JP2818125B2 - ３相４線式地絡検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、負荷に対する給電方
式が３相４線式の場合における３相４線式地絡検出装置
に関し、特にコストアップを招くことなく地絡事故を早
期に且つ確実に検出して信頼性を向上させた３相４線式
地絡検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電源装置は、電動機等の負荷に対
して高精度且つ高速な制御が要求されるため、電源装置
の内部または負荷の近傍に各種検出器が設置され、各種
検出情報に基づいて給電状態を把握しながら、負荷に対
する給電制御を行っている。このような従来の給電制御
装置において、制御の異常または電源装置や負荷の故障
等に起因する種々の異常は、制御用の各種検出器によっ
て検出され、装置全体の自己保護を実施できる構成とな
っている。

【０００３】図６はたとえば平成２年電気学会産業応用
部門全国大会の「ＬＳＭ駆動用ＰＷＭ多重インバータの
制御方式」内の図１に記載された、従来の３相４線式地
絡検出装置を示す回路図である。ここでは、最近の電動
機制御に広く使用されているインバータ装置を適用した
場合を示し、３相のうちの１相のみを回路化した状態を
示している。

【０００４】図において、１〜５は半導体素子からなる
公知のインバータ装置であり、入力された直流電力を交
流電力に変換して出力する。６は各インバータ装置１〜
５に直流電圧Ｅｄを供給する直流電源、７〜１０は各イ
ンバータ装置１〜４の出力端子に設置された絶縁用の出
力変圧器である。

【０００５】Ｖ１〜Ｖ５は各インバータ装置１〜５の出
力電圧であり、インバータ装置１〜４の出力電圧Ｖ１〜
Ｖ４は、出力変圧器７〜１０の二次側から出力される。
Ｖは出力電圧Ｖ１〜Ｖ５を総合した出力電圧、Ｉは出力
電圧Ｖにより供給される１相分の出力電流である。イン
バータ装置１〜５、直流電源６および出力変圧器７〜１
０は、交流電力を出力するための電源装置を構成してお
り、同様の電源装置を並設することにより３相の電源装
置となっている。

【０００６】ＲおよびＬは出力電流Ｉが供給される抵抗
器およびリアクタンスからなる負荷であり、たとえば電
動機等に相当する。１３は電動機の逆起電力ｅｏを発生
する等価的な交流電源であり、一端は接地線を介してグ
ランドおよび直流電源６の中間点に接続されている。

【０００７】１９は出力電流Ｉを検出する出力電流検出
器、２３は接地線に流れる接地電流Ｉｇを検出する接地
電流検出器である。なお、図示しないが、出力変圧器７
〜１０の二次側およびインバータ装置５の出力端子に
は、各出力電圧Ｖ１〜Ｖ５を検出するための電圧検出器
がそれぞれ設置されており、図示しない制御手段および
異常検出手段に対して、各電流検出値を含む各種検出情
報を入力している。

【０００８】次に、図６に示した従来の３相４線式地絡
検出装置の動作について説明する。まず、制御手段は、
各インバータ装置１〜５内の電圧検出器から検出される
出力電圧Ｖ１〜Ｖ５および出力電流検出器１９から検出
される出力電流Ｉ等に基づいて、負荷ＲおよびＬに対す
る給電制御を行う。また、異常検出手段は、各出力電圧
Ｖ１〜Ｖ５および出力電流Ｉ等に基づいて、過電圧や過
電流を検出し、インバータ装置１〜５の自己保護を行
う。

【０００９】すなわち、異常検出手段は、出力電圧Ｖ１
〜Ｖ５または出力電流Ｉの検出値のうちの少なくとも１
つが閾値以上を示すときに、地絡等の事故が発生したこ
とを検出する。また、負荷ＲおよびＬ側の地絡時におい
ては、グランドに流れる地絡電流が接地線を介して電源
装置に戻り、いずれかの相が必ず過電流になることか
ら、地絡事故の発生を同様に検出することができる。

【００１０】しかしながら、このような検出結果の原因
は、地絡事故に限られるわけではなく、たとえば出力電
流検出器１９により検出される過電流の場合、負荷Ｒお
よびＬの短絡事故による過渡的な相の不平衡に起因する
可能性がある。また、接地電流検出器２３により検出さ
れる過電流は、電源装置内の事故に起因する可能性があ
り、他の事故と地絡事故とを明確に分離することはでき
ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の３相４線式地絡
検出装置は以上のように、電源装置内の各電流検出器１
９または２３から検出される出力電流Ｉまたは接地電流
Ｉｇの過電流が検出されたときに、負荷ＲおよびＬ側の
地絡事故を検出しているので、他の事故と確実に分離す
ることができず、地絡検出の信頼性が低いという問題点
があった。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、コストアップを招くことなく負
荷側の地絡事故を確実に分離して早期に検出し、故障項
目の特定および復旧を早期に行うことのできる３相４線
式地絡検出装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る３相４線式地絡検出装置は、３相およびこれらの中性
線を含む４つの出力端子を有する３相４線に対応した電
源装置と、電源装置の各出力端子に接続されたキ電線
と、キ電線に接続されて電源装置からの電力が供給され
る負荷と、電源装置側の中性線からグランドに接続され
た接地線と、電源装置の３相および中性線からの出力電
流を検出する出力電流検出手段と、接地線に流れる接地
電流を検出する接地電流検出手段と、少なくとも３相の
出力電流を含む検出値に基づいて地絡を検出する地絡検
出手段とを備え、地絡検出手段は、３相および中性線の
各出力電流の検出値を全て加算する加算手段と、加算手
段による加算結果とあらかじめ設定された所定条件とを
比較するための第１の比較手段を含む第１の判定手段
と、３相の出力電流の各検出値と接地電流の検出値とを
比較するための第２の比較手段を含む第２の判定手段
と、第２の比較手段の比較結果に基づいて１点地絡およ
びその地絡相を特定する第１の地絡特定手段とを備え、
第１の比較手段による比較結果に基づいて地絡の発生を
判定するものである。

【００１４】また、この発明の請求項２に係る３相４線
式地絡検出装置は、３相およびこれらの中性線を含む４
つの出力端子を有する３相４線に対応し、３相の出力が
平衡となる出力電流制御機能を有する電源装置と、電源
装置の各出力端子に接続されたキ電線と、キ電線に接続
されて電源装置からの電力が供給される負荷と、電源装
置側の中性線からグランドに接続された接地線と、電源
装置の３相および中性線からの出力電流を検出する出力
電流検出手段と、接地線に流れる接地電流を検出する接
地電流検出手段と、少なくとも３相の出力電流を含む検
出値に基づいて地絡を検出する地絡検出手段とを備え、
地絡検出手段は、３相および中性線の各出力電流の検出
値を全て加算する加算手段と、加算手段による加算結果
とあらかじめ設定された所定条件とを比較するための第
１の比較手段を含む第１の判定手段と、３相の出力電流
の各検出値と中性線の出力電流の検出値とを比較するた
めの第４の比較手段を含む第４の判定手段と、第４の比
較手段の比較結果に基づいて、１点地絡およびその地絡
相を特定する第３の地絡特定手段とを備え、第１の比較
手段による比較結果に基づいて地絡の発生を判定するも
のである。

【００１５】また、この発明の請求項３に係る３相４線
式地絡検出装置は、請求項２において、地絡検出手段
は、３相の出力電流の各検出値を逆極性にした値と中性
線の出力電流の値とを比較するための第５の比較手段を
含む第５の判定手段と、第５の比較手段の比較結果に基
づいて２点地絡およびその各地絡相を特定する第４の地
絡特定手段とを備えたものである。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】この発明の請求項１においては、電源装置の３
相および中性線からの出力電流と、電源装置側の中性線
からグランドに接続された接地線に流れる接地電流とを
検出し、各出力電流および接地電流の検出値を総合的に
演算して得られた結果に基づいて地絡を検出することに
より、出力電流の過電流の原因が地絡事故であるか他の
事故であるかを分離可能にする。また、３相の出力電流
の各検出値を加算した結果を所定条件と比較し、この比
較結果に基づいて地絡の発生を判定するとともに、３相
の出力電流の各々を接地電流と比較し、この比較結果に
基づいて１点地絡およびその地絡相を特定する。

【００２０】また、この発明の請求項２においては、３
相の出力電流を平衡に制御する電源装置を用い、３相の
出力電流を中性線の出力電流と比較し、この比較結果に
基づいて１点地絡およびその地絡相を特定する。

【００２１】また、この発明の請求項３においては、３
相の出力電流を平衡に制御する電源装置を用い、３相の
出力電流の逆極性値を中性線の出力電流と比較し、この
比較結果に基づいて２点地絡およびその各地絡相を特定
する。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例１を図について説明する。図１
はこの発明の実施例１を一部ブロック図で示す回路図で
あり、１２ａ〜１２ｃはリアクタンスからなる負荷Ｌに
対応し、１９ａ〜１９ｄは出力電流検出器１９に対応し
ており、２３およびＩｇは前述と同様の接地電流検出器
および接地電流である。

【００２６】２０ｕ〜２０ｗはＵ〜Ｗ相にそれぞれ対応
した電源装置であり、３相およびこれらの中性線を含む
４つの出力端子を有し、３相４線に対応した構成を有す
る。Ｉｕ〜Ｉｗは各電源装置２０ｕ〜２０ｗからの３相
の出力電流、Ｉｎは電源装置２０ｕ〜２０ｗ内の中性線
からの出力電流である。

【００２７】Ｌａ〜Ｌｄは電源装置２０ｕ〜２０ｗの各
出力端子および中性線に接続された送電用のキ電線であ
り、一端に接続された負荷１２ａ〜１２ｃに対して、電
源装置２０ｕ〜２０ｗからの電力を供給する。

【００２８】ここでは、電源装置２０ｕ〜２０ｗから負
荷１２ａ〜１２ｃまでのキ電線Ｌａ〜Ｌｄは、モデル化
して模擬的に４分割されており、各１分割は、それぞれ
抵抗器２４〜２７およびリアクタンス２８〜３１と、抵
抗器３２〜３５およびリアクタンス３６〜３９と、抵抗
器４０〜４３およびリアクタンス４４〜４７と、抵抗器
４８〜５１およびリアクタンス５２〜５５とから構成さ
れている。

【００２９】電源装置２０ｕ〜２０ｗの３相および中性
線の出力端子は、それぞれリアクタンス２８〜３１と抵
抗器３２〜３５との接続点に接続され、負荷１２ａ〜１
２ｃおよびその中性線は、それぞれ、リアクタンス４４
〜４７と抵抗器４８〜５１との接続点に接続されてい
る。

【００３０】出力電流検出器１９ａ〜１９ｃは、電源装
置２０ｕ〜２０ｗの３相の出力電流Ｉｕ〜Ｉｗを検出
し、出力電流検出器１９ｄは、３相４線式のための中性
線からの出力電流Ｉｎを検出し、接地電流検出器２３
は、電源装置２０ｕ〜２０ｗ側の中性線からグランドに
接続された接地線に流れる接地電流Ｉｇを検出するよう
になっている。

【００３１】６０は異常検出手段に含まれる地絡検出手
段であり、各出力電流Ｉｕ〜Ｉｗ、Ｉｎおよび接地電流
Ｉｇの検出値のうち、少なくとも３相の出力電流Ｉｕ〜
Ｉｗを含む検出値に基づいて地絡の発生を検出する。地
絡検出手段６０は、３相の出力電流Ｉｕ〜Ｉｗおよび中
性線の出力電流Ｉｎの検出値を全て加算する加算手段６
１と、加算手段６１による加算結果Ｉｓとあらかじめ設
定された所定条件とを比較するための第１の比較手段を
含む第１の判定手段６２とを備え、第１の判定手段６２
内の第１の比較手段による比較結果に基づいて地絡を判
定し、地絡発生を示す判定結果Ｄを出力する。

【００３２】次に、図１に示したこの発明の実施例１の
動作について説明する。いま、図１のように電源装置２
０ｕ〜２０ｗ側で１点接地された３相４線式の給電装置
において、キ電線Ｌａ〜Ｌｄのいずれかで地絡事故が発
生したとする。このとき、電源装置２０ｕ〜２０ｗから
供給された出力電流Ｉｕ〜ＩｗおよびＩｎは、キ電線Ｌ
ａ〜Ｌｄを通り、地絡点からグランドを通り、電源装置
２０ｕ〜２０ｗ側の接地点を介して電源装置２０ｕ〜２
０ｗに戻ってくる。

【００３３】したがって、各出力電流Ｉｕ〜Ｉｗおよび
Ｉｎと、地絡電流の帰線となる接地電流Ｉｇとを検出す
ることにより、地絡発生を確実に検出することができ
る。以下、キ電線Ｌａ〜Ｌｄを含む負荷１２ａ〜１２ｃ
側で地絡事故が発生した場合の、地絡検出手段６０にお
ける具体的な演算動作について説明する。

【００３４】まず、加算手段６１は、各出力電流検出器
１９ａ〜１９ｄによる出力電流Ｉｕ〜ＩｗおよびＩｎの
検出値を全て加算して加算結果Ｉｓを出力する。このと
き、各出力電流の検出値をＩｕ〜ＩｗおよびＩｎで表わ
すと、地絡事故が発生していない場合には、キルヒホッ
フの法則により、以下の（１）式が成り立つ。

【００３５】 Ｉｓ＝Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＋Ｉｎ＝０ …（１）

【００３６】なお、中性線の出力電流Ｉｎが０でない場
合は、３相が不平衡となっているときである。一方、地
絡事故が発生しているときには、（１）式の電流が地絡
点よりグランドに流出し、接地線を介して電線装置２０
ｕ〜２０ｗに戻るため、上記（１）式は以下の（２）式
のようになる。

【００３７】 Ｉｓ＝Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＋Ｉｎ≠０ …（２）

【００３８】したがって、第１の判定手段６２は、
（２）式（所定条件）が成り立つとき、すなわち加算結
果Ｉｓが０でないときに、地絡事故発生状態と判定し、
判定結果Ｄを外部に出力する。これにより、たとえば周
知の警報表示等が駆動され、作業員は、地絡事故を早期
に発見して迅速な復旧作業に取り掛かることができる。

【００３９】このように、検出された各出力電流Ｉｕ〜
ＩｗおよびＩｎを総合的に演算し、この演算結果に基づ
いて地絡判定することにより、キ電線Ｌａ〜Ｌｃを含む
負荷１２ａ〜１２ｃ側の地絡事故を確実に分離して検出
することができる。このとき、出力電流検出器１９ａ〜
１９ｄは、制御用として電源装置２０ｕ〜２０ｗ内に設
置されたものであり、地絡検出のために特に設置された
ものではないので、コストアップすることもない。

【００４０】実施例２．なお、上記実施例１では、第１
の判定手段６２による地絡検出のみについて説明した
が、地絡事故が１点地絡であること、ならびに、１点地
絡の地絡相を特定するようにしてもよい。

【００４１】図２は１点地絡およびその地絡相を特定す
るようにしたこの発明の実施例２を一部ブロック図で示
す回路図であり、１２ａ〜１２ｃ、１９ａ〜１９ｄ、２
０ｕ〜２０ｗ、２３〜５５、６１および６２は前述と同
様のものである。また、６０Ａは地絡検出手段６０に対
応しており、以下の構成要素６３および６４を備えてい
る。

【００４２】６３は第１の判定手段６２による地絡の判
定結果Ｄに応動する第２の判定手段であり、判定結果Ｄ
の入力時に３相の出力電流Ｉｕ〜Ｉｗの各検出値と接地
電流Ｉｇの検出値とを比較するための第２の比較手段を
含んでいる。第２の判定手段６３内の第２の比較手段
は、出力電流Ｉｕ〜Ｉｗの各検出値のいずれかと接地電
流Ｉｇの検出値とが等しい場合に、その相の出力電流が
接地電流Ｉｇと等しいことを示す比較結果Ｃ２を出力す
る。

【００４３】６４は１点地絡およびその地絡相を特定す
る第１の地絡特定手段であり、第２の比較手段の比較結
果Ｃ２に基づいて、地絡事故が１点地絡であること、な
らびにその地絡相を特定し、これを示す特定結果Ｅ１を
出力する。すなわち、第１の地絡特定手段６４は、比較
結果Ｃ２に基づいて、接地電流Ｉｇと等しい出力電流の
相において１点地絡が発生したことを特定する。

【００４４】次に、図２に示したこの発明の実施例２の
動作について説明する。いま、図２のように、たとえば
Ｕ相のキ電線Ｌａ上の地絡点Ｆにおいて地絡が発生した
とする。このとき、地絡抵抗および接地抵抗が小さけれ
ば、Ｕ相の出力電流Ｉｕは、接地電流検出器２３が設置
された接地線を介して電源装置２０ｕ〜２０ｗに戻るの
で、接地電流Ｉｇは、以下の（３）式のように表わされ
る。

【００４５】Ｉｇ＝Ｉｕ …（３）

【００４６】したがって、第２の判定手段６３において
（３）式が成り立つことが判定されたとき、これを示す
比較結果Ｃ２により、第１の地絡特定手段６４は、Ｕ相
上の１点地絡を示す特定結果Ｅ１を出力することができ
る。

【００４７】同様に、以下の（４）式、（５）式が成り
立つときに、それぞれ、Ｖ相、Ｗ相の１点地絡を特定す
ることができる。

【００４８】Ｉｇ＝Ｉｖ …（４） Ｉｇ＝Ｉｗ …（５）

【００４９】このように、地絡事故が発生した場合に、
地絡事故が１点地絡であることおよびその地絡相が特定
されるので、さらにきめ細かい事故対策を行うことがで
き、たとえば、地絡事故の発生部分を迅速に切り離すこ
とができる。

【００５０】なお、図２においては、第２の判定手段６
３が、第１の判定手段６２の判定結果Ｄに応動する場合
を示したが、第１の判定手段６２と並列に判定演算処理
を実行してもよく、また、第１の判定手段６２を省略し
て独立に演算判定処理を実行するようにしてもよい。

【００５１】実施例３．また、上記実施例２では、１点
地絡およびその地絡相を特定する場合について説明した
が、地絡事故が３相のうちの２点地絡であること、なら
びに、２点地絡の２つの地絡相を特定するようにしても
よい。

【００５２】図３は２点地絡およびその各地絡相を特定
するようにしたこの発明の実施例３を一部ブロック図で
示す回路図であり、１２ａ〜１２ｃ、１９ａ〜１９ｄ、
２０ｕ〜２０ｗ、２３〜５５、６１、６２およびＦは前
述と同様のものである。また、６０Ｂは地絡検出手段６
０Ａに対応しており、以下の構成要素６５および６６を
備えている。

【００５３】６５は第１の判定手段６２による地絡の判
定結果Ｄに応動する第３の判定手段であり、判定結果Ｄ
の入力時に各相の出力電流Ｉｕ〜Ｉｗおよび中性線の出
力電流Ｉｎの検出値を加算して逆極性にした値と接地電
流Ｉｇの検出値とを比較するための第３の比較手段を含
んでいる。

【００５４】第３の判定手段６５内の第３の比較手段
は、出力電流Ｉｕ〜Ｉｗの各検出値のいずれかと中性線
の出力電流Ｉｎとの和の逆極性値が接地電流Ｉｇの検出
値と等しい場合に、その相に関する値が接地電流Ｉｇと
等しいことを示す比較結果Ｃ３を出力する。

【００５５】６６は２点地絡および２つの地絡相を特定
する第２の地絡特定手段であり、第３の比較手段６５の
比較結果Ｃ３に基づいて、地絡事故が２点地絡であるこ
と、ならびに２点地絡の２つの地絡相を特定し、これを
示す特定結果Ｅ２を出力する。

【００５６】すなわち、第２の判定手段６６は、比較結
果Ｃ３に基づいて、各相の出力電流のいずれかと中性線
の出力電流Ｉｎとの和の逆極性値が接地電流Ｉｇと等し
い場合に、他の２つの相において２点地絡が発生したこ
とを特定する。

【００５７】次に、図３に示したこの発明の実施例３の
動作について説明する。いま、図示したように、Ｕ相の
キ電線Ｌａ上の地絡点Ｆのみならず、Ｖ相のキ電線Ｌｂ
上の地絡点Ｇにおいて、地絡事故が発生したとする。こ
のとき、前述の（１）式より、グランドには以下の
（６）式の電流が接地電流Ｉｇとして流れる。

【００５８】Ｉｇ＝Ｉｕ＋Ｉｖ …（６）

【００５９】

【００６０】

【００６１】したがって、第３の比較手段６５は、接地
電流検出器２３から検出された接地電流Ｉｇと、出力電
流検出器１９ｃおよび１９ｄから検出された出力電流Ｉ
ｗおよびＩｎの和の逆極性値−（Ｉｗ＋Ｉｎ）とが等し
い場合、（７）式の成立を示す比較結果Ｃ３を出力す
る。

【００６２】これにより、第２の地絡特定手段６６は、
Ｗ相の出力電流Ｉｗに関する（７）式の成立を示す比較
結果Ｃ３に基づいて、Ｗ相以外の２つの相（すなわち、
Ｕ相およびＶ相）において２点地絡が発生したことを特
定し、特定結果Ｅ２を出力する。

【００６３】同様に、Ｕ相およびＷ相での２点地絡の場
合は、Ｖ相の出力電流Ｉｖに関する以下の（８）式が成
立し、Ｖ相およびＷ相での２点地絡の場合は、Ｕ相の出
力電流Ｉｕに関する以下の（９）式が成立する。

【００６４】 Ｉｇ＝−（Ｉｖ＋Ｉｎ） …（８） Ｉｇ＝−（Ｉｕ＋Ｉｎ） …（９）

【００６５】したがって、第２の地絡特定手段６６は、
比較結果Ｃ３に基づいて、上述と同様に、２点地絡の２
つの地絡相を特定することができる。

【００６６】なお、図３においては、第３の判定手段６
５が、第１の判定手段６２の判定結果Ｄに応動する場合
を示したが、第１の判定手段６２と並列に判定演算処理
を実行してもよく、また、第１の判定手段６２を省略し
て独立に判定演算処理を実行するようにしてもよい。

【００６７】また、地絡検出手段６０Ｂにおいて、比較
結果Ｃ３に基づいて２点地絡およびその各地絡相を特定
する第２の地絡特定手段６６のみを設けたが、比較結果
Ｃ２に基づいて１点地絡およびその地絡相を特定する第
１の地絡特定手段６４（図２参照）を並列に設け、１点
地絡または２点地絡の各地絡相を特定可能な構成として
もよく、この場合、さらにきめ細かい事故対策を施すこ
とができる。

【００６８】実施例４．さらに、上記各実施例では、一
般的な３相４線式の電源装置２０ｕ〜２０ｗを対象とし
た場合について説明してきたが、最近の電動機制御に多
用されている半導体を用いたインバータ装置（図６参
照）を用いた電源装置であってもよい。

【００６９】以下、インバータ装置からなる電源装置を
用いた場合におけるこの発明の実施例４について説明す
る。図４はこの発明の実施例４を一部ブロック図で示す
回路図であり、１２ａ〜１２ｃ、１９ａ〜１９ｄ、２３
〜５５、６１、６２およびＦは前述と同様のものであ
る。ここでは、最初に、１点地絡およびその地絡相を特
定する場合について説明する。

【００７０】２１ｕ〜２１ｗは前述の２０ｕ〜２０ｗに
対応した電源装置であり、この場合、３相の出力電流Ｉ
ｕ〜Ｉｗが平衡となるように制御する出力電流制御機能
を有する。また、６０Ｃはたとえば地絡検出手段６０Ａ
（図２参照）に対応しており、以下の構成要素６７およ
び６８を備えている。

【００７１】６７は第１の判定手段６２による地絡の判
定結果Ｄに応動する第４の判定手段であり、３相の出力
電流Ｉｕ〜Ｉｗの各検出値と中性線の出力電流Ｉｎの検
出値とを比較するための第４の比較手段を含んでいる。
第４の判定手段６７内の第４の比較手段は、各相の出力
電流Ｉｕ〜Ｉｗのいずれかが中性線の出力電流Ｉｎと等
しい場合に、そのことを示す比較結果Ｃ４を出力する。

【００７２】６８は１点地絡およびその地絡相を特定す
る第３の地絡特定手段であり、第４の比較手段の比較結
果Ｃ４に基づいて、地絡事故が１点地絡であること、な
らびに１点地絡の地絡相を特定し、これを示す特定結果
Ｅ３を出力する。すなわち、第３の地絡特定手段６８
は、比較結果Ｃ４に基づいて、中性線の出力電流Ｉｎと
等しい出力電流の相において地絡が発生したことを特定
する。

【００７３】次に、図４に示したこの発明の実施例４の
動作について説明する。まず、インバータ装置からなる
電源装置２１ｕ〜２１ｗは、出力電流制御機能により、
各出力電流Ｉｕ〜Ｉｗに関して、以下の（１０）式が成
り立つように動作する。

【００７４】Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０ …（１０）

【００７５】これを前述の（１）式に代入すると、以下
の（１１）式が成り立つ。

【００７６】Ｉｎ＝０ …（１１）

【００７７】しかし、地絡事故が発生すると、グランド
を介して接地電流検出器２３に地絡電流が流れ込むの
で、以下の（１２）式が成り立つ。

【００７８】Ｉｇ＝Ｉｎ …（１２）

【００７９】このとき、地絡事故が、図４のように、Ｕ
相のキ電線Ｌａ上の地絡点Ｆからの１点地絡である場合
は、（１０）式を満たすことから、以下の（１３）式が
成り立つ。

【００８０】Ｉｎ＝Ｉｕ …（１３）

【００８１】すなわち、地絡点Ｆにおける地絡抵抗が小
さければ、Ｕ相の出力電流Ｉｕは、負荷１２ａに流れ
ず、グランドを介して電源装置２１ｕ〜２１ｗ側の接地
電流Ｉｇとして流れる。一方、電源装置２１ｖ、２１ｗ
からの出力電流Ｉｖ、Ｉｗは、負荷１２ｂ、１２ｃに流
れるが、電源装置２１ｕ〜２１ｗ側で上記（１０）式の
ように電流制御しているため、−Ｉｕに相当するＵ相の
帰線が必要となる。このときの帰線が中性線の出力電流
Ｉｎとなることから、（１２）式および（１３）式が導
かれる。

【００８２】したがって、第４の判定手段６７は、Ｕ相
の出力電流Ｉｕが中性線の出力電流Ｉｎと等しい、すな
わち（１３）式を満たすことを示す比較結果Ｃ４を出力
し、これにより、第３の地絡特定手段６８は、Ｕ相の１
点地絡が発生したことを特定することができる。

【００８３】同様に、Ｖ相、Ｗ相における１点地絡の場
合は、それぞれ、以下の（１４）式、（１５）式により
特定することができる。

【００８４】Ｉｎ＝Ｉｖ …（１４） Ｉｎ＝Ｉｗ …（１５）

【００８５】この場合、地絡事故が発生した相を特定す
るための比較基準となる電流は、１カ所の中性線から検
出される出力電流Ｉｎであり、比較対象となる電流は、
３相の各１カ所から検出される出力電流Ｉｕ〜Ｉｗの各
々である。したがって、第４の判定手段６７内の比較手
段による演算処理が単純化されるため、地絡検出手段６
０Ｃの構成を簡略化することができる。

【００８６】なお、図４においては、第４の判定手段６
７が、第１の判定手段６２の判定結果Ｄに応動する場合
を示したが、第１の判定手段６２と並列に判定演算処理
を実行してもよく、また、第１の判定手段６２を省略し
て独立に判定演算処理を実行するようにしてもよい。

【００８７】実施例５．また、上記実施例４では、イン
バータ装置からなる電源装置２１ｕ〜２１ｗを対象とし
て１点地絡およびその地絡相を特定する場合について説
明したが、地絡事故が２点地絡であること、ならびに２
点地絡の各地絡相を特定するようにしてもよい。

【００８８】以下、インバータ装置を用いた場合に２点
地絡およびその各地絡相を特定するようにしたこの発明
の実施例５について説明する。図５はこの発明の実施例
５を一部ブロック図で示す回路図であり、図において、
１２ａ〜１２ｃ、１９ａ〜１９ｄ、２１ｕ〜２１ｗ、２
３〜５５、６１、６２、ＦおよびＧは前述と同様のもの
である。また、６０Ｄはたとえば地絡検出手段６０Ｂ
（図３参照）に対応しており、以下の構成要素６９およ
び７０を備えている。

【００８９】６９は第１の判定手段６２による地絡の判
定結果Ｄに応動する第５の判定手段であり、３相の出力
電流Ｉｕ〜Ｉｗの各検出値を逆極性にした値と中性線の
出力電流Ｉｎの値とを比較するための第５の比較手段を
含んでいる。第５の判定手段６９内の第５の比較手段
は、各相の出力電流Ｉｕ〜Ｉｗのいずれかの逆極性値が
中性線の出力電流Ｉｎと等しい場合に、そのことを示す
比較結果Ｃ５を出力する。

【００９０】７０は２点地絡の各地絡相を特定する第４
の地絡特定手段であり、第５の比較手段の比較結果Ｃ５
に基づいて、地絡事故が２点地絡であること、ならびに
２点地絡の各地絡相を特定し、これを示す特定結果Ｅ４
を出力する。すなわち、第４の地絡特定手段７０は、比
較結果Ｃ５に基づいて、中性線の出力電流Ｉｎと等しい
逆極性の出力電流の相以外の２相において地絡が発生し
たことを特定する。

【００９１】次に、図５に示したこの発明の実施例５の
動作について説明する。前述の（１０）式のように出力
電流Ｉｕ〜Ｉｗの制御を行う電源装置２１ｕ〜２１ｗを
用いた場合、たとえばＵ相、Ｖ相のキ電線Ｌａ、Ｌｂ上
の地絡点Ｆ、Ｇにおいて地絡事故が発生すると、接地電
流Ｉｇは、以下の（１６）式で表わされる。

【００９２】 Ｉｇ＝Ｉｕ＋Ｉｖ ＝−Ｉｗ＝Ｉｎ …（１６）

【００９３】（１６）式は、前述の（１３）式の場合と
同様に、地絡事故時において中性線が帰線となることに
より導かれる。（１６）式から、Ｕ相およびＶ相上の２
点地絡の場合には、中性線の出力電流ＩｎがＷ相の出力
電流Ｉｗを逆極性にした値と等しくなることが分かる。
したがって、第５の判定手段６９は、Ｉｎ＝−Ｉｗであ
ることを示す比較結果Ｃ５を出力し、これにより、第４
の地絡特定手段７０は、Ｗ相以外の２相すなわちＵ相お
よびＶ相において２点地絡が発生したことを特定し、こ
れを示す特定結果Ｅ４を出力する。

【００９４】同様に、Ｖ相およびＷ相、または、Ｕ相お
よびＷ相が２点地絡した場合は、それぞれ、以下の（１
７）式または（１８）式の成立により、特定することが
できる。

【００９５】Ｉｎ＝−Ｉｕ …（１７） Ｉｎ＝−Ｉｖ …（１８）

【００９６】なお、図５においては、第５の判定手段６
９が、第１の判定手段６２の判定結果Ｄに応動する場合
を示したが、第１の判定手段６２と並列に判定演算処理
を実行してもよく、また、第１の判定手段６２を省略し
て独立に判定演算処理を実行するようにしてもよい。

【００９７】また、地絡検出手段６０Ｄにおいて、比較
結果Ｃ５に基づいて２点地絡およびその各地絡相を特定
する第４の地絡特定手段７０のみを設けたが、比較結果
Ｃ４に基づいて１点地絡およびその地絡相を特定する第
３の地絡特定手段６８（図４参照）を並列に設け、１点
地絡または２点地絡の各地絡相を特定可能な構成として
もよく、この場合、地絡事故発生時に、さらにきめ細か
い対策を施すことができる。

【００９８】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、３相およびこれらの中性線を含む４つの出力端子を
有する３相４線に対応した電源装置と、電源装置の各出
力端子に接続されたキ電線と、キ電線に接続されて電源
装置からの電力が供給される負荷と、電源装置側の中性
線からグランドに接続された接地線と、電源装置の３相
および中性線からの出力電流を検出する出力電流検出手
段と、接地線に流れる接地電流を検出する接地電流検出
手段と、少なくとも３相の出力電流を含む検出値に基づ
いて地絡を検出する地絡検出手段とを備え、地絡検出手
段は、３相および中性線の各出力電流の検出値を全て加
算する加算手段と、加算手段による加算結果とあらかじ
め設定された所定条件とを比較するための第１の比較手
段を含む第１の判定手段と、３相の出力電流の各検出値
と接地電流の検出値とを比較するための第２の比較手段
を含む第２の判定手段と、第２の比較手段の比較結果に
基づいて１点地絡およびその地絡相を特定する第１の地
絡特定手段とを備え、第１の比較手段による比較結果に
基づいて地絡の発生を判定し、各出力電流および接地電
流の検出値を総合的に演算して得られた結果に基づいて
地絡を検出するようにしたので、出力電流の過電流の原
因が地絡事故であるか否かを分離可能にして、コストア
ップを招くことなく負荷側の地絡事故を確実に分離して
早期に検出することができ、故障項目の特定および復旧
を早期に行うとともに、地絡事故が１点地絡であること
およびその地絡相を特定してきめ細かい対策を施すこと
のできる３相４線式地絡検出装置が得られる効果があ
る。

【００９９】また、この発明の請求項２によれば、３相
およびこれらの中性線を含む４つの出力端子を有する３
相４線に対応し、３相の出力が平衡となる出力電流制御
機能を有する電源装置と、電源装置の各出力端子に接続
されたキ電線と、キ電線に接続されて電源装置からの電
力が供給される負荷と、電源装置側の中性線からグラン
ドに接続された接地線と、電源装置の３相および中性線
からの出力電流を検出する出力電流検出手段と、接地線
に流れる接地電流を検出する接地電流検出手段と、少な
くとも３相の出力電流を含む検出値に基づいて地絡を検
出する地絡検出手段とを備え、地絡検出手段は、３相お
よび中性線の各出力電流の検出値を全て加算する加算手
段と、加算手段による加算結果とあらかじめ設定された
所定条件とを比較するための第１の比較手段を含む第１
の判定手段と、３相の出力電流の各検出値と中性線の出
力電流の検出値とを比較するための第４の比較手段を含
む第４の判定手段と、第４の比較手段の比較結果に基づ
いて、１点地絡およびその地絡相を特定する第３の地絡
特定手段とを備え、第１の比較手段による比較結果に基
づいて地絡の発生を判定するようにしたので、負荷側の
地絡事故を確実に分離して早期に検出するとともに、簡
略化された比較演算処理により、地絡事故が１点地絡で
あることおよびその地絡相を特定することのできる３相
４線式地絡検出装置が得られる効果がある。

【０１００】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、地絡検出手段は、３相の出力電流の各検
出値を逆極性にした値と中性線の出力電流の値とを比較
するための第５の比較手段を含む第５の判定手段と、第
５の比較手段の比較結果に基づいて２点地絡およびその
各地絡相を特定する第４の地絡特定手段とを備えたの
で、負荷側の地絡事故を確実に分離して早期に検出する
とともに、簡略化された比較演算処理により、地絡事故
が２点地絡であることおよびその各地絡相を特定するこ
とのできる３相４線式地絡検出装置が得られる効果があ
る。

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１を一部ブロック図で示す
回路図である。

【図２】 この発明の実施例２を一部ブロック図で示す
回路図である。

【図３】 この発明の実施例３を一部ブロック図で示す
回路図である。

【図４】 この発明の実施例４を一部ブロック図で示す
回路図である。

【図５】 この発明の実施例５を一部ブロック図で示す
回路図である。

【図６】 従来の３相４線式地絡検出装置の１相分を示
す回路図である。

【符号の説明】

１２ａ〜１２ｃ 負荷、１９ａ〜１９ｄ 出力電流検出
器、２０ｕ〜２０ｗ、２１ｕ〜２１ｗ 電源装置、２３
接地電流検出器、６０、６０Ａ〜６０Ｄ 地絡検出手
段、６１ 加算手段、６２ 第１の判定手段、６３ 第
２の判定手段、６４ 第１の地絡特定手段、６５ 第３
の判定手段、６６ 第２の地絡特定手段、６７ 第４の
判定手段、６８ 第３の地絡特定手段、６９ 第５の判
定手段、７０ 第４の地絡特定手段、Ｃ２〜Ｃ５ 比較
結果、Ｄ 判定結果、Ｅ１〜Ｅ４特定結果、Ｆ、Ｇ 地
絡点、Ｉｇ 接地電流、Ｉｎ 中性線の出力電流、Ｉｓ
加算結果、Ｉｕ〜Ｉｗ ３相の出力電流、Ｌａ〜Ｌｄ
キ電線。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相およびこれらの中性線を含む４つの
   出力端子を有する３相４線に対応した電源装置（２０ｕ
   〜２０ｗ）と、 前記電源装置の各出力端子に接続されたキ電線と、 前記キ電線に接続されて前記電源装置からの電力が供給
   される負荷（１２ａ〜１２ｃ）と、 前記電源装置側の中性線からグランドに接続された接地
   線と、 前記電源装置の３相および中性線からの出力電流（Ｉｕ
   〜Ｉｗ、Ｉｎ）を検出する出力電流検出手段（１９ａ〜
   １９ｄ）と、 前記接地線に流れる接地電流（Ｉｇ）を検出する接地電
   流検出手段（２３）と、 少なくとも前記３相の出力電流を含む検出値に基づいて
   地絡を検出する地絡検出手段（６０Ａ）とを備え、 前記地絡検出手段は、 前記３相および中性線の各出力電流の検出値を全て加算
   する加算手段（６１）と、 前記加算手段による加算結果（Ｉｓ）とあらかじめ設定
   された所定条件とを比較するための第１の比較手段を含
   む第１の判定手段（６２）と、 前記３相の出力電流の各検出値と前記接地電流の検出値
   とを比較するための第２の比較手段を含む第２の判定手
   段（６３）と、 前記第２の比較手段の比較結果（Ｃ２）に基づいて１点
   地絡およびその地絡相を特定する第１の地絡特定手段
   （６４）とを備え、 前記第１の比較手段による比較結果に基づいて地絡の発
   生を判定することを特徴とする ３相４線式地絡検出装
   置。
2. 【請求項２】 ３相およびこれらの中性線を含む４つの
   出力端子を有する３相４線に対応し、前記３相の出力が
   平衡となる出力電流制御機能を有する電源装置（２１ｕ
   〜２１ｗ）と、 前記電源装置の各出力端子に接続されたキ電線と、 前記キ電線に接続されて前記電源装置からの電力が供給
   される負荷（１２ａ〜 １２ｃ）と、 前記電源装置側の中性線からグランドに接続された接地
   線と、 前記電源装置の３相および中性線からの出力電流（Ｉｕ
   〜Ｉｗ、Ｉｎ）を検出する出力電流検出手段（１９ａ〜
   １９ｄ）と、 前記接地線に流れる接地電流（Ｉｇ）を検出する接地電
   流検出手段（２３）と、 少なくとも前記３相の出力電流を含む検出値に基づいて
   地絡を検出する地絡検出手段（６０Ｃ）とを備え、 前記地絡検出手段は、 前記３相および中性線の各出力電流の検出値を全て加算
   する加算手段（６１）と、 前記加算手段による加算結果（Ｉｓ）とあらかじめ設定
   された所定条件とを比較するための第１の比較手段を含
   む第１の判定手段（６２）と、 前記３相の出力電流の各検出値と前記中性線の出力電流
   の検出値とを比較するための第４の比較手段を含む第４
   の判定手段（６７）と、 前記第４の比較手段の比較結果（Ｃ４）に基づいて、１
   点地絡およびその地絡相を特定する第３の地絡特定手段
   （６８） とを備え、 前記第１の比較手段による比較結果に基づいて地絡の発
   生を判定することを特徴とする３相４線式地絡検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記地絡検出手段は、 前記３相の出力電流の各検出値を逆極性にした値と前記
   中性線の出力電流の値とを比較するための第５の比較手
   段を含む第５の判定手段（６９）と、 前記第５の 比較手段の比較結果（Ｃ５）に基づいて２点
   地絡およびその各地絡相を特定する第４の地絡特定手段
   （７０）とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の
   ３相４線式地絡検出装置。