(57)【要約】【課題】常に安定した精度での地絡判定を実現する。【解決手段】直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間に、ＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、直流電源又は直流負荷と接続され、ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、直流電路対とＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、ＤＣバスのＰ線−Ｎ線間を分圧する抵抗の直列体であっって、その相互接続点が接地されているもの、及び、Ｎ線の対地電圧を検出する電圧センサを有する地絡検出回路と、ＤＣバス電圧及び直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、当該閾値と、Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う判定部と、を備えている直流電源システムである。【選択図】図３
2019030099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間に、ＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、
直流電源又は直流負荷と接続され、前記ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、前記ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、
前記直流電路対と前記ＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、
前記ＤＣバスのＰ線−Ｎ線間を分圧する抵抗の直列体であって、その相互接続点が接地されているもの、及び、Ｎ線の対地電圧を検出する電圧センサを有する地絡検出回路と、
前記ＤＣバス電圧及び前記直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、当該閾値と、前記Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う判定部と、
を備えている直流電源システム。
【請求項２】
前記判定部は、地絡発生時の前記Ｎ線の対地電圧に基づいて地絡箇所を判定する請求項１に記載の直流電源システム。
【請求項３】
前記判定部は、地絡箇所の候補が複数ある場合に、前記直流電源又は直流負荷を１台ごとに解列し、その際の前記Ｎ線の対地電圧の変化に基づいて地絡箇所を特定する請求項２に記載の直流電源システム。
【請求項４】
前記判定部は、前記電力変換器の制御部とは別に独立して設けられている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の直流電源システム。
【請求項５】
直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間にＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、直流電源又は直流負荷と接続され、前記ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、前記ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、前記直流電路対と前記ＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、を含む直流電源システムがある場合において、当該直流電源システムにおける制御部が実行する地絡判定方法であって、
前記ＤＣバス電圧及び前記直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、
前記ＤＣバスのＮ線の対地電圧を検出し、
前記閾値と、前記Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う、
地絡判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源システム及び地絡判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣバスに複数の蓄電池等がＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された直流電源システムにおける地絡検出回路は、ＤＣバスの２線の線間電圧を２つの抵抗の直列体で分圧し、２つの抵抗の接続点を抵抗接地した回路を有している（例えば、特許文献１、図２）。地絡発生時には、この抵抗を通して電流が流れる閉回路が構成され、その電流が流れる抵抗の両端電圧に基づいて、地絡発生を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６２９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば蓄電池の電圧には変動幅があり、地絡時に流れる電流も変化する。そのため、地絡検出ができなかったり、逆に、誤検出したりする場合がある。すなわち、地絡判定の精度の安定性が乏しい。
かかる課題に鑑み、本発明は、常に安定した精度での地絡判定を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一表現に係る直流電源システムは、直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間に、ＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、直流電源又は直流負荷と接続され、前記ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、前記ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、前記直流電路対と前記ＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、前記ＤＣバスのＰ線−Ｎ線間を分圧する抵抗の直列体であって、その相互接続点が接地されているもの、及び、Ｎ線の対地電圧を検出する電圧センサを有する地絡検出回路と、前記ＤＣバス電圧及び前記直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、当該閾値と、前記Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う判定部と、を備えている。
【０００６】
また、本発明の一表現に係る地絡判定方法は、直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間にＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、直流電源又は直流負荷と接続され、前記ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、前記ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、前記直流電路対と前記ＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、を含む直流電源システムがある場合において、当該直流電源システムにおける制御部が実行する地絡判定方法であって、前記ＤＣバス電圧及び前記直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、前記ＤＣバスのＮ線の対地電圧を検出し、前記閾値と、前記Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う、地絡判定方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、常に安定した精度での地絡判定を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る直流電源システムを含む、電源システムの構成の一例を示す回路図である。
【図２】図１を簡略化して示す回路図である。
【図３】図２と同様の図（但し、制御用の接続線は省略している。）に、対地電位を書き込んだ図である。
【図４】図３をベースに、地絡予想点を書き込んだ図である。
【図５】図４の一部を抜き出した回路図において、Ａ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。
【図６】図４の一部を抜き出した回路図において、Ｂ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。
【図７】図４の一部を抜き出した回路図において、Ｃ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。
【図８】図４の一部を抜き出した回路図において、Ｄ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。
【図９】地絡判定の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１０】
（１）この直流電源システムは、直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間に、ＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、直流電源又は直流負荷と接続され、前記ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、前記ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、前記直流電路対と前記ＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、前記ＤＣバスのＰ線−Ｎ線間を分圧する抵抗の直列体であって、その相互接続点が接地されているもの、及び、Ｎ線の対地電圧を検出する電圧センサを有する地絡検出回路と、前記ＤＣバス電圧及び前記直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、当該閾値と、前記Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う判定部と、を備えている。
【００１１】
このような直流電源システムにおける判定部は、ＤＣバス電圧及び直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新するので、閾値を各電圧に応じて適切に変化させることができる。そして、この閾値及び地絡発生時に起きるＮ線の対地電圧の変化に基づいて、常に安定した精度での地絡判定を行うことができる。
【００１２】
（２）また、（１）の直流電源システムにおいて、前記判定部は、地絡発生時の前記Ｎ線の対地電圧に基づいて地絡箇所を判定するようにしてもよい。
地絡発生時のＮ線の対地電圧は、地絡箇所に依存して異なる値となる場合がある。そこで、判定部は、地絡発生時のＮ線の対地電圧に基づいて地絡箇所を特定するか又は少なくとも絞り込むことができる。
【００１３】
（３）また、（２）の直流電源システムにおいて、前記判定部は、地絡箇所の候補が複数ある場合に、前記直流電源又は直流負荷を１台ごとに解列し、その際の前記Ｎ線の対地電圧の変化に基づいて地絡箇所を特定するようにしてもよい。
この場合、解列してみてＮ線の対地電圧に変化があれば、解列した電路の先に地絡箇所があると判定することができる。
【００１４】
（４）また、（１）〜（３）の直流電源システムにおいて、前記判定部は、前記電力変換器の制御部とは別に独立して設けられていてもよい。
この場合、例えば直流電源システム全体を管理下に置く制御部に判定部を設けることにより、各電力変換器の制御に影響を与えることなく、地絡の判定を迅速に行うことができる。
【００１５】
（５）一方、方法の観点からは、直流２電路をＰ線、Ｎ線とした場合のＰ線−Ｎ線間にＤＣバス電圧が印加されるＤＣバスと、直流電源又は直流負荷と接続され、前記ＤＣバスのＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、前記ＤＣバスとＮ線を共有する直流電路対と、前記直流電路対と前記ＤＣバスとの間に設けられた非絶縁の電力変換器と、を含む直流電源システムがある場合において、当該直流電源システムにおける制御部が実行する地絡判定方法であって、前記ＤＣバス電圧及び前記直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新し、前記ＤＣバスのＮ線の対地電圧を検出し、前記閾値と、前記Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う、地絡判定方法である。
【００１６】
このような地絡判定方法によれば、ＤＣバス電圧及び直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新するので、閾値を各電圧に応じて適切に変化させることができる。そして、この閾値及び地絡発生時に起きるＮ線の対地電圧の変化に基づいて、常に安定した精度での地絡判定を行うことができる。
【００１７】
［実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態に係る直流電源システム及び地絡検出方法について、図面を参照して説明する。
【００１８】
《回路構成例》
図１は、本発明の一実施形態に係る直流電源システム１００を含む、電源システム２００の構成の一例を示す回路図である。この電源システム２００は、商用電力系統と系統連系して蓄電池ユニットに蓄えた電力を、直流負荷に提供するものである。電源システム２００中の、直流回路部分を、直流電源システム１００と呼ぶものとする。
【００１９】
具体的には、一対の蓄電池ユニット１，２とＤＣバス５との間には、非絶縁のＤＣ／ＤＣコンバータ１０が設けられている。本例におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、一対の蓄電池ユニット１，２に対応して設けられた２系統入力タイプのものである。このような一対の蓄電池ユニット及びＤＣ／ＤＣコンバータの組み合わせは、１組であってもよいが、通常は複数組設けられ、これらが、ＤＣバス５に対して互いに並列に接続されている。図１では、もう一つの組として、一対の蓄電池ユニット３，４とＤＣバス５との間にも、非絶縁のＤＣ／ＤＣコンバータ３０が設けられている状態を示している。
【００２０】
蓄電池ユニット１は、蓄電池１ｂと、蓄電池１ｂをＤＣ／ＤＣコンバータ１０に接続またはＤＣ／ＤＣコンバータ１０から解列するためのリレー１ｃと、を備えている。なお、正確には、リレー１ｃとはリレー接点を意味し、図示しないリレーコイルの励磁／非励磁により動作する（以下同様。）。
蓄電池ユニット２も同様に、蓄電池２ｂと、リレー２ｃとを備えている。
【００２１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、まず、蓄電池ユニット１に接続される主回路要素として、コンデンサ１１、直流リアクトル１２、スイッチング素子１３，１４、コンデンサ１５、及び、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０をＤＣバス５に接続またはＤＣ／ＤＣコンバータ１０から解列するためのリレー１６とを備えている。蓄電池ユニット２に接続される主回路要素としては、コンデンサ２１、直流リアクトル２２、及び、スイッチング素子２３，２４を備えている。
【００２２】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、計測制御要素として、電圧センサ１７，２７、電流センサ１８，２８、電圧センサ１９，２０、及び、制御部１０Ｃを備えている。電圧センサ１７，２７は、それぞれ、リレー１ｃ，２ｃが閉路しているときの蓄電池ユニット１，２の電圧を検出する。電流センサ１８，２８は、それぞれ、直流リアクトル１２，２２に流れる電流を検出する。電圧センサ１９は、コンデンサ１５の両端の電圧を検出する。電圧センサ２０は、ＤＣバス５の２線（Ｐ線−Ｎ線）間の電圧を検出する。各センサ出力は制御部１０Ｃに送られ、これに基づいて、制御部１０Ｃはスイッチング素子１３，１４及び２３，２４を制御する。
【００２３】
他の蓄電池ユニット３，４及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０の組についても、内部構成は同様であるので内部の符号の図示や詳細な説明は省略する。また、以下の説明では代表として蓄電池ユニット１，２及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０についてのみ述べるが、その他の組についても同様である。
【００２４】
次に、非絶縁のＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、主回路要素として、ＤＣバス５との接続またはＤＣバス５からの解列のためのリレー５１、コンデンサ５２、直流リアクトル５３、スイッチング素子５４，５５、コンデンサ５６、及び、負荷装置９の接続または負荷装置９の切離しのためのリレー５７とを備えている。
【００２５】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、計測制御要素として、電圧センサ５８ａ，５８ｂ，５８ｃ、電流センサ５９、及び、制御部５０Ｃを備えている。電圧センサ５８ａは、リレー５１が閉路しているときＤＣバス５の２線（Ｐ線−Ｎ線）間の電圧を検出する。電圧センサ５８ｂは、コンデンサ５６の両端の電圧を検出する。電圧センサ５８ｃは、負荷装置９への印加電圧を検出する。電流センサ５９は、直流リアクトル５３に流れる電流を検出する。各センサ出力は制御部５０Ｃに送られ、これに基づいて、制御部５０Ｃはスイッチング素子５４，５５を制御する。
【００２６】
なお、この例では、負荷装置９及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０は１組のみであるが、複数組がＤＣバス５に並列に接続される場合もある。
【００２７】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０は、主回路要素として、ＤＣバス５との接続またはＤＣバス５からの解列のためのリレー４１、コンデンサ４２、６個のスイッチング素子によって構成されたフルブリッジ回路４３、及び、交流リアクトル４４を備えている。
【００２８】
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０は、計測制御要素として、電圧センサ４５及び制御部４０Ｃを備えている。電圧センサ４５は、リレー４１が閉路しているときＤＣバス５の２線（Ｐ線−Ｎ線）間の電圧を検出する。電圧センサ４５の出力は制御部４０Ｃに送られ、これに基づいて、制御部４０Ｃはフルブリッジ回路４３を制御する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４０は、絶縁トランス７を介して、商用電力系統８と接続されている。
【００２９】
ＤＣバス５には、地絡検出回路６が設けられている。この地絡検出回路６において、ＤＣバス５のＰ線−Ｎ線間には、抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列体が接続されている。この直列体の相互接続点Ｐは、接地され、接地電位（０［Ｖ］）となっている。電圧センサ６ｖは、接地電位とＮ線との間にあり、Ｎ線の対地電圧を検出する。なお、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値はそれぞれ、その記号を用いてＲ１，Ｒ２とする。
【００３０】
制御部６０は、いわば直流電源システム１００若しくは電源システム２００における「統合指令コントローラ」であり、地絡検出に必要な情報を継続的に取得し続けるとともに、リレー１ｃ，２ｃ，１６，４１，５１，５７の開閉を制御することができる。また、制御部６０は、地絡検出に関しての判定部６１としての機能も有する。
【００３１】
なお、リレー１６については必要に応じて制御部１０Ｃも、その開閉を制御することができる。リレー４１については必要に応じて制御部４０Ｃも、その開閉を制御することができる。さらに、リレー５１，５７については必要に応じて制御部５０Ｃも、それらの開閉を制御することができる。各リレー１ｃ，２ｃ，１６，４１，５１，５７は、通常、閉路されており、解列（断路）が必要な場合に開路される。
【００３２】
制御部１０Ｃ，４０Ｃ，５０Ｃ，６０は典型的にはコンピュータ（ＣＰＵ）を含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、各制御部の記憶装置（図示せず。）に格納される。なお、システム全体の統合指令コントローラとしての制御部（判定部６１を含む。）６０は、各電力変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０等，ＡＣ／ＤＣコンバータ４０，ＤＣ／ＤＣコンバータ５０）の制御部とは別に独立して設けられている。このように、直流電源システム全体を管理下に置く制御部６０に判定部６１を設けることにより、各電力変換器の制御に影響を与えることなく、地絡の判定を迅速に行うことができる。
【００３３】
但し、ここでは、統合指令コントローラとしての制御部６０を独立して設ける例を示したが、制御部６０の機能を、電力変換器の制御部１０Ｃ等，４０Ｃ，５０Ｃのいずれかに含めることも可能である。
【００３４】
《運転モード》
上記の電源システム２００は、例えば以下のような運転モードを有する。
（連系運転モード１）
連系運転モード１では、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０が交流から直流への変換を行い、ＤＣバス５に電力を送り込む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣバス電圧を所定の電圧に変換し、蓄電池ユニット１，２の充電を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ＤＣバス電圧を所定の電圧に変換し、負荷装置９に給電する。
【００３５】
（連系運転モード２）
連系運転モード２では、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０が交流から直流への変換を行い、ＤＣバス５に電力を送り込む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣバス電圧を所定の電圧に変換し、蓄電池ユニット１，２の充電を行う。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は停止しており、負荷装置９への給電は行われない。
【００３６】
（連系運転モード３）
連系運転モード２では、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０が交流から直流への変換を行い、ＤＣバス５に電力を送り込む。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ＤＣバス電圧を所定の電圧に変換し、負荷装置９に給電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０その他、蓄電池用のＤＣ／ＤＣコンバータは全て停止している。
【００３７】
（自立運転モード）
自立運転モードではＡＣ／ＤＣコンバータ４０が停止している。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０他、いずれかの蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、蓄電池を放電させ、ＤＣバス５に電力を供給している。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、ＤＣバス電圧を所定の電圧に変換し、負荷装置９に給電する。
【００３８】
《簡略化した回路構成例》
図２は、図１を簡略化して示す回路図である。蓄電池ユニット及びＤＣ／ＤＣコンバータは、代表として、蓄電池ユニット１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみを表している。ＤＣバス５のＰ線−Ｎ線間には、ＤＣバス電圧Ｖｂｕｓが印加される。蓄電池ユニット１とＤＣ／ＤＣコンバータ１０とを繋ぐ直流電路対５Ａは、ＤＣバス５のＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、ＤＣバス５とＮ線を共有する。直流電路対５Ａの線間の電圧はＶｂａｔとする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と負荷装置９とを繋ぐ直流電路対５Ｂは、ＤＣバス５のＰ線電位とは異なるＰ線電位を有し、かつ、ＤＣバス５とＮ線を共有する。直流電路対５Ｂの線間の電圧はＶｌｏａｄとする。
【００３９】
上記の電圧Ｖｂａｔは、代表的な数値を挙げれば２２０Ｖであるが、蓄電池の充電状態や使用年数により、例えば１７０Ｖ〜２７０Ｖの変動幅がある。また、ＤＣバス電圧Ｖｂｕｓは、代表的な数値を挙げれば３５０Ｖであるが、蓄電池の能力の影響や需給バランス等により、例えば３２０Ｖ〜３８０Ｖの変動幅がある。電圧Ｖｌｏａｄは、代表的な数値としては１２０Ｖであるが、これも、９０Ｖ〜１４５Ｖの変動幅がある。
【００４０】
《対地電位》
図３は、図２と同様の図（但し、制御用の接続線は省略している。）に、対地電位を書き込んだ図である。
図３において、地絡検出回路６内の接続点Ｐの電位は０［Ｖ］である。この電位を基準に、ＤＣバス５のＰ線電位をＶｂｕｓ＿ＰＬ、Ｎ線電位を−Ｖｂｕｓ＿ＮＬとする。Ｐ線電位Ｖｂｕｓ＿ＰＬはプラス、Ｎ線電位−Ｖｂｕｓ＿ＮＬはマイナスとなり、仮にＲ１＝Ｒ２の場合であって、例えばＤＣバス電圧Ｖｂｕｓが３５０Ｖの場合には、Ｐ線電位Ｖｂｕｓ＿ＰＬは＋１７５Ｖ、Ｎ線電位−Ｖｂｕｓ＿ＮＬは−１７５Ｖとなる。但し、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は同じ値でなくてもよい。
【００４１】
Ｎ線は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０，５０が非絶縁であるため、リレー１ｃ，２ｃ，１６，４１，５１，５７（図１）が閉じている場合、実質的に、直流電源システム１００内で共通の線である。従って、ＤＣバス５のＮ線のみならず、蓄電池ユニット１の直近でも、また、負荷装置９の直近でも、共に、同じＮ線電位−Ｖｂｕｓ＿ＮＬである。
【００４２】
蓄電池ユニット１のプラス側の電位は、Ｎ線電位−Ｖｂｕｓ＿ＮＬに電圧Ｖｂａｔを乗せた値となり、（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ＋Ｖｂａｔ）である。一方、負荷装置９のプラス側の電位は、Ｎ線電位−Ｖｂｕｓ＿ＮＬに電圧Ｖｌｏａｄを乗せた値となり、（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ＋Ｖｌｏａｄ）である。地絡が発生していない通常の状態では、地絡検出回路６内の電圧センサ６ｖは、Ｎ線の対地電圧すなわち、（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ−０）＝（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）を検出している。この対地電圧を、ＤＣバス電圧を用いて表すと、
（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）＝Ｖｂｕｓ×｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝    ・・・（１）
である。
【００４３】
図４は、図３をベースに、地絡予想点を書き込んだ図である。
図４において、地絡が予想される箇所は、例えば、図中の丸印で囲んだＡ１点，Ａ２点，Ａ３点，Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点である。Ａ１点，Ａ２点，Ａ３点は共通のＮ線であるため、まとめてＡ点と考えると、Ａ点，Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点の４種類の地絡が考えられる。
【００４４】
《Ａ点の地絡》
図５は、図４の一部を抜き出した回路図において、Ａ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。Ａ点で地絡すると、太線で示す閉回路が形成される。この場合、Ｎ線の対地電圧は０［Ｖ］となる。すなわち、電圧センサ６ｖの検出する電圧が、直前に検出し記憶していた（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）から０［Ｖ］に変化した場合、Ａ点すなわちＮ線地絡である。
【００４５】
《Ｂ点の地絡》
図６は、図４の一部を抜き出した回路図において、Ｂ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。Ｂ点で地絡すると、太線で示す閉回路が形成される。この場合、Ｎ線の対地電圧は、接地電位から電圧Ｖｂａｔを引いた値となり、−Ｖｂａｔとなる。すなわち、電圧センサ６ｖの検出する電圧が、直前に検出し記憶していた（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）から−Ｖｂａｔに変化した場合、Ｂ点すなわち、蓄電池ユニット１のプラス側電路の地絡である。
【００４６】
《Ｃ点の地絡》
図７は、図４の一部を抜き出した回路図において、Ｃ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。Ｃ点で地絡すると、太線で示す閉回路が形成される。この場合、Ｎ線の対地電圧は、接地電位からＤＣバス電圧Ｖｂｕｓを引いた値となり、−Ｖｂｕｓとなる。すなわち、電圧センサ６ｖの検出する電圧が、直前に検出し記憶していた（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）から−Ｖｂｕｓに変化した場合、Ｃ点すなわち、ＤＣバス５のＰ線の地絡である。
【００４７】
《Ｄ点の地絡》
図８は、図４の一部を抜き出した回路図において、Ｄ点地絡が発生した場合の地絡電流の経路を太線で示した図である。Ｄ点で地絡すると、太線で示す経路で電流が流れる。この場合、Ｎ線の対地電圧は、接地電位から電圧Ｖｌｏａｄを引いた値となり、−Ｖｌｏａｄとなる。すなわち、電圧センサ６ｖの検出する電圧が、直前に検出し記憶していた（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）から−Ｖｌｏａｄに変化した場合、Ｄ点すなわち、負荷装置９のプラス側電路の地絡である。
【００４８】
《地絡判定の流れ》
図９は、地絡判定の流れを示すフローチャートである。このフローチャートの実行主体は、制御部６０における判定部６１である。図において、判定部６１は、ステップＳ１において、ＤＣバス電圧Ｖｂｕｓ、蓄電池ユニットの線間の電圧Ｖｂａｔ、及び、負荷装置９に給電する線間の電圧Ｖｌｏａｄの各値を取得する。
【００４９】
具体的には、動作している電力変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０他、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０，ＤＣ／ＤＣコンバータ５０）からＤＣバス５のＰ線−Ｎ線間の電圧値を複数取得する。そして、取得した数値の平均値を、その時点のＤＣバス電圧Ｖｂｕｓとする。このＤＣバス電圧Ｖｂｕｓに基づいて、前述の式（１）によりＮ線電位（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）を求める。また、判定部６１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０他から複数の蓄電池についての電圧Ｖｂａｔを取得するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０からは負荷装置９に印加している電圧Ｖｌｏａｄを取得する。
【００５０】
判定部６１は、次に、地絡の有無を検出するための閾値ΔＶを決める（ステップＳ２）。前述のように、地絡が発生すると、Ｎ線の対地電圧が変化する。変化量を絶対値で表すと以下のようになる。
図５の場合：変化量ΔＶＡ＝|（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）|
図６の場合：変化量ΔＶＢ＝|（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）−（−Ｖｂａｔ）|
図７の場合：変化量ΔＶＣ＝|（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）−（−Ｖｂｕｓ）|
図８の場合：変化量ΔＶＤ＝|（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）−（−Ｖｌｏａｄ）|
従って、これら４つの値のいずれであっても確実に捉えるには、地絡検出のための閾値ΔＶ（＞０）は、例えば、４つの値のうち最も小さい値より若干小さい値とすればよい。この閾値ΔＶは、固定値ではなく、継続的に検出される各部の電圧に基づいて更新される変動値である。
【００５１】
次に、判定部６１は、地絡発生か否かの判定を行う（ステップＳ４）。例えば、現時点のＮ線の対地電圧Ｖｂｕｓ＿ＮＬ（ｍ）がｍ回目の取得値であるとすると、その直前の（ｍ−１）回目に取得した対地電圧Ｖｂｕｓ＿ＮＬ（ｍ−１）がとの差が、ΔＶより大きいか否かの判定を行う。すなわち、下記の式（２）が成り立つか否かの判定を行う。
|Ｖｂｕｓ＿ＮＬ（ｍ）−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ（ｍ−１）|＞ΔＶ    ・・・（２）
【００５２】
式（２）が成り立てば、地絡発生と判定し、成り立たなければ地絡は発生していないと判定する。地絡が発生していないと判定した場合は、処理はステップＳ１に戻り、以下、同様の処理（Ｓ１〜Ｓ４）が繰り返される。
一方、地絡発生と判定した場合、判定部６１は、地絡箇所の特定を行う（ステップＳ５）。
【００５３】
地絡箇所を特定するには、判定部６１は、Ｎ線の対地電圧が図５，図６，図７，図８に示す地絡時のどの値に最も近いかを判定する。
（ａ）Ｎ線の対地電圧が０［Ｖ］又はそれに最も近い場合は、Ｎ線の地絡である。
（ｂ）Ｎ線の対地電圧が（−Ｖｂａｔ）又はそれに最も近い場合は、蓄電池ユニットのプラス側の電路の地絡である。
（ｃ）Ｎ線の対地電圧が（−Ｖｂｕｓ）又はそれに最も近い場合は、ＤＣバスのＰ線の地絡である。
（ｄ）Ｎ線の対地電圧が（−Ｖｌｏａｄ）又はそれに最も近い場合は、負荷装置のプラス側の電路の地絡である。
【００５４】
ここで、（ｃ）の場合は、これ以上の判定は不要である。また、（ｄ）の場合も、負荷装置９及びＤＣ／ＤＣコンバータ５０が１組のみであれば、これ以上の判定は不要である。
一方、（ｂ）の場合、蓄電池ユニット１，２のそれぞれの電圧Ｖｂａｔが互いに同様な値であると、どちらの側で地絡が発生しているか不明となる。そこで、このような場合には例えば、次のような地絡箇所特定シーケンスを実行する。
【００５５】
すなわち、図１における蓄電池ユニット１のリレー１ｃを制御部６０（判定部６１）の指令により開路し、蓄電池１ｂを解列する。このとき、Ｎ線の対地電圧が正常な値（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）に戻れば、地絡は蓄電池ユニット１のプラス側電路で起きている。解列してもＮ線の対地電圧が変わらなければ、地絡は蓄電池ユニット１のプラス側電路で起きているのではない、ということになる。
【００５６】
このように、１つの蓄電池を解列してみてＮ線の対地電圧が正常値に復帰するか否かというチェックを、蓄電池の総数に応じて順番に（総数−１）まで行えば、複数の蓄電池が同等な電圧で存在していても、地絡箇所をつきとめることができる。
【００５７】
また、（ａ）の場合、Ｎ線はシステム全体で共通の電路であるため、Ｎ線のどの箇所で地絡が発生しているのか不明である。例えば、図１において、存在する蓄電池ユニットが仮に１，２のみであるとしても、多数の地絡箇所の候補があり得るが、そのうち、以下の４箇所については、つきとめることが可能である。
（ａ−１）蓄電池ユニット１内の蓄電池１ｂのＮ線
（ａ−２）蓄電池ユニット２内の蓄電池２ｂのＮ線
（ａ−３）ＤＣバス５のＮ線
（ａ−４）負荷装置９とＤＣ／ＤＣコンバータ５０とを繋ぐＮ線
このような場合、例えば以下のような地絡箇所特定シーケンスを実行する。
【００５８】
すなわち、図１における蓄電池ユニット１のリレー１ｃを制御部６０（判定部６１）の指令により開路し、蓄電池１ｂを解列する。このとき、Ｎ線の対地電圧が正常な値（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）に戻れば、地絡は上記（ａ−１）で起きている。解列してもＮ線の対地電圧が変わらなければ、上記（ａ−１）で起きているのではない、ということになる。
【００５９】
同様に、図１における蓄電池ユニット２のリレー２ｃを制御部６０（判定部６１）の指令により開路し、蓄電池２ｂを解列する。このとき、Ｎ線の対地電圧が正常な値（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）に戻れば、地絡は上記（ａ−２）で起きている。解列してもＮ線の対地電圧が変わらなければ、上記（ａ−２）で起きているのではない、ということになる。
【００６０】
次に、図１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ５０内のリレー５７を制御部６０（判定部６１）の指令により開路し、負荷装置９を解列する。このとき、Ｎ線の対地電圧が正常な値（−Ｖｂｕｓ＿ＮＬ）に戻れば、地絡は上記（ａ−４）で起きている。解列してもＮ線の対地電圧が変わらなければ、上記（ａ−４）で起きているのではない、ということになる。
【００６１】
上記チェックの結果、（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−４）のいずれでもない場合は、地絡は上記（ａ−３）で起きている、ということになる。
このように、候補となる箇所を解列してみてＮ線の対地電圧が正常値に復帰するか否かというチェックを、候補の箇所に応じて順番に行えば、複数の候補があっても、地絡箇所をつきとめることができる場合がある。
【００６２】
《まとめ》
以上のように、この直流電源システム１００は、判定部６１において、ＤＣバス電圧（Ｖｂｕｓ）及び直流電路対５Ａ，５Ｂの線間の電圧（Ｖｂａｔ，Ｖｌｏａｄ）を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値（ΔＶ）を更新し、当該閾値と、Ｎ線の対地電圧の変化とに基づいて地絡判定を行う。
【００６３】
このような直流電源システム１００における判定部６１は、ＤＣバス電圧及び直流電路対の線間の電圧を継続的に検出し、検出値に基づいて地絡検出のための閾値を更新するので、閾値を各電圧に応じて適切に変化させることができる。そして、この閾値及び地絡発生時に起きるＮ線の対地電圧の変化に基づいて、常に安定した精度での地絡判定を行うことができる。
【００６４】
また、地絡発生時のＮ線の対地電圧は、地絡箇所に依存して異なる値となる場合があるので、判定部６１は、地絡発生時のＮ線の対地電圧に基づいて地絡箇所を判定することもできる。これにより、判定部６１は、地絡発生時のＮ線の対地電圧に基づいて地絡箇所を特定するか又は少なくとも絞り込むことができる。
【００６５】
さらに、判定部６１は、地絡箇所の候補が複数ある場合に、直流電源（蓄電池１，２その他）又は直流負荷（負荷装置９）を１台ごとに解列し、その際のＮ線の対地電圧の変化に基づいて地絡箇所を特定することもできる。すなわち、解列してみてＮ線の対地電圧に変化があれば、解列した電路の先に地絡箇所があると判定することができる。
【００６６】
《補記》
なお、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はないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６７】
１  蓄電池ユニット
１ｂ  蓄電池
１ｃ  リレー
２  蓄電池ユニット
２ｂ  蓄電池
２ｃ  リレー
３，４  蓄電池ユニット
５  ＤＣバス
５Ａ，５Ｂ  直流電路対
６  地絡検出回路
６ｖ  電圧センサ
７  絶縁トランス
８  商用電力系統
９  負荷装置
１０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０Ｃ  制御部
１１  コンデンサ
１２  直流リアクトル
１３，１４  スイッチング素子
１５  コンデンサ
１６  リレー
１７  電圧センサ
１８  電流センサ
１９，２０  電圧センサ
２１  コンデンサ
２２  直流リアクトル
２３，２４  スイッチング素子
２７  電圧センサ
２８  電流センサ
３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０  ＡＣ／ＤＣコンバータ
４０Ｃ  制御部
４１  リレー
４２  コンデンサ
４３  フルブリッジ回路
４４  交流リアクトル
４５  電圧センサ
５０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０Ｃ  制御部
５１  リレー
５２  コンデンサ
５３  直流リアクトル
５４，５５  スイッチング素子
５６  コンデンサ
５７  リレー
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ  電圧センサ
５９  電流センサ
６０  制御部
６１  判定部
１００  直流電源システム
２００  電源システム
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
Ｐ  接続点
【図１】
2019030099.tif 000003
【図２】
2019030099.tif 000004
【図３】
2019030099.tif 000005
【図４】
2019030099.tif 000006
【図５】
2019030099.tif 000007
【図６】
2019030099.tif 000008
【図７】
2019030099.tif 000009
【図８】
2019030099.tif 000010
【図９】
2019030099.tif 000011