JP2013145158A - 直流地絡検知装置及び直流地絡検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる直流地絡検知装置及び直流地絡検知方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 接地回路５と、地絡電流を検知する地絡検知回路６と、地絡が発生した遮断区画２４を判定する地絡判定回路７とを備え、地絡検知回路６は、遮断区画２４を流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を検知値として出力し、地絡判定回路７は、地絡検知回路６から検知されたすべての検知値の中で最大となる検知値が検知された地絡検知回路６が設けられる遮断区画２４を地絡が発生した遮断区画２４ｇと判定する判定部７２とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直流回路で発生する直流地絡を検知する直流地絡検知装置及び直流地絡検知方法に関する。

従来から、データセンターや工場などの負荷設備の中には、ＤＣ２４Ｖなどの直流の制御電源を必要とする設備がある。この制御電源は、例えば、蓄電池を搭載した直流電源設備から提供される。そして、直流電源設備は、分電盤を介して各負荷設備に接続される。

この分電盤には、地絡が発生したときに当該地絡に起因して流れる地絡電流を検知する直流地絡検知装置が設けられている。この直流地絡検知装置は、地絡電流を矩形波脈流電流に変換して、その矩形波脈流電流を交流クランプで検出することにより、地絡が発生している回路を特定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３５０４８８号公報

データセンターや工場などに設置される分電盤には、地絡が発生した回路を自動で遮断する直流地絡検知装置が設けられることが望まれる。しかし、特許文献１に記載された直流地絡検知装置は、交流クランプで回路ごとに作業者によって地絡の有無を検知し、地絡が発生している回路を判定しなければならない。

よって、本発明は、かかる事情に鑑み、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる直流地絡検知装置及び直流地絡検知方法を提供することを課題とする。

本発明に係る直流地絡検知装置は、地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知装置であって、前記直流回路を接地する接地回路と、地絡の発生により電流を遮断する前記直流回路内の遮断区画それぞれに設けられて、当該遮断区画の前記地絡電流を検知する地絡検知回路と、該地絡検知回路それぞれからの検知に基づき地絡が発生した遮断区画を判定する地絡判定回路と、を備え、前記地絡検知回路は、当該地絡検知回路が設けられる遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を検知値として出力し、前記地絡判定回路は、前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最大となる検知値が検知された地絡検知回路が設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、地絡検知回路が検知した検知値のうち最大となる検知値から地絡が発生した遮断区画を判定部が判定することができる。判定部は、遮断区画ごとに設けられる地絡検知回路それぞれから出力された検知値を基に判定するため、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる。

また、本発明によれば、前記接地回路は、一端側が接地され他端側が前記直流回路と接続される接地部と、該接地部を介して当該直流回路内に流れる地絡電流を可変させる可変部と、を備え、前記地絡検知回路は、前記可変部による地絡電流の可変に応じて各地絡検知回路が設けられる遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量に対応した値を検知値として出力することが好ましい。

かかる構成によれば、接地回路の可変部を可変させると、接地回路と直流回路とを流れる地絡電流が可変し、各地絡検知回路が検知可能な遮断区画それぞれを流れる地絡電流が変化する。よって、各地絡検知回路は、各遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量を検知することができる。

また、本発明によれば、前記直流回路は、電源側から複数の負荷側に向かう電路に設けられる第１の遮断器により区画される第１の遮断区画と、該第１の遮断器が設けられた電路より分岐されて各負荷側に向かう電路のそれぞれに設けられる第２の遮断器により区画される第２の遮断区画と、を備え、前記判定部は、各第２の遮断区画に設けられる第２の地絡検知回路から検知される第２の検知値のうち、最大となる第２の検知値が検知された第２の地絡検知回路が設けられた遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定することが好ましい。

かかる構成によれば、第２の地絡検知回路が検知した第２の検知値から地絡が発生した第２の遮断区画を判定することができ、地絡を各負荷に対応して検知することができる。

また、本発明によれば、前記直流回路は、電源側から複数の負荷側に向かう電路に設けられる第１の遮断器により区画される第１の遮断区画と、該第１の遮断器が設けられた電路より分岐されて各負荷側に向かう電路のそれぞれに設けられる第２の遮断器により区画される第２の遮断区画と、を備え、前記判定部は、各第２の遮断区画に設けられる第２の地絡検知回路から検知される第２の検知値のそれぞれに前記第１の遮断区画に設けられる第１の地絡検知回路から検知される第１の検知値を加算した加算検知値が最大となる第２の検知値が検知された第２の地絡検知回路が設けられた遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定することが好ましい。

かかる構成によれば、判定部が各第２の検知値に第１の検知値を加算した加算検知値で地絡が発生している遮断区画を判定するため、判定感度を上げることができる。

また、本発明に係る直流地絡検知装置は、地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知装置であって、前記直流回路を接地する接地回路と、地絡の発生により電流を遮断する前記直流回路内の遮断区画それぞれに設けられて、当該遮断区画の前記地絡電流を検知する地絡検知回路と、該地絡検知回路それぞれからの検知に基づき地絡が発生した遮断区画を判定する地絡判定回路と、を備え、前記地絡検知回路は、当該地絡検知回路が設けられる遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を検知値として出力し、前記地絡判定回路は、前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最小となる検知値が検知された地絡検知回路が設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、地絡検知回路が検知した検知値のうち最小となる検知値から地絡が発生した遮断区画を判定部が判定することができる。判定部は、遮断区画ごとに設けられる地絡検知回路それぞれから出力された検知値を基に判定するため、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる。

また、本発明によれば、前記直流回路は、電源側から複数の負荷側に向かう電路に設けられる第１の遮断器により区画される第１の遮断区画と、該第１の遮断器が設けられた電路より分岐されて各負荷側に向かう電路のそれぞれに設けられる第２の遮断器により区画される第２の遮断区画と、を備え、前記判定部は、各第２の遮断区画に設けられる第２の地絡検知回路から検知される第２の検知値のそれぞれが、第１の遮断区画に設けられる第１の地絡検知回路から検知される第１の検知値を基準として当該第１の検知値から所定の範囲内にあるかを判定することが好ましい。

かかる構成によれば、判定部が第１の検知値を基準として当該第１の検知値から第２の検知値が所定の範囲内にあるかを判定し、その結果から、地絡が発生している遮断区画が第１の遮断区画なのか、第２の遮断区画なのか、を判定することができる。

本発明に係る直流地絡検知方法は、地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知方法であって、前記直流回路と、該直流回路に設けられる前記直流地絡検知装置と、を備え、前記地絡判定回路は、比較部が前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最大となる検知値が検知された地絡検知回路に設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定することを特徴とする。

かかる構成によれば、地絡検知回路が検知した検知値のうち最大となる検知値から地絡が発生した遮断区画を判定部が判定することができる。判定部は、遮断区画ごとに設けられる地絡検知回路それぞれから出力された検知値を基に判定するため、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる。

本発明に係る直流地絡検知方法は、地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知方法であって、前記直流回路と、該直流回路に設けられる前記直流地絡検知装置と、を備え、前記地絡判定回路は、比較部が前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最小となる検知値が検知された地絡検知回路に設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定することを特徴とする。

かかる構成によれば、地絡検知回路が検知した検知値のうち最小となる検知値から地絡が発生した遮断区画を判定部が判定することができる。判定部は、遮断区画ごとに設けられる地絡検知回路それぞれから出力された検知値を基に判定するため、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる。

以上の如く、本発明に係る直流地絡検知装置及び直流地絡検知方法によれば、地絡が発生した回路を自動的に検知することができるという優れた効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る直流地絡検知装置の全体回路図を示す。 （ａ）は、同実施形態に係る直流地絡検知装置の地絡判定回路及び遮断器制御回路のブロック図を示す。（ｂ）は、同地絡判定回路の検知値受信部の回路選択スイッチの組み合わせと当該組み合わせによって検知値受信部から出力される２次検知値を表した表を示す。 同実施形態に係る直流地絡検知装置のフローチャートを示す。 同実施形態に係る直流地絡検知装置のフローチャートを示す。 同実施形態に係る直流地絡検知装置の地絡電流の流れを表した全体回路図を示す。 同実施形態に係る直流地絡検知装置のタイミングチャートを示す。 本発明の第２実施形態に係る直流地絡検知装置のタイミングチャートを示す。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る直流地絡検知装置の地絡判定回路及び遮断器制御回路のブロック図を示す。（ｂ）は、同地絡判定回路の検知値受信部の回路選択スイッチの組み合わせと当該組み合わせによって検知値受信部から出力される２次検知値を表した表を示す。 同実施形態に係る直流地絡検知装置のタイミングチャートを示す。 他の実施形態に係る直流地絡検知装置の全体回路図を示す。

本発明の第１実施形態に係る直流地絡検知装置について、図１〜図６を参酌しつつ説明する。同実施形態に係る直流地絡検知装置１は、図１に示すように、地絡に起因して直流回路２内に流れる地絡電流を検知するために、直流回路２に設置されている。

直流回路２は、直流電源３から１又は複数の負荷４，…（４１，４２，…，４ｎ；ｎ＝１，２，３，…）に直流電流を供給する回路である。直流電源３は、１又は複数の電源である。そして、直流電源３は、直流電源装置として直流回路２の外部に設けられて当該直流回路２に接続される電源である。負荷４，…は、直流回路２に１又は複数接続されている。なお、直流電源３は、蓄電池と接続されて直流回路２内に設けられていてもよい。また、負荷４，…は、直流回路２内に設けられていてもよい。

直流回路２は、直流電源３に接続される主回路２１Ａと、該主回路２１Ａから分岐して各負荷４，…又は特定の負荷４，…の集合である負荷群ごとに設けられる複数の分岐回路２１Ｂ，…（２１Ｂ１，２１Ｂ２，…，２１Ｂｎ；ｎ＝１，２，３，…）と、を備える。本実施形態に係る直流回路２は、直流電源装置から受電した直流電流を複数の負荷４，…に配電すべく複数の分岐回路２１Ｂ，…を有する分電盤を例に説明する。

主回路２１Ａ及び分岐回路２１Ｂ，…は、当該主回路２１Ａ及び分岐回路２１Ｂ，…内を流れる電流を遮断する遮断器を備える。当該遮断器は、直流回路２が定常状態で動作しているときに流れる負荷電流や地絡電流などの事故電流を遮断する回路制御用遮断器２２，…と、流れる電流が所定の電流値以上のときに当該電流を遮断する過電流遮断器２３，…と、を備える。本実施形態に係る回路制御用遮断器２２は、配線用遮断器ＭＣＢである例を説明するが、遮断する回路の仕様により気中遮断器ＡＣＢや真空遮断器ＶＣＢなどであってもよい。

これらの回路制御用遮断器２２，…は、直流回路２，…を区画する遮断区画２４を形成する。遮断区画２４は、回路制御用遮断器２２，…を遮断することにより、直流電流が供給されている回路から切り離すことのできる区画である。つまり、遮断区画２４は、地絡が発生したとき、回路制御用遮断器２２を遮断することにより、地絡が発生している当該区画２４，…のみを遮断することができる。

回路制御用遮断器２２，…は、直流電流の供給を遮断する負荷４，…を選択すべく、直流回路２に接続される１又は複数の負荷４，…それぞれに対応して設けられる。そして、回路制御用遮断器２２，…を遮断することにより、直流回路２には、当該回路制御用遮断器２２，…に対応する負荷４，…が切り離された遮断区画２４が形成される。

具体的には、回路制御用遮断器２２は、主回路２１Ａに設けられる第１の遮断器２２Ａと、分岐回路２１Ｂ，…それぞれに設けられる第２の遮断器２２Ｂ，…と、を備える。そして、該第１の遮断器２２Ａを遮断することにより、主回路２１Ａには、当該主回路２１Ａより負荷４，…側の分岐回路２１Ｂ，…への電流の供給を遮断する第１の遮断区画２４Ａが形成される。また、第２の遮断器２２Ｂ，…を遮断することにより、分岐回路２１Ｂ，…それぞれにも、当該第２の遮断器２２Ｂ，…が設けられた分岐回路２１Ｂ，…に接続された負荷４，…への電流の供給を遮断する第２の遮断区画２４Ｂ，…（２４Ｂ１，２４Ｂ２，…，２４Ｂｎ；ｎ＝１，２，３，…）が形成される。

過電流遮断器２３は、電磁方式又はバイメタル方式の過電流引き外し素子である。

直流地絡検知装置１は、図１及び図２（ａ）に示すように、直流回路２を接地する接地回路５と、各遮断区画２４，…の地絡電流を検知する地絡検知回路６，…と、該地絡検知回路６，…それぞれからの検知に基づき地絡が発生した遮断区画２４，…を判定する地絡判定回路７と、該地絡判定回路７により地絡が発生していると判定された遮断区画２４を遮断すべく回路制御用遮断器２２，…を制御する遮断器制御回路８と、を備える。

接地回路５は、図１に示すように、直流回路２を接地する接地部５１と、該接地部５１を介して当該直流回路２内に流れる地絡電流を可変させる可変部５２と、を備える。

接地部５１は、複数の回路２１，２２，…のいずれかに発生した地絡を検知することを目的に、直流地絡を検出するための保護継電器を兼ねている。つまり、接地部５１は、主回路２１の正極側電路に接続される正極側地絡検出用抵抗５３ｐと、主回路２１の負極側電路に接続される負極側地絡検出用抵抗５３ｍと、正極側地絡検出用抵抗５３ｐと負極側地絡検出用抵抗５３ｍとの間を接地する接地電路５４と、正極側地絡検出用抵抗５３ｐの対地間電圧Ｖｇｐを検知する正極側地絡検知部５５ｐと、負極側地絡検出用抵抗５３ｍの対地間電圧Ｖｇｍを検知する負極側地絡検知部５５ｍと、を備える。

正極側地絡検出用抵抗５３ｐと負極側地絡検出用抵抗５３ｍとは、略同じ抵抗値に設定されており、約５ｋΩの抵抗である。接地電路５４は、一端側を接地して、他端側を正極側地絡検出用抵抗５３ｐと負極側地絡検出用抵抗５３ｍとを介して直流回路２に接続する。よって、直流回路２が地絡したとき、当該直流回路２の地絡箇所から接地電路５４を介して直流回路２内に地絡電流が流れて、地絡回路が形成される。正極側地絡検知部５５ｐは、正極側地絡検出用抵抗５３ｐと並列に接続され、当該正極側地絡検出用抵抗５３ｐの端子間電圧Ｖｇｐを計測可能な電圧計である。負極側地絡検知部５５ｍも、負極側地絡検出用抵抗５３ｍと並列に接続され、当該負極側地絡検出用抵抗５３ｍの端子間電圧Ｖｇｍを計測可能な電圧計である。正極側地絡検知部５５ｐ及び負極側地絡検知部５５ｍは、検知した対地間電圧Ｖｇｐ，Ｖｇｍを地絡判定回路７に出力可能な外部出力端子を有している。なお、正極側地絡検知部５５ｐ及び負極側地絡検知部５５ｍは、対地間電圧Ｖｇｐ，Ｖｇｍの計測値が出力されることに限定されず、対地間電圧Ｖｇｐ，Ｖｇｍが所定の電圧値以上である旨の信号が出力されるように構成されていてもよい。

可変部５２は、接地電路５４に設けられて、直流回路２から接地回路５を切り離すべく、接地部５１と直流回路２の主回路２１Ａとの接続状態を切換可能に接続する切換部５６である。該切換部５６は、接地回路５を流れる電流を遮断する第３の遮断器である。第３の遮断器は、地絡電流を遮断する遮断能力を有する。また、第３の遮断器は、地絡判定回路７によって制御される。

地絡検知回路６は、地絡の発生により電流を遮断する直流回路２内の遮断区画２４，…それぞれに設けられる。地絡検知回路６は、可変部５２による地絡電流の可変に応じて各地絡検知回路６が設けられる遮断区画２４，…を流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を検知値として出力する。

地絡検知回路６は、主回路２１Ａの第１の遮断器２２Ａの負荷４，…側に設けられる第１の地絡検知回路６１と、分岐回路２１Ｂ，…の第２の遮断器２２Ｂ，…の負荷４，…側に設けられる第２の地絡検知回路６２，…と、を備える。第１の地絡検知回路６１は、第１の遮断区画２４Ａを流れる地絡電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を第１の１次検知値ｄＩ１Ａとして出力する。第２の地絡検知回路６２は、第２の遮断区画２４Ｂ，…を流れる地絡電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を第２の１次検知値ｄＩ１Ｂ（ｄＩ１Ｂ１，ｄＩ１Ｂ２，…，ｄＩ１Ｂｎ；ｎ＝１，２，３，…）として出力する。

地絡検知回路６１，６２，…は、第３の遮断器による接地回路５と直流回路２との接続関係が切り換わるときに当該遮断区画２４，…を流れる地絡電流の単位時間あたりの変化量に応答する交流用変流器で検知する。つまり、交流用変流器は、入力された電流の単位時間あたりの変化量に比例した検知値を出力する。

交流用変流器は、正極側電路と負極側電路との両方を流れる電流の単位時間あたりの変化量に応答するため、負荷電流などのように正極側電路と負極側電路とで等しく流れる電流については出力されず、地絡電流のようにいずれか一方の電路に偏って流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を１次検知値ｄＩ１として出力する。

地絡判定回路７は、図２（ａ）に示すように、各地絡検知回路６，…から１次検知値ｄＩ１，…を受信する検知値受信部７１と、地絡検知回路６から検知されたすべての１次検知値ｄＩ１，…の中で最大となる最大検知値ｄＩＭＡＸが検知された地絡検知回路６が設けられる遮断区画２４を、地絡が発生した地絡区画（遮断区画）２４ｇと判定する判定部７２と、を備える。

検知値受信部７１は、第１の地絡検知回路６１から第１の１次検知値ｄＩ１Ａの入力を受け付けて判定部７２に出力する第１処理部７３と、各第２の地絡検知回路６２，…から第２の１次検知値ｄＩ１Ｂ，…の入力を受け付けて、当該第２の１次検知値ｄＩ１Ｂを選択して第１処理部７３に出力する第２処理部７４と、を備える。

第１処理部７３は、第２処理部７４から第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが入力されると、第１の地絡検知回路６１から入力された第１の１次検知値ｄＩ１Ａにその第２の１次検知値ｄＩ１Ｂを加算して２次検知値ｄＩ２（＝ｄＩ１Ａ＋ｄＩ１Ｂ）として判定部７２に出力する。第１処理部７３は、第１の地絡検知回路６１と第２処理部７４とを並列に接続している。第２処理部７４から第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが入力されなかったとき、第１処理部７３は、第１の地絡検知回路６１から入力された第１の１次検知値ｄＩ１Ａをそのまま２次検知値ｄＩ２として判定部７２に出力する。

第２処理部７４は、第２の１次検知値ｄＩ１Ｂ，…が入力される各第２の地絡検知回路６２，…と第１処理部７１との間のそれぞれに設けられる回路選択スイッチ７５（７５−１，７５−２，…，７５−ｎ），…を備える。各回路選択スイッチ７５，…は、判定部７２からの制御信号に従って、図２（ｂ）に示すパターンでそれぞれ独立して動作する。回路選択スイッチ７５，…は、初期状態では、すべてＯＦＦになっている。判定部７２から入力される制御信号に従って、各回路選択スイッチ７５，…は、個別にＯＮに変更される。

判定部７２は、第２の１次検知値ｄＩ１Ｂのそれぞれに第１の検知値ｄＩ１Ａを加算した第２検知値ｄＩ２が最大となる最大検知値ｄＩ２ＭＡＸが検知された第２の地絡検知回路６２が設けられた遮断区画２４Ｂを、地絡が発生した地絡区画２４ｇと判定する。

判定部７２は、地絡が直流回路２に発生しているか否かを検知する地絡発生検知部７６と、第２の地絡検知回路６２から検知する第２の１次検知値ｄＩ１Ｂを選択する検知値選択部７７と、該検知値選択部７７が検知した１次検知値ｄＩ１，…を記憶する記憶部７８と、地絡検知回路６，…から検知された２次検知値ｄＩ２から地絡区画２４ｇを判定する地絡区画判定部７９と、を備える。

地絡発生検知部７６は、接地部５１の正極側地絡検知部５５ｐ及び負極側地絡検知部５５ｍから入力される対地間電圧Ｖｇｐ，Ｖｇｍから地絡の発生を検知する。つまり、正極側地絡検知部５５ｐから対地間電圧Ｖｇｐの入力があれば、地絡発生検知部７６は、直流回路２の負極側電路に地絡が発生していることを検知する。また、負極側地絡検知部５５ｍから対地間電圧Ｖｇｍの入力があれば、地絡発生検知部７６は、直流回路２の正極側電路に地絡が発生していることを検知する。そして、地絡発生検知部７６は、地絡が発生していることを検知すると、地絡区画判定部７９に地絡発生信号を出力する。

検知値選択部７７は、第２処理部７４の回路選択スイッチ７５，…を制御して、第１処理部７１に２次検知値ｄＩ２を出力させる。検知値選択部７７は、地絡区画判定部７９の制御信号を受けて、第１の地絡検知回路６１から第１の１次検知値ｄＩ１Ａに入力を受け付ける。また、検知値選択部７７は、第２処理部７４に２次検知値ｄＩ２として出力させるために、第１の１次検知値ｄＩ１Ａに加算する第２の１次検知値ｄＩ１Ｂを選択する回路選択信号を回路選択スイッチ７５に出力する。検知値選択部７７は、第２処理部７３から２次検知値ｄＩ２が入力されると、記憶部７８に記憶するとともに、地絡区画判定部７９に出力する。

記憶部７８は、検知値選択部７７から入力される１次検知値ｄＩ１，…及び２次検知値ｄＩ２を記憶する。

地絡区画判定部７９は、地絡発生検知部７６から地絡発生信号の入力を受け付けると、接地回路５の切換部５６に切換信号を出力するとともに、検知すべき２次検知値ｄＩ２に対応する１次検知値ｄＩ１の組み合わせを選択すべく、該当する第２の１次検知値ｄＩ１Ｂを選択する検知値選択信号を検知値選択部７７に出力する。この切換信号と検知値選択信号とは、同期して出力される。

地絡区画判定部７９は、検知値選択部７７からの２次検知値ｄＩ２から地絡区画２４ｇを判定して、遮断器制御回路８に遮断器遮断信号を出力する。

遮断器制御回路８は、地絡区画判定部７９からの遮断器遮断信号の入力を受け付けて、回路制御用遮断器２２Ａ，２２Ｂ，…を遮断する。

次に、同実施形態に係る直流地絡検知装置１の直流地絡検知方法について、図１〜図６を参酌しつつ説明する。まず、図３〜図６に示すように、分岐回路２１Ｂ１の正極側電路で地絡が発生したとき、地絡電流Ｉｇは、接地回路５の切換部５６を介して負極側地絡検出用抵抗５３ｍ、直流電源３、主回路２１Ａ、分岐回路２１Ｂ１を流れる。また、分岐回路２１Ｂ２，…，２１Ｂｎでは、負荷側から分岐回路２１Ｂ１の地絡箇所に向かって電流Ｉ２ｐ，Ｉ２ｍ，…，Ｉｎｐ，Ｉｎｍが流れる。つまり、主回路２１Ａでは、地絡電流Ｉｇが流れる。分岐回路２１Ｂ１では、地絡電流Ｉｇと、負極側電路を流れる電流Ｉ１ｎと、分岐回路２１Ｂ２，…，２１Ｂｎから流れる電流Ｉ２ｐ，Ｉ２ｍ，…，Ｉｎｐ，Ｉｎｍと、が流れる。各地絡検知回路６，…は、これらの電流を検知する。

まず、負極側地絡検知部５５ｍは、地絡電流Ｉｇが接地回路５の負極側地絡検出用抵抗５３ｍを流れることにより、対地間電圧Ｖｇｍが検出される。そして、負極側地絡検知部５５ｍは、地絡発生検知部７６に当該対地間電圧Ｖｇｍを出力する。地絡発生検知部７６は、この対地間電圧Ｖｇｍの入力を受けて、地絡の発生を検知する（Ｓ１）。地絡発生検知部７６は、地絡区画判定部７９に地絡発生信号を出力して、地絡区画判定を開始する。

地絡区画判定部７９は、第１処理部７３から入力される第１の地絡検知回路６１からの２次検知値ｄＩ２（第１の１次検知値ｄＩ１Ａ）を記憶部７８に記憶する（Ｓ２）。次に、地絡区画判定部７９は、接地回路５の切換部５６に切換信号を出力して、直流回路２との接続状態を切り換える（Ｓ３）とともに、検知値選択部７７に検知値選択信号を出力して、回路選択スイッチ７５，…を切り換えて、第１処理部７３が出力する２次検知値ｄＩ２を算出する、第１の１次検知値ｄＩ１Ａと第２の１次検知値ｄＩ１Ｂとの組み合わせを変更する（Ｓ４）。そして、地絡区画判定部７９は、第１の１次検知値ｄＩ１Ａに第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが加算された２次検知値ｄＩ２の入力を第１処理部７３から受け付けて、２次検知値ｄＩ２（第１の１次検知値ｄＩ１Ａ＋第２の１次検知値ｄＩ１Ｂ）を記憶部７８に記憶する（Ｓ５）。

地絡区画判定部７９は、すべての第２の地絡検知回路６２，…から第２の１次検知値ｄＩ１Ｂ，…が検知されて、第１の１次検知値ｄＩ１Ａに第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが加算された２次検知値ｄＩ２が記憶部７８に記憶されるまで繰り返す（Ｓ６）。

地絡区画判定部７９は、すべての２次検知値ｄＩ２の検知が終了する（Ｓ６でＹＥＳ）と、記憶部７８に記憶された２次検知値ｄＩ２の中から最大となる最大検知値ｄＩＭＡＸを検索する（Ｓ７−１〜Ｓ７−４）。最大検知値ｄＩＭＡＸは、図６（ｊ）に示すように、１回目に検知された２次検知値ｄＩ２となる。よって、地絡区画判定部７９は、最大検知値ｄＩＭＡＸに対応する２次検知値ｄＩ２の算出の根拠となった第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが検知された第２の地絡検知回路６２Ｂ１が設けられた遮断区画２４Ｂ１を地絡区間２４ｇと判定する（Ｓ８−１〜Ｓ８−４）。地絡区画判定部７９は、回路制御用遮断器２２を遮断する遮断器遮断信号を出力して、地絡区間２４ｇを遮断する（Ｓ９−１〜Ｓ９−４）。

このように、接地回路５の切換部５６を切り換えると、接地回路５と直流回路２との接続関係が切り換わり、各遮断区画２４，…を流れる地絡電流が変化する。地絡電流の単位時間あたりの変化により交流用変流器の鉄心が励磁されるため、交流用変流器は、地絡を検知することができる。また、回路制御用遮断器２２，…の投入及び遮断により接地回路５を流れる電流を切り換えることができ、交流用変流器が地絡を検知することができる。

また、第１判定部が出力した２次検知値ｄＩ２のうち最大となる２次検知値ｄＩ２から地絡が発生した遮断区画２４ｇを判定部７２が判定することができる。判定部７２は、遮断区画２４，…ごとに設けられる地絡検知回路６，…それぞれから出力された１次検知値ｄＩ１を基に判定するため、地絡が発生した回路を自動的に検知することができる。

また、接地回路５の可変部５６を可変させると、接地回路５と直流回路２とを流れる地絡電流が可変し、各地絡検知回路６，…が検知可能な遮断区画２４，…それぞれを流れる地絡電流が変化する。よって、各地絡検知回路６，…は、各遮断区画２４，…を流れる電流の変化を検知することができる。

また、第２の地絡検知回路６２が検知した第２の１次検知値ｄＩ１Ｂから地絡が発生した第２の遮断区画２４Ｂを判定することができ、地絡を各負荷に対応して検知することができる。判定部７２が各第２の１次検知値ｄＩ１Ｂに第１の１次検知値ｄＩ１Ａを加算した加算検知値で地絡が発生している遮断区画２４を判定するため、判定感度を上げることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る直流地絡検知装置について、図７を参酌しつつ説明する。なお、本実施形態に係る直流地絡検知装置１は、第１実施形態に係る直流地絡検知装置の判定部７２の変形例であるため、以下、判定部を中心に説明し、第１実施形態に係る直流地絡検知装置１の構成と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、説明を省略する。

判定部７２は、各第２の遮断区画２４Ｂ，…に設けられる第２の地絡検知回路６２から検知される第２の１次検知値ｄＩ１Ｂのそれぞれに第１の遮断区画２４Ａに設けられる第１の地絡検知回路６１から検知される第１の検知値ｄＩ１Ａを加算した２次検知値（加算検知値）ｄＩ２が第１の１次検知値ｄＩ１Ａより大きくなる第２の検知値ｄＩ１Ｂが検知された第２の地絡検知回路６２が設けられた遮断区画２４Ｂを、地絡が発生した地絡区画２４ｇと判定する。

よって、判定部７２は、記憶部７８に記憶された第１の１次検知値ｄＩ１Ａよりも大きくなる第２の検知値ｄＩ１Ｂを検索することによって、第１実施形態と同様に、地絡区間２４ｇを判定できる。そして、第２の検知値ｄＩ１Ｂは、図７（ｊ）に示すように、１回目に検知された２次検知値ｄＩ２となる。よって、地絡区画判定部７９は、１回目に検知された２次検知値ｄＩ２に対応する２次検知値ｄＩ２の算出の根拠となった第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが検知された第２の地絡検知回路が設けられた遮断区画２４Ｂを地絡区間２４ｇと判定する。なお、判定部７２は、第１の１次検知値ｄＩ１Ａに所定の設定値（例えば、０．５〜２．０）を掛け合わせた第１検知値に基づいて判定をしてもよい。このようにすることによって、判定感度が調整することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る直流地絡検知装置について、図８及び図９を参酌しつつ説明する。なお、本実施形態に係る直流地絡検知装置は、第１実施形態に係る直流地絡検知装置の判定部の第１処理部７３及び第２処理部７４の変形例であるため、以下、判定部の第１処理部及び第２処理部を中心に説明し、第１実施形態に係る直流地絡検知装置の構成と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、説明を省略する。

第１処理部１７３は、第２処理部１７４から第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが入力されると、第１の地絡検知回路６１から入力された第１の１次検知値ｄＩ１Ａにその第２の１次検知値ｄＩ１Ｂを減算して２次検知値ｄＩ２（＝ｄＩ１Ａ−ｄＩ１Ｂ）として判定部７２に出力する。

第２処理部１７４は、第２の１次検知値ｄＩ１Ｂ，…が入力される各第２の地絡検知回路６２，…と第１処理部１７３との間のそれぞれに設けられる回路選択スイッチ１７５，…を備える。各回路選択スイッチ１７５，…は、判定部７２からの制御信号に従って、独立して動作する。

判定部７２は、各第２の遮断区画２４Ｂ，…に設けられる第２の地絡検知回路６２から検知される第２の１次検知値ｄＩ１Ｂのそれぞれに第１の遮断区画２４Ａに設けられる第１の地絡検知回路６１から検知される第１の検知値ｄＩ１Ａを減算した第２検知値ｄＩ２が最小となる第２の検知値ｄＩ１Ｂが検知された第２の地絡検知回路６２が設けられた遮断区画２４Ｂを、地絡が発生した地絡区画２４ｇと判定する。

よって、判定部７２は、記憶部７８に記憶された２次検知値ｄＩ２の中から最小となる最小検知値ｄＩＭＩＮを検索することによって、第１実施形態と同様に、地絡区間２４ｇを判定できる。つまり、最小検知値ｄＩＭＩＮは、図９（ｊ）に示すように、１回目に検知された２次検知値ｄＩ２となる。よって、地絡区画判定部７９は、最小検知値ｄＩＭＩＮに対応する２次検知値ｄＩ２の算出の根拠となった第２の１次検知値ｄＩ１Ｂが検知された第２の地絡検知回路６２が設けられた遮断区画２４Ｂを地絡区間２４ｇと判定する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本発明の第１〜第３実施形態に係る直流地絡検知装置１は、図１０に示すように、接地回路に正極側地絡検出用抵抗３５３ｐ及び負極側地絡検出用抵抗３５３ｍと並列に正極側コンデンサ３５７ｐ及び負極側コンデンサ３５７ｍを備えるように構成されていてもよい。正極側地絡検出用抵抗３５３ｐ及び負極側地絡検出用抵抗３５３ｍと、正極側コンデンサ３５７ｐ及び負極側コンデンサ３５７ｍとは、接地回路選択スイッチ３５８ｐ，３５８ｍ，３５９ｐ，３５９ｍを備えており、それぞれ接地回路５から切り離し可能に構成されている。接地回路選択スイッチ３５８ｐ，３５９ｍの組み合わせは、同時に選択され、接地回路選択スイッチ３５８ｍ，３５９ｐの組み合わせとは、同時に選択される。接地回路選択スイッチ３５８ｐ，３５９ｍの組み合わせと、接地回路選択スイッチ３５８ｍ，３５９ｐの組み合わせとは、同時に接続されることはない。

判定部７２は、地絡検知部５５ｐ，５５ｍのいずれかから対地間電圧Ｖｇｐ，Ｖｇｍが入力されると、地絡が発生していると判定する。そして、判定部７２は、正極側地絡検知部５５ｐから対地間電圧Ｖｇｐが入力されるとき、第１の地絡検知回路６１から検知される第１の１次検知値ｄＩ１Ａを記憶するとともに、正極側コンデンサ３５７ｐを直流回路２に接続すべく、接地回路選択スイッチ３５８ｍ，３５９ｐを閉じて、接地回路選択スイッチ３５８ｐ，３５９ｍを開く。判定部７２は、地絡が発生した回路が判定されて、回路制御用遮断器２２，…が遮断された後に、接地回路選択スイッチ３５８ｍ，３５９ｐを開いて正極側コンデンサ３５７ｐを直流回路２から遮断する。

このように判定部７２によって接地回路５を制御することにより、各地絡検知回路６１，６２，…で検知される検知値の値が２倍程度に増幅させることができ、検知感度を高めることができる。

本発明の第１〜第３実施形態に係る直流地絡検知装置１は、接地回路５の切換部５６が遮断器である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、接地回路は、交流電圧を印加して接地電流を可変させる可変部を備えるものであってもよい。この可変部を備えることにより、交流用変流器は、地絡電流の単位時間当たりの変化量を検知することができるようになる。

本発明の第１〜第３実施形態に係る直流地絡検知装置１は、制御電源に接続されて、直流電力が給電される直流制御回路に適用される例を説明したが、これに限定されるものではない。現在、データセンターや工場、一般家庭などで利用されている交流電力による電力給電に変えて、直流電力を各電器製品に給電し、動作させるという直流給電の導入が試みられている。本発明の直流回路は、この直流給電に用いられることを目標にされたものであり、この直流給電を構成する直流回路に適用されるものであってもよい。

１…直流地絡検知装置、２…直流回路、２１Ａ…主回路、２１Ｂ…分岐回路、２２…回路制御用遮断器、２２Ａ…第１の遮断器、２２Ｂ…第２の遮断器、２３…過電流遮断器、２４…遮断区画、２４Ａ…第１の遮断区画、２４Ｂ…第２の遮断区画、２４ｇ…地絡区画、３…直流電源、４…負荷、５…接地回路、５１…接地部、５２…可変部、５３ｐ…正極側地絡検出用抵抗、５３ｍ…負極側地絡検出用抵抗、５４…接地電路、５５ｐ…正極側地絡検知部、５５ｍ…負極側地絡検知部、５６…切換部、６…地絡検知回路、６１…第１の地絡検知回路、６２…第２の地絡検知回路、７…地絡判定回路、７１…検知値受信部、７２…判定部、７３…第１処理部、７４…第２処理部、７５…回路選択スイッチ、７６…地絡発生検知部、７７…検知値選択部、７８…記憶部、７９…地絡区画判定部、８…遮断器制御回路、１７３…第１処理部、１７４…第２処理部、１７５…回路選択スイッチ、３５３ｐ…正極側地絡検出用抵抗、３５３ｍ…負極側地絡検出用抵抗、３５７ｐ…正極側コンデンサ、３５７ｍ…負極側コンデンサ、３５８ｐ…接地回路選択スイッチ、３５８ｍ…接地回路選択スイッチ、３５９ｐ…接地回路選択スイッチ、３５９ｍ…接地回路選択スイッチ、ｄＩ１…一次検知値、ｄＩ１Ａ…第１の１次検知値、ｄＩ１Ｂ…第２の１次検知値、ｄＩＭＡＸ…最大検知値、ｄＩ２…２次検知値、Ｖｇｐ…対地間電圧、Ｖｇｍ…対地間電圧、Ｉｇ…地絡電流

Claims (8)

1. 地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知装置であって、
   前記直流回路を接地する接地回路と、地絡の発生により電流を遮断する前記直流回路内の遮断区画それぞれに設けられて、当該遮断区画の前記地絡電流を検知する地絡検知回路と、該地絡検知回路それぞれからの検知に基づき地絡が発生した遮断区画を判定する地絡判定回路と、を備え、
   前記地絡検知回路は、当該地絡検知回路が設けられる遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を検知値として出力し、
   前記地絡判定回路は、前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最大となる検知値が検知された地絡検知回路が設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定する判定部と、を備えることを特徴とする直流地絡検知装置。
2. 前記接地回路は、一端側が接地され他端側が前記直流回路と接続される接地部と、該接地部を介して当該直流回路内に流れる地絡電流を可変させる可変部と、を備え、
   前記地絡検知回路は、前記可変部による地絡電流の可変に応じて各地絡検知回路が設けられる遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量に対応した値を検知値として出力する請求項１に記載の直流地絡検知装置。
3. 前記直流回路は、電源側から複数の負荷側に向かう電路に設けられる第１の遮断器により区画される第１の遮断区画と、該第１の遮断器が設けられた電路より分岐されて各負荷側に向かう電路のそれぞれに設けられる第２の遮断器により区画される第２の遮断区画と、を備え、
   前記判定部は、各第２の遮断区画に設けられる第２の地絡検知回路から検知される第２の検知値のうち、最大となる第２の検知値が検知された第２の地絡検知回路が設けられた遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定する請求項１又は２に記載の直流地絡検知装置。
4. 前記直流回路は、電源側から複数の負荷側に向かう電路に設けられる第１の遮断器により区画される第１の遮断区画と、該第１の遮断器が設けられた電路より分岐されて各負荷側に向かう電路のそれぞれに設けられる第２の遮断器により区画される第２の遮断区画と、を備え、
   前記判定部は、各第２の遮断区画に設けられる第２の地絡検知回路から検知される第２の検知値のそれぞれに前記第１の遮断区画に設けられる第１の地絡検知回路から検知される第１の検知値を加算した加算検知値が最大となる第２の検知値が検知された第２の地絡検知回路が設けられた遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定する請求項１又は２に記載の直流地絡検知装置。
5. 地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知装置であって、
   前記直流回路を接地する接地回路と、地絡の発生により電流を遮断する前記直流回路内の遮断区画それぞれに設けられて、当該遮断区画の前記地絡電流を検知する地絡検知回路と、該地絡検知回路それぞれからの検知に基づき地絡が発生した遮断区画を判定する地絡判定回路と、を備え、
   前記地絡検知回路は、当該地絡検知回路が設けられる遮断区画を流れる電流の単位時間あたりの変化量に比例した値を検知値として出力し、
   前記地絡判定回路は、前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最小となる検知値が検知された地絡検知回路が設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定する判定部と、を備えることを特徴とする直流地絡検知装置。
6. 前記直流回路は、電源側から複数の負荷側に向かう電路に設けられる第１の遮断器により区画される第１の遮断区画と、該第１の遮断器が設けられた電路より分岐されて各負荷側に向かう電路のそれぞれに設けられる第２の遮断器により区画される第２の遮断区画と、を備え、
   前記判定部は、各第２の遮断区画に設けられる第２の地絡検知回路から検知される第２の検知値のそれぞれが、第１の遮断区画に設けられる第１の地絡検知回路から検知される第１の検知値を基準として当該第１の検知値から所定の範囲内にあるかを判定する請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流地絡検知装置。
7. 地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知方法であって、
   前記直流回路と、該直流回路に設けられる前記請求項１〜４，６のいずれか１項に記載の直流地絡検知装置と、を備え、
   前記地絡判定回路は、比較部が前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最大となる検知値が検知された地絡検知回路に設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定することを特徴とする直流地絡検知方法。
8. 地絡に起因して直流回路内に流れる地絡電流を検知する直流地絡検知方法であって、
   前記直流回路と、該直流回路に設けられる前記請求項５又は６に記載の直流地絡検知装置と、を備え、
   前記地絡判定回路は、比較部が前記地絡検知回路から検知されたすべての検知値の中で最小となる検知値が検知された地絡検知回路に設けられる遮断区画を、地絡が発生した遮断区画と判定することを特徴とする直流地絡検知方法。

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