monitors the feedback signal from the detection resistor R1 with the operational amplifier 66, and passes a current (Fig. 7(F)) proportional to the voltage of the voltage signal (Fig. 7(D)) input from the D/
定電流回路65に電流が流れることで、活線L-接地線E間に第1の交流電流ILE1(図7(G))が流れる。図7(G)に示される期間t1~t7の各々の長さは主電源2の周期1/fmの半分に相当する。
定電流回路65に流れる電流(図7(F))は片極性の電流であるが、活線L-接地線E間に流れる第1の交流電流ILE1(図7(G))は両極性の電流となる。但し、期間t1、t3及びt6の各々においては、定電流回路65に電流が流れないため、全波整流回路61の出力電流が遮断され、第1の交流電流ILE1も0となる。第1の交流電流ILE1を0とするタイミングは、制御信号生成部63で生成されるデジタル信号によって規定される。
When a current flows through the constant current circuit 65, a first AC current I LE1 (FIG. 7(G)) flows between the live line L and the ground line E. The length of each of the periods t 1 to t 7 shown in FIG. 7(G) corresponds to half the
The current flowing through the constant current circuit 65 (FIG. 7(F)) is a unipolar current, but the first AC current I LE1 flowing between the live line L and the ground line E (FIG. 7(G)) is a bipolar current. However, during each of periods t 1 , t 3 and t 6 , no current flows through the constant current circuit 65, so the output current of the full-
第1の交流電流ILE1を0とするタイミングを切り替えることで、第1の交流電流ILE1の極性を切り替えることができる。例えば、期間t1~t7のうちのtに付した添え字が奇数となるタイミング(例えば、t1及びt3)、すなわち活線L-接地線E間の電圧が正極性となるタイミングで第1の交流電流ILE1を0とし、それぞれの前後の各半周期の期間に第1の交流電流ILE1を流すことで、第1の交流電流ILE1は負極性となる。一方、tに付した添え字が偶数となるタイミング(例えば、t6)、すなわち活線L-接地線E間の電圧が負極性となるタイミングで第1の交流電流ILE1を0とし、その前後の各半周期の期間に第1の交流電流ILE1を流すことで、第1の交流電流ILE1は正極性となる。第1の交流電流ILE1の極性の切り替えは、主電源2の周期1/fmよりも長い周期1/fsで行われる。
The polarity of the first AC current I LE1 can be switched by switching the timing at which the first AC current I LE1 is set to 0. For example, the first AC current I LE1 is set to 0 at the timing when the subscript attached to t in the period t 1 to t 7 is an odd number (for example, t 1 and t 3 ), i.e., at the timing when the voltage between the live line L and the ground line E is positive, and the first AC current I LE1 is made to flow during each half cycle period before and after each of the timings, so that the first AC current I LE1 becomes negative. On the other hand, the first AC current I LE1 is set to 0 at the timing when the subscript attached to t is an even number (for example, t 6 ), i.e., at the timing when the voltage between the live line L and the ground line E is negative, and the first AC current I LE1 is made to flow during each half cycle period before and after each of the timings, so that the first AC current I LE1 becomes positive . The polarity of the first AC current ILE1 is switched with a
電流生成部6は、ループインピーダンステスタ1を漏電遮断器テスタとして機能させる場合にも使用することができる。漏電遮断器テスタは、活線L-接地線E間に疑似的な漏れ電流としての第2の交流電流ILE2(図7(H))を流すことで、配電設備14の漏電遮断器3をトリップさせて、漏電発生からトリップまでにかかる時間を測定する。
The
第2の交流電流ILE2は、漏電遮断器3をトリップさせる閾値よりも大きい電流である点、及びt1、t3及びt6のような休止期間を含まない点で、第1の交流電流ILE1と異なる。しかし、第2の交流電流ILE2は、正確な測定を行うために、主電源2の波形の歪みやノイズの影響を受けず、波高値が一定の交流定電流とされることが望ましい点で、第1の交流電流ILE1と同様である。本実施形態によれば、共通の電流生成部6を用いながら、制御信号生成部63で生成されるデジタル信号によって、第1の交流電流ILE1を流す第1のモードか、第2の交流電流ILE2を流す第2のモードかを切り替えることができる。
The second AC current I LE2 differs from the first AC current I LE1 in that the second AC current I LE2 is a current greater than the threshold for tripping the earth
<5.実施形態による効果>
(1)以上説明した本発明の実施形態によれば、電流生成部6は、活線L及び接地線Eの間に、主電源2の第1の周波数fmより低い第2の周波数fsの周波数成分を含む第1の交流電流ILE1を流す。VNE電圧取得回路9は、活線L及び接地線Eの間に第1の交流電流ILE1を流した状態での中性線N及び接地線Eの間の第1の交流電圧VNE1を計測する。フィルター回路10は、第1の交流電圧VNE1から第1の周波数fmの周波数成分を低減した第2の交流電圧VNE2を取り出す。計測制御手段12は、第1の交流電流ILE1の電流値及び第2の交流電圧VNE2の電圧値から接地線EのインピーダンスZEを算出し、ZEを用いてループインピーダンスZLEを算出する。
これによれば、第1の交流電圧VNE1から第1の周波数fmの周波数成分を低減した第2の交流電圧VNE2を取り出すことで、正確で信頼性の高いループインピーダンスZLEの測定を短時間にて行うことができ、特別な電流源を設ける必要が無いため安価で小型なループインピーダンステスタ1を実現することができる。
5. Effects of the embodiment
(1) According to the embodiment of the present invention described above, the
According to this, by extracting the second AC voltage VNE2 obtained by reducing the frequency component of the first frequency fm from the first AC voltage VNE1 , it is possible to perform accurate and reliable measurement of the loop impedance ZLE in a short time, and since there is no need to provide a special current source, it is possible to realize an inexpensive and small
(2)本発明の実施形態によれば、電流生成部6の制御信号生成部63は、活線L及び接地線Eの間の電圧の極性が第1の周波数fmで切り替わるタイミングを利用して、第1の交流電流ILE1の極性の第2の周波数fsによる切り替えを制御する。
これによれば、活線L-接地線E間の電圧の極性が切り替わるタイミングを利用することで、このタイミングに同期した制御信号を生成し、第1の交流電流ILE1の極性を切り替えることができる。
(2) According to an embodiment of the present invention, the control
According to this, by utilizing the timing at which the polarity of the voltage between the live line L and the ground line E changes, a control signal synchronized with this timing can be generated to switch the polarity of the first AC current ILE1 .
(3)本発明の実施形態によれば、電流生成部6は、活線L及び接地線Eの間に接続された全波整流回路61と、この全波整流回路61の出力電流を第1の周波数fmで遮断するタイミングを切り替えることにより第1の交流電流ILE1の極性を切り替える制御信号生成部63と、を含む。
これによれば、活線L-接地線E間の電圧が正極性となるタイミングで全波整流回路61の出力電流を遮断することで第1の交流電流ILE1を負極性とし、活線L-接地線E間の電圧が負極性となるタイミングで全波整流回路61の出力電流を遮断することで第1の交流電流ILE1を正極性とすることができる。
(3) According to an embodiment of the present invention, the
According to this, the output current of the full-
(4)本発明の実施形態によれば、電流生成部6の制御信号生成部63は、第1のモードと第2のモードとの切り替えが可能となっている。第1のモードは、第1の交流電流ILE1の電流値を、活線Lと中性線Nとの間に接続された漏電遮断器3をトリップさせる閾値より小さい値にすることにより、ループインピーダンスZLEの測定を可能とするモードである。第2のモードは、活線L及び接地線Eの間に閾値より大きい電流値を有する第2の交流電流ILE2を流すことにより、ループインピーダンステスタ1を漏電遮断器テスタとして機能させることを可能とするモードである。
これによれば、制御信号生成部63の動作モードを切り替えることによりループインピーダンスZLEの測定機能と漏電遮断器テスタとしての機能とを切り替えることができ、電流生成部6の回路を共通化することもできる。
(4) According to the embodiment of the present invention, the control
According to this, by switching the operation mode of the control
1...ループインピーダンステスタ、2...主電源、3...漏電遮断器、4L...L端子、4N...N端子、4E...E端子、6...電流生成部、7...VLN電圧取得回路、8...VLE電圧取得回路、9...VNE電圧取得回路、10...フィルター回路、11...A/D変換回路、12...計測制御手段、13...入出力手段、14...配電設備、15...第1の計測回路、61...全波整流回路、61a、61b...交流入力端子、61c...正極出力端子、62...コンパレータ、63...制御信号生成部、64...D/Aコンバータ、65...定電流回路、66...オペアンプ、67...FET、L...活線、N...中性線、E...接地線、R...負荷抵抗、R1...検出抵抗、SW1...スイッチ
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記活線L及び前記中性線Nの間に負荷を接続しない状態での前記活線L及び前記接地線Eの間の第1の電圧値VLE1と、前記活線L及び前記中性線Nの間に負荷抵抗Rを接続した状態での、前記活線L及び前記中性線Nの間の第2の電圧値VLN2及び前記活線L及び前記接地線Eの間の第3の電圧値VLE2と、を計測する第1の計測回路と、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記第1の周波数fmより低い第2の周波数fsの周波数成分を含む第1の交流電流ILE1を流す電流生成部と、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記第1の交流電流ILE1を流した状態での前記中性線N及び前記接地線Eの間の第1の交流電圧VNE1を計測する第2の計測回路と、
前記第1の交流電圧VNE1から前記第1の周波数fmの周波数成分を低減した第2の交流電圧VNE2を取り出すフィルター回路と、
計測制御手段であって、
前記負荷抵抗Rの値と前記第1、第2及び第3の電圧値VLE1、VLN2及びVLE2とから前記活線Lの第1のインピーダンスZLを算出し、
前記第1の交流電流ILE1の電流値及び前記第2の交流電圧VNE2の電圧値から前記接地線Eの第2のインピーダンスZEを算出し、
前記第1及び第2のインピーダンスZL及びZEから前記ループインピーダンスZLEを算出する、
前記計測制御手段と、
を含み、
前記電流生成部は、
前記活線Lに接続された第1の交流入力端子と、前記接地線Eに接続された第2の交流入力端子と、片極性の出力電流を出力する出力端子と、を含む全波整流回路と、
制御信号生成部と、
を含み、
前記制御信号生成部は、
前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が正極性であるときに前記出力電流を遮断し、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が負極性であるときに前記出力電流を流すことにより、前記第1及び第2の交流入力端子を介して前記活線L及び前記接地線Eの間に流れる前記第1の交流電流I LE1 を負極性とする第1の処理と、
前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が負極性であるときに前記出力電流を遮断し、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が正極性であるときに前記出力電流を流すことにより、前記第1及び第2の交流入力端子を介して前記活線L及び前記接地線Eの間に流れる前記第1の交流電流I LE1 を正極性とする第2の処理と、
を、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧の極性が前記第1の周波数fmで切り替わるタイミングを利用して切り替えることにより、前記第1の交流電流I LE1 の極性を前記第2の周波数fsで切り替える、ループインピーダンステスタ。 A loop impedance tester is connected to a live line L, a neutral line N, and a ground line E in order to measure a loop impedance ZLE between the live line L and the ground line E in a power line including the live line L, the neutral line N, and the ground line E, the loop impedance tester comprising:
a first measurement circuit that measures a first voltage value VLE1 between the live line L and the ground line E in a state where no load is connected between the live line L and the neutral line N, and a second voltage value VLN2 between the live line L and the neutral line N and a third voltage value VLE2 between the live line L and the ground line E in a state where a load resistor R is connected between the live line L and the neutral line N;
a current generating unit that flows a first AC current ILE1 including a frequency component of a second frequency fs lower than the first frequency fm between the live line L and the ground line E;
a second measurement circuit that measures a first AC voltage VNE1 between the neutral wire N and the ground wire E in a state in which the first AC current ILE1 is flowing between the live wire L and the ground wire E;
a filter circuit that extracts a second AC voltage VNE2 by reducing a frequency component of the first frequency fm from the first AC voltage VNE1 ;
A measurement control means,
calculating a first impedance ZL of the live line L from the value of the load resistance R and the first, second and third voltage values VLE1 , VLN2 and VLE2 ;
calculating a second impedance Z E of the ground wire E from the current value of the first AC current I LE1 and the voltage value of the second AC voltage V NE2 ;
Calculating the loop impedance ZLE from the first and second impedances ZL and ZE ;
The measurement control means;
Including,
The current generating unit is
a full-wave rectifier circuit including a first AC input terminal connected to the live line L, a second AC input terminal connected to the ground line E, and an output terminal for outputting an output current of one polarity;
A control signal generating unit;
Including,
The control signal generating unit
a first process for cutting off the output current when a voltage between the live line L and the ground line E is positive, and for allowing the output current to flow when a voltage between the live line L and the ground line E is negative, thereby making the first AC current ILE1 flowing between the live line L and the ground line E via the first and second AC input terminals negative ;
a second process of cutting off the output current when the voltage between the live line L and the ground line E is negative, and flowing the output current when the voltage between the live line L and the ground line E is positive, thereby making the first AC current ILE1 flowing between the live line L and the ground line E via the first and second AC input terminals positive ;
by utilizing the timing at which the polarity of the voltage between the live line L and the ground line E switches at the first frequency fm, thereby switching the polarity of the first AC current ILE1 at the second frequency fs .
前記制御信号生成部は、前記第1の処理と前記第2の処理とを前記出力信号に基づき切り替える、
請求項1に記載のループインピーダンステスタ。 The current generating unit further includes a comparator that outputs an output signal according to the polarity of the voltage between the live line L and the ground line E,
The control signal generation unit switches between the first processing and the second processing based on the output signal .
2. The loop impedance tester of claim 1.
前記制御信号生成部は、
前記第1の処理において、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が正極性であるときに前記トランジスタが前記出力電流を遮断し、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が負極性であるときに前記トランジスタが前記出力電流を流し、
前記第2の処理において、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が負極性であるときに前記トランジスタが前記出力電流を遮断し、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が正極性であるときに前記トランジスタが前記出力電流を流す
ように制御信号を出力する、
請求項1に記載のループインピーダンステスタ。 the current generating unit further includes a transistor connected to the output terminal and regulating the output current;
The control signal generating unit
In the first process, when the voltage between the live line L and the ground line E is positive, the transistor cuts off the output current, and when the voltage between the live line L and the ground line E is negative, the transistor passes the output current;
In the second process, when the voltage between the live line L and the ground line E is negative, the transistor cuts off the output current, and when the voltage between the live line L and the ground line E is positive, the transistor passes the output current.
The control signal is output so that
2. The loop impedance tester of claim 1.
前記活線L及び前記中性線Nの間に負荷を接続しない状態での前記活線L及び前記接地線Eの間の第1の電圧値V LE1 と、前記活線L及び前記中性線Nの間に負荷抵抗Rを接続した状態での、前記活線L及び前記中性線Nの間の第2の電圧値V LN2 及び前記活線L及び前記接地線Eの間の第3の電圧値V LE2 と、を計測する第1の計測回路と、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記第1の周波数fmより低い第2の周波数fsの周波数成分を含む第1の交流電流I LE1 を流す電流生成部と、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記第1の交流電流I LE1 を流した状態での前記中性線N及び前記接地線Eの間の第1の交流電圧V NE1 を計測する第2の計測回路と、
前記第1の交流電圧V NE1 から前記第1の周波数fmの周波数成分を低減した第2の交流電圧V NE2 を取り出すフィルター回路と、
計測制御手段であって、
前記負荷抵抗Rの値と前記第1、第2及び第3の電圧値V LE1 、V LN2 及びV LE2 とから前記活線Lの第1のインピーダンスZ L を算出し、
前記第1の交流電流I LE1 の電流値及び前記第2の交流電圧V NE2 の電圧値から前記接地線Eの第2のインピーダンスZ E を算出し、
前記第1及び第2のインピーダンスZ L 及びZ E から前記ループインピーダンスZ LE を算出する、
前記計測制御手段と、
を含み、
前記電流生成部は、
前記第1の交流電流ILE1の電流値を、前記活線Lと前記中性線Nとの間に接続された漏電遮断器をトリップさせる閾値より小さい値にすることにより、前記ループインピーダンスZLEの測定を可能とする第1のモードと、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記閾値より大きい電流値を有する第2の交流電流ILE2を流すことにより、前記ループインピーダンステスタを漏電遮断器テスタとして機能させることを可能とする第2のモードと、
に切り替え可能な制御信号生成部を含む、
ループインピーダンステスタ。 A loop impedance tester is connected to a live line L, a neutral line N, and a ground line E in order to measure a loop impedance ZLE between the live line L and the ground line E in a power line including the live line L, the neutral line N, and the ground line E, the loop impedance tester comprising:
a first measurement circuit that measures a first voltage value VLE1 between the live line L and the ground line E in a state where no load is connected between the live line L and the neutral line N, and a second voltage value VLN2 between the live line L and the neutral line N and a third voltage value VLE2 between the live line L and the ground line E in a state where a load resistor R is connected between the live line L and the neutral line N;
a current generating unit that flows a first AC current ILE1 including a frequency component of a second frequency fs lower than the first frequency fm between the live line L and the ground line E ;
a second measurement circuit that measures a first AC voltage VNE1 between the neutral wire N and the ground wire E in a state in which the first AC current ILE1 is caused to flow between the live wire L and the ground wire E ;
a filter circuit that extracts a second AC voltage VNE2 by reducing a frequency component of the first frequency fm from the first AC voltage VNE1 ;
A measurement control means,
calculating a first impedance ZL of the live line L from the value of the load resistance R and the first, second and third voltage values VLE1 , VLN2 and VLE2 ;
calculating a second impedance Z E of the ground line E from the current value of the first AC current I LE1 and the voltage value of the second AC voltage V NE2 ;
Calculating the loop impedance ZLE from the first and second impedances ZL and ZE ;
The measurement control means;
Including,
The current generating unit is
a first mode in which the loop impedance ZLE can be measured by setting the current value of the first AC current ILE1 to a value smaller than a threshold value that trips an earth leakage breaker connected between the live conductor L and the neutral conductor N;
a second mode in which a second AC current I having a current value greater than the threshold value flows between the live line L and the ground line E, thereby enabling the loop impedance tester to function as a ground fault circuit interrupter tester;
A control signal generating unit that can be switched to
Loop impedance tester.
前記活線L及び前記中性線Nの間に負荷を接続しない状態での前記活線L及び前記接地線Eの間の第1の電圧値VLE1と、前記活線L及び前記中性線Nの間に負荷抵抗Rを接続した状態での、前記活線L及び前記中性線Nの間の第2の電圧値VLN2及び前記活線L及び前記接地線Eの間の第3の電圧値VLE2と、を計測し、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記第1の周波数fmより低い第2の周波数fsの周波数成分を含む第1の交流電流ILE1を流し、
前記活線L及び前記接地線Eの間に前記第1の交流電流ILE1を流した状態での前記中性線N及び前記接地線Eの間の第1の交流電圧VNE1を計測し、
前記第1の交流電圧VNE1から前記第1の周波数fmの周波数成分を低減した第2の交流電圧VNE2を取り出し、
前記負荷抵抗Rの値と前記第1、第2及び第3の電圧値VLE1、VLN2及びVLE2とから前記活線Lの第1のインピーダンスZLを算出し、
前記第1の交流電流ILE1の電流値及び前記第2の交流電圧VNE2の電圧値から前記接地線Eの第2のインピーダンスZEを算出し、
前記第1及び第2のインピーダンスZL及びZEから前記ループインピーダンスZLEを算出する
ことを含み、
前記第1の交流電流I LE1 は、
前記活線Lに接続された第1の交流入力端子と、前記接地線Eに接続された第2の交流入力端子と、片極性の出力電流を出力する出力端子と、を含む全波整流回路を用いて、
前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が正極性であるときに前記出力電流を遮断し、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が負極性であるときに前記出力電流を流すことにより、前記第1及び第2の交流入力端子を介して前記活線L及び前記接地線Eの間に流れる前記第1の交流電流I LE1 を負極性とする第1の処理と、
前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が負極性であるときに前記出力電流を遮断し、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧が正極性であるときに前記出力電流を流すことにより、前記第1及び第2の交流入力端子を介して前記活線L及び前記接地線Eの間に流れる前記第1の交流電流I LE1 を正極性とする第2の処理と、
を、前記活線L及び前記接地線Eの間の電圧の極性が前記第1の周波数fmで切り替わるタイミングを利用して切り替えることにより、前記第1の交流電流I LE1 の極性を前記第2の周波数fsで切り替える
ことにより生成する、ループインピーダンス測定方法。 A loop impedance measuring method for measuring a loop impedance ZLE between a live line L supplying an AC voltage including a frequency component of a first frequency fm, a neutral line N, and a ground line E in a power line including the live line L and the ground line E, the method comprising the steps of:
measuring a first voltage value VLE1 between the live line L and the ground line E in a state where no load is connected between the live line L and the neutral line N, and a second voltage value VLN2 between the live line L and the neutral line N and a third voltage value VLE2 between the live line L and the ground line E in a state where a load resistance R is connected between the live line L and the neutral line N;
A first AC current ILE1 including a frequency component of a second frequency fs lower than the first frequency fm is caused to flow between the live line L and the ground line E;
measuring a first AC voltage VNE1 between the neutral wire N and the ground wire E in a state where the first AC current ILE1 is flowing between the live wire L and the ground wire E;
A second AC voltage VNE2 is obtained by reducing the frequency component of the first frequency fm from the first AC voltage VNE1 ;
calculating a first impedance ZL of the live line L from the value of the load resistance R and the first, second and third voltage values VLE1 , VLN2 and VLE2 ;
calculating a second impedance Z E of the ground line E from the current value of the first AC current I LE1 and the voltage value of the second AC voltage V NE2 ;
calculating the loop impedance ZLE from the first and second impedances ZL and ZE ;
The first AC current I LE1 is
A full-wave rectifier circuit including a first AC input terminal connected to the live line L, a second AC input terminal connected to the ground line E, and an output terminal for outputting a unipolar output current,
a first process for cutting off the output current when a voltage between the live line L and the ground line E is positive, and for allowing the output current to flow when a voltage between the live line L and the ground line E is negative, thereby making the first AC current ILE1 flowing between the live line L and the ground line E via the first and second AC input terminals negative ;
a second process of cutting off the output current when the voltage between the live line L and the ground line E is negative, and flowing the output current when the voltage between the live line L and the ground line E is positive, thereby making the first AC current ILE1 flowing between the live line L and the ground line E via the first and second AC input terminals positive ;
The polarity of the first AC current ILE1 is switched at the second frequency fs by utilizing the timing at which the polarity of the voltage between the live line L and the ground line E switches at the first frequency fm.
A method for measuring loop impedance by generating a loop impedance.
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