直流給電装置
【課題】交流成分に影響されずに正確に、プラス側又はマイナス側給電線のいずれかで地絡が生じたかを簡便に検出できる地絡検出機能を備える直流給電装置を提供する。
【解決手段】プラス側給電線とマイナス側給電線との間の検出電圧Ｖａと一方の極性の前記給電線と接地電位部間との検出電圧Ｖｂ又はＶｃとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）又は（Ｖｃ／Ｖａ）を演算する電圧比率演算回路を有すると共に、電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）もしくは（Ｖｃ／Ｖａ）が地絡判断基準信号Ｘ１以上もしくはＹ１以下のときは、プラス側給電線と接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、又は、前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）もしくは（Ｖｃ／Ｖａ）が地絡判断基準信号Ｘ２以下もしくはＹ２以上のときは、マイナス側給電線と接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を発生する地絡判別回路を備える直流給電装置。
【解決手段】プラス側給電線とマイナス側給電線との間の検出電圧Ｖａと一方の極性の前記給電線と接地電位部間との検出電圧Ｖｂ又はＶｃとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）又は（Ｖｃ／Ｖａ）を演算する電圧比率演算回路を有すると共に、電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）もしくは（Ｖｃ／Ｖａ）が地絡判断基準信号Ｘ１以上もしくはＹ１以下のときは、プラス側給電線と接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、又は、前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）もしくは（Ｖｃ／Ｖａ）が地絡判断基準信号Ｘ２以下もしくはＹ２以上のときは、マイナス側給電線と接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を発生する地絡判別回路を備える直流給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電力を供給する装置、特に地絡の発生を検出する直流地絡検出回路を備える直流給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の通信用電源装置は、一般的にＤＣ４８Ｖの出力電圧対応のものが多いが、最近ではそれよりも大幅に高い直流電圧、例えば４００Ｖ程度の直流電圧を出力する直流電力供給装置の利用が提案されている。このように直流出力電圧がＤＣ４００Ｖ程度に高くなっても、通信用電源の性格から無停電が要求されるために、電力供給状態（活線状態）で保守・点検など種々の作業を行わなければならない。ＤＣ４８Ｖ系の場合には、人体による地絡が発生しても、通常では感電の危険性が低いために直接接地が主流である。
【０００３】
しかし、直流出力電圧がＤＣ４００Ｖ程度の高電圧になると、人体による地絡が発生する場合、感電の危険性が高いので、人体の安全性を確保することが最優先に考えられなければならない。交流系統の地絡検出では、変流器（ＣＴ）を使用する方法が一般的であり、高電圧交流の地絡を検出する一例として、例えば零相変流器（ＺＣＴ）で地絡電流を監視する地絡検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
当該文献の発明によれば、回路に地絡が生じていない正常な状態では、往復の電流はそれぞれほぼ同じであるので、零相変流器を流れる電流は行きと帰りの電流値は同じであり、差は発生しないが、回路に地絡が生じると、回路を流れる行きと帰りの電流の大きさが異なり、零相変流器がこの電流の大きさの差異を検出して地絡の発生を検出する。このような零相変流器を用いた地絡方法は、交流電力系統における地絡の発生を検出する方法としては有効であるが、プラス側給電線とマイナス側給電線のいずれで地絡が生じたのかを判別できないので、直流電力系統の地絡を検出するのは不向きである。
【０００５】
直流電力系統の地絡を検出する方法として、プラス側給電線、マイナス側給電線それぞれを高抵抗値の抵抗を介して接地する両端抵抗接地方法が知られている。この両端抵抗接地方法においては、プラス側給電線と接地との間、マイナス側給電線と接地との間に電圧検出器を接続し、それらの間の電圧を検出して地絡の検出を行っている。例えば、太陽電池を使用する直流電源の場合、出力が大きく変動することがあり、両端抵抗接地方法をもってしても、このように大きく変動する給電系統の地絡を正確に検出することは難しい。この問題を解決するために、特定の回路構成のホーイストンブリッジをプラス側給電線とマイナス側給電線との間に接続して電圧を検出し、入力電圧の変動に影響されない地絡抵抗の検出レベルを得るものがある（例えば、特許文献２参照）。このような特定の回路構成のホーイストンブリッジでは種々の抵抗とダイオードとを組み合わせて、検出レベルを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２６２７６号
【特許文献２】特開平０９―２１５１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、商用交流電力を整流して直流に変換する整流器を備える直流電源の場合には接地電位に交流分が重畳されるので、太陽電池を使用する直流電源、つまり交流分が重畳されない直流系統の地絡を検出する場合に比べて、地絡が生じたかを正確に検出するのは難しいことである。また、感電事故が発生したときに大事に至らないように地絡対象物を流れる電流を制限した上で、どちらの極性の給電線側で地絡が生じたかを正確に検出するのは難しいことである。前掲の特許文献２では、プラス給電線側で発生する地絡を検出するＰ側検出部とマイナス給電線側で発生する地絡を検出するＮ側検出部とを備えているが、前記Ｐ側検出部と前記Ｎ側検出部とが共通の一つの基準電圧を用い、それぞれの電圧検出値と一つの基準電圧とを比較して地絡の発生を検出しているので、実際上、どちら側で地絡が発生したかを判別するのが難しい場合がある。また、各地絡検出装置毎に最適な検出レベルを設定するのが煩わしく、かつ難しいという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑み、接地電位に交流電圧分が重畳されていても、どちらの極性の給電線側で地絡が生じたかを正確かつ容易に検出する機能を有する直流給電装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、プラス側給電線とマイナス側給電線との間に直流電力を供給する直流給電回路と、接地される接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１の接地用抵抗と、前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２の接地用抵抗と、 前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖａを出力する第１の電圧検出器と、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｃ、又は前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｂを出力する第２の電圧検出器と、前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｂとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）、又は前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｃとの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を演算して求める電圧比率演算回路とを備え、前記第１の接地用抵抗の抵抗値をｒ１とし、前記第２の接地用抵抗の抵抗値をｒ２とし、地絡が発生したときの地絡抵抗をｒ３とし、誤検出防止用の安全電圧をＶｓとし、ｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）をｒ１３で表し、ｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）をｒ２３で表すと、第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｘ１以上になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、もしくは、第２の地絡判断基準信号Ｘ２はｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より小さい範囲から選定される値に対応する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｘ２以下になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力し、又は、別の第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａから求められる数値より小さい範囲から選定される値に相当する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｙ１以下になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、もしくは、別の第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｙ２以上になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力する地絡判別回路と、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号が予め決めた設定時間を越えて継続しないときには、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する次の段階の地絡検出信号を発生しないマスク回路とを有することを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１０】
第２の発明は、請求項１に記載の直流給電装置において、前記直流給電回路の故障又は停電などの不都合が発生していない状態を示す条件信号を受信しないときには、前記地絡判別回路が前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号を出力していても、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する最終段階の地絡検出信号が出力されないことを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１１】
第３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の直流給電装置において、前記接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１のスイッチと、前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２のスイッチと、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチを閉じる駆動信号を出力するスイッチ用駆動回路とを備えることを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１２】
第４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の直流給電装置において、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記プラス側給電線に地絡が生じたことを示す第１の警報、又は前記マイナス側給電線に地絡が生じたことを示す第２の警報を出力する警報手段を備えることを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１３】
第５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の直流給電回路において、前記直流給電回路は、商用交流電源を入力電源とし、前記商用交流電源からの電力を直流に変換する整流回路又は前記商用入力電源が停電したときに前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に無停電で直流電力の供給を可能にする蓄電池を備えることを特徴とする直流給電装置を提案する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、後述する検出電圧Ｖａと検出電圧Ｖｂとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が接地用抵抗などの値によって決められる所定の範囲から選定される第１の地絡判断基準信号Ｘ１もしくは第２の地絡判断基準信号Ｘ２と比較され、プラス側給電線もしくはマイナス側給電線に地絡が発生されているかを検出することができる。ノイズ電圧や交流電圧分によって影響されず、誤検出する可能性が非常に小さく、プラス側給電線又はマイナス側給電線に地絡が発生したかを正確に検出できる。又は、検出電圧Ｖａと検出電圧Ｖｃとの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が接地用抵抗などの値によって決められる所定の範囲から選定される別の第１の地絡判断基準信号Ｙ１もしくは第２の地絡判断基準信号Ｙ２と比較され、プラス側給電線もしくはマイナス側給電線に地絡が発生しているかを検出することができる。ノイズ電圧や交流電圧分によって影響されず、誤検出する可能性が非常に小さく、プラス側給電線又はマイナス側給電線に地絡が発生したかを正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態１の直流給電装置を説明するための図面である。
【図２】本発明に係る実施形態２の直流給電装置を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、直流給電系統の出力側のいずれかの極性の給電線に地絡が発生したとき、プラス側給電線で生じた地絡か、又はマイナス側給電線で生じた地絡かを正確かつ迅速に検出する機能を備えた直流給電装置である。双方の給電線間の検出電圧と、プラス側又はマイナス側のいずれか一方の給電線と接地電位部との間に接続された高抵抗の接地用抵抗の検出電圧との電圧比率を求め、その電圧比率が第１の地絡判断基準信号Ｘ１もしくはＹ１よりも大きいか小さいかを比較し、又は、第２の地絡判断基準信号Ｘ２もしくはＹ２よりも大きいか小さいかを比較することによって、どちらの給電線側で地絡が生じたかを正確かつ迅速に検出することができる。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。また、本発明を説明するのに特に必要とされない機構や回路などについては図示するのを省略する。他の実施形態でも同様である。
【００１７】
［実施形態１］
図１を用いて本発明に係る実施形態１の直流給電装置について説明する。図１において、商用の単相交流電力又は三相交流電力などを入力電力として受電する直流給電回路１は、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間に、従来の通信用直流電源が給電する直流電圧に比べて高い直流電圧、例えば４００Ｖ又はこれを超える大きさの直流電圧を給電し得る構成となっている。直流給電回路１は、具体的な回路構成は示さないが、商用交流電力を直流電力に変換する整流器などからなる電力変換部を有する直流電源、又は前記電力変換部と、複数の蓄電池を少なくとも直列に接続した蓄電池ユニットなどを備える無停電直流電源からなる。前記蓄電池ユニットは、従来に比べて高い直流電圧に対応する直列個数の蓄電池を接続したものからなる。なお、本発明は直流給電回路１の構成に限定されるものではなく、任意の構成の直流電源でよい。
【００１８】
プラス側給電線２、マイナス側給電線３の一端はそれぞれプラス側負荷端子４、マイナス側負荷端子５に接続される。プラス側負荷端子４、マイナス側負荷端子５には、図示しない１個以上の負荷が接続される。負荷端子４、５に接続される負荷は、単体で、又は複数個並列に、あるいは直並列に配置される各種の情報機器などである。プラス側給電線２と接地電位部６との間には、第１の接地用抵抗７が接続されている。マイナス側給電線３と接地電位部６との間には、第２の接地用抵抗８が接続されている。接地電位部６は接地された部分に接続され、固定電位にある。
【００１９】
図１では、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は、直流給電回路１と負荷端子４、５との間に挿入されているが、負荷端子４、５の外側、つまり図１では負荷端子４、５の右側に接続されている接地用抵抗を利用してもよい。第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は任意の高抵抗でよいが、一例としては感電事故が生じても大事に至らない程度の抵抗値であることが好ましい。例えば、人体の抵抗はほぼ４ｋΩ程度であると言われているので、感電事故時には地絡が生じたプラス側給電線２又はマイナス側給電線３と接地電位部６との間に４ｋΩ程度の抵抗が接続されたものと等価であるとみることができる。
【００２０】
この場合、プラス側給電線２と接地電位部６との間で感電事故が起こったときには、第１の接地用抵抗７と並列に前記４ｋΩの抵抗が接続されたことになり、前記４ｋΩの抵抗を流れる電流を感電事故が生じても大事に至らない程度の電流値以下（例えば１０ｍＡ以下）に制限すればよい。プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の直流電圧がほぼ４００Ｖであるとき、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は、一例として４５〜５０ｋΩの抵抗値の範囲で選定される。第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は、電力損失の低減という面から見ると、前述した４５〜５０ｋΩの抵抗値の範囲よりも高い抵抗値のものを選定するのが好ましい。
【００２１】
第１の電圧検出器９は、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間に接続され、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧、つまり直列に接続される第１の接地用抵抗７と第２の接地用抵抗８との両端の電圧を検出する。なお、具体的な構成は図示しないが、第１の電圧検出器９は、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８双方の抵抗値を合算した抵抗値よりも大幅に高い抵抗値を有する高電圧抵抗と電圧検出用抵抗とを直列接続した一般的な構成のものである。したがって、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８と、これらに並列に接続された第１の電圧検出器９とからなる並列回路にあっては、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８に対する第１の電圧検出器９の影響は小さい。
【００２２】
第２の電圧検出器１０は、マイナス側給電線３と接地電位部６との間に、第２の接地用抵抗８と等価的に並列になるように接続され、マイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧、つまり第２の接地用抵抗８の両端の電圧を検出する。なお、具体的な構成は図示しないが、第２の電圧検出器１０は、第２の接地用抵抗８の抵抗値よりも大幅に高い抵抗値を有する高電圧抵抗と電圧検出用抵抗とを直列接続した一般的な構成のものである。したがって、第２の接地用抵抗８とこれに並列に接続された第２の電圧検出器１０とからなる並列回路にあっては、第２の接地用抵抗８に対する第２の電圧検出器１０の影響は小さい。したがって、第１の電圧検出器９及び第２の電圧検出器１０が地絡の検出に悪影響を与えることはほとんど無い。
【００２３】
第１の電圧検出器９によって検出されるプラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧に比例する検出電圧をＶａとする。また、第２の電圧検出器１０によって検出されるマイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧に比例する検出電圧をＶｂとする。これらの検出電圧Ｖａ及びＶｂは地絡が発生するとき当然に変化する。検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｂは、図示しないフィルタ回路を通してノイズを除去した後、不図示のパルストランス又はホトカプラなどからなる信号絶縁手段を通して電圧比率演算回路１１に入力される。
【００２４】
この電圧比率演算回路１１は一般的な除算回路などでもよく、検出電圧Ｖｂを検出電圧Ｖａで除算して電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を求め、その電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒを地絡極性判別回路１２に入力する。なお、検出電圧Ｖａ及び検出電圧Ｖｂは電圧サージなどのノイズ電圧によっても当然に変化するが、互いにほぼ同様な割合で変化することが多く、電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）がノイズ電圧などで大きく変化することがほとんど無いので、ノイズ電圧によって誤検出する可能性は低い。
【００２５】
実施形態１では、第２の接地用抵抗８の両端の電圧に比例する検出電圧Ｖｂと、第１、第２の接地用抵抗７と８の両端の電圧に比例する検出電圧Ｖａとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）の大きさによって、地絡発生の可能性の有無を判断することを基本としている。地絡が発生していないときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｂは第１の接地用抵抗７と第２の接地用抵抗８に関連する。地絡が生じたときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｂはいずれも第１の接地用抵抗７、第２の接地用抵抗８及び地絡対象物の地絡抵抗に関連する。これら抵抗の抵抗値からなる関係式に、誤検出防止用の安全電圧比率（マージン）をそれぞれ関連付けた式からなる数値の範囲内で選定された基準値と電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）とを比較することによって、プラス側給電線２又はマイナス側給電線３のいずれで地絡が発生した可能性があるか否かを正確に検出することができる。
【００２６】
マイコンなどで構成される地絡極性判別回路１２は、第１の比較回路１３と第２の比較回路１４、基準値設定回路１５を有する。基準値設定回路１５は、第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と、第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２と、地絡が発生したときの地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３と、誤検出防止用の安全電圧Ｖｓとから決まる数値に相当する第１の地絡判断基準信号Ｘ１、第２の地絡判断基準信号Ｘ２を出力する機能を有する。この実施形態１では、比較される信号が電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）に相当するので、第１の地絡判断基準信号Ｘ１、第２の地絡判断基準信号Ｘ２も上述の抵抗値に関連する電圧比率から求められた数値に対応する信号である。
【００２７】
第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、プラス側給電線２に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第１の地絡判断基準信号Ｘ１の上限は、プラス側給電線２に地絡が発生したときのマイナス側給電線３と接地電位部６との間に現出する電圧から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを減算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。また、第１の地絡判断基準信号Ｘ１の下限は、地絡を発生していない通常状態におけるマイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧値に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して加算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００２８】
具体的な数式で表すと、第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号とする。ここで、ｒ１３はｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）とする。つまり、第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｘ１≦ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値をもつ信号である。第１の地絡判断基準信号Ｘ１の選定については、例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干小さい値とする。
【００２９】
この場合には、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第１の地絡判断基準信号Ｘ１は決まるので、第１の地絡判断基準信号Ｘ１を自動的に算出できる。第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｘ１≦ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して随意に選定しても勿論よい。
【００３０】
他方、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である第２の地絡判断基準信号Ｘ２の下限は、マイナス側給電線３に地絡が発生したときのマイナス側給電線３と接地電位部６との間に現出する電圧に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して加算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。また、第２の地絡判断基準信号Ｘ２の上限は、地絡を発生していない通常状態におけるマイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧値から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して減算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００３１】
具体的な数式で表すと、第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、ｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より小さい範囲から選定される値に対応する信号とする。ここで、ｒ２３はｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）とする。つまり、第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、ｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｘ２＜ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値をもつ信号である。第２の地絡判断基準信号Ｘ２の選定については、前述したように例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干大きい値とする。
【００３２】
この場合には、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第２の地絡判断基準信号Ｘ２は決まるので、第２の地絡判断基準信号Ｘ２を自動的に設定することができる。なお、第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、ｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｘ２＜ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して随意に選定しても勿論よい。
【００３３】
地絡極性判別回路１２において、第１の比較回路１３は基準値設定回路１５から入力される第１の地絡判断基準信号Ｘ１と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。そして、電圧比率信号Ｓｒが第１の地絡判断基準信号Ｘ１以上になるときには、プラス側給電線２に地絡が発生した可能性を示す第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１をマスク回路１６に出力する。電圧比率信号Ｓｒが第１の地絡判断基準信号Ｘ１よりも小さい場合には、プラス側給電線２に地絡が発生していないものとして、第１の比較回路１３が第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１を発生することは無い。
【００３４】
第２の比較回路１４は基準値設定回路１５から入力される第２の地絡判断基準信号Ｘ２と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。そして、電圧比率信号Ｓｒが第２の地絡判断基準信号Ｘ２以下になるときには、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性を示す第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２をマスク回路１６に出力する。電圧比率信号Ｓｒが第２の地絡判断基準信号Ｘ２よりも大きい場合には、マイナス側給電線３に地絡が発生していないものとして、第２の比較回路１４が第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２を発生することは無い。
【００３５】
マスク回路１６は、過渡的な現象やノイズなどによって地絡が発生したと誤検出するのを防いで、より正確に地絡検出を行うためのフリップフロップ回路のような遅延動作を行う回路である。マスク回路１６は、第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１を受ける第１のマスク部１６Ａと、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２を受ける第２のマスク部１６Ｂとを有する。第１のマスク部１６Ａは、第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１が予め決められた設定時間を超えて持続するときには、地絡発生の可能性がより大きいことを示す第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａを出力する。第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１が予め決めた設定時間に達しない時点で消滅した場合には、第１のマスク部１６Ａは地絡発生の可能性が大きなことを示す第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａを出力しないので、この時点でプラス側給電線２に地絡が発生していないものとして判断される。
【００３６】
他方、第２のマスク部１６Ｂは、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２が予め決められた設定時間を超えて持続するとき、地絡発生の可能性がより大きな第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂを出力する。第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２が予め決めた設定時間に達しない時点で消滅した場合には、第２のマスク部１６Ｂは地絡発生の可能性の大きな第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂを出力しないので、この時点でマイナス側給電線３に地絡が発生していないものとして判断される。
【００３７】
ＡＮＤ回路１７は、第１のマスク部１６Ａから出力される第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと条件信号ＳａとをＡＮＤ論理する第１のＡＮＤ部１７Ａと、第２のマスク部１６Ｂから出力される第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号ＳａとをＡＮＤ論理する第２のＡＮＤ部１７Ｂとで構成される。第１のＡＮＤ部１７Ａは、第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと条件信号Ｓａとが存在するときのみ、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを出力する。また、第２のＡＮＤ部１７Ｂは、第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号Ｓａとが存在するときのみ、最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを出力する。
【００３８】
条件信号Ｓａによって地絡信号を出力させる場合の条件を設定することができる。ここで、条件信号Ｓａが発生するのは、例えば直流給電回路１が正常であり、かつ商用交流電源が入力異常（停電、欠相、入力電圧が操作範囲外）ではない場合とすることができる。したがって、第１のＡＮＤ部１７Ａは第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと条件信号Ｓａとが持続する限り、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを継続して発生する。同様に、第２のＡＮＤ部１７Ｂは第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号Ｓａとが持続する限り、最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを継続して発生する。つまり、直流給電回路の故障又は停電などの不都合が発生していない状態を示す条件信号Ｓａを受信しないときには、地絡判別回路１２が第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１又は第２の地絡検出信号Ｄ２を出力していても、ＡＮＤ回路１７は最終段階の第１の地絡検出信号Ｓａ又は第２の地絡検出信号Ｓｙを発生しないことになる。このように、ＡＮＤ回路１７を用いて、装置全体として地絡の判断が必要な条件の場合にのみ、地絡検出信号を出力するように動作させることができる。
【００３９】
ＡＮＤ回路１７から出力される最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘ又は第２の地絡検出信号Ｓｙは、警報用作動回路１８に入力される。なお、ＡＮＤ回路１７を備えない場合は、第１のマスク部１６Ａから出力される第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａ又は第２のマスク部１６Ｂから出力される第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂは、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘ又は第２の地絡検出信号Ｓｙとして警報用作動回路１８に入力される。
【００４０】
この実施形態１では、電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を利用して地絡の発生状況を検出するので、交流分やノイズなどに影響されること無く、プラス側給電線２、マイナス側給電線３のいずれかで地絡が生じたかを正確にかつ高速で検出することが可能である。また、短時間で地絡の発生原因である地絡対象物を流れる電流を小さな値又はほぼゼロに制限できるので、感電によるダメージをより小さくすることができ、さらに、地絡による出火を確実に防ぐことができる。なお、一般的に、プラス側給電線２とマイナス側給電線３とが同時に地絡する場合は、負荷短絡として判断される。
【００４１】
警報用作動回路１８は、第１の作動部１８Ａと第２の作動部１８Ｂとからなる。警報用作動回路１８が最終段階の地絡検出信号Ｓｘ又はＳｙを受けるとき、図示しないラッチ回路などによって、警報手段１９に継続する作動信号を与える。警報手段１９は第１の警報部１９Ａと第２の警報部１９Ｂとからなり、これら第１の警報部１９Ａ、第２の警報部１９Ｂはそれぞれブザー又はブザーとランプとの組み合わせなどからなる。第１の警報部１９Ａは、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを受けるときに継続する警報を発する。
【００４２】
また、第２の警報部１９Ｂは最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを受けるときに継続する警報を発する。例えば、第１の作動部１８Ａが第１の地絡検出信号Ｓｘを受けるとき、第１の警報部１９Ａは、断続的な警報音又は点滅光などを発してプラス側給電線２に地絡が発生したことを警報する。また、第２の作動部１８Ｂが第２の地絡検出信号Ｓｙを受けるとき、第２の警報部１９Ｂは、例えば連続的な警報音又は連続的に発光する光などを発してマイナス側給電線３に地絡が発生したことを継続して警報する。警報手段１９は、プラス側給電線２又はマイナス側給電線３のどちらに地絡が生じたことを示すもので、音声によって警報する構成のものであっても勿論よい。
【００４３】
［実施形態２］
次に、図２を用いて本発明に係る実施形態２の直流給電装置について説明する。図２において、図１で示した符号と同じ符号の構成要素は、相互に同一の名称の部材を示すものとする。また、本発明の実施形態２に係る直流給電装置において、上述した実施形態１と同様の構成及び動作については省略するものとする。
【００４４】
先ず、第２の電圧検出器１０がプラス側給電線２と接地電位部６との間に、第１の接地用抵抗７と並列になるように接続されるところが実施形態１と異なる。第２の電圧検出器１０は、プラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧を検出し、その電圧に比例する検出電圧Ｖｃを電圧比率演算回路１１に入力する。なお、具体的な構成は図示しないが、実施形態１で説明したのと同様に、第２の電圧検出器１０は、第１の接地用抵抗７の抵抗値よりも大幅に高い抵抗値を有する高電圧抵抗と電圧検出用抵抗とを直列接続した一般的な構成のものである。したがって、第１の接地用抵抗７とこれに並列に接続された第２の電圧検出器１０とからなる並列回路にあっては、第１の接地用抵抗７に対する第２の電圧検出器１０の影響は小さい。また、第１の電圧検出器９は、実施形態１と同様にプラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧を検出する。なお、第１の電圧検出器９及び第２の電圧検出器１０が地絡の検出に悪影響を与えることはほとんど無い。
【００４５】
実施形態２では、第１の接地用抵抗７の両端の電圧に比例する検出電圧Ｖｃ、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧に比例する検出電圧Ｖａの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）の大きさによって、地絡発生の有無を判断することを基本としている。前述したように地絡が発生していないときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｃは第１の接地用抵抗７、第２の接地用抵抗８に関連する。地絡が生じたときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｃはいずれも第１の接地用抵抗７、第２の接地用抵抗８及び地絡対象物の地絡抵抗に関連する。これら抵抗の抵抗値からなる関係式に、誤検出防止用の安全電圧比率（マージン）をそれぞれ関連付けた式からなる数値の範囲内で選定された第１の地絡判断基準信号Ｙ１又は第２の地絡判断基準信号Ｙ２と電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）とを比較することによって、プラス側給電線２又はマイナス側給電線３のいずれで地絡が発生した可能性があるか否かを正確に検出することができる。
【００４６】
マイコンなどで構成される地絡極性判別回路１２は、前述したように第１の比較回路１３、第２の比較回路１４、基準値設定回路１５を有する。基準値設定回路１５は、第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と、第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２と、地絡が発生したときの地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３と、誤検出防止用の安全電圧Ｖｓとから決まる数値に相当する第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２を出力する機能を有する。この実施形態２では、比較される信号が電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）に相当するので、第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２も電圧比率から求められた数値に対応する信号である。実施形態２の第１の地絡判断基準信号Ｙ１又は第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、実施形態１の第１の地絡判断基準信号Ｘ１又は第２の地絡判断基準信号Ｘ２とは異なる検出値を用いることから、基本的に別の信号となる。
【００４７】
電圧比率演算回路１１は、第２の電圧検出器１０からの検出電圧Ｖｃを第１の電圧検出器９からの検出電圧Ｖａで除算した電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を演算して求め、電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒを出力する。電圧比率信号Ｓｒは、実施形態１と同様な回路構成の地絡極性判別回路１２に入力される。この実施形態２では、基準値設定回路１５が、第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と、第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２と、地絡が発生したときの地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３と、誤検出防止用の安全電圧Ｖｓとから決まる数値に相当する第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２を出力する機能を有する。この実施形態２では、比較される電圧比率信号Ｓｒが電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）に相当するので、第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２も前記抵抗値に関連する電圧比率から求められた数値に対応する信号である。
【００４８】
第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、プラス側給電線２に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第１の地絡判断基準信号Ｙ１の下限は、プラス側給電線２に地絡が発生したときのプラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧値に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して加算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値となる。また、第１の地絡判断基準信号Ｙ１の上限は、地絡を発生していない通常状態におけるプラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを減算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００４９】
具体的な数式で表すと、第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａから求められる数値より小さい範囲から選定される値に相当する信号とする。ここで、実施形態１と同様に、ｒ１３はｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）とする。つまり、第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｙ１＜ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値に相当する信号である。第１の地絡判断基準信号Ｙ１の選定については、例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干大きい値とする。
【００５０】
この場合には、第１の地絡判断基準信号Ｘ１と同様に、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第１の地絡判断基準信号Ｙ１は決まるので、第１の地絡判断基準信号Ｙ１を自動的に算出できる。第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｙ１＜ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して任意に選定しても勿論よい。
【００５１】
他方、第２の地絡判断基準信号Ｙ２の上限は、マイナス側給電線３に地絡が発生したときのプラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧値から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを減算した電圧を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値になる。また、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である第２の地絡判断基準信号Ｙ２の下限は、通常状態におけるプラス側給電線２と接地電位部６との間に現出する電圧に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを加算した電圧を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００５２】
具体的な数式で表すと、第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号とする。ここで、実施形態１と同様に、ｒ２３はｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）とする。つまり、第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｙ２≦ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値をもつ信号である。第２の地絡判断基準信号Ｙ２の選定については、前述したように例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干小さい値とする。
【００５３】
この場合には、第２の地絡判断基準信号Ｘ２と同様に、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第２の地絡判断基準信号Ｙ２は決まるので、第２の地絡判断基準信号Ｙ２を自動的に設定することができる。なお、第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｙ２≦ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して適宜に選定しても勿論よい。
【００５４】
前述したように、感電事故による地絡が生じた場合でも、地絡対象物の抵抗値を考慮してその地絡対象物を流れる電流を大事に至らない程度の電流値に制限できるよう、第１、第２の接地用抵抗７、８が適切な抵抗値ｒ１、ｒ２を有している。したがって、電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を第１の地絡判断基準信号Ｙ１又は第２の地絡判断基準信号Ｙ２と比較することによって、どちらの極性の給電線で地絡が発生した可能性があるかを検知できるだけでなく、その地絡が感電事故に起因するものであっても、感電事故が大事に至る可能性は小さい。
【００５５】
地絡極性判別回路１２において、第１の比較回路１３は基準値設定回路１５から入力される第１の地絡判断基準信号Ｙ１と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。電圧比率信号Ｓｒが第１の地絡判断基準信号Ｙ１以下の値であるときには、第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１をマスク回路１６に出力する。第２の比較回路１４は、基準値設定回路１５から入力される第２の地絡判断基準信号Ｙ２と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。電圧比率信号Ｓｒが第２の地絡判断基準信号Ｙ２以上の値であるときには、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２をマスク回路１６に出力する。
【００５６】
マスク回路１６及びＡＮＤ回路１７についての構成及び動作は、上述の実施形態１と同様である。第１のマスク部１６Ａから出力される第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと第２のマスク部１６Ｂから出力される第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号ＳａとがＡＮＤ回路１７に入力される。ＡＮＤ回路１７から出力される最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘ又は第２の地絡検出信号Ｓｙは、警報用作動回路１８及びスイッチ用駆動回路２２に供給される。警報用作動回路１８及び警報手段１９は、上述の実施形態１と同様である。
【００５７】
スイッチ用駆動回路２２は、第１の駆動部２２Ａと第２の駆動部２２Ｂとからなる。第１の駆動部２２Ａが第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１に対応する最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを受けるとき、プラス側給電線２と接地電位部６との間に接続される第１のスイッチ２０に駆動信号を与え、このスイッチ２０を閉じる。他方、第２の駆動部２２Ｂは、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２に対応する最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを受けるとき、マイナス側給電線３と接地電位部６との間に接続される第２のスイッチ２１に駆動信号を与え、このスイッチ２１を閉じる。このように、地絡が生じたときに、地絡が生じた側のプラス側給電線２又はマイナス側給電線３と接地電位部６との間を第１のスイッチ２０又は第２のスイッチ２１を用いて短絡させることで、地絡が生じた側の給電線で感電事故が生じていても人体に電流が流れないように安全性を図ることができる。
【００５８】
なお、直流給電回路１の故障など、地絡の発生に起因しない別の不都合が生じていることを示す信号が発生しているときには、その信号を利用して、最終段階の地絡検出信号Ｓｘ、Ｓｙを発生させない構成としてもよい。あるいは地絡の発生に起因しない別の不都合が生じていることを示す前記信号によって、スイッチ用駆動回路２２が駆動信号を出力するのを禁止し、また、警報用作動回路１８が作動信号を出力するのを禁止する構成としてもよい。このようにすることによって、直流給電回路１の故障など、地絡の発生に起因しない別の不都合が生じているときには、スイッチ２０、２１を導通させることはなく、また、警報手段１９が地絡の発生を警報することも無いので、より信頼性の高い地絡検出を行うことができる。
【００５９】
上述した実施形態１において、実施形態２と同様に、第１のスイッチ２０、第２のスイッチ２１及びスイッチ用駆動回路２２を用いてもよい。この場合に、第１のスイッチ２０、第２のスイッチ２１及びスイッチ用駆動回路２２の構成及び動作は実施形態２と同様である。また、上述した実施形態２において、実施形態１と同様に、第１のスイッチ２０、第２のスイッチ２１及びスイッチ用駆動回路２２を用いない構成としてもよい。
【００６０】
本発明の直流給電装置における各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。より具体的には、例えば、コンパレータ、論理回路などの具体的な構成や、直流供給回路、整流回路、蓄電池、抵抗、スイッチ、検出器、接地部、配線、端子をはじめとする各回路素子の数や配置関係などについて例示や図示したものなどは、これら特定の電気素子には限定されず、同様の機能または作用を有する単一の電気素子あるいは複数の電気素子を含む電気回路として構成することができ、当業者が適宜設計変更したものは本発明の範囲に包含される。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうるすべての直流給電装置は本発明の範囲に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
電話機など種々の情報機器に直流電力を供給する直流給電装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・直流給電回路
２・・・プラス側給電線
３・・・マイナス側給電線
４、５・・・負荷端子
６・・・接地電位部
７・・・第１の接地用抵抗
８・・・第２の接地用抵抗
９・・・第１の電圧検出器
１０・・・第２の電圧検出器
１１・・・電圧比率演算回路
１２・・・地絡極性判別回路
１３・・・第１の比較回路
１４・・・第２の比較回路
１５・・・基準値設定回路
１６・・・マスク回路
１６Ａ・・・第１のマスク部
１６Ｂ・・・第２のマスク部
１７・・・ＡＮＤ回路
１７Ａ・・・第１のＡＮＤ部
１７Ｂ・・・第２のＡＮＤ部
１８・・・警報用作動回路
１８Ａ・・・第１の作動部
１８Ｂ・・・第２の作動部
１９・・・警報手段
１９Ａ・・・第１の警報部
１９Ｂ・・・第２の警報部
２０・・・第１のスイッチ
２１・・・第２のスイッチ
２２・・・スイッチ用駆動回路
２２Ａ・・・第１の駆動部
２２Ｂ・・・第２の駆動部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電力を供給する装置、特に地絡の発生を検出する直流地絡検出回路を備える直流給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の通信用電源装置は、一般的にＤＣ４８Ｖの出力電圧対応のものが多いが、最近ではそれよりも大幅に高い直流電圧、例えば４００Ｖ程度の直流電圧を出力する直流電力供給装置の利用が提案されている。このように直流出力電圧がＤＣ４００Ｖ程度に高くなっても、通信用電源の性格から無停電が要求されるために、電力供給状態（活線状態）で保守・点検など種々の作業を行わなければならない。ＤＣ４８Ｖ系の場合には、人体による地絡が発生しても、通常では感電の危険性が低いために直接接地が主流である。
【０００３】
しかし、直流出力電圧がＤＣ４００Ｖ程度の高電圧になると、人体による地絡が発生する場合、感電の危険性が高いので、人体の安全性を確保することが最優先に考えられなければならない。交流系統の地絡検出では、変流器（ＣＴ）を使用する方法が一般的であり、高電圧交流の地絡を検出する一例として、例えば零相変流器（ＺＣＴ）で地絡電流を監視する地絡検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
当該文献の発明によれば、回路に地絡が生じていない正常な状態では、往復の電流はそれぞれほぼ同じであるので、零相変流器を流れる電流は行きと帰りの電流値は同じであり、差は発生しないが、回路に地絡が生じると、回路を流れる行きと帰りの電流の大きさが異なり、零相変流器がこの電流の大きさの差異を検出して地絡の発生を検出する。このような零相変流器を用いた地絡方法は、交流電力系統における地絡の発生を検出する方法としては有効であるが、プラス側給電線とマイナス側給電線のいずれで地絡が生じたのかを判別できないので、直流電力系統の地絡を検出するのは不向きである。
【０００５】
直流電力系統の地絡を検出する方法として、プラス側給電線、マイナス側給電線それぞれを高抵抗値の抵抗を介して接地する両端抵抗接地方法が知られている。この両端抵抗接地方法においては、プラス側給電線と接地との間、マイナス側給電線と接地との間に電圧検出器を接続し、それらの間の電圧を検出して地絡の検出を行っている。例えば、太陽電池を使用する直流電源の場合、出力が大きく変動することがあり、両端抵抗接地方法をもってしても、このように大きく変動する給電系統の地絡を正確に検出することは難しい。この問題を解決するために、特定の回路構成のホーイストンブリッジをプラス側給電線とマイナス側給電線との間に接続して電圧を検出し、入力電圧の変動に影響されない地絡抵抗の検出レベルを得るものがある（例えば、特許文献２参照）。このような特定の回路構成のホーイストンブリッジでは種々の抵抗とダイオードとを組み合わせて、検出レベルを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２６２７６号
【特許文献２】特開平０９―２１５１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、商用交流電力を整流して直流に変換する整流器を備える直流電源の場合には接地電位に交流分が重畳されるので、太陽電池を使用する直流電源、つまり交流分が重畳されない直流系統の地絡を検出する場合に比べて、地絡が生じたかを正確に検出するのは難しいことである。また、感電事故が発生したときに大事に至らないように地絡対象物を流れる電流を制限した上で、どちらの極性の給電線側で地絡が生じたかを正確に検出するのは難しいことである。前掲の特許文献２では、プラス給電線側で発生する地絡を検出するＰ側検出部とマイナス給電線側で発生する地絡を検出するＮ側検出部とを備えているが、前記Ｐ側検出部と前記Ｎ側検出部とが共通の一つの基準電圧を用い、それぞれの電圧検出値と一つの基準電圧とを比較して地絡の発生を検出しているので、実際上、どちら側で地絡が発生したかを判別するのが難しい場合がある。また、各地絡検出装置毎に最適な検出レベルを設定するのが煩わしく、かつ難しいという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑み、接地電位に交流電圧分が重畳されていても、どちらの極性の給電線側で地絡が生じたかを正確かつ容易に検出する機能を有する直流給電装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、プラス側給電線とマイナス側給電線との間に直流電力を供給する直流給電回路と、接地される接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１の接地用抵抗と、前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２の接地用抵抗と、 前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖａを出力する第１の電圧検出器と、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｃ、又は前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｂを出力する第２の電圧検出器と、前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｂとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）、又は前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｃとの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を演算して求める電圧比率演算回路とを備え、前記第１の接地用抵抗の抵抗値をｒ１とし、前記第２の接地用抵抗の抵抗値をｒ２とし、地絡が発生したときの地絡抵抗をｒ３とし、誤検出防止用の安全電圧をＶｓとし、ｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）をｒ１３で表し、ｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）をｒ２３で表すと、第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｘ１以上になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、もしくは、第２の地絡判断基準信号Ｘ２はｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より小さい範囲から選定される値に対応する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｘ２以下になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力し、又は、別の第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａから求められる数値より小さい範囲から選定される値に相当する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｙ１以下になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、もしくは、別の第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｙ２以上になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力する地絡判別回路と、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号が予め決めた設定時間を越えて継続しないときには、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する次の段階の地絡検出信号を発生しないマスク回路とを有することを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１０】
第２の発明は、請求項１に記載の直流給電装置において、前記直流給電回路の故障又は停電などの不都合が発生していない状態を示す条件信号を受信しないときには、前記地絡判別回路が前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号を出力していても、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する最終段階の地絡検出信号が出力されないことを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１１】
第３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の直流給電装置において、前記接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１のスイッチと、前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２のスイッチと、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチを閉じる駆動信号を出力するスイッチ用駆動回路とを備えることを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１２】
第４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の直流給電装置において、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記プラス側給電線に地絡が生じたことを示す第１の警報、又は前記マイナス側給電線に地絡が生じたことを示す第２の警報を出力する警報手段を備えることを特徴とする直流給電装置を提案する。
【００１３】
第５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の直流給電回路において、前記直流給電回路は、商用交流電源を入力電源とし、前記商用交流電源からの電力を直流に変換する整流回路又は前記商用入力電源が停電したときに前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に無停電で直流電力の供給を可能にする蓄電池を備えることを特徴とする直流給電装置を提案する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、後述する検出電圧Ｖａと検出電圧Ｖｂとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が接地用抵抗などの値によって決められる所定の範囲から選定される第１の地絡判断基準信号Ｘ１もしくは第２の地絡判断基準信号Ｘ２と比較され、プラス側給電線もしくはマイナス側給電線に地絡が発生されているかを検出することができる。ノイズ電圧や交流電圧分によって影響されず、誤検出する可能性が非常に小さく、プラス側給電線又はマイナス側給電線に地絡が発生したかを正確に検出できる。又は、検出電圧Ｖａと検出電圧Ｖｃとの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が接地用抵抗などの値によって決められる所定の範囲から選定される別の第１の地絡判断基準信号Ｙ１もしくは第２の地絡判断基準信号Ｙ２と比較され、プラス側給電線もしくはマイナス側給電線に地絡が発生しているかを検出することができる。ノイズ電圧や交流電圧分によって影響されず、誤検出する可能性が非常に小さく、プラス側給電線又はマイナス側給電線に地絡が発生したかを正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態１の直流給電装置を説明するための図面である。
【図２】本発明に係る実施形態２の直流給電装置を説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、直流給電系統の出力側のいずれかの極性の給電線に地絡が発生したとき、プラス側給電線で生じた地絡か、又はマイナス側給電線で生じた地絡かを正確かつ迅速に検出する機能を備えた直流給電装置である。双方の給電線間の検出電圧と、プラス側又はマイナス側のいずれか一方の給電線と接地電位部との間に接続された高抵抗の接地用抵抗の検出電圧との電圧比率を求め、その電圧比率が第１の地絡判断基準信号Ｘ１もしくはＹ１よりも大きいか小さいかを比較し、又は、第２の地絡判断基準信号Ｘ２もしくはＹ２よりも大きいか小さいかを比較することによって、どちらの給電線側で地絡が生じたかを正確かつ迅速に検出することができる。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。また、本発明を説明するのに特に必要とされない機構や回路などについては図示するのを省略する。他の実施形態でも同様である。
【００１７】
［実施形態１］
図１を用いて本発明に係る実施形態１の直流給電装置について説明する。図１において、商用の単相交流電力又は三相交流電力などを入力電力として受電する直流給電回路１は、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間に、従来の通信用直流電源が給電する直流電圧に比べて高い直流電圧、例えば４００Ｖ又はこれを超える大きさの直流電圧を給電し得る構成となっている。直流給電回路１は、具体的な回路構成は示さないが、商用交流電力を直流電力に変換する整流器などからなる電力変換部を有する直流電源、又は前記電力変換部と、複数の蓄電池を少なくとも直列に接続した蓄電池ユニットなどを備える無停電直流電源からなる。前記蓄電池ユニットは、従来に比べて高い直流電圧に対応する直列個数の蓄電池を接続したものからなる。なお、本発明は直流給電回路１の構成に限定されるものではなく、任意の構成の直流電源でよい。
【００１８】
プラス側給電線２、マイナス側給電線３の一端はそれぞれプラス側負荷端子４、マイナス側負荷端子５に接続される。プラス側負荷端子４、マイナス側負荷端子５には、図示しない１個以上の負荷が接続される。負荷端子４、５に接続される負荷は、単体で、又は複数個並列に、あるいは直並列に配置される各種の情報機器などである。プラス側給電線２と接地電位部６との間には、第１の接地用抵抗７が接続されている。マイナス側給電線３と接地電位部６との間には、第２の接地用抵抗８が接続されている。接地電位部６は接地された部分に接続され、固定電位にある。
【００１９】
図１では、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は、直流給電回路１と負荷端子４、５との間に挿入されているが、負荷端子４、５の外側、つまり図１では負荷端子４、５の右側に接続されている接地用抵抗を利用してもよい。第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は任意の高抵抗でよいが、一例としては感電事故が生じても大事に至らない程度の抵抗値であることが好ましい。例えば、人体の抵抗はほぼ４ｋΩ程度であると言われているので、感電事故時には地絡が生じたプラス側給電線２又はマイナス側給電線３と接地電位部６との間に４ｋΩ程度の抵抗が接続されたものと等価であるとみることができる。
【００２０】
この場合、プラス側給電線２と接地電位部６との間で感電事故が起こったときには、第１の接地用抵抗７と並列に前記４ｋΩの抵抗が接続されたことになり、前記４ｋΩの抵抗を流れる電流を感電事故が生じても大事に至らない程度の電流値以下（例えば１０ｍＡ以下）に制限すればよい。プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の直流電圧がほぼ４００Ｖであるとき、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は、一例として４５〜５０ｋΩの抵抗値の範囲で選定される。第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８は、電力損失の低減という面から見ると、前述した４５〜５０ｋΩの抵抗値の範囲よりも高い抵抗値のものを選定するのが好ましい。
【００２１】
第１の電圧検出器９は、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間に接続され、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧、つまり直列に接続される第１の接地用抵抗７と第２の接地用抵抗８との両端の電圧を検出する。なお、具体的な構成は図示しないが、第１の電圧検出器９は、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８双方の抵抗値を合算した抵抗値よりも大幅に高い抵抗値を有する高電圧抵抗と電圧検出用抵抗とを直列接続した一般的な構成のものである。したがって、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８と、これらに並列に接続された第１の電圧検出器９とからなる並列回路にあっては、第１の接地用抵抗７及び第２の接地用抵抗８に対する第１の電圧検出器９の影響は小さい。
【００２２】
第２の電圧検出器１０は、マイナス側給電線３と接地電位部６との間に、第２の接地用抵抗８と等価的に並列になるように接続され、マイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧、つまり第２の接地用抵抗８の両端の電圧を検出する。なお、具体的な構成は図示しないが、第２の電圧検出器１０は、第２の接地用抵抗８の抵抗値よりも大幅に高い抵抗値を有する高電圧抵抗と電圧検出用抵抗とを直列接続した一般的な構成のものである。したがって、第２の接地用抵抗８とこれに並列に接続された第２の電圧検出器１０とからなる並列回路にあっては、第２の接地用抵抗８に対する第２の電圧検出器１０の影響は小さい。したがって、第１の電圧検出器９及び第２の電圧検出器１０が地絡の検出に悪影響を与えることはほとんど無い。
【００２３】
第１の電圧検出器９によって検出されるプラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧に比例する検出電圧をＶａとする。また、第２の電圧検出器１０によって検出されるマイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧に比例する検出電圧をＶｂとする。これらの検出電圧Ｖａ及びＶｂは地絡が発生するとき当然に変化する。検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｂは、図示しないフィルタ回路を通してノイズを除去した後、不図示のパルストランス又はホトカプラなどからなる信号絶縁手段を通して電圧比率演算回路１１に入力される。
【００２４】
この電圧比率演算回路１１は一般的な除算回路などでもよく、検出電圧Ｖｂを検出電圧Ｖａで除算して電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を求め、その電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒを地絡極性判別回路１２に入力する。なお、検出電圧Ｖａ及び検出電圧Ｖｂは電圧サージなどのノイズ電圧によっても当然に変化するが、互いにほぼ同様な割合で変化することが多く、電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）がノイズ電圧などで大きく変化することがほとんど無いので、ノイズ電圧によって誤検出する可能性は低い。
【００２５】
実施形態１では、第２の接地用抵抗８の両端の電圧に比例する検出電圧Ｖｂと、第１、第２の接地用抵抗７と８の両端の電圧に比例する検出電圧Ｖａとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）の大きさによって、地絡発生の可能性の有無を判断することを基本としている。地絡が発生していないときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｂは第１の接地用抵抗７と第２の接地用抵抗８に関連する。地絡が生じたときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｂはいずれも第１の接地用抵抗７、第２の接地用抵抗８及び地絡対象物の地絡抵抗に関連する。これら抵抗の抵抗値からなる関係式に、誤検出防止用の安全電圧比率（マージン）をそれぞれ関連付けた式からなる数値の範囲内で選定された基準値と電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）とを比較することによって、プラス側給電線２又はマイナス側給電線３のいずれで地絡が発生した可能性があるか否かを正確に検出することができる。
【００２６】
マイコンなどで構成される地絡極性判別回路１２は、第１の比較回路１３と第２の比較回路１４、基準値設定回路１５を有する。基準値設定回路１５は、第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と、第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２と、地絡が発生したときの地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３と、誤検出防止用の安全電圧Ｖｓとから決まる数値に相当する第１の地絡判断基準信号Ｘ１、第２の地絡判断基準信号Ｘ２を出力する機能を有する。この実施形態１では、比較される信号が電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）に相当するので、第１の地絡判断基準信号Ｘ１、第２の地絡判断基準信号Ｘ２も上述の抵抗値に関連する電圧比率から求められた数値に対応する信号である。
【００２７】
第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、プラス側給電線２に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第１の地絡判断基準信号Ｘ１の上限は、プラス側給電線２に地絡が発生したときのマイナス側給電線３と接地電位部６との間に現出する電圧から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを減算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。また、第１の地絡判断基準信号Ｘ１の下限は、地絡を発生していない通常状態におけるマイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧値に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して加算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００２８】
具体的な数式で表すと、第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号とする。ここで、ｒ１３はｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）とする。つまり、第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｘ１≦ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値をもつ信号である。第１の地絡判断基準信号Ｘ１の選定については、例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干小さい値とする。
【００２９】
この場合には、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第１の地絡判断基準信号Ｘ１は決まるので、第１の地絡判断基準信号Ｘ１を自動的に算出できる。第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｘ１≦ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して随意に選定しても勿論よい。
【００３０】
他方、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である第２の地絡判断基準信号Ｘ２の下限は、マイナス側給電線３に地絡が発生したときのマイナス側給電線３と接地電位部６との間に現出する電圧に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して加算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。また、第２の地絡判断基準信号Ｘ２の上限は、地絡を発生していない通常状態におけるマイナス側給電線３と接地電位部６との間の電圧値から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して減算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００３１】
具体的な数式で表すと、第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、ｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より小さい範囲から選定される値に対応する信号とする。ここで、ｒ２３はｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）とする。つまり、第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、ｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｘ２＜ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値をもつ信号である。第２の地絡判断基準信号Ｘ２の選定については、前述したように例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干大きい値とする。
【００３２】
この場合には、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第２の地絡判断基準信号Ｘ２は決まるので、第２の地絡判断基準信号Ｘ２を自動的に設定することができる。なお、第２の地絡判断基準信号Ｘ２は、ｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｘ２＜ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して随意に選定しても勿論よい。
【００３３】
地絡極性判別回路１２において、第１の比較回路１３は基準値設定回路１５から入力される第１の地絡判断基準信号Ｘ１と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。そして、電圧比率信号Ｓｒが第１の地絡判断基準信号Ｘ１以上になるときには、プラス側給電線２に地絡が発生した可能性を示す第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１をマスク回路１６に出力する。電圧比率信号Ｓｒが第１の地絡判断基準信号Ｘ１よりも小さい場合には、プラス側給電線２に地絡が発生していないものとして、第１の比較回路１３が第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１を発生することは無い。
【００３４】
第２の比較回路１４は基準値設定回路１５から入力される第２の地絡判断基準信号Ｘ２と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。そして、電圧比率信号Ｓｒが第２の地絡判断基準信号Ｘ２以下になるときには、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性を示す第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２をマスク回路１６に出力する。電圧比率信号Ｓｒが第２の地絡判断基準信号Ｘ２よりも大きい場合には、マイナス側給電線３に地絡が発生していないものとして、第２の比較回路１４が第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２を発生することは無い。
【００３５】
マスク回路１６は、過渡的な現象やノイズなどによって地絡が発生したと誤検出するのを防いで、より正確に地絡検出を行うためのフリップフロップ回路のような遅延動作を行う回路である。マスク回路１６は、第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１を受ける第１のマスク部１６Ａと、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２を受ける第２のマスク部１６Ｂとを有する。第１のマスク部１６Ａは、第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１が予め決められた設定時間を超えて持続するときには、地絡発生の可能性がより大きいことを示す第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａを出力する。第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１が予め決めた設定時間に達しない時点で消滅した場合には、第１のマスク部１６Ａは地絡発生の可能性が大きなことを示す第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａを出力しないので、この時点でプラス側給電線２に地絡が発生していないものとして判断される。
【００３６】
他方、第２のマスク部１６Ｂは、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２が予め決められた設定時間を超えて持続するとき、地絡発生の可能性がより大きな第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂを出力する。第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２が予め決めた設定時間に達しない時点で消滅した場合には、第２のマスク部１６Ｂは地絡発生の可能性の大きな第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂを出力しないので、この時点でマイナス側給電線３に地絡が発生していないものとして判断される。
【００３７】
ＡＮＤ回路１７は、第１のマスク部１６Ａから出力される第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと条件信号ＳａとをＡＮＤ論理する第１のＡＮＤ部１７Ａと、第２のマスク部１６Ｂから出力される第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号ＳａとをＡＮＤ論理する第２のＡＮＤ部１７Ｂとで構成される。第１のＡＮＤ部１７Ａは、第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと条件信号Ｓａとが存在するときのみ、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを出力する。また、第２のＡＮＤ部１７Ｂは、第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号Ｓａとが存在するときのみ、最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを出力する。
【００３８】
条件信号Ｓａによって地絡信号を出力させる場合の条件を設定することができる。ここで、条件信号Ｓａが発生するのは、例えば直流給電回路１が正常であり、かつ商用交流電源が入力異常（停電、欠相、入力電圧が操作範囲外）ではない場合とすることができる。したがって、第１のＡＮＤ部１７Ａは第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと条件信号Ｓａとが持続する限り、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを継続して発生する。同様に、第２のＡＮＤ部１７Ｂは第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号Ｓａとが持続する限り、最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを継続して発生する。つまり、直流給電回路の故障又は停電などの不都合が発生していない状態を示す条件信号Ｓａを受信しないときには、地絡判別回路１２が第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１又は第２の地絡検出信号Ｄ２を出力していても、ＡＮＤ回路１７は最終段階の第１の地絡検出信号Ｓａ又は第２の地絡検出信号Ｓｙを発生しないことになる。このように、ＡＮＤ回路１７を用いて、装置全体として地絡の判断が必要な条件の場合にのみ、地絡検出信号を出力するように動作させることができる。
【００３９】
ＡＮＤ回路１７から出力される最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘ又は第２の地絡検出信号Ｓｙは、警報用作動回路１８に入力される。なお、ＡＮＤ回路１７を備えない場合は、第１のマスク部１６Ａから出力される第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａ又は第２のマスク部１６Ｂから出力される第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂは、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘ又は第２の地絡検出信号Ｓｙとして警報用作動回路１８に入力される。
【００４０】
この実施形態１では、電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）を利用して地絡の発生状況を検出するので、交流分やノイズなどに影響されること無く、プラス側給電線２、マイナス側給電線３のいずれかで地絡が生じたかを正確にかつ高速で検出することが可能である。また、短時間で地絡の発生原因である地絡対象物を流れる電流を小さな値又はほぼゼロに制限できるので、感電によるダメージをより小さくすることができ、さらに、地絡による出火を確実に防ぐことができる。なお、一般的に、プラス側給電線２とマイナス側給電線３とが同時に地絡する場合は、負荷短絡として判断される。
【００４１】
警報用作動回路１８は、第１の作動部１８Ａと第２の作動部１８Ｂとからなる。警報用作動回路１８が最終段階の地絡検出信号Ｓｘ又はＳｙを受けるとき、図示しないラッチ回路などによって、警報手段１９に継続する作動信号を与える。警報手段１９は第１の警報部１９Ａと第２の警報部１９Ｂとからなり、これら第１の警報部１９Ａ、第２の警報部１９Ｂはそれぞれブザー又はブザーとランプとの組み合わせなどからなる。第１の警報部１９Ａは、最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを受けるときに継続する警報を発する。
【００４２】
また、第２の警報部１９Ｂは最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを受けるときに継続する警報を発する。例えば、第１の作動部１８Ａが第１の地絡検出信号Ｓｘを受けるとき、第１の警報部１９Ａは、断続的な警報音又は点滅光などを発してプラス側給電線２に地絡が発生したことを警報する。また、第２の作動部１８Ｂが第２の地絡検出信号Ｓｙを受けるとき、第２の警報部１９Ｂは、例えば連続的な警報音又は連続的に発光する光などを発してマイナス側給電線３に地絡が発生したことを継続して警報する。警報手段１９は、プラス側給電線２又はマイナス側給電線３のどちらに地絡が生じたことを示すもので、音声によって警報する構成のものであっても勿論よい。
【００４３】
［実施形態２］
次に、図２を用いて本発明に係る実施形態２の直流給電装置について説明する。図２において、図１で示した符号と同じ符号の構成要素は、相互に同一の名称の部材を示すものとする。また、本発明の実施形態２に係る直流給電装置において、上述した実施形態１と同様の構成及び動作については省略するものとする。
【００４４】
先ず、第２の電圧検出器１０がプラス側給電線２と接地電位部６との間に、第１の接地用抵抗７と並列になるように接続されるところが実施形態１と異なる。第２の電圧検出器１０は、プラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧を検出し、その電圧に比例する検出電圧Ｖｃを電圧比率演算回路１１に入力する。なお、具体的な構成は図示しないが、実施形態１で説明したのと同様に、第２の電圧検出器１０は、第１の接地用抵抗７の抵抗値よりも大幅に高い抵抗値を有する高電圧抵抗と電圧検出用抵抗とを直列接続した一般的な構成のものである。したがって、第１の接地用抵抗７とこれに並列に接続された第２の電圧検出器１０とからなる並列回路にあっては、第１の接地用抵抗７に対する第２の電圧検出器１０の影響は小さい。また、第１の電圧検出器９は、実施形態１と同様にプラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧を検出する。なお、第１の電圧検出器９及び第２の電圧検出器１０が地絡の検出に悪影響を与えることはほとんど無い。
【００４５】
実施形態２では、第１の接地用抵抗７の両端の電圧に比例する検出電圧Ｖｃ、プラス側給電線２とマイナス側給電線３との間の電圧に比例する検出電圧Ｖａの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）の大きさによって、地絡発生の有無を判断することを基本としている。前述したように地絡が発生していないときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｃは第１の接地用抵抗７、第２の接地用抵抗８に関連する。地絡が生じたときには、検出電圧Ｖａ、検出電圧Ｖｃはいずれも第１の接地用抵抗７、第２の接地用抵抗８及び地絡対象物の地絡抵抗に関連する。これら抵抗の抵抗値からなる関係式に、誤検出防止用の安全電圧比率（マージン）をそれぞれ関連付けた式からなる数値の範囲内で選定された第１の地絡判断基準信号Ｙ１又は第２の地絡判断基準信号Ｙ２と電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）とを比較することによって、プラス側給電線２又はマイナス側給電線３のいずれで地絡が発生した可能性があるか否かを正確に検出することができる。
【００４６】
マイコンなどで構成される地絡極性判別回路１２は、前述したように第１の比較回路１３、第２の比較回路１４、基準値設定回路１５を有する。基準値設定回路１５は、第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と、第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２と、地絡が発生したときの地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３と、誤検出防止用の安全電圧Ｖｓとから決まる数値に相当する第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２を出力する機能を有する。この実施形態２では、比較される信号が電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）に相当するので、第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２も電圧比率から求められた数値に対応する信号である。実施形態２の第１の地絡判断基準信号Ｙ１又は第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、実施形態１の第１の地絡判断基準信号Ｘ１又は第２の地絡判断基準信号Ｘ２とは異なる検出値を用いることから、基本的に別の信号となる。
【００４７】
電圧比率演算回路１１は、第２の電圧検出器１０からの検出電圧Ｖｃを第１の電圧検出器９からの検出電圧Ｖａで除算した電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を演算して求め、電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒを出力する。電圧比率信号Ｓｒは、実施形態１と同様な回路構成の地絡極性判別回路１２に入力される。この実施形態２では、基準値設定回路１５が、第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と、第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２と、地絡が発生したときの地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３と、誤検出防止用の安全電圧Ｖｓとから決まる数値に相当する第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２を出力する機能を有する。この実施形態２では、比較される電圧比率信号Ｓｒが電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）に相当するので、第１の地絡判断基準信号Ｙ１、第２の地絡判断基準信号Ｙ２も前記抵抗値に関連する電圧比率から求められた数値に対応する信号である。
【００４８】
第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、プラス側給電線２に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である。第１の地絡判断基準信号Ｙ１の下限は、プラス側給電線２に地絡が発生したときのプラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧値に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを考慮して加算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値となる。また、第１の地絡判断基準信号Ｙ１の上限は、地絡を発生していない通常状態におけるプラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを減算した電圧値を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００４９】
具体的な数式で表すと、第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａから求められる数値より小さい範囲から選定される値に相当する信号とする。ここで、実施形態１と同様に、ｒ１３はｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）とする。つまり、第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｙ１＜ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値に相当する信号である。第１の地絡判断基準信号Ｙ１の選定については、例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干大きい値とする。
【００５０】
この場合には、第１の地絡判断基準信号Ｘ１と同様に、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第１の地絡判断基準信号Ｙ１は決まるので、第１の地絡判断基準信号Ｙ１を自動的に算出できる。第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ≦Ｙ１＜ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して任意に選定しても勿論よい。
【００５１】
他方、第２の地絡判断基準信号Ｙ２の上限は、マイナス側給電線３に地絡が発生したときのプラス側給電線２と接地電位部６との間の電圧値から誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを減算した電圧を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値になる。また、マイナス側給電線３に地絡が発生した可能性があるか否かを決める判断基準である第２の地絡判断基準信号Ｙ２の下限は、通常状態におけるプラス側給電線２と接地電位部６との間に現出する電圧に誤検出防止用の安全電圧Ｖｓを加算した電圧を検出電圧Ｖａで除算した電圧比率に相当する値とする。
【００５２】
具体的な数式で表すと、第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号とする。ここで、実施形態１と同様に、ｒ２３はｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）とする。つまり、第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｙ２≦ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値をもつ信号である。第２の地絡判断基準信号Ｙ２の選定については、前述したように例えば、上記数式で求められる範囲内でｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値よりも若干小さい値とする。
【００５３】
この場合には、第２の地絡判断基準信号Ｘ２と同様に、地絡発生の原因となる地絡対象物の抵抗値ｒ３や安全電圧Ｖｓを適切に決めれば、これらの値と第１の接地用抵抗７の抵抗値ｒ１と第２の接地用抵抗８の抵抗値ｒ２とで第２の地絡判断基準信号Ｙ２は決まるので、第２の地絡判断基準信号Ｙ２を自動的に設定することができる。なお、第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａ＜Ｙ２≦ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａを満足する数値であれば、直流給電回路１の出力特性などを考慮して適宜に選定しても勿論よい。
【００５４】
前述したように、感電事故による地絡が生じた場合でも、地絡対象物の抵抗値を考慮してその地絡対象物を流れる電流を大事に至らない程度の電流値に制限できるよう、第１、第２の接地用抵抗７、８が適切な抵抗値ｒ１、ｒ２を有している。したがって、電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を第１の地絡判断基準信号Ｙ１又は第２の地絡判断基準信号Ｙ２と比較することによって、どちらの極性の給電線で地絡が発生した可能性があるかを検知できるだけでなく、その地絡が感電事故に起因するものであっても、感電事故が大事に至る可能性は小さい。
【００５５】
地絡極性判別回路１２において、第１の比較回路１３は基準値設定回路１５から入力される第１の地絡判断基準信号Ｙ１と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。電圧比率信号Ｓｒが第１の地絡判断基準信号Ｙ１以下の値であるときには、第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１をマスク回路１６に出力する。第２の比較回路１４は、基準値設定回路１５から入力される第２の地絡判断基準信号Ｙ２と電圧比率演算回路１１から入力される電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を示す電圧比率信号Ｓｒとを比較する。電圧比率信号Ｓｒが第２の地絡判断基準信号Ｙ２以上の値であるときには、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２をマスク回路１６に出力する。
【００５６】
マスク回路１６及びＡＮＤ回路１７についての構成及び動作は、上述の実施形態１と同様である。第１のマスク部１６Ａから出力される第２段階の第１の地絡検出信号Ｄａと第２のマスク部１６Ｂから出力される第２段階の第２の地絡検出信号Ｄｂと条件信号ＳａとがＡＮＤ回路１７に入力される。ＡＮＤ回路１７から出力される最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘ又は第２の地絡検出信号Ｓｙは、警報用作動回路１８及びスイッチ用駆動回路２２に供給される。警報用作動回路１８及び警報手段１９は、上述の実施形態１と同様である。
【００５７】
スイッチ用駆動回路２２は、第１の駆動部２２Ａと第２の駆動部２２Ｂとからなる。第１の駆動部２２Ａが第１段階の第１の地絡検出信号Ｄ１に対応する最終段階の第１の地絡検出信号Ｓｘを受けるとき、プラス側給電線２と接地電位部６との間に接続される第１のスイッチ２０に駆動信号を与え、このスイッチ２０を閉じる。他方、第２の駆動部２２Ｂは、第１段階の第２の地絡検出信号Ｄ２に対応する最終段階の第２の地絡検出信号Ｓｙを受けるとき、マイナス側給電線３と接地電位部６との間に接続される第２のスイッチ２１に駆動信号を与え、このスイッチ２１を閉じる。このように、地絡が生じたときに、地絡が生じた側のプラス側給電線２又はマイナス側給電線３と接地電位部６との間を第１のスイッチ２０又は第２のスイッチ２１を用いて短絡させることで、地絡が生じた側の給電線で感電事故が生じていても人体に電流が流れないように安全性を図ることができる。
【００５８】
なお、直流給電回路１の故障など、地絡の発生に起因しない別の不都合が生じていることを示す信号が発生しているときには、その信号を利用して、最終段階の地絡検出信号Ｓｘ、Ｓｙを発生させない構成としてもよい。あるいは地絡の発生に起因しない別の不都合が生じていることを示す前記信号によって、スイッチ用駆動回路２２が駆動信号を出力するのを禁止し、また、警報用作動回路１８が作動信号を出力するのを禁止する構成としてもよい。このようにすることによって、直流給電回路１の故障など、地絡の発生に起因しない別の不都合が生じているときには、スイッチ２０、２１を導通させることはなく、また、警報手段１９が地絡の発生を警報することも無いので、より信頼性の高い地絡検出を行うことができる。
【００５９】
上述した実施形態１において、実施形態２と同様に、第１のスイッチ２０、第２のスイッチ２１及びスイッチ用駆動回路２２を用いてもよい。この場合に、第１のスイッチ２０、第２のスイッチ２１及びスイッチ用駆動回路２２の構成及び動作は実施形態２と同様である。また、上述した実施形態２において、実施形態１と同様に、第１のスイッチ２０、第２のスイッチ２１及びスイッチ用駆動回路２２を用いない構成としてもよい。
【００６０】
本発明の直流給電装置における各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。より具体的には、例えば、コンパレータ、論理回路などの具体的な構成や、直流供給回路、整流回路、蓄電池、抵抗、スイッチ、検出器、接地部、配線、端子をはじめとする各回路素子の数や配置関係などについて例示や図示したものなどは、これら特定の電気素子には限定されず、同様の機能または作用を有する単一の電気素子あるいは複数の電気素子を含む電気回路として構成することができ、当業者が適宜設計変更したものは本発明の範囲に包含される。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうるすべての直流給電装置は本発明の範囲に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
電話機など種々の情報機器に直流電力を供給する直流給電装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・直流給電回路
２・・・プラス側給電線
３・・・マイナス側給電線
４、５・・・負荷端子
６・・・接地電位部
７・・・第１の接地用抵抗
８・・・第２の接地用抵抗
９・・・第１の電圧検出器
１０・・・第２の電圧検出器
１１・・・電圧比率演算回路
１２・・・地絡極性判別回路
１３・・・第１の比較回路
１４・・・第２の比較回路
１５・・・基準値設定回路
１６・・・マスク回路
１６Ａ・・・第１のマスク部
１６Ｂ・・・第２のマスク部
１７・・・ＡＮＤ回路
１７Ａ・・・第１のＡＮＤ部
１７Ｂ・・・第２のＡＮＤ部
１８・・・警報用作動回路
１８Ａ・・・第１の作動部
１８Ｂ・・・第２の作動部
１９・・・警報手段
１９Ａ・・・第１の警報部
１９Ｂ・・・第２の警報部
２０・・・第１のスイッチ
２１・・・第２のスイッチ
２２・・・スイッチ用駆動回路
２２Ａ・・・第１の駆動部
２２Ｂ・・・第２の駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラス側給電線とマイナス側給電線との間に直流電力を供給する直流給電回路と、
接地される接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１の接地用抵抗と、
前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２の接地用抵抗と、
前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖａを出力する第１の電圧検出器と、
前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｃ、又は前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｂを出力する第２の電圧検出器と、
前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｂとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）、又は前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｃとの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を演算して求める電圧比率演算回路とを備え、
前記第１の接地用抵抗の抵抗値をｒ１とし、
前記第２の接地用抵抗の抵抗値をｒ２とし、
地絡が発生したときの地絡抵抗をｒ３とし、
誤検出防止用の安全電圧をＶｓとし、
ｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）をｒ１３で表し、ｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）をｒ２３で表すと、
第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｘ１以上になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、
もしくは、第２の地絡判断基準信号Ｘ２はｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より小さい範囲から選定される値に対応する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｘ２以下になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力し、
又は、
別の第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａから求められる数値より小さい範囲から選定される値に相当する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｙ１以下になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、
もしくは、別の第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｙ２以上になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力する地絡判別回路と、
前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号が予め決めた設定時間を越えて継続しないときには、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する次の段階の地絡検出信号を発生しないマスク回路とを有することを特徴とする直流給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直流給電装置において、
前記直流給電回路の故障又は停電などの不都合が発生していない状態を示す条件信号を受信しないときには、前記地絡判別回路が前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号を出力していても、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する最終段階の地絡検出信号が出力されないことを特徴とする直流給電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の直流給電装置において、
前記接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１のスイッチと、
前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２のスイッチと、
前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチを閉じる駆動信号を出力するスイッチ用駆動回路とを備えることを特徴とする直流給電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の直流給電装置において、
前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記プラス側給電線に地絡が生じたことを示す第１の警報、又は前記マイナス側給電線に地絡が生じたことを示す第２の警報を出力する警報手段を備えることを特徴とする直流給電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の直流給電回路において、
前記直流給電回路は、商用交流電源を入力電源とし、前記商用交流電源からの電力を直流に変換する整流回路又は前記商用入力電源が停電したときに前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に無停電で直流電力の供給を可能にする蓄電池を備えることを特徴とする直流給電装置。
【請求項１】
プラス側給電線とマイナス側給電線との間に直流電力を供給する直流給電回路と、
接地される接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１の接地用抵抗と、
前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２の接地用抵抗と、
前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖａを出力する第１の電圧検出器と、
前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｃ、又は前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に生じる電圧に比例する検出電圧Ｖｂを出力する第２の電圧検出器と、
前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｂとの電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）、又は前記検出電圧Ｖａと前記検出電圧Ｖｃとの電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）を演算して求める電圧比率演算回路とを備え、
前記第１の接地用抵抗の抵抗値をｒ１とし、
前記第２の接地用抵抗の抵抗値をｒ２とし、
地絡が発生したときの地絡抵抗をｒ３とし、
誤検出防止用の安全電圧をＶｓとし、
ｒ１×ｒ３／（ｒ１＋ｒ３）をｒ１３で表し、ｒ２×ｒ３／（ｒ２＋ｒ３）をｒ２３で表すと、
第１の地絡判断基準信号Ｘ１は、ｒ２／（ｒ１３＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｘ１以上になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、
もしくは、第２の地絡判断基準信号Ｘ２はｒ２３／（ｒ１＋ｒ２３）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より小さい範囲から選定される値に対応する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｂ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｘ２以下になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力し、
又は、
別の第１の地絡判断基準信号Ｙ１は、ｒ１３／（ｒ１３＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以上の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）−Ｖｓ／Ｖａから求められる数値より小さい範囲から選定される値に相当する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第１の地絡判断基準信号Ｙ１以下になるとき、前記プラス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第１の地絡検出信号を出力し、
もしくは、別の第２の地絡判断基準信号Ｙ２は、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２３）−Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値以下の範囲から選定される値で、ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）＋Ｖｓ／Ｖａの式から求められる数値より大きい範囲から選定される値に対応する信号であり、
前記電圧比率演算回路側から入力される前記電圧比率（Ｖｃ／Ｖａ）が前記第２の地絡判断基準信号Ｙ２以上になるとき、前記マイナス側給電線と前記接地電位部との間に地絡が発生した可能性があるものとして第２の地絡検出信号を出力する地絡判別回路と、
前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号が予め決めた設定時間を越えて継続しないときには、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する次の段階の地絡検出信号を発生しないマスク回路とを有することを特徴とする直流給電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直流給電装置において、
前記直流給電回路の故障又は停電などの不都合が発生していない状態を示す条件信号を受信しないときには、前記地絡判別回路が前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号を出力していても、前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する最終段階の地絡検出信号が出力されないことを特徴とする直流給電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の直流給電装置において、
前記接地電位部と前記プラス側給電線との間に接続される第１のスイッチと、
前記接地電位部と前記マイナス側給電線との間に接続される第２のスイッチと、
前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記第１のスイッチ又は前記第２のスイッチを閉じる駆動信号を出力するスイッチ用駆動回路とを備えることを特徴とする直流給電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の直流給電装置において、
前記第１の地絡検出信号又は前記第２の地絡検出信号に対応する前記次の段階の地絡検出信号もしくは前記最終段階の地絡検出信号を受けるとき、前記プラス側給電線に地絡が生じたことを示す第１の警報、又は前記マイナス側給電線に地絡が生じたことを示す第２の警報を出力する警報手段を備えることを特徴とする直流給電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の直流給電回路において、
前記直流給電回路は、商用交流電源を入力電源とし、前記商用交流電源からの電力を直流に変換する整流回路又は前記商用入力電源が停電したときに前記プラス側給電線と前記マイナス側給電線との間に無停電で直流電力の供給を可能にする蓄電池を備えることを特徴とする直流給電装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−７８２８９（Ｐ２０１２−７８２８９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５７６０（Ｐ２０１０−２２５７６０）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（０００１０３９７６）オリジン電気株式会社 (223)
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【出願人】（０００１０３９７６）オリジン電気株式会社 (223)
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]