JPS58165622A - 直流地絡検出装置 - Google Patents
直流地絡検出装置Info
- Publication number
- JPS58165622A JPS58165622A JP4767082A JP4767082A JPS58165622A JP S58165622 A JPS58165622 A JP S58165622A JP 4767082 A JP4767082 A JP 4767082A JP 4767082 A JP4767082 A JP 4767082A JP S58165622 A JPS58165622 A JP S58165622A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽電池、燃料電池、蓄電池その他の対地容量
の比較的大きな直流電源をインバータを介して交流系統
と接続し連系運転する電力供給回路の直流地絡と検出す
る装置に関するものである。
の比較的大きな直流電源をインバータを介して交流系統
と接続し連系運転する電力供給回路の直流地絡と検出す
る装置に関するものである。
太陽電池を例にとると、これから得られる電力は日射の
変動の影響を受けて不安定なものとなるため、上記のご
とく既設の商用交流系統と連系して負荷に安定した電力
を供給する運転方式が試案されている。
変動の影響を受けて不安定なものとなるため、上記のご
とく既設の商用交流系統と連系して負荷に安定した電力
を供給する運転方式が試案されている。
かかる運転方式で屋外設備である太陽電池に地絡故障が
あるときは、系統との解列や太陽電池の短絡などの手段
によシ地絡電流を遮断する必要がある。
あるときは、系統との解列や太陽電池の短絡などの手段
によシ地絡電流を遮断する必要がある。
ところで、地絡故障の際の直流回路の地絡を早期に発見
するには、従来法のような方法が考えられている。
するには、従来法のような方法が考えられている。
まず、第１図に示すように一端が接地された交流系統６
とインバータ４の間を出力変圧器５により絶縁しておき
、太陽電池１に並列接続した分圧抵抗ｚａ 、２１１の
中点Ｍと大地との間にリレー３を接続しておく。太陽電
池１において地絡が発生すると、分圧点Ｍと大地との間
に電位差が生じて、その結果リレー３が動作する。この
ように分圧器２α、２ｂおよびリレー３を用いる従来方
式においては、変圧器５による絶縁が不可欠である。つ
まり、変圧器５は、インバータ４の動作により太陽電池
１０両極が系統６側の接地点と接続されないように電位
分離をする役目をなすが、このように発電システムに変
圧器を使用するのではシステムの大型化や価格の上昇を
招来し、運転効率が低下することから、特に一般家庭用
の小規模システムにあっては、変圧器５を省略すること
が要求される。
とインバータ４の間を出力変圧器５により絶縁しておき
、太陽電池１に並列接続した分圧抵抗ｚａ 、２１１の
中点Ｍと大地との間にリレー３を接続しておく。太陽電
池１において地絡が発生すると、分圧点Ｍと大地との間
に電位差が生じて、その結果リレー３が動作する。この
ように分圧器２α、２ｂおよびリレー３を用いる従来方
式においては、変圧器５による絶縁が不可欠である。つ
まり、変圧器５は、インバータ４の動作により太陽電池
１０両極が系統６側の接地点と接続されないように電位
分離をする役目をなすが、このように発電システムに変
圧器を使用するのではシステムの大型化や価格の上昇を
招来し、運転効率が低下することから、特に一般家庭用
の小規模システムにあっては、変圧器５を省略すること
が要求される。
そこで、インバータ４にトランスレスのインバータを用
いながらも、問題なく直流地絡を検出することのできる
方法について種々検討されている。
いながらも、問題なく直流地絡を検出することのできる
方法について種々検討されている。
ところで、第２図（α） 、 （ｂ）に示すように、太
陽電池１１に逆流防止ダイオード１２を介して単相のト
ランスレスインバータ１３を接続し、このインバータに
よシ直交変換した電力を、ＡＣ（’交流）フィルタ１４
ヲ介して交流系統１５に送シ込む回路では、太陽電池１
１の両極の対地電位Ｘ、Ｙ及びｘ／、 ｙ／は、それぞ
れＸが第３図の（イ）、Ｙが同図の（ロ）、Ｘが第４図
の（α）、Ｙが同図（ｂ）に示すようになる。なお、第
２図中（α）は系統１５の接地側にフィルタリアクトル
が入らない場合、（６）はフィルタリアクトルが入る場
合である。
陽電池１１に逆流防止ダイオード１２を介して単相のト
ランスレスインバータ１３を接続し、このインバータに
よシ直交変換した電力を、ＡＣ（’交流）フィルタ１４
ヲ介して交流系統１５に送シ込む回路では、太陽電池１
１の両極の対地電位Ｘ、Ｙ及びｘ／、 ｙ／は、それぞ
れＸが第３図の（イ）、Ｙが同図の（ロ）、Ｘが第４図
の（α）、Ｙが同図（ｂ）に示すようになる。なお、第
２図中（α）は系統１５の接地側にフィルタリアクトル
が入らない場合、（６）はフィルタリアクトルが入る場
合である。
この第２図〜第４図からもわかるように、太陽電池１１
の対地電位はインバータ１３のスイッチング動作によフ
変化する。
の対地電位はインバータ１３のスイッチング動作によフ
変化する。
一方、太陽電池１１はそのセルの周辺にパネルのフレー
ムや取付架台等接地電位の物体が近接しているので一定
の対地容量を持ち、従ってインバータ１３のスイッチン
グ時には接地故障がなくても太陽電池１１から大地に流
れる電流が存在する。
ムや取付架台等接地電位の物体が近接しているので一定
の対地容量を持ち、従ってインバータ１３のスイッチン
グ時には接地故障がなくても太陽電池１１から大地に流
れる電流が存在する。
このため、直流地絡を検出するには対地容量に起因する
電流と感電や漏電等の事故に起因する電流とを区別し、
後者のみを取出して検出する必要がある。
電流と感電や漏電等の事故に起因する電流とを区別し、
後者のみを取出して検出する必要がある。
さらに、このことを第５図によシ詳細に説明すると、直
列に接続された太陽電池１１ 、１１’の中点Ａで地絡
事故が発生すれば、接地抵抗１９の個所Ｂに流れる電流
はＡ点の対地電位と接地抵抗によシ決定され、直流回路
Ｃ点にでは差電流が発生する。
列に接続された太陽電池１１ 、１１’の中点Ａで地絡
事故が発生すれば、接地抵抗１９の個所Ｂに流れる電流
はＡ点の対地電位と接地抵抗によシ決定され、直流回路
Ｃ点にでは差電流が発生する。
しかし、上述のごとく太陽電池１１の回路には対地容量
が存在するので０点の電流は地絡電流と容量分を通過す
る電流の合成値となる。
が存在するので０点の電流は地絡電流と容量分を通過す
る電流の合成値となる。
第６図（Ａ）Ｆｉ−ＩＥ記第５図の回路のＡ点の対地電
圧、（Ｂ）はＢ点の地絡電流を示し、そして、第５図Ｃ
点の差電流は地絡時には第６図（Ｃ）、正常時には第６
図（σ）に示すようになる。
圧、（Ｂ）はＢ点の地絡電流を示し、そして、第５図Ｃ
点の差電流は地絡時には第６図（Ｃ）、正常時には第６
図（σ）に示すようになる。
この（Ｃ） 、 （Ｃ’）の電流波形のうちインバータ
１３のスイッチング時間の近傍の電流は容量分に起因す
るものであシ、事故の有無に関係なく流れるので、事故
の存在を正確に知るためには、上記容量分に起因する電
流を除去して判断する必要がある。
１３のスイッチング時間の近傍の電流は容量分に起因す
るものであシ、事故の有無に関係なく流れるので、事故
の存在を正確に知るためには、上記容量分に起因する電
流を除去して判断する必要がある。
その−例として例えば第５図で示すように、０点に変流
器からなる検出器１６を挿入し、この検出器１６で検出
される０点の差電流波形をローパスフィルタ（Ｌ Ｐ
Ｆ ） １７にかけてからコンパレータ１８に導く方法
が考えられる。
器からなる検出器１６を挿入し、この検出器１６で検出
される０点の差電流波形をローパスフィルタ（Ｌ Ｐ
Ｆ ） １７にかけてからコンパレータ１８に導く方法
が考えられる。
しかしながら、先の容量通過電流の影響を避けるために
ローパスフィルタ１７を完全に直流分のみを検出するよ
うなフィルタにすると、太陽電池１１ 。
ローパスフィルタ１７を完全に直流分のみを検出するよ
うなフィルタにすると、太陽電池１１ 。
１１’群の電圧中間点近傍であるＡ点では地絡電流の直
流分も零となるため検出不能となってしまう。
流分も零となるため検出不能となってしまう。
本発明の目的はこのような不都合を解消し、対地容量の
大きい直流電源をインバータを介して交流系統に接続す
る電力供給回路において、トランスレスインバータを用
いた場合でも容量通過電流の影響を避けることができ、
しかも地絡検出不能の点がないように℃た直流地絡の検
相回路を提供することにある。
大きい直流電源をインバータを介して交流系統に接続す
る電力供給回路において、トランスレスインバータを用
いた場合でも容量通過電流の影響を避けることができ、
しかも地絡検出不能の点がないように℃た直流地絡の検
相回路を提供することにある。
しかしてこの目的は本発明によれば、接地系である交流
系統に、出力変圧器を持たないインバータを介して、対
地浮遊容量の比較的大きい直流電源を接続してなる電力
供給システムにおいて直流地絡を検出するために、直流
側もしくは交流側にて電力供給線相互間の差電流を検出
する電流検出器と、この電流検出器の出力信号を受は取
って地絡判別を行なう異常判断回路と、この異常判断回
路の前段に挿入されていて、前記インバータの駆動パル
ス形成回路からの信号にしたがって、該インバータ内で
スイッチング動作が行なわれる際その都度短時間だけ、
電流検出器の出力信号が異常判断回路へ伝達されるのを
阻止するスイッチング回路とを備えていることによシ達
成される。
系統に、出力変圧器を持たないインバータを介して、対
地浮遊容量の比較的大きい直流電源を接続してなる電力
供給システムにおいて直流地絡を検出するために、直流
側もしくは交流側にて電力供給線相互間の差電流を検出
する電流検出器と、この電流検出器の出力信号を受は取
って地絡判別を行なう異常判断回路と、この異常判断回
路の前段に挿入されていて、前記インバータの駆動パル
ス形成回路からの信号にしたがって、該インバータ内で
スイッチング動作が行なわれる際その都度短時間だけ、
電流検出器の出力信号が異常判断回路へ伝達されるのを
阻止するスイッチング回路とを備えていることによシ達
成される。
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第７図は本発明の実施例を示す回路図で、第２図、第５
図と同一構成要素には同一参照番号を付したものである
。
図と同一構成要素には同一参照番号を付したものである
。
図中１１は太陽電池、１２は逆流防止ダイオード、１３
はインバータ、１４はＡＣフィルタ、１５は商用交流系
統を示し、太陽電池１１の電力をインバータ１３で直流
から交流に変換してＡＣフィルタ１４を介して交流系統
１５に送シー込む電力供給回路において、インバータ１
３にトランスレスインバータを使用Ｌ、また太陽電池１
１からインバータ１３への入力配線中に、両極配線の差
電流を検出するために直流変流器からなる検出器１６を
挿入する。
はインバータ、１４はＡＣフィルタ、１５は商用交流系
統を示し、太陽電池１１の電力をインバータ１３で直流
から交流に変換してＡＣフィルタ１４を介して交流系統
１５に送シー込む電力供給回路において、インバータ１
３にトランスレスインバータを使用Ｌ、また太陽電池１
１からインバータ１３への入力配線中に、両極配線の差
電流を検出するために直流変流器からなる検出器１６を
挿入する。
なお、この検出器１６は他の例として交流変流器を使用
しインバータ１３とＡＣフィルタ１４との間の配線中、
若しくはＡＣフィルタ１４と交流系統１５との間の配線
中に２線を一括して通すように配設してもよい。
しインバータ１３とＡＣフィルタ１４との間の配線中、
若しくはＡＣフィルタ１４と交流系統１５との間の配線
中に２線を一括して通すように配設してもよい。
トランスレス方式の場合、直流回路における地絡電流は
直流回路における不平衡電流となるだけでなく、交流回
路の不平衡電流となるからである。
直流回路における不平衡電流となるだけでなく、交流回
路の不平衡電流となるからである。
図中２１はインバータＩ３を駆動するためのパルス形成
回路で、該パルス形成回路２１からインバータ１３にお
けるスイッチング素子全部の８オン、オフ時間と対応す
る信号を得てこれでスイッチング回路２２を開閉するよ
うにする。
回路で、該パルス形成回路２１からインバータ１３にお
けるスイッチング素子全部の８オン、オフ時間と対応す
る信号を得てこれでスイッチング回路２２を開閉するよ
うにする。
スイッチング回路２２は電界効果トランジスタやアナロ
グスイッチを用いて形成し、パルス形成回路２１２）Ａ
らの開閉指令信号は例えばＰＷＭ（パルス巾変調）イン
バータでは制御信号と搬送障信号を比較し、この出力を
各スイッチング素子に分配する □のでかかるＰ
ＷＭ変調器出力から得ればよく、また各アームの駆動信
号としてパルス分配後のものを総合したものであったシ
、さらにタイマー回路を付加して時間中を変えて得るこ
ともある。
グスイッチを用いて形成し、パルス形成回路２１２）Ａ
らの開閉指令信号は例えばＰＷＭ（パルス巾変調）イン
バータでは制御信号と搬送障信号を比較し、この出力を
各スイッチング素子に分配する □のでかかるＰ
ＷＭ変調器出力から得ればよく、また各アームの駆動信
号としてパルス分配後のものを総合したものであったシ
、さらにタイマー回路を付加して時間中を変えて得るこ
ともある。
検出器１６で検出された直流側回路の両極配線の差電流
若しくは交流側回路の２線の差電流の検出信号はスイッ
チング回路２２を介して異常判断回路２３へ導かれる。
若しくは交流側回路の２線の差電流の検出信号はスイッ
チング回路２２を介して異常判断回路２３へ導かれる。
スイッチング回路２２は浮遊容量を介して流れる電流成
分の伝達を阻止するためにインバータ１３のスイッチン
グ期間やその直後の対地容量による充放電期間に対応す
る短い時間だけオフされる。異常判断回路２３は、例え
ば入力絶対値が一定の値を超えたときに、地絡事故検出
信号を発する。この地絡事故検出信号によって、例えば
系統１５とインバータ１３間に配設した開閉器のトリッ
プ指令が与えられる。
分の伝達を阻止するためにインバータ１３のスイッチン
グ期間やその直後の対地容量による充放電期間に対応す
る短い時間だけオフされる。異常判断回路２３は、例え
ば入力絶対値が一定の値を超えたときに、地絡事故検出
信号を発する。この地絡事故検出信号によって、例えば
系統１５とインバータ１３間に配設した開閉器のトリッ
プ指令が与えられる。
第８図に第７図の回路の動作波形を示すと、（４）（Ｂ
）はパルス形成回路２１から出力されるトランジスタ駆
動信号であシ、（Ｃ）はパルス形成回路２１からスイッ
チング回路２２へ出力される電流検出指令信号を示し、
（Ｄ）は地絡時の検出器１６からの出力信号を（Ｅ）は
スイッチング回路２２から異常判別回路２３への出力信
号である。
）はパルス形成回路２１から出力されるトランジスタ駆
動信号であシ、（Ｃ）はパルス形成回路２１からスイッ
チング回路２２へ出力される電流検出指令信号を示し、
（Ｄ）は地絡時の検出器１６からの出力信号を（Ｅ）は
スイッチング回路２２から異常判別回路２３への出力信
号である。
本発明の検出回路ではかかる構成を採用した結果、イン
バータのスイッチング素子の動作に起因する電流とそれ
以外の事故電流が時間的に区別されているので、今仮シ
に人間が接触するなどして事故電流が流れた時でもスイ
ッチング期間とその近傍を除いた期間での直流回路の不
平衡電流が存在することを知り、必要な保護動作を適切
かつ迅速に行なえるとと忙なる。
バータのスイッチング素子の動作に起因する電流とそれ
以外の事故電流が時間的に区別されているので、今仮シ
に人間が接触するなどして事故電流が流れた時でもスイ
ッチング期間とその近傍を除いた期間での直流回路の不
平衡電流が存在することを知り、必要な保護動作を適切
かつ迅速に行なえるとと忙なる。
またインバータのスイッチング動作は系統電圧の１サイ
クルに少なくとも２回はあるため、異常の判別は系統周
波数の１サイクル未満の期間で行なうことができる。
クルに少なくとも２回はあるため、異常の判別は系統周
波数の１サイクル未満の期間で行なうことができる。
なお、上記実施例はトランジスタの単相インバータの例
を示したが、スイッチング素子の種類や自励、他励とい
うインバータ方式の差異、出力相数の差異によらず応用
が可能である。また、１線接地の単相系統以外、例えば
２相間の中点が接地された６相系統（３相４線式）等に
ついても適用できるものである。
を示したが、スイッチング素子の種類や自励、他励とい
うインバータ方式の差異、出力相数の差異によらず応用
が可能である。また、１線接地の単相系統以外、例えば
２相間の中点が接地された６相系統（３相４線式）等に
ついても適用できるものである。
以上述べたように本発明の直流地絡の検出回路は、太陽
電池等対地容量の大きい直流電源をインバータを介して
交流系統に接続する電力供給回路において、インバータ
にトランスレスインバータを採用することによシ発生す
る上記太陽電池等の対地電位の変動による電流が事故電
流と区別されるため、接地事故の適切な検出が可能とな
シ、またインバータのスイッチング動作によシ太陽電池
の対地電位が変動するので、直流回路のどの点が接地し
てもそれを検出できることができるものである。
電池等対地容量の大きい直流電源をインバータを介して
交流系統に接続する電力供給回路において、インバータ
にトランスレスインバータを採用することによシ発生す
る上記太陽電池等の対地電位の変動による電流が事故電
流と区別されるため、接地事故の適切な検出が可能とな
シ、またインバータのスイッチング動作によシ太陽電池
の対地電位が変動するので、直流回路のどの点が接地し
てもそれを検出できることができるものである。
第１図は従来の直流地絡の検出回路の回路図、第２図ｉ
ｄ）ランスレスインバータを用いた電力供給回路の回路
図、第３図、第４図は第２図の回路の対地電位を示す波
形図、第５図は他の従来例を示す回路図、第６図は第５
図の１路の動作波形図、第７図は本発明の検出回路の実
施例を示す回路図、第８図は同上動作波形図である。 ＩＩ・・・・・・太陽電池 １２・・・・・・逆流防
止ダイオード１３・・・・・・トランスレスインバータ
１４・・・・・・ＡＣフィルタ １５・・・・・・交
流系統１６・・・・・・検出器 ２１・・・・
・・パルス形成回路２２・・・・・・スイッチング回路 ２３・・・・・・異常判別回路 出願人 富士電機製造株式会社 第１関 ６ 第６図 （Ｂ） −ｏ＾第８図 （Ｃ） ｏｖ （Ｅ） −０Ｖ
ｄ）ランスレスインバータを用いた電力供給回路の回路
図、第３図、第４図は第２図の回路の対地電位を示す波
形図、第５図は他の従来例を示す回路図、第６図は第５
図の１路の動作波形図、第７図は本発明の検出回路の実
施例を示す回路図、第８図は同上動作波形図である。 ＩＩ・・・・・・太陽電池 １２・・・・・・逆流防
止ダイオード１３・・・・・・トランスレスインバータ
１４・・・・・・ＡＣフィルタ １５・・・・・・交
流系統１６・・・・・・検出器 ２１・・・・
・・パルス形成回路２２・・・・・・スイッチング回路 ２３・・・・・・異常判別回路 出願人 富士電機製造株式会社 第１関 ６ 第６図 （Ｂ） −ｏ＾第８図 （Ｃ） ｏｖ （Ｅ） −０Ｖ
Claims (1)
- 接地系である交流系統に、出力変圧器を持たないインバ
ータを介して、対地浮遊容量の比較的大きい直流電源を
接続してなる電力供給システムにおいて直流地絡を検出
するために、直流側もしくは交流側にて電力供給線相互
間の差電流を検出する電流検出器と、この電流検出器の
出力信号を受は取って地絡判別を行なう異常判断回路と
、この異常判断回路の前段に挿入されていて、前記イン
バータの駆動パルス形成回路からの信号にしたがって、
該インバータ内でスイッチング動作が行なわれる際その
都度短時間だけ、電流検出器の出力信号が異常判断回路
へ伝達されるのを阻止するスイッチング回路とを備えて
いる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 |
|---|---|---|---|
| JP4767082A JPS58165622A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 直流地絡検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4767082A JPS58165622A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 直流地絡検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58165622A true JPS58165622A (ja) | 1983-09-30 |
| JPS6349455B2 JPS6349455B2 (ja) | 1988-10-04 |
Family
ID=12781693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4767082A Granted JPS58165622A (ja) | 1982-03-25 | 1982-03-25 | 直流地絡検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58165622A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017020996A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-26 | 三菱電機株式会社 | 駅舎補助電源用地絡検出装置 |
-
1982
- 1982-03-25 JP JP4767082A patent/JPS58165622A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017020996A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-26 | 三菱電機株式会社 | 駅舎補助電源用地絡検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6349455B2 (ja) | 1988-10-04 |
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