KR100548086B1

KR100548086B1 - 직류 지락 검출 장치 및 이 직류 지락 검출 장치를 이용한계통 연계 발전 장치

Info

Publication number: KR100548086B1
Application number: KR1020030067480A
Authority: KR
Inventors: 마데노꼬지마사끼; 오니즈까게이고; 마끼노야스히로
Original assignee: 산요덴키가부시키가이샤; 산요 커머셜 서비스 가부시키가이샤
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2006-02-02
Also published as: TWI227957B; KR20040032750A; CN1497259A; TW200409432A; JP2004153991A; EP1408594A2; CN1241028C; EP1408594B1; EP1408594A3

Abstract

본 발명은 직류 전류의 지락을 저비용으로 고정밀도로 검출하여 높은 안전성을 확보하는 것을 과제로 한다. 이를 위해, 복수의 직류 라인(39A, 39B)을 흐르는 직류 전류의 전류량의 차를 검출용 코어(44)를 통해 계측하여 전류 계측 신호를 출력하는 영상 변류기(ZCT)(41)와, 영상 변류기(ZCT)(41) 근방의 온도를 계측하여 온도 계측 신호를 출력하는 온도 센서(50)와, 계측 신호에 대응하는 전류량의 차를 온도 계측 신호에 대응하는 온도로 온도 보정하여, 온도 보정 후의 전류량의 차에 기초하여 측정 대상 도선에 발생한 직류 지락을 검출하는 MPU(53)를 포함한다.

태양 전지, 승압 회로, 인버터 회로, 마이크로 컴퓨터, 영상 변류기(ZCT)

Description

직류 지락 검출 장치 및 이 직류 지락 검출 장치를 이용한 계통 연계 발전 장치{DIRECT CURRENT GROUND FAULT DETECTING DEVICE AND SYSTEM LINKING GENERATOR USING THE DIRECT CURRENT GROUND FAULT DETECTING DEVICE}

도 1은 본 발명에 따른 계통 연계 발전 장치의 실시예가 적용된 계통 연계 발전 장치를 상용 전원 계통과 함께 나타내는 회로도.

도 2는 도 1의 직류 지락 검출 장치를 나타내는 블록도.

도 3은 직류 라인의 전류차와, 검출용 코어의 출력 전류(제1 A/D 포트의 입력 전압)와의 관계의 온도 의존성을 설명하기 위한 도면.

도 4는 실시예의 개요 처리 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 태양 전지(발전 수단)

12 : 계통 연계 장치

13 : 상용 전원 계통

14 : 승압 회로

15 : 인버터 회로

17 : 마이크로 컴퓨터(제어 장치)

39 : 직류 라인(측정 대상 도선)

40 : 직류 지락 검출 장치

41 : 영상 변류기(ZCT)

44 : 검출용 코어

50 : 온도 센서

51 : 입출력 인터페이스부

52 : 발진·분주 회로

53 : MPU(온도 보정부, 직류 지락 검출부)

54 : ROM

55 : RAM

본 발명은 발전 유닛에 의해 발전된 직류 전류가 흐르는 직류 전력선의 지락을 검출하는 직류 지락 검출 장치를 포함하며, 이 발전 유닛에 의해 발전된 직류 전력을 상용 전원 계통으로 회생(回生)하는 계통 연계 발전 장치에 관한 것이다.

최근, 태양광을 에너지원으로 하여 발전한 전력을 자가 사용할 뿐만 아니라, 자가로 사용하지 않는 잉여 전력을 상용 전원 계통으로 회생할 수 있는 계통 연계 발전 장치를 이용한 계통 연계 발전 장치가 보급되고 있다.

이와 같은 계통 연계 발전 장치에서는, 태양 전지에 의해 발전된 직류 전력의 전압을 승압 회로에 의해 승압하고, 인버터 회로에 의해 상용 전원 계통의 교류 전력과 동일한 주파수의 교류 전력으로 제어하고 있다.

또한, 이러한 계통 연계 장치에서는 예를 들면, 특허 문헌 1에 나타난 바와 같이, 태양 전지와 계통 연계 발전 장치를 연결하는 직류 전력선에 전류 센서를 제공하며, 이 전류 센서의 출력의 변화에 의해 직류 전력선의 지락(ground fault)을 판단하여, 태양 전지를 계통 연계 발전 장치로부터 분리함으로써 안전성을 향상시키고 있다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 2001-275259호 공보

그런데, 종래의 계통 연계 발전 장치에서는 직류 지락 검출용의 전류 센서(변류기)의 온도 드리프트를 작게 하여 검출 정밀도를 높이기 위해 코일을 감는 자성체에, 예를 들면, 과포화 반응 장치 등과 같은 고가의 재료를 이용할 필요가 있어서, 비용이 상승된다는 문제점이 있었다.

이것을 해결하기 위해, 온도 드리프트가 비교적 크더라도 저가인 전류 센서를 이용하는 것을 생각할 수 있지만, 높은 검출 정밀도를 확보하기 위해서는 온도 보정 회로를 부가하거나, 온도 드리프트가 작은 전류 센서를 선별하여 이용하지 않으면 안된다는 새로운 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 저비용의 직류 지락 검출 장치 및 직류 지락 검출 장치를 포함한 계통 연계 발전 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 직류 지락 검출 장치는 한쌍의 직류 전력선이 관통하여 상기 직류 전력선을 흐르는 전류의 전류차를 출력하는 영상 변류기(ZCT)를 가지며, 상기 전류차와 미리 정한 기준값에 기초하여 상기 직류 전류선의 지락을 판단하는 직류 지락 검출 장치에서, 상기 영상 변류기(ZCT)의 온도 또는 이 영상 변류기의 주변 분위기 온도를 검출하는 온도 센서, 및 상기 영상 변류기(ZCT)가 출력하는 전류차 또는 기준값을 온도 센서의 검출 온도에 기초하여 보정하는 온도 보정부를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 계통 연계 발전 장치는 발전 유닛으로부터 공급되는 직류 전력을 승압하는 승압 회로와, 승압 회로에 의해 승압된 직류 전력을 소정의 주파수로 제어된 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로와, 교류 전력을 상용 전원 계통으로 회생하기 위해 승압 회로 및 주파수를 제어하는 제어 장치를 가지며, 발전 유닛으로부터 직류 전력이 공급되는 직류 전력선의 지락을 검출하는 지락 검출 장치를 갖는 계통 연계 발전 장치로서, 직류 지락 검출 장치는 한쌍의 직류 전력선이 관통하여 상기 직류 전력선을 흐르는 전류의 전류차를 출력하는 영상 변류기(ZCT)를 가지며, 상기 전류차와 미리 정한 기준값에 기초하여 상기 직류 전류선의 지락을 판단함과 함께, 상기 영상 변류기(ZCT)의 온도 또는 이 영상 변류기의 주변 분위기 온도를 검출하는 온도 센서, 및 상기 영상 변류기(ZCT)가 출력하는 전류차 또는 기준값을 온도 센서의 검출 온도에 기초하여 보정하는 온도 보정부를 포함한 것이다.

또한, 발전 유닛은 태양광을 수광하여 상기 직류 전력을 발전하는 태양 전지 이다.

<실시예1>

다음으로, 본 발명의 적합한 실시예를 도 1∼도 4의 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 일 실시예의 계통 연계 발전 장치, 발전 유닛의 일례인 계통 연계 발전 장치, 및 상용 전원 계통 간의 접속 상태를 나타내는 회로도이다. 발전 유닛으로서는 태양 전지 이외에, 연료 전지나 일반적으로 주지의 발진기를 이용할 수 있으므로, 교류 발전기이면 직류로 정류한 후의 직류 전력을 이용한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 계통 연계 발전 장치(10)에는 계통 연계 발전 장치로서의 태양 전지(11)가 단자 P, N을 통해 접속되어 있다.

또한, 계통 연계 발전 장치(10)는 상용 전원 계통(13)(도 1에서는 단상 삼선 방식)에 단자 R, O, T를 통해 접속(연계)되어 있다. 그리고, 계통 연계 발전 장치(10)는 태양 전지(11)에 태양광을 받아서 발전된 직류 전력을 상용 전원 계통(13)과 동일한 주파수의 교류 전력으로 변환하고, 상용 전원 계통(13)으로 회생(공급)시키는 것이다.

태양 전지(11)는 다수의 태양 전지 셀로 이루어지는 어레이 구성(PV 어레이)을 이용하고 있다.

계통 연계 발전 장치(10)는 주로, 승압 회로(14), 인버터 회로(15), 저역 통과 필터 회로(16), 및 제어 장치로서의 마이크로 컴퓨터(17)를 포함하고 있다.

마이크로 컴퓨터(17)에는 승압 회로(14)에 공급되는 태양 전지(11)로부터의 직류 전력의 전압을 측정하는 발전 전압 검출 센서(33), 마찬가지로 전류를 측정하는 발전 전류 검출 센서(34), 승압 회로(14)에 의해 승압된 직류 전력의 전압을 측정하는 승압 전압 검출 센서(18), 계통 연계 발전 장치로부터 단자 R, O 간의 교류 전압을 측정하는 제1 계통 전압 검출 센서(19), 마찬가지로 단자 O, T 간의 교류 전압을 측정하는 제2 계통 전압 검출 센서(20), 인버터 회로(15)로부터 출력되는 교류 전력의 전류를 측정하는 인버터 출력 전류 검출 센서(21) 및 영상 변류기(ZCT)의 온도 또는 주변 분위기 온도를 측정할 수 있도록 제공된 온도 센서(50)가 접속되어 있다.

승압 회로(14)는 태양 전지(11)에 의해 발전된 불안정한 직류 전력(맑음, 어두움, 비, 아침, 낮, 밤 등의 환경 요인에 의해 발전 전력이 변동함)을 노이즈 필터(35)를 통해 입력하고, 상용 전원 계통(13)의 계통 전압보다도 큰 전압으로 승압하는 것이다. 승압 회로(14)는 평활 컨덴서(22), 초크 코일(23), 스위치 회로(24), 다이오드(25) 및 컨덴서(26)를 포함하고 있다.

평활 컨덴서(22)는 초크 코일(23) 및 스위치 회로(24)에 입력되는 직류 전력을 안정화하고 있다.

스위치 회로(24)는 스위칭 소자(27) 및 다이오드(28)를 포함하고 있다. 여기서, 스위칭 소자(27)로서는 파워 트랜지스터, 파워 MOSFET, 또는 IGBT 등이 적합하다. 이 스위칭 소자(27)의 온/오프 동작에 의해 초크 코일(23)에 축적된 전류는 평활 컨덴서(22)의 전압과 합쳐져 다이오드(25)의 애노드측을 고전압으로 하고, 다이오드(25)를 통해 전류가 컨덴서(26)에 흘러 컨덴서(26)의 단자 전압을 상기 고전 압 가까이까지 높게 한다. 다이오드(25)는 컨덴서(26)로부터의 전력의 역류를 방지하고 있다.

스위칭 소자(27)를 온 동작시키는 시간(즉, 온 듀티)을 조정함으로써, 승압 회로(14)에서 컨덴서(26)의 양단에 얻어지는 전압이 제어된다. 즉, 상용 전원 계통(13)의 계통 전압이 교류 200V인 경우, 그 파고값(피크값)이 ±280V가 되기 때문에, 계통 연계 장치(12)로부터 교류 전력을 상용 전원 계통(13)으로 회생시키기 위해서는 승압 회로(14)에 의해 승압되는 전압은 직류 280V 이상이 필요하다. 실제로는, 승압 회로(14)에 의해 승압되는 전압은 인버터 회로(15)의 스위칭 소자(29)(후술함)의 온 저항이나 전류 평활 회로(16)의 반응 장치(31)의 저항을 고려하여, 280V보다도 20∼30V 높은 값으로 설정된다.

인버터 회로(15)는 4개(단상 교류를 생성하는 경우이고, 삼상 교류를 생성하는 경우에는 6개)의 스위칭 소자(29)가 브릿지 형상으로 접속되며, 각 스위칭 소자(29)는 다이오드(30)(플라이 휘일 다이오드)를 포함하고 있다. 그리고, 인버터 회로(15)는 승압 회로(14)에 의해 승압된 직류 전력을 상용 전원 계통(13)과 동일한 주파수이며 또한 위상이 일치하거나 혹은 대략 일치한 의사 정현파의 교류 전력으로 변환한다.

즉, 인버터 회로(15)는 스위칭 소자(29)를 온/오프 동작시킴으로써, 승압 회로(14)로부터 입력된 직류 전력을 펄스 폭 변조(PWM)하여 교류 전력으로 변환한다. 또한, 이 인버터 회로(15)로부터 출력된 교류 전력(교류 전류, 교류 전압)의 파형이 상용 전원 계통(13)에서의 계통 전압의 교류 전압 파형과 일치하도록 스위칭 소 자(29)를 온 동작시키는 시간(온 듀티)이 조정된다. 이것에 의해, 인버터 회로(15)로부터 출력된 교류 전력의 위상 및 주파수가 상용 전원 계통(13)의 계통 전력의 위상 및 주파수와 대략 일치하도록 되어 있다.

전류 평활 회로(16)는 도 1에 도시한 바와 같이, 반응 장치(31) 및 컨덴서(32)에 의해 형성되며, 인버터 회로(15)에 의해 변환된 교류 전력의 전류를 평활한다. 이 전류 평활 회로(16)에 의해 평활된 교류 전력이 노이즈 필터(36), 해열(parallel off) 컨택터(37) 및 보호 계전기(38)를 거쳐 상용 전원 계통(13)으로 회생된다.

해열 컨택터(37)는 마이크로 컴퓨터(17)의 제어 하에 있으며, 계통 연계 발전 장치(10)와 상용 전원 계통(13)과의 접속/절단이 제어된다. 즉, 이후에 상술하겠지만, 마이크로 컴퓨터(17)는 해열 컨택터(37)로 조작 신호를 출력하여, 계통 연계 발전 장치(10)의 운전 종료시에 계통 연계 발전 장치(10)와 상용 전원 계통(13)을 절단하고, 계통 연계 발전 장치(10)의 운전 개시 시에 계통 연계 발전 장치(10)와 상용 전원 계통(13)을 접속한다.

발전 전압 검출 센서(33)는 예를 들면, 아이솔레이션 증폭기를 포함하여 이루어지며, 태양 전지(11)에 의해 발전되어 승압 회로(14)에 입력되는 직류 전력의 전압을 측정하여 그 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)로 출력한다.

발전 전류 검출 센서(34)는 예를 들면, 변류기를 포함하여 이루어지며, 태양 전지(11)에 의해 발전되어 승압 회로(14)에 입력되는 직류 전력의 전류를 측정하여 그 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)로 출력한다.

승압 전압 검출 센서(18)는 예를 들면, 아이솔레이션 증폭기를 포함하여 이루어지며, 승압 회로(14)에 의해 승압되어 출력된 승압 전압을 측정하여 그 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)로 출력한다.

제1 계통 전압 검출 센서(19) 및 제2 계통 전압 검출 센서(20)는 변압기를 포함하고 있으며, 상용 전원 계통(13)에서의 계통 전력의 계통 전압을 측정하여 그 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)로 출력한다.

인버터 출력 전류 검출 센서(21)는 예를 들면, 변류기를 포함하고 있으며, 인버터 회로(15)에 의해 변환된 교류 전류를 측정하여 그 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)로 출력한다.

온도 센서(50)는 영상 변류기(ZCT)(41)의 온도 또는 근방의 분위기 온도를 정하고 그 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)로 출력한다.

도 2는 직류 지락 검출 장치(40)의 개요 구성 블록도이다.

직류 지락 검출 장치(40)의 일부를 구성하는 마이크로 컴퓨터(17)는 ON/OFF 신호를 출력하는 PWM 포트(PWM : Pulse Width Modulation)(47), 아날로그의 전압을 입력하는 제1 A/D 포트(48), 온도 센서(50)의 측정값인 아날로그 전압을 입력하는 제2 A/D 포트(49), 입출력 인터페이스부(51), 발진·분주 회로(52), MPU(중앙 연산 유닛)(53), ROM(리드 온리 메모리)(54), RAM(랜덤 액세스 메모리)(55), 버스(신호선)(56)를 포함하고 있다.

입출력 인터페이스부(51)는 PWM 포트(47), 제2 A/D 포트(49)와, MPU(53) 및 발진·분주 회로와의 사이의 신호(데이터)의 송수신을 제어한다.

발진·분주 회로(52)는 수정 진동자(46)의 진동을 기초로 기준 발진 신호(기준 클럭 신호)를 생성하고, 기준 발진 신호에 기초하여 소정의 주파수, 소정의 ON 듀티(예를 들면, 50%) 및 소정의 전압을 갖는 펄스 신호열을 입출력 인터페이스부(51) 및 PWM 포트(47), 여자용 증폭기(버퍼 증폭기)(42)를 통해 영상 변류기(ZCT)(41)에 여자용 펄스 신호로서 출력한다. 여자용 펄스 신호로서는 예를 들면, +2.5V를 중심으로 ±2.5V의 펄스 파형 전압이 출력된다.

MPU(53)는 ROM(54) 내의 제어 프로그램에 따라, 마이크로 컴퓨터(17) 전체의 제어를 행한다.

ROM(54)은 제어 프로그램을 포함하는 제어용 데이터를 미리 기억하고 있다.

RAM(55)은 각종 데이터를 일시적으로 기억한다.

버스(56)는 입출력 인터페이스부(51)와, MPU(53), ROM(54) 혹은 RAM(55)을 서로 접속하고 있다.

다음으로, 마이크로 컴퓨터(17)의 개요 동작을 설명한다.

상기 구성에 의해, 마이크로 컴퓨터(17)는 발전 전압 검출 센서(33)의 측정값 및 발전 전류 검출 센서(34)의 측정값을 입력하여 연산함으로써 태양 전지(11)의 발전 전력을 판단한다. 마이크로 컴퓨터(17)는 이 발전 전력이 미리 정한 일정값(태양 전지 셀의 수 또는 계통 연계 발전 장치(10)의 고유값에 따라 적정 선택하여 설정함) 이상으로 되었을 때에 해열 컨택터(항상 개방되어 있는 접편)(37)을 온 동작시켜 접편을 폐쇄하고, 계통 연계 발전 장치(10)와 상용 전원 계통(13)을 접속시켜 계통 연계 발전 장치(10)의 운전을 개시시킨다.

또한, 마이크로 컴퓨터(17)는 계통 연계 발전 장치(10)로부터 상용 전원 계통(13)으로 출력되는 교류 전력의 파고값(피크값)이 제1 계통 전압 검출 센서(19)에 의해 측정되는 교류 전압의 파고값과 제2 계통 전압 검출 센서(20)에 의해 측정되는 교류 전압의 파고값과의 합계값보다 높아지도록 승압 전압 검출 센서(18)에 의해 측정되는 직류 전압을 상기 파고값의 합계값보다 20V∼30V 높은 전압이 되도록 조절한다. 이 조절은 마이크로 컴퓨터(17)에서 승압 회로(14)로 출력되는 경우의 미리 정해진 패턴에 의한 의사 정현파를 얻기 위한 스위칭 소자(27)의 ON/OFF 신호의 온 듀티를 조절하여 행해진다.

또한, 마이크로 컴퓨터(17)는 제1 계통 전압 검출 센서(19) 및 제2 계통 전압 검출 센서(20)에 의해 검출된 계통 전압의 파형(정현파)으로부터 영 크로스 시점을 판단하여, 상기 미리 정해진 패턴에 의한 의사 정현파를 얻기 위한 스위칭 소자(27)의 ON/OFF 신호를 동기시키는 것이다.

이 마이크로 컴퓨터(17)에 의한 승압 회로(14) 및 인버터 회로(15)의 제어에 의해, 상용 전원 계통(13)의 교류 전력과 대략 일치한 교류전력이, 계통 연계 발전 장치(10)로부터 상용 전원 계통(13)으로 공급된다.

그런데, 상술한 계통 연계 발전 장치(10)에서는 태양 전지(11)와 승압 회로(14)를 연결하는 2개의 직류 라인(39A, 39B)이 존재한다. 그리고, 이 직류 라인(39A, 39B)을 통해 태양 전지(11)로부터 승압 회로(14)로 직류 전류가 흐르게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 측정 대상 도선으로서의 2개의 직류 라인(39A, 39B)에 직류 지락 검출 장치(40)의 영상 변류기(ZCT)(41)를 제공하고 있다.

여기서, 직류 지락 검출 장치(40)에 대하여 설명한다.

직류 지락 검출 장치(40)는 도 2에 도시한 바와 같이, 영상 변류기(ZCT)(41), 여자용 증폭기(42), 배전압 정류 회로(43) 및 상기 마이크로 컴퓨터(17)를 가지고 구성되어, 계통 연계 발전 장치(10)의 태양 전지(11) 측의 직류 지락을 검출한다.

영상 변류기(ZCT)(41)는 2개의 직류 라인(39)이 검출용 코어(44)를 관통하여 구성된다. 이 ZCT는 코일이 감기는 자성체가 퍼멀로이 등과 같은 저가의 재료에 의해 구성되어 있다. 이 ZCT에 의해 구성된 검출용 코어(검출용 자성체)(44)는 케이스(45) 내에 수용되어 있다.

여자용 증폭기(42)는 마이크로 컴퓨터(17)의 PWM 포트(47)로부터 출력되는 여자용 펄스 신호를 영상 변류기(ZCT)(41)의 코일에 출력하여 검출용 코어(44)를 여자 상태로 한다.

이것에 의해, 검출용 코어(44)는 여자 유지된 상태에서, 2개의 직류 라인(39A, 39B)에 흐르는 전류차(차분)를 측정하고, 이 전류차에 따른 출력 전류(교류)를 배전압 정류 회로(43)로 출력한다.

즉, 직류 라인(39A) 혹은 직류 라인(39B)에 지락이 발생하고 있지 않을 때에는, 2개의 직류 라인(39A, 39B)을 흐르는 전류는 동일하며, 검출용 코어(44)로부터의 출력 전류는 정부(正負) 대칭으로 되어 상쇄되어 영으로 된다.

이것에 대하여, 직류 라인(39)에 지락이 발생했을 때에는 직류 라인(39A)을 흐르는 전류와 직류 라인(39B)을 흐르는 전류와의 사이에 지락 정도에 따른 차(전류차 ΔI)가 발생한다.

배전압 정류 회로(43)는 영상 변류기(ZCT)(41)의 검출용 코어(44)로부터 출력된 출력 전류(교류)를 직류로 정류함과 함께, 전압을 2배 이상의 전압으로 변환하고, 마이크로 컴퓨터(17)의 제1 A/D 포트(48)(A/D : Analogue to Digital)로 출력한다.

마이크로 컴퓨터(17)는 제1 A/D 포트(48)에 입력된 전압값의 대소로부터 직류 라인(39A, 39B)에 직류 지락이 발생하였는지의 여부를 검출한다.

여기서, 직류 지락의 검출에 대하여 설명한다.

도 3은 직류 라인(39A)을 흐르는 전류와 직류 라인(39B)을 흐르는 전류와의 전류차와 검출용 코어(44)의 출력 전류(∝ 제1 A/D 포트(48)의 입력 전압)와의 관계를 설명하는 도면이다.

예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 검출용 코어(44)의 주변 분위기 온도가 기준 온도 Tref인 경우에, 직류 라인(39A)을 흐르는 전류와 직류 라인(39B)을 흐르는 전류와의 전류차 ΔI가 I0(예를 들면, 100㎃) 이상이 되었을 때, 즉, 검출용 코어(44)로부터의 출력 전류 I=Iref로 되었을 때에 직류 라인(39A, 39B)에 직류 지락이 발생한 것으로 판별하도록 설정되어 있는 것으로 한다.

이 경우에, 전류차 ΔI=I0에 대응한 전압 Vref 이상의 전압이 제1 A/D 포트(48)에 입력되었을 때에, 마이크로 컴퓨터(17)의 MPU(53)는 직류 라인(39A, 39B)에 지락이 발생하였다고 판단하여, 직류 지락을 검출하게 된다.

그러나, 실제로는 직류 라인(39A)을 흐르는 전류와 직류 라인(39B)을 흐르는 전류와의 전류차 ΔI, 즉, 검출용 코어(44)의 출력 전류 I는 온도 의존성을 갖고 있다.

예를 들면, 온도 T1인 경우에는 전류차 ΔI=I0일 때의 검출용 코어(44)의 출력 전류 I1은

I1<Iref

즉,

V1<Vref

로 되며, 직류 지락이 발생하고 있음에도 불구하고, 마이크로 컴퓨터(17)의 MPU(53)는 직류 지락을 검출할 수 없게 된다.

반대로, 온도 T2인 경우에는 전류차 ΔI=I0일 때의 검출용 코어(44)의 출력 전류 I1은

I2> Iref

즉,

V2> Vref

로 되며, 마이크로 컴퓨터(17)의 MPU(53)는 직류 지락을 검출할 수 있는 것으로 되지만, 전류차 ΔI가 I02∼I0의 범위에서도 검출용 코어(44)의 출력 전류 I2는 Iref 이상으로 되어, 해당 전류차 ΔI의 범위에서는 직류 지락이 발생하고 있지 않음에도 마이크로 컴퓨터(17)의 MPU(53)는 직류 지락을 검출하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 MPU(53)가 온도 센서(50)에 의해 측정된 검출용 코 어(44) 근방의 온도에 기초하여, 제1 A/D 포트(48)에 입력된 전압으로 보정을 행하여, 실제의 온도에 관계없이 제1 A/D 포트(48)에 입력된 전압을 기준 온도 Tref 시의 전압으로 변환하는 온도 보정 연산을 행하고 있다.

여기서, 통상 동작 시의 직류 지락 검출 장치(40)의 동작에 대하여 설명한다.

도 4는 직류 지락 검출 장치(40)의 개요 처리 흐름도이다.

MPU(53)는 검출용 코어(44) 및 배전압 정류 회로(43)에 의해 제1 A/D 포트(48)에 입력된 전압을 입출력 인터페이스부(51)를 통해 수취하고, 전류차 측정을 행한다(단계 S1).

계속해서, MPU(53)는 온도 센서(50)에 의해 제2 A/D 포트(49)에 입력된 전압을 입출력 인터페이스부(51)를 통해 수취하고, 검출용 코어(44) 근방의 실제 온도 Tm의 측정을 행한다(단계 S2).

다음으로, MPU(53)는 ROM(54)을 참조하여, 단계 S2에서 측정한 온도 Tm에 기초하여, 제1 A/D 포트(48)에 입력된 전압값 Vm을 기준 온도 Tref에서의 전압값으로 보정하여, 보정 전압값 Vmc를 구하는 온도 보정 연산을 행한다(단계 S3).

다음으로, MPU(53)는 보정 전압값 Vmc가 기준 전압 Vref 이상인지의 여부를 판별하여, 직류 지락이 검출되었는지의 여부를 판별한다(단계 S4).

단계 S4의 판별에서, 보정 전압값 Vmc가 기준 전압 Vref 미만인 경우에는(단계 S4; 아니오), MPU(53)는 직류 지락이 검출되지 않았던 것으로 하여, 해당 타이밍에서의 직류 지락 검출 처리를 종료한다.

단계 S4의 판별에서, 보정 전압값 Vmc이 기준 전압 Vref 이상인 경우에는(단계 S4; 예), MPU(53)는 직류 지락이 검출된 것으로 하여, 전류 회로의 차단, 사용자에의 통지(경보 출력, 경고등의 점등 등) 등의 지락 검출시 처리를 행하고(단계 S5), 직류 지락 검출 처리를 종료한다.

또한, 계통 연계 발전 장치(10)의 운전 정지시에는 태양 전지(11)로부터의 전류가 직류 라인(39A, 39B)에 흐르고 있지 않기 때문에, 전류 센서(41)의 검출용 코어(44)로부터의 출력 전류도 영으로 된다. 마이크로 컴퓨터(17)의 MPU(53)는 계통 연계 발전 장치(10)의 운전 정지시에, 검출용 코어(44)로부터의 출력 전류가 영이 아니며, 따라서 A/D 포트(48)에 전압이 입력된 경우에는 전류 센서(41)에 문제점이 있다고 판단하여, 예를 들면 경보 등을 출력한다.

이상의 설명과 같이, 본 실시예에 따르면, 태양 전지(11)에 접속된 직류 라인(39A, 39B)을 흐르는 전류차를 계측하는 영상 변류기(ZCT)(41)의 검출용 코어(44)가 일반적인 교류 누진 차단기에 구비된 저가의 ZCT(영상 변류기)에 의해 구성된 것에 의해, 영상 변류기(ZCT)(41)를 저비용으로써 구성할 수 있음과 함께, 이 영상 변류기(ZCT)(41)를 이용하여 이루어지는 직류 지락의 검출에 의해 계통 연계 발전 장치(10)에서 높은 안전성을 확보할 수 있다.

이 경우에, 검출용 코어(44) 근방의 온도를 측정하여, 전류 센서(41)의 온도 의존성의 영향을 저감하기 위해 온도 보정 연산을 행하기 때문에, 온도 보정 회로를 부가하거나, 온도 드리프트가 작은 영상 변류기(ZCT)를 선별하여 이용하지 않고도 정밀하게 지락 검출을 행할 수 있다.

이상, 본 발명을 상기 실시예에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 영상 변류기(ZCT)(41)의 측정값을 마이크로 컴퓨터(17)의 내부에서 온도 센서(50)의 측정값에 기초하여 보정하였지만, 온도 센서(50)의 측정값에 기초하여 기준 전압 Vref를 보정하도록 하여도 되는 것이다.

또한, 상기 실시예에서는 발전 유닛이 태양 전지(11)이고, 계통 연계 발전 장치가 태양광 발전인 경우를 설명하였지만, 풍력 발전 장치 등의 다른 발전 유닛을 이용하여 발전 전력을 상용 전원 계통으로 회생시키는 구성을 채용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는 직류 지락 검출 장치(40)는 태양광 발전에 적용된 것을 설명하였지만, 특히 고 전압을 발생하는 연료 전지 등에 적용하여도 된다.

본 발명에 따르면, 온도 보정 회로를 부가하거나, 온도 드리프트가 작은 전류 센서를 선별하여 사용하지 않고도, 저비용으로 직류 전류의 지락을 검출하여 높은 안전성을 확보할 수 있다.

Claims

한쌍의 직류 전력선이 관통하고 상기 직류 전력선을 흐르는 전류의 전류차를 출력하는 영상 변류기(ZCT)를 가지며, 상기 전류차와 미리 정한 기준값에 기초하여, 상기 직류 전류선의 지락(ground fault)을 판단하는 직류 지락 검출 장치에 있어서,

상기 영상 변류기(ZCT)의 온도 또는 상기 영상 변류기의 주변 분위기 온도를 검출하는 온도 센서, 및 상기 영상 변류기(ZCT)가 출력하는 전류차 또는 상기 기준값을 상기 온도 센서의 검출 온도에 기초하여 보정하는 온도 보정부를 포함한 것을 특징으로 하는 직류 지락 검출 장치.
발전 유닛으로부터 공급되는 직류 전력을 승압하는 승압 회로와, 상기 승압 회로에 의해 승압된 직류 전력을 소정의 주파수로 제어된 교류 전력으로 변환하는 인버터 회로와, 상기 교류 전력을 상용 전원 계통으로 회생하기 위해, 상기 승압 회로 및 상기 주파수를 제어하는 제어 장치를 가지며, 상기 발전 유닛으로부터 상기 직류 전력이 공급되는 직류 전력선의 지락을 검출하는 지락 검출 장치를 갖는 계통 연계 발전 장치에 있어서,

상기 직류 지락 검출 장치는, 한쌍의 직류 전력선이 관통하여 상기 직류 전력선을 흐르는 전류의 전류차를 출력하는 영상 변류기(ZCT)를 가지며, 상기 전류차와 미리 정한 기준값에 기초하여 상기 직류 전류선의 지락을 판단함과 함께, 상기 영상 변류기(ZCT)의 온도 또는 상기 영상 변류기의 주변 분위기 온도를 검출하는 온도 센서, 및 상기 영상 변류기(ZCT)가 출력하는 전류차 또는 상기 기준값을 상기 온도 센서의 검출 온도에 기초하여 보정하는 온도 보정부를 포함한 것을 특징으로 하는 계통 연계 발전 장치.
제2항에 있어서,

상기 발전 유닛은 태양광을 수광하여 상기 직류 전력을 발전하는 태양 전지인 것을 특징으로 하는 계통 연계 발전 장치.