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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- JP
- Japan
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- ground fault
- power
- current
- power supply
- common current
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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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