JPWO2020144734A1 - アーク地絡の検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2の地絡検出方法においても、生成電圧変動を考慮しつつ太陽光発電システムから供給される電圧の変動と電力変換装置で変換された交流の漏洩電流の変動とを用いて地絡検出を行うもので、アーク地絡の検出を対象としていない。
以下、実施の形態1に係るアーク地絡検出装置について図1を用いて説明する。
図において、直流系統1は、接地されていないあるいは高抵抗接地、もしくは非絶縁の状態である。直流系統1から分岐した給電線(フィーダ)2には負荷4が接続されているが、本実施の形態では給電線2でグランド5に対し発生したアーク地絡6の検出について説明する。給電線2を流れる地絡電流は零相変流器(ZCT)3で計測され、アーク地絡検出装置100の地絡電流計測部10に入力される。アーク地絡検出装置100は、零相変流器(ZCT)3に接続された地絡電流計測部10、A/D変換部20、演算処理部30、記憶部40、出力部50、通信回路60を備える。
地絡電流計測部10に入力された地絡電流は、次のA/D変換部20での処理に必要な信号レベルに変換(増幅)され、A/D変換部20で離散化されたデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたデータは、演算処理部30で演算処理され、異常判定(アーク地絡の判定)を行う。
なお、負荷4は単独であっても複数であってもよく、また給電線2に接続された電力変換器(図示せず)により交流に変換された電力が供給される負荷であってもよい。
出力部50は演算処理部30からの異常状態(アーク地絡発生)および警告等の信号を外部に出力する。
アーク地絡検出装置100は、保護継電器等他の計器に組み込まれることも多く、その場合、出力部50からの信号は主体の保護継電器へ送信される。
本実施の形態におけるアーク地絡検出のためには、給電線2のバックグラウンドノイズを取得し、計測する地絡電流から除去する必要がある。そのため、まず給電線2の初期状態の地絡電流を計測する。
零相変流器(ZCT)3で地絡電流を計測し、計測された地絡電流を地絡電流計測部10に入力する。地絡電流計測部10で所定レベルの信号に変換後、A/D変換部20でサンプリングし、離散化されたデジタル信号に変換する(ステップS5)。この時、初期値の取得時と同様に、0.1kHz以上の所定の周波数範囲に亘るデジタル信号を取得する。
各周波数において、パワースペクトル成分(運転時)SECopからパワースペクトル成分(初期値)SECinを減算し、各周波数のパワースペクトル成分(真値)SECtrを算出する(ステップS7)。
算出されたアーク地絡電流が予め設定された閾値を超えていれば、アーク地絡発生と判断し(ステップS9においてYES)、出力部50より異常信号等を出力し、警告を発する(ステップS10)。
上述の実施の形態1では、0.1kHz以上であって所定の周波数範囲の信号をFFT処理する方法について説明したが、アーク地絡発生時の周波数帯域は0.1から100kHzが主であるため、0.1kHz以上であって所定の周波数範囲、好ましくは0.1から100kHzの所定の周波数範囲に亘るデジタル信号に絞って演算処理することで、演算負荷を軽減すると共に、アーク地絡に絞った検出をすることで検出精度を向上させることが可能となる。本実施の形態では、実施の形態1で示した図1のアーク地絡検出装置100において周波数範囲を絞ったアーク地絡電流検出の処理方法について説明する。
なお、図5のフローチャートにおいて、ステップS1からステップS4までの初期状態の地絡電流の検出および記憶は図3と同様であるので説明を省略する。
零相変流器(ZCT)3で地絡電流を計測し、計測された地絡電流を地絡電流計測部10に入力する。地絡電流計測部10で所定レベルの信号に変換後、A/D変換部20でサンプリングし、離散化されたデジタル信号に変換する(ステップS5)。この時、初期値の取得時と同様に、0.1kHz以上の予め定められた所定の周波数範囲に亘るデジタル信号を取得する。
各周波数において、パワースペクトル成分(運転時)SECopからパワースペクトル成分(初期値)SECinを減算し、各周波数のパワースペクトル成分(真値)SECtrを算出する(ステップS7a)。
0.1から150kHzあるいは0.1から100kHzの周波数範囲に亘るパワースペクトル成分(真値)SECtr-aをFFT逆変換することにより、バックグラウンドノイズの除去されたアーク地絡電流を算出する(ステップS8)。
算出されたアーク地絡電流が予め設定された閾値を超えていれば、アーク地絡発生と判断し(ステップS9においてYES)、出力部50より異常信号等を出力し、警告を発する(ステップS10)。
以下、実施の形態2に係るアーク地絡検出装置について図6を用いて説明する。
実施の形態1では、直流系統は非接地または高抵抗接地であったが、本実施の形態では例えば鉄道設備の直流系統のように片側が接地されている場合の例について説明する。
電流計測部10aでは入力された各相の電流の差分を算出し、その差分電流が次のA/D変換部20での処理に必要な信号レベルに変換(増幅)され、A/D変換部20で離散化されたデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたデータは、演算処理部30で演算処理され、異常判定(アーク地絡の判定)を行う。
また、演算処理部30、記憶部40、出力部50、通信回路60の構成は実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。通信回路60を介した外部の監視装置200への情報の送信、通信回路60と監視装置200への通信方法についても実施の形態1と同様である。アーク地絡検出装置100のハードウエア構成も実施の形態1と同様である。
変流器(CT)3aで各相の電流を計測し、計測された電流を電流計測部10aに入力する。電流計測部10aにおいて各相の電流の差分から地絡電流を算出し、所定レベルの信号に変換する。所定レベルに変換された信号をA/D変換部20でサンプリングし、離散化されたデジタル信号に変換する(ステップS105)。この時、初期値の取得時と同様に、0.1kHz以上の所定の周波数範囲に亘るデジタル信号を取得する。
各周波数において、パワースペクトル成分(運転時)SECopからパワースペクトル成分(初期値)SECinを減算し、各周波数のパワースペクトル成分(真値)SECtrを算出する(ステップS107)。
算出されたアーク地絡電流が予め設定された閾値を超えていれば、アーク地絡発生と判断し(ステップS109においてYES)、出力部50より異常信号等を出力し、警告を発する(ステップS110)。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Claims (5)
- 直流系統と負荷とを接続する給電線の電流を計測する変流器と、
計測された電流をデジタル信号に変換するA/D変換部と、
変換されたデジタル信号を演算処理する演算処理部と、を備え、
前記演算処理部において、
前記A/D変換部で変換された0.1kHz以上の予め定められた所定の周波数の範囲に亘る前記給電線の電流信号と、予め取得された前記A/D変換部で変換された前記所定の周波数の範囲の周波数毎の初期電流信号とを比較し、アーク地絡を検出するアーク地絡検出装置。 - 前記演算処理部において、
前記A/D変換部で変換されたデジタル信号に対しフーリエ変換処理を行う請求項1に記載のアーク地絡検出装置。 - 前記所定の周波数の範囲が、0.1kHzから150kHzの範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載のアーク地絡検出装置。
- 前記直流系統が非絶縁または高抵抗接地の場合、前記変流器として零相変流器を用い、前記給電線の地絡電流を検出する請求項1から3のいずれか1項に記載のアーク地絡検出装置。
- 前記直流系統の一方の線路が接地されている場合、前記変流器により前記給電線の各相の電流を検出する請求項1から3のいずれか1項に記載のアーク地絡検出装置。
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