(57)【要約】【課題】インバータなどの電力変換器が接続された非接地交流系統における地絡事故に対して、簡易かつ有効な地絡電流抑制システムを提供する。【解決手段】地絡電流抑制システム２０は、インダクタンスが可変の補償リアクトル２３と、配電線１１の対地静電容量値を測定する対地静電容量測定部２７と、制御部３０とを含む。制御部３０は、補償リアクトル２３のインダクタンス値の候補を複数選定し、選定した各インダクタンス値に対して、補償リアクトル２３を介して配電線１１から大地ＧＮＤに至る経路のアドミタンスと測定された配電線１１の対地静電容量値との合成アドミタンスを算出し、算出した合成アドミタンスの絶対値を電力変換器１２の変換周波数帯域を積分区間として積分する。インダクタンス設定部は、算出された積分値が最小のときのインダクタンス値に補償リアクトル２３のインダクタンスを設定する。【選択図】図１
2011147244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回路の地絡電流抑制システムであって、
前記交流回路は、
上位の電力系統に２次側が非接地の変圧器を介して接続された配電線と、
前記配電線に接続され、受電した交流電力を予め設定された上限周波数と下限周波数との間の任意の周波数の交流電力に変換する電力変換器とを含み、
前記地絡電流抑制システムは、
前記配電線と大地との間に設けられたインダクタンスが可変のリアクトルと、
前記配電線の対地静電容量値を測定する対地静電容量測定部と、
前記リアクトルのインダクタンス値の候補を複数選定し、選定した前記リアクトルの各インダクタンス値に対して、前記リアクトルを介して前記配電線から大地に至る経路のアドミタンスと測定された前記対地静電容量値との合成アドミタンスを周波数をパラメータとして算出するアドミタンス特性算出部と、
前記下限周波数から前記上限周波数までを積分区間として、算出された複数の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分する積分演算部と、
前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に前記リアクトルを設定するインダクタンス設定部とを備える、地絡電流抑制システム。
【請求項２】
前記アドミタンス特性算出部は、前記上限周波数と前記下限周波数との間の周波数で前記リアクトルと前記対地静電容量とが共振するように前記リアクトルのインダクタンス値の各候補を選定する、請求項１に記載の地絡電流抑制システム。
【請求項３】
前記交流回路は、前記配電線と大地との間に設けられた接地形計器用変圧器をさらに含み、
前記リアクトルは、前記接地形計器用変圧器の一次巻線の中性点と大地との間に接続される、請求項１に記載の地絡電流抑制システム。
【請求項４】
前記電力変換器の出力電圧は変換後の周波数に応じて変化し、
前記地絡電流抑制システムは、前記電力変換器の出力電圧が大きいほど、補正前の前記合成アドミタンスの絶対値から補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を減じた値が大きくなるように前記合成アドミタンスの絶対値を補正するアドミタンス特性補正部をさらに備え、
前記積分演算部は、補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分し、
前記インダクタンス設定部は、補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に前記リアクトルを設定する、請求項１または２に記載の地絡電流抑制システム。
【請求項５】
前記電力変換器は、変換後の周波数に応じて変換回数が異なり、
前記地絡電流抑制システムは、前記変換回数が多いほど、補正前の前記合成アドミタンスの絶対値から補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を減じた値が大きくなるように前記合成アドミタンスの絶対値を補正するアドミタンス特性補正部をさらに備え、
前記積分演算部は、補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分し、
前記インダクタンス設定部は、補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に前記リアクトルを設定する、請求項１または２に記載の地絡電流抑制システム。
【請求項６】
前記電力変換器は、変換後の周波数に応じて変換後の周波数の継続時間が異なり、
前記地絡電流抑制システムは、前記継続時間が長いほど、補正前の前記合成アドミタンスの絶対値から補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を減じた値が大きくなるように前記合成アドミタンスの絶対値を補正するアドミタンス特性補正部をさらに備え、
前記積分演算部は、補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分し、
前記インダクタンス設定部は、補正後の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に前記リアクトルを設定する、請求項１または２に記載の地絡電流抑制システム。
【請求項７】
交流回路の地絡電流抑制方法であって、
前記交流回路は、
上位の電力系統に２次側が非接地の変圧器を介して接続された配電線と、
前記配電線に接続され、受電した交流電力を予め設定された上限周波数と下限周波数との間の任意の周波数の交流電力に変換する電力変換器と、
前記配電線と大地との間に設けられたインダクタンスが可変のリアクトルとを含み、
前記地絡電流抑制方法は、
前記配電線の対地静電容量値を測定するステップと、
前記リアクトルのインダクタンス値の候補を複数選定し、選定した前記リアクトルの各インダクタンス値に対して、前記リアクトルを介して前記配電線から大地に至る経路のアドミタンスと測定された前記対地静電容量値との合成アドミタンスを周波数をパラメータとして算出するステップと、
前記下限周波数から前記上限周波数までを積分区間として、算出された複数の前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分するステップと、
前記合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に前記リアクトルを設定するステップとを備える、地絡電流抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統の地絡事故発生時に地絡電流を抑制するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地絡電流を抑制する方法として、系統電源の中性点と大地との間にリアクトルを設けて、電力系統の対地静電容量をリアクトルで補償する方法が知られている。
【０００３】
たとえば、特開平１０−２４８１６７号公報（特許文献１）は、高速かつ高精度に地絡電流を消滅させるためにサイリスタ制御による可変リアクトル装置で系統電源の中性点を接地する方法を開示する。可変リアクトル装置は、逆並列サイリスタ付きリアクトルと、このリアクトルに並列接続されたコンデンサを基本構成とする。地絡事故消滅装置は、１線地絡事故発生時に、各配電線の零相電流と母線の零相電圧から事故電流を消滅させるのに必要な可変リアクトル装置の供給電流を求める。地絡事故消滅装置は、この電流になるようにリアクトル装置のサイリスタを制御する。
【０００４】
地絡電流を抑制するその他の方法として、たとえば、特許第３７７８４７４号公報（特許文献２）に開示される技術では、地絡電流と逆位相電流を注入することによって地絡電流を相殺する。具体的には、地絡事故検出装置によって地絡電流が検出される。逆位相波形発生装置は、検出された地絡電流と同じ大きさで逆位相の逆位相電流を発生し、この逆位相電流を零相変成器の１次側の接地中性点を介して地絡相の地絡点に注入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２４８１６７号公報
【特許文献２】特許第３７７８４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、可変速モータをインバータ電源で駆動するような負荷装置が非接地交流系統に接続されている場合に地絡事故が発生すると、非接地交流系統の電源周波数以外にインバータ電源で発生する様々な周波数の故障電流が流れる。インバータ電源で発生する周波数が高くなると対地静電容量によるアドミタンスが低下するために故障電流が増加する。負荷装置として非接地交流系統に接続されるインバータ電源の台数が増加すると、インバータ電源の台数だけ故障電流がさらに増加する。
【０００７】
上記の場合、インバータ電源の出力周波数は種々存在するので、特定の周波数に対して効果のある電流抑制策を講じることはできない。たとえば、系統電源の中性点と大地との間にリアクトルを設けて、電力系統の対地静電容量とリアクトルとを共振させたとしても、共振周波数から大きく外れた周波数に対しては地絡電流の抑制効果が期待できない。
【０００８】
この発明の目的は、電源周波数と異なる周波数の交流を発生する電力変換器が接続された非接地交流系統における地絡事故に対して、簡易かつ有効な地絡電流抑制システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は一局面において、交流回路の地絡電流抑制システムであって、リアクトルと、対地静電容量測定部と、アドミタンス特性算出部と、積分演算部と、インダクタンス設定部とを含む。ここで交流回路は、上位の電力系統に２次側が非接地の変圧器を介して接続された配電線と、この配電線に接続された電力変換器とを含む。電力変換器は、受電した交流電力を予め設定された上限周波数と下限周波数との間の任意の周波数の交流電力に変換する。リアクトルは、配電線と大地との間に設けられ、インダクタンスが可変である。対地静電容量測定部は、配電線の対地静電容量値を測定する。アドミタンス特性算出部は、リアクトルのインダクタンス値の候補を複数選定し、選定したリアクトルの各インダクタンス値に対して、リアクトルを介して配電線から大地に至る経路のアドミタンスと測定された対地静電容量値との合成アドミタンスを周波数をパラメータとして算出する。積分演算部は、上記の下限周波数から上限周波数までを積分区間として、算出された複数の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分する。インダクタンス設定部は、合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値にリアクトルを設定する。
【００１０】
好ましくは、アドミタンス特性算出部は、上限周波数と下限周波数との間の周波数でリアクトルと対地静電容量とが共振するようにリアクトルのインダクタンス値の各候補を選定する。
【００１１】
好ましくは、交流回路は、配電線と大地との間に設けられた接地形計器用変圧器をさらに含む。この場合、リアクトルは、接地形計器用変圧器の一次巻線の中性点と大地との間に接続される。
【００１２】
電力変換器の出力電圧が変換後の周波数に応じて変化する場合には、好ましくは、地絡電流抑制システムは、電力変換器の出力電圧が大きいほど、補正前の上記の合成アドミタンスの絶対値から補正後の合成アドミタンスの絶対値を減じた値が大きくなるように上記の合成アドミタンスの絶対値を補正するアドミタンス特性補正部をさらに備える。この場合、積分演算部は、補正後の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分する。インダクタンス設定部は、補正後の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値にリアクトルを設定する。
【００１３】
変換後の周波数に応じて電力変換器による変換回数が異なる場合には、好ましくは、地絡電流抑制システムは、変換回数が多いほど、補正前の上記の合成アドミタンスの絶対値から補正後の合成アドミタンスの絶対値を減じた値が大きくなるように上記の合成アドミタンスの絶対値を補正するアドミタンス特性補正部をさらに備える。この場合、積分演算部は、補正後の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分する。インダクタンス設定部は、補正後の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値にリアクトルを設定する。
【００１４】
変換後の周波数に応じて電力変換器による変換後の周波数の継続時間が異なる場合には、好ましくは、地絡電流抑制システムは、継続時間が長いほど、補正前の上記の合成アドミタンスの絶対値から補正後の合成アドミタンスの絶対値を減じた値が大きくなるように上記の合成アドミタンスの絶対値を補正するアドミタンス特性補正部をさらに備える。この場合、積分演算部は、補正後の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分する。インダクタンス設定部は、補正後の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値にリアクトルを設定する。
【００１５】
この発明は他の局面において、交流回路の地絡電流抑制方法である。ここで、交流回路は、上位の電力系統に２次側が非接地の変圧器を介して接続された配電線と、この配電線に接続された電力変換器と、リアクトルとを含む。電力変換器は、受電した交流電力を予め設定された上限周波数と下限周波数との間の任意の周波数の交流電力に変換する。リアクトルは、配電線と大地との間に設けられ、インダクタンスが可変である。地絡電流抑制方法は、配電線の対地静電容量値を測定するステップと、リアクトルのインダクタンス値の候補を複数選定し、選定したリアクトルの各インダクタンス値に対して、リアクトルを介して配電線から大地に至る経路のアドミタンスと測定された対地静電容量値との合成アドミタンスを周波数をパラメータとして算出するステップと、上記の下限周波数から上限周波数までを積分区間として、算出された複数の合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分するステップと、合成アドミタンスの絶対値を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値にリアクトルを設定するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、電力変換器の変換周波数帯域を積分区間として、リアクトルを介して配電線から大地に至る経路のアドミタンスと測定された対地静電容量値との合成アドミタンスの絶対値を積分し、得られた積分値が最小のとなるときのインダクタンス値に補償リアクトルを設定するという簡易な方法によって、地絡電流の抑制を効果的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による地絡電流抑制システム２０が適用される交流回路１０の構成を示す図である。
【図２】図１の交流回路１０において１線地絡事故時の故障回路の零相分を示す図である。
【図３】図１の補償リアクトル制御部３０の構成を示すブロック図である。
【図４】図２の故障回路について算出された負荷側の合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性を示す図である。
【図５】合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性曲線の減少率を示す図である。
【図６】図３の積分演算部３５における積分演算について説明するための図である。
【図７】合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分した積分値と共振周波数との関係を示す図である。
【図８】地絡電流抑制システム２０による地絡電流抑制手順を示すフローチャートである。
【図９】補償リアクトルの他の接続例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による補償リアクトル制御部３０Ａの構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による地絡電流抑制手順を示すフローチャートである。
【図１２】図４の合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性曲線の補正例を示す図である。
【図１３】実施の形態２の変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１９】
＜実施の形態１＞
［交流回路１０の構成］
図１は、この発明の実施の形態１による地絡電流抑制システム２０が適用される交流回路１０の構成を示す図である。
【００２０】
図１を参照して、交流回路１０は、上位の電力系統１に２次側が非接地の変圧器２を介して接続された配電線１１と、配電線１１に接続された電力変換器１２と、電力変換器１２と交流線路１３を介して接続された可変速モータ１４とを含む。交流回路１０は、さらに、配電線１１に設けられた遮断器１５Ａ〜１５Ｃと、変圧器２と遮断器１５Ａ〜１５Ｃとの間の配電線１１に過電流保護用のヒューズ１６Ａ〜１６Ｃを介して接続された接地形計器用変圧器２１（ＥＶＴ：Earthing  Voltage  Transformer）と、接地形計器用変圧器２１の二次巻線２１Ｂに接続された可変の電流制限抵抗２４とを含む。
【００２１】
電力変換器１２は、可変速モータ１４の速度制御のために、配電線１１から受電した交流電力を、電力系統１の電源周波数と異なる周波数の交流電力に変換して可変速モータ１４に供給する。変換される周波数は下限周波数と上限周波数との間の任意の周波数（以下、運転周波数と称する）である。電力変換器１２として、たとえば、交流を直流に変換するコンバータと直流を交流に変換するインバータとから構成されるタイプのものや、交流を交流に直接変換するサイクロコンバータやマトリックスコンバータなどを用いることができる。
【００２２】
交流回路１０の配電線１１で１線地絡事故が生じた場合（地絡抵抗Ｒａｇ）や、交流線路１３で１線地絡事故が生じた場合（地絡抵抗Ｒｉｇ）は、絶縁変圧器が設けられている場合を除いて、交流回路１０全体の中性点電位が上昇する。この結果、電力系統１の電源周波数以外に電力変換器１２から出力される様々な周波数の事故電流が流れる。さらに、電力変換器１２がＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）方式の場合、ＰＷＭのキャリア周波数の電流も事故電流に重畳する。
【００２３】
地絡事故時の事故電流を抑制するために、地絡電流抑制システム２０は、インダクタンスが可変の補償リアクトル２３と、対地静電容量測定装置２７と、補償リアクトル制御部３０とを含む。補償リアクトル２３は、接地形計器用変圧器２１の一次巻線２１Ａの中性点２２と大地ＧＮＤとの間に接続される。
【００２４】
対地静電容量測定装置２７は、配電線１１の対地静電容量Ｃｓを測定する。具体的には、対地静電容量測定装置２７は、電流制限抵抗２４の抵抗値を変化させながら、電流制限抵抗２４に生じた電圧、電流制限抵抗２４を流れる電流、およびこれらの変化分を測定し、測定結果に基づいて対地静電容量Ｃｓを推定する。図１の交流回路１０の場合、厳密には配電線１１の対地静電容量Ｃｓと交流線路１３の対地静電容量Ｃｉとの合成容量（Ｃ＝Ｃｉ＋Ｃｓ）が検出される。
【００２５】
補償リアクトル制御部３０は、電流制限抵抗２４の抵抗値、電力変換器１２の運転周波数帯域、および対地静電容量Ｃに基づいて補償リアクトル２３のインダクタンスを最適な値に設定する。補償リアクトル制御部３０は、たとえば、コンピュータによって構成される。
【００２６】
［地絡事故時の故障電流について］
図２は、図１の交流回路１０において１線地絡事故時の故障回路の零相分を示す図である。
【００２７】
一般に、地絡事故時の故障電流は、想定される複数の起電力についてそれぞれ零相故障回路を流れる故障電流を求め、求めた故障電流を重畳することによって得られる。各起電力の周波数が異なる場合は、故障電流の大きさは各起電力に対する故障電流の２乗和の平方根で与えられる。
【００２８】
既に説明したように、想定される故障電流の起電力として、電力系統１の電源、電力変換器１２の出力電圧、ＰＷＭのキャリア発振器などがある。このうち、最も周波数が高いのはＰＷＭのキャリア周波数であるが、キャリア信号はコモンモードフィルタによって容易に減衰させることができるので問題としなくてもよい。一方、電力変換器１２の出力電圧は発生電圧が系統電源やキャリア発振器に比べて大きく、運転周波数の増加や設置台数の増加によって故障電流が増加するので地絡電流の主要因と考えることができる。
【００２９】
以下、図２に示す故障回路に基づいて、電力変換器１２の負荷側での地絡事故時に電力変換器１２によって生じる故障電流Ｉｇｉを求める。まず、故障電流Ｉｇｉは零相電流Ｉｏｉと、
Ｉｇｉ＝Ｉｏｉ×３                                                …(1)
の関係がある。電力変換器１２の出力電圧（線間電圧）をＶｉとしたとき、等価電源４１の電圧Ｅｉは、
Ｅｉ＝Ｖｉ／√３                                                  …(2)
で与えられる。地絡抵抗４２（抵抗値Ｒｉｇ×３）はノードＡ，Ｂ間に等価電源４１と直列接続される。ノードＡ，Ｂ間には、さらに、対地静電容量４３（インピーダンス１／ｊωＣ、ｊは虚数単位、ω／２πは電力変換器１２の運転周波数）と、電流制限抵抗（Ｒｏ×３）および補償リアクトル２３のインピーダンスｊωＬ×３の直列合成インピーダンス４４とが互いに並列に設けられる。接地形計器用変圧器２１の一次巻線２１Ａのインピーダンスも考えられるが、電流制限抵抗２４の抵抗値Ｒｏに比べて小さいので無視できる。
【００３０】
図２の場合、等価電源Ｅから見た故障回路のインピーダンスＺｏｓは、
Ｚｏｓ＝３×Ｒｉｇ＋１／Ｙ                                        …(3)
Ｙ＝ｊωＣ＋１／（３×Ｒｏ＋３×ｊωＬ）                          …(4)
で与えられる。上式（４）のＹは、図２の故障回路のノードＡ，Ｂから負荷側を見たアドミタンスである。すなわち、アドミタンスＹは、補償リアクトル２３を介して配電線１１から大地ＧＮＤに至る経路のアドミタンスと配電線１１の対地静電容量Ｃとの合成アドミタンスである。補償リアクトル２３と対地静電容量Ｃとが共振するときには、式（４）の合成アドミタンスの絶対値｜Ｙ｜（以下、アドミタンス｜Ｙ｜とも記載する）は最小になるので、故障回路のインピーダンスＺｏｓは最大になる。このとき、共振周波数ｆｏおよび合成アドミタンスの絶対値｜Ｙ｜は、
【００３１】
【数１】
2011147244.tif 000003
【００３２】
と表わされる。
上式（３）のＺｏｓを用いると、零相電流Ｉｏｉは、
Ｉｏｉ＝Ｅｉ／Ｚｏｓ                                              …(7)
と表わされる。補償リアクトル２３と対地静電容量Ｃとが共振状態にあるときには、故障回路のインピーダンスＺｏｓが最大になるので、零相電流Ｉｏｉが最小となり、事故電流Ｉｇｉが抑制される。
【００３３】
［補償リアクトル制御部３０の構成］
図３は、図１の補償リアクトル制御部３０の構成を示すブロック図である。図３を参照して、補償リアクトル制御部３０は、対地静電容量入力部３１と、制限抵抗入力部３２と、運転周波数入力部３３と、アドミタンス特性算出部３４と、積分演算部３５と、インダクタンス設定部３６とを含む。
【００３４】
対地静電容量入力部３１、制限抵抗入力部３２、および運転周波数入力部３３は、補償リアクトル２３のインダクタンス値を決定するのに必要な対地静電容量Ｃｓ、電流制限抵抗２４の抵抗値Ｒｏ、および電力変換器１２の運転周波数の範囲（下限周波数、上限周波数）の入力をそれぞれ受ける。これらの値は、補償リアクトル制御部３０を構成するコンピュータのキーボードから入力してもよいし、対地静電容量測定装置２７から対地静電容量（Ｃ＝Ｃｓ＋Ｃｉ）および電流制限抵抗２４の抵抗値Ｒｏが送信され、電力変換器１２から運転周波数帯域が送信されるようにしてもよい。
【００３５】
アドミタンス特性算出部３４は、補償リアクトル２３のインダクタンス値の候補を複数選定する。そして、アドミタンス特性算出部３４は、選定した補償リアクトル２３の各インダクタンス値に対して、補償リアクトル２３を介して配電線１１から大地ＧＮＤに至る経路のアドミタンスと測定された対地静電容量値Ｃとの合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数をパラメータとして算出する。この場合、電力変換器１２の運転周波数の上限周波数と下限周波数との間の周波数で補償リアクトル２３と対地静電容量Ｃとが共振するように補償リアクトル２３のインダクタンス値の各候補を選定するのが好ましい。具体的には、アドミタンス特性算出部３４は、電力変換器１２の変換周波数の上限周波数と下限周波数との間で共振周波数ｆｏの候補を複数選定し、選定した共振周波数ｆｏの各候補から、上式（５）を用いてインダクタンスＬを逆算する。アドミタンス特性算出部３４は、こうして得られた各インダクタンスＬ、対地静電容量値Ｃ、および電流制限抵抗２４の抵抗値Ｒｏを用いて上式（６）から合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性を算出する。
【００３６】
積分演算部３５は、電力変換器１２の運転周波数の下限周波数から上限周波数までを積分区間として、算出された各合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分する。
【００３７】
インダクタンス設定部３６は、積分演算部３５によって算出された合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数についての積分値が最小のときのインダクタンス値に補償リアクトル２３のインダクタンスを設定する。
【００３８】
図４は、図２の故障回路について算出された負荷側の合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性を示す図である。
【００３９】
図４の周波数特性の計算において、対地静電容量Ｃを５μＦとし、制限抵抗Ｒｏを１３４Ωとし、電力変換器１２の運転周波数帯域を１０〜２４０Ｈｚとした。図４の曲線Ｆ０は、補償リアクトル２３のインダクタンスＬを０とした場合である。曲線Ｆ１〜Ｆ７は、それぞれ、共振周波数ｆｏを２０Ｈｚ、４０Ｈｚ、６０Ｈｚ、７０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、１ｋＨｚとした場合である。
【００４０】
図５は、合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性曲線の減少率を示す図である。図５の各曲線Ｆ１〜Ｆ７は、図４の各曲線Ｆ１〜Ｆ７についての合成アドミタンス｜Ｙ｜と曲線Ｆ０の合成アドミタンス｜Ｙ｜との比を計算したものである。図５に示すように、共振周波数よりも上の周波数では合成アドミタンス｜Ｙ｜が少なくとも３０％程度減少している。
【００４１】
図６は、図３の積分演算部３５における積分演算について説明するための図である。図６において横軸は周波数を表わし、縦軸は合成アドミタンス｜Ｙ｜［Ｓ］を表わす。図３の積分演算部３５は、周波数の関数である合成アドミタンス｜Ｙ｜を電力変換器１２の変換周波数帯域（下限周波数ＬＬ（１０Ｈｚ）から上限周波数ＵＬ（２４０Ｈｚ）までの間）で定積分する。積分値は、図６の合成アドミタンス曲線ＹＦと横軸（周波数軸）とで囲まれた部分（図でハッチングを付した部分）の面積に相当する。
【００４２】
図７は、合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分した積分値と共振周波数との関係を示す図である。図７は、図５の各曲線Ｆ１〜Ｆ７について合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分した積分値と曲線Ｆ０についての合成アドミタンス｜Ｙ｜の積分値との差を示したものである。縦軸が算出された合成アドミタンス｜Ｙ｜の積分値の差を示し、横軸が各曲線Ｆ１〜Ｆ７に対応する共振周波数ｆｏを示す。図７は、積分値の差が大きいほど事故電流の抑制効果が大きいことを示している。図７の場合、共振周波数が２０Ｈｚの場合が最も事故電流の抑制効果が高い結果となっている。ただし、この結果は、対地静電容量値Ｃｓ、電流制限抵抗２４の抵抗値、および電力変換器１２の運転周波数帯域などのパラメータによるので、たとえば運転周波数帯域が異なれば最適な補償リアクトル２３のインダクタンス値（すなわち、共振周波数ｆｏ）は異なると考えられる。
【００４３】
図８は、地絡電流抑制システム２０による地絡電流抑制手順を示すフローチャートである。以下、図１、図８を参照してこれまでの説明を総括する。
【００４４】
ステップＳ１で、対地静電容量測定装置２７によって対地静電容量Ｃが測定され、補償リアクトル制御部３０に入力される。補償リアクトル制御部３０は、さらに、制限抵抗値および電力変換器１２の運転周波数の入力を受ける（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００４５】
次に、補償リアクトル制御部３０は、電力変換器１２の運転周波数帯域の範囲内で共振周波数ｆｏを選定し（ステップＳ４）、前述の式（５）を用いて共振周波数ｆｏに対応する補償リアクトル２３のインダクタンス値Ｌを算出する（ステップＳ６）。補償リアクトル制御部３０は、求めたインダクタンス値Ｌと、ステップＳ１，Ｓ２で入力された対地静電容量Ｃおよび電流制限抵抗２４の抵抗値Ｒｏとを用いて、前述の式（６）に従って合成アドミタンスの絶対値｜Ｙ｜を角周波数ωをパラメータとして算出する。上記のステップＳ４〜Ｓ６は、複数の共振周波数の候補について繰返される（ステップＳ７）。
【００４６】
次に、補償リアクトル制御部３０は、ステップＳ６で求めた各合成アドミタンス｜Ｙ｜を、ステップＳ３で入力された運転周波数帯域を積分区間として周波数について積分する（ステップＳ８）。補償リアクトル制御部３０は、合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分することにより得られた積分値が最小のときのインダクタンス値に補償リアクトル２３のインダクタンスを設定する（ステップＳ９）。
【００４７】
このように実施の形態１の地絡電流抑制システム２０によれば、電力変換器１２の運転周波数帯域を積分区間として、補償リアクトル２３を介して配電線１１から大地ＧＮＤに至る経路のアドミタンスと測定された対地静電容量値Ｃとの合成アドミタンス｜Ｙ｜を積分し、得られた積分値が最小となるときのインダクタンス値に補償リアクトル２３を設定するという簡易な方法によって、地絡電流の抑制を効果的に行なうことができる。
【００４８】
図９は、補償リアクトルの他の接続例を示す図である。図９の場合、補償リアクトル２３Ａ〜２３Ｃが配電線１１の相ごとに、各相の配電線と大地ＧＮＤとの間に設けられる。補償リアクトルをこのように配置しても、上述した方法で最適なインダクタンス値を設定することができる。
【００４９】
＜実施の形態２＞
実施の形態２では、図１の電力変換器１２の出力電圧が周波数依存性を有する場合について説明する。出力電圧が大きいほど事故電流は増加するので、事故電流を抑制するために、実施の形態２では出力電圧が大きくなる周波数帯域が他の領域よりも強調されるように、図４に示した合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性曲線を補正する。
【００５０】
図１０は、この発明の実施の形態２による補償リアクトル制御部３０Ａの構成を示す図である。図１０の補償リアクトル制御部３０Ａは、アドミタンス特性補正部３７を含む点で図３の補償リアクトル制御部３０と異なる。
【００５１】
アドミタンス特性補正部３７は、合成アドミタンス｜Ｙ｜の各周波数特性曲線について、電力変換器１２の出力電圧が大きいほど、補正前の合成アドミタンス｜Ｙ｜から補正後の合成アドミタンス｜Ｙ｜を減じた値が大きくなるように補正する。この後、積分演算部３５は、電力変換器１２の運転周波数帯域を積分区間として、補正後の各合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分する。インダクタンス設定部３６は、補正後の合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に補償リアクトル２３を設定する。その他の点については図３の場合と同じであるので同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００５２】
図１１は、この発明の実施の形態２による地絡電流抑制手順を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、ステップＳ７とステップＳ８の間にステップＳ１０が追加される点で、図８のフローチャートと異なる。
【００５３】
ステップＳ８で、図１０のアドミタンス特性補正部３７は、ステップＳ６で算出された合成アドミタンス｜Ｙ｜の各周波数特性曲線について、電力変換器１２の出力電圧が大きいほど、補正前の合成アドミタンス｜Ｙ｜から補正後の合成アドミタンス｜Ｙ｜を減じた値が大きくなるように補正する。次のステップＳ８で、積分演算部３５は、電力変換器１２の運転周波数帯域を積分区間として、補正後の各合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分する。次のステップＳ９で、インダクタンス設定部３６は、補正後の合成アドミタンス｜Ｙ｜を周波数について積分した積分値が最小のときのインダクタンス値に補償リアクトル２３を設定する。その他の点については図８のフローチャートと同じであるので同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００５４】
図１２は、図４の合成アドミタンス｜Ｙ｜の周波数特性曲線の補正例を示す図である。図１２では、一例として、図４の曲線Ｆ４を補正する場合が示される。図１２の上段のグラフは、出力電圧の周波数特性を示し、図１２の下段のグラフは、曲線Ｆ４とその補正後の曲線Ｆ４ｃとを示す。
【００５５】
図１２の例の場合、周波数が６０Ｈｚの場合の出力電圧を基準電圧Ｖ６０とし、周波数ごとに、基準電圧Ｖ６０と各周波数の出力電圧との比を合成アドミタンス｜Ｙ｜に乗算することによって補正曲線Ｆ４ｃが計算される。たとえば、周波数２５Ｈｚの場合、補正前の合成アドミタンス（０．００４）に基準電圧Ｖ６０と２５Ｈｚにおける出力電圧Ｖ２５と比が乗算される。
【００５６】
図１３は、実施の形態２の変形例について説明するための図である。図１３では、図１の可変速モータ１４が使用する周波数の使用回数に分布がある場合、すなわち電力変換器１２にの変換回数に周波数依存性がある場合について示されている。図１３の上段のグラフは、変換後の周波数に応じた電力変換器１２の変換頻度の分布を示す。図１３の下段のグラフは、図４の曲線Ｆ２（実線）とその補正後の曲線Ｆ２ｃ（破線）とを示す。
【００５７】
図１３に示すように、電力変換器１２の変換頻度に周波数依存性がある場合には、アドミタンス特性補正部３７は、変換頻度（変換回数）が大きいほど、補正前の合成アドミタンス（曲線Ｆ２）から補正後の合成アドミタンス（曲線Ｆ２ｃ）を減じた値が大きくなるように合成アドミタンス｜Ｙ｜を補正する。
【００５８】
なお、変換後の周波数に応じて変換後の周波数の継続時間が異なる場合には、上記の変換回数に代えて変換後の周波数の継続時間を用いてもよい。すなわち、アドミタンス特性補正部３７は、変換後の周波数の継続時間が長いほど、補正前の合成アドミタンスから補正後の合成アドミタンスを減じた値が大きくなるように合成アドミタンス｜Ｙ｜を補正する。
【００５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６０】
２  変圧器、１０  交流回路、１１  配電線、１２  電力変換器、２０  地絡電流抑制システム、２１  接地形計器用変圧器、２２  中性点、２３，２３Ａ〜２３Ｃ  補償リアクトル、２４  電流制限抵抗、２７  対地静電容量測定装置、３０，３０Ａ  補償リアクトル制御部、３１  対地静電容量入力部、３２  制限抵抗入力部、３３  運転周波数入力部、３４  アドミタンス特性算出部、３５  積分演算部、３６  インダクタンス設定部、３７  アドミタンス特性補正部、Ｃｓ，Ｃｉ  対地静電容量、Ｌ  補償リアクトル２３のインダクタンス、Ｒｏ  電流制限抵抗２４の抵抗値、ＧＮＤ  大地。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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