专利名称：漏电测试装置及具有该装置的漏电断路器、电路断路器、绝缘监视装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种漏电测试装置及具有该漏电测试装置的漏电断路器、电路断路
器、绝缘监视装置，该漏电测试装置生成用于检查漏电检测装置的动作的测试信号。
背景技术：
专利文献1所示的现有的漏电断路器的漏电测试装置，在交流电路的线间串联连
接测试开关、测试电阻以及零相序变流器的测试绕组，如果将测试开关闭合，则从交流电路
通过测试开关及测试电阻，向零相序变流器的测试绕组中流入漏电检测测试用模拟泄漏电
流、即测试电流，该测试电流是与交流电路的线间电压大致同相位的交流波形。 在泄漏电流中，存在由对地静电容量引起的泄漏电流Ioc和由对地绝缘电阻引起
的泄漏电流Ior，零相序变流器的输出为将它们进行矢量合成后的泄漏电流Io。在现有的
漏电断路器等的漏电检测装置中，由于检测的是矢量合成后的泄漏电流Io的大小，所以可
以通过由上述现有的漏电断路器的漏电测试装置产生的与交流电路的两端电压同相位的
交流波形进行测试动作。 由于引起要通过漏电断路器等保护的漏电火灾等的原因是绝缘电阻的老化，所以
只要检测由该对地绝缘电阻引起的泄漏电流Ior，就可以更加准确地进行漏电保护。用于检
测泄漏电流Ior的漏电检测装置，如专利文献2所示，不仅是根据零相序变流器的输出的大
小，还需要根据与电路电压之间的相位差等，通过运算来计算泄漏电流Ior。 专利文献1 :日本特开平5-182579号公报 专利文献2 :日本专利第4159590号公报
发明内容
在如上述所示的用于检测泄漏电流Ior的漏电检测装置中，由于泄漏电流Ior与
通过绝缘老化的相而测定的电路电压之间的相位不同，所以为了进行测试动作，需要使包
含考虑了所测定的交流电路电压而确定的泄漏电流Ior成分在内的测试电流流过。 但是，在现有的漏电断路器等的漏电测试装置中，存在下述课题，S卩，由于成为与
从交流电路获得的电压同相位的测试电流，所以随着交流电路的配线方式的不同，会流过
无法对泄漏电流Ior进行计算的相位的测试电流，由此漏电检测装置无法进行测试动作。 本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，得到一种漏电测试装置及
具有该装置的漏电断路器、电路断路器、绝缘监视装置，该漏电测试装置内置于检测由对地
绝缘电阻引起的泄漏电流Ior的漏电检测装置中。 本发明是一种漏电测试装置，其设置在漏电检测装置内，生成漏电检测动作检查 用的测试信号，该漏电检测装置根据插入至交流电路中的零相序变流器的输出，检测由对 地绝缘电阻引起的泄漏电流Ior，该漏电测试装置具有测试信号产生部，其作为所述测试信 号而生成与所述交流电路的电压具有相同周期且对应于所述交流电路的配线方式选择性地切换相位后的信号。
发明的效果 根据本发明，由于可以与从交流电路取得的电压信号和交流电路的配线方式对应 地，选择性地切换测试电流的相位，所以可以使用于检测由对地绝缘电阻引起的泄漏电流 lor的漏电检测装置，可靠地进行测试动作。
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的漏电断路器的电路框图。
图2是表示图1的测试信号产生部的动作的流程图。 图3是表示图1的测试信号产生部的输入电压与生成的测试信号的关系的波形 图。 图4是表示实施方式1所涉及的漏电断路器的单相电路中的泄漏电流与电压之间 的关系的矢量图。 图5是表示实施方式1所涉及的漏电断路器的三相A接线S相接地电路中的各 相的电压之间的关系的矢量图。 图6是表示实施方式1所涉及的漏电断路器的三相A接线S相接地电路中的稳 定状态的电压与泄漏电流之间的关系的矢量图。 图7是表示实施方式1所涉及的漏电断路器的三相A接线S相接地电路中的T 相接地故障的情况下的泄漏电流和电压之间的关系的矢量图。 图8是表示实施方式1所涉及的漏电断路器的三相A接线S相接地电路中的R 相接地故障的情况下的泄漏电流和电压之间的关系的矢量图。 图9是表示将实施方式1所涉及的漏电断路器的三相A接线S相接地电路中的 测试信号的相位设为与R-T电压同相位的情况下的测试电流、泄漏电流及电压之间的关系 的矢量图。 图10是表示使实施方式1所涉及的漏电断路器的三相A接线S相接地电路中的 测试信号的相位相对于R-T电压偏离90°的情况下的测试电流、泄漏电流及电压之间的关 系的矢量图。 图11是表示本发明的实施方式2所涉及的电路断路器的电路框图。
图12是表示本发明的实施方式3所涉及的绝缘监视装置的电路框图。
具体实施方式
实施方式1 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的内置有漏电测试装置的漏电断路器100 的电路框图。在图1中，漏电断路器100的开闭触点2与三相(R相、S相、T相)的交流电 路1连接，如果使跳闸电路11动作，则形成开路，将交流电路1切断。零相序变流器3向2 次绕组3a输出与交流电路1中产生的泄漏电流或者测试绕组3b中流过的模拟泄漏电流成 正比的电流信号。电源电路6与交流电路1连接，产生漏电断路器100的电源电压。
在漏电检测装置200中，泄漏电流输入电路4通过A/D变换部7，将零相序变流器 3的2次绕组3a的输出电流，变换为可进行A/D变换的电压信号，电压输入电路5通过A/D变换部7，将从交流电路1取得的电压，变换为可进行A/D变换的电压信号。A/D变换部7 通过与由周期测量部8测量的电路电压的周期对应的采样周期，对泄漏电流输入电路4以 及电压输入电路5的输出信号实施A/D变换。 泄漏电流运算部9根据A/D变换后的电压和泄漏电流信号、以及通过与电路设定 切换开关16连接的电路设定切换电路17设定的电路设定值，计算由对地绝缘电阻引起的 泄漏电流Ior。 漏电判定部10根据计算出的泄漏电流Ior、通过与感度电流切换开关18连接的感 度电流切换电路19设定的感度电流值、以及通过与动作时间切换开关20连接的动作时间 切换电路21设定的动作时间，对漏电进行判定，在判定为漏电的情况下，输出信号。通过从 漏电判定部IO输出的信号，使跳闸装置11动作。 另一方面，周期测量部8对来自电压输入电路5的电压信号的过零点的定时进行 计算，并测量电路电压的周期。 此外，泄漏电流运算部9的概要的说明如下(详细内容参照日本专利第4143463 号公报)。 由泄漏电流运算部9计算的泄漏电流Ior恒定，而不依赖于交流电路1的高次谐
波的频率，对地静电容量具有与交流电路1的高次谐波的频率成反比的特性，因而由对地
静电容量引起的漏电流Ic(Icl、Icm的合成)的量的比，依赖于漏电流的次数(第L次高次
谐波时为L，第M次高次谐波时为M)，所以以下的式(1)的关系成立。 Icl : L = Icm : M ... (1) 其中，Icl :第L次高次谐波漏电流成分 Icm :第M次高次谐波漏电流成分 另外，如果将漏电流矢量分解为电流Ir及Ic，则成为平行四边形，各漏电流矢量 I01、I0m以及Ir的终点落在一条直线上。根据该平行四边形，引出2条分别通过101及IOm 的终点并与Ir平行的辅助线时，通过原点的任意直线被上述2条辅助线截取的长度，也与 漏电流的次数成正比。而且，满足以上关系的x(基准相与由对地绝缘电阻引起的漏电流Ir 之间的相位差)，可以唯一地确定。 具体地说，如果使用以上关系进行解析，则电流Ir与基准相之间的相位差x，在假 定x+90 = x'时，可以通过以下的式(2)而得到。 x' = 90+arcTan{(aXMXI01-bXLXI0m)/{cXMXI01-dXLXI0m}} ... (2)
其中， a = cos (90-9 1) ... (3)
b = cos(90-9m)
c = sin(90_9 1)
d=sin(90-9m) 根据式(2)，可以得到基准相与Ir之间的相位差x，根据漏电流101 (基准值)、相 位差9 1、 9m以及x、和各漏电流的次数(L、M)，可以求出|lr|的大小。
|lr| = {(| 101 I XCos(x， - 9 1) XM)/(M-L)} X (Tan(x， - 9 l)-Tan(x， - 9 m)} …(4) 根据以上内容，可以求出电流Ir与基准相(S相)的电压之间的相位差x、以及电流Ir的大小。 通过利用相位差x，将电流Ir分解为交流电路1的3相中的2相即S以及T相， 可以计算出S以及T相中的与由对地绝缘电阻引起的第L次高次谐波电压VI相对应的漏 电流。在这里，第L次高次谐波电压Vl是作为上述标准化的基准的基本波或者高次谐波的 电压值，是经由带通滤波器从电压测定器得到的值。而且，通过将第L次高次谐波电压Vl 除以被分解至上述S以及T相的各漏电流，可以求出交流电路1的S、T相的对地绝缘电阻。 此外，也可以作为基准的电压而使用将第M次高次谐波电压Vm标准化(变为Vl/Vm倍)后 的电压(=VI)，通过除以被分解至上述S以及T相的各漏电流而求出对地绝缘电阻。
在设置于漏电检测装置200内的漏电测试装置300中，在具有来自测试输入电路 15或者通信电路22的测试输入的情况下，测试信号产生部12产生具有与电路电压的周期 相同的周期、且与从交流电路1获得的测定电压之间具有任意的相位差的测试信号。
另外，测试信号产生部12可以与通过电路设定切换电路17设定的电路设定值对 应地，对测试信号与从电路获得的测定电压之间的相位差选择性地进行切换。产生的测试 信号通过测试电流放大电路13放大，使模拟泄漏电流向零相序变流器3的测试绕组3b中 流入。 如果漏电判定部10判定为漏电而输出信号，则测试信号产生部12停止产生测试 信号。 图2是测试信号产生部12的直至测试信号生成为止的判定处理，在处理S1中，根 据测试输入的有无，对是否生成测试信号进行判定，在处理S2中，根据电路设定值，进行处 理S3(测试信号生成处理A)或者处理S4(测试信号生成处理B)的选择。
图3是表示由处理S3的测试信号生成处理A以及处理S4的测试信号生成处理B 生成的测试信号波形与输入的电压信号之间的关系的图。电压波形的过零点通过周期测量 部8进行计算，以该过零点为基准生成测试信号波形。 例如，在电路为单相2线式的情况下，电压和泄漏电流的关系如图4所示，由于泄 漏电流Ior是电阻成分中流过的电流，所以相对于电压的相位差为0° ，由于泄漏电流Ioc 是静电容量成分中流过的电流，所以相对于电压的相位差为90。。通过将作为模拟泄漏电 流的测试电流设为相对于电压具有接近于0°的相位差，使泄漏电流Ior成分增大，从而可 以进行测试动作。如果是相对于电压具有接近于90。的相位差的测试电流，则由于泄漏电 流Ior成分大致为O，所以无法检测泄漏电流Ior。 因此，在电路设定为单相或三相Y接线式的情况下，通过测试信号生成处理B生成 与电压波形同相位的测试信号波形。 例如，在电路为S相接地的三相A接线式的情况下，各相间的电压的关系如图5 所示，没有发生绝缘老化或漏电事故等的稳定状态的电压和泄漏电流之间的关系如图6所 示。在这里，在T相发生绝缘老化的情况下，如图7所示，如果将基准电压设为R-T电压，则 泄漏电流Ior的相位成为120° ，泄漏电流Ioc的相位成为180° 。相同地，在R相发生绝 缘老化的情况下，如图8所示，如果将基准电压设为R-T电压，则泄漏电流Ior的相位成为 60° ，泄漏电流Ioc的相位成为180。。由于作为S相接地的情况下的泄漏电流Ior检测单 元，无论因R相以及T相中哪个的绝缘老化引起的漏电都需要进行检测，所以在将测定电压 设为R-T电压的情况下，只要求出与作为测定电压的R-T电压垂直的成分，则无论是因R相以及T相中哪个的绝缘老化引起的漏电都可以进行检测。 如果将测试信号设为与作为测定电压的R-T电压同相位，则从零相序变流器3输 出的模拟泄漏电流，成为测试电流和泄漏电流Ioc的合成，存在如图9所示的矢量关系。由 于与R-T电压垂直的成分为O，所以无法作为泄漏电流Ior而进行测定，即使增大测试电流， 也无法进行漏电测试动作。 因此，通过测试信号生成处理A，生成相对于测定电压偏离60 120°相位的测试 信号波形。由此，流过包含足以进行动作的泄漏电流lor成分的模拟泄漏电流，可以进行漏 电测试动作。图10是相对于测定电压偏离90°相位的测试信号的情况下的矢量图。从零 相序变流器3输出的模拟泄漏电流成为测试电流和泄漏电流Ioc的合成，与R-T电压垂直 的成分成为与测试电流相同的值。由此，无论是R相以及T相中哪个的泄漏电流lor都可 以进行判断，可以进行测试动作。 根据本实施方式，由于可以与从交流电路1获得的电压信号和任意的电路设定对
应地，通过测试信号产生部12，对测试电流的相位进行选择性地切换，所以可以使漏电断路
器100中的用于检测由对地绝缘电阻引起的泄漏电流lor的漏电检测装置200，可靠地进行
测试动作。 实施方式2 图11是表示本发明的实施方式2所涉及的电路断路器400的电路框图。
在实施方式1中，构成为可以与通过电路设定切换电路17设定的电路设定值对应 地，选择性地切换测试信号的相位，但在本实施方式2中，如图11所示，通过设置电路状态 判定部23，而不需要从外部切换电路设定，该电路状态判定部23根据A/D变换后的各相的 电压信号对交流电路1的状态进行判定。 在电路状态判定部23中，通过根据A/D变换后的各线间的电压信号计算矢量，并
由此计算各线间电压的相位差，从而对单相、三相的电路状态进行判定。 另外，具有通过漏电判定部10的输出而进行动作的继电器输出部24，在检测出漏
电时，产生漏电警报继电器输出，从而可以作为带漏电警报继电器输出的电路断路器进行动作。 另外，在实施方式1中构成为使生成的测试信号，通过测试电流放大电路13进行 放大，并流入零相序变流器3的测试绕组3b中，但通过采用将测试信号输入至泄漏电流输 入电路4的结构，可以取消零相序变流器3的测试绕组3b，也不需要配线。
根据本实施方式2，由于设置了根据交流电路1的各相的电压信号对交流电路1的 状态进行判定的电路状态判定部23，所以不需要从外部切换电路设定，而使设定变得简单。
实施方式3 图12是表示本发明的实施方式3所涉及的绝缘监视装置500的电路框图。
在实施方式1及2中，示出了将漏电检测装置200应用于电路断路器中的例子，但 也可以如图12所示，作为在检测出漏电时通过输出电路29输出继电器输出的绝缘监视装 置而使用，具有与实施方式1及2相同的效果。 根据本实施方式3，由于可以与从交流电路1取得的电压信号和任意的电路设定 对应地，通过测试信号产生部12选择性地切换测试电流的相位，所以可以使绝缘监视装置 500中的用于检测由对地绝缘电阻引起的泄漏电流Ior的漏电检测装置200，可靠地进行测
7试动作。 此外，在本实施方式3中，示出了与实施方式1相同地具有电路设定电路17的绝 缘监视装置，但如果与实施方式2相同地，设置根据交流电路1的各相的电压信号对交流电 路1的状态进行判定的电路状态判定部23，则不需要从外部切换电路设定，使设定变得简单。 另外，在本实施方式3中，与实施方式1相同地采用了使生成的测试信号通过测试 电流放大电路13进行放大，并流入零相序变流器3的测试绕组3b的结构，但与实施方式2 相同地，通过采用将测试信号输入至泄漏电流输入电路4的结构，可以取消零相序变流器3 的测试绕组3b，也不需要配线。
权利要求
一种漏电测试装置，其设置在漏电检测装置内，生成漏电检测动作检查用的测试信号，该漏电检测装置根据插入至交流电路中的零相序变流器的输出，检测由对地绝缘电阻引起的泄漏电流(Ior)，该漏电测试装置的特征在于，具有测试信号产生部，其作为所述测试信号而生成与所述交流电路的电压具有相同周期且对应于所述交流电路的配线方式选择性地切换相位后的信号。
2. 如权利要求l所述的漏电测试装置，其特征在于，所述测试信号产生部将从所述交流电路取得的电压作为基准，设定所述测试信号的相位。
3. 如权利要求l所述的漏电测试装置，其特征在于，在所述漏电检测装置检测出泄漏电流(lor)时，所述测试信号产生部停止所述测试信 号的输出。
4. 如权利要求l所述的漏电测试装置，其特征在于，所述测试信号产生部与电路设定切换电路的输出对应地，选择性地切换所述测试信号 的相位，该电路设定切换电路输出与包含单相或者三相Y接线式、三相A接线式在内的所 述交流电路的配线方式对应的电路设定值。
5. 如权利要求l所述的漏电测试装置，其特征在于，所述测试信号产生部与电路状态判定部的输出对应地，选择性地切换所述测试信号的 相位，该电路状态判定部根据A/D变换后的所述交流电路的各相的电压信号，对所述交流 电路的状态进行判定。
6. 如权利要求l所述的漏电测试装置，其特征在于，所述测试信号产生部将所述测试信号输入至设置在所述漏电检测装置中的泄漏电流 输入电路。
7. —种漏电断路器，其特征在于，具有权利要求1至6中任一项所述的漏电测试装置的所述漏电检测装置，在检测出所 述泄漏电流(Ior)时，将所述交流电路切断。
8. —种电路断路器，其特征在于，具有权利要求1至6中任一项所述的漏电测试装置的所述漏电检测装置，在检测出所 述泄漏电流(Ior)时，产生漏电警报继电器输出。
9. 一种绝缘监视装置，其特征在于，具有权利要求1至6中任一项所述的漏电测试装置的所述漏电检测装置，在检测出所 述泄漏电流(Ior)时，产生继电器输出。
全文摘要
本发明得到一种漏电测试装置及具有该装置的漏电断路器、电路断路器、绝缘监视装置，该漏电测试装置内置于检测由对地绝缘电阻引起的泄漏电流(Ior)的漏电检测装置中。漏电测试装置生成检查漏电检测装置的动作的测试信号，该漏电检测装置根据插入至交流电路(1)中的零相序变流器(3)的输出，检测由对地绝缘电阻引起的泄漏电流(Ior)，该漏电测试装置具有测试信号产生部(12)，其作为测试信号而生成与交流电路的电压具有相同周期且对应于交流电路的配线方式选择性地切换相位后的信号。
文档编号G01R31/02GK101788602SQ200910176049
公开日2010年7月28日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年1月23日
发明者森贡 申请人:三菱电机株式会社