JP5415480B2

JP5415480B2 - 地絡検出装置、プログラム

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Publication number: JP5415480B2
Application number: JP2011124428A
Authority: JP
Inventors: 洋二濱岡; 満洋野々上; 健一郎布上; 栄夫杉内; 和文橋本
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-06-02
Also published as: JP2012251867A

Description

本発明は、地絡検出装置、プログラムに関する。

直流回路の地絡を検出する装置としては、地絡検出継電器が知られている。地絡検出継電器は、例えば、直流回路の正極側または負極側に所定の抵抗値の地絡抵抗が接続され、正極側の接地抵抗の電圧及び負極側の接地抵抗の電圧の差が所定値より大きくなると地絡を検出する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１８７５１３号公報

ところで、例えば、直流回路の正極側及び負極側の対地絶縁抵抗のうち正極側の対地絶縁抵抗が低下してしまうと、直流回路の正極側の接地抵抗の電圧は小さくなるとともに、負極側の接地抵抗の電圧は大きくなる。このような場合、所定の抵抗値よりも小さな値の地絡抵抗が負極側に接続されないと、正極側の接地抵抗の電圧及び負極側の接地抵抗の電圧の差は所定値より大きくならない。このように、直流回路の正極側及び負極側の何れかの対地絶縁抵抗が低下して双方の対地絶縁抵抗がアンバランスになってしまうと、直流回路の地絡検出継電器は、精度良く地絡を検出できないという問題があった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、直流回路の対地絶縁抵抗が低下した場合であっても、精度良く地絡を検出することが可能な地絡検出装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る地絡検出装置は、直流回路の正極側に設けられた第１接地抵抗に発生する第１電圧と、前記直流回路の負極側に設けられた第２接地抵抗に発生する第２電圧とを測定する測定部と、前記第１及び第２電圧の一方の電圧に対する他方の電圧の大きさが第１所定値より大きいか否かを判定する第１判定部と、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きい場合、前記直流回路の正極側または負極側に第１地絡抵抗を接続する接続部と、前記第１地絡抵抗が接続されると、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より小さい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗が接続された際に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗の抵抗値とに基づいて、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きくなった際に前記直流回路に接続された第２地絡抵抗の抵抗値を算出する算出部と、算出された前記第２地絡抵抗の抵抗値に基づいて、前記直流回路の地絡を検出する検出部と、を備える。

直流回路の対地絶縁抵抗が低下した場合であっても、精度良く地絡を検出することが可能な地絡検出装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である地絡検出継電器１５が設けられた直流電源装置１０を示した図である。直流電源装置１０に地絡が発生する前の直流電源装置１０の対地間抵抗を示す図である。直流電源装置１０に地絡が発生した際の直流電源装置１０の対地間抵抗を示す図である。直流電源装置１０に地絡が発生しつつ抵抗３２が母線２１に接続された際の直流電源装置１０の対地間抵抗を示す図である。記憶装置４１の記憶領域の一例を示す図である。マイコン４２が実現する機能ブロックの一例を示す図である。地絡検出継電器１５を動作させるべくマイコン４２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。地絡検出処理の一例を示すフローチャートである。地絡継続判定処理の一例を示すフローチャートである。母線２１に地絡が発生した際の直流電源装置１０の対地間抵抗を示す図である。母線２２に地絡が発生した際の直流電源装置１０の対地間抵抗を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
図１は、本発明の一実施形態である地絡検出継電器１５が設けられた直流電源装置１０の構成例を示す図である。

直流電源装置１０（直流回路）は、例えば電気所に設けられた各種電気機器（不図示）を動作させるための直流電源を生成する装置であり、蓄電池２０、及び母線２１，２２を含んで構成される。

蓄電池２０は、交流を直流に変換する整流器（不図示）により充電され、例えば、１１０Ｖの電圧を生成する。母線２１は、蓄電池２０の正極側の電圧が印加される電線ケーブルであり、母線２２は、蓄電池２０の負極側の電圧が印加される電線ケーブルである。また、直流電源装置１０では、供給する直流回路の正極側に対して母線２１とグランドの間に対地絶縁抵抗２５が存在し、供給する直流回路の負極側に対しては母線２２とグランドの間に対地絶縁抵抗２６が存在する。なお、本実施形態では、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値を夫々Ｒｐ，Ｒｎとする。

地絡検出継電器１５（地絡検出装置）は、母線２１，２２の間に接続され、直流電源装置１０に地絡が発生しているか否かを検出する装置である。地絡検出継電器１５は、抵抗３０〜３２、スイッチ３３、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータ４０、記憶装置４１、マイコン４２、及び表示装置４３を含んで構成される。

抵抗３０（第１接地抵抗）は、正極側の母線２１を接地する接地抵抗であり、抵抗３１（第２接地抵抗）は、負極側の母線２２を接地する接地抵抗である。なお、抵抗３０，３１の抵抗値はともに“Ｒａ（例えば、１２ｋΩ）”であり、抵抗値Ｒａは、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎより十分小さいこととする。このような場合、抵抗３０に発生する電圧Ｖｐの大きさはおよそ５５Ｖとなり、抵抗３１に発生する電圧Ｖｎの大きさも５５Ｖとなるため、電圧Ｖｐ，Ｖｎの大きさはほぼ等しくなる。

スイッチ３３は、マイコン４２からの指示に基づいて、母線２１，２２の何れか一方を、抵抗３２を介して強制的に地絡させるためのスイッチである。このため、抵抗３２（第１地絡抵抗）は、人工地絡抵抗に相当する。また、本実施形態では、抵抗３２の抵抗値をＲ１（例えば、５ｋΩ）とする。

ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４０は、電圧Ｖｐ，Ｖｎの値をデジタル値に変換してマイコン４２へ出力する。

記憶装置４１は、マイコン４２が実行するプログラムデータや、マイコン４２が各種処理を実行する際に使用するデータ等を記憶する。

マイコン４２は、地絡検出継電器１５を統括制御するとともに、電圧Ｖｐ，Ｖｎに基づいて、直流電源装置１０に地絡が発生した際の地絡抵抗の値を算出する。そして、マイコン４２は、算出された地絡抵抗の値を、地絡発生の際の基準となる地絡抵抗の値と比較して、直流電源装置１０に地絡が発生しているか否かを検出する。なお、地絡発生の際の基準となる地絡抵抗の値（整定値Ｒｓ）は、１０ｋΩであることとする。また、記憶装置４１及びマイコン４２の詳細については後述する。表示装置４３は、例えば、直流電源装置１０に地絡が発生しているか否か表示する。

＝＝直流電源装置１０に地絡が発生した際の地絡抵抗の値の算出方法について＝＝
ここで、図２〜４を参照しつつ、直流電源装置１０に地絡が発生した際の地絡抵抗５０（第２地絡抵抗）の値の算出方法について説明する。なお、ここでは、直流電源装置１０の正極側の母線２１に、抵抗値“Ｒｇ”の地絡抵抗５０が接続される地絡が発生することとする。また、直流電源装置１０においては、接地抵抗３０，３１の抵抗値Ｒａは既知の値であるが、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎは不明である。したがって、地絡抵抗５０の値を算出する際の未知数は３つ（Ｒｇ，Ｒｐ，Ｒｎ）である。

まず、図２に示すように、直流電源装置１０に地絡が発生していない場合の電圧Ｖｐ０，Ｖｎ０の間には、式（１）に示す関係が成立する。
Ｖｎ０／Ｖｐ０＝Ｒｙ／Ｒｘ・・・（１）
ここで、“Ｒｘ”は、抵抗値Ｒａ，Ｒｐの合成抵抗値であり、“Ｒｙ”は、抵抗値Ｒｂ，Ｒｎの合成抵抗値である。

つぎに、図３に示すように、直流電源装置１０に地絡が発生している場合の電圧Ｖｐ１，Ｖｎ１の間には、式（２）に示す関係が成立する。
Ｖｎ１／Ｖｐ１＝Ｒｙ／（Ｒｘ／／Ｒｇ）＝Ｒｙ／Ｒｇ＋Ｒｙ／Ｒｘ・・・（２）
また、図４に示すように、直流電源装置１０に地絡が発生した後に、母線２１に抵抗値Ｒ１の抵抗３２が接続された状態における電圧Ｖｐ２，Ｖｎ２の間には、式（３）に示す関係が成立する。
Ｖｎ２／Ｖｐ２＝Ｒｙ／（Ｒｘ／／Ｒｇ／／Ｒ１）
＝Ｒｙ／Ｒｇ＋Ｒｙ／Ｒｘ＋Ｒｙ／Ｒ１・・・（３）
ここで、式（２）及び式（３）から、式（４）が導き出される。
Ｒｙ＝（Ｖｎ２／Ｖｐ２−Ｖｎ１／Ｖｐ１）×Ｒ１・・・（４）
そして、式（１）及び式（４）から、式（５）が導き出される。
Ｒｘ＝（Ｖｐ０／Ｖｎ０）×（Ｖｎ２／Ｖｐ２−Ｖｎ１／Ｖｐ１）×Ｒ１・・・（５）
また、式（２）を変形すると、式（６）のようになる。
Ｒｇ＝Ｒｙ／（Ｖｎ１／Ｖｐ１−Ｒｙ／Ｒｘ）・・・（６）
そして、式（４）〜（６）から、式（７）が導き出される。
Ｒｇ＝（Ｖｎ２／Ｖｐ２−Ｖｎ１／Ｖｐ１）／（Ｖｎ１／Ｖｐ１−Ｖｎ０／Ｖｐ０）
・・・（７）
このように、地絡が発生する前の状態と、地絡が発生した後の状態と、人工地絡抵抗である抵抗３２が接続された状態と、のそれぞれで得られる電圧Ｖｐ，Ｖｎと、抵抗３２の抵抗値Ｒ１を用いることにより、地絡抵抗５０の抵抗値Ｒｇを算出することができる。

なお、ここでは、母線２１に地絡が発生し、抵抗３２を母線２１に接続した場合の抵抗値Ｒｇの算出方法について説明したが、母線２２に地絡が発生し、抵抗３２を母線２１に接続した場合も同様に計算すると、式（８）に示すように抵抗値Ｒｇを得ることができる。
Ｒｇ＝（Ｖｐ２／Ｖｎ２−Ｖｐ１／Ｖｎ１）／（Ｖｐ１／Ｖｎ１−Ｖｐ０／Ｖｎ０）
・・・（８）
算出された抵抗値Ｒｇと整定値Ｒｓとを比較することにより、発生した地絡の地絡抵抗いが把握される。そこで、地絡検出継電器１５では、抵抗値Ｒｇを算出し、算出された抵抗値Ｒｇと整定値Ｒｓとを比較することにより地絡を検出している。

＝＝記憶装置４１及びマイコン４２の詳細について＝＝
ここで、地絡検出継電器１５の記憶装置４１及びマイコン４２の詳細について説明する。記憶装置４１（記憶部）の記憶領域には、図５に示すように少なくとも、プログラムデータ記憶部６０、抵抗値記憶部６１、整定値記憶部６２、及び電圧値記憶部６３が設けられている。

プログラムデータ記憶部６０は、マイコン４２が実行する各種プログラムを記憶する。抵抗値記憶部６１は、例えば抵抗値Ｒａ，Ｒ１や、マイコン４２で算出される地絡抵抗５０の抵抗値Ｒｇを記憶する。

整定値記憶部６２は、地絡発生の際の基準となる地絡抵抗（第３地絡抵抗）の値（ここでは、１０ｋΩ）を、整定値Ｒｓ（第２抵抗値）として記憶する。
電圧値記憶部６３は、マイコン４２で測定された電圧Ｖｐ，Ｖｎを記憶する。

図６は、マイコン４２が記憶装置４１に記憶されるプログラムデータを実行することにより、マイコン４２に実現される機能ブロックを示す図である。マイコン４２は、測定部７０、異常判定部７１、電圧変化判定部７２、差電圧判定部７３，７４、接続部７５、算出部７６、地絡検出部７７、及び警報出力部７８の機能を実現する。

測定部７０は、ＡＤコンバータ４０からの出力を取得して、電圧Ｖｐ，Ｖｎを測定する。また、測定部７０は、測定した電圧Ｖｐ，Ｖｎを記憶装置４１の電圧値記憶部６３に適宜格納する。

異常判定部７１は、地絡検出継電器１５が起動した際に、直流電源装置１０に異常がないかを判定する。なお、地絡検出継電器１５が起動した際に、直流電源装置１０に地絡が発生していないと、電圧Ｖｐの大きさと電圧Ｖｎの大きさの差を示す差電圧Ｖ０（＝Ｖｎ−Ｖｐ）は、ほぼ０Ｖとなる。しかし、地絡検出継電器１５が起動した際に、直流電源装置１０に地絡が発生していると、例えば、差電圧Ｖ０は、０Ｖから大きく増加する。このため、異常判定部７１は、差電圧Ｖ０が所定値（例えば、２０Ｖ）より大きい場合、直流電源装置１０に異常があることを判定し、差電圧Ｖ０が所定値より小さい場合、直流電源装置１０は正常であることを判定する。

電圧変化判定部７２は、地絡発生の兆候を検出すべく、差電圧Ｖ０の時間変化（ΔＶ０）の大きさが、所定値（例えば、５Ｖ）より大きいか否かを判定する。

差電圧判定部７３（第１判定部）は、地絡抵抗５０の抵抗値Ｒｇの算出を開始させるために、差電圧Ｖ０の大きさが所定値Ａより大きいか否かを判定する。

差電圧判定部７４（第２判定部）は、直流電源装置１０に完全地絡に近い故障が発生したことを検出すべく、差電圧Ｖ０の大きさが所定値Ｂ（＞所定値Ａ）より大きいか否かを判定する。

なお、所定値Ａ（第１所定値）は、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎが十分大きい場合（例えば、１００ＭΩ（第１抵抗値）より大きい場合）において、直流電源装置１０に整定値Ｒｓの地絡抵抗５０が接続された際の差電圧Ｖ０を示す基準値Ｒよりも小さい値である。一方、所定値Ｂ（第２所定値）は、基準値Ｒよりも大きい値である。本実施形態では、抵抗３０，３１の抵抗値Ｒａが１２ｋΩであるため、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎが例えば１００ＭΩより大きい場合に抵抗値１０ｋΩの地絡抵抗５０が直流電源装置１０に接続されると、差電圧Ｖ０を示す基準値Ｒは約４１Ｖとなる。そこで、本実施形態では、所定値Ａを例えば２０Ｖ（＜４１Ｖ）とし、所定値Ｂを例えば９０Ｖ（＞４１Ｖ）とする。

接続部７５は、差電圧判定部７３が、差電圧Ｖ０の大きさが所定値Ａより大きいことを判定すると、スイッチ３３を制御し、抵抗３２を母線２１，２２の何れかに接続する。その後、接続部７５は、例えば所定のタイミングで母線２１，２２と抵抗３２との間を開放する。

算出部７６は、地絡が発生する前の状態の電圧Ｖｐ０，Ｖｎ０と、地絡が発生した後の状態の電圧Ｖｐ１，Ｖｎ１と、人工地絡抵抗である抵抗３２が接続された状態の電圧Ｖｐ２，Ｖｎ２と、抵抗３２の抵抗値Ｒ１を用いることにより、地絡抵抗５０の抵抗値Ｒｇを算出する。さらに、算出部７６は、例えば、地絡抵抗５０の抵抗値Ｒｇを算出する際に取得した情報に基づいて、対地絶縁抵抗Ｒｐ，Ｒｎを算出する。

地絡検出部７７は、差電圧判定部７４が、差電圧Ｖ０が所定値Ｂ（９０Ｖ）より大きいと判定した場合、または算出された抵抗値Ｒｇが整定値Ｒｓよりも小さい場合、直流電源装置１０に地絡が発生していることを検出する。また、地絡の発生が検出された後に、差電圧判定部７３が差電圧Ｖ０の大きさが所定値Ａ（２０Ｖ）より小さいことを判定すると、地絡検出部７７は、地絡が発生していないこと（地絡が解消されたこと）を検出する。

警報出力部７８は、地絡検出部７７が、地絡が発生していることを検出すると警報を出力し、表示装置４３に地絡が発生している旨の情報を表示させる。また、警報出力部７８は、地絡の発生が解消されると警報の出力を停止し、表示装置４３に地絡が解消した旨の情報を表示させる。

＝＝地絡検出継電器１５を動作させるべくマイコン４２が実行する処理について＝＝
ここで、図７〜図９を参照しつつ、地絡検出継電器１５を動作させるべくマイコン４２が実行する処理の一例について説明する。

まず、地絡検出継電器１５が起動すると、測定部７０は、電圧Ｖｐ，Ｖｎを測定する（Ｓ１００）。そして、異常判定部７１は、測定された電圧Ｖｐ，Ｖｎから差電圧Ｖ０を算出し、差電圧Ｖ０が例えば２０Ｖより大きいか否か、すなわち、直流電源装置１０の状態が正常であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。差電圧Ｖ０が２０Ｖより大きい場合、つまり、直流電源装置１０の状態が正常では無い場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、異常判定部７１は、直流電源装置１０に異常があることを示す“エラー表示”を表示装置４３に表示させ（Ｓ１０２）、処理を終了する。

一方、差電圧Ｖ０が２０Ｖより小さい場合、つまり、直流電源装置１０の状態が正常ではある場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、測定部７０は、処理Ｓ１００で取得された電圧Ｖｐ，Ｖｎを、地絡が発生していない状態の電圧Ｖｐ０，Ｖｎ０（初期値）として記憶装置４１に格納する。

そして、測定部７０は電圧Ｖｐ，Ｖｎを測定すると（Ｓ１０４）、電圧変化検出部７２は、地絡発生の兆候を検出すべく、差電圧Ｖ０の時間変化（ΔＶ０）の大きさが５Ｖより大きいか否かを判定する（Ｓ１０５）。なお、ΔＶ０は、例えば、処理Ｓ１００で測定された電圧Ｖｐ，Ｖｎの差電圧と、処理Ｓ１０４で測定された電圧Ｖｐ，Ｖｎの差電圧との変化で求められる。差電圧Ｖ０の時間変化（ΔＶ０）の大きさが５Ｖより小さい場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、すなわち地絡発生の兆候が無い場合、測定部７０は、処理Ｓ１０４で測定された電圧Ｖｐ，Ｖｎを初期値（Ｖｐ０，Ｖｎ０）として更新し（Ｓ１０６）、再び処理Ｓ１０４を実行する。

一方、差電圧Ｖ０の時間変化（ΔＶ０）の大きさが５Ｖより大きい場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、すなわち、地絡発生の兆候がある場合、差電圧判定部７３は、差電圧Ｖ０の大きさが、２０Ｖ（所定値Ａ）より大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。そして、差電圧Ｖ０の大きさが２０Ｖより小さい場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、つまり、発生している地絡の地絡抵抗値が整定値Ｒｓより十分大きい場合、前述した処理Ｓ１０６が実行される。一方、差電圧Ｖ０の大きさが２０Ｖより大きい場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、つまり、発生している地絡の地絡抵抗値が整定値Ｒｓより小さい可能性がある場合、地絡検出処理Ｓ１０８が実行される。

＝＝地絡検出処理Ｓ１０８＝＝
ここで、図８を参照しつつ、地絡検出処理Ｓ１０８について説明する。まず、測定部７０は電圧Ｖｐ，Ｖｎを測定し、測定結果を地絡が発生した状態の電圧Ｖｐ１，Ｖｎ１として記憶装置４１に格納する（Ｓ２００）。そして、差電圧判定部７４は、差電圧Ｖ０の大きさが９０Ｖ（所定値Ｂ）より大きいか否か、つまり、整定値Ｒｓよりも十分小さい抵抗値の地絡（完全地絡に近い故障）が発生しているか否かを判定する（Ｓ２０１）。差電圧Ｖ０の大きさが９０Ｖより大きい場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、つまり、整定値Ｒｓよりも十分小さい抵抗値の地絡が発生している場合、地絡検出部７７は地絡（整定値Ｒｓに応じた地絡抵抗より完全地絡に近い故障）が発生していることを検出する（Ｓ２１０）。

一方、差電圧Ｖ０の大きさが９０Ｖより小さい場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、つまり、整定値Ｒｓ近くの抵抗値による地絡が発生している場合、接続部７５は、電圧Ｖｐ１の大きさと電圧Ｖｎ１の大きさとを比較する（Ｓ２０３）。そして、電圧Ｖｐ１の大きさが電圧Ｖｎ１の大きさより小さい場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、つまり、正極側で地絡が発生している場合、接続部７５は抵抗３２を正極側に接続する（Ｓ２０４）。一方、電圧Ｖｐ１の大きさが電圧Ｖｎ１の大きさより大きい場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、つまり、負極側で地絡が発生している場合、接続部７５は抵抗３２を負極側に接続する（Ｓ２０５）。

また、測定部７０は電圧Ｖｐ，Ｖｎを測定し、測定結果を抵抗３２が接続された状態の電圧Ｖｐ２，Ｖｎ２として記憶装置４１に格納する（Ｓ２０６）。その後、接続部７５は、抵抗３２及び直流電源装置１０の間が開放されるよう、抵抗３２を直流電源装置１０から切り離す（Ｓ２０７）。また、算出部７６は、記憶装置４１に格納されている、電圧Ｖｐ０，Ｖｎ０、Ｖｐ１，Ｖｎ１、Ｖｐ２，Ｖｎ２、及び抵抗値Ｒ１を用いて、地絡抵抗の抵抗値Ｒｇを算出する（Ｓ２０８）。抵抗値Ｒｇが算出されると、地絡検出部７７は、算出された抵抗値Ｒｇが整定値Ｒｓよりも小さいか否かを判定する（Ｓ２０９）。そして、抵抗値Ｒｇが整定値Ｒｓよりも小さい場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、地絡検出部７７は地絡（整定値Ｒｓに応じた地絡抵抗より完全地絡に近い故障）が発生していることを検出する（Ｓ２１０）。一方、抵抗値Ｒｇが整定値Ｒｓよりも大きい場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、地絡検出部７７は地絡（整定値Ｒｓに応じた地絡抵抗より完全地絡に近い故障）が発生していないことを検出する（Ｓ２１１）。

そして、処理Ｓ２１０，２１１が実行されると、図８で示した地絡検出処理は終了し、図７で示した処理Ｓ１０９が実行される。地絡検出部７７が、地絡が発生していないことを検出すると（Ｓ１０９：ＮＯ）、処理Ｓ１０６を実行させる。一方、地絡検出部７７が、地絡が発生したことを検出すると（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、算出部７６は算出した抵抗値Ｒｇを記憶装置４１に格納し、警報出力部７８は警報を出力する（Ｓ１１０）。そして、地絡が継続しているか否かを判定する地絡継続判定処理Ｓ１１１が実行される。

＝＝地絡継続判定処理Ｓ１１１＝＝
ここで、図９を参照しつつ、地絡継続判定処理Ｓ１１１について説明する。まず、測定部７０は電圧Ｖｐ，Ｖｎを測定する（Ｓ３００）。そして差電圧判定部７３は、処理Ｓ３００で測定された際の差電圧Ｖ０の大きさが、２０Ｖ（所定値Ａ）より大きいか否かを判定する（Ｓ３０１）。差電圧Ｖ０の大きさが２０Ｖより大きい場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、地絡検出部７７は地絡が継続していることを検出する（Ｓ３０２）。一方、差電圧Ｖ０の大きさが２０Ｖより小さい場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、地絡検出部７７は地絡が解消され、地絡が発生していないこと検出する（Ｓ３０３）。地絡が発生していないことが検出されると、警報出力部７８は警報出力を停止する（Ｓ３０４）。

そして、処理Ｓ３０２，３０４が実行されると、図８で示した地絡継続判定処理は終了し、図７で示した処理Ｓ１１２が実行される。地絡検出部７７は、地絡が継続していることを検出すると（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、処理Ｓ１１１を実行させる。一方、地絡検出部７７は、地絡が継続していないことを検出すると（Ｓ１１２：ＮＯ）、前述した処理Ｓ１０６を実行させる。このような処理が地絡検出継電器１５で実行されることにより、直流電源装置１０において地絡が検出できる。

＝＝対地絶縁抵抗の抵抗値が低下した場合の具体例＝＝
ここで、対地絶縁抵抗２５の抵抗値Ｒｐが２００ＭΩであるが、対地絶縁抵抗２６の抵抗値Ｒｎが５０ＭΩまで低下した場合における地絡検出継電器１５の動作の一例について、図１０を参照しつつ説明する。なお、前述のように、抵抗３０，３１の抵抗値Ｒａは１２ｋΩ、整定値Ｒｓは１０ｋΩ、抵抗３２の抵抗値Ｒ１は５ｋΩである。また、ここでは、９．５ｋΩの地絡抵抗５０が正極側の母線２１に接続されたこととする。

図１０に示すように、地絡が発生した状態では、電圧Ｖｐの大きさは約３８Ｖであり、電圧Ｖｎの大きさは約７１Ｖであるため、差電圧Ｖ０の大きさは約３３Ｖである。この３３Ｖは、抵抗値Ｒｐ，Ｒｎがともに２００ＭΩの場合に、直流電源装置１０に整定値Ｒｓの地絡抵抗５０が接続された際の差電圧Ｖ０を示す基準値Ｒ（４１Ｖ）より小さい。したがって、例えば、一般的な地絡検出継電器を用いた場合には、整定値１０ｋΩより小さい地絡抵抗５０が接続されていても、地絡を検出することができない。

しかしながら、地絡検出継電器１５は、差電圧Ｖ０の大きさが３３Ｖで、所定値Ａ（２０Ｖ）より大きいため、抵抗値Ｒｇの計算を実行する（処理Ｓ２０８）。そして、前述した式（７）を用いた場合、抵抗値Ｒｇは“９．４９４ｋΩ”と算出される。この結果、算出されたＲｇ（９．４９４ｋΩ）は、整定値Ｒｓ（１０ｋΩ）より小さくなるため（処理Ｓ２０９：ＹＥＳ）、地絡検出継電器１５は地絡（整定値Ｒｓに応じた地絡抵抗より完全地絡に近い故障）が発生していることを検出する。

また、図１０と同様の条件において、１１ｋΩの地絡抵抗５０が負極側の母線２２に接続された場合について図１１を参照しつつ説明する。地絡が発生した状態では、電圧Ｖｐの大きさは約７６Ｖであり、電圧Ｖｎの大きさは約３４Ｖであるため、差電圧Ｖ０の大きさは約４１．２Ｖである。つまり、地絡が発生した際の差電圧Ｖ０の大きさは、基準値Ｒ（４１Ｖ）よりも大きくなる。したがって、例えば、一般的な地絡検出継電器を用いた場合には、整定値１０ｋΩより大きい地絡抵抗５０が接続されていても、地絡を検出してしまうことになる。

しかしながら、地絡検出継電器１５は、差電圧Ｖ０の大きさが４１．２Ｖで、所定値Ａ（２０Ｖ）より大きいため、抵抗値Ｒｇの計算を実行する（処理Ｓ２０８）。そして、前述した式（８）を用いた場合、抵抗値Ｒｇは“１０．９９７ｋΩ”と算出される。この結果、算出されたＲｇ（１０．９９７ｋΩ）は、整定値Ｒｓ（１０ｋΩ）より大きくなるため（処理Ｓ２０９：ＮＯ）、地絡検出継電器１５は地絡（整定値Ｒｓに応じた地絡抵抗より完全地絡に近い故障）が発生していないことを検出する。

以上、本発明の一実施形態である地絡検出継電器１５について説明した。地絡検出継電器１５は、地絡抵抗５０の抵抗値Ｒｇを算出している。このため、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎの値が、気象条件（温度、湿度）や事故等により低下した場合であっても、精度良く地絡を検出することが可能となる。したがって、地絡検出継電器１５は、一般的な地絡検出継電器で発生する地絡検出の際の誤動作、誤不動作を防止することができる。

また、地絡検出処理Ｓ１０８は、差電圧Ｖ０が２０Ｖ（所定値Ａ）より大きくなると開始される。そして、所定値Ａは、整定値Ｒｓに基づいて定まる基準値Ｒ（４１Ｖ）より小さい値である。このため、例えば、図１０で説明したように、一般的な地絡検出継電器が地絡を検出できないような場合でも確実に地絡を検出できる。

また、差電圧Ｖ０が９０Ｖ（所定値Ｂ）より大きくなると、地絡検出部７７は、直ちに地絡が発生していることを検出する。このため、整定値Ｒｓより十分小さい抵抗値による完全地絡に近い故障が発生した場合、抵抗値Ｒｇの算出をすることなく、高速に地絡を検出することができる。

また、人工地絡抵抗である抵抗３２は、地絡が発生した母線に接続される。このような場合、式（２）、（３）において共通の項が多くなる。したがって、抵抗値Ｒｇの計算を簡略化することができる。なお、抵抗３２は、地絡が発生していない側の母線に接続しても良い。

また、地絡が発生していることが地絡検出部７７により検出されると、警報出力部７８は警報を出力する。したがって、利用者は、直ちに直流電源装置１０に地絡があることを把握することができる。

また、警報出力部７８は、地絡が過渡的なものであり地絡が解消されると警報の出力を停止する。この場合、地絡検出継電器１５は再度地絡を検出することができる。

また、抵抗値Ｒｇは記憶装置４１に格納されるため、利用者は、地絡に関する情報を取得することができる。

また、抵抗３２の抵抗値Ｒ１（５ｋΩ）は、整定値１０ｋΩより小さい。仮に、抵抗３２の抵抗値Ｒ１が１０ｋΩよりも非常に大きい場合、式（２）と式（３）とで得られる関係に大きな差がなくなる場合がある。このため、抵抗値Ｒ１を整定値１０ｋΩより小さくすることにより、精度良く抵抗値Ｒｇを算出することができる。

また、算出部７６は、処理Ｓ２０８において、更に抵抗値Ｒａを用いることにより、対地絶縁抵抗２５，２６の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎの値を求めても良い。抵抗値Ｒｐ，Ｒｎを取得することにより、利用者は、例えば母線２１，２２の状態を把握することができる。

なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

なお、処理Ｓ１０７や、処理Ｓ２０１では、差電圧Ｖ０と所定値Ａ，Ｂとを比較したがこれに限られない。例えば、差電圧Ｖ０でなく、電圧Ｖｐ，Ｖｎの比と、所定値とを比較しても良い。

また、整定値Ｒｓは１０ｋΩと、対地絶縁抵抗の抵抗値Ｒｐ，Ｒｎより十分小さい値としたがこれに限られない。本実施形態では、抵抗値Ｒｇを計算により求めているため、整定値Ｒｓを自由（例えば、数Ωや数１０ＭΩ）に設定することもできる。つまり、抵抗値Ｒａや、Ｒｐ，Ｒｎの値を考慮することなく、自由に整定値Ｒｓを設定することができる。

１０直流電源装置
１５地絡検出継電器
２０蓄電池
２１，２２母線
２５，２６対地絶縁抵抗
３０〜３２，抵抗
３３スイッチ
４０ＡＤコンバータ
４１記憶装置
４２マイコン
４３表示装置
５０地絡抵抗
６０プログラムデータ記憶部
６１抵抗値記憶部
６２整定値記憶部
６３電圧値記憶部
７０測定部
７１異常判定部
７２電圧変化検出部
７３，７４差電圧判定部
７５接続部
７６算出部
７７地絡検出部
７８警報出力部

Claims

直流回路の正極側に設けられた第１接地抵抗に発生する第１電圧と、前記直流回路の負極側に設けられた第２接地抵抗に発生する第２電圧とを測定する測定部と、
前記第１及び第２電圧の一方の電圧に対する他方の電圧の大きさが第１所定値より大きいか否かを判定する第１判定部と、
前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きい場合、前記直流回路の正極側または負極側に第１地絡抵抗を接続する接続部と、
前記第１地絡抵抗が接続されると、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より小さい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗が接続された際に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗の抵抗値とに基づいて、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きくなった際に前記直流回路に接続された第２地絡抵抗の抵抗値を算出する算出部と、
算出された前記第２地絡抵抗の抵抗値に基づいて、前記直流回路の地絡を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする地絡検出装置。
請求項１に記載の地絡検出装置であって、
前記第１所定値は、
前記直流回路の対地絶縁抵抗の抵抗値が第１抵抗値より大きい状態において、前記直流回路の正極側または負極側に第３地絡抵抗が接続された際の前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさを示す基準値より小さいこと、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項２に記載の地絡検出装置であって、
前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが、前記基準値より大きな第２所定値より大きいか否かを判定する第２判定部を更に備え、
前記検出部は、
前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第２所定値より大きいことが前記第２判定部により判定された場合、または算出された前記第２地絡抵抗の抵抗値が前記第３地絡抵抗の第２抵抗値より小さい場合、前記直流回路に地絡が発生していることを検出すること、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項３に記載の地絡検出装置であって、
前記接続部は、
前記第２電圧の大きさが第１電圧の大きさより大きい場合、前記直流回路の正極側に前記第１地絡抵抗を接続し、前記第２電圧の大きさが第１電圧の大きさより小さい場合、前記直流回路の負極側に前記第１地絡抵抗を接続すること、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項３または請求項４に記載の地絡検出装置であって、
前記検出部が前記直流回路に地絡が発生していることを検出すると、警報を出力する警報出力部を更に備えること、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項５に記載の地絡検出装置であって、
前記接続部は、
前記直流回路に前記第１地絡抵抗を接続した後に、前記直流回路と前記第１地絡抵抗との間を開放し、
前記検出部は、
前記直流回路と前記第１地絡抵抗との間が開放されるとともに地絡の発生が検出された後に、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より小さいことが前記第１判定部により判定されると、前記直流回路に地絡が発生していないことを検出し、
前記警報出力部は、
前記検出部が前記直流回路に地絡が発生していないことを検出すると、前記警報の出力を停止すること、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項３〜６の何れかに記載の地絡検出装置であって、
算出された前記第２地絡抵抗の抵抗値が前記第２抵抗値より小さい場合、算出された前記第２地絡抵抗の抵抗値を記憶する記憶部を更に備えること、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項３〜７の何れかに記載の地絡検出装置であって、
前記第１地絡抵抗の抵抗値は前記第２抵抗値より小さいこと、
を特徴とする地絡検出装置。
請求項２〜８の何れかに記載の地絡検出装置であって、
前記算出部は、
前記第１地絡抵抗が接続されると、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より小さい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記第１所定値より大きい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗が接続された際に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗の抵抗値と、前記第１及び第２接地抵抗の抵抗値とに基づいて、前記直流回路の前記対地絶縁抵抗の抵抗値を算出すること、
を特徴とする地絡検出装置。
コンピュータに、
直流回路の正極側に設けられた第１接地抵抗に発生する第１電圧と、前記直流回路の負極側に設けられた第２接地抵抗に発生する第２電圧とを測定する機能と、
前記第１及び第２電圧の一方の電圧に対する他方の電圧の大きさが所定値より大きいか否かを判定する機能と、
前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記所定値より大きい場合、前記直流回路の正極側または負極側に第１地絡抵抗を接続する機能と、
前記第１地絡抵抗が接続されると、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記所定値より小さい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記所定値より大きい場合に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗が接続された際に測定された前記第１及び第２電圧と、前記第１地絡抵抗の抵抗値とに基づいて、前記一方の電圧に対する前記他方の電圧の大きさが前記所定値より大きくなった際に前記直流回路に接続された第２地絡抵抗の抵抗値を算出する機能と、
算出された前記第２地絡抵抗の抵抗値に基づいて、前記直流回路の地絡を検出する機能と、
を実現させるためのプログラム。