漏电流计算装置以及漏电流计算方法与流程

本发明涉及一种计算漏电流的漏电流计算装置以及漏电流计算方法。

背景技术：

在非专利文献1及专利文献1中分别公开有计算三相马达等负载的漏电流的技术的例子。非专利文献1的技术是用以在未将反相器用于三相马达等负载的驱动的设备中，高精度地测量对地绝缘电阻部分的漏电流的技术。另一方面，专利文献1的技术是用以在将反相器用于负载的驱动的设备中，高精度地测量对地绝缘电阻部分的漏电流的技术。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：大崎荣吉，《电气现场的事故彻底验证》，新电气，奥姆社(ohmsha)，2000年2月，2000年2月号，p.46～51

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报《日本专利特开2014-228519号公报(2014年12月8日公开)》

技术实现要素：

发明所要解决的问题

如非专利文献1及专利文献1中所示，之前计算对地绝缘电阻部分的漏电流的装置的构成对应于有无反相器而不同。因此，在现有技术中，存在必须对应于是否在设备中使用反相器，而灵活运用漏电流的计算装置这一问题。在现有技术中，进而也存在如下的问题：当以节能等为目的，在未使用反相器的设备中新追加反相器时，必须对应于此而变更漏电流的计算装置。

本发明是为了解决所述问题而成者。而且，本发明的目的在于提供一种不论有无反相器，均可高精度地计算对地绝缘电阻部分的漏电流的漏电流计算装置以及漏电流计算方法。

解决问题的技术手段

本发明的一方案的漏电流计算装置的特征在于包括：电压测量部，测量不同的三相中的任一者接地的三相交流式的商用电力系统的线间电压中的至少任一者；对地电压计算部，根据由所述电压测量部所测量的所述线间电压中的至少任一者，计算所述商用电力系统的中性点与大地之间的对地电压；漏电流测量部，测量在连接于所述商用电力系统的负载与所述大地之间流动的漏电流；频率成分提取部，自所测量的漏电流中提取与所述商用电力系统的系统频率同步的频率成分；相位差决定部，决定所计算的所述对地电压与所提取的所述频率成分的相位差；插入判定部，判定是否在所述商用电力系统与所述负载之间插入有反相器；以及漏电流计算部，根据对应于所述插入判定部的判定结果的计算顺序，计算穿过所述负载的对地绝缘电阻而在所述负载与所述大地之间流动的所述系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流。

本发明的一方案的漏电流计算装置方法的特征在于包括：电压测量步骤，测量不同的三相中的任一者接地的三相交流式的商用电力系统的线间电压中的至少任一者；对地电压计算步骤，根据所测量的所述线间电压中的至少任一者，计算所述商用电力系统的中性点与大地之间的对地电压；漏电流测量步骤，测量在连接于所述商用电力系统的负载与所述大地之间流动的漏电流；频率成分提取步骤，自所测量的漏电流中提取与所述商用电力系统的系统频率同步的频率成分；相位差决定步骤，决定所计算的所述对地电压与所提取的所述频率成分的相位差；插入判定步骤，判定是否在所述商用电力系统与所述负载之间插入有反相器；以及漏电流计算步骤，根据对应于所述插入判定步骤的判定结果的计算顺序，计算穿过所述负载的对地绝缘电阻而在所述负载与所述大地之间流动的所述系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流。

发明的效果

根据本发明，不论有无反相器，均可高精度地计算对地绝缘电阻部分的漏电流。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的漏电流计算装置的主要部分构成的方块图。

图2是表示应用本发明实施方式1的漏电流计算装置的第一构成例的概略系统图。

图3是表示应用本发明实施方式1的漏电流计算装置的第二构成例的概略系统图。

图4是说明本发明实施方式1的用以当在商用电力系统与三相马达之间插入有反相器时计算商用电力系统的对地电压的原理的图。

图5是说明本发明实施方式1的在商用电力系统与三相马达之间插入有反相器时的在三相马达与大地e之间流动的漏电流的图。

图6是说明本发明实施方式1的在商用电力系统与三相马达之间插入有反相器时的三相马达与大地e之间的对地绝缘电阻的图。

图7是表示本发明实施方式1的漏电流计算装置用以根据对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序，计算对地绝缘电阻部分漏电流的一连串的处理的流程的流程图。

图8是说明本发明实施方式1的漏电流计算装置用以在商用电力系统的系统频率与反相器的运转频率一致的情况下，计算与商用电力系统的系统频率同步的漏电流的原理的图。

图9是说明在本发明实施方式1中，在系统频率与运转频率一致的情况下，对所提取的漏电流进行向量表述时的终点进行旋转的原理的图。

图10是说明本发明实施方式1的用以计算对地绝缘电阻部分漏电流的第一种方法的图。

图11是说明本发明实施方式1的用以计算对地绝缘电阻部分漏电流的第二种方法的图。

图12是说明本发明实施方式1的圆的最小平方法的图。

图13是说明本发明实施方式1的用以计算对地绝缘电阻部分漏电流的第三种方法的图。

图14是表示应用本发明实施方式2的漏电流计算装置的构成例的概略系统图。

图15是表示本发明实施方式2的各三相马达的对地绝缘电阻部分漏电流或对地绝缘电阻的计算值的时间推移的一例的图。

具体实施方式

〔实施方式1〕

以下，参照图1～图13对本发明的实施方式1进行说明。

(第一构成例)

图2是表示应用本发明实施方式1的漏电流计算装置1的第一构成例的概略系统图。在所述图所示的例中，漏电流计算装置1构成为监视将商用电力系统2作为电源来进行驱动的三相马达5(负载)。

商用电力系统2是不同的三相(r相、s相、t相)中的s相与大地e连接的三相交流式的交流电源。所述三相经由r线、s线、及t线而分别连接于三相马达5的输入侧。三相马达5使用自商用电力系统2所供给的电压进行运行。

在商用电力系统2与三相马达5之间设置有包围r线、s线、及t线的零相变流器4。零相变流器4测量在商用电力系统2与三相马达5之间流动的三相的经合成的对地零相电流i0。虽然详细情况将后述，但所述零相电流i0等同于在三相马达5与大地e之间流动的漏电流。

(第二构成例)

图3是表示应用本发明实施方式1的漏电流计算装置1的第二构成例的概略系统图。在所述图所示的例中，漏电流计算装置1构成为监视通过将商用电力系统2作为电源的反相器3来进行驱动的三相马达5(负载)。

商用电力系统2是不同的三相(r相、s相、t相)中的s相与大地e连接的三相交流式的交流电源。所述三相经由r线、s线、及t线而分别连接于反相器3的输入侧。

反相器3自由商用电力系统2所供给的三相的电力生成规定的控制电压，并经由对应于输出侧的三相(u相、v相、w相)的三线(u线、v线、w线)而分别对三相马达5进行输出。三相马达5连接于反相器3的输出侧，使用所供给的各控制电压进行运行。

在反相器3与三相马达5之间设置有包围u线、v线、及w线的零相变流器4。零相变流器4测量在反相器3与三相马达5之间流动的三相的经合成的对地零相电流i0。虽然详细情况将后述，但所述零相电流i0等同于在三相马达5与大地e之间流动的漏电流。

在图2所示的构成中，在商用电力系统2与三相马达5之间未插入有反相器3。另一方面，在图3所示的构成中，在商用电力系统2与三相马达5之间插入有反相器3。不论是插入有反相器3的构成、还是未插入有反相器3的构成，均可应用漏电流计算装置1。

(漏电流计算装置1的构成)

图1是表示本发明实施方式1的漏电流计算装置的主要部分构成的方块图。如所述图所示，漏电流计算装置1具备：电压测量部11、漏电流测量部12、对地电压计算部13、频率成分提取部14、相位差计算部15(相位差决定部)、插入判定部16、圆中心计算部17、电阻部分漏电流计算部18(漏电流计算部)、绝缘电阻计算部19、绝缘不良判定部20(绝缘劣化负载特定部、绝缘劣化判定部)、以及输出部21。

电压测量部11测量商用电力系统2的线间电压中的至少任一者。在图2所示的构成中，电压测量部11测量商用电力系统2的输出侧的线间电压。在图3所示的构成中，电压测量部11测量反相器3的输入侧的线间电压。在本实施方式中，在图2的构成及图3的构成的任一者的情况下，均测量r相与s相之间的线间电压。再者，测量对象的线间电压并不限定于此，只要是任意的线间电压即可。例如，电压测量部11也可测量r相与t相之间的电压、或t相与s相之间的电压。再者，电压测量部11也可具有用以自所测量的电压中去除高频率成分、或提取系统频率成分的低通滤波器或带通滤波器。

对地电压计算部13根据由电压测量部11所测量的线间电压中的至少任一者，计算商用电力系统2的中性点与大地e之间的对地电压。在本实施方式中，根据r-s间的线间电压计算对地电压。

漏电流测量部12经由零相变流器4来测量在三相马达5与大地e之间流动的漏电流(零相电流)。漏电流测量部12也可具有用以自所测量的漏电流中去除高频率成分、或提取系统频率成分的低通滤波器或带通滤波器。

频率成分提取部14自所测量的漏电流中提取包含与商用电力系统2的系统频率同步的频率成分(即，频率与系统频率相同的频率成分)的至少一个频率成分。在所述提取处理中，例如也可使用离散傅立叶变换(discretefouriertransform，dft)或快速傅立叶变换(fastfouriertransformation，fft)等。

相位差计算部15计算所测量的线间电压或所计算的对地电压与所提取的系统频率的频率成分的相位差。相位差的计算例如通过运算处理来进行，但作为替代，也可通过使用规定的测量电路测量相位差来决定相位差。

插入判定部16判定是否在商用电力系统2与三相马达5之间插入有反相器3。在本实施方式中，插入判定部16根据通过频率成分提取部14而自漏电流中提取的至少一个频率成分，判定有无插入反相器3。判定的详细情况将后述。

圆中心计算部17计算通过至少在三个不同的时间点所计算的系统频率的频率成分及所决定的相位差来特定的各点所描绘的圆的中心点。

电阻部分漏电流计算部18根据所计算的圆的中心点，计算穿过三相马达5的对地绝缘电阻而在三相马达5与大地e之间流动的电流(系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流)。

绝缘电阻计算部19使用所计算的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流、及所测量的线间电压或所计算的对地电压，计算三相马达5的对地绝缘电阻。在未插入有反相器3的情况下，绝缘电阻计算部19使用线间电压，在插入有反相器3的情况下，绝缘电阻计算部19使用对地电压。

绝缘不良判定部20根据所计算的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流或对地绝缘电阻，判定有无三相马达5的绝缘不良。

输出部21将绝缘不良的判定结果以所期望的形态输出至漏电流计算装置1的外部。所述输出例如作为画面显示、通信输出、或接点信号输出来进行。

(第一构成的线间电压、漏电流及对地绝缘电阻的计算)

在未插入有反相器3的情况下，漏电流计算装置1将由电压测量部11所测量的值用作线间电压，将由电流测量部12所测量的值用作漏电流。漏电流计算装置1进而使用非专利文献1中所公开的方法或日本专利特开2013-195023号公报中所公开的方法，计算电阻部分的漏电流i0r。漏电流计算装置1可通过使用所计算的线间电压vrs与电阻部分的漏电流i0r，并以对地绝缘电阻r0＝vrs÷i0r来进行计算。

(第二构成的对地电压的计算)

图4是说明本发明实施方式1的用以当在商用电力系统2与三相马达5之间插入有反相器3时计算商用电力系统2的对地电压的原理的图。本实施方式的漏电流计算装置1为了计算经由反相器3而与商用电力系统2连接的三相马达5的对地绝缘电阻，而计算施加至三相马达5的对地绝缘电阻的电压(对地电压)。以下，参照图4对所述对地电压的计算方法进行说明。

施加至三相马达5的对地绝缘电阻的对地电压等同于商用电力系统2的中性点(n相)与大地e之间的电压。在商用电力系统2中，如图4中的(a)所示，s相(s线)接地。以中性点为基准的s相的电压是n相与s相之间的系统电压vs，因此n相与大地e之间的电压是相位与系统电压vs反转了180°的电压vs∠180°。

另一方面，如图4中的(b)所示，反相器3的中性点n的电位等同于商用电力系统2的中性点n的电位。因此，反相器3的中性点n与大地e之间的电压也等同于商用电力系统2的对地电压vs∠180°。另外，如图4中的(b)所示，u相的对地电压eu是在n相与u相之间的电压vu加上vs∠180°而成者。v相的对地电压ev是在n相与v相之间的电压vv加上vs∠180°而成者。w相的对地电压ew是在n相与w相之间的电压vw加上vs∠180°而成者。即，eu＝vu+vs∠180°、ev＝vv+vs∠180°、以及ew＝vw+vs∠180°。

此处，u相的电压vu、v相的电压vv、及w相的电压vw的相位相互偏差120°，因此具有若将各相的电压全部相加，则变成零的特性。即，vu+vv+vw＝0。因此，电压vs∠180°是施加至三相马达5的对地绝缘电阻的商用电力系统2的系统频率部分的对地电压。

如图4中的(a)所示，r-s线间电压是中性点(n相)与r相之间的电压vr与对地电压vs的向量和。对地电压计算部13可通过使所测量的r-s线间电压除以√3，而计算商用电力系统2的系统电压vs。系统电压vs与对地电压vs∠180°是指有效值相互相等、且相位相互偏差180°的电压。因此，对地电压计算部13可通过使所计算的系统电压vs的相位移动180°，而计算对地电压vs∠180°。

(第二构成的漏电流)

图5是说明本发明实施方式1的当插入有反相器3时在三相马达5与大地e之间流动的漏电流的图。

三相马达5的对地绝缘电阻及对地杂散电容是位于三相马达5的配线或线圈与大地e之间的阻抗成分。这些处于相互并列连接的关系。因此，如图5中的(a)所示，位于反相器3的输出侧的u相与大地e之间的对地绝缘电阻ru及对地杂散电容cu均是构成位于u相与大地e之间的阻抗zu的成分。

同样地，位于v相与大地e之间的对地绝缘电阻rv及对地杂散电容cv均是构成位于v相与大地e之间的阻抗zv的成分。另外，位于w相与大地e之间的对地绝缘电阻rw及对地杂散电容cw均是构成位于w相与大地e之间的阻抗zw的成分。

如图5中的(b)所示，在反相器3的输出侧，漏电流分别穿过各相而流动。具体而言，漏电流iu穿过u相而流动，漏电流iv穿过v相而流动，漏电流iw穿过w相而流动。在反相器3b的输出侧流动的零相电流i0等同于各相的漏电流的总和。因此，i0＝iu+iv+iw。

若着眼于系统频率成分，则对地电压vs∠180°呈同相位地施加至反相器3的输出侧的各相(u、v、w)。因此，iu＝vs∠180°÷zu，iv＝vs∠180°÷zu，iv[iw]＝vs∠180°÷zu。因此，i0＝vs∠180°÷(1÷zu+1÷zv+1÷zw)。

如以上那样，经由零相变流器4所测量的零相电流i0等同于穿过三相马达5的合成阻抗而流动的漏电流。因此，以下也存在将漏电流表述成漏电流i0的情况。

(第二构成的对地绝缘电阻)

图6是说明本发明实施方式1的在插入有反相器3的情况下，三相马达5与大地e之间的对地绝缘电阻的图。

若着眼于系统频率成分，则对地电压vs∠180°呈同相位地施加至反相器3的输出侧的各相(u、v、w)中。其可看作等同于zu、zv、及zw并联连接在施加有对地电压vs∠180°的共同的母线。因此，若将三相马达5与大地e之间的合成阻抗设为z0，则1÷z0＝1÷zu+1÷zv+1÷zw。若对所述式进行变形，则变成i0＝vs∠180°÷z0，因此z0＝vs∠180°÷i0。

对地合成阻抗z0分别包含相互并联连接的三相马达5的对地绝缘电阻及对地杂散电容作为成分。因此，若将零相电流i0与对地电压vs∠180°的相位差设为θ，则穿过z0中的对地绝缘电阻而流动的电流i0r为i0×cosθ。另一方面，穿过z0中的对地杂散电容而流动的电流i0c为i0×sinθ。

由此，三相马达5的对地绝缘电阻r0通过r0＝vs∠180°÷i0r来计算。另一方面，三相马达5的对地杂散电容的容抗c0通过c0＝vs∠180°÷i0c来计算。

(处理流程)

图7是表示本发明实施方式1的漏电流计算装置1用以根据对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序，计算对地绝缘电阻部分的漏电流的一连串的处理的流程的流程图。

在步骤s1中，电压测量部11测量r相与s相之间的线间电压。在步骤s2中，对地电压计算部13根据所测量的线间电压，计算对地电压。在步骤s3中，漏电流测量部经由零相变流器4来测量漏电流。在步骤s4中，频率成分提取部14自所测量的漏电流中提取包含系统频率的频率成分的至少一个频率成分。在未插入有反相器3的情况下，频率成分提取部14自漏电流中仅提取商用电力系统2的系统频率的频率成分。另一方面，在插入有反相器3的情况下，提取系统频率的频率成分、运转频率的频率成分、及运转频率的整数倍的频率的频率成分。在这些频率成分的提取处理中，例如可使用fft或dft。

在步骤s6～步骤s10中，插入判定部16自动地判定对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序。换言之，为了判定对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序，插入判定部16不需要由来自漏电流计算装置1的外部的例如使用者所进行的输入(指定对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序的信息的输入)。因此，可不耽搁漏电流计算装置1的用户的工夫，而判定对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序。再者，插入判定部16也可根据来自漏电流计算装置1的外部的输入，判定对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序。在此情况下，漏电流计算装置1也可正确地判定对应于有无反相器插入及频率一致/不一致的计算顺序。

在步骤s6中，电阻部分漏电流计算部18判定有无在任意的时间点所测量的漏电流i0及所计算的相位差θ的变化。当在步骤s6中为否时，在步骤s7中，电阻部分漏电流计算部18选择用以计算对地绝缘电阻部分的漏电流的对应于有反相器插入及频率一致的计算顺序。

当在步骤s6中为是时，在步骤s8中，插入判定部16判定有无系统频率的整数倍的频率以外的频率。当在步骤s8中为否时，在步骤s9中，插入判定部16选择用以计算对地绝缘电阻部分的漏电流的对应于无反相器插入的计算顺序。当系统频率为60hz时，例如在60hz、120hz、及180hz的各频率成分已被提取的情况下，插入判定部16选择对应于无反相器插入的计算顺序。在所述情况下提取的频率并不限定于所述三个频率，例如也可进一步提取240hz、300hz、……等其它频率。另一方面，当在步骤s8中为是时，在s10中，插入判定部16选择用以计算对地绝缘电阻部分的漏电流的对应于有反相器插入及频率不一致的计算顺序。例如在50hz、60hz、100hz、120hz、150hz、及180hz的各频率成分已被提取的情况下，插入判定部16选择对应于有反相器插入及频率不一致的计算顺序。

在步骤s11中，电阻部分漏电流计算部18根据在步骤s7、步骤s9、或步骤s10的任一者中所选择的计算顺序计算对地绝缘电阻部分的漏电流。在步骤s12中，绝缘不良判定部20根据所计算的对地绝缘电阻部分漏电流，计算三相马达5的对地绝缘电阻。

(无反相器3插入时的计算顺序)

在未插入有反相器3的情况下所选择的对地绝缘电阻部分的漏电流的计算顺序是基于i0r＝i0×(cosθ+1÷√3×sinθ)的关系式的计算顺序。在所述式中，i0r是对地绝缘电阻部分的漏电流。i0是自漏电流中提取的频率成分。θ是相位差。通过在步骤s9中选择所述式，在未插入有反相器3的情况下，电阻部分漏电流计算部18可正确地计算对地绝缘电阻部分的漏电流。绝缘不良判定部20通过使r-s线间电压除以对地绝缘电阻部分的漏电流，而计算三相马达5的对地绝缘电阻。由此，可正确地计算未插入有反相器3时的对地绝缘电阻。

(有反相器3插入且频率不一致时的计算顺序)

在插入有反相器3、且系统频率与运转频率不一致的情况下所选择的对地绝缘电阻部分的漏电流的计算顺序例如如以下那样。

图8中的(a)是说明本发明实施方式1的漏电流计算装置1用以计算与商用电力系统2的系统频率同步的漏电流的原理的图。

在由漏电流测量部12所测量的漏电流i0中包含与商用电力系统2的系统频率同步的成分(i0＿sys)、及与反相器3的运转频率同步的成分(i0＿inv)。为了计算三相马达5的对地绝缘电阻，必须自漏电流i0中仅提取作为与系统频率同步的漏电流成分的漏电流i0＿sys。

在图8中的(a)中，商用电力系统2供给至反相器3的电压的频率(系统频率)为60hz，反相器3驱动三相马达5的电压的频率(运转频率)为50hz。即，两者的频率设定互不相同。

在此情况下，系统频率成分提取部14执行提取具有与系统频率相同的频率的漏电流的运算处理，由此自所测量的漏电流i0中仅提取系统频率成分的漏电流i0＿sys。因系统频率与运转频率不同，故在所述提取处理中，提取与系统频率同步的成分，但不提取与运转频率同步的成分。由此，在所提取的漏电流i0＿sys中不包含与反相器3的运转频率成分同步的漏电流i0_inv。

在三相马达5与大地e之间的阻抗中包含对地绝缘电阻及对地杂散电容两者。通过将对地电压vs∠180°施加至对地绝缘电阻及对地杂散电容两者，所测量的漏电流i0的相位因对地杂散电容的影响而自对地电压vs∠180°的相位偏移。因此，自漏电流i0中提取的漏电流i0＿sys的相位差θ也自对地电压vs∠180°的相位偏移。

如图8中的(a)所示，当系统频率与运转频率不同时，在自漏电流i0中提取的漏电流成分中仅包含漏电流i0＿sys。因此，与测量的时间点无关，对地电压vs∠180°与漏电流成分(i0＿sys本身)的相位差θ始终相等。

因此，如图8中的(a)所示，若将平面坐标系的原点设为起点，相对于所述平面坐标系的横轴设置相位差θ的角度来描绘漏电流i0＿sys的向量，则与提取漏电流i0＿sys的时间点无关，所述向量的终点p0始终集中于相同的点。由此，将平面坐标系的原点与使终点p0投影于平面坐标系的横轴所得的点连结的向量高精度地对应于系统频率成分的电阻部分漏电流i0r＿sys。即，所述投影点的值为i0r＿sys的有效值。另一方面，将平面坐标系的原点与使终点p0投影于平面坐标系的纵轴上所得的点连结的向量高精度地对应于系统频率成分的电容部分漏电流i0c＿sys。即，所述投影点的值为i0c＿sys的有效值。

如以上那样，当商用电力系统2的系统频率与反相器3的运转频率不同时，漏电流计算装置1自所测量的漏电流i0中提取与系统频率同步的成分，由此可高精度地计算系统频率部分的漏电流i0＿sys。其结果，通过使用对地电压vs∠180°与漏电流i0r＿sys，也可高精度地计算三相马达5的对地绝缘电阻。

(有反相器3插入且频率一致时的计算顺序)

在插入有反相器3、且系统频率与运转频率一致的情况下，电阻部分漏电流计算部18根据以下所说明的一连串的计算顺序，计算对地绝缘电阻部分漏电流。

(漏电流的计算原理)

图8中的(b)是说明本发明实施方式1的漏电流计算装置1用以在商用电力系统2的系统频率与反相器3的运转频率一致的情况下，计算与商用电力系统2的系统频率同步的漏电流的原理的图。

当在商用电力系统2与三相马达5之间插入有反相器3时，在由漏电流测量部12所测量的漏电流i0中包含与商用电力系统2的系统频率同步的成分(i0＿sys)、及与反相器3的运转频率同步的成分(i0＿inv)。为了计算三相马达5的对地绝缘电阻，必须自漏电流i0中仅提取作为与系统频率同步的频率成分的漏电流i0＿sys。如图8中的(b)所示，当商用电力系统2的系统频率与反相器3的运转频率一致时，对漏电流i0进行向量表述时的终点不固定于一点，其位置在各测量时间点进行变化。其原因在于：在由频率成分提取部14所提取的漏电流中包含系统频率部分的漏电流i0＿sys与运转频率部分的漏电流i0＿inv两者。

当系统频率与运转频率的设定一致时，频率成分提取部14无法区分漏电流i0中所含有的与系统频率同步的成分及与运转频率同步的成分。因此，若频率成分提取部14执行自漏电流i0中提取与系统频率同步的成分的处理，则作为结果，混合有与系统频率同步的漏电流i0＿sys、及与运转频率同步的漏电流i0＿inv的漏电流i0＿mix被提取。

在此情况下，如图8中的(b)所示，在平面坐标系中所描绘的向量为i0＿sys的向量与i0＿inv的向量的合成向量(i0＿mix的向量)。虽然详细情况将后述，但所述合成向量的终点的位置因i0＿inv的影响，如点p1(特定点)、点p2(特定点)、及点p3(特定点)等那样在各测量时间点进行变化。具体而言，如图8中的(b)所示，所述变化是以各终点描绘圆81的方式产生。

因此，当系统频率与运转频率一致时，与图8中的(a)不同，向量的终点不固定于一点，因此无法根据所述终点来高精度地计算系统频率成分的电阻部分漏电流i0r＿sys。换言之，即便根据终点来计算i0r＿sys，其值也在各测量时间点进行变动，因此无法特定正确的值。

(描绘圆的理由)

图9是说明在本发明的实施方式1中，在系统频率与运转频率一致的情况下，对所提取的频率成分进行向量表述时的终点进行旋转的原理的图。

即便将系统频率与运转频率假定设定成相同的值，严格而言，相互也略微不同。例如，即便在分别设定成60hz的情况下，也如系统频率为60.00hz，另一方面，运转频率为60.01hz那样，相互略微产生偏差。因所述频率的偏差，如图9中的(a)所示，随着测量时间点逐渐地自p1变化成p2、自p2变化成p3，i0＿sys的波形91与i0＿inv的波形92一点点地相互发生偏差。

如上所述，当系统频率与运转频率一致时，在自漏电流i0中提取的漏电流i0＿mix中包含系统频率部分的漏电流i0＿sys与运转频率部分的漏电流i0＿inv。在此情况下，所决定的相位差θ是对地电压vs∠180°与漏电流i0＿mix的相位差，因此在漏电流i0＿inv中所含有的i0＿sys的波形与i0＿inv的波形之间产生偏差，由此相位差θ的值随着时间而发生偏差。由此，对漏电流i0＿mix进行向量表述时的终点的位置随着时间而变化。例如，漏电流i0的终点(特定点)p1～终点(特定点)p3的位置对应于图9中的(a)的p1～p3的波形的偏差而变化。伴随因所述变化而导致相位差θ经时变化，如图9中的(b)所示，i0＿mix的终点随着时间而描绘圆93。即，在原理上，p1～p3被绘制于圆93上。

i0＿sys的终点与圆93的中心点94一致。因此，本实施方式的漏电流计算装置1计算所述中心点94，进而使中心点94分别投影于平面坐标轴的横轴及纵轴，由此高精度地计算i0r＿sys及i0c＿inv。

计算漏电流i0＿mix的终点所描绘的圆的中心点的方法有多种。以下，对其中的三种方法分别进行说明。

(第一种方法)

图10是说明本发明实施方式1的用以在系统频率与运转频率一致的情况下计算对地绝缘电阻部分漏电流的第一种方法的图。

在图10的例中，频率成分提取部14在三个不同的时间点提取i0＿mix。同样地，相位差计算部15在三个不同的时间点计算相位差θ。由此，圆中心计算部17根据在三个时间点所决定的漏电流i0＿mix及相位差θ，计算作为对各i0＿mix进行向量表述时的终点的点p1～点p3。

圆中心计算部17计算将所述点p1～点p3作为顶点的三角形101的外心来代替直接计算穿过所述点p1～点p3的圆102。所述外心与外接于三角形101的圆102的中心点103一致。如此，在图10的例中，圆中心计算部17可通过计算将p1～p3作为顶点的三角形101的外心，而计算穿过这些点的圆102的中心点103。

圆中心计算部17将所计算的中心点103输出至电阻部分漏电流计算部18。如图10所示，将平面坐标系的原点设为起点，将中心点103设为终点的向量正是自漏电流漏电流i0中提取的漏电流i0＿mix中的系统频率部分的漏电流i0＿sys。因此，电阻部分漏电流计算部18可通过将所计算的中心点103投影于横轴，而计算系统频率部分的漏电流i0＿sys中的对地绝缘电阻部分的漏电流i0r＿sys。

电阻部分漏电流计算部18将所计算的i0r＿sys输出至绝缘电阻计算部19。绝缘电阻计算部19使用漏电流i0r＿sys及对地电压vs∠180°，计算三相马达5的对地绝缘电阻。

在所述方法中，仅使用三个点p1～p3来计算中心点103。即，为了计算i0r＿sys，只要在三个不同的时间点测量漏电流i0便足够，因此可快速地计算i0r＿sys。

(第二种方法)

图11是说明本发明实施方式1的用以在系统频率与运转频率一致的情况下计算对地绝缘电阻部分漏电流的第二种方法的图。

在图11的例中，频率成分提取部14在四个以上的不同的时间点提取i0＿mix。同样地，相位差计算部15在四个以上的不同的时间点计算相位差θ。由此，圆中心计算部17根据在四个以上的时间点所决定的漏电流i0＿mix及相位差θ，计算作为对各i0＿mix进行向量表述时的终点的各点pn(n＝1、2、3、4、……)。

圆中心计算部17计算穿过所述各点pn的圆111的方程式。而且，使用所述方程式计算圆111的中心点112。在图11的例中，圆中心计算部17通过使用所计算的各点pn的圆的最小平方法来计算圆111的方程式。以下，更具体地进行说明。

图12是说明本发明实施方式1的圆的最小平方法的图。如所述图所示，设为将各点pn作为点p1(x1,y1)、点p2(x2,y2)、点p3(x3,y3)、点p4(x4,y4)、……来计算。在本实施方式中，将近似于这些点的圆111的方程式设为(x－a)²×(y－b)²＝r²，并通过最小平方法来计算如这些点与(x－a)²×(y－b)²＝r²的误差的平方和e变成最小那样的系数a、系数b、及系数r。

误差e由e＝σ((x－a)²×(y－b)²＝r²)来规定。但是，若要使用所述式计算误差e，则a、b、及r均变成四次函数，因此计算变得非常复杂。因此，首先获得将a、b、及r如以下那样替换成参数a、参数b、及参数c的关系式。

e＝σ(x2+y2+ax+by+c)

此处，a＝-2a，b＝-2b，c＝a²+b²－r²。若对所述关系式进行偏微分，则可获得下式。

[数学式1]

若通过行列运算来解答这些式子，则可获得以下的行列式(determinant)。

[数学式2]

若将所述行列式展开，则可获得以下的行列式。

[数学式3]

通过解答所述行列式，决定参数a、参数b、及参数c。将所决定的参数a、参数b、及参数c代入至所述关系式，由此可决定系数a、系数b、及系数r。由此计算圆111的方程式，因此使用其来计算中心点112。基于中心点112的对地绝缘电阻部分的漏电流i0＿sys的计算、以及基于漏电流i0＿sys及对地电压vs∠180°的三相马达5的对地绝缘电阻的计算与所述例相同。

在所述方法中，将圆的最小平方法用于圆11的计算，因此可更高精度地计算圆111的中心点112。因此，可更高精度地计算漏电流i0＿sys及对地绝缘电阻。

在图11中的(b)中表示i0＿sys的实际的计算结果的一例。在所述例中，作为圆111的方程式，计算出(x－0.0044)²+(y－0.0133)²＝0.0039²。若将根据所述方程式所决定的中心点112投影于横轴，则值变成4.4ma，因此作为i0r＿sys，计算出4.4ma。用于所述计算的三相马达5的i0＿sys的理论值为4.3ma，因此可知计算结果与理论值大体上一致。另外，使用4.4ma的i0＿sys所计算的三相马达5的对地绝缘电阻为26.9kω，其也与理论值的27kω大体上一致。

(第三种方法)

图13是说明本发明实施方式1的用以在系统频率与运转频率一致的情况下计算对地绝缘电阻部分漏电流的第三种方法的图。

在图13的例中，频率成分提取部14并非直接计算圆的中心点，作为替代，计算固定时间内的i0＿mix的对地绝缘电阻部分的漏电流的最小值与i0＿mix中的对地绝缘电阻部分的漏电流的最大值，并将两者的中间值作为i0r＿sys来计算。

在所述方法中，频率成分提取部14在横跨固定时间内(理想的是60秒以上的长时间)的各时间点，即直至圆一圈以上的点得到计算为止，提取i0＿mix。同样地，相位差计算部15在各时间点计算相位差θ，直至圆一圈以上的点得到计算为止。在所述方法中，圆中心计算部17不计算圆的中心。作为替代，绝缘电阻计算部19使用在各时间点所获得的漏电流i0＿mix及相位差θ，计算各时间点的漏电流i0＿mix中的对地绝缘电阻部分的漏电流i0r＿mix。i0r＿mix通过使i0＿mix与cosθ相乘来获得。即，i0r＿mix＝i0＿mix×cosθ。

绝缘电阻计算部19在横跨长时间(60秒以上)的各时间点执行i0r＿mix的计算。i0r＿mix的值与将对i0＿mix进行向量表述时的终点投影于横轴所得的点处的横轴的值一致。所述终点如所述那样描绘圆，因此将终点投影于横轴所得的点必定位于将整个圆投影于横轴所获得的线中。因此，在所计算的i0r＿mix，分别对应于线的端部的最小值131及最大值132自然明确。

所述最小值131与最大值132分别对应于i0＿mix的终点所描绘的圆的横轴方向上的各端部，因此最小值131与最大值132的中间值132对应于圆的中心点。如上所述，将圆的中心点投影于横轴所得的值对应于i0r＿sys，因此电阻部分漏电流计算部18可通过计算中间值132而计算i0r＿sys。

再者，基于i0r＿sys及对地电压vs∠180°的三相马达5的对地绝缘电阻的计算与所述例相同。

在所述方法中，无需为了计算i0r＿sys而使用复杂的方程式求出圆的中心，因此可通过简单的计算来获得i0r＿sys。

在图13中的(b)中表示利用第三种方法的i0r＿sys的实际的计算结果的一例。在所述例中，作为中间值132，即作为i0r＿sys，计算出4.3ma。使用4.3ma的i0r＿sys所计算的三相马达5的对地绝缘电阻为27.1kω，其与理论值的27kω大体上一致。

(本实施方式的优点)

如以上那样，漏电流计算装置1判定是否在商用电力系统2与三相马达5之间插入有反相器3。漏电流计算装置1进而根据对应于判定结果的计算顺序，计算穿过三相马达5的对地绝缘电阻而在三相马达5与大地e之间流动的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流。详细而言，在未插入有反相器3的情况下，漏电流计算装置1根据对应于此的计算顺序计算对地绝缘电阻部分的漏电流。另一方面，在插入有反相器3的情况下，漏电流计算装置1根据对应于此的计算顺序计算对地绝缘电阻部分的漏电流。因此，不论是在设备中存在反相器3的情况、还是不存在反相器3的情况，只要在对地绝缘电阻部分的漏电流的计算中有漏电流计算装置1便足够。换言之，除漏电流计算装置1以外，不需要用以测量对地绝缘电阻部分的漏电流的装置。因此，不论有无反相器，本实施方式的漏电流计算装置1均可高精度地计算对地绝缘电阻部分的漏电流。

〔实施方式2〕

以下，参照图14及图15对本发明的实施方式2进行说明。对与所述实施方式1共同的各构件标注相同的符号，并省略详细的说明。

(概略构成)

图14是表示应用本发明实施方式2的漏电流计算装置1的构成例的概略系统图。在本实施方式中，漏电流计算装置1的构成基本上与实施方式1相同。但是，在本实施方式中，如图14所示，一台漏电流计算装置1能够构成为分别监视多个三相马达(5a及5b)。

三相马达5a及三相马达5b分别通过反相器3a及反相器3b来驱动。反相器3a及反相器3b各自的输入侧均与共同的商用电力系统2连接。反相器3a的输出侧与三相马达5a连接，另一方面，反相器3b的输出侧与三相马达5b连接。

另外，在反相器3a与三相马达5a之间配置有零相变流器4a，另一方面，在反相器3b与三相马达5b之间配置有零相变流器4b。所述零相变流器4a及零相变流器4b均与漏电流计算装置1的漏电流测量部12连接。

(计算顺序)

在本实施方式中，漏电流计算装置1计算分别对应于三相马达5a及三相马达5b的对地绝缘电阻部分漏电流及对地绝缘电阻。以下对其顺序进行说明。

电压测量部11测量多个反相器3a及3b中的任一者的输入侧的线间电压中的至少任一者。因各反相器3a及反相器3b的输入侧与共同的商用电力系统2连接，故例如反相器3a的r相与s相之间的电压vrs完全等同于反相器3b的r相与s相之间的电压vrs。如此，在本实施方式中，只要仅在一处测量电压vrs即可，因此可使漏电流计算装置1的构成变得更简单。

对地电压计算部13根据自反相器3a的输入侧所测量的电压rs，计算对地电压vs∠180°。因电压vrs在反相器3a及反相器3b中通用，故在以下的处理中，漏电流计算装置1将电压vs∠180°用作在三相马达5a及三相马达5b中通用的对地电压。

漏电流测量部12经由零相变流器4a来测量三相马达5a的漏电流，并且经由零相变流器4b来测量三相马达5b的漏电流。即，漏电流计算装置1具备对于三相马达5a及三相马达5b通用的一个漏电流测量部12。

再者，漏电流计算装置1也可具备分别对应于各三相马达5a及三相马达5b的多个漏电流测量部12a及12b。所述构成中，漏电流测量部12a零相变流器4a连接，另一方面，漏电流测量部12b与零相变流器4b连接。而且，漏电流测量部12a经由零相变流器4a来测量三相马达5a的漏电流，另一方面，漏电流测量部12b经由零相变流器4b来测量三相马达5b的漏电流。

频率成分提取部14自三相马达5a的漏电流中提取对应于三相马达5a的频率成分。另一方面，自三相马达5b的漏电流中提取对应于三相马达5b的频率成分。

相位差计算部15对所计算的对地电压与三相马达5a的频率成分之间的相位差进行计算。进而，对所计算的对地电压与三相马达5b的频率成分之间的相位差进行计算。

电阻部分漏电流计算部18根据对应于三相马达5a的圆的中心点，计算三相马达5a的对地绝缘电阻部分漏电流。另外，根据对应于三相马达5b的圆的中心点，计算三相马达5b的对地绝缘电阻部分漏电流。

绝缘电阻计算部19根据对地电压vs∠180°与三相马达5a的对地绝缘电阻部分漏电流，计算三相马达5a的对地绝缘电阻。另外，根据对地电压vs∠180°与三相马达5b的对地绝缘电阻部分漏电流，计算三相马达5b的对地绝缘电阻。

图15是表示本发明实施方式2的各三相马达5的对地绝缘电阻部分漏电流或对地绝缘电阻的计算值的时间推移的一例的图。图15中的(a)表示三相马达5a及三相马达5b各自的对地绝缘电阻部分漏电流的时间推移。图中，ch1对应于三相马达5a，ch2对应于三相马达5a。另一方面，图15中的(b)表示三相马达5a及三相马达5b各自的对地绝缘电阻的时间推移。图中，ch1对应于三相马达5a，ch2对应于三相马达5a。在这些图中，在三相马达5a与三相马达5b中，对地绝缘电阻部分漏电流或对地绝缘电阻的时间变化彼此不同。漏电流计算装置1对相互的值进行比较、或将各个值与规定的阈值进行比较，由此可适宜特定已绝缘劣化的三相马达5。

(基于偏离程度的判定)

绝缘不良判定部20将三相马达5a的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流、与三相马达5b的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流相互进行比较，由此可分别判定三相马达5a及三相马达5b的绝缘劣化的程度。例如，在图15中的(a)的例中，在某一时间点的三相马达5a的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流、与相同的时间点的三相马达5b的系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流之间产生大的偏离度151。在检测到所述偏离度151的情况下，绝缘不良判定部20判定对地绝缘电阻部分漏电流更大的三相马达5a已绝缘劣化。

(基于阈值的判定)

绝缘不良判定部20也可将三相马达5a及三相马达5b之中，相对应的对地绝缘电阻部分漏电流超过规定的阈值的三相马达5作为已绝缘劣化的三相马达5a来特定。例如，在图15中的(a)中，三相马达5a的对地绝缘电阻部分漏电流在某一时间点以后超过阈值152，因此绝缘不良判定部20可特定在所述时间点以后，三相马达5a已绝缘劣化。

再者，使用所述偏离度或阈值的判定不仅可将对地绝缘电阻部分漏电流作为对象来进行，如图15中的(b)所示，也可将三相马达5a及三相马达5b的对地绝缘电阻作为对象来进行。例如，在图15中的(b)中，在某一时间点的三相马达5a的对地绝缘电阻与相同的时间点的三相马达5b的对地绝缘电阻之间产生大的偏离度153。在检测到所述偏离度153的情况下，绝缘不良判定部20判定对地绝缘电阻更小的三相马达5a已绝缘劣化。另外，在图15中的(b)中，三相马达5a的对地绝缘电阻在某一时间点以后低于阈值154，因此绝缘不良判定部20可特定在所述时间点以后，三相马达5a已绝缘劣化。

(变形例)

在漏电流计算装置1具备多个漏电流测量部12的构成中，不需要用以测量不作为监视对象的三相马达5的漏电流的漏电流测量部12。漏电流计算装置1具备此种不需要的漏电流测量部12会导致漏电流计算装置1的无益的成本上升。

为了防止所述情况，各漏电流测量部12也可为用以测量漏电流的增设单元。在此情况下，可在漏电流计算装置1仅搭载必要的数量的漏电流测量部12、或自漏电流计算装置1中卸除不需要的漏电流测量部12，因此可抑制漏电流计算装置1的成本。再者，为了将漏电流测量部12作为此种增设单元来实现，例如只要使用日本专利特开2013-181813中所公开的技术即可。

(总结)

为了解决所述问题，本发明的方案1的漏电流计算装置的特征在于包括：电压测量部，测量不同的三相中的任一者接地的三相交流式的商用电力系统的线间电压中的至少任一者；对地电压计算部，根据由所述电压测量部所测量的所述线间电压中的至少任一者，计算所述商用电力系统的中性点与大地之间的对地电压；漏电流测量部，测量在连接于所述商用电力系统上的负载与所述大地之间流动的漏电流；频率成分提取部，自所测量的漏电流中提取与所述商用电力系统的系统频率同步的频率成分；相位差决定部，决定所计算的所述对地电压与所提取的所述频率成分的相位差；插入判定部，判定是否在所述商用电力系统与所述负载之间插入有反相器；以及漏电流计算部，根据对应于所述插入判定部的判定结果的计算顺序，计算穿过所述负载的对地绝缘电阻而在所述负载与所述大地之间流动的所述系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流。

根据所述构成，漏电流计算装置判定是否在商用电力系统与负载之间插入有反相器。漏电流计算装置进而根据对应于判定结果的计算顺序，计算穿过负载的对地绝缘电阻而在负载与大地之间流动的所述系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流。详细而言，在未插入有反相器的情况下，漏电流计算装置根据对应于此的计算顺序计算对地绝缘电阻部分的漏电流。另一方面，在插入有反相器的情况下，漏电流计算装置根据对应于此的计算顺序计算对地绝缘电阻部分的漏电流。因此，不论是在设备中存在反相器的情况、还是不存在反相器的情况，只要在对地绝缘电阻部分的漏电流的计算中有漏电流计算装置便足够。换言之，除漏电流计算装置以外，不需要用以测量对地绝缘电阻部分的漏电流的装置。

如以上那样，本发明的方案1的漏电流计算装置不论有无反相器，均可高精度地计算对地绝缘电阻部分的漏电流。

本发明的方案2的漏电流计算装置的特征在于：在方案1中，所述插入判定部根据来自所述漏电流计算装置的外部的输入来判定是否插入有所述反相器。

根据所述构成，可正确地判定是否插入有反相器。

本发明的方案3的漏电流计算装置的特征在于：在方案1中，所述插入判定部自动地判定是否插入有所述反相器。

根据所述构成，可不耽搁漏电流计算装置的用户的工夫，而判定是否插入有反相器。

本发明的方案4的漏电流计算装置的特征在于：在方案3中，根据在任意的时间所测量的所述漏电流及所决定的所述相位差的变化、与自所述漏电流中提取的所述频率成分，判定是否插入有所述反相器。

根据所述构成，可正确地判定是否插入有反相器。

为了解决所述问题，本发明的方案5的漏电流计算装置方法的特征在于包括：电压测量步骤，测量不同的三相中的任一者接地的三相交流式的商用电力系统的线间电压中的至少任一者；对地电压计算步骤，根据所测量的所述线间电压中的至少任一者，计算所述商用电力系统的中性点与大地之间的对地电压；漏电流测量步骤，测量在连接于所述商用电力系统上的负载与所述大地之间流动的漏电流；频率成分提取步骤，自所测量的漏电流中提取与所述商用电力系统的系统频率同步的频率成分；相位差决定步骤，决定所计算的所述对地电压与所提取的所述频率成分的相位差；插入判定步骤，判定是否在所述商用电力系统与所述负载之间插入有反相器；以及漏电流计算步骤，根据对应于所述插入判定步骤的判定结果的计算顺序，计算穿过所述负载的对地绝缘电阻而在所述负载与所述大地之间流动的所述系统频率部分的对地绝缘电阻部分漏电流。

根据所述构成，不论有无反相器，均可高精度地计算对地绝缘电阻部分的漏电流。

本发明并不限定于所述各实施方式，可在权利要求中所示的范围内进行各种变更。将分别在不同的实施方式中公开的技术手段适宜组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围内。通过将分别在各实施方式中公开的技术手段组合，也可形成新的技术特征。

符号的说明

11：电压测量部

12：漏电流测量部

13：对地电压计算部

14：频率成分提取部

15：相位差计算部(相位差决定部)

16：插入判定部

17：圆中心计算部

18：电阻部分漏电流计算部(漏电流计算部)

19：对地绝缘电阻计算部

20：绝缘劣化判定部(绝缘劣化负载特定部、绝缘劣化判定部)

21：输出部