故障電流検出回路及び故障電流検出方法
【課題】従来使用していたセンサ回路を変えることなく、地絡電流成分の検出精度の向上を図ることで欧州規格に対応した故障電流検出回路を提供することにある。
【解決手段】分散型電源２及び商用系統３間に配置されたパワーコンディショナ装置４に関わる、分散型電源の地絡電流及び、分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路であって、商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出部２１と、故障電流に対応した故障検出信号を出力するセンサ回路１８と、前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号に関わる平均値を算出する平均値算出部２３と、前１周期の平均値間の変化量を算出する変化量算出部２５と、この変化量に基づき、地絡電流成分の変化量を検出する地絡電流変化量検出部２６とを有している。
【解決手段】分散型電源２及び商用系統３間に配置されたパワーコンディショナ装置４に関わる、分散型電源の地絡電流及び、分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路であって、商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出部２１と、故障電流に対応した故障検出信号を出力するセンサ回路１８と、前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号に関わる平均値を算出する平均値算出部２３と、前１周期の平均値間の変化量を算出する変化量算出部２５と、この変化量に基づき、地絡電流成分の変化量を検出する地絡電流変化量検出部２６とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽光発電機等の分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる地絡電流及び漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路及び故障電流検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような故障電流検出回路を内蔵したパワーコンディショナ装置としては、例えば太陽光発電機等の分散型電源と商用系統とを連系接続し、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換して家庭内の家電機器等の負荷に同交流電力を供給し、分散型電源からの電力だけでは賄えない場合に商用系統からの交流電力を供給する分散型電源システムに使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１のパワーコンディショナ装置としては、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、分散型電源及び商用系統間に配置され、同パワーコンディショナ装置に関わる地絡電流及び漏洩電流を含む故障電流を検知する変流器と、この変流器にて検出したセンサ検知量から地絡電流を検出する地絡電流検出回路と、変流器にて検出したセンサ検知量から漏洩電流を検出する漏洩電流検出回路とを有し、地絡電流検出回路にて検出した地絡電流が所定地絡閾値を超えた場合、又は漏洩電流検出回路にて検出した漏洩電流が所定漏洩閾値を超えた場合、パワーコンディショナ装置の連系運転を停止することができるものである。
【０００４】
尚、地絡電流とは、分散型電源側の配線が地絡したときに流れる電流に相当し、漏洩電流とは、分散型電源の設置面と対地との静電性容量結合によって流れる電流に相当するものである。
【０００５】
このような特許文献１のパワーコンディショナ装置によれば、変流器、地絡電流検出回路及び漏洩電流検出回路で故障電流検出回路を構成し、地絡電流検出回路及び漏洩電流検出回路を通じて地絡電流及び漏洩電流を個別に検出し、これら検出した地絡電流及び漏洩電流を所定地絡閾値及び所定漏洩閾値を超えたか否かを個別に判定し、地絡電流若しくは漏洩電流が所定閾値を超えた場合、パワーコンディショナ装置の連系運転を停止するようにしたので、パワーコンディショナ装置の安全な運転を確保することができる。
【０００６】
しかしながら、近年、欧州の規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）では、地絡電流及び漏洩電流を個別に検出するのではなく、故障電流として地絡電流及び漏洩電流のベクトル和を図１０に示す条件で検出することが必要となっている。
【０００７】
尚、この欧州規格は、図９に示すように分散型電源１０１、パワーコンディショナ装置１０２及び商用系統１０３を直列配置した場合、パワーコンディショナ装置１０２の＋側及び−側に試験用回路１０４を夫々配置し、各試験用回路１０４は、可変コンデンサで構成する交流回路１０４Ａと、可変抵抗で構成する直流回路１０４Ｂと、直流回路１０４Ｂを切替接続するスイッチ１０４Ｃと有し、パワーコンディショナ装置１０２は、図１０に示す条件の地絡電流及び漏洩電流を含む故障電流を検出すると、パワーコンディショナ装置１０２の運転を停止制御することが求められている。
【０００８】
パワーコンディショナ装置１０２の故障電流検出に対する運転停止の条件としては、図１０に示すように条件１〜条件５まである。
【０００９】
条件１としては、直流成分の地絡電流については３００ｍＡ以下で検出し運転を停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の直流回路１０４Ｂから地絡電流を流した場合、パワーコンディショナ装置１０２は故障電流判断レベル以上になった時に故障電流を検出し、運転を停止することが求められている。
【００１０】
条件２としては、交流成分の漏洩電流については３００ｍＡ以下で検出し運転を停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４Ａから故障電流を流した場合、パワーコンディショナ装置１０２は故障電流判断レベル以上になった時に故障電流を検出し、運転を停止することが求められている。
【００１１】
条件３としては、交流成分の漏洩電流の故障判断レベルを条件２で停止したレベルIとして、I−３０ｍＡに、直流成分の地絡電流として＋３０ｍＡを加えたベクトル和を故障判断レベルとして設定し、I−３０ｍＡから故障判断レベルへ急変させた場合に運転を０．３秒以内に停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４ＡからI−３０ｍＡを流し、スイッチ１０４ＣをＯＮにして直流回路１０４Ｂから３０ｍＡを流した場合、パワーコンディショナ装置１０２の運転を０．３秒以内に停止することが求められている。
【００１２】
条件４としては、交流成分の漏洩電流の故障判断レベルを条件２で停止したレベルIとして、I−６０ｍＡに、直流成分の地絡電流として＋６０ｍＡを加えたベクトル和を故障判断レベルとして設定し、I−６０ｍＡから故障判断レベルへ急変させた場合に運転を０．３秒以内に停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４ＡからI−６０ｍＡを流し、スイッチ１０４ＣをＯＮにして直流回路１０４Ｂから６０ｍＡを流した場合、パワーコンディショナ装置１０２の運転を０．１５秒以内に停止することが求められている。
【００１３】
条件５としては、交流成分の漏洩電流の故障判断レベルを条件２で停止したレベルIとして、I−１５０ｍＡに、直流成分の地絡電流として＋１５０ｍＡを加えたベクトル和を故障判断レベルとして設定し、I−１５０ｍＡから故障判断レベルへ急変させた場合に運転を０．０４秒以内に停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４ＡからI−１５０ｍＡを流し、スイッチ１０４ＣをＯＮにして直流回路１０４Ｂから１５０ｍＡを流した場合、パワーコンディショナ装置１０２の運転を０．０４秒以内に停止することが求められている。
【００１４】
つまり、この欧州規格では、故障判断レベルを直流成分の地絡電流及び交流成分の漏洩電流のベクトル和で設定し、故障電流のベクトル和が故障判断レベルを超えた場合にパワーコンディショナ装置１０２の運転を停止する条件を規格化しているものである。
【００１５】
そこで、このような欧州規格の停止条件を満たすために本出願人は、次に説明するようなパワーコンディショナ装置を採用した分散型電源システムを案出している。図１１は本出願人が案出した分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１１に示す分散型電源システム１００は、直流電力を発電する分散型電源１１１と、商用系統１１２と、分散型電源１１１にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統１１２と連系運転し、図示せぬ家電機器等の一般負荷に交流電力を供給するパワーコンディショナ装置１１３とを有している。
【００１７】
パワーコンディショナ装置１１３は、分散型電源１１１にて発電した直流電力を平滑化する第１平滑化コンデンサ１２１と、この第１平滑化コンデンサ１２１にて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路１２２と、この昇圧回路１２２で昇圧した直流電力を平滑化する第２平滑化コンデンサ１２３と、この第２平滑化コンデンサ１２３で平滑化した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１２４と、このインバータ回路１２４で変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路１２５と、フィルタ回路１２５及び商用系統１１２間の連系接続を切替制御する連系リレー回路１２６と、連系リレー回路１２６及び商用系統１１２間の系統電圧を検出する系統電圧検出回路１２７と、連系リレー回路１２６及び商用系統１１２間の電流を検出する変流器１２８Ａで構成して検出電流に対応したセンサ出力信号、すなわち故障検出信号を出力するセンサ回路１２８と、このパワーコンディショナ装置１１３全体を制御する制御回路１２９と、この制御回路１２９に電力を供給する制御電源１３０とを有している。
【００１８】
また、センサ回路１２８は、故障電流に対応した出力信号を出力する変流器１２８Ａと、変流器１２８Ａの出力信号に加算する方形波を発振する発振回路１２８Ｂと、変流器１２８Ａの出力信号及び発振回路１２８Ｂの方形波を合成して構成した故障検出信号に全波整流を施す整流回路１２８Ｃと、この整流回路１２８Ｃにて全波整流を施した故障検出信号を増幅する増幅回路１２８Ｄと、この増幅した故障検出信号に対してローパス処理を施すＬＰＦ１２８Ｅとを有し、このローパス処理を施した故障検出信号を制御回路１２９に供給するものである。
【００１９】
図１２はセンサ回路１２８のＬＰＦ１２８Ｅでローパス処理を施した故障検出信号の波形を示す説明図である。
【００２０】
図１２（Ａ）は地絡電流成分及び漏洩電流成分が無しの場合に関わる故障検出信号の波形である。図１２（Ｂ）は漏洩電流成分のみが有りの場合に関わる故障検出信号の波形である。図１２（Ｃ）は地絡電流成分のみが有りの場合に関わる故障検出信号の波形である。図１２（Ｄ）は地絡電流成分及び漏洩電流成分双方が有りの場合に関わる故障検出信号の波形である。
【００２１】
そして、制御回路１２９は、図１３に示すように、センサ回路１２８の故障検出信号の所定期間に関わる平均値を算出し、この算出した平均値が所定閾値を超えた場合、連系リレー回路１２６を遮断することでパワーコンディショナ装置１１３の連系運転を停止するものである。
【特許文献１】特開２００６−１８７１５０号公報（要約書及び図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、本出願人が案出したパワーコンディショナ装置１１３によれば、図１３に示すように、漏洩電流成分及び地絡電流成分を含む故障検出信号の所定期間に関わる平均値を算出し、この算出した平均値に基づき漏洩電流成分及び地絡電流成分が所定閾値を超えたか否かを判定するようにしたが、地絡電流が流れた場合には入力電圧や系統電圧の大きさによって周期的に脈流のピーク値Ｘが変化するが平均値は同じとなる条件があり、特に、この地絡電流成分は微小電流の場合、その変化量は増幅回路１２８Ｄの変流器に大きく依存するため、現状のセンサ回路を使用して、地絡電流成分及び漏洩電流成分を一緒に所定期間で単純に平均化した場合、漏洩電流成分に比較して地絡電流成分は微小であるため、地絡電流成分のピーク値の変化が平坦化されて地絡電流成分の変動を検出することができず、前述した欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の条件を満たすことができないことが考えられる。
【００２３】
また、地絡電流成分の変動を検出すべく、検出精度の高いセンサ回路を使用することも考えられるが、このようなセンサ回路は高価であるため、パワーコンディショナ装置１１３全体のコストが嵩む。
【００２４】
そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来使用していたセンサ回路を変えることなく、地絡電流成分の検出精度の向上を図ることで欧州規格に対応した故障電流検出回路及び故障電流検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために本発明の故障電流検出回路は、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路であって、前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出手段と、前記故障電流に対応した故障検出信号を出力する検出信号出力手段と、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出する平均値算出手段と、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出する変化量算出手段と、この変化量算出手段にて算出した前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出する地絡電流変化量検出手段とを有するようにした。
【００２６】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングからの次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第２平均値を算出し、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するようにしたので、系統電圧の半周期タイミング毎に故障検出信号に地絡電流成分が見えることに着目したことで第１平均値及び第２平均値間の変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出することができ、その結果、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の故障電流検出回路は、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出する漏洩電流平均値算出手段と、この漏洩電流平均値算出手段にて算出した前記漏洩電流平均値と前記地絡電流変化量検出手段にて検出した変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出する故障電流検出手段とを有するようにしても良い。
【００２８】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出し、この算出した前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するようにしたので、前記漏洩電流平均値を漏洩電流成分、前記変化量を地絡電流成分とすることで欧州規格に適した故障電流の検出が可能になる。
【００２９】
本発明の故障電流検出回路は、前記故障電流検出手段にて検出した前記故障電流の検出量が異常値であるか否かを判定する異常判定手段を有し、この異常判定手段にて前記故障電流の検出量が異常値であると判定されると、前記故障電流の異常と判断するようにしても良い。
【００３０】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、異常判定手段にて前記故障電流の検出量が異常値であると判定されると、前記故障電流の異常と判断するようにしたので、故障電流の異常を認識することができる。
【００３１】
また、本発明の故障電流検出回路は、前記故障電流の異常と所定期間連続して判断すると、前記パワーコンディショナ装置の連系運転を停止するようにしても良い。
【００３２】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記故障電流の異常と所定期間連続して判断すると、前記パワーコンディショナ装置の連系運転を停止するようにしたので、瞬間的な誤検出によるパワーコンディショナ装置の運転停止を確実に防止し、前記欧州規格に適したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【００３３】
本発明の故障電流検出回路は、前記半周期区間の故障検出信号を順次検出する際、この故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する絶対閾値判定手段と、前記絶対閾値判定手段にて前記故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測動作を開始し、前記故障検出信号が絶対閾値以下になると、時間計測動作を終了する時間計測手段と、この時間計測手段の現在計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する許容時間判定手段とを有し、前記許容時間判定手段にて現在計測時間が許容時間を越えたと判定されると、前記故障電流の異常と判断するようにしても良い。
【００３４】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測手段の時間計測動作を開始し、この計測時間が許容時間を越えた場合、前記故障電流の検出量を算出しなくても、前記故障電流の異常と判断するようにしたので、計測時間が許容時間を越えた場合、故障検出信号の平均値算出手段、変化量算出手段、地絡電流変化量検出手段、漏洩電流平均値算出手段や故障電流検出手段等の処理動作を要することなく、半周期区間の全故障検出信号を取得する前に故障電流の高速検出に対応することができる。
【００３５】
本発明の故障電流検出回路は、前記地絡電流の変化量に所定係数を乗算するようにしても良い。
【００３６】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記地絡電流の変化量に所定係数を乗算するようにしたので、地絡電流が微小であったとしても地絡電流成分の変化を際立たせることができる。
【００３７】
本発明の故障電流検出回路は、前記地絡電流の変化量に関数で重み付けするようにしても良い。
【００３８】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記地絡電流の変化量に関数で重み付けするようにしたので、地絡電流が微小であったとしても地絡電流成分の変化を際立たせることができる。
【００３９】
本発明の故障電流検出回路は、前記平均値算出手段が、前記検出信号出力手段にて出力した前記故障検出信号に対して所定オフセット値を付与した後、前記第１平均値及び前記第２平均値を順次算出するようにしても良い。
【００４０】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記検出信号出力手段にて出力した前記故障信号に対して所定オフセット値を付与した後、前記第１平均値及び前記第２平均値を順次算出するようにしたので、前記第１平均値及び前記第２平均値を所定オフセット値分底上げすることができる。
【００４１】
また、上記目的を達成するために本発明の故障電流検出方法は、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出方法であって、前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを順次検出するステップと、前記故障電流に対応した故障検出信号を順次出力するステップと、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出するステップと、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出するステップと、前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するステップとを順次実行するようにした。
【００４２】
従って、本発明の故障電流検出方法によれば、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第２平均値を算出し、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するようにしたので、系統電圧の半周期タイミング毎に故障検出信号に地絡電流成分が見えることに着目したことで第１平均値及び第２平均値間の変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出することができ、その結果、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【００４３】
本発明の故障電流検出方法は、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出するステップと、前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するステップとを順次実行するようにしても良い。
【００４４】
従って、本発明の故障電流検出方法によれば、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出し、この算出した前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するようにしたので、前記漏洩電流平均値を漏洩電流成分、前記変化量を地絡電流成分とすることで欧州規格に適した故障電流の検出が可能になる。
【発明の効果】
【００４５】
上記のように構成された本発明の故障電流検出回路によれば、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングからの次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第２平均値を算出し、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するようにしたので、系統電圧の半周期タイミング毎に故障検出信号に地絡電流成分が見えることに着目したことで第１平均値及び第２平均値間の変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出することができ、その結果、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面に基づいて本発明の故障電流検出回路に関わる実施の形態を示す分散型電源システムについて説明する。図１は本実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１に示す分散型電源システム１は、直流電力を発電する、例えば太陽電池等の分散型電源２と、商用系統３と、分散型電源２にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、家電機器等の一般負荷に、商用系統３と連系運転して交流電力を供給するパワーコンディショナ装置４とを有している。
【００４８】
パワーコンディショナ装置４は、分散型電源２にて発電した直流電力を平滑化する第１平滑化コンデンサ１１と、この第１平滑化コンデンサ１１にて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路１２と、この昇圧回路１２にて昇圧した直流電力を平滑化する第２平滑化コンデンサ１３と、この第２平滑化コンデンサ１３にて平滑化した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１４と、このインバータ回路１４にて変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路１５と、このフィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を切替制御する連系リレー回路１６と、連系リレー回路１６及び商用系統３間の系統電圧を検出する系統電圧検出回路１７と、連系リレー回路１６及び商用系統３間の電流を検出する変流器１８Ａで構成して検出電流に対応したセンサ出力信号、すなわち故障検出信号を出力するセンサ回路１８と、このパワーコンディショナ装置４全体を制御する制御回路１９と、この制御回路１９に電力を供給する制御電源２０とを有している。
【００４９】
また、センサ回路１８は、故障電流に対応した出力信号を出力する変流器１８Ａと、変流器１８Ａの出力信号に加算する方形波を生成する発振回路１８Ｂと、変流器１８Ａの出力信号及び発振回路１８Ｂの方形波を合成して構成した故障検出信号に全波整流を施す整流回路１８Ｃと、この整流回路１８Ｃにて全波整流を施した故障検出信号を増幅する増幅回路１８Ｄと、この増幅した故障検出信号に対してローパス処理を施すＬＰＦ回路１８Ｅとを有し、このローパス処理を施した故障検出信号を制御回路１９に供給するものである。
【００５０】
制御回路１９は、系統電圧検出回路１７を通じて系統電圧を検出し、この系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出部２１と、この半周期タイミング検出部２１にて検出した半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の故障検出信号を連続４個、すなわち前１周期及び現在の半周期区間の故障検出信号を記憶する記憶部２２と、記憶部２２に記憶中の前１周期分の半周期区間、すなわち第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値を順次算出する平均値算出部２３と、この平均値算出部２３にて順次算出した前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値を格納する平均値メモリ２４と、この平均値メモリ２４に格納中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値に基づき、前後の故障検出信号の変化量を算出する変化量算出部２５と、この変化量算出部２５にて算出した変化量に基づき、故障電流に含まれる地絡電流成分の変化量を検出する地絡電流変化量検出部２６と、平均値メモリ２４に格納中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値の総合平均値を算出する総合平均値算出部２７と、この総合平均値算出部２７にて算出した総合平均値を漏洩電流成分として検出する漏洩電流検出部２８と、この漏洩電流検出部２８にて検出した漏洩電流成分と地絡電流変化量検出部２６にて検出した地絡電流成分の変化量とのベクトル和を故障電流検出量として算出する故障電流検出量算出部２９と、この故障電流検出量算出部２９にて算出した故障電流検出量が条件テーブル３０内の何れか一の故障判断レベルを超えたか否かを判定する閾値判定部３１と、この閾値判定部３１にて故障電流検出量が故障判断レベルを超えたと判定されると、故障電流の異常と判断し、故障電流検出カウント値を＋１インクリメントする故障電流検出カウント部３３と、故障電流検出カウント部３３の故障電流検出カウント値が所定カウント値を超えたと判定されると、フィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を遮断してパワーコンディショナ装置４の連系運転を停止すべく、連系リレー回路１６を駆動制御する連系リレー駆動制御部３２とを有している。
【００５１】
記憶部２２は、バッファ領域２２Ａと、本記憶領域２２Ｂとを有し、半周期タイミング検出部２１の検出結果に基づき、例えば図３に示すＢｎ−１区間の半周期タイミングを検出すると、Ｂｎ−１区間（第１半周期）の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶し、次のＡｎ区間（第２半周期）の半周期タイミングを検出すると、Ａｎ区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶し、次の周期に相当するＢｎ区間（第１半周期）の半周期タイミングを検出すると、バッファ領域２２Ａに記憶中のＢｎ−１区間（第１半周期）の故障検出信号及びＡｎ区間（第２半周期）の故障検出信号を前１周期分の故障検出信号として本記憶領域２２Ｂに記憶し、次のＢｎ区間（第１半周期）の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶するものである。
【００５２】
尚、記憶部２２は、Ｂｎ−１区間の故障検出信号及びＡｎ区間の故障検出信号を本記憶領域２２Ｂに記憶中の場合、次のＢｎ区間の半周期タイミングを検出したタイミングで、Ｂｎ区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶し、次のＡｎ＋１区間の半周期タイミングを検出すると、本記憶領域２２Ｂに前１周期分のＢｎ−１区間及びＡｎ区間の故障検出信号と、バッファ領域２２Ｂに記憶中のＢｎ区間の故障検出信号を現在の故障検出信号として更新するものである。つまり、記憶部２２の本記憶領域２２Ｂでは、Ｂｎ−１→Ａｎ→Ｂｎ→Ａｎ＋１→Ｂｎ＋１→…の各区間の故障検出信号を順次記憶していくが、前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号しか記憶されていないものとする。
【００５３】
平均値算出部２３は、記憶部２２の本記憶領域２２Ｂに記憶中の前１周期分の第１半周期の故障検出信号に基づき、前１周期分の第１半周期の故障検出信号の平均値を算出し、この算出した前１周期分の第１半周期の故障検出信号の平均値を平均値メモリ２４に記憶すると共に、記憶部２２に記憶中の前１周期分の第２半周期の故障検出信号の平均値を算出し、この算出した前１周期分の第２半周期の故障検出信号の平均値を平均値メモリ２４に記憶するものである。尚、平均値算出部２３は、記憶部２２の記憶内容が更新され、第１半周期と第２半周期のデータの記憶内容更新に応じて前１周期分の平均値を算出し、この算出した前１周期分の平均値を平均値メモリ２４に更新するものである。また、記憶部２２と同様に、平均値メモリ２４では、前１周期分の故障検出信号の平均値しか記憶しないものとする。
【００５４】
変化量算出部２５は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値に基づき、前１周期分の故障検出信号の変化量を算出する、例えば平均値メモリ２４に記憶中のＢｎ−１区間（第１半周期）の故障検出信号の平均値及びＡｎ区間（第２半周期）の故障検出信号の平均値に基づき、Ｂｎ−１区間及びＡｎ区間の変化量を算出するものである。
【００５５】
総合平均値算出部２７は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を加算し、その加算結果を平均化することで総合平均値を算出する、例えば平均値メモリ２４に記憶中のＢｎ−１区間の故障検出信号の平均値及びＡｎ区間の故障検出信号の平均値を加算し、その加算結果を平均化することで総合平均値を算出するものである。
【００５６】
故障電流検出量算出部２９は、この漏洩電流検出部２８にて検出した漏洩電流成分と地絡電流変化量検出部２６にて検出した地絡電流成分の変化量とのベクトル和を故障電流検出量として算出するものである。
【００５７】
図４は条件テーブル３０のテーブル内容を端的に示す説明図である。
【００５８】
図４に示す条件テーブル３０は、欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）に準拠し、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流２４０ｍＡ（故障判断レベル）以上の場合に運転を０．３秒以内に停止する条件１と、故障電流検出量（総合平均値）が地絡電流２４０ｍＡ（故障判断レベル）以上の場合に運転を０．３秒以内に停止する条件２と、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流２１０ｍＡ＋地絡電流３０ｍＡ（故障判断レベル）を超えた場合に運転を０．３秒以内に停止する条件３と、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流１８０ｍＡ＋地絡電流６０ｍＡ（故障判断レベル）を超えた場合に運転を０．１５秒以内に停止する条件４と、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流９０ｍＡ＋地絡電流１５０ｍＡ（故障判断レベル）を超えた場合に運転を０．０４秒以内に停止する条件５とがある。
【００５９】
閾値判定部３１は、故障電流検出量算出部２９にて故障電流検出量を算出すると、故障電流検出量が条件テーブル３０の故障判断レベルを超えたか否かを判定するものである。
【００６０】
故障検出カウント部３３は、閾値判定部３１にて故障電流検出量が故障判断レベルを超えたと判定されると、故障電流検出カウント値を＋１インクリメントすると共に、閾値判定部３１にて故障電流検出量が故障判断レベルを超えていないと判定されると、故障電流検出カウント値をクリアするものである。
【００６１】
故障検出カウント部３３は、閾値判定部３１にて故障電流検出カウント値が所定カウント値を超えた場合、故障電流検出量が故障判断レベルを連続して超えたもの、すなわち、故障電流の異常と所定期間連続して判断したものと判断し、パワーコンディショナ装置４の連系運転を停止すべく、連系リレー駆動制御部３２を通じて条件に対応した制御内容（図４参照）を実行するものである。
【００６２】
尚、本願請求項記載の分散型電源は分散型電源２、商用系統は商用系統３、パワーコンディショナ装置はパワーコンディショナ装置４、故障検出回路はパワーコンディショナ装置４、半周期タイミング検出手段は半周期タイミング検出部２１、検出信号出力手段はセンサ回路１８、平均値算出手段は記憶部２２及び平均値算出部２３、変化量算出手段は変化量算出部２５、地絡電流変化量検出手段は地絡電流変化量検出部２６、漏洩電流平均値算出手段は総合平均値算出部２７及び漏洩電流検出部２８、故障電流検出手段は故障電流検出量算出部２９、異常判定手段は条件テーブル３０、閾値判定部３１及び故障電流検出カウント部３３に相当するものである。
【００６３】
次に本実施の形態を示す分散型電源システム１の動作について説明する。図５及び図６は本実施の形態に関わる故障電流判定処理に関わるパワーコンディショナ装置４の制御回路１９の処理動作を示すフローチャートである。
【００６４】
図５に示す故障電流判定処理は、系統電圧の半周期タイミング毎に、故障電流検出量が欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の条件に相当する故障判断レベルを超えたか否かを判定する処理である。
【００６５】
図５に示す制御回路１９は、半周期タイミング検出部２１を通じて系統電圧の半周期タイミングを検出すると（ステップＳ１１）、検出タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を記憶部２２のバッファ領域２２Ａに順次記憶する（ステップＳ１２）。
【００６６】
制御回路１９は、半周期タイミング検出部２１を通じて次の半周期タイミングを検出したか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００６７】
制御回路１９は、次の半周期タイミングを検出したと判定されると、バッファ領域２２Ａに記憶中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号を前１周期分の故障検出信号として記憶部２２の本記憶領域２２Ｂに記憶する（ステップＳ１４）。
【００６８】
制御回路１９は、本記憶領域２２Ｂ内に前１周期分の故障検出信号が記憶済みであるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００６９】
制御回路１９の平均値算出部２３は、ステップＳ１５にて本記憶領域２２Ｂ内に前１周期分の故障検出信号が記憶済みであると判定されると、本記憶領域２２Ｂに記憶中の前１周期分の第１半周期の故障検出信号に基づき、前１周期分の第１半周期の故障検出信号の平均値を算出すると共に、本記憶領域２２Ｂに記憶中の前１周期分の第２半周期の故障検出信号に基づき、前１周期分の第２半周期の故障検出信号の平均値を算出する（ステップＳ１６）。
【００７０】
平均値算出部２３は、前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値を算出すると、これら算出した前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値を平均値メモリ２４に記憶更新する（ステップＳ１７）。
【００７１】
制御回路１９の変化量算出部２５は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値に基づき、第１半周期の平均値及び第２半周期の平均値間の変化量を算出する（ステップＳ１８）。
【００７２】
制御回路１９の地絡電流変化量検出部２６は、変化量算出部２５にて前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値間の変化量を算出すると、この変化量を地絡電流成分の変化量として検出する(ステップＳ１９)。
【００７３】
制御回路１９の総合平均値算出部２７は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値を加算し、その加算結果を平均化して総合平均値を算出する（ステップＳ２０）。
【００７４】
制御回路１９の漏洩電流検出部２８は、総合平均値算出部２７にて算出した総合平均値を、漏洩電流成分の漏洩電流平均値として検出する（ステップＳ２１）。
【００７５】
制御回路１９の故障電流検出量算出部２９は、ステップＳ１９の地絡電流変化量検出部２６にて検出した地絡電流成分の変化量と、ステップＳ２１の漏洩電流検出部２８にて検出した漏洩電流成分の漏洩電流平均値とのベクトル和を故障電流検出量として算出し(ステップＳ２２)、図６に示すＭ１に移行する。
【００７６】
制御回路１９は、ステップＳ１３にて次の半周期タイミングを検出したのでなければ、現在の半周期区間の故障検出信号のバッファ領域２２Ａへの記憶を継続すべく、ステップＳ１２に移行する。
【００７７】
また、制御回路１９は、ステップＳ１５にて本記憶領域２２Ｂ内に前１周期分の故障検出信号が記憶済みでないと判定されると、前１周期の次の周期に関わる半周期区間の故障検出信号を記憶すべく、この処理動作を終了する。
【００７８】
図６に示すＭ１において制御回路１９の閾値判定部３１は、図５に示すステップＳ２２にて故障電流検出量を算出すると、この故障電流検出量が条件テーブル３０内の各条件の故障判断レベルを超えたか否かを判定する(ステップＳ２３)。
【００７９】
制御回路１９の故障電流検出カウント部３３は、現在カウント中の故障電流検出カウント値を＋１インクリメントし（ステップＳ２４）、この処理動作を終了する。
【００８０】
また、制御回路１９の故障電流検出カウント部３３は、ステップＳ２３にて故障電流検出量が条件テーブル３０内の何れの故障判断レベルを超えていないものと判定されると、現在カウント中の故障電流検出カウント値をクリアし（ステップＳ２５）、この処理動作を終了する。
【００８１】
図５及び図６に示す故障電流判定処理によれば、系統電圧の半周期タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次記憶して、前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号を記憶部２２に記憶し、この記憶部２２に記憶中の前１周期の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を算出し、これら前１周期分の平均値に基づき、地絡電流成分の変化量及び漏洩電流成分の漏洩電流平均値を算出し、これら地絡電流成分の変化量及び漏洩電流成分の漏洩電流平均値のベクトル和を故障電流検出量とし、この故障電流検出量が条件テーブル３０内の故障判断レベルを超えたか否かを判定し、この判定結果に基づき故障電流検出カウント値をカウントするようにしたので、欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）に適した故障電流の検出が可能になる。
【００８２】
さらに、制御回路１９では、故障電流検出カウント部３３にて故障電流検出カウント値が所定カウント値を超えた場合、同条件に対応した制御内容を条件テーブル３０から読み出し、この制御内容に基づき、フィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を遮断して連系運転を停止すべく、連系リレー回路１６を駆動制御することになる。
【００８３】
本実施の形態によれば、系統電圧の半周期タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次記憶して、前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号を記憶部２２に記憶し、この記憶部２２に記憶中の前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を算出し、前１周期の平均値間の変化量を地絡電流成分の変化量として検出するようにしたので、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置４を提供することができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を加算平均化した総合平均値を漏洩電流成分の漏洩電流平均値として検出し、この漏洩電流平均値及び地絡電流成分の変化量のベクトル和を故障電流検出量としたので、欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）に適した故障電流の検出が可能になる。
【００８５】
さらに本実施の形態によれば、故障電流検出量が条件テーブル３０内の故障判断レベルを超えた場合、故障電流検出カウント部３３を通じて故障電流カウント値を＋１インクリメントし、故障電流カウント値が所定カウント値を超えたと判定されると、同条件に対応した制御内容に基づき、フィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を遮断して連系運転を停止すべく、連系リレー回路１６を駆動制御するようにしたので、欧州規格に適したパワーコンディショナ装置４の安全制御を確保することができる。
【００８６】
尚、上記実施の形態においては、故障電流検出量として地絡電流成分の変化量をそのまま含めたが、地絡電流成分の変化量が微小であることから、例えば地絡電流成分の変化量に所定係数を乗算するようにしても良く、その地絡電流成分の変化を際立たせることができる。また、同様に地絡電流成分の変化量に関数で重み付けするようにしても良く、この場合でも地絡電流成分の変化を際立たせることができる。
【００８７】
また、上記実施の形態においては、系統電圧の系統周波数を限定しなかったが、条件テーブル３０の条件５を考慮した場合、０．０４秒以内に連系運転を停止する必要があるが、系統周波数を５０Ｈｚとした場合、１周期が２０ｍ秒であるため、その検出時間が短くなる。
【００８８】
そこで、このような事態に対処すべく、制御回路１９は、図７に示すような半周期タイミング検出部２１にて系統電圧の半周期タイミングを検出すると、この半周期タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した故障検出信号を記憶部２２内のバッファ領域２２Ａに記憶するのであるが、この順次検出した半周期区間の故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する絶対閾値判定部４１と、この絶対閾値判定部４１にて故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測動作を開始し、故障検出信号が絶対閾値以下になると、時間計測動作を終了する時間計測部４２と、この時間計測部４２の計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する許容時間判定部４３とを有し、許容時間判定部４３は、時間計測部４２の計測時間が許容時間を越えたと判定されると、平均値算出部２３、変化量算出部２５及び総合平均値算出部２７等の処理動作を要することなく、故障電流検出量が条件閾値に合致しているものと判断し、故障検出により運転を停止するようにした。
【００８９】
尚、絶対閾値判定部４１で使用する絶対閾値は、図３に示すように半周期区間の故障検出信号のレベル閾値に相当し、半周期区間の故障検出信号の内、レベル閾値を超えた部分の量が、前述した故障検出信号の平均値の大きさ、更には、地絡電流成分の変化量及び漏洩電流成分の漏洩電流平均値の大きさに繋がるものである。
【００９０】
つまり、許容時間判定部４３で使用する許容時間は、半周期区間の故障検出信号の内、レベル閾値を超えた部分の量が多いと、漏洩電流成分の漏洩電流平均値が大きくなることに着目し、レベル閾値を超えた部分の量の大小を時間で換算し、レベル閾値を超えた時間が長いと、レベル閾値を超えた部分が多いと判断するための判断時間に相当し、計測時間が許容時間を越えた場合は漏洩電流成分の漏洩電流平均値が大きくなったものと判断するものである。
【００９１】
尚、請求項記載の絶対閾値判定手段は絶対閾値判定部４１、時間計測手段は時間計測部４２、許容時間判定手段は許容時間判定部４３に相当するものである。
【００９２】
図８は高速故障電流判定処理に関わる制御回路１９の処理動作を示すフローチャートである。
【００９３】
図８に示す高速故障電流判定処理は、高速で故障電流の異常を判定する処理である。
【００９４】
図８において制御回路１９は、半周期タイミング検出部２１を通じて系統電圧の半周期タイミングを検出すると（ステップＳ３１）、検出タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した故障検出信号を記憶部２２のバッファ領域２２Ａに順次記憶する（ステップＳ３２）。
【００９５】
制御回路１９の絶対閾値判定部４１は、順次検出中の故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３３）。
【００９６】
制御回路１９の時間計測部４２は、絶対閾値判定部４１を通じて故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、現在カウント中の故障電流検出カウント値に＋１インクリメントする（ステップＳ３４）。
【００９７】
制御回路１９の許容時間判定部４３は、時間計測部４２の現在計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する（ステップＳ３５）。
【００９８】
制御回路１９は、現在計測時間が許容時間を越えたのであれば、この処理動作を終了する。また、制御回路１９は、ステップＳ３５にて現在計測時間が許容時間を越えたのでなければ、次の半周期タイミングを検出したか否かを判定する（ステップＳ４１）。
【００９９】
制御回路１９は、次の半周期タイミングを検出したのであれば、バッファ領域２２Ａに順次記憶中の前１周期分の半周期区間の故障検出信号を本記憶領域２２Ｂに記憶すべく、図５に示すＭ２に移行する。尚、時間計測部４２は、次の半周期タイミングの検出若しくは故障検出信号が絶対閾値以下になった時点で、その計測動作を終了するものである。
【０１００】
また、制御回路１９は、ステップＳ３３にて故障検出信号が絶対閾値を超えたのでなければ、現在カウント中の故障電流検出カウント値をクリアし（ステップ３６）、次の半周期タイミングを検出したか否かを判定すべく、ステップＳ４１に移行する。
【０１０１】
また、制御回路１９は、ステップＳ４１にて半周期タイミングを検出したのでなければ、現在の半周期区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶すべく、ステップＳ３２に移行する。
【０１０２】
図８に示す高速故障電流検出処理によれば、半周期タイミングに応じて半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した半周期区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶する際に、故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測部４２の時間計測動作を開始し、この計測時間が許容時間を越えた場合、平均値算出部２３、変化量算出部２５及び総合平均値算出部２７等の処理動作を要することなく、故障電流検出量が条件閾値に合致しているものと判断し、運転を停止するようにしたので、半周期区間の全故障検出信号を取得する前に故障電流の高速検出に対応することができる。
【０１０３】
尚、図８に示す高速故障電流検出処理においては、図４に示す条件５の制御内容を満たすために検出時間を大幅に短縮化して故障電流の高速検出に対応するようにしたが、条件１〜条件４の制御内容を満たすのには検出時間に余裕があるため、条件１〜条件４の故障判断レベルに基づく故障電流の異常を判定する際には図５及び図６に示す故障電流判定処理を実行するものとし、その結果、地絡電流の変化が少ない場合は故障電流判定処理、地絡電流の変化が大きい場合は高速故障電流判定処理を実行するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の故障電流検出回路によれば、系統電圧の半周期タイミングに関わる直前の半周期区間の故障検出信号の第１平均値及び現在の半周期区間の故障検出信号の第２平均値を算出し、第１平均値及び第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、故障電流に含まれる地絡電流成分の変化量を検出するようにしたので、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができるため、欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の故障電流検出回路に関わる実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態を示すパワーコンディショナ装置の制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に関わる故障検出信号の平均値を端的に示す説明図である。
【図４】本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の条件テーブルのテーブル内容を端的に示す説明図である。
【図５】本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の故障電流判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の故障電流判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】他の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】他の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の高速故障電流判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。
【図９】欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の停止条件を試す分散型システム全体の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の停止条件を示す説明図である。
【図１１】欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の停止条件を満たすために本出願人が考案した課題解決前の分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】同課題解決前の分散型電源システムに関わるパワーコンディショナ装置に関わる故障検出信号を端的に示す説明図である。
【図１３】同課題解決前の分散型電源システムに関わるパワーコンディショナ装置の故障検出信号の平均値を端的に示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２ 分散型電源
３ 商用系統
４ パワーコンディショナ装置（故障検出回路）
１８ センサ回路（検出信号出力手段）
２１ 半周期タイミング検出部（半周期タイミング検出手段）
２２ 記憶部（平均値算出手段）
２３ 平均値算出部（平均値算出手段）
２５ 変化量算出部（変化量算出手段）
２６ 地絡電流変化量検出部（地絡電流変化量検出手段）
２７ 総合平均値算出部（漏洩電流平均値算出手段）
２８ 漏洩電流検出部（漏洩電流平均値算出手段）
２９ 故障電流検出量算出部（故障電流検出手段）
３０ 条件テーブル（異常判定手段）
３１ 閾値判定部（異常判定手段）
３３ 故障電流検出カウント部（異常判定手段）
４１ 絶対閾値判定部（絶対閾値判定手段）
４２ 時間計測部（時間計測手段）
４３ 許容時間判定部（許容時間判定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽光発電機等の分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる地絡電流及び漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路及び故障電流検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような故障電流検出回路を内蔵したパワーコンディショナ装置としては、例えば太陽光発電機等の分散型電源と商用系統とを連系接続し、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換して家庭内の家電機器等の負荷に同交流電力を供給し、分散型電源からの電力だけでは賄えない場合に商用系統からの交流電力を供給する分散型電源システムに使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１のパワーコンディショナ装置としては、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、分散型電源及び商用系統間に配置され、同パワーコンディショナ装置に関わる地絡電流及び漏洩電流を含む故障電流を検知する変流器と、この変流器にて検出したセンサ検知量から地絡電流を検出する地絡電流検出回路と、変流器にて検出したセンサ検知量から漏洩電流を検出する漏洩電流検出回路とを有し、地絡電流検出回路にて検出した地絡電流が所定地絡閾値を超えた場合、又は漏洩電流検出回路にて検出した漏洩電流が所定漏洩閾値を超えた場合、パワーコンディショナ装置の連系運転を停止することができるものである。
【０００４】
尚、地絡電流とは、分散型電源側の配線が地絡したときに流れる電流に相当し、漏洩電流とは、分散型電源の設置面と対地との静電性容量結合によって流れる電流に相当するものである。
【０００５】
このような特許文献１のパワーコンディショナ装置によれば、変流器、地絡電流検出回路及び漏洩電流検出回路で故障電流検出回路を構成し、地絡電流検出回路及び漏洩電流検出回路を通じて地絡電流及び漏洩電流を個別に検出し、これら検出した地絡電流及び漏洩電流を所定地絡閾値及び所定漏洩閾値を超えたか否かを個別に判定し、地絡電流若しくは漏洩電流が所定閾値を超えた場合、パワーコンディショナ装置の連系運転を停止するようにしたので、パワーコンディショナ装置の安全な運転を確保することができる。
【０００６】
しかしながら、近年、欧州の規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）では、地絡電流及び漏洩電流を個別に検出するのではなく、故障電流として地絡電流及び漏洩電流のベクトル和を図１０に示す条件で検出することが必要となっている。
【０００７】
尚、この欧州規格は、図９に示すように分散型電源１０１、パワーコンディショナ装置１０２及び商用系統１０３を直列配置した場合、パワーコンディショナ装置１０２の＋側及び−側に試験用回路１０４を夫々配置し、各試験用回路１０４は、可変コンデンサで構成する交流回路１０４Ａと、可変抵抗で構成する直流回路１０４Ｂと、直流回路１０４Ｂを切替接続するスイッチ１０４Ｃと有し、パワーコンディショナ装置１０２は、図１０に示す条件の地絡電流及び漏洩電流を含む故障電流を検出すると、パワーコンディショナ装置１０２の運転を停止制御することが求められている。
【０００８】
パワーコンディショナ装置１０２の故障電流検出に対する運転停止の条件としては、図１０に示すように条件１〜条件５まである。
【０００９】
条件１としては、直流成分の地絡電流については３００ｍＡ以下で検出し運転を停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の直流回路１０４Ｂから地絡電流を流した場合、パワーコンディショナ装置１０２は故障電流判断レベル以上になった時に故障電流を検出し、運転を停止することが求められている。
【００１０】
条件２としては、交流成分の漏洩電流については３００ｍＡ以下で検出し運転を停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４Ａから故障電流を流した場合、パワーコンディショナ装置１０２は故障電流判断レベル以上になった時に故障電流を検出し、運転を停止することが求められている。
【００１１】
条件３としては、交流成分の漏洩電流の故障判断レベルを条件２で停止したレベルIとして、I−３０ｍＡに、直流成分の地絡電流として＋３０ｍＡを加えたベクトル和を故障判断レベルとして設定し、I−３０ｍＡから故障判断レベルへ急変させた場合に運転を０．３秒以内に停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４ＡからI−３０ｍＡを流し、スイッチ１０４ＣをＯＮにして直流回路１０４Ｂから３０ｍＡを流した場合、パワーコンディショナ装置１０２の運転を０．３秒以内に停止することが求められている。
【００１２】
条件４としては、交流成分の漏洩電流の故障判断レベルを条件２で停止したレベルIとして、I−６０ｍＡに、直流成分の地絡電流として＋６０ｍＡを加えたベクトル和を故障判断レベルとして設定し、I−６０ｍＡから故障判断レベルへ急変させた場合に運転を０．３秒以内に停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４ＡからI−６０ｍＡを流し、スイッチ１０４ＣをＯＮにして直流回路１０４Ｂから６０ｍＡを流した場合、パワーコンディショナ装置１０２の運転を０．１５秒以内に停止することが求められている。
【００１３】
条件５としては、交流成分の漏洩電流の故障判断レベルを条件２で停止したレベルIとして、I−１５０ｍＡに、直流成分の地絡電流として＋１５０ｍＡを加えたベクトル和を故障判断レベルとして設定し、I−１５０ｍＡから故障判断レベルへ急変させた場合に運転を０．０４秒以内に停止することが求められており、その試験方法として試験用回路１０４の交流回路１０４ＡからI−１５０ｍＡを流し、スイッチ１０４ＣをＯＮにして直流回路１０４Ｂから１５０ｍＡを流した場合、パワーコンディショナ装置１０２の運転を０．０４秒以内に停止することが求められている。
【００１４】
つまり、この欧州規格では、故障判断レベルを直流成分の地絡電流及び交流成分の漏洩電流のベクトル和で設定し、故障電流のベクトル和が故障判断レベルを超えた場合にパワーコンディショナ装置１０２の運転を停止する条件を規格化しているものである。
【００１５】
そこで、このような欧州規格の停止条件を満たすために本出願人は、次に説明するようなパワーコンディショナ装置を採用した分散型電源システムを案出している。図１１は本出願人が案出した分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１１に示す分散型電源システム１００は、直流電力を発電する分散型電源１１１と、商用系統１１２と、分散型電源１１１にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統１１２と連系運転し、図示せぬ家電機器等の一般負荷に交流電力を供給するパワーコンディショナ装置１１３とを有している。
【００１７】
パワーコンディショナ装置１１３は、分散型電源１１１にて発電した直流電力を平滑化する第１平滑化コンデンサ１２１と、この第１平滑化コンデンサ１２１にて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路１２２と、この昇圧回路１２２で昇圧した直流電力を平滑化する第２平滑化コンデンサ１２３と、この第２平滑化コンデンサ１２３で平滑化した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１２４と、このインバータ回路１２４で変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路１２５と、フィルタ回路１２５及び商用系統１１２間の連系接続を切替制御する連系リレー回路１２６と、連系リレー回路１２６及び商用系統１１２間の系統電圧を検出する系統電圧検出回路１２７と、連系リレー回路１２６及び商用系統１１２間の電流を検出する変流器１２８Ａで構成して検出電流に対応したセンサ出力信号、すなわち故障検出信号を出力するセンサ回路１２８と、このパワーコンディショナ装置１１３全体を制御する制御回路１２９と、この制御回路１２９に電力を供給する制御電源１３０とを有している。
【００１８】
また、センサ回路１２８は、故障電流に対応した出力信号を出力する変流器１２８Ａと、変流器１２８Ａの出力信号に加算する方形波を発振する発振回路１２８Ｂと、変流器１２８Ａの出力信号及び発振回路１２８Ｂの方形波を合成して構成した故障検出信号に全波整流を施す整流回路１２８Ｃと、この整流回路１２８Ｃにて全波整流を施した故障検出信号を増幅する増幅回路１２８Ｄと、この増幅した故障検出信号に対してローパス処理を施すＬＰＦ１２８Ｅとを有し、このローパス処理を施した故障検出信号を制御回路１２９に供給するものである。
【００１９】
図１２はセンサ回路１２８のＬＰＦ１２８Ｅでローパス処理を施した故障検出信号の波形を示す説明図である。
【００２０】
図１２（Ａ）は地絡電流成分及び漏洩電流成分が無しの場合に関わる故障検出信号の波形である。図１２（Ｂ）は漏洩電流成分のみが有りの場合に関わる故障検出信号の波形である。図１２（Ｃ）は地絡電流成分のみが有りの場合に関わる故障検出信号の波形である。図１２（Ｄ）は地絡電流成分及び漏洩電流成分双方が有りの場合に関わる故障検出信号の波形である。
【００２１】
そして、制御回路１２９は、図１３に示すように、センサ回路１２８の故障検出信号の所定期間に関わる平均値を算出し、この算出した平均値が所定閾値を超えた場合、連系リレー回路１２６を遮断することでパワーコンディショナ装置１１３の連系運転を停止するものである。
【特許文献１】特開２００６−１８７１５０号公報（要約書及び図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、本出願人が案出したパワーコンディショナ装置１１３によれば、図１３に示すように、漏洩電流成分及び地絡電流成分を含む故障検出信号の所定期間に関わる平均値を算出し、この算出した平均値に基づき漏洩電流成分及び地絡電流成分が所定閾値を超えたか否かを判定するようにしたが、地絡電流が流れた場合には入力電圧や系統電圧の大きさによって周期的に脈流のピーク値Ｘが変化するが平均値は同じとなる条件があり、特に、この地絡電流成分は微小電流の場合、その変化量は増幅回路１２８Ｄの変流器に大きく依存するため、現状のセンサ回路を使用して、地絡電流成分及び漏洩電流成分を一緒に所定期間で単純に平均化した場合、漏洩電流成分に比較して地絡電流成分は微小であるため、地絡電流成分のピーク値の変化が平坦化されて地絡電流成分の変動を検出することができず、前述した欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の条件を満たすことができないことが考えられる。
【００２３】
また、地絡電流成分の変動を検出すべく、検出精度の高いセンサ回路を使用することも考えられるが、このようなセンサ回路は高価であるため、パワーコンディショナ装置１１３全体のコストが嵩む。
【００２４】
そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来使用していたセンサ回路を変えることなく、地絡電流成分の検出精度の向上を図ることで欧州規格に対応した故障電流検出回路及び故障電流検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために本発明の故障電流検出回路は、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路であって、前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出手段と、前記故障電流に対応した故障検出信号を出力する検出信号出力手段と、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出する平均値算出手段と、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出する変化量算出手段と、この変化量算出手段にて算出した前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出する地絡電流変化量検出手段とを有するようにした。
【００２６】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングからの次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第２平均値を算出し、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するようにしたので、系統電圧の半周期タイミング毎に故障検出信号に地絡電流成分が見えることに着目したことで第１平均値及び第２平均値間の変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出することができ、その結果、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の故障電流検出回路は、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出する漏洩電流平均値算出手段と、この漏洩電流平均値算出手段にて算出した前記漏洩電流平均値と前記地絡電流変化量検出手段にて検出した変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出する故障電流検出手段とを有するようにしても良い。
【００２８】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出し、この算出した前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するようにしたので、前記漏洩電流平均値を漏洩電流成分、前記変化量を地絡電流成分とすることで欧州規格に適した故障電流の検出が可能になる。
【００２９】
本発明の故障電流検出回路は、前記故障電流検出手段にて検出した前記故障電流の検出量が異常値であるか否かを判定する異常判定手段を有し、この異常判定手段にて前記故障電流の検出量が異常値であると判定されると、前記故障電流の異常と判断するようにしても良い。
【００３０】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、異常判定手段にて前記故障電流の検出量が異常値であると判定されると、前記故障電流の異常と判断するようにしたので、故障電流の異常を認識することができる。
【００３１】
また、本発明の故障電流検出回路は、前記故障電流の異常と所定期間連続して判断すると、前記パワーコンディショナ装置の連系運転を停止するようにしても良い。
【００３２】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記故障電流の異常と所定期間連続して判断すると、前記パワーコンディショナ装置の連系運転を停止するようにしたので、瞬間的な誤検出によるパワーコンディショナ装置の運転停止を確実に防止し、前記欧州規格に適したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【００３３】
本発明の故障電流検出回路は、前記半周期区間の故障検出信号を順次検出する際、この故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する絶対閾値判定手段と、前記絶対閾値判定手段にて前記故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測動作を開始し、前記故障検出信号が絶対閾値以下になると、時間計測動作を終了する時間計測手段と、この時間計測手段の現在計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する許容時間判定手段とを有し、前記許容時間判定手段にて現在計測時間が許容時間を越えたと判定されると、前記故障電流の異常と判断するようにしても良い。
【００３４】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測手段の時間計測動作を開始し、この計測時間が許容時間を越えた場合、前記故障電流の検出量を算出しなくても、前記故障電流の異常と判断するようにしたので、計測時間が許容時間を越えた場合、故障検出信号の平均値算出手段、変化量算出手段、地絡電流変化量検出手段、漏洩電流平均値算出手段や故障電流検出手段等の処理動作を要することなく、半周期区間の全故障検出信号を取得する前に故障電流の高速検出に対応することができる。
【００３５】
本発明の故障電流検出回路は、前記地絡電流の変化量に所定係数を乗算するようにしても良い。
【００３６】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記地絡電流の変化量に所定係数を乗算するようにしたので、地絡電流が微小であったとしても地絡電流成分の変化を際立たせることができる。
【００３７】
本発明の故障電流検出回路は、前記地絡電流の変化量に関数で重み付けするようにしても良い。
【００３８】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記地絡電流の変化量に関数で重み付けするようにしたので、地絡電流が微小であったとしても地絡電流成分の変化を際立たせることができる。
【００３９】
本発明の故障電流検出回路は、前記平均値算出手段が、前記検出信号出力手段にて出力した前記故障検出信号に対して所定オフセット値を付与した後、前記第１平均値及び前記第２平均値を順次算出するようにしても良い。
【００４０】
従って、本発明の故障電流検出回路によれば、前記検出信号出力手段にて出力した前記故障信号に対して所定オフセット値を付与した後、前記第１平均値及び前記第２平均値を順次算出するようにしたので、前記第１平均値及び前記第２平均値を所定オフセット値分底上げすることができる。
【００４１】
また、上記目的を達成するために本発明の故障電流検出方法は、分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出方法であって、前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを順次検出するステップと、前記故障電流に対応した故障検出信号を順次出力するステップと、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出するステップと、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出するステップと、前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するステップとを順次実行するようにした。
【００４２】
従って、本発明の故障電流検出方法によれば、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第２平均値を算出し、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するようにしたので、系統電圧の半周期タイミング毎に故障検出信号に地絡電流成分が見えることに着目したことで第１平均値及び第２平均値間の変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出することができ、その結果、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【００４３】
本発明の故障電流検出方法は、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出するステップと、前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するステップとを順次実行するようにしても良い。
【００４４】
従って、本発明の故障電流検出方法によれば、前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出し、この算出した前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するようにしたので、前記漏洩電流平均値を漏洩電流成分、前記変化量を地絡電流成分とすることで欧州規格に適した故障電流の検出が可能になる。
【発明の効果】
【００４５】
上記のように構成された本発明の故障電流検出回路によれば、前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングからの次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号に関わる第２平均値を算出し、前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するようにしたので、系統電圧の半周期タイミング毎に故障検出信号に地絡電流成分が見えることに着目したことで第１平均値及び第２平均値間の変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出することができ、その結果、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面に基づいて本発明の故障電流検出回路に関わる実施の形態を示す分散型電源システムについて説明する。図１は本実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【００４７】
図１に示す分散型電源システム１は、直流電力を発電する、例えば太陽電池等の分散型電源２と、商用系統３と、分散型電源２にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、家電機器等の一般負荷に、商用系統３と連系運転して交流電力を供給するパワーコンディショナ装置４とを有している。
【００４８】
パワーコンディショナ装置４は、分散型電源２にて発電した直流電力を平滑化する第１平滑化コンデンサ１１と、この第１平滑化コンデンサ１１にて平滑化した直流電力を昇圧する昇圧回路１２と、この昇圧回路１２にて昇圧した直流電力を平滑化する第２平滑化コンデンサ１３と、この第２平滑化コンデンサ１３にて平滑化した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１４と、このインバータ回路１４にて変換した交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路１５と、このフィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を切替制御する連系リレー回路１６と、連系リレー回路１６及び商用系統３間の系統電圧を検出する系統電圧検出回路１７と、連系リレー回路１６及び商用系統３間の電流を検出する変流器１８Ａで構成して検出電流に対応したセンサ出力信号、すなわち故障検出信号を出力するセンサ回路１８と、このパワーコンディショナ装置４全体を制御する制御回路１９と、この制御回路１９に電力を供給する制御電源２０とを有している。
【００４９】
また、センサ回路１８は、故障電流に対応した出力信号を出力する変流器１８Ａと、変流器１８Ａの出力信号に加算する方形波を生成する発振回路１８Ｂと、変流器１８Ａの出力信号及び発振回路１８Ｂの方形波を合成して構成した故障検出信号に全波整流を施す整流回路１８Ｃと、この整流回路１８Ｃにて全波整流を施した故障検出信号を増幅する増幅回路１８Ｄと、この増幅した故障検出信号に対してローパス処理を施すＬＰＦ回路１８Ｅとを有し、このローパス処理を施した故障検出信号を制御回路１９に供給するものである。
【００５０】
制御回路１９は、系統電圧検出回路１７を通じて系統電圧を検出し、この系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出部２１と、この半周期タイミング検出部２１にて検出した半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の故障検出信号を連続４個、すなわち前１周期及び現在の半周期区間の故障検出信号を記憶する記憶部２２と、記憶部２２に記憶中の前１周期分の半周期区間、すなわち第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値を順次算出する平均値算出部２３と、この平均値算出部２３にて順次算出した前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値を格納する平均値メモリ２４と、この平均値メモリ２４に格納中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値に基づき、前後の故障検出信号の変化量を算出する変化量算出部２５と、この変化量算出部２５にて算出した変化量に基づき、故障電流に含まれる地絡電流成分の変化量を検出する地絡電流変化量検出部２６と、平均値メモリ２４に格納中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値の総合平均値を算出する総合平均値算出部２７と、この総合平均値算出部２７にて算出した総合平均値を漏洩電流成分として検出する漏洩電流検出部２８と、この漏洩電流検出部２８にて検出した漏洩電流成分と地絡電流変化量検出部２６にて検出した地絡電流成分の変化量とのベクトル和を故障電流検出量として算出する故障電流検出量算出部２９と、この故障電流検出量算出部２９にて算出した故障電流検出量が条件テーブル３０内の何れか一の故障判断レベルを超えたか否かを判定する閾値判定部３１と、この閾値判定部３１にて故障電流検出量が故障判断レベルを超えたと判定されると、故障電流の異常と判断し、故障電流検出カウント値を＋１インクリメントする故障電流検出カウント部３３と、故障電流検出カウント部３３の故障電流検出カウント値が所定カウント値を超えたと判定されると、フィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を遮断してパワーコンディショナ装置４の連系運転を停止すべく、連系リレー回路１６を駆動制御する連系リレー駆動制御部３２とを有している。
【００５１】
記憶部２２は、バッファ領域２２Ａと、本記憶領域２２Ｂとを有し、半周期タイミング検出部２１の検出結果に基づき、例えば図３に示すＢｎ−１区間の半周期タイミングを検出すると、Ｂｎ−１区間（第１半周期）の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶し、次のＡｎ区間（第２半周期）の半周期タイミングを検出すると、Ａｎ区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶し、次の周期に相当するＢｎ区間（第１半周期）の半周期タイミングを検出すると、バッファ領域２２Ａに記憶中のＢｎ−１区間（第１半周期）の故障検出信号及びＡｎ区間（第２半周期）の故障検出信号を前１周期分の故障検出信号として本記憶領域２２Ｂに記憶し、次のＢｎ区間（第１半周期）の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶するものである。
【００５２】
尚、記憶部２２は、Ｂｎ−１区間の故障検出信号及びＡｎ区間の故障検出信号を本記憶領域２２Ｂに記憶中の場合、次のＢｎ区間の半周期タイミングを検出したタイミングで、Ｂｎ区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶し、次のＡｎ＋１区間の半周期タイミングを検出すると、本記憶領域２２Ｂに前１周期分のＢｎ−１区間及びＡｎ区間の故障検出信号と、バッファ領域２２Ｂに記憶中のＢｎ区間の故障検出信号を現在の故障検出信号として更新するものである。つまり、記憶部２２の本記憶領域２２Ｂでは、Ｂｎ−１→Ａｎ→Ｂｎ→Ａｎ＋１→Ｂｎ＋１→…の各区間の故障検出信号を順次記憶していくが、前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号しか記憶されていないものとする。
【００５３】
平均値算出部２３は、記憶部２２の本記憶領域２２Ｂに記憶中の前１周期分の第１半周期の故障検出信号に基づき、前１周期分の第１半周期の故障検出信号の平均値を算出し、この算出した前１周期分の第１半周期の故障検出信号の平均値を平均値メモリ２４に記憶すると共に、記憶部２２に記憶中の前１周期分の第２半周期の故障検出信号の平均値を算出し、この算出した前１周期分の第２半周期の故障検出信号の平均値を平均値メモリ２４に記憶するものである。尚、平均値算出部２３は、記憶部２２の記憶内容が更新され、第１半周期と第２半周期のデータの記憶内容更新に応じて前１周期分の平均値を算出し、この算出した前１周期分の平均値を平均値メモリ２４に更新するものである。また、記憶部２２と同様に、平均値メモリ２４では、前１周期分の故障検出信号の平均値しか記憶しないものとする。
【００５４】
変化量算出部２５は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値に基づき、前１周期分の故障検出信号の変化量を算出する、例えば平均値メモリ２４に記憶中のＢｎ−１区間（第１半周期）の故障検出信号の平均値及びＡｎ区間（第２半周期）の故障検出信号の平均値に基づき、Ｂｎ−１区間及びＡｎ区間の変化量を算出するものである。
【００５５】
総合平均値算出部２７は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を加算し、その加算結果を平均化することで総合平均値を算出する、例えば平均値メモリ２４に記憶中のＢｎ−１区間の故障検出信号の平均値及びＡｎ区間の故障検出信号の平均値を加算し、その加算結果を平均化することで総合平均値を算出するものである。
【００５６】
故障電流検出量算出部２９は、この漏洩電流検出部２８にて検出した漏洩電流成分と地絡電流変化量検出部２６にて検出した地絡電流成分の変化量とのベクトル和を故障電流検出量として算出するものである。
【００５７】
図４は条件テーブル３０のテーブル内容を端的に示す説明図である。
【００５８】
図４に示す条件テーブル３０は、欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）に準拠し、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流２４０ｍＡ（故障判断レベル）以上の場合に運転を０．３秒以内に停止する条件１と、故障電流検出量（総合平均値）が地絡電流２４０ｍＡ（故障判断レベル）以上の場合に運転を０．３秒以内に停止する条件２と、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流２１０ｍＡ＋地絡電流３０ｍＡ（故障判断レベル）を超えた場合に運転を０．３秒以内に停止する条件３と、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流１８０ｍＡ＋地絡電流６０ｍＡ（故障判断レベル）を超えた場合に運転を０．１５秒以内に停止する条件４と、故障電流検出量（変化量＋総合平均値）が漏洩電流９０ｍＡ＋地絡電流１５０ｍＡ（故障判断レベル）を超えた場合に運転を０．０４秒以内に停止する条件５とがある。
【００５９】
閾値判定部３１は、故障電流検出量算出部２９にて故障電流検出量を算出すると、故障電流検出量が条件テーブル３０の故障判断レベルを超えたか否かを判定するものである。
【００６０】
故障検出カウント部３３は、閾値判定部３１にて故障電流検出量が故障判断レベルを超えたと判定されると、故障電流検出カウント値を＋１インクリメントすると共に、閾値判定部３１にて故障電流検出量が故障判断レベルを超えていないと判定されると、故障電流検出カウント値をクリアするものである。
【００６１】
故障検出カウント部３３は、閾値判定部３１にて故障電流検出カウント値が所定カウント値を超えた場合、故障電流検出量が故障判断レベルを連続して超えたもの、すなわち、故障電流の異常と所定期間連続して判断したものと判断し、パワーコンディショナ装置４の連系運転を停止すべく、連系リレー駆動制御部３２を通じて条件に対応した制御内容（図４参照）を実行するものである。
【００６２】
尚、本願請求項記載の分散型電源は分散型電源２、商用系統は商用系統３、パワーコンディショナ装置はパワーコンディショナ装置４、故障検出回路はパワーコンディショナ装置４、半周期タイミング検出手段は半周期タイミング検出部２１、検出信号出力手段はセンサ回路１８、平均値算出手段は記憶部２２及び平均値算出部２３、変化量算出手段は変化量算出部２５、地絡電流変化量検出手段は地絡電流変化量検出部２６、漏洩電流平均値算出手段は総合平均値算出部２７及び漏洩電流検出部２８、故障電流検出手段は故障電流検出量算出部２９、異常判定手段は条件テーブル３０、閾値判定部３１及び故障電流検出カウント部３３に相当するものである。
【００６３】
次に本実施の形態を示す分散型電源システム１の動作について説明する。図５及び図６は本実施の形態に関わる故障電流判定処理に関わるパワーコンディショナ装置４の制御回路１９の処理動作を示すフローチャートである。
【００６４】
図５に示す故障電流判定処理は、系統電圧の半周期タイミング毎に、故障電流検出量が欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の条件に相当する故障判断レベルを超えたか否かを判定する処理である。
【００６５】
図５に示す制御回路１９は、半周期タイミング検出部２１を通じて系統電圧の半周期タイミングを検出すると（ステップＳ１１）、検出タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を記憶部２２のバッファ領域２２Ａに順次記憶する（ステップＳ１２）。
【００６６】
制御回路１９は、半周期タイミング検出部２１を通じて次の半周期タイミングを検出したか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００６７】
制御回路１９は、次の半周期タイミングを検出したと判定されると、バッファ領域２２Ａに記憶中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号を前１周期分の故障検出信号として記憶部２２の本記憶領域２２Ｂに記憶する（ステップＳ１４）。
【００６８】
制御回路１９は、本記憶領域２２Ｂ内に前１周期分の故障検出信号が記憶済みであるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００６９】
制御回路１９の平均値算出部２３は、ステップＳ１５にて本記憶領域２２Ｂ内に前１周期分の故障検出信号が記憶済みであると判定されると、本記憶領域２２Ｂに記憶中の前１周期分の第１半周期の故障検出信号に基づき、前１周期分の第１半周期の故障検出信号の平均値を算出すると共に、本記憶領域２２Ｂに記憶中の前１周期分の第２半周期の故障検出信号に基づき、前１周期分の第２半周期の故障検出信号の平均値を算出する（ステップＳ１６）。
【００７０】
平均値算出部２３は、前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値を算出すると、これら算出した前１周期分の第１半周期及び第２半周期の故障検出信号の平均値を平均値メモリ２４に記憶更新する（ステップＳ１７）。
【００７１】
制御回路１９の変化量算出部２５は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値に基づき、第１半周期の平均値及び第２半周期の平均値間の変化量を算出する（ステップＳ１８）。
【００７２】
制御回路１９の地絡電流変化量検出部２６は、変化量算出部２５にて前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値間の変化量を算出すると、この変化量を地絡電流成分の変化量として検出する(ステップＳ１９)。
【００７３】
制御回路１９の総合平均値算出部２７は、平均値メモリ２４に記憶中の前１周期分の第１半周期及び第２半周期の平均値を加算し、その加算結果を平均化して総合平均値を算出する（ステップＳ２０）。
【００７４】
制御回路１９の漏洩電流検出部２８は、総合平均値算出部２７にて算出した総合平均値を、漏洩電流成分の漏洩電流平均値として検出する（ステップＳ２１）。
【００７５】
制御回路１９の故障電流検出量算出部２９は、ステップＳ１９の地絡電流変化量検出部２６にて検出した地絡電流成分の変化量と、ステップＳ２１の漏洩電流検出部２８にて検出した漏洩電流成分の漏洩電流平均値とのベクトル和を故障電流検出量として算出し(ステップＳ２２)、図６に示すＭ１に移行する。
【００７６】
制御回路１９は、ステップＳ１３にて次の半周期タイミングを検出したのでなければ、現在の半周期区間の故障検出信号のバッファ領域２２Ａへの記憶を継続すべく、ステップＳ１２に移行する。
【００７７】
また、制御回路１９は、ステップＳ１５にて本記憶領域２２Ｂ内に前１周期分の故障検出信号が記憶済みでないと判定されると、前１周期の次の周期に関わる半周期区間の故障検出信号を記憶すべく、この処理動作を終了する。
【００７８】
図６に示すＭ１において制御回路１９の閾値判定部３１は、図５に示すステップＳ２２にて故障電流検出量を算出すると、この故障電流検出量が条件テーブル３０内の各条件の故障判断レベルを超えたか否かを判定する(ステップＳ２３)。
【００７９】
制御回路１９の故障電流検出カウント部３３は、現在カウント中の故障電流検出カウント値を＋１インクリメントし（ステップＳ２４）、この処理動作を終了する。
【００８０】
また、制御回路１９の故障電流検出カウント部３３は、ステップＳ２３にて故障電流検出量が条件テーブル３０内の何れの故障判断レベルを超えていないものと判定されると、現在カウント中の故障電流検出カウント値をクリアし（ステップＳ２５）、この処理動作を終了する。
【００８１】
図５及び図６に示す故障電流判定処理によれば、系統電圧の半周期タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次記憶して、前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号を記憶部２２に記憶し、この記憶部２２に記憶中の前１周期の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を算出し、これら前１周期分の平均値に基づき、地絡電流成分の変化量及び漏洩電流成分の漏洩電流平均値を算出し、これら地絡電流成分の変化量及び漏洩電流成分の漏洩電流平均値のベクトル和を故障電流検出量とし、この故障電流検出量が条件テーブル３０内の故障判断レベルを超えたか否かを判定し、この判定結果に基づき故障電流検出カウント値をカウントするようにしたので、欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）に適した故障電流の検出が可能になる。
【００８２】
さらに、制御回路１９では、故障電流検出カウント部３３にて故障電流検出カウント値が所定カウント値を超えた場合、同条件に対応した制御内容を条件テーブル３０から読み出し、この制御内容に基づき、フィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を遮断して連系運転を停止すべく、連系リレー回路１６を駆動制御することになる。
【００８３】
本実施の形態によれば、系統電圧の半周期タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次記憶して、前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号を記憶部２２に記憶し、この記憶部２２に記憶中の前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を算出し、前１周期の平均値間の変化量を地絡電流成分の変化量として検出するようにしたので、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができ、さらには欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置４を提供することができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、前１周期分の半周期区間（第１半周期及び第２半周期）の故障検出信号の平均値を加算平均化した総合平均値を漏洩電流成分の漏洩電流平均値として検出し、この漏洩電流平均値及び地絡電流成分の変化量のベクトル和を故障電流検出量としたので、欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）に適した故障電流の検出が可能になる。
【００８５】
さらに本実施の形態によれば、故障電流検出量が条件テーブル３０内の故障判断レベルを超えた場合、故障電流検出カウント部３３を通じて故障電流カウント値を＋１インクリメントし、故障電流カウント値が所定カウント値を超えたと判定されると、同条件に対応した制御内容に基づき、フィルタ回路１５及び商用系統３間の連系接続を遮断して連系運転を停止すべく、連系リレー回路１６を駆動制御するようにしたので、欧州規格に適したパワーコンディショナ装置４の安全制御を確保することができる。
【００８６】
尚、上記実施の形態においては、故障電流検出量として地絡電流成分の変化量をそのまま含めたが、地絡電流成分の変化量が微小であることから、例えば地絡電流成分の変化量に所定係数を乗算するようにしても良く、その地絡電流成分の変化を際立たせることができる。また、同様に地絡電流成分の変化量に関数で重み付けするようにしても良く、この場合でも地絡電流成分の変化を際立たせることができる。
【００８７】
また、上記実施の形態においては、系統電圧の系統周波数を限定しなかったが、条件テーブル３０の条件５を考慮した場合、０．０４秒以内に連系運転を停止する必要があるが、系統周波数を５０Ｈｚとした場合、１周期が２０ｍ秒であるため、その検出時間が短くなる。
【００８８】
そこで、このような事態に対処すべく、制御回路１９は、図７に示すような半周期タイミング検出部２１にて系統電圧の半周期タイミングを検出すると、この半周期タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した故障検出信号を記憶部２２内のバッファ領域２２Ａに記憶するのであるが、この順次検出した半周期区間の故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する絶対閾値判定部４１と、この絶対閾値判定部４１にて故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測動作を開始し、故障検出信号が絶対閾値以下になると、時間計測動作を終了する時間計測部４２と、この時間計測部４２の計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する許容時間判定部４３とを有し、許容時間判定部４３は、時間計測部４２の計測時間が許容時間を越えたと判定されると、平均値算出部２３、変化量算出部２５及び総合平均値算出部２７等の処理動作を要することなく、故障電流検出量が条件閾値に合致しているものと判断し、故障検出により運転を停止するようにした。
【００８９】
尚、絶対閾値判定部４１で使用する絶対閾値は、図３に示すように半周期区間の故障検出信号のレベル閾値に相当し、半周期区間の故障検出信号の内、レベル閾値を超えた部分の量が、前述した故障検出信号の平均値の大きさ、更には、地絡電流成分の変化量及び漏洩電流成分の漏洩電流平均値の大きさに繋がるものである。
【００９０】
つまり、許容時間判定部４３で使用する許容時間は、半周期区間の故障検出信号の内、レベル閾値を超えた部分の量が多いと、漏洩電流成分の漏洩電流平均値が大きくなることに着目し、レベル閾値を超えた部分の量の大小を時間で換算し、レベル閾値を超えた時間が長いと、レベル閾値を超えた部分が多いと判断するための判断時間に相当し、計測時間が許容時間を越えた場合は漏洩電流成分の漏洩電流平均値が大きくなったものと判断するものである。
【００９１】
尚、請求項記載の絶対閾値判定手段は絶対閾値判定部４１、時間計測手段は時間計測部４２、許容時間判定手段は許容時間判定部４３に相当するものである。
【００９２】
図８は高速故障電流判定処理に関わる制御回路１９の処理動作を示すフローチャートである。
【００９３】
図８に示す高速故障電流判定処理は、高速で故障電流の異常を判定する処理である。
【００９４】
図８において制御回路１９は、半周期タイミング検出部２１を通じて系統電圧の半周期タイミングを検出すると（ステップＳ３１）、検出タイミングに相当する半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した故障検出信号を記憶部２２のバッファ領域２２Ａに順次記憶する（ステップＳ３２）。
【００９５】
制御回路１９の絶対閾値判定部４１は、順次検出中の故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３３）。
【００９６】
制御回路１９の時間計測部４２は、絶対閾値判定部４１を通じて故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、現在カウント中の故障電流検出カウント値に＋１インクリメントする（ステップＳ３４）。
【００９７】
制御回路１９の許容時間判定部４３は、時間計測部４２の現在計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する（ステップＳ３５）。
【００９８】
制御回路１９は、現在計測時間が許容時間を越えたのであれば、この処理動作を終了する。また、制御回路１９は、ステップＳ３５にて現在計測時間が許容時間を越えたのでなければ、次の半周期タイミングを検出したか否かを判定する（ステップＳ４１）。
【００９９】
制御回路１９は、次の半周期タイミングを検出したのであれば、バッファ領域２２Ａに順次記憶中の前１周期分の半周期区間の故障検出信号を本記憶領域２２Ｂに記憶すべく、図５に示すＭ２に移行する。尚、時間計測部４２は、次の半周期タイミングの検出若しくは故障検出信号が絶対閾値以下になった時点で、その計測動作を終了するものである。
【０１００】
また、制御回路１９は、ステップＳ３３にて故障検出信号が絶対閾値を超えたのでなければ、現在カウント中の故障電流検出カウント値をクリアし（ステップ３６）、次の半周期タイミングを検出したか否かを判定すべく、ステップＳ４１に移行する。
【０１０１】
また、制御回路１９は、ステップＳ４１にて半周期タイミングを検出したのでなければ、現在の半周期区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶すべく、ステップＳ３２に移行する。
【０１０２】
図８に示す高速故障電流検出処理によれば、半周期タイミングに応じて半周期区間の故障検出信号を順次検出し、この順次検出した半周期区間の故障検出信号をバッファ領域２２Ａに順次記憶する際に、故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測部４２の時間計測動作を開始し、この計測時間が許容時間を越えた場合、平均値算出部２３、変化量算出部２５及び総合平均値算出部２７等の処理動作を要することなく、故障電流検出量が条件閾値に合致しているものと判断し、運転を停止するようにしたので、半周期区間の全故障検出信号を取得する前に故障電流の高速検出に対応することができる。
【０１０３】
尚、図８に示す高速故障電流検出処理においては、図４に示す条件５の制御内容を満たすために検出時間を大幅に短縮化して故障電流の高速検出に対応するようにしたが、条件１〜条件４の制御内容を満たすのには検出時間に余裕があるため、条件１〜条件４の故障判断レベルに基づく故障電流の異常を判定する際には図５及び図６に示す故障電流判定処理を実行するものとし、その結果、地絡電流の変化が少ない場合は故障電流判定処理、地絡電流の変化が大きい場合は高速故障電流判定処理を実行するものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の故障電流検出回路によれば、系統電圧の半周期タイミングに関わる直前の半周期区間の故障検出信号の第１平均値及び現在の半周期区間の故障検出信号の第２平均値を算出し、第１平均値及び第２平均値間の変化量を算出し、この算出した変化量に基づき、故障電流に含まれる地絡電流成分の変化量を検出するようにしたので、従来使用したセンサ回路を使用したとしても、地絡電流成分を高精度に検出することができるため、欧州規格に対応したパワーコンディショナ装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の故障電流検出回路に関わる実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態を示すパワーコンディショナ装置の制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に関わる故障検出信号の平均値を端的に示す説明図である。
【図４】本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の条件テーブルのテーブル内容を端的に示す説明図である。
【図５】本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の故障電流判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の故障電流判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】他の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の制御回路内部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】他の実施の形態に関わるパワーコンディショナ装置の高速故障電流判定処理に関わる制御回路内部の処理動作を示すフローチャートである。
【図９】欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の停止条件を試す分散型システム全体の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の停止条件を示す説明図である。
【図１１】欧州規格（ＶＤＥ０１２６−１−１）の停止条件を満たすために本出願人が考案した課題解決前の分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】同課題解決前の分散型電源システムに関わるパワーコンディショナ装置に関わる故障検出信号を端的に示す説明図である。
【図１３】同課題解決前の分散型電源システムに関わるパワーコンディショナ装置の故障検出信号の平均値を端的に示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０６】
２ 分散型電源
３ 商用系統
４ パワーコンディショナ装置（故障検出回路）
１８ センサ回路（検出信号出力手段）
２１ 半周期タイミング検出部（半周期タイミング検出手段）
２２ 記憶部（平均値算出手段）
２３ 平均値算出部（平均値算出手段）
２５ 変化量算出部（変化量算出手段）
２６ 地絡電流変化量検出部（地絡電流変化量検出手段）
２７ 総合平均値算出部（漏洩電流平均値算出手段）
２８ 漏洩電流検出部（漏洩電流平均値算出手段）
２９ 故障電流検出量算出部（故障電流検出手段）
３０ 条件テーブル（異常判定手段）
３１ 閾値判定部（異常判定手段）
３３ 故障電流検出カウント部（異常判定手段）
４１ 絶対閾値判定部（絶対閾値判定手段）
４２ 時間計測部（時間計測手段）
４３ 許容時間判定部（許容時間判定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路であって、
前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出手段と、
前記故障電流に対応した故障検出信号を出力する検出信号出力手段と、
前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出する平均値算出手段と、
前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出する変化量算出手段と、
この変化量算出手段にて算出した前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出する地絡電流変化量検出手段とを有することを特徴とする故障電流検出回路。
【請求項２】
前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出する漏洩電流平均値算出手段と、
この漏洩電流平均値算出手段にて算出した前記漏洩電流平均値と前記地絡電流変化量検出手段にて検出した変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出する故障電流検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の故障電流検出回路。
【請求項３】
前記故障電流検出手段にて検出した前記故障電流の検出量が異常値であるか否かを判定する異常判定手段を有し、この異常判定手段にて前記故障電流の検出量が異常値であると判定されると、前記故障電流の異常と判断することを特徴とする請求項２記載の故障電流検出回路。
【請求項４】
前記故障電流の異常と所定期間連続して判断すると、前記パワーコンディショナ装置の連系運転を停止することを特徴とする請求項３記載の故障電流検出回路。
【請求項５】
前記半周期区間の故障検出信号を順次検出する際、この故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する絶対閾値判定手段と、
前記絶対閾値判定手段にて前記故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測動作を開始し、前記故障検出信号が絶対閾値以下になると、時間計測動作を終了する時間計測手段と、
この時間計測手段の現在計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する許容時間判定手段とを有し、
前記許容時間判定手段にて現在計測時間が許容時間を越えたと判定されると、前記故障電流の異常と判断することを特徴とする請求項３又は４記載の故障電流検出回路。
【請求項６】
前記地絡電流の変化量に所定係数を乗算することを特徴とする請求項１、２，３，４又は５記載の故障電流検出回路。
【請求項７】
前記地絡電流の変化量に関数で重み付けすることを特徴とする請求項１、２，３，４又は５記載の故障電流検出回路。
【請求項８】
前記平均値算出手段は、
前記検出信号出力手段にて出力した前記故障検出信号に対して所定オフセット値を付与した後、前記第１平均値及び前記第２平均値を順次算出することを特徴とする請求項１、２，３，４，５，６又は７記載の故障電流検出回路。
【請求項９】
分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出方法であって、
前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを順次検出するステップと、
前記故障電流に対応した故障検出信号を順次出力するステップと、
前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出するステップと、
前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出するステップと、
前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するステップとを順次実行することを特徴とする故障電流検出方法。
【請求項１０】
前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出するステップと、
前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するステップとを順次実行することを特徴とする請求項９記載の故障電流検出方法。
【請求項１】
分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出回路であって、
前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを検出する半周期タイミング検出手段と、
前記故障電流に対応した故障検出信号を出力する検出信号出力手段と、
前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出する平均値算出手段と、
前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出する変化量算出手段と、
この変化量算出手段にて算出した前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出する地絡電流変化量検出手段とを有することを特徴とする故障電流検出回路。
【請求項２】
前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出する漏洩電流平均値算出手段と、
この漏洩電流平均値算出手段にて算出した前記漏洩電流平均値と前記地絡電流変化量検出手段にて検出した変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出する故障電流検出手段とを有することを特徴とする請求項１記載の故障電流検出回路。
【請求項３】
前記故障電流検出手段にて検出した前記故障電流の検出量が異常値であるか否かを判定する異常判定手段を有し、この異常判定手段にて前記故障電流の検出量が異常値であると判定されると、前記故障電流の異常と判断することを特徴とする請求項２記載の故障電流検出回路。
【請求項４】
前記故障電流の異常と所定期間連続して判断すると、前記パワーコンディショナ装置の連系運転を停止することを特徴とする請求項３記載の故障電流検出回路。
【請求項５】
前記半周期区間の故障検出信号を順次検出する際、この故障検出信号が絶対閾値を超えたか否かを判定する絶対閾値判定手段と、
前記絶対閾値判定手段にて前記故障検出信号が絶対閾値を超えたと判定されると、時間計測動作を開始し、前記故障検出信号が絶対閾値以下になると、時間計測動作を終了する時間計測手段と、
この時間計測手段の現在計測時間が許容時間を越えたか否かを判定する許容時間判定手段とを有し、
前記許容時間判定手段にて現在計測時間が許容時間を越えたと判定されると、前記故障電流の異常と判断することを特徴とする請求項３又は４記載の故障電流検出回路。
【請求項６】
前記地絡電流の変化量に所定係数を乗算することを特徴とする請求項１、２，３，４又は５記載の故障電流検出回路。
【請求項７】
前記地絡電流の変化量に関数で重み付けすることを特徴とする請求項１、２，３，４又は５記載の故障電流検出回路。
【請求項８】
前記平均値算出手段は、
前記検出信号出力手段にて出力した前記故障検出信号に対して所定オフセット値を付与した後、前記第１平均値及び前記第２平均値を順次算出することを特徴とする請求項１、２，３，４，５，６又は７記載の故障電流検出回路。
【請求項９】
分散型電源にて発電した直流電力を交流電力に変換すると共に、商用系統と連系運転するパワーコンディショナ装置に関わる、前記分散型電源の地絡電流及び、前記分散型電源の静電容量結合に伴う漏洩電流を含む故障電流を検出する故障電流検出方法であって、
前記商用系統側の系統電圧の半周期タイミングを順次検出するステップと、
前記故障電流に対応した故障検出信号を順次出力するステップと、
前記系統電圧に関わる所定の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第１平均値を算出すると共に、前記次の半周期タイミングから次の半周期タイミングまでの半周期区間の前記故障検出信号を順次検出し、この半周期区間の故障検出信号に関わる第２平均値を算出するステップと、
前記第１平均値及び前記第２平均値間の変化量を算出するステップと、
前記変化量に基づき、前記故障電流に含まれる前記地絡電流の変化量を検出するステップとを順次実行することを特徴とする故障電流検出方法。
【請求項１０】
前記第１平均値及び前記第２平均値を加算平均化して前記漏洩電流の平均値として漏洩電流平均値を算出するステップと、
前記漏洩電流平均値と前記変化量とのベクトル和を前記故障電流の検出量として検出するステップとを順次実行することを特徴とする請求項９記載の故障電流検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１７０３３０（Ｐ２００８−１７０３３０Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４７１０（Ｐ２００７−４７１０）
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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