(57)【要約】【課題】地絡検出装置に必要とする直流電源を内部で生成するとともに、地絡検出信号を高耐圧変圧器を用いることなく制御装置に伝達することが可能な地絡検出装置を提供する。【解決手段】直流電源１の正側と負側との間に直列接続された第１の抵抗素子群ＧＲ１及び第２の抵抗素子群ＧＲ２のそれぞれの接続点に給電手段３，４を接続して電源を確保するとともに、第１の抵抗素子群ＧＲ１及び前記第２の抵抗素子群ＧＲ２の相互接続点Ｍと接地点Ｇの間に地絡電流が流れる第３の抵抗素子群ＧＲ３を接続し、この第３の抵抗素子群ＧＲ３を構成する抵抗素子同士の接続点Ｃと前記相互接続点Ｍとの間の端子間電圧ＶＣと基準電圧ＶＳＥＴとを比較して当該端子間電圧が前記基準電圧を超えたときに間欠信号を発生する間欠信号発生手段６，７と、該間欠信号発生手段で発生された前記間欠信号を光信号に変換する電光変換手段８とを備えた構成とした。【選択図】図１
2010213450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の正側と負側との間に直列接続された第１の抵抗素子群及び第２の抵抗素子群と、
該第１の抵抗素子群及び前記第２の抵抗素子群の相互接続点と接地点の間に接続された地絡電流が流れる第３の抵抗素子群と、
前記第１の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点及び前記第２の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点に接続され、少なくとも正側電源及び負側電源を出力する給電手段と、
該給電手段の出力側に接続された第１及び第２の蓄電手段と、
前記第３の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点と前記相互接続点との間の端子間電圧と基準電圧とを比較して当該端子間電圧が前記基準電圧を超えたときに間欠信号を発生する間欠信号発生手段と、
該間欠信号発生手段で発生された前記間欠信号を光信号に変換する電光変換手段と、
を備え、
前記間欠信号発生手段と電光変換手段に、前記給電手段の少なくとも正側電源を供給することを特徴とする地絡検出装置。
【請求項２】
前記第１の抵抗素子群、第２の抵抗素子群及び第３の抵抗素子群は分圧抵抗回路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
【請求項３】
前記給電手段は、前記第１の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点に接続された第１の給電手段と、前記第２の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点に接続された第２の給電手段とで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地絡検出装置。
【請求項４】
前記給電手段はＤＣ／ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地絡検出装置。
【請求項５】
前記間欠信号発生手段は、前記間欠信号のオン区間の幅が周期に比較して十分に短い幅に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の地絡検出装置。
【請求項６】
前記間欠信号発生手段は、前記端子間電圧と前記基準電圧とを比較し、当該端子間電圧が前記基準電圧を超えたときに比較出力を出力する電圧比較回路と、該電圧比較回路の比較出力が入力されたときに間欠信号を発生する間欠信号発振器とで構成され、前記電圧比較器に前記正側電源及び負側電源が供給され、前記間欠信号発振器に前記正側電源が供給されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の地絡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置等の地絡故障を検出する地絡検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置を構成するインバータ等の高電圧の直流電源を使用する装置では、地絡故障を検出するために直流地絡検出装置が一般的に使用されている。
図５は従来の直流地絡検出装置を使用した装置の回路図である。この図５において、１０１は直流電源であり、商用電源を整流して直流電圧を発生する整流器を使用したり、太陽電池や燃料電池などの直流発電装置を使用したりする。この直流電源１０１の直流出力がインバータなどの電力変換装置１０２に供給される。この電力変換装置１０２は直流電源１０１のＰ極とＮ極に接続された負荷装置となっている。また、Ｐ極とＮ極との間に等しい抵抗値を有する分圧抵抗Ｒ１及びＲ２が互いに直列に接続され、これら分圧抵抗Ｒ１及びＲ２によってＰ極とＮ極との電圧を分圧した中性点Ｍと、接地点Ｇとの間で互いに直列に接続された接地抵抗Ｒ３及び地絡検出リレー１０３によって直流地絡検出装置が構成されている。
【０００３】
このような直流地絡検出装置において、地絡が発生していない時は、中性点ＭはＰ極とＮ極との中間電圧なので接地点と同じ零電位となり、接地抵抗Ｒ３や地絡検出リレー１０３には電流が流れることは無く、したがって、地絡検出リレー１０３は動作せず地絡故障は検出されない。
しかし、直流回路の正極が地絡すると、中性点Ｍの電位が零電位から負電位に変化して接地抵抗Ｒ３と地絡検出リレー１０３に検出電流Ｉ１が流れ、これにより地絡検出リレー１０３が動作し、この結果は図示しない制御装置に伝達されて地絡故障として認識される。
【０００４】
また、直流回路の負極が地絡すると、中性点Ｍの電位が零電位から正電位に変化して接地抵抗Ｒ３と地絡検出リレー１０３に検出電流Ｉ２が流れ、これにより地絡検出リレー１０３が動作し、この結果が図示しない制御装置に伝達されて地絡故障が認識される。
しかし、地絡検出リレーは高価なことや納期などの面で入手性に問題があることから別の方法として図６の回路図に示すような地絡検出リレーを使用しない直流地絡検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この図６では、直流地絡検出器のみの回路図を示しており、実際の装置では例えば図４のＰ極とＮ極間に接続され、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２及び接地抵抗Ｒ３，地絡検出リレー１０３で構成された直流地絡検出器を置き換えるかたちで使用する。図６において、分圧抵抗Ｒ１Ｐ，Ｒ１Ｎ及びＲ２Ｐ，Ｒ２Ｎは直流回路の正極Ｐと負極Ｎとの間で互いに直列に接続された分圧抵抗である。これらの分圧抵抗において、Ｒ１ＰとＲ１Ｎとの接続点Ｍは接地点Ｇに直接接続され、分圧抵抗Ｒ２ＰとＲ１Ｐの接続点Ａ及び分圧抵抗Ｒ１ＮとＲ２Ｎの接続点Ｂをそれぞれ電圧検出点Ａ及びＢとしている。電圧検出点Ａ及びＢには絶対値電圧差検出回路１０４が接続されており、この絶対値電圧差検出回路１０４で、接地点Ｇに対する電圧検出点Ａの電圧ＶＡと接地点Ｇに対する電圧検出点Ｂの電圧ＶＢとの差ΔＶＧを検出して出力する。
【０００６】
この絶対値電圧差検出回路１０４の出力と電圧レベル設定器１０７で設定された基準電圧ＶＲとが地絡判定回路１０５に入力される。
一般的に直流回路で発生する地絡現象はＰ極またはＮ極と対地間の絶縁が劣化して発生する。この場合、Ｐ極又はＮ極と接地点Ｇとの間は絶縁の劣化の度合いに応じた絶縁抵抗が見掛け上接続された状態となる。Ｐ極が地絡した場合の回路状態は、等価的に図７のようになる。この図７のように地絡抵抗をＲＧとすると、正極Ｐと中性点Ｍの合成抵抗ＲＰは下記（１）式で表され、且つ負極Ｎと中性点Ｍの合成抵抗ＲＮは下記（２）式で表される。
【０００７】
【数１】
2010213450.tif 000003
【０００８】
中性点に対する正極Ｐの電圧ＶＰは直流電圧をＥとして下記（３）式で表され、負極Ｎの電圧ＶＮは同様にして下記（４）式で表される。
【０００９】
【数２】
2010213450.tif 000004
【００１０】
次に、中性点Ｍに対する電圧検出点Ａの電圧ＶＡ及び電圧検出点Ｂの電圧ＶＢは上記（１）式〜（４）式より下記（５）式及び（６）式のように求められる。
【００１１】
【数３】
2010213450.tif 000005
【００１２】
上記（５）式及び（６）式より、中性点Ｍに対する電圧検出点Ａ及びＢの電圧差の絶対値ΔＶｏは、
ΔＶｏ＝｜ＶＢ−ＶＡ｜    ・・・（７）
となる。
【００１３】
抵抗の決定においては分圧抵抗のＲ２Ｐ，Ｒ２Ｎ及びＲ１Ｐ，Ｒ１Ｎの値をそれぞれ等しくすることで中性点Ｍを直流電源のＰ極とＮ極の中間電位の零電位とする。ここで、分圧抵抗Ｒ２Ｐ，Ｒ２Ｎ及びＲ１Ｐ，Ｒ１Ｎの抵抗値を同じくすることに着目して、
Ｒ１Ｐ＝Ｒ１Ｎ＝Ｒ１    ・・・（８）
Ｒ２Ｐ＝Ｒ１Ｎ＝Ｒ２    ・・・（９）
とし、前述した（５）式、（６）式、（８）式及び（９）式を前述した（７）式に代入して整理すると、下記（１０）式のようになる。
【００１４】
【数４】
2010213450.tif 000006
【００１５】
分圧抵抗Ｒ１Ｐ，Ｒ２Ｐ及びＲ１Ｎ，Ｒ２Ｎの分圧比は、これらの接続点Ａ及びＢに接続される絶対値電圧差検出回路１０４において使用可能な電圧を考慮して決定すれば良い。
【００１６】
以上のように構成することで、Ｐ極又はＮ極の何れかが地絡すると絶対値電圧差検出回路１０４から電圧差ΔＶＧが出力され、この値と電圧レベル設定器１０６で設定した電圧ＶＲとが地絡判定回路１０５で比較され、ΔＶＧ＞ＶＲとなると地絡判定回路１０５から地絡故障検出信号が出力され、この地絡故障検出信号が図示しない手段で、図示しない制御装置に入力されて地絡故障として認識される。
【００１７】
図６の構成を適用することにより、地絡リレーを用いずに、一般的な電子部品である演算増幅器や抵抗素子などを使用して直流地絡検出器を構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平２−２３７４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、一般的な電子部品である演算増幅器や抵抗素子などを使用して地絡検出装置を構成することは可能であるが、回路を動作させるために不可欠な電源については何ら考慮されていない。したがって、別途電源を用意することになるが、この場合は直流回路の電圧が高圧になるとこれに対応させて電源の絶縁耐圧も高くしなければならず、結果としてその部分の大きさとコストとが増加することから、全体としての小型化やコストダウンの障害となるという未解決の課題がある。
【００２０】
また、上記従来例にあっては、地絡検出信号を制御装置に伝える手段については全く考慮されていないため、直流回路の電圧が高い場合は地絡検出の信号を絶縁するための高耐圧変圧器などを備えた装置が必要となり、これも全体としての小型化やコストダウンの障害となるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、地絡検出装置に必要とする直流電源を内部で生成するとともに、地絡検出信号を高耐圧変圧器を用いることなく制御装置に伝達することが可能な地絡検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１に係る地絡検出装置は、直流電源の正側と負側との間に直列接続された第１の抵抗素子群及び第２の抵抗素子群と、該第１の抵抗素子群及び前記第２の抵抗素子群の相互接続点と接地点の間に接続された地絡電流が流れる第３の抵抗素子群と、前記第１の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点及び前記第２の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点に接続され、少なくとも正側電源及び負側電源を出力する給電手段と、該給電手段の出力側に接続された第１及び第２の蓄電手段と、前記第３の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点と前記相互接続点との間の端子間電圧と基準電圧とを比較して当該端子間電圧が前記基準電圧を超えたときに間欠信号を発生する間欠信号発生手段と、該間欠信号発生手段で発生された前記間欠信号を光信号に変換する電光変換手段と、を備え、前記間欠信号発生手段と電光変換手段に、前記給電手段の少なくとも正側電源を供給することを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、給電手段で必要な直流電力を賄うことができ、第３の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点と前記相互接続点との間の端子間電圧と基準電圧とを比較して当該端子間電圧が前記基準電圧を超えたときに間欠信号を発生し、この間欠信号を電光変換して出力するので、低電力で地絡検出信号を制御装置に送信することが可能となる。
【００２３】
また、請求項２に係る地絡検出装置は、前記第１の抵抗素子群、第２の抵抗素子群及び第３の抵抗素子群は分圧抵抗回路を構成している。
この構成によると、分圧抵抗回路を３組設けることにより、必要な直流電力の給電と地絡検出とを行うことができる。
また、請求項３に係る地絡検出装置は、前記給電手段は、前記第１の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点に接続された第１の給電手段と、前記第２の抵抗素子群を構成する抵抗素子同士の接続点に接続された第２の給電手段とで構成されていることを特徴としている。
【００２４】
この構成によると、第１の給電手段で正側電源を形成し、第２の給電手段で負側電源を形成することができ、間欠信号発生手段と電光変換手段で必要な電力を賄うことができる。
また、請求項４に係る地絡検出装置は、前記給電手段はＤＣ／ＤＣコンバータで構成されていることを特徴としている。
【００２５】
この構成によると、給電手段をＤＣ／ＤＣコンバータの一つの回路で構成できるので、全体構成を簡略化することができる。
また、請求項５に係る地絡検出装置は、前記間欠信号発生手段は、前記間欠信号のオン区間の幅が周期に比較して十分に短い幅に設定された構成とされている。
この構成によると、地絡検出装置の全体としての平均的な消費電流を地絡検出に影響しないレベルまで小さくすることができる。
【００２６】
また、請求項６に係る地絡検出装置は、前記間欠信号発生手段は、前記端子間電圧と前記基準電圧とを比較し、当該端子間電圧が前記基準電圧を超えたときに比較出力を出力する電圧比較回路と、該電圧比較回路の比較出力が入力されたときに間欠信号を発生する間欠信号発振器とで構成され、前記電圧比較器に前記正側電源及び負側電源が供給され、前記間欠信号発振器に前記正側電源が供給されることを特徴としている。
【００２７】
この構成によると、電圧比較回路では、入力と出力の一方又は双方が正側と負側の両方の範囲で動くことになるので、給電手段の正側電源及び負側電源を供給し、間欠信号発振器では入力及び出力が正側のみの範囲で動くので、給電手段の正側電源のみを供給する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、地絡検出器で検出した地絡故障を間欠的に点灯する光信号に変換して制御装置に伝えるので、地絡検出装置において光信号の点灯により消費する電力を最小限とすることができ、直流電源から分圧抵抗で構成される第１抵抗群及び第２抵抗群を通じて給電される微小な電流で間欠信号発生手段を動作可能とし、外部からの電源供給が不要になり、且つ光信号を介して地絡検出信号を外部に出力することで、絶縁変圧器などの高耐圧機器が不要となるので装置全体の小型化とコストダウンが可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による地絡検出装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の地絡検出装置の動作の説明に供する信号波形図である。
【図３】間欠信号の説明に供する信号波形図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すブロック図である。
【図５】従来の地絡検出装置を示す回路図である。
【図６】従来の地絡リレーを使用しない地絡検出装置を示す回路図である。
【図７】Ｐ極が地絡した場合の回路状態を等価的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は高電圧の直流電源であり、前述した従来例と同様に、商用交流電源を整流して直流電圧を発生する整流器を使用したり、太陽電池や燃料電池などの直流発電装置を使用したりすることができる。
この直流電源１のＰ極及びＮ極間に負荷装置となるインバータなどの電力変換装置２が直列に接続されている。
【００３１】
そして、直流電源１のＰ極及びＮ極間に分圧抵抗Ｒ１Ｐ及びＲ２Ｐを直列に接続した第１の抵抗素子群ＧＲ１と、分圧抵抗Ｒ１Ｎ及びＲ２Ｎを直列に接続した第２の抵抗素子群ＧＲ２とが互いに直列に接続されている。
この第１抵抗素子群ＧＲ１の分圧抵抗Ｒ１Ｐ及びＲ２Ｐの接続点Ａが第１の給電手段としての正側給電回路３に接続され、この正側給電回路３から正側電源Ｖｃｃが出力される。この正側給電回路３としては、様々な構成の給電回路を適用することができ、最も簡単なものとしては整流用ダイオードを使用しても良いし、３端子レギュレータのように出力電圧を一定に調整する能力を持った素子を使用してもよい。また、ダイオードや３端レギュレータでは入力として設定できる電圧の範囲が狭いので、直流電圧の変動が大きい場合でも十分な動作を確保するためにＤＣ／ＤＣコンバータなどの回路を使用してもよい。
【００３２】
また、第２の抵抗素子群ＧＲ２の分圧抵抗Ｒ１Ｎ及びＲ２Ｎの接続点Ｂが第２の給電手段としての負側給電回路４に接続され、この負側給電回路４から負側電源Ｖｅｅが出力される。この負側給電回路４としては、上述した正側給電回路３に対して電源としての電流の向きが異なることを考慮すれば適用する素子や回路構成は基本的に正側給電回路３と同様の構成を適用することができる。
【００３３】
そして、第１の抵抗素子群ＧＲ１及び第２の抵抗素子群ＧＲ２の相互接続点Ｍと正側給電回路３の出力側との間に第１の蓄電手段としてのコンデンサＣ１が接続され、相互接続点Ｍと負側給電回路４の出力側との間に第２の蓄電手段としてのコンデンサＣ２が接続されている。
さらに、第１の抵抗素子群ＧＲ１及び第２の抵抗素子群ＧＲ２の相互接続点Ｍと接地Ｇとの間に第３の抵抗素子群ＧＲ３が接続されている。この第３の抵抗素子群ＧＲ３も分圧抵抗となる接地抵抗Ｒ１ＧとＲ２Ｇとが直列に接続された構成を有し、接地抵抗Ｒ１Ｇ及びＲ２Ｇの接続点Ｃから分圧抵抗Ｒ１Ｇの端子間電圧ＶＣが検出される。
【００３４】
接続点Ｃで検出される端子間電圧ＶＣは、基準電圧設定回路５から基準電圧ＶＳＥＴが一方の入力側に入力された電圧比較回路６の他方の入力側に入力される。この電圧比較回路６では、端子間電圧ＶＣが基準電圧ＶＳＥＴ以下であるときには例えば論理値“０”となり、端子間電圧ＶＣが基準電圧ＶＳＥＴを超えたときに論理値“１”となる比較出力Ｖｄｅｔが出力される。
【００３５】
この電圧比較回路６から出力される比較出力Ｖｄｅｔは、間欠信号発振回路７に入力される。この間欠信号発振回路７では比較出力Ｖｄｅｔが論理値“１”となっている間、オン状態とオフ状態とを所定周期で繰り返すパルス状の間欠信号Ｓｉｎｔを出力する。ここで、間欠信号Ｓｉｎｔは、図３に示すように、周期Ｔの間で、論理値“１”となるオン状態の区間Ｔ１に比較して論理値“０”となるオフ状態の区間Ｔ２が十分長くなるように設定されている。この間欠信号発振回路としては、積分回路、比較器、フリップフロップ回路等で構成されるＣＲタイミング発生回路や、積分回路とシュミットトリガ回路とを組み合わせた発振回路等を適用することができ、三角波と基準電圧とを比較することにより、間欠信号を発生させる。
【００３６】
そして、間欠信号発振回路７から出力される間欠信号Ｓｉｎｔは、電気信号を光信号に変換する電光変換回路としてのＥ／Ｏ変換回路８に供給されて、このＥ／０変換回路８で間欠光信号に変換される。このＥ／Ｏ変換回路８から出力される間欠光信号は光ケーブル９を介して光電変換を行うＯ／Ｅ変換回路１０を備えた制御装置１１に光伝送される。
【００３７】
そして、基準電圧設定回路５には、正側給電回路３から出力される正側電源Ｖｃｃが供給され、他端が第１の抵抗素子群ＧＲ１及び第２の抵抗素子群ＧＲ２の相互接続点である中性点Ｍに接続される。また、電圧比較回路６には、入力及び出力の少なくとも一方が正側と負側の双方の範囲に働くことから正側給電回路３及び負側給電回路４の正側電源Ｖｃｃ及び負側電源Ｖｅｅが供給され、残りの間欠信号発振回路７及びＥ／Ｏ変換回路８には入力と出力とが正側の範囲のみに働くので、正側給電回路３の正側電源Ｖｃｃのみを供給し、他端を中性点Ｍに接続する。
【００３８】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
図１において、直列接続された第１及び第２の抵抗素子群ＧＲ１及びＧＲ２の分圧抵抗Ｒ１Ｐ，Ｒ２Ｐ及びＲ１Ｎ，Ｒ２ＮがＰ電極とＮ電極との間の電圧を分圧して第１及び第２の抵抗素子群ＧＲ１及びＧＲ２の相互接続点である中性点Ｍの電位が決定される。これらの間では直列接続された第１及び第２の抵抗素子群ＧＲ１及びＧＲ２の分圧抵抗Ｒ２Ｐ，Ｒ１Ｐ及びＲ１Ｎ，Ｒ２Ｎの値を等しく設定することで中性点Ｍは地絡が発生しない通常動作においては零電位となっており、接地点Ｇも零電位となる。
【００３９】
この状態では、正側給電回路３は、第１の抵抗素子群ＧＲ１の直列接続された分圧抵抗Ｒ２Ｐ及びＲ１Ｐの接続点Ａに入力が接続され、正側給電回路３を通った出力が正側電源Ｖｃｃとして基準電圧設定回路５、電圧比較回路６、間欠信号発振回路７及びＥ／Ｏ変換回路８に動作電圧として供給されるとともに、コンデンサＣ１を充電する。このとき、回路の共通電位（グランド）は中性点Ｍとなる。また、負側給電回路４を通った出力が負側電源Ｖｅｅとして電圧比較回路６に動作電圧として供給される。
【００４０】
このように、基準電圧設定回路５、電圧比較回路６、間欠信号発振回路７及びＥ／Ｏ変換回路８に動作電圧が供給されることにより、これら各回路が動作状態となる。
ここで、地絡故障が発生していない状態では、前述したように、中性点Ｍは零電位となっており、接地点Ｇも零電位となっているので、これら中性点Ｍと接地点Ｇとの間に接続されている第３の抵抗素子群ＧＲ３の分圧抵抗Ｒ１Ｇ及びＲ２Ｇを流れる地絡電流Ｉｇは零となり、結果として分圧抵抗Ｒ１Ｇの両端に発生する端子間電圧ＶＣは零となる。
【００４１】
このため、この端子間電圧ＶＣと基準電圧設定回路５で設定された基準電圧ＶＳＥＴとを電圧比較回路６で比較すると、ＶＣ＜ＶＳＥＴとなり、電圧比較回路６の比較出力Ｖｄｅｔは論理値“０”となる。このため、比較出力Ｖｄｅｔを受ける間欠信号発振回路７から間欠信号Ｓｉｎｔが出力されず、Ｅ／Ｏ変換回路８からも光信号は出力されないので、制御装置１１側でも地絡故障が認識されることはない。
【００４２】
この通常状態から、図１において地絡故障が発生すると、第３の抵抗素子群ＧＲ３に図２（ａ）に示すように時点ｔ０から徐々に増加する地絡電流Ｉｇが流れる。このように第３の抵抗素子群ＧＲ３に地絡電流Ｉｇが流れると、接地抵抗Ｒ１Ｇの両端には地絡電流Ｉｇの大きさに応じて図２（ｂ）に示す端子間電圧ＶＣが発生する。
【００４３】
そして、地絡電流Ｉｇが大きくなって、これに応じて増加した端子間電圧ＶＣが時点ｔ１で、基準電圧設定回路５で設定した基準電圧ＶＳＥＴを超過すると、電圧比較器６から出力される比較出力Ｖｄｅｔが図２（ｃ）に示すように、論理値“０”から論理値“１”に反転する。
【００４４】
このように、比較出力Ｖｄｅｔが論理値“１”に反転すると間欠信号発振回路７から周期Ｔで一時的に論理値“１”となる間欠信号Ｓｉｎｔが出力され、この間欠信号ＳｉｎｔがＥ／Ｏ変換回路８に入力される。このＥ／Ｏ変換回路８において、内部の発光素子は間欠信号Ｓｉｎｔが例えば論理値“１”であるとき に点灯状態となって間欠光信号を出力し、この間欠光信号が光ケーブル９を介して制御装置１１のＯ／Ｅ変換回路１０に光伝送される。そして、制御装置１１では、Ｏ／Ｅ変換回路１０で間欠光信号を間欠電気信号に変換することにより、地絡故障の発生を認識し、図示しない任意の手段によって直流電源１の出力を停止させて電力変換装置２の動作を停止させるなどの予め設定された処理を実行する。
【００４５】
ここで、本実施形態では、正側の場合は直流電源１のＰ極から分圧抵抗Ｒ２Ｐを経由して給電点となる接続点Ａから電流を取り出し、負側の場合には直流電源１のＮ極から分圧抵抗Ｒ２Ｎを経由して給電点となる接続点Ｂから電流を取り出す構成となっている。しかし、分圧抵抗Ｒ２ＰやＲ２Ｎには中性点Ｍの電位を決定するために、直流電源１のＰ極からＮ極に流れる電流や地絡電流も流れるので、給電回路３及び４側に流れる電流が大きくなると中性点Ｍの電圧が変動することが考えられる。中性点Ｍの電圧が変動すると、地絡電流の大きさも変わり、地絡が発生していない通常状態で誤った地絡故障を検出したり、逆に地絡が発生したときに地絡故障を検出できなかったりする恐れがある。そこで、本実施形態では、大きな消費電力を必要とするＥ／Ｏ変換回路８を使用しても、地絡故障の誤御検出の問題を生じないようにするため、図３に示すような間欠信号Ｓｉｎｔの周期ｔにおいて、論理値“１”のオン状態の区間Ｔ１が論理値“０”のオフ状態の区間Ｔ２より短い間欠信号を使用することで、地絡検出装置全体としての平均的な消費電力が地絡検出に影響しないレベルまで小さくできるようにしており、地絡故障の誤検出を確実に防止することができる。
【００４６】
しかも、Ｅ／Ｏ変換回路８で間欠光信号に変換して出力するので、絶縁変圧器などの高耐圧機器が不要となるので装置全体の小型化とコストダウンが可能となる。
なお、上記実施形態においては、間欠信号発振回路として、ＣＲタイミング発振回路や積分・シュミットトリガ発振回路等を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した図３のようにオンデューティの小さい間欠信号を形成することができれば、任意の間欠信号発振回路を適用することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、電圧比較回路６でＶＣ＞ＶＳＥＴのときに論理値“０”から論理値“１”に反転する比較出力Ｖｄｅｔを出力する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ＶＣ＞ＶＳＥＴのときに論理値“１”から論理値“０”に反転する比較出力Ｖｄｅｔを出力するようにしてもよく、この場合には間欠信号発振回路７で論理値“０”の比較出力Ｖｄｅｔが入力されたときに間欠信号Ｓｉｎｔを出力するように構成すればよい。
【００４８】
また、上記実施形態においては、Ｅ／Ｏ変換回路８と制御装置１１のＯ／Ｅ変換回路１０とを光ケーブル９で接続した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ｅ／Ｏ変換回路８とＯ／Ｅ変換回路１０とを光無線通信系統で接続するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態においては、正側給電回路３と負側給電回路４の２個の給電回路を使用する構成として説明したが、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの回路方式によっては、図４に示すように、これらを１個の部品として正側電源と負側電源を給電できる構成も適用することができ、このような構成を採用することで回路構成をより簡略化できる。
【００５０】
すなわち、図４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の入力側は正側と負側の２入力で、出力側は正側と負側に加えてグランドＭ（零電位)の３出力となる。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１の正入力側が第１の抵抗素子群ＧＲ１の直列接続された分圧抵抗Ｒ２Ｐ及びＲ１Ｐの接続点Ａに接続され、負入力側が第２の抵抗素子群ＧＲ２の直列接続された分圧抵抗Ｒ１Ｎ及びＲ２Ｎの接続点Ｂに接続され、出力側の正側出力とグランドＭとの間に第１の蓄電手段としてのコンデンサＣ１が接続され、グランドＭと負側出力との間に第２の蓄電手段としてのコンデンサＣ２が接続されている。また、接続はＤＣ／ＤＣコンバータ２１(電源)のグランドＭを主回路の相互接続点である中性点Ｍに固定するために両者を接続する。
【符号の説明】
【００５１】
１…直流電源、２…電力変換装置、３…正側給電回路、４…負側給電回路、５…基準電圧設定回路、６…電圧比較回路、７…間欠信号発振回路、８…Ｅ／Ｏ変換回路、９…光ケーブル、１０…Ｏ／Ｅ変換回路、１１…制御回路、２１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＧＲ１…第１の抵抗素子群、ＧＲ２…第２の抵抗素子群、ＧＲ３…第３の抵抗素子群、Ｒ１Ｐ，Ｒ２Ｐ，Ｒ１Ｎ，Ｒ２Ｎ…分圧抵抗、Ｇ１Ｇ，Ｒ２Ｇ…接地抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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