JPH11122819A - 直流地絡検出装置 - Google Patents
直流地絡検出装置Info
- Publication number
- JPH11122819A JPH11122819A JP9286302A JP28630297A JPH11122819A JP H11122819 A JPH11122819 A JP H11122819A JP 9286302 A JP9286302 A JP 9286302A JP 28630297 A JP28630297 A JP 28630297A JP H11122819 A JPH11122819 A JP H11122819A
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- ground fault
- power
- current
- power supply
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度ドリフト等によるオフセットが存在する
場合や高抵抗接地、低抵抗の場合にも、直流地絡事故を
確実に検出する。 【解決手段】 直流電源１の直流電力を交流電力に変換
して中性点接地の単相３線式電力系統３６に連系する電
力変換装置２に接続され、かつ、直流電源１から電力系
統３６の中性点を介して地絡電流が流れる直流地絡事故
を検出する直流地絡検出装置であって、直流電源１の正
極を流れる電流と負極を流れる電流との差分をコモン電
流として取り込み、このコモン電流に基づいて直流地絡
を検出する直流地絡検出装置に関する。前記コモン電流
から電力系統３６の電源周波数の２倍の周波数成分の信
号を抽出して直流地絡事故を検出するバンドパスフィル
タ５１、検出レベル設定器４５、比較器４４等を備え
る。
場合や高抵抗接地、低抵抗の場合にも、直流地絡事故を
確実に検出する。 【解決手段】 直流電源１の直流電力を交流電力に変換
して中性点接地の単相３線式電力系統３６に連系する電
力変換装置２に接続され、かつ、直流電源１から電力系
統３６の中性点を介して地絡電流が流れる直流地絡事故
を検出する直流地絡検出装置であって、直流電源１の正
極を流れる電流と負極を流れる電流との差分をコモン電
流として取り込み、このコモン電流に基づいて直流地絡
を検出する直流地絡検出装置に関する。前記コモン電流
から電力系統３６の電源周波数の２倍の周波数成分の信
号を抽出して直流地絡事故を検出するバンドパスフィル
タ５１、検出レベル設定器４５、比較器４４等を備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力を交流電
力に変換する単相３線出力形の電力変換装置に備えら
れ、直流地絡事故を検出して電力変換装置を電力系統か
ら解列したり、その運転を停止させるための直流地絡検
出装置に関する。
力に変換する単相３線出力形の電力変換装置に備えら
れ、直流地絡事故を検出して電力変換装置を電力系統か
ら解列したり、その運転を停止させるための直流地絡検
出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、電力系統と連系運転される太陽
光発電用電力変換装置等の単相３線出力形電力変換装置
の構成を直流地絡検出装置と共に示したものである。図
において、１は太陽電池等の直流電源、２は単相３線出
力形電力変換装置、２１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチ
素子、２２はダイオード、２３はこれらのスイッチ素子
２１及びダイオード２２から構成される直列スイッチ回
路、２４はリアクトル、２５，２６はコンデンサ、２７
はＩＧＢＴ等の半導体スイッチ素子、２８はスイッチ素
子２７に逆並列接続されたダイオード、２９はこれらの
半導体スイッチ素子２７及びダイオード２８の並列回路
を２個直列に接続して構成されたハーフブリッジインバ
ータ、３０も同一構成のハーフブリッジインバータ、３
１，３２はフィルタ用リアクトル、３３，３４はフィル
タ用コンデンサ、３５は遮断器、３６は２つの単相交流
電源を有する単相３線式の電力系統である。この構成に
おいて、直列スイッチ回路２３及びコンデンサ２５，２
６は直流分圧回路を構成している。
光発電用電力変換装置等の単相３線出力形電力変換装置
の構成を直流地絡検出装置と共に示したものである。図
において、１は太陽電池等の直流電源、２は単相３線出
力形電力変換装置、２１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチ
素子、２２はダイオード、２３はこれらのスイッチ素子
２１及びダイオード２２から構成される直列スイッチ回
路、２４はリアクトル、２５，２６はコンデンサ、２７
はＩＧＢＴ等の半導体スイッチ素子、２８はスイッチ素
子２７に逆並列接続されたダイオード、２９はこれらの
半導体スイッチ素子２７及びダイオード２８の並列回路
を２個直列に接続して構成されたハーフブリッジインバ
ータ、３０も同一構成のハーフブリッジインバータ、３
１，３２はフィルタ用リアクトル、３３，３４はフィル
タ用コンデンサ、３５は遮断器、３６は２つの単相交流
電源を有する単相３線式の電力系統である。この構成に
おいて、直列スイッチ回路２３及びコンデンサ２５，２
６は直流分圧回路を構成している。
【０００３】その動作を略述すると、直流電源１が両端
に接続されたコンデンサ２５の電圧Ｖ1は直流電源１の
電圧にクランプされ、直流電源１が接続されていない方
のコンデンサ２６の電圧Ｖ2がＶ1に等しくなるように制
御が行われる。すなわち、各コンデンサ２５，２６の電
圧を検出してＶ1，Ｖ2の偏差が零になるように直列スイ
ッチ回路２３のスイッチ素子２１の点弧期間を制御す
る。これによってハーフブリッジインバータ２９，３０
の直流電圧Ｖ1，Ｖ2が等しく制御され、ハーフブリッジ
インバータ２９，３０から出力される２つの単相交流電
力が単相３線式の電力系統３６に連系される。
に接続されたコンデンサ２５の電圧Ｖ1は直流電源１の
電圧にクランプされ、直流電源１が接続されていない方
のコンデンサ２６の電圧Ｖ2がＶ1に等しくなるように制
御が行われる。すなわち、各コンデンサ２５，２６の電
圧を検出してＶ1，Ｖ2の偏差が零になるように直列スイ
ッチ回路２３のスイッチ素子２１の点弧期間を制御す
る。これによってハーフブリッジインバータ２９，３０
の直流電圧Ｖ1，Ｖ2が等しく制御され、ハーフブリッジ
インバータ２９，３０から出力される２つの単相交流電
力が単相３線式の電力系統３６に連系される。
【０００４】ここで、単相３線式の電力系統３６は中性
点が接地されている。このため、図３に示すように直流
電源１の正極側で地絡事故（地絡抵抗をＲGとする）が
発生した場合、実線の矢印で示す地絡電流直流分Ｉdcと
破線の矢印で示す地絡電流交流分Ｉacとが流れ、火災等
の不測の事態を引き起こすおそれがある。
点が接地されている。このため、図３に示すように直流
電源１の正極側で地絡事故（地絡抵抗をＲGとする）が
発生した場合、実線の矢印で示す地絡電流直流分Ｉdcと
破線の矢印で示す地絡電流交流分Ｉacとが流れ、火災等
の不測の事態を引き起こすおそれがある。
【０００５】そこでこの種の電力変換装置では、変流器
４１により直流電源１の正極側から流れ出る電流と負極
側に流れ込む電流との差分（コモン電流という）ＩGを
検出し、そのレベルから直流地絡事故を検出している。
具体的には、前記変流器４１、電流／電圧変換器４２、
ＰＷＭ成分除去用のフィルタ４３、比較器４４、検出レ
ベル設定器４５により直流地絡検出装置４を構成し、変
流器４１により検出したコモン電流ＩGに相当する電圧
を検出レベルと比較して比較器４４から直流地絡検出信
号を出力させ、遮断器３５の開放や電力変換装置の運転
停止等を行っていた。
４１により直流電源１の正極側から流れ出る電流と負極
側に流れ込む電流との差分（コモン電流という）ＩGを
検出し、そのレベルから直流地絡事故を検出している。
具体的には、前記変流器４１、電流／電圧変換器４２、
ＰＷＭ成分除去用のフィルタ４３、比較器４４、検出レ
ベル設定器４５により直流地絡検出装置４を構成し、変
流器４１により検出したコモン電流ＩGに相当する電圧
を検出レベルと比較して比較器４４から直流地絡検出信
号を出力させ、遮断器３５の開放や電力変換装置の運転
停止等を行っていた。
【０００６】なお、図４は地絡電流直流分Ｉdc、コモン
電流ＩG、電力系統３６の２つの単相交流電源に起因す
る地絡電流交流分Ｉacと、その分流成分Ｉac１，Ｉac２
の波形の一例を示しており、図から明らかな如く、ＩG
＝Ｉdc＋Ｉacの関係がある。また、地絡電流交流分Ｉac
は、連系される電力系統３６の単相交流電源周波数（ｆ
s）の２倍の周波数成分を持っている。
電流ＩG、電力系統３６の２つの単相交流電源に起因す
る地絡電流交流分Ｉacと、その分流成分Ｉac１，Ｉac２
の波形の一例を示しており、図から明らかな如く、ＩG
＝Ｉdc＋Ｉacの関係がある。また、地絡電流交流分Ｉac
は、連系される電力系統３６の単相交流電源周波数（ｆ
s）の２倍の周波数成分を持っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の直流地
絡検出装置では、単にコモン電流ＩGのレベルを所定の
検出レベルと比較して直流地絡事故を検出しているた
め、コモン電流ＩGの検出過程において変流器４１や制
御回路の温度ドリフト等により発生するオフセットの影
響で誤検出するおそれがある。特に、高抵抗接地の場
合、地絡事故によって発生するコモン電流ＩGのレベル
が小さいので、このような誤検出の可能性が一層高くな
る。そこで本発明は、オフセットや高抵抗接地の影響を
受けることなく直流地絡事故を確実に検出することがで
きる直流地絡検出装置を提供しようとするものである。
絡検出装置では、単にコモン電流ＩGのレベルを所定の
検出レベルと比較して直流地絡事故を検出しているた
め、コモン電流ＩGの検出過程において変流器４１や制
御回路の温度ドリフト等により発生するオフセットの影
響で誤検出するおそれがある。特に、高抵抗接地の場
合、地絡事故によって発生するコモン電流ＩGのレベル
が小さいので、このような誤検出の可能性が一層高くな
る。そこで本発明は、オフセットや高抵抗接地の影響を
受けることなく直流地絡事故を確実に検出することがで
きる直流地絡検出装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、直流電源の直流電力を交流
電力に変換して中性点接地の単相３線式電力系統に連系
する電力変換装置に接続され、かつ、前記直流電源から
前記電力系統の中性点を介して地絡電流が流れる直流地
絡事故を検出する直流地絡検出装置であって、前記直流
電源の正極を流れる電流と負極を流れる電流との差分を
コモン電流として取り込み、このコモン電流に基づいて
直流地絡を検出する直流地絡検出装置において、前記コ
モン電流から前記電力系統の電源周波数の２倍の周波数
成分の信号を抽出して直流地絡事故を検出する手段を備
えたものである。この直流地絡事故を検出する手段は、
例えば、系統電源周波数の２倍の周波数成分の信号を所
定の検出レベルと比較することにより実現可能である。
め、請求項１記載の発明は、直流電源の直流電力を交流
電力に変換して中性点接地の単相３線式電力系統に連系
する電力変換装置に接続され、かつ、前記直流電源から
前記電力系統の中性点を介して地絡電流が流れる直流地
絡事故を検出する直流地絡検出装置であって、前記直流
電源の正極を流れる電流と負極を流れる電流との差分を
コモン電流として取り込み、このコモン電流に基づいて
直流地絡を検出する直流地絡検出装置において、前記コ
モン電流から前記電力系統の電源周波数の２倍の周波数
成分の信号を抽出して直流地絡事故を検出する手段を備
えたものである。この直流地絡事故を検出する手段は、
例えば、系統電源周波数の２倍の周波数成分の信号を所
定の検出レベルと比較することにより実現可能である。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に、前記コモン電流を増幅して所定の検出レベルと比
較することにより直流地絡事故を検出する手段を付加し
たものである。
成に、前記コモン電流を増幅して所定の検出レベルと比
較することにより直流地絡事故を検出する手段を付加し
たものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は請求項１に記載した発明の実施形
態を示すもので、図３と同一の構成要素には同一の番号
を付してある。この実施形態における直流地絡検出装置
４Ａは、図３と同様に、コモン電流検出用の変流器４
１、電流／電圧変換器４２、ＰＷＭ成分除去用のフィル
タ４３を有している。更に、フィルタ４３の後段には、
電力系統３６の単相交流電源周波数ｆsの２倍の周波
数、すなわち２・ｆsの信号を通過させるバンドパスフ
ィルタ５１と、増幅器５２（ゲインＫ）とが接続され、
増幅器５２の出力が検出レベル設定器４５からの検出レ
ベルと共に比較器４４に入力されている。
態を説明する。図１は請求項１に記載した発明の実施形
態を示すもので、図３と同一の構成要素には同一の番号
を付してある。この実施形態における直流地絡検出装置
４Ａは、図３と同様に、コモン電流検出用の変流器４
１、電流／電圧変換器４２、ＰＷＭ成分除去用のフィル
タ４３を有している。更に、フィルタ４３の後段には、
電力系統３６の単相交流電源周波数ｆsの２倍の周波
数、すなわち２・ｆsの信号を通過させるバンドパスフ
ィルタ５１と、増幅器５２（ゲインＫ）とが接続され、
増幅器５２の出力が検出レベル設定器４５からの検出レ
ベルと共に比較器４４に入力されている。
【００１１】その動作を説明すると、本実施形態は、前
述のように地絡電流交流分Ｉacの周波数が２・ｆsとな
る点に着目している。すなわち、バンドパスフィルタ５
１によってフィルタ４３の出力から２・ｆsの周波数成
分の信号を検出する。そして、この信号を増幅器５２に
入力し、検出レベルから定まる適当な大きさに増幅して
比較器４４に入力することにより、検出ゲインと比較す
る。そして、その比較結果から直流地絡検出信号を得る
と共に、遮断器の開放や電力変換装置の運転停止等を行
なうものである。つまり、従来のようなコモン電流ＩG
の単純なレベル比較では、温度ドリフト等による変流器
や制御回路のオフセットによって誤検出するおそれがあ
るが、オフセットが存在する場合でもコモン電流ＩGか
ら連系系統の単相交流電源の２倍周波数成分の検出が可
能であるため、本実施形態によれば、高抵抗接地の場合
にも検出オフセット等に影響されることなく直流地絡事
故を検出することができる。
述のように地絡電流交流分Ｉacの周波数が２・ｆsとな
る点に着目している。すなわち、バンドパスフィルタ５
１によってフィルタ４３の出力から２・ｆsの周波数成
分の信号を検出する。そして、この信号を増幅器５２に
入力し、検出レベルから定まる適当な大きさに増幅して
比較器４４に入力することにより、検出ゲインと比較す
る。そして、その比較結果から直流地絡検出信号を得る
と共に、遮断器の開放や電力変換装置の運転停止等を行
なうものである。つまり、従来のようなコモン電流ＩG
の単純なレベル比較では、温度ドリフト等による変流器
や制御回路のオフセットによって誤検出するおそれがあ
るが、オフセットが存在する場合でもコモン電流ＩGか
ら連系系統の単相交流電源の２倍周波数成分の検出が可
能であるため、本実施形態によれば、高抵抗接地の場合
にも検出オフセット等に影響されることなく直流地絡事
故を検出することができる。
【００１２】次に、請求項２に記載した発明の実施形態
を図２を参照しつつ説明する。図２に示す直流地絡検出
装置４Ｂは、図１の直流地絡検出装置４Ａにおける変流
器４１、電流／電圧変換器４２、ＰＷＭ成分除去用のフ
ィルタ４３、バンドパスフィルタ５１、増幅器５２、検
出レベル設定器４５及び比較器４４の他に、フィルタ４
３の出力信号が加えられる増幅器５３（ゲインＫ’）
と、その後段の比較器５５及び検出レベル設定器５４
と、比較器４４，５５の出力が二入力端子に加えられる
オア回路５６とを備えている。
を図２を参照しつつ説明する。図２に示す直流地絡検出
装置４Ｂは、図１の直流地絡検出装置４Ａにおける変流
器４１、電流／電圧変換器４２、ＰＷＭ成分除去用のフ
ィルタ４３、バンドパスフィルタ５１、増幅器５２、検
出レベル設定器４５及び比較器４４の他に、フィルタ４
３の出力信号が加えられる増幅器５３（ゲインＫ’）
と、その後段の比較器５５及び検出レベル設定器５４
と、比較器４４，５５の出力が二入力端子に加えられる
オア回路５６とを備えている。
【００１３】この動作を説明すると、変流器４１、電流
／電圧変換器４２、フィルタ４３、バンドパスフィルタ
５１、増幅器５２、レベル設定器４５及び比較器４４の
構成により、直流地絡事故発生時には、図１と同様にコ
モン電流ＩGから連系系統の単相交流電源の２倍周波数
成分が検出され、オア回路５６を介して直流地絡検出信
号が出力される。一方、フィルタ４３の出力信号を増幅
器５３に入力して増幅することにより、温度ドリフト等
によるオフセットを加味した検出レベル設定器５４によ
る検出レベルに対しても地絡事故検出が可能になり、こ
の直流地絡検出信号がオア回路５６を介して出力される
ものである。
／電圧変換器４２、フィルタ４３、バンドパスフィルタ
５１、増幅器５２、レベル設定器４５及び比較器４４の
構成により、直流地絡事故発生時には、図１と同様にコ
モン電流ＩGから連系系統の単相交流電源の２倍周波数
成分が検出され、オア回路５６を介して直流地絡検出信
号が出力される。一方、フィルタ４３の出力信号を増幅
器５３に入力して増幅することにより、温度ドリフト等
によるオフセットを加味した検出レベル設定器５４によ
る検出レベルに対しても地絡事故検出が可能になり、こ
の直流地絡検出信号がオア回路５６を介して出力される
ものである。
【００１４】従ってこの実施形態によれば、低抵抗地絡
によるコモン電流ＩGの大幅な変化に対して連系交流電
源の２倍周波数成分の検出遅れが存在したとしても、コ
モン電流ＩGに相等する信号自体を増幅して検出レベル
と比較することにより、速やかな直流地絡検出が可能に
なる。これにより、図１の実施形態よりも一層確実に直
流地絡事故を検出することができる。
によるコモン電流ＩGの大幅な変化に対して連系交流電
源の２倍周波数成分の検出遅れが存在したとしても、コ
モン電流ＩGに相等する信号自体を増幅して検出レベル
と比較することにより、速やかな直流地絡検出が可能に
なる。これにより、図１の実施形態よりも一層確実に直
流地絡事故を検出することができる。
【００１５】なお、本発明の直流地絡検出装置が適用さ
れる電力変換装置は、図３に示した構成に限定されるも
のではない。
れる電力変換装置は、図３に示した構成に限定されるも
のではない。
【００１６】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、コモン電流に含まれる系統電源の２倍周波数成分に
着目しているため、コモン電流の検出過程におけるオフ
セット等の影響を低減し、高抵抗接地の場合にも確実に
直流地絡を検出することができる。また、請求項２記載
の発明によれば、更にコモン電流を増幅してレベル比較
する手段を付加することにより、低抵抗接地の場合に請
求項１の発明による検出遅れが存在する時でも速やかか
つ正確な直流地絡検出が可能になり、一層確実に直流地
絡事故を検出することができる。
ば、コモン電流に含まれる系統電源の２倍周波数成分に
着目しているため、コモン電流の検出過程におけるオフ
セット等の影響を低減し、高抵抗接地の場合にも確実に
直流地絡を検出することができる。また、請求項２記載
の発明によれば、更にコモン電流を増幅してレベル比較
する手段を付加することにより、低抵抗接地の場合に請
求項１の発明による検出遅れが存在する時でも速やかか
つ正確な直流地絡検出が可能になり、一層確実に直流地
絡事故を検出することができる。
【図１】請求項１に記載した発明の実施形態を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】請求項２に記載した発明の実施形態を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】従来技術を示す回路図である。
【図４】直流地絡事故時の電流波形図である。
１ 直流電源 ２ 単相３線出力形電力変換装置 ４Ａ，４Ｂ 直流地絡検出装置 ３６ 単相３線式電力系統 ４１ 変流器 ４２ 電流／電圧変換器 ４３ フィルタ ４４，５５ 比較器 ４５，５４ 検出レベル設定器 ５１ バンドパスフィルタ ５２，５３ 増幅器 ５６ オア回路 ＲG 接地抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】 直流電源の直流電力を交流電力に変換し
て中性点接地の単相３線式電力系統に連系する電力変換
装置に接続され、かつ、前記直流電源から前記電力系統
の中性点を介して地絡電流が流れる直流地絡事故を検出
する直流地絡検出装置であって、前記直流電源の正極を
流れる電流と負極を流れる電流との差分をコモン電流と
して取り込み、このコモン電流に基づいて直流地絡を検
出する直流地絡検出装置において、 前記コモン電流から前記電力系統の電源周波数の２倍の
周波数成分の信号を抽出して直流地絡事故を検出する手
段を備えたことを特徴とする直流地絡検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の直流地絡検出装置におい
て、 前記コモン電流を増幅して検出レベルと比較することに
より直流地絡事故を検出する手段を更に備えたことを特
徴とする直流地絡検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9286302A JPH11122819A (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 直流地絡検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9286302A JPH11122819A (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 直流地絡検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11122819A true JPH11122819A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17702629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9286302A Withdrawn JPH11122819A (ja) | 1997-10-20 | 1997-10-20 | 直流地絡検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11122819A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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