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JP2010187513A - Dc ground fault detector and system linkage inverter system including the same - Google Patents

Dc ground fault detector and system linkage inverter system including the same Download PDF

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JP2010187513A JP2009031439A JP2009031439A JP2010187513A JP 2010187513 A JP2010187513 A JP 2010187513A JP 2009031439 A JP2009031439 A JP 2009031439A JP 2009031439 A JP2009031439 A JP 2009031439A JP 2010187513 A JP2010187513 A JP 2010187513A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC ground fault detector that reliably detects a ground fault accident even when a ground fault accident occurs between batteries connected in series inside a DC power supply. <P>SOLUTION: In a detection unit 51 of the DC ground fault detector 5, a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply 1 are connected by a connecting wire via resistors R1-R4 and connection between a grounding wire and ground points c1, c2 in the middle of the connecting wire is changed by a switch SW in a prescribed period on the basis of signals from a switching signal generating part 51a. By this, the ground point is switched between c1 and c2 such that a resistance ratio between a resistance value from the ground point to the positive electrode and a resistance value from the ground point to the negative electrode can be changed in the prescribed period. Whenever the resistance ratio is changed, a ground fault detection means 52 detects a current flowing from the ground point to the ground so as to detect the occurrence of a ground fault by using the detection value, thereby reliably detecting a ground fault accident. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流地絡検出装置、この直流地絡検出装置を備えた系統連系インバータシステムに関する。   The present invention relates to a DC ground fault detection device and a grid interconnection inverter system provided with the DC ground fault detection device.

従来、太陽電池や燃料電池などを備えた直流電源から出力される直流電力を、インバータにより交流電力に変換して、出力するインバータシステムが開発されている。このインバータシステムの直流電源内部や、直流電源とインバータとを接続する接続線における地絡事故を検出するための直流地絡検出装置が開発されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an inverter system has been developed that converts DC power output from a DC power source including a solar cell or a fuel cell into AC power by an inverter and outputs the AC power. A DC ground fault detection device for detecting a ground fault in the DC power source of the inverter system or in a connection line connecting the DC power source and the inverter has been developed.

図11は、従来の直流地絡検出装置を備えた系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。この系統連系インバータシステムは、太陽電池を備えた直流電源100から出力された直流電力を、インバータ200で交流電力に変換し、商用電力系統300に供給するものである。   FIG. 11 is a block diagram for explaining a grid interconnection inverter system provided with a conventional DC ground fault detection device. In this grid-connected inverter system, DC power output from a DC power supply 100 including a solar cell is converted into AC power by an inverter 200 and supplied to a commercial power system 300.

このシステムでは、地絡事故による地絡電流によって感電したり、インバータ200が破壊されたりすることを防ぐために、遮断器400、直流地絡検出装置500、および制御装置600が備えられている。直流地絡検出装置500は、直流地絡事故を検出するものであり、直流地絡事故を検出した場合に制御装置600に検出信号を出力する。制御装置600は、直流地絡検出装置500から検出信号を入力されたとき、遮断器400に遮断信号を出力し、インバータ200に停止信号を出力する。遮断器400は、制御装置600から遮断信号を入力されると、直流電源100とインバータ200との接続を遮断する。インバータ200は、制御装置600から停止信号を入力されると停止する。これにより、地絡電流がインバータ200に流れることを防止することができる。このように、直流地絡検出装置500および制御装置600は、直流地絡事故が発生した場合にインバータ200を地絡電流から保護する保護継電器を構成する。   In this system, a circuit breaker 400, a DC ground fault detection device 500, and a control device 600 are provided in order to prevent an electric shock due to a ground fault current due to a ground fault or a breakdown of the inverter 200. The DC ground fault detection device 500 detects a DC ground fault and outputs a detection signal to the control device 600 when a DC ground fault is detected. When the detection signal is input from the DC ground fault detection device 500, the control device 600 outputs a cutoff signal to the circuit breaker 400 and outputs a stop signal to the inverter 200. The breaker 400 breaks the connection between the DC power supply 100 and the inverter 200 when a break signal is input from the control device 600. Inverter 200 stops when a stop signal is input from control device 600. Thereby, it can prevent that a ground fault electric current flows into the inverter 200. FIG. Thus, the DC ground fault detection device 500 and the control device 600 constitute a protective relay that protects the inverter 200 from the ground fault current when a DC ground fault occurs.

直流地絡検出装置500は、検出部510および判定部520を備えている。検出部510は、系統連系インバータシステムの直流電源100とインバータ200とを接続する2本の接続線にそれぞれ接続される正極端子aおよび負極端子bと、正極端子aと負極端子bとを2つの抵抗Ra、Rbを介して接続する接続線と、2つの抵抗Ra、Rbの間の接続点cで接続線を接地する接地線と、接地線を流れる電流を検出する計器用変流器CTとを備えている。検出部510は、計器用変流器CTが検出する電流信号を判定部520に出力する。判定部520は、検出部510から電流信号を入力され、地絡事故が発生したか否かを判定する。すなわち、入力される電流信号が示す電流値が、測定誤差を排除するために設けられた所定範囲内の場合は地絡事故が発生していないと判定し、電流値が所定範囲外となった場合に地絡事故が発生したと判定する。判定部520は、地絡事故が発生したと判定したときは、検出信号を制御装置600に出力する。   The DC ground fault detection device 500 includes a detection unit 510 and a determination unit 520. The detection unit 510 includes a positive terminal a and a negative terminal b connected to two connection lines connecting the DC power source 100 and the inverter 200 of the grid-connected inverter system, and a positive terminal a and a negative terminal b. A connection line connected via two resistors Ra and Rb, a ground line connecting the connection line at a connection point c between the two resistors Ra and Rb, and a current transformer CT for detecting an electric current flowing through the ground line And. The detection unit 510 outputs a current signal detected by the instrument current transformer CT to the determination unit 520. The determination unit 520 receives the current signal from the detection unit 510 and determines whether a ground fault has occurred. That is, when the current value indicated by the input current signal is within a predetermined range provided to eliminate measurement errors, it is determined that a ground fault has not occurred, and the current value is out of the predetermined range. It is determined that a ground fault has occurred. When determining unit 520 determines that a ground fault has occurred, it outputs a detection signal to control device 600.

図12は、図11の系統連系インバータシステムにおいて、地絡事故が発生した状態を説明するための図である。図12においては、直流電源100と直流地絡検出装置500の検出部510のみを記載しており、それ以外については簡略化のために省略している。同図において、直流電源100の正極と図示しないインバータ200との接続線上の点dで地絡事故が発生している。同図に示す抵抗Rgは、地絡時の抵抗値を表している。このとき、地絡発生箇所dから接続点c(以下、「接地点c」とする。)を経由するように、破線矢印に示す地絡電流Igが流れる。判定部520は、計器用変流器CTから入力される電流信号が示す電流値が地絡電流Igにより所定値を超えることにより、地絡事故が発生したと判定する。   FIG. 12 is a diagram for explaining a state in which a ground fault has occurred in the grid interconnection inverter system of FIG. 11. In FIG. 12, only the DC power supply 100 and the detection unit 510 of the DC ground fault detection device 500 are shown, and the other parts are omitted for simplification. In the figure, a ground fault has occurred at a point d on the connection line between the positive electrode of the DC power supply 100 and the inverter 200 (not shown). The resistance Rg shown in the figure represents the resistance value at the time of ground fault. At this time, a ground fault current Ig indicated by a broken-line arrow flows so as to pass from the ground fault occurrence point d through the connection point c (hereinafter referred to as “grounding point c”). The determination unit 520 determines that a ground fault has occurred when the current value indicated by the current signal input from the instrument current transformer CT exceeds a predetermined value due to the ground fault current Ig.

特開2002−233045号公報JP 2002-233045 A

直流電源100は、高い出力電圧が必要とされる場合、複数の太陽電池を直列に接続して構成されている。この直列接続された太陽電池の間で地絡事故が発生した場合、直流地絡検出装置500は地絡事故を検出できない場合がある。   The DC power supply 100 is configured by connecting a plurality of solar cells in series when a high output voltage is required. When a ground fault occurs between the solar cells connected in series, the DC ground fault detection device 500 may not be able to detect the ground fault.

図13は、図11の系統連系インバータシステムにおいて、直流電源100内部の直列接続された太陽電池の間で地絡事故が発生した状態を説明するための図である。図13においては、図12と同様、直流電源100と直流地絡検出装置500の検出部510のみを記載している。同図において、直流電源100内部の直列接続された太陽電池の中間点d’で地絡事故が発生している。   FIG. 13 is a diagram for explaining a state in which a ground fault has occurred between solar cells connected in series inside the DC power supply 100 in the grid-connected inverter system of FIG. In FIG. 13, only the DC power supply 100 and the detection unit 510 of the DC ground fault detection device 500 are illustrated as in FIG. 12. In the figure, a ground fault has occurred at an intermediate point d ′ of the solar cells connected in series inside the DC power source 100.

この場合、直流電源100の正極から正極端子aおよび接地点cを経由して中間点d’に流れる破線矢印に示す地絡電流Ipgと、中間点d’から接地点cおよび負極端子bを経由して直流電源100の負極に流れる破線矢印に示す地絡電流Ingとが発生する。直流電源100の出力電圧をE、抵抗Ra、Rbの抵抗値を等しくRとすると、Ipg=Ing=(1/2)E/(R+Rg)となり、接地線に流れる電流は地絡電流IpgとIngとが相殺されるので、計器用変流器CTが検出する電流信号に地絡電流が表れない。したがって、判定部520は、地絡事故が発生したと判定することができない。地絡電流IpgとIngとが同一とならない場合でも、計器用変流器CTが検出する電流信号が示す電流値が所定値以下となる場合は、判定部520は地絡事故が発生したと判定することができない。   In this case, the ground fault current Ipg shown by the broken line arrow flowing from the positive electrode of the DC power supply 100 to the intermediate point d ′ via the positive electrode terminal a and the ground point c, and from the intermediate point d ′ to the ground point c and the negative terminal b. As a result, a ground fault current Ing indicated by a broken arrow flowing through the negative electrode of the DC power supply 100 is generated. If the output voltage of the DC power supply 100 is E, and the resistance values of the resistors Ra and Rb are equally R, Ipg = Ing = (1/2) E / (R + Rg), and the current flowing through the ground line is the ground fault current Ipg and Ing Is canceled out, so that no ground fault current appears in the current signal detected by the instrument current transformer CT. Therefore, determination unit 520 cannot determine that a ground fault has occurred. Even when the ground fault currents Ipg and Ing are not the same, if the current value indicated by the current signal detected by the current transformer CT is less than or equal to a predetermined value, the determination unit 520 determines that a ground fault has occurred. Can not do it.

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、直流電源内部の直列接続された電池の間で地絡事故が発生した場合でも、確実に地絡事故を検出することができる直流地絡検出装置を提供することをその目的としている。   The present invention has been conceived under the above-described circumstances, and even when a ground fault occurs between batteries connected in series inside a DC power source, it is possible to reliably detect a ground fault. An object of the present invention is to provide a DC ground fault detection device that can be used.

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第1の側面によって提供される直流地絡検出装置は、直流電源の正極と負極との間に抵抗回路を接続するとともに、当該抵抗回路内にグランドに接地される接地点が設けられ、その接地点の前記正極および負極に対する電圧またはその接地点と前記グランドとの間に流れる電流に基づいて地絡の発生を検出する直流地絡検出装置であって、前記抵抗回路は、前記接地点から前記正極までの抵抗値と前記接地点から前記負極までの抵抗値との抵抗比率が変更可能になされ、所定の周期で前記抵抗比率を変更する抵抗比率変更手段と、前記抵抗回路の前記抵抗比率が変更される毎に、前記接地点の前記正極および負極に対する電圧または前記接地点から前記グランドに流れる電流を検出し、それらの検出値を用いて前記地絡の発生を検出する地絡検出手段と、を備えたことを特徴とする。   In the DC ground fault detection device provided by the first aspect of the present invention, a resistance circuit is connected between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, and a grounding point to be grounded is provided in the resistance circuit. A ground fault detection device for detecting the occurrence of a ground fault based on a voltage with respect to the positive and negative electrodes of the ground point or a current flowing between the ground point and the ground, wherein the resistance circuit A resistance ratio between a resistance value from a point to the positive electrode and a resistance value from the ground point to the negative electrode can be changed, and a resistance ratio changing unit that changes the resistance ratio at a predetermined cycle; and the resistance circuit Each time the resistance ratio is changed, the voltage of the ground point with respect to the positive and negative electrodes or the current flowing from the ground point to the ground is detected, and the occurrence of the ground fault is detected using those detected values. And the ground fault detection means that, characterized in that it is provided with a.

この構成によると、前記抵抗比率が所定の周期で変更されるので、当該比率がある値のとき地絡事故を検出できなくても、当該比率が別の値に変更されたときに地絡事故を検出することができる。   According to this configuration, since the resistance ratio is changed at a predetermined cycle, even if the ground fault is not detected when the ratio is a certain value, the ground fault is caused when the ratio is changed to another value. Can be detected.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗比率変更手段は、前記抵抗比率を、2つの値の間で交互に変化させる。   In a preferred embodiment of the present invention, the resistance ratio changing unit alternately changes the resistance ratio between two values.

この構成によると、前記抵抗比率が3つ以上の値の間で切り替えられる場合と比べて、必要な部品が削減され、設計が簡略化されるので、装置を小型化し、製造コストを削減することができる。   According to this configuration, as compared with the case where the resistance ratio is switched between three or more values, the necessary parts are reduced and the design is simplified, so that the apparatus can be downsized and the manufacturing cost can be reduced. Can do.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗回路は、前記接地点の位置が変更可能になされており、前記抵抗比率変更手段は、前記接地点の位置を変更することにより前記抵抗比率を変更する。   In a preferred embodiment of the present invention, the resistance circuit is configured such that the position of the grounding point can be changed, and the resistance ratio changing means changes the resistance ratio by changing the position of the grounding point. To do.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗回路は、その構成する一部の抵抗器の両端が短絡可能になされており、前記抵抗比率変更手段は、両端を短絡する抵抗器の数を変更することにより前記抵抗比率を変更する。   In a preferred embodiment of the present invention, the resistor circuit is configured such that both ends of some of the resistors constituting the resistor circuit can be short-circuited, and the resistance ratio changing unit changes the number of resistors that short-circuit both ends. Thus, the resistance ratio is changed.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抵抗回路は、その構成する一部の抵抗器が可変抵抗器であり、前記抵抗比率変更手段は、前記可変抵抗器の抵抗値を変更することにより前記抵抗比率を変更する。   In a preferred embodiment of the present invention, in the resistor circuit, a part of the resistors constituting the resistor circuit is a variable resistor, and the resistance ratio changing means changes the resistance value of the variable resistor by changing the resistance value. Change the resistance ratio.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記地絡検出手段は、前記正極及び前記負極と前記抵抗回路との間の一対の線路に流れる電流を検出する電流検出手段を有し、その電流検出手段により前記接地点と前記グランドとの間に流れる電流を検出し、その検出電流を用いて前記地絡の発生を検出する。   In a preferred embodiment of the present invention, the ground fault detection means includes current detection means for detecting a current flowing in a pair of lines between the positive electrode, the negative electrode, and the resistance circuit, and the current detection means To detect a current flowing between the grounding point and the ground, and detect the occurrence of the ground fault using the detected current.

本発明の第2の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、請求項1ないし6のいずれかに記載の直流地絡検出装置と、前記直流地絡検出装置が接続される直流電源で生成される直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給するインバータと、を備えた系統連系インバータシステムであって、前記直流電源と前記インバータとの接続を遮断する遮断手段と、前記直流地絡検出装置により地絡が検出された場合に、前記インバータを停止させ、あるいは、前記遮断手段により前記直流電源と前記インバータとの接続を遮断させる制御装置と、を備えている。   A grid-connected inverter system provided by the second aspect of the present invention is generated by the DC ground fault detection device according to any one of claims 1 to 6 and a DC power source to which the DC ground fault detection device is connected. An inverter that converts the DC power to be converted into AC power and supplies the power to the power system, the system-connected inverter system comprising: a disconnecting unit that disconnects the connection between the DC power source and the inverter; And a control device that stops the inverter when the ground fault is detected by the fault detection device, or shuts off the connection between the DC power source and the inverter by the shut-off means.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る直流地絡検出装置の第1実施形態を備えた系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the grid connection inverter system provided with 1st Embodiment of the direct-current ground fault detection apparatus which concerns on this invention. 図1の系統連系インバータシステムにおいて、直流電源内部の直列接続された電池の間で地絡事故が発生した状態を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a state where a ground fault has occurred between batteries connected in series inside a DC power supply in the grid-connected inverter system of FIG. 1. 図2の状態からスイッチが切り替えられた状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state by which the switch was switched from the state of FIG. 図2とは別の場所で地絡事故が発生した状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state where the ground fault accident generate | occur | produced in the place different from FIG. 図4の状態からスイッチが切り替えられた状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state by which the switch was switched from the state of FIG. 第1実施形態の別の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another Example of 1st Embodiment. 第1実施形態のさらに別の実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another Example of 1st Embodiment. 本発明に係る直流地絡検出装置の第2実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating 2nd Embodiment of the direct-current ground fault detection apparatus which concerns on this invention. 図8の状態からスイッチが切り替えられた状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state by which the switch was switched from the state of FIG. 本発明に係る直流地絡検出装置の第3実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating 3rd Embodiment of the direct-current ground fault detection apparatus which concerns on this invention. 従来の直流地絡検出装置を備えた系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the grid connection inverter system provided with the conventional direct-current ground fault detection apparatus. 図11の系統連系インバータシステムにおいて、地絡事故が発生した状態を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a state where a ground fault has occurred in the grid-connected inverter system of FIG. 11. 図11の系統連系インバータシステムにおいて、直流電源内部の直列接続された電池の間で地絡事故が発生した状態を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a state in which a ground fault has occurred between batteries connected in series inside the DC power supply in the grid-connected inverter system of FIG. 11.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る直流地絡検出装置の第1実施形態を備えた系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram for explaining a grid-connected inverter system provided with a first embodiment of a DC ground fault detection apparatus according to the present invention.

系統連系インバータシステムAは、直流電源1、インバータ2、商用電力系統3、遮断器4、直流地絡検出装置5、制御装置6を備えている。直流電源1は、遮断器4を介して、インバータ2に接続している。インバータ2は、商用電力系統3に接続している。直流地絡検出装置5は、直流電源1とインバータ2とを接続する2本の接続線に接続されている。系統連系インバータシステムAは、直流電源1から出力された直流電力を、インバータ2で交流電力に変換し、商用電力系統3に供給するものである。   The grid interconnection inverter system A includes a DC power source 1, an inverter 2, a commercial power system 3, a circuit breaker 4, a DC ground fault detection device 5, and a control device 6. The DC power source 1 is connected to the inverter 2 through the circuit breaker 4. The inverter 2 is connected to the commercial power system 3. The DC ground fault detection device 5 is connected to two connection lines that connect the DC power source 1 and the inverter 2. The grid interconnection inverter system A converts the DC power output from the DC power source 1 into AC power by the inverter 2 and supplies the AC power to the commercial power system 3.

直流電源1は、直流電力を出力するものであり、本実施形態では、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池を複数個直列接続したものを備えている。なお、直流電源1は、太陽電池により直流電力を生成するものに限られず、例えば、燃料電池や蓄電池により直流電力を生成するものであってもよいし、風力発電などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力するものであってもよい。   The DC power source 1 outputs DC power, and in this embodiment, includes a plurality of solar cells that are connected in series to convert solar energy into electrical energy. Note that the DC power source 1 is not limited to one that generates DC power using a solar cell, but may be one that generates DC power using, for example, a fuel cell or a storage battery, or AC power generated by wind power generation or the like. It may be converted into DC power and output.

インバータ2は、直流電源1から入力される直流電力を交流電力に変換するものである。インバータ2は、図示しない制御回路が生成するPWM信号に基づいて、図示しない複数のスイッチング素子をオンオフ動作させることで、直流電力を交流電力に変換する。また、インバータ2は、制御装置6から停止信号を入力されると、図示しない制御回路がPWM信号の生成を停止することにより、動作を停止する。   The inverter 2 converts DC power input from the DC power source 1 into AC power. The inverter 2 converts DC power into AC power by turning on and off a plurality of switching elements (not shown) based on a PWM signal generated by a control circuit (not shown). Further, when a stop signal is input from the control device 6, the inverter 2 stops its operation by stopping the generation of the PWM signal by a control circuit (not shown).

遮断器4は、直流電源1とインバータ2との接続を遮断するものである。遮断器4は、通常は直流電源1とインバータ2とを接続しているが、制御装置6から遮断信号を入力されると、直流電源1とインバータ2との接続を遮断する。   The circuit breaker 4 cuts off the connection between the DC power source 1 and the inverter 2. The circuit breaker 4 normally connects the DC power source 1 and the inverter 2, but when the cutoff signal is input from the control device 6, the circuit breaker 4 disconnects the connection between the DC power source 1 and the inverter 2.

直流地絡検出装置5は、直流地絡事故を検出するものであり、直流地絡事故を検出した場合に制御装置6に検出信号を出力する。直流地絡検出装置5は、検出部51および判定部52を備えている。   The DC ground fault detection device 5 detects a DC ground fault and outputs a detection signal to the control device 6 when a DC ground fault is detected. The DC ground fault detection device 5 includes a detection unit 51 and a determination unit 52.

検出部51は、地絡電流を検出するための電流信号を検出するものであり、検出した電流信号を判定部52に出力する。検出部51は、系統連系インバータシステムAの直流電源1とインバータ2とを接続する2本の接続線にそれぞれ接続される正極端子aおよび負極端子bを備えており、正極端子aおよび負極端子bから直流電源1の出力電圧が印加される。正極端子aと負極端子bとは、4つの抵抗R1,R2,R3,R4を介して接続線で接続されている。抵抗R1,R2,R3,R4の抵抗値は、直流電源1の最大出力電圧や後述する計器用変流器CTの精度などに応じて決定される。抵抗値が小さすぎると抵抗R1,R2,R3,R4に無駄な電流が流れることになるが、抵抗値が大きすぎると地絡事故発生時に流れる地絡電流が小さくなり、計器用変流器CTの精度によっては検出が難しくなる。本実施形態においては、直流電源1の最大出力電圧が500Vなので、抵抗R
1,R2,R3,R4の抵抗値をそれぞれ10kΩとしている。
The detection unit 51 detects a current signal for detecting a ground fault current, and outputs the detected current signal to the determination unit 52. The detection unit 51 includes a positive terminal a and a negative terminal b connected to two connection lines that connect the DC power source 1 and the inverter 2 of the grid-connected inverter system A, and the positive terminal a and the negative terminal The output voltage of the DC power source 1 is applied from b. The positive electrode terminal a and the negative electrode terminal b are connected by a connection line through four resistors R1, R2, R3, and R4. The resistance values of the resistors R1, R2, R3, and R4 are determined according to the maximum output voltage of the DC power supply 1 and the accuracy of an instrument current transformer CT described later. If the resistance value is too small, useless current flows through the resistors R1, R2, R3, and R4. However, if the resistance value is too large, the ground fault current that flows when a ground fault occurs is reduced. Depending on the accuracy, the detection becomes difficult. In this embodiment, since the maximum output voltage of the DC power supply 1 is 500V, the resistance R
The resistance values of 1, R2, R3, and R4 are each 10 kΩ.

抵抗R1とR2との間の接続点c1と、抵抗R3とR4との間の接続点c2とは、スイッチSWを介して接地線で接地されている。スイッチSWは、接地線との接続を接続点c1(以下、「第1接地点c1」とする。)と接続点c2(以下、「第2接地点c2」とする。)との間で切り替えるものであり、接地線と第1接地点c1とを接続するスイッチSW1と、接地線と第2接地点c2とを接続するスイッチSW2とを備えている。スイッチSW1およびSW2の接続は、切替信号発生部51aが出力する切替信号に基づいて行われる。切替信号発生部51aは、スイッチSWに切替信号を出力する。本実施形態において、切替信号は、所定の周期でハイレベルとローレベルとが切り替わるパルス信号である。切替信号がハイレベルのときスイッチSW1が接続されてスイッチSW2が解除され、切替信号がローレベルのときスイッチSW2が接続されてスイッチSW1が解除される。すなわち、スイッチSW1とスイッチSW2は交互にオンとオフとが切り替えられる。   A connection point c1 between the resistors R1 and R2 and a connection point c2 between the resistors R3 and R4 are grounded through a switch SW. The switch SW switches the connection with the ground line between the connection point c1 (hereinafter referred to as “first ground point c1”) and the connection point c2 (hereinafter referred to as “second ground point c2”). The switch SW1 that connects the ground line and the first ground point c1 and the switch SW2 that connects the ground line and the second ground point c2 are provided. The switches SW1 and SW2 are connected based on a switching signal output from the switching signal generator 51a. The switching signal generator 51a outputs a switching signal to the switch SW. In the present embodiment, the switching signal is a pulse signal that switches between a high level and a low level at a predetermined period. When the switching signal is high level, the switch SW1 is connected and the switch SW2 is released, and when the switching signal is low level, the switch SW2 is connected and the switch SW1 is released. That is, the switch SW1 and the switch SW2 are alternately switched on and off.

スイッチSWの切替周期(すなわち、切替信号の周期の半分の周期)は、地絡検出のタイミング周期と同じ周期としてもよいし、自然数倍としてもよい。スイッチSWの切替周期と地絡検出のタイミング周期とが同じ周期の場合、地絡検出のタイミング毎に第1接地点c1が接地された状態と第2接地点c2が接地された状態とが切り替えられる。スイッチSWの切替周期が地絡検出のタイミング周期の2倍の周期の場合、地絡検出のタイミングの2回に1回、第1接地点c1が接地された状態と第2接地点c2が接地された状態とが切り替えられる。なお、本実施形態では、例えば1秒としている。   The switching cycle of the switch SW (that is, a cycle that is half the cycle of the switching signal) may be the same cycle as the ground fault detection timing cycle, or may be a natural number multiple. When the switching cycle of the switch SW and the ground fault detection timing cycle are the same cycle, the state where the first ground point c1 is grounded and the state where the second ground point c2 is grounded are switched at each ground fault detection timing. Be When the switch SW switching cycle is twice the ground fault detection timing cycle, the first ground point c1 is grounded and the second ground point c2 is grounded once every two times of the ground fault detection timing. The state is switched. In this embodiment, for example, 1 second is set.

なお、切替信号発生部51aおよびスイッチSWの構成はこれに限られず、第1接地点c1と第2接地点c2とを交互に接地線に接続することができればよい。例えば、切替信号発生部51aが、スイッチSW1を接続させるためのパルス信号と、このパルス信号を反転させたパルス信号であってスイッチSW2を接続させるためのものとを、それぞれ出力する構成としてもよい。また、スイッチSW1およびSW2をトランジスタなどのスイッチング素子としてもよい。また、スイッチSW1およびSW2に換えて、接地線との接続を第1接地点c1と第2接地点c2との間で切り替える1つのスイッチとしてもよい。   Note that the configuration of the switching signal generator 51a and the switch SW is not limited to this, and it is only necessary that the first ground point c1 and the second ground point c2 can be alternately connected to the ground line. For example, the switching signal generator 51a may output a pulse signal for connecting the switch SW1 and a pulse signal obtained by inverting the pulse signal and connecting the switch SW2, respectively. . The switches SW1 and SW2 may be switching elements such as transistors. Further, instead of the switches SW1 and SW2, a single switch that switches the connection with the ground line between the first ground point c1 and the second ground point c2.

接地線には計器用変流器CTが配置されている。計器用変流器CTは、接地線を流れる電流を検出して、検出した電流信号を判定部52に出力する。   An instrumental current transformer CT is arranged on the ground line. The instrument current transformer CT detects a current flowing through the ground line, and outputs the detected current signal to the determination unit 52.

判定部52は、検出部51から電流信号を入力され、地絡事故が発生したか否かを判定するものである。判定部52は、地絡事故が発生したと判定したときは、検出信号を制御装置6に出力する。判定部52は、フィルタ部52a、地絡事故判定部52bを備えている。   The determination unit 52 receives a current signal from the detection unit 51 and determines whether a ground fault has occurred. When the determination unit 52 determines that a ground fault has occurred, the determination unit 52 outputs a detection signal to the control device 6. The determination unit 52 includes a filter unit 52a and a ground fault determination unit 52b.

フィルタ部52aは、検出部51より入力される電流信号から、インバータ2の特性による交流成分およびスイッチング周波数成分を除去するものである。フィルタ部52aは、例えば、数Hz以下の周波数成分のみを通過するローパスフィルタで構成される。   The filter unit 52a removes an AC component and a switching frequency component due to the characteristics of the inverter 2 from the current signal input from the detection unit 51. The filter unit 52a is constituted by, for example, a low-pass filter that passes only frequency components of several Hz or less.

地絡事故判定部52bは、フィルタ部52aから入力される電流信号が示す電流値が、測定誤差を排除するために設定された所定範囲内であるか否かにより、地絡事故が発生したか否かを判定する。すなわち、電流値が所定範囲内の場合は測定誤差の範囲であり地絡事故が発生していないと判定し、電流値が所定範囲外となった場合は地絡事故が発生したと判定する。本実施形態において、所定範囲は±0.05Aとしているが、実験により適切な範囲を適宜決定すればよい。地絡事故判定部52bは、地絡事故が発生したと判定した場合、制御装置6に検出信号を出力する。   The ground fault accident determination unit 52b determines whether a ground fault has occurred depending on whether or not the current value indicated by the current signal input from the filter unit 52a is within a predetermined range set to eliminate measurement errors. Determine whether or not. That is, when the current value is within the predetermined range, it is determined that the measurement error is within the range and no ground fault has occurred, and when the current value is outside the predetermined range, it is determined that the ground fault has occurred. In the present embodiment, the predetermined range is ± 0.05 A, but an appropriate range may be determined as appropriate through experiments. When it is determined that a ground fault has occurred, the ground fault determination unit 52b outputs a detection signal to the control device 6.

制御装置6は、直流地絡検出装置5から検出信号を入力されたとき、遮断器4に遮断信号を出力し、インバータ2に停止信号を出力する。遮断信号を入力された遮断器4は直流電源1とインバータ2との接続を遮断し、停止信号を入力されたインバータ2は動作を停止する。これにより、地絡電流がインバータ2に流れることを防止することができる。このように、直流地絡検出装置5および制御装置6は、直流地絡事故が発生した場合にインバータ2を地絡電流から保護する保護継電器を構成する。   When the detection signal is input from the DC ground fault detection device 5, the control device 6 outputs a cutoff signal to the circuit breaker 4 and outputs a stop signal to the inverter 2. The circuit breaker 4 to which the interruption signal is input disconnects the connection between the DC power source 1 and the inverter 2, and the inverter 2 to which the stop signal is input stops its operation. Thereby, it can prevent that a ground fault electric current flows into the inverter 2. FIG. Thus, the DC ground fault detection device 5 and the control device 6 constitute a protective relay that protects the inverter 2 from the ground fault current when a DC ground fault occurs.

次に、直流地絡検出装置5の動作について説明する。   Next, the operation of the DC ground fault detection device 5 will be described.

地絡事故が発生していない場合、スイッチSWの状態に関係なく、計器用変流器CTで検出され、フィルタ部52aでノイズを除去された電流信号が示す電流値は所定範囲内となるので、直流地絡検出装置5が検出信号を出力することはない。   When no ground fault has occurred, the current value indicated by the current signal detected by the instrument current transformer CT and noise removed by the filter unit 52a is within a predetermined range regardless of the state of the switch SW. The DC ground fault detector 5 does not output a detection signal.

一方、地絡事故が発生した場合、接地線に地絡電流が流れるので、計器用変流器CTで検出され、フィルタ部52aでノイズを除去された電流信号が示す電流値が所定範囲外となるため、直流地絡検出装置5が検出信号を出力する。また、切替信号発生部51aから入力される切替信号に基づいて、スイッチSWが接地線との接続を第1接地点c1と第2接地点c2との間で切り替える。したがって、仮に一方に切り替えたときに地絡事故を検出できなくても、他方に切り替えたときには地絡事故を検出することができる。   On the other hand, when a ground fault occurs, a ground fault current flows through the grounding wire. Therefore, the current value indicated by the current signal detected by the instrument current transformer CT and noise removed by the filter unit 52a is out of the predetermined range. Therefore, the DC ground fault detection device 5 outputs a detection signal. Further, based on the switching signal input from the switching signal generator 51a, the switch SW switches the connection with the ground line between the first ground point c1 and the second ground point c2. Therefore, even if it is not possible to detect a ground fault when switching to one, it is possible to detect a ground fault when switching to the other.

以下、スイッチSWの切り替えによる地絡電流の検出について、図2〜図6を用いて説明する。   Hereinafter, detection of the ground fault current by switching the switch SW will be described with reference to FIGS.

図2は、図1の系統連系インバータシステムAにおいて、直流電源1内部の直列接続された電池の間で地絡事故が発生した状態を説明するための図である。図2においては、直流電源1と直流地絡検出装置5の検出部51のみを記載しており、それ以外および切替信号発生部51aについては簡略化のために省略している。以下の図3〜5についても同様である。図2において、地絡が直流電源1内部の直列接続された電池の中間点d’(以下、「地絡点d’」という。)で発生している。同図に示す抵抗Rgは、地絡時の抵抗値を表している。   FIG. 2 is a diagram for explaining a state in which a ground fault has occurred between the batteries connected in series inside the DC power supply 1 in the grid-connected inverter system A of FIG. In FIG. 2, only the DC power supply 1 and the detection unit 51 of the DC ground fault detection device 5 are illustrated, and the other components and the switching signal generation unit 51 a are omitted for simplification. The same applies to the following FIGS. In FIG. 2, a ground fault occurs at an intermediate point d ′ (hereinafter referred to as “ground fault point d ′”) of batteries connected in series inside the DC power source 1. The resistance Rg shown in the figure represents the resistance value at the time of ground fault.

同図においては、接地線と第1接地点c1とが接続されるように、スイッチSWが切り替えられている。この場合、直流電源1の正極から正極端子aおよび第1接地点c1を経由して地絡点d’に流れる破線矢印に示す地絡電流Ipgと、地絡点d’から第1接地点c1および負極端子bを経由して直流電源1の負極に流れる破線矢印に示す地絡電流Ingとが発生する。直流電源1の出力電圧をE、抵抗R1〜R4の抵抗値を等しくRとすると、Ipg=(1/2)・E/(R+Rg)、Ing=(1/2)・E/(3R+Rg)となり、地絡電流IpgとIngとが一致しないので、その差の地絡電流が計器用変流器CTにより検出される電流信号に重畳される。したがって、電流信号に重畳される地絡電流(Ipg−Ing=ER/((R+Rg)・(3R+Rg)))が地絡事故判定部52bに設定されている所定範囲外となるように抵抗値Rが決定されていれば、直流地絡検出装置5は地絡事故を検出することができる。   In the figure, the switch SW is switched so that the ground line and the first ground point c1 are connected. In this case, the ground fault current Ipg shown by the broken arrow flowing from the positive electrode of the DC power source 1 to the ground fault point d ′ via the positive terminal a and the first ground point c1 and the first ground point c1 from the ground fault point d ′. Then, a ground fault current Ing indicated by a broken line arrow flowing through the negative electrode terminal b through the negative electrode of the DC power source 1 is generated. Assuming that the output voltage of the DC power supply 1 is E and the resistance values of the resistors R1 to R4 are equal R, Ipg = (1/2) · E / (R + Rg), Ing = (1/2) · E / (3R + Rg) Since the ground fault currents Ipg and Ing do not match, the ground fault current of the difference is superimposed on the current signal detected by the current transformer CT. Therefore, the resistance value R is set so that the ground fault current (Ipg−Ing = ER / ((R + Rg) · (3R + Rg))) superimposed on the current signal is outside the predetermined range set in the ground fault determination unit 52b. Is determined, the DC ground fault detector 5 can detect a ground fault.

図3は、図2の状態からスイッチSWが切り替えられ、接地線と第2接地点c2とが接続された状態を説明するための図である。この場合、Ipg=(1/2)・E/(3R+Rg)、Ing=(1/2)・E/(R+Rg)となり、地絡電流IpgとIngとが一致せず、その差の地絡電流(Ipg-Ing=−ER/((R+Rg)・(3R+Rg)))が所定範囲外となるので、直流地絡検出装置5は地絡事故を検出することができる。   FIG. 3 is a diagram for explaining a state in which the switch SW is switched from the state of FIG. 2 and the ground line and the second ground point c2 are connected. In this case, Ipg = (1/2) · E / (3R + Rg), Ing = (1/2) · E / (R + Rg), and the ground fault current Ipg and Ing do not match, and the difference in ground fault current Since (Ipg-Ing = −ER / ((R + Rg) · (3R + Rg))) is outside the predetermined range, the DC ground fault detector 5 can detect a ground fault.

図4および図5は、地絡事故が直流電源1の電圧を1:3に分ける点d”(以下、「地絡点d”」という。)で発生した状態を説明するための図である。図4においては、接地線と第1接地点c1とが接続されるように、スイッチSWが切り替えられている。この場合、Ipg=(1/4)・E/(R+Rg)、Ing=(3/4)・E/(3R+Rg)となり、その差の地絡電流(Ipg−Ing=−(1/2)・ERg/((R+Rg)・(3R+Rg)))が、Rgの大きさによっては、所定範囲内となる可能性もある。しかし、図5に示すように、スイッチSWが切り替えられ、接地線と第2接地点c2とが接続された場合、Ipg=(1/4)・E/(3R+Rg)、Ing=(3/4)・E/(R+Rg)となり、その差の地絡電流(Ipg−Ing=−(1/2)・E・(4R+Rg)/((R+Rg)・(3R+Rg)))が所定範囲外となるので、直流地絡検出装置5は地絡事故を検出することができる。   4 and 5 are diagrams for explaining a state in which a ground fault has occurred at a point d ″ (hereinafter referred to as “ground fault point d ″”) that divides the voltage of the DC power supply 1 into 1: 3. . In FIG. 4, the switch SW is switched so that the ground line and the first ground point c1 are connected. In this case, Ipg = (1/4) · E / (R + Rg), Ing = (3/4) · E / (3R + Rg), and the ground fault current (Ipg−Ing = − (1/2) · ERg / ((R + Rg) · (3R + Rg))) may be within a predetermined range depending on the magnitude of Rg. However, as shown in FIG. 5, when the switch SW is switched and the ground line and the second ground point c2 are connected, Ipg = (1/4) · E / (3R + Rg), Ing = (3/4) ) · E / (R + Rg), and the difference in ground fault current (Ipg-Ing =-(1/2) · E · (4R + Rg) / ((R + Rg) · (3R + Rg))) is outside the specified range. The DC ground fault detector 5 can detect a ground fault.

次に、直流地絡検出装置5の作用について説明する。   Next, the operation of the DC ground fault detection device 5 will be described.

本実施形態においては、直流電源内部の直列接続された電池の間で地絡事故が発生した場合、接地される点が第1接地点c1と第2接地点c2との間で切り替えられるので、地絡電流IpgおよびIngが変化する。したがって、一方に切り替えられたときに、地絡電流IpgとIngとが相殺されて地絡事故を検出できない場合でも、他方に切り替えられたときに地絡事故を検出することができる。   In the present embodiment, when a ground fault occurs between batteries connected in series inside the DC power supply, the point to be grounded is switched between the first ground point c1 and the second ground point c2, The ground fault currents Ipg and Ing change. Therefore, even when the ground fault current Ipg and Ing cancel each other when switching to one and the ground fault cannot be detected, the ground fault can be detected when switched to the other.

なお、上記第1実施形態では、計器用変流器CTで接地線を流れる電流信号を検出して判定部52に入力しているが、これに限られない。例えば、零相電流検出用変流器により零相電流を検出するようにしてもよいし、正極および負極の対地間電圧を検出するようにしてもよい。   In the first embodiment, the current signal flowing through the ground line is detected by the current transformer CT and input to the determination unit 52, but the present invention is not limited to this. For example, the zero-phase current may be detected by a zero-phase current detection current transformer, or the voltage between the positive electrode and the negative electrode may be detected.

図6は、第1実施形態の別の実施例を説明するための図である。本実施例は、接地線に配置された計器用変流器CTに代えて、直流電源1と図示しないインバータとを接続する2本の接続線に零相電流検出用変流器CT’を配置し、零相電流検出用変流器CT’により検出された零相電流信号を判定部52(図1参照)に入力するものである。本実施例においても、接地される点が第1接地点c1と第2接地点c2との間で切り替えられるので、地絡電流IpgおよびIngが変化する。したがって、一方に切り替えられたときに、地絡電流IpgとIngとが相殺されて地絡事故を検出できない場合でも、他方に切り替えられたときに地絡事故を検出することができる。   FIG. 6 is a diagram for explaining another example of the first embodiment. In this embodiment, a zero-phase current detection current transformer CT ′ is arranged on two connection lines connecting the DC power source 1 and an inverter (not shown) instead of the instrument current transformer CT arranged on the ground line. Then, the zero-phase current signal detected by the zero-phase current detection current transformer CT ′ is input to the determination unit 52 (see FIG. 1). Also in the present embodiment, since the point to be grounded is switched between the first ground point c1 and the second ground point c2, the ground fault currents Ipg and Ing change. Therefore, even when the ground fault current Ipg and Ing cancel each other when switching to one and the ground fault cannot be detected, the ground fault can be detected when switched to the other.

図7は、第1実施形態のさらに別の実施例を説明するための図である。本実施例は、接地線に配置された計器用変流器CTに代えて、接地線と正極端子aとの間に電圧計Vp
を、接地線と負極端子bとの間に電圧計Vnをそれぞれ設け、電圧計Vpにより検出された正極の対地間電圧信号と電圧計Vnにより検出された負極の対地間電圧信号とを判定部52(図1参照)に入力するものである。
FIG. 7 is a diagram for explaining still another example of the first embodiment. In this embodiment, in place of the instrument current transformer CT arranged on the ground line, a voltmeter Vp between the ground line and the positive terminal a is used.
A voltmeter Vn is provided between the ground line and the negative electrode terminal b, respectively, and a positive-to-ground voltage signal detected by the voltmeter Vp and a negative-to-ground voltage signal detected by the voltmeter Vn are determined. 52 (see FIG. 1).

なお、本実施例ではスイッチSWの切替により、電圧計Vpおよび電圧計Vnの検出すべき電圧の比が切り替わるので、判定部52において、スイッチSWの切替に応じて参照するための電圧比を切り替えて、入力された電圧の比が参照された電圧比と一致するか否かを判定するようにしなければならない。例えば、抵抗R1,R2,R3,R4の抵抗値を同一にすると、電圧計Vpと電圧計Vnが検出する電圧の比は、接地される点が第1接地点c1の場合1:3となり、接地される点が第2接地点c2の場合3:1となるはずである。   In this embodiment, since the ratio of the voltage to be detected by the voltmeter Vp and the voltmeter Vn is switched by switching the switch SW, the determination unit 52 switches the voltage ratio for reference according to the switching of the switch SW. Thus, it is necessary to determine whether or not the ratio of the input voltages matches the referenced voltage ratio. For example, when the resistance values of the resistors R1, R2, R3, and R4 are the same, the ratio of the voltages detected by the voltmeter Vp and the voltmeter Vn is 1: 3 when the grounded point is the first grounding point c1. If the point to be grounded is the second ground point c2, it should be 3: 1.

本実施例においても、接地される点が第1接地点c1と第2接地点c2との間で切り替えられるので、正極の対地間電圧および負極の対地間電圧が変化する。したがって、一方に切り替えられたときに、検出された電圧の比が参照される電圧比と一致することにより地絡事故を検出できない場合でも、他方に切り替えられたときに、検出された電圧の比が参照される電圧比と一致しなくなるので地絡事故を検出することができる。   Also in the present embodiment, since the point to be grounded is switched between the first ground point c1 and the second ground point c2, the positive ground voltage and the negative ground voltage change. Therefore, even if a ground fault cannot be detected when the ratio of the detected voltage matches the referenced voltage ratio when switched to one, the ratio of the detected voltage when switched to the other Will not match the referenced voltage ratio, so a ground fault can be detected.

なお、検出部51に設けられる抵抗は、上記に限定されない。接地線と正極端子aとの間の抵抗値と接地線と負極端子bとの間の抵抗値との比が、スイッチSWの切り替えにより変更されればよいのであって、抵抗R1,R2,R3,R4の抵抗値がそれぞれ異なっていてもよいし、抵抗の数が異なっていてもよい。また、抵抗R1とR2とが1つの抵抗体であって、第1の接地点c1がその抵抗体の途中に設けられた点であってもよい。また、抵抗値の比が2つの値で切り替わることにも限定されず、抵抗値の比が3つ以上の値で切り替わるようにしてもよい。   Note that the resistance provided in the detection unit 51 is not limited to the above. The ratio between the resistance value between the ground line and the positive terminal a and the resistance value between the ground line and the negative terminal b may be changed by switching the switch SW, and the resistors R1, R2, and R3. , R4 may have different resistance values, or the number of resistors may be different. The resistors R1 and R2 may be one resistor, and the first ground point c1 may be a point provided in the middle of the resistor. Further, the resistance value ratio is not limited to switching between two values, and the resistance value ratio may be switched between three or more values.

上記第1実施形態においては、接地線と正極端子aとの間の抵抗値と接地線と負極端子bとの間の抵抗値がともに変化する場合について説明したが、いずれか一方のみが変化するように構成してもよい。   In the first embodiment, the case where both the resistance value between the ground line and the positive terminal a and the resistance value between the ground line and the negative terminal b change has been described, but only one of them changes. You may comprise as follows.

図8は、本発明に係る直流地絡検出装置の第2実施形態を説明するための図である。同図においては、図2と同様に、直流電源1と直流地絡検出装置5の検出部51'のみを記載しており、それ以外および切替信号発生部51aについては簡略化のために省略している。本実施形態の検出部51’は、スイッチSWの代わりに、抵抗R1の両端を短絡するためのスイッチSW3を設けた点で第1実施形態の検出部51と異なる。本実施形態においては、スイッチSW3をオンオフすることにより、接地線と正極端子aとの間の抵抗値のみを切り替える。   FIG. 8 is a diagram for explaining a second embodiment of the DC ground fault detection apparatus according to the present invention. 2, only the DC power supply 1 and the detection unit 51 ′ of the DC ground fault detection device 5 are described, as in FIG. 2, and the other components and the switching signal generation unit 51a are omitted for the sake of brevity. ing. The detection unit 51 'of the present embodiment differs from the detection unit 51 of the first embodiment in that a switch SW3 for short-circuiting both ends of the resistor R1 is provided instead of the switch SW. In the present embodiment, only the resistance value between the ground line and the positive terminal a is switched by turning on and off the switch SW3.

図8において、スイッチSW3はオフ状態となっている。なお、抵抗R1〜R4の抵抗値は等しくRであり、直流電源1の出力電圧がEであり、地絡が直流電源1内部の直列接続された電池の中間点である地絡点d’で発生しているとする。この場合、直流電源1の正極から正極端子aおよび接地点cを経由して地絡点d’に流れる破線矢印に示す地絡電流Ipgと、地絡点d’から接地点cおよび負極端子bを経由して直流電源1の負極に流れる破線矢印に示す地絡電流Ingとが発生する。Ipg=Ing=(1/2)・E/(2R+Rg)となり、接地線に流れる電流は地絡電流IpgとIngとが相殺されるので、計器用変流器CTが検出する電流信号に地絡電流が表れない。したがって、地絡事故を検出することができない。   In FIG. 8, the switch SW3 is in an off state. The resistance values of the resistors R1 to R4 are equal to R, the output voltage of the DC power supply 1 is E, and the ground fault is a ground fault point d ′ that is an intermediate point of the series-connected batteries in the DC power source 1. Suppose that it has occurred. In this case, the ground fault current Ipg shown by the broken arrow flowing from the positive electrode of the DC power source 1 to the ground fault point d ′ via the positive terminal a and the ground point c, and the ground point c and the negative terminal b from the ground fault point d ′. A ground fault current Ing indicated by a broken line arrow flowing through the negative electrode of the DC power source 1 is generated. Since Ipg = Ing = (1/2) · E / (2R + Rg) and the ground current Ipg and Ing cancel out the current flowing in the grounding wire, the ground fault is detected in the current signal detected by the instrumental current transformer CT. Current does not appear. Therefore, a ground fault cannot be detected.

図9は、図8の状態からスイッチSW3がオンに切り替えられた状態を説明するための図である。この場合、抵抗R1の両端が短絡されるので、Ipg=(1/2)・E/(R+Rg)となる。したがって、その差の地絡電流(Ipg−Ing=(1/2)・ER/((R+Rg)・(2R+Rg)))が所定範囲外となるように設定されていれば、地絡事故を検出することができる。   FIG. 9 is a diagram for explaining a state where the switch SW3 is turned on from the state of FIG. In this case, since both ends of the resistor R1 are short-circuited, Ipg = (1/2) · E / (R + Rg). Therefore, if the ground fault current (Ipg-Ing = (1/2) · ER / ((R + Rg) · (2R + Rg))) is set outside the specified range, a ground fault is detected. can do.

上記第1および第2実施形態においては、固定抵抗を用いた場合について説明したが、可変抵抗を用いて構成してもよい。   In the first and second embodiments, the case where a fixed resistor is used has been described, but a variable resistor may be used.

図10は、本発明に係る直流地絡検出装置の第3実施形態を説明するための図である。同図は、検出部51”のみを記載している。本実施形態の検出部51”は、正極端子aと接地線との間に可変抵抗R5が設けられ、負極端子bと接地線との間に固定抵抗R6が設けられている。可変抵抗R5の抵抗値は、切替信号発生部51a(図1参照)から入力される切替信号に応じて2つの値で切り替えられる。本実施形態においても、接地線と正極端子aとの間の抵抗値と接地線と負極端子bとの間の抵抗値との比が変更されるので、上記第1および第2実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、可変抵抗R5の抵抗値が2つの値で切り替えられる場合に限定されず、3以上の抵抗値で切り替えられるように構成してもよい。   FIG. 10 is a diagram for explaining a third embodiment of the DC ground fault detection apparatus according to the present invention. This figure shows only the detection unit 51 ". The detection unit 51" of this embodiment is provided with a variable resistor R5 between the positive terminal a and the ground line, and between the negative terminal b and the ground line. A fixed resistor R6 is provided between them. The resistance value of the variable resistor R5 is switched between two values according to the switching signal input from the switching signal generator 51a (see FIG. 1). Also in the present embodiment, since the ratio between the resistance value between the ground line and the positive terminal a and the resistance value between the ground line and the negative terminal b is changed, the same as in the first and second embodiments. The effect of can be produced. The resistance value of the variable resistor R5 is not limited to being switched between two values, but may be configured to be switched between three or more resistance values.

上記実施形態では、直流地絡検出装置が系統連系インバータシステムに用いられた場合について説明したが、これに限られない。本発明の直流地絡検出装置は、直流電流が流れるシステムに用いられた場合に、適切に地絡事故を検出することができる。したがって、直流電力を直接使用するシステムに用いることもできるし、直流電力を生成する太陽電池、燃料電池、蓄電池などに直接用いることもできる。   Although the case where the DC ground fault detection device is used in the grid interconnection inverter system has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this. The DC ground fault detection device of the present invention can appropriately detect a ground fault when used in a system in which a DC current flows. Therefore, it can be used in a system that directly uses DC power, or can be used directly in solar cells, fuel cells, storage batteries, and the like that generate DC power.

また、本発明の直流地絡検出装置は、地絡事故が検出された場合にシステムを停止する場合だけでなく、地絡事故の検出を報知するために地絡事故を検出する場合にも用いることができる。   Moreover, the DC ground fault detection device of the present invention is used not only when the system is stopped when a ground fault is detected, but also when detecting a ground fault to notify the detection of the ground fault. be able to.

本発明に係る直流地絡検出装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る直流地絡検出装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The DC ground fault detection apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the DC ground fault detection device according to the present invention can be varied in design in various ways.

1 直流電源
2 インバータ
3 商用電力系統
4 遮断器
5 直流地絡検出装置
51,51’、51” 検出部
51a 切替信号発生部(抵抗比率変更手段)
52 判定部(地絡検出手段)
52a フィルタ部
52b 地絡事故判定部
6 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Inverter 3 Commercial power system 4 Circuit breaker 5 DC ground fault detection apparatus 51,51 ', 51 "Detection part 51a Switching signal generation part (resistance ratio change means)
52 determination unit (ground fault detection means)
52a Filter unit 52b Ground fault determination unit 6 Control device

Claims (7)

直流電源の正極と負極との間に抵抗回路を接続するとともに、当該抵抗回路内にグランドに接地される接地点が設けられ、その接地点の前記正極および負極に対する電圧またはその接地点と前記グランドとの間に流れる電流に基づいて地絡の発生を検出する直流地絡検出装置であって、
前記抵抗回路は、前記接地点から前記正極までの抵抗値と前記接地点から前記負極までの抵抗値との抵抗比率が変更可能になされ、
所定の周期で前記抵抗比率を変更する抵抗比率変更手段と、
前記抵抗回路の前記抵抗比率が変更される毎に、前記接地点の前記正極および負極に対する電圧または前記接地点から前記グランドに流れる電流を検出し、それらの検出値を用いて前記地絡の発生を検出する地絡検出手段と、
を備えたことを特徴とする直流地絡検出装置。
A resistance circuit is connected between the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply, and a ground point is provided in the resistor circuit to be grounded. The voltage of the ground point with respect to the positive electrode and the negative electrode or the ground point and the ground A DC ground fault detection device that detects the occurrence of a ground fault based on the current flowing between
The resistance circuit can change a resistance ratio between a resistance value from the ground point to the positive electrode and a resistance value from the ground point to the negative electrode,
Resistance ratio changing means for changing the resistance ratio at a predetermined period;
Each time the resistance ratio of the resistance circuit is changed, the voltage of the ground point with respect to the positive and negative electrodes or the current flowing from the ground point to the ground is detected, and the detected value is used to generate the ground fault. A ground fault detecting means for detecting
A DC ground fault detection device comprising:
前記抵抗比率変更手段は、前記抵抗比率を、2つの値の間で交互に変化させる、請求項1に記載の直流地絡検出装置。   The DC ground fault detection device according to claim 1, wherein the resistance ratio changing unit alternately changes the resistance ratio between two values. 前記抵抗回路は、前記接地点の位置が変更可能になされており、
前記抵抗比率変更手段は、前記接地点の位置を変更することにより前記抵抗比率を変更する、
請求項1または2に記載の直流地絡検出装置。
The resistance circuit is configured such that the position of the ground point can be changed,
The resistance ratio changing means changes the resistance ratio by changing the position of the ground point.
The DC ground fault detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記抵抗回路は、その構成する一部の抵抗器の両端が短絡可能になされており、
前記抵抗比率変更手段は、両端を短絡する抵抗器の数を変更することにより前記抵抗比率を変更する、
請求項1または2に記載の直流地絡検出装置。
The resistor circuit is configured such that both ends of some of the resistors constituting the resistor circuit can be short-circuited,
The resistance ratio changing means changes the resistance ratio by changing the number of resistors that short-circuit both ends.
The DC ground fault detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記抵抗回路は、その構成する一部の抵抗器が可変抵抗器であり、
前記抵抗比率変更手段は、前記可変抵抗器の抵抗値を変更することにより前記抵抗比率を変更する、
請求項1または2に記載の直流地絡検出装置。
In the resistor circuit, some of the resistors constituting the resistor circuit are variable resistors,
The resistance ratio changing means changes the resistance ratio by changing a resistance value of the variable resistor.
The DC ground fault detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記地絡検出手段は、前記正極及び前記負極と前記抵抗回路との間の一対の線路に流れる電流を検出する電流検出手段を有し、その電流検出手段により前記接地点と前記グランドとの間に流れる電流を検出し、その検出電流を用いて前記地絡の発生を検出する、請求項1ないし5のいずれかに記載の直流地絡検出装置。   The ground fault detection means includes current detection means for detecting a current flowing in a pair of lines between the positive electrode, the negative electrode, and the resistance circuit, and the current detection means causes a current between the ground point and the ground. 6. The DC ground fault detection device according to claim 1, wherein a current flowing in the ground is detected, and the occurrence of the ground fault is detected using the detected current. 請求項1ないし6のいずれかに記載の直流地絡検出装置と、
前記直流地絡検出装置が接続される直流電源で生成される直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給するインバータと、
を備えた系統連系インバータシステムであって、
前記直流電源と前記インバータとの接続を遮断する遮断手段と、
前記直流地絡検出装置により地絡が検出された場合に、前記インバータを停止させ、あるいは、前記遮断手段により前記直流電源と前記インバータとの接続を遮断させる制御装置と、
を備えている系統連系インバータシステム。
A DC ground fault detection device according to any one of claims 1 to 6,
An inverter that converts DC power generated by a DC power source to which the DC ground fault detection device is connected to AC power and supplies the AC power;
A grid interconnection inverter system comprising:
Blocking means for cutting off the connection between the DC power source and the inverter;
A control device that stops the inverter when a ground fault is detected by the DC ground fault detection device, or shuts off the connection between the DC power source and the inverter by the shut-off means;
A grid-connected inverter system.
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