(57)【要約】【課題】従来よりも簡潔な構成および方法によって、地絡箇所を特定可能な直流電源給電システムおよび直流地絡箇所調査方法を提供する。【解決手段】直流電源給電システム１０は、直流電源３と、Ｐライン２ＰおよびＮライン２Ｎの間に接続され、直流電源３を分配して供給する直流電源回路４と、Ｐライン２ＰおよびＮライン２Ｎの間に接続され、直流電源３の供給先で生じた地絡を検出する直流地絡検出器５と、母線２（Ｐライン２ＰおよびＮライン２Ｎの各々）と大地との間に接続され、地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させる模擬地絡電流供給回路１１とを具備する。【選択図】  図１
2017017922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
前記直流電源が接続される正極側の母線および負極側の母線の間に接続され、前記直流電源を分配して供給する直流電源回路と、
前記直流電源の供給先で生じた地絡を検出する直流地絡検出手段と、
前記直流電源が接続される正極側および負極側の各母線と大地との間に接続され、地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させる模擬地絡電流供給手段とを具備することを特徴とする直流電源給電システム。
【請求項２】
前記模擬地絡電流供給手段は、一端が前記正極側の母線に接続され、他端が接地されている第１の模擬地絡電流供給回路と、
一端が前記負極側の母線に接続され、他端が接地されている第２の模擬地絡電流供給回路と、を備えることを特徴とする請求項１記載の直流電源給電システム。
【請求項３】
前記第１の模擬地絡電流供給回路および前記第２の模擬地絡電流供給回路の少なくとも一方は、接続される前記母線に対して、着脱自在に構成されることを特徴とする請求項２記載の直流電源給電システム。
【請求項４】
前記第１の模擬地絡電流供給回路および前記第２の模擬地絡電流供給回路は、それぞれ、
一端が前記母線と接続される、電路を開閉する開閉器と、
一端が前記開閉器側に接続され、他端が接地される、抵抗素子とを備えることを特徴とする請求項２または３に記載の直流電源給電システム。
【請求項５】
前記模擬地絡電流供給手段は、
前記正極側の母線および前記負極側の母線の両母線に対して着脱自在な接続部と、
前記接続部と一端が接続され、電路の開閉を行う開閉器と、
一端が前記開閉器の前記接続部側とは異なる側に接続され、他端が接地される抵抗素子とを備えることを特徴とする請求項１記載の直流電源給電システム。
【請求項６】
前記抵抗素子は可変抵抗であることを特徴とする請求項４または５に記載の直流電源給電システム。
【請求項７】
直流電源が接続される正極側の母線および負極側の母線の間に接続され、前記直流電源を分配して供給する直流電源回路と、前記直流電源の供給先で生じた地絡を検出する直流地絡検出手段とを具備する直流電源給電システムの前記直流電源の供給先で生じた地絡の発生箇所を特定する方法であり、
前記直流地絡検出手段が前記正極側および前記負極側の何れかの極で地絡を検出した場合に、前記地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させる模擬地絡電流供給手段を前記直流地絡検出手段が地絡を検出した極と異なる極側の母線と大地との間に接続するステップと、
前記直流地絡検出手段が地絡を検出した極と異なる極側の母線を地絡することで、前記地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させるステップと、
前記直流電源の供給先を通電する電流を計測し、通電させた前記模擬的な地絡電流が流れる前記直流電源の供給先を特定するステップと、を備えることを特徴とする直流地絡箇所調査方法。
【請求項８】
前記模擬的な地絡電流が流れる前記直流電源の供給先を特定するステップは、
前記正極側の母線および前記負極側の母線の各々に接続される複数のフィーダのうち、通電させた前記模擬的な地絡電流が流れるフィーダを特定するステップと、
電流計測装置を用いて、特定されたフィーダから前記直流電源の供給先へ枝分かれする枝線を、前記正極側と前記負極側とで１対とし、対単位で前記枝線を流れる電流を計測し、前記模擬的な地絡電流を通電させる前後で電流値が変化している前記枝線の対を特定するステップと、
前記模擬的な地絡電流を通電させる前後で電流値が変化している前記枝線の対と接続される前記直流電源の供給先を、前記模擬的な地絡電流が流れる前記直流電源の供給先として特定するステップとを備えることを特徴とする請求項７記載の直流地絡箇所調査方法。
【請求項９】
前記模擬的な地絡電流が流れるフィーダの特定は、
前記正極側の母線および前記負極側の母線の各々に接続される複数のフィーダの各々に漏電検出手段が取り付けられる場合には、前記漏電検出手段の漏電検出の結果、および電流計測装置を用いて、前記複数のフィーダのうち、前記直流地絡検出手段が地絡を検出したフィーダの電流を計測し、前記模擬的な地絡電流を通電させる前後で電流値が変化しているフィーダを特定した結果の少なくとも一方の結果に基づいて行われ、
前記正極側の母線および前記負極側の母線の各々に接続される複数のフィーダの各々に漏電検出手段が取り付けられていない場合には、電流計測装置を用いて、前記複数のフィーダのうち、前記直流地絡検出手段が地絡を検出したフィーダの電流を計測し、前記模擬的な地絡電流を通電させる前後で電流値が変化しているフィーダを特定した結果に基づいて行われることを特徴とする請求項８記載の直流地絡箇所調査方法。
【請求項１０】
前記枝線の対の特定は、
前記電流を計測する対数を変化させて計測を複数回行うことにより、前記模擬的な地絡電流を通電させる前後で電流値が変化している前記枝線の対を絞り込むことにより行われることを特徴とする請求項８記載の直流地絡箇所調査方法。
【請求項１１】
前記枝線の対の絞り込みは、
電流計測時に、被計測対象となる前記枝線の対の全てを複数グループに分割し、各グループに対して前記枝線を流れる電流を計測し、前記模擬的な地絡電流を通電させる前後で電流値が変化していないグループを次回電流計測の被計測対象から除外することによって行なわれることを特徴とする請求項１０記載の直流地絡箇所調査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流地絡箇所の特定がより容易な直流電源給電システム、および直流地絡箇所調査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所など電力施設では、機器制御用の電源として、交流電源よりも誘電等に強い直流電源が主に使用される。
【０００３】
図６は、発電所等の電力施設内における、従来の直流電源が使用される施設内の電力系統（以下、「直流電源系統」とする。）に構築される直流電源給電システム１の構成例を示した概略図である。
【０００４】
直流電源給電システム１は、例えば、母線２、すなわち、直流電源３の正極（Ｐ極）と接続される正極側母線（Ｐライン）２Ｐと直流電源３の負極（Ｎ極）と接続される負極側母線（Ｎライン）２Ｎとの間に、直流電源３を分配して供給する直流電源回路４、および地絡を検出する直流地絡検出器５が接続されて構成される。
【０００５】
直流電源３は、正極側が正極側母線（Ｐライン）２Ｐに、負極側が負極側母線（Ｎライン）２Ｎに接続され、母線２に接続される機器へ直流の電源を供給する。
【０００６】
直流電源回路４は、母線２（正極側母線２Ｐ−負極側母線２Ｎ間）に接続される複数のフィーダ（給電線）６を介して、下流側に接続される機器へ直流の電源を供給する回路である。
【０００７】
直流地絡検出器５は、フィーダ６を介して、母線２に接続される機器等で生じる地絡を検出する機器であり、一端が母線２（正極側母線２Ｐおよび負極側母線２Ｎ）側に他端が大地に接続（接地）される。
【０００８】
このように構成される直流電源給電システム１では、複数のフィーダ６の下流側で地絡（直流地絡）が発生した場合、直流地絡検出器５によって、地絡が生じている箇所が正極（Ｐ極）側にあるか負極（Ｎ極）側にあるかを検出することができる。しかしながら、直流電源系統では、直流地絡検出器５によって地絡が生じている極を特定できても何れのフィーダ６で生じているかを特定することができない。
【０００９】
そのため、直流電源系統には、地絡発生箇所の特定を容易にする目的で、地絡をフィーダ６単位で検出する直流漏電装置７が設置されている場合がある。しかしながら、直流漏電装置７が設置されている直流電源系統であっても、直流漏電装置７により特定できるのは地絡が生じているフィーダ６に過ぎず、地絡発生箇所をフィーダ６単位で限定はできても、フィーダ６からさらに枝分かれしている回路（供給先）単位で特定することはできない。
【００１０】
従って、直流漏電装置７が設置されているか否かに関わらず、最終的に地絡発生箇所を特定するためには、地絡が検出されたフィーダ６の直流電源供給を停止（停電）させ、直流電源回路４を個別に、すなわち、フィーダ６からさらに枝分かれしている回路（供給先）毎に調査する必要が生じる。
【００１１】
また、制御電源の停電が必要となる場合には、プラントの停止が必要になってしまい、その影響は甚大である。機器の地絡の影響が電力施設の稼働停止等の深刻な事態を招来するのを確実に防止する観点から、直流電源系統内の給電路を冗長化し、通常時に使用される第１の給電路と地絡検出時に使用される第２の給電路とを設け、第１の給電路で地絡が検出された場合に、給電に使用する給電路を第１の給電路から第２の給電路へ切り替え可能な直流電源給電システムが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−６１２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した特許文献１等の従来の直流電源給電システムでは、機器の地絡の影響が電力施設の稼働停止等の深刻な事態を招くことはないが、必要となる給電路は増大し、システムが大掛かりとなるため、構成機器の占有範囲が大きくなり、費用も高くなるという課題がある。
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、従来よりも簡潔な構成および方法によって、直流電源の供給を停止（停電）させることなく、地絡箇所を特定可能な直流電源給電システムおよび直流地絡箇所調査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態に係る直流電源給電システムは、上述した課題を解決するため、直流電源と、前記直流電源が接続される正極側の母線および負極側の母線の間に接続され、前記直流電源を分配して供給する直流電源回路と、前記直流電源の供給先で生じた地絡を検出する直流地絡検出手段と、前記直流電源が接続される正極側の母線および負極側の母線の間に接続され、地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させる模擬地絡電流供給手段とを具備する。
【００１６】
本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法は、上述した課題を解決するため、直流電源が接続される正極側の母線および負極側の母線の間に接続され、前記直流電源を分配して供給する直流電源回路と、前記直流電源の供給先で生じた地絡を検出する直流地絡検出手段とを具備する直流電源給電システムの前記直流電源の供給先で生じた地絡の発生箇所を特定する方法であり、前記直流地絡検出手段が前記正極側および前記負極側の何れかの極で地絡を検出した場合に、前記地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させる模擬地絡電流供給手段を前記直流地絡検出手段が地絡を検出した極と異なる極側の母線と大地との間に接続するステップと、前記直流地絡検出手段が地絡を検出した極と異なる極側の母線を地絡することで、前記地絡が生じた箇所に模擬的な地絡電流を通電させるステップと、前記直流電源の供給先を通電する電流を計測し、通電させた前記模擬的な地絡電流が流れる前記直流電源の供給先を特定するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来よりも簡潔な構成および方法によって、直流電源の供給を停止（停電）させることなく、地絡箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る直流電源給電システムの構成例（第１の構成例）を示した概略図。
【図２】本発明の実施形態に係る直流電源給電システムの構成例（第２の構成例）を示した概略図。
【図３】本発明の実施形態に係る直流電源給電システムにおける地絡発生箇所を特定する原理を説明する説明図であり、（Ａ）がＮ極地絡発生時における直流地絡箇所調査前の状態を示す説明図、（Ｂ）が直流地絡箇所調査時の状態を示す説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法において、地絡が発生したフィーダを特定するステップを説明する説明図。
【図５】本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法の地絡が発生した回路を特定するステップを説明する説明図であり、（Ａ）が第１段階を示す概略図、（Ｂ）が第２段階を示す概略図、（Ｃ）が第３段階を示す概略図。
【図６】従来の直流電源給電システムの構成例を示した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る直流電源給電システムおよび直流地絡箇所調査方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の本実施形態の説明において、図に例示した直流電源系統１の構成要素と実質的に同じ構成要素については、同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る直流電源給電システムの一例である直流電源給電システム１０の第１の構成例を示した概略図であり、図２は直流電源給電システム１０の第２の構成例を示した概略図である。
【００２１】
直流電源給電システム１０（図１および図２）は、例えば、直流電源３と、直流電源回路４と、直流地絡検出手段としての直流地絡検出器５と、模擬地絡電流供給手段としての模擬地絡電流供給回路１１（１１Ｐ，１１Ｎ）とを具備する。また、直流電源３、直流電源回路４、および直流地絡検出器５が接続される母線２（正極側母線２Ｐ−負極側母線２Ｎ間）には、複数のフィーダ（給電線）６が接続されており、フィーダ６を介して、下流側に接続される機器へ電源を供給している。
【００２２】
直流地絡検出器５は、直流電源３の正極側が接続される母線２である正極側母線（Ｐライン）２Ｐに直流地絡（Ｐ極接地）が生じたか、直流電源３の負極側が接続される母線２である負極側母線（Ｎライン）２Ｎ側に直流地絡（Ｎ極接地）が生じたかを検出する。直流地絡検出器５は、例えば、正極側の母線２である正極側母線（Ｐライン）２Ｐと大地間に接続される抵抗素子（例えば、抵抗値Ｒ２）５Ｐと、負極側の母線２である負極側母線（Ｎライン）２Ｎと大地間に接続される抵抗素子（例えば、抵抗値Ｒ２）５Ｎとを備えて構成される。
【００２３】
模擬地絡電流供給回路１１（１１Ｐ，１１Ｎ）は、正極側母線（Ｐライン）２Ｐを強制的に地絡させる第１の模擬地絡電流供給回路１１Ｐと、負極側母線（Ｎライン）２Ｎを強制的に地絡させる第２の模擬地絡電流供給回路１１Ｎとを備える。模擬地絡電流供給回路１１Ｐおよび１１Ｎの両回路は、実質的に同様の回路構成である。
【００２４】
第１の模擬地絡電流供給回路１１Ｐは、例えば、電路を開閉する開閉器２１と、開閉器２１と直列接続され、当該電路の過電流を遮断するヒューズ２２と、ヒューズ２２と直列接続され、抵抗値Ｒ１を所定範囲（例えば、０．５ｋΩ〜１．５ｋΩ）内で変化可能な可変抵抗２３とを備えており、開閉器２１が正極側母線２Ｐに、可変抵抗２３が大地（接地端子）に接続（接地）されている。
【００２５】
ここで、ヒューズ２２の容量は、母線２を介して接続される系統との関係を考慮して決定されるものであり、模擬地絡電流供給回路１１（１１Ｐ，１１Ｎ）では、例えば、模擬的な地絡電流の想定値（本実施例では、最大で１００ｍＡ程度）に対して約５倍を超える電流（本実施例では、５００ｍＡ）を遮断できるように設定している。この他にも、フィーダ６の電流遮断機能を考慮して決定したりすることができる。
【００２６】
第１の模擬地絡電流供給回路１１Ｐは、開閉器２１を閉とすることで、正極側母線（Ｐライン）２Ｐを強制的に地絡させ、模擬的な地絡電流（例えば、１０ｍＡ〜１００ｍＡ程度）を生じさせる。また、第１の模擬地絡電流供給回路１１Ｐは、可変抵抗２３の抵抗値Ｒ１を変化させることで、模擬的な地絡電流の大きさを変化させることができる。
【００２７】
模擬的な地絡電流の大きさは、二つの条件からその範囲が規定される。上限を規定する第１の条件としては、フィーダ６が電流を遮断しない程度の大きさであることである。また、模擬的な地絡電流の下限を規定する第２の条件としては、直流クランプメータ３０（図４，５）等の電流計測装置で模擬的な地絡電流を捉えることができることである。
【００２８】
多くの電力プラントに配設される直流電源給電システムでは、フィーダ６が電流を遮断する電流値は１００ｍＡ超であり、模擬的な地絡電流の大きさを１００ｍＡ程度以下とすれば、第１の条件はクリアすることができる。
【００２９】
また、模擬的な地絡電流を供給することで、地絡箇所から流入する電流がフィーダ６を通電する際に１０ｍＡ程度の大きさ（模擬的な地絡電流の供給前後における電流の変化）があれば、模擬的な地絡電流を十分に捕捉できるので、例えば、計測範囲が０ｍＡ〜１００ｍＡ程度、分解能（デジタルの場合は表示最小単位、アナログの場合には最小目盛の１／１０）が１ｍＡ程度であれば、模擬的な地絡電流を十分に捕捉できる。
【００３０】
第２の模擬地絡電流供給回路１１Ｎは、例えば、開閉器２１と、ヒューズ２２と、可変抵抗２３とを備えており、開閉器２１が負極側母線２Ｎに、可変抵抗２３が大地（接地端子）に接続（接地）されている。第２の模擬地絡電流供給回路１１Ｎは、開閉器２１を閉とすることで、負極側母線（Ｎライン）２Ｎを強制的に地絡させ、模擬的な地絡電流を生じさせる。また、可変抵抗２３の抵抗値Ｒ１を変化させることで、模擬的な地絡電流の大きさを変化させることができる。
【００３１】
なお、上述した直流電源給電システム１０において、模擬地絡電流供給回路１１は、接続される母線２や大地に対して着脱自在に構成されていても良い。模擬地絡電流供給回路１１は、少なくとも、地絡発生箇所を調査する場合に、各母線２Ｐ，２Ｎと大地との間に接続されていれば良く、その他の場合には必ずしも接続されていることを要しない。
【００３２】
また、上述した直流電源給電システム１０は、第１の模擬地絡電流供給回路１１Ｐと第２の模擬地絡電流供給回路１１Ｎとを備える模擬地絡電流供給回路１１が設けられている例であるが、模擬地絡電流供給回路１１を着脱自在に構成する場合には、例えば、図２に示される直流電源給電システム１０のように、図１に例示される直流電源給電システム１０に対して、第１の模擬地絡電流供給回路１１Ｐおよび第２の模擬地絡電流供給回路１１Ｎの何れか一方を省略した模擬地絡電流供給回路１１を備える構成としても良い。
【００３３】
さらに、上述した模擬地絡電流供給回路１１は、一例として、開閉器２１と、ヒューズ２２と、可変抵抗２３とを備えているが、技術上の観点からは、ヒューズ２２を必ずしも備えている必要はなく、省略されていても良い。
【００３４】
また、模擬地絡電流供給回路１１において、可変抵抗２３の代わりに、抵抗値を可変できない通常の抵抗を採用しても良い。この場合においても、模擬地絡電流供給回路１１は、模擬的な地絡電流を（変化させることはできないが）発生させることができる。
【００３５】
次に、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法の一例として、上述のように構成される直流電源給電システム１０における地絡発生箇所調査方法について説明する。
【００３６】
図３は、直流電源給電システム１０における地絡発生箇所を特定する原理を説明する説明図であり、図３（Ａ）がＮ極地絡発生時における直流地絡箇所調査前（開閉器２１が開）の状態を示す説明図、図３（Ｂ）が直流地絡箇所調査時（開閉器２１が閉）の状態を示す説明図である。
【００３７】
直流電源給電システム１０において、直流地絡が発生していない場合、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示される地絡電流Ｉ３は生じていないため、正極（Ｐ極）側の電流Ｉ１と負極（Ｎ極）側の電流Ｉ２の値は同じとなる。すなわち、地絡電流Ｉ３＝０であり、正極（Ｐ極）側の電流Ｉ１＝負極（Ｎ極）側の電流Ｉ２、となる。なお、直流地絡が発生していない場合等の通常のシステム運用時（直流地絡箇所の調査時以外）では、開閉器２１は開いている。
【００３８】
負極（Ｎ極）で地絡、すなわち、Ｎ極地絡が発生している場合（図３（Ａ））、地絡発生箇所から大地へ洩れる地絡電流Ｉ３（＞０）が生じ、大地から直流地絡検出器５の抵抗素子５Ｐに地絡電流Ｉ３（＞０）が流れる。直流地絡検出器５は、地絡電流Ｉ３が抵抗素子５Ｐに流れたことを検出することで、Ｎ極地絡発生を検出する。Ｎ極地絡が発生している場合、Ｎ極側の電流Ｉ２は、地絡電流Ｉ３の分、Ｐ極側の電流Ｉ１よりも大きくなる。
【００３９】
直流電源給電システム１０において、直流地絡箇所の調査は、まず、直流地絡検出器５が地絡を検出した極とは異なる極に模擬地絡電流供給回路１１が接続されているか否かを確認し、直流地絡検出器５が地絡を検出した極とは異なる極に接続される模擬地絡電流供給回路１１を動作させて模擬的な地絡電流（模擬地絡電流Ｉ４）を大地に供給する。
【００４０】
ここで、図２に例示される場合等、模擬地絡電流供給回路１１が着脱式であり、直流地絡検出器５が地絡を検出した極とは異なる極に模擬地絡電流供給回路１１が接続されていない場合には、直流地絡検出器５が地絡を検出した極とは異なる極に模擬地絡電流供給回路１１を接続し、その後、模擬地絡電流供給回路１１を動作させて模擬地絡電流Ｉ４を大地に供給する。
【００４１】
直流電源給電システム１０において、例えば、直流地絡検出器５がＮ極地絡を検出している場合、正極側母線（Ｐライン）２Ｐに接続される模擬地絡電流供給回路１１（１１Ｐ）に備えられる開閉器２１を閉じ、正極側母線（Ｐライン）２Ｐと大地とを短絡（地絡）させることで、模擬地絡電流Ｉ４を正極側母線（Ｐライン）２Ｐから大地へ向けて流す（図３（Ｂ））。
【００４２】
正極側母線（Ｐライン）２Ｐを地絡させると、大地へ流れる模擬地絡電流Ｉ４は、大部分が大地から地絡している回路内に進入し、負極側母線（Ｎライン）２Ｎに流入する。従って、模擬地絡電流Ｉ４を地絡発生箇所に供給する（通電させる）後のＮ極側の電流Ｉ２は、模擬地絡電流Ｉ４の少なくとも一部が流入するため、模擬地絡電流Ｉ４の供給前よりも増加する。
【００４３】
直流電源給電システム１０では、模擬地絡電流Ｉ４を大地へ向けて流すことができ、模擬地絡電流Ｉ４を大地へ向けて流すことによって、当該模擬地絡電流Ｉ４の大部分が地絡発生箇所から母線２（２Ｐ，２Ｎ）に接続される系統内に流入するため、模擬地絡電流Ｉ４が流入する直流電源３の供給先を特定すれば、地絡発生箇所を特定することができる。
【００４４】
なお、地絡箇所が１箇所であれば、当該箇所から進入する模擬地絡電流Ｉ４は、大地へ流れる模擬地絡電流Ｉ４とほぼ同じ電流値になるが、地絡箇所が同時に複数箇所で生じた場合、大地へ流れる模擬地絡電流Ｉ４の大部分は各地絡箇所に分流してしまうため、地絡箇所１箇所当たりに流入する模擬地絡電流の量は小さくなり、模擬地絡電流Ｉ４の供給前後における電流値の変化がわかりにくい場合が起こり得る。
【００４５】
このような場合には、可変抵抗２３の抵抗値を調整することによって、大地へ流す模擬地絡電流Ｉ４の量を大きくし、模擬地絡電流Ｉ４の供給前後における電流値の変化を大きくすることができる。従って、直流電源給電システム１０では、可変抵抗２３の抵抗値を調整することによって、地絡箇所が同時に複数箇所で生じたとしても、模擬地絡電流Ｉ４の供給前後における電流値の変化を捉えることができ、各地絡箇所を特定することができる。
【００４６】
上述したように、直流電源給電システム１０における地絡発生箇所調査方法では、まず、直流地絡検出器５が正極（Ｐ極）側および負極（Ｎ極）側の何れかの極で地絡を検出した場合に模擬地絡電流供給手段としての模擬地絡電流供給回路１１を直流地絡検出器５が地絡を検出した極と異なる極側の母線２と大地との間に接続されていることを確認し、模擬地絡電流供給回路１１が接続されていれば、続いて、模擬地絡電流供給回路１１に備えられる開閉器２１を閉じ、直流地絡検出器５が地絡を検出した極と異なる極側の母線２を強制的に地絡する。
【００４７】
強制的な地絡により、大地へ向けて流れる模擬地絡電流Ｉ４を地絡が生じた箇所に通電させる。直流クランプメータ３０（図４，５）等の電流計測装置（例えば、最小計測単位が１０ｍＡ程度）を用いて、フィーダ６のＰ極およびＮ極の両方をクランプした（挟んだ）後、地絡が生じた箇所に模擬地絡電流Ｉ４を通電させ、模擬地絡電流Ｉ４を通電させる前後での電流の変化を確認することで模擬地絡電流Ｉ４を捉える。模擬地絡電流Ｉ４が通電する回路（供給先）が、地絡の生じた箇所となる。
【００４８】
直流電源給電システム１０における地絡発生箇所調査方法では、模擬地絡電流Ｉ４が通電する回路（供給先）、すなわち、地絡が発生した回路（供給先）を特定するために、まず、模擬地絡電流Ｉ４が通電するフィーダ６を特定することで、地絡が発生したフィーダ６を特定し、その後、模擬地絡電流Ｉ４が通電する、当該フィーダ６から枝分かれする枝線８を特定することで、地絡が発生した回路（供給先）を特定する。
【００４９】
図４は、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法において、地絡が発生したフィーダを特定するステップを説明する説明図である。
【００５０】
例えば、直流地絡検出器５が、負極（Ｎ極）での地絡発生を検出した場合、直流電源給電システム１０では、まず、地絡が発生していない極である正極（Ｐ極）と大地間を地絡させ、模擬地絡電流供給回路１１（１１Ｐ）から模擬地絡電流Ｉ４を供給する。供給する模擬地絡電流Ｉ４の大きさは、フィーダ６や模擬地絡電流Ｉ４を捉える際に使用する直流クランプメータ３０等の電流計測装置の設計仕様により異なるが、例えば、５０〜１００ｍＡとし、フィーダ６に遮断されず、模擬地絡電流Ｉ４を捕捉しやすい電流値とする。
【００５１】
模擬地絡電流供給回路１１（１１Ｐ）から模擬地絡電流Ｉ４を供給し、電流計測装置の一例である直流クランプメータ３０（図４，５）の測定値変化（増加）の有無を調べることにより、模擬地絡電流Ｉ４が流入しているフィーダ６を特定する。
【００５２】
模擬地絡電流Ｉ４が流入しているフィーダ６であるか否かは、直流電源給電システム１０に配設される複数個のフィーダ６に対して、地絡が発生した側のフィーダ６の電流値を計測し、模擬地絡電流Ｉ４を供給する前後において変化しているか否かに基づいて判定することができる。電流の計測は、例えば、直流クランプメータ３０等の電流計測装置を用いて行う。
【００５３】
模擬地絡電流Ｉ４は、地絡が発生していないフィーダ６には流れない一方、地絡が発生しているフィーダ６では、フィーダ６の負極側母線（Ｎライン）２Ｎと接続される負極側の電線（Ｎライン）を流れることになり、フィーダ６の正極側の電線（Ｐライン）と負極側の電線（Ｎライン）の電流値にアンバランスが生じる。従って、模擬地絡電流Ｉ４を供給した後に模擬地絡電流Ｉ４に相当する電流値の増加が確認されたフィーダ６は、地絡の生じている回路（供給先）が接続されているフィーダ６として特定することができる。
【００５４】
なお、直流電源給電システム１０において、地絡をフィーダ６単位で検出する直流漏電装置７が設置されている場合には、直流漏電装置７を用いて地絡の生じている回路（供給先）が接続されているフィーダ６を特定しても良い。
【００５５】
地絡の生じている回路（供給先）が接続されているフィーダ６を特定したら、続いて、当該フィーダ６の下流側に接続される各接続先で地絡が生じているか否かを判定する。
【００５６】
図５は、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法の地絡が発生した回路を特定するステップを説明する説明図であり、図５（Ａ）が地絡発生回路の特定の第１段階を示す概略図、図５（Ｂ）が当該特定の第２段階を示す概略図、図５（Ｃ）が当該特定の第３段階を示す概略図である。
【００５７】
なお、図の明瞭性および簡潔性の観点から、図５（図５（Ａ）〜図５（Ｃ））では、フィーダ６から下流側の枝線８を中心に図示し、図４に示される母線２および直流電源３等のフィーダ６から上流側の構成要素については図示を省略している。また、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）では、直流クランプメータ３０について、本体部を省略した状態（クランプ部３１が枝線８の一部をクランプした状態）を示している。
【００５８】
地絡が発生しているか否かの判定は、直流クランプメータ３０等の電流計測装置を用いて、例えば、ｋ（ｋは２以上の自然数）個の供給先へ枝分かれする枝線８（８Ｐ１，８Ｎ１；…；８Ｐｋ，８Ｎｋ）に対して、母線２および供給先と接続される正極側枝線８Ｐ（８Ｐ１，…，８Ｐｋ）と負極側枝線８Ｎ（８Ｎ１,…，８Ｎｋ）とを対（以下、「枝線対」とする。）８Ｐ，８Ｎとする枝線対８Ｐ（８Ｐ１，…，８Ｐｋ），８Ｎ（８Ｎ１,…，８Ｎｋ）を流れる電流を計測することにより行う。
【００５９】
枝線対８Ｐ，８Ｎと接続される、直流電源の供給先で地絡を生じている場合、当該枝線対８Ｐ（８Ｐ１，…，８Ｐｋ），８Ｎ（８Ｎ１,…，８Ｎｋ）を流れる電流は、模擬的な地絡電流を供給する（通電させる）前後で変化する。従って、電流値が変化している枝線対８Ｐ，８Ｎを特定することで、地絡を生じている直流電源３の供給先を特定することができる。
【００６０】
電流値が変化している枝線対８Ｐ，８Ｎを特定する手法としては、例えば、全ての枝線対８Ｐ，８Ｎから電流値が変化していない枝線対８Ｐ，８Ｎを段階的に排除し、電流値が変化している枝線対８Ｐ，８Ｎを絞り込んでいく手法（以下、「第１の手法」とする。）や、個々の枝線対８Ｐ，８Ｎを調査する手法等、幾つかのやり方が考えられる。
【００６１】
第１の手法は、例えば、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示されるように、３段階等の複数段階にわたって、電流値の変化が生じていない枝線対８Ｐ，８Ｎを被計測対象から除外していき、最終的に電流値が変化している枝線対８Ｐ，８Ｎを特定する。第１の手法では、例えば、１グループ当たりの被測定対象の枝線対８Ｐ，８Ｎの数を多めにしておき、段階が進むにつれて数を減らして枝線対８Ｐ，８Ｎを絞り込んでいく。
【００６２】
第１の手法の第１段階（１回目の電流計測）としては、まず、ｋ個の供給先となる枝線対８Ｐ（８Ｐ１，…，８Ｐｋ），８Ｎ（８Ｎ１,…，８Ｎｋ）を、例えば、２グループ等の複数グループに分け、グループ分けした各グループに対して、模擬地絡電流Ｉ４を供給する（通電させる）前後で電流値の変化が生じているか否かを計測する（図５（Ａ））。
【００６３】
第１段階の電流計測の結果、通常は、電流の変化「有」のグループと電流の変化「無」のグループとに分かれるので、電流の変化「有」のグループを次回（第２段階）の計測時の被測定対象として残す一方、電流の変化「無」のグループを次回（第２段階）の計測時の被測定対象から除外する。
【００６４】
第２段階では、前回（第１段階）の計測時の電流計測の結果で電流の変化「有」となったグループに対して第１段階と同様の電流計測を行う。
【００６５】
すなわち、第１段階の電流計測の結果で電流の変化「有」となったグループに属する枝線対８Ｐ，８Ｎを抽出し、抽出した枝線対８Ｐ，８Ｎをさらに複数のグループに分け、グループ分けした各グループに対して、模擬地絡電流Ｉ４を供給する（通電させる）前後で電流値の変化が生じているか否かを計測する（図５（Ｂ））。そして、電流の変化「有」のグループを次回（第３段階）の計測時の被測定対象として残す一方、電流の変化「無」のグループを次回（第３段階）の計測時の被測定対象から除外する。
【００６６】
このように、第２段階以降では、前回計測時の電流計測の結果で電流の変化「有」となったグループに対して第１段階と同様の電流計測を行い、電流の変化「有」のグループを次回計測時の被測定対象として残す一方、電流の変化「無」のグループを次回計測時の被測定対象から除外する。
【００６７】
このような電流の変化「無」の枝線対８Ｐ，８Ｎを段階的に排除する工程を繰り返していくと、地絡箇所が１箇所である場合、電流の変化「有」の枝線対８Ｐ，８Ｎが１対に特定される（図５（Ｃ））。
【００６８】
なお、地絡箇所が複数箇所存在する場合も起こり得るが、この場合、第１段階以降の何れかの段階において、全てのグループが電流の変化「有」のグループとなる場合が起こり得る。全てのグループが電流の変化「有」のグループとなった場合には、全ての枝線対８Ｐ，８Ｎを次回計測時の被測定対象とし、各グループをさらに小さなグループに分けて計測する。
【００６９】
被測定対象を複数のグループに分け、電流計測を行い、電流の変化「有」のグループを次回計測時の被測定対象として残す一方、電流の変化「無」のグループを次回計測時の被測定対象から除外することを繰り返すことで、最終的には、地絡が生じていない供給先が接続される（電流の変化「無」のグループに属する）枝線対８Ｐ，８Ｎが全て除外され、地絡が発生している供給先が接続される（電流の変化「有」のグループに属する）枝線対８Ｐ，８Ｎの各々が特定できる。
【００７０】
このように、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法は、地絡の生じた極を検出できれば、例えば、地絡の生じた極とは異なる極に模擬的な地絡電流を発生させて当該地絡箇所に模擬的な地絡電流を通電させる模擬地絡電流供給回路１１と、直流クランプメータ３０等の電流計測装置とを用いることで、フィーダ６から枝分かれする回路（枝線対８Ｐ，８Ｎ）単位で地絡箇所を特定することができる。
【００７１】
また、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法は、模擬地絡電流供給回路１１を地絡の生じた極を検出した後に追設しても差し支えないため、模擬地絡電流供給回路１１を具備する直流電源給電システム１０のみならず、直流電源給電システム１（図６）等の従前の直流電源給電システムにも適用できる。従って、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法は、様々な構成の直流電源給電システムに対して幅広く適用することができる。
【００７２】
さらに、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法では、模擬地絡電流供給回路１１が抵抗値Ｒ１を変化可能な可変抵抗２３を備える場合、この抵抗値Ｒ１を変化させることで、模擬地絡電流Ｉ４（図３，４）の大きさを調整でき、複数箇所に地絡が生じた場合においても、模擬地絡電流Ｉ４を供給する前後の変化を検出するのに十分な大きさの模擬地絡電流Ｉ４を供給することができる。
【００７３】
なお、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法において、発生させる模擬地絡電流Ｉ４（図３，４）は、約１０〜１００ｍＡであり、最大でも１００ｍＡ程度に抑えられているので、通常、フィーダ６が通電を許容する範囲内（電流を遮断する電流値未満）での電流変化であり、模擬地絡電流Ｉ４が遮断されることはない。また、模擬地絡電流Ｉ４の大きさは、フィーダ６が通電を許容する範囲内と小さな値であり、模擬地絡電流Ｉ４が直流電源３を含む直流電源系統に流入したとしても悪影響を及ぼすこともない。すなわち、本発明の実施形態に係る直流地絡箇所調査方法は、直流電源３を含む直流電源系統に損傷を与えない安全な方法である。
【００７４】
以上、直流電源給電システム１０および直流地絡箇所調査方法によれば、直流地絡検出器５が地絡の生じた極を検出した場合、地絡の生じた極とは異なる極を強制的に地絡させることによって、模擬地絡電流Ｉ４（図３，４）を生じさせ、模擬地絡電流Ｉ４が通電する、フィーダ６下流側の回路（枝線対８Ｐ，８Ｎ）を検出することで、地絡発生箇所を特定することができる。
【００７５】
また、地絡発生箇所に模擬的な地絡電流（模擬地絡電流Ｉ４）を通電させるにあたり、給電路を冗長化する等の複雑な電路を配設する必要はなく、例えば、模擬地絡電流供給回路１１等の簡潔な構成の回路を、地絡の生じた極とは異なる極の母線２（２Ｐまたは２Ｎ）と大地間に取り付けて、開閉器２１を閉じれば良いので、給電路が冗長化されているか否かに関わらず、直流電源給電システム１（図６）等の従前の直流電源給電システムに広く適用することができる。
【００７６】
さらに、地絡発生箇所に模擬的な地絡電流を通電させるにあたり、発生させる模擬地絡電流Ｉ４（図３，４）は、約１０〜１００ｍＡと最大でも１００ｍＡ程度の、直流クランプメータ３０等の電流計測装置で捉えることができ、かつ模擬地絡電流Ｉ４をフィーダ６が遮断する電流値未満となる程度の小量に抑えられているので、模擬地絡電流Ｉ４が直流電源３を含む直流電源系統に流入したとしても悪影響を及ぼすこともない。
【００７７】
また、直流電源給電システム１０および直流地絡箇所調査方法によれば、直流電源の供給を停止（停電）させることなく、直流地絡箇所の絞り込みができるので、プラントの運用を継続したまま、直流地絡箇所を特定することができる。従って、直流電源給電システム１０および直流地絡箇所調査方法によれば、機器の地絡の影響が電力施設の稼働停止等の深刻な事態を招来するのを確実に防止することができる。
【００７８】
さらに、直流電源給電システム１０および直流地絡箇所調査方法によれば、模擬地絡電流供給回路１１が可変抵抗２３を備えているため、模擬的な地絡電流の量を変化させることができ、地絡が複数箇所で生じていたとしても、模擬的な地絡電流の量を変化させて電流値を計測することで各地絡箇所を特定することができる。
【００７９】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１  直流電源系統
２  母線
２Ｐ  正極側母線（Ｐライン）
２Ｎ  負極側母線（Ｎライン）
３  直流電源
４  直流電源回路
５  直流地絡検出器
６  フィーダ
７  直流漏電装置
１０  直流電源給電システム
１１  模擬地絡電流供給回路
１１Ｐ  第１の模擬地絡電流供給回路
１１Ｎ  第２の模擬地絡電流供給回路
２１  開閉器
２２  ヒューズ
２３  可変抵抗
２４  接続部
【図１】
2017017922.tif 000003
【図２】
2017017922.tif 000004
【図３】
2017017922.tif 000005
【図４】
2017017922.tif 000006
【図５】
2017017922.tif 000007
【図６】
2017017922.tif 000008