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公開番号2024150290
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-23
出願番号2023063637
出願日2023-04-10
発明の名称ディジタル保護制御装置及び電流検出方法
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人サクラ国際特許事務所
主分類G01R 15/00 20060101AFI20241016BHJP(測定;試験)
要約【課題】複数のシャント抵抗を並列に接続した構成とした場合においても、正確に電流を検出することのできるディジタル保護制御装置及び電流検出方法を提供する。
【解決手段】アナログ入力を取り込み所定のアナログ量へ変換する入力部に、複数の並列に接続されたシャント抵抗を有するディジタル保護制御装置であって、前記シャント抵抗の一方の端子から引き出された複数の第1個別検出ラインと、前記シャント抵抗の他方の端子から引き出された複数の第2個別検出ラインと、前記第1個別検出ラインが合流点にて合流した第1合流検出ラインと、前記第2個別検出ラインが合流点にて合流した第2合流検出ラインと、を具備し、前記第1合流検出ラインと前記第2合流検出ラインとの電位差を測定して電流の値を検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アナログ入力を取り込み所定のアナログ量へ変換する入力部に、複数の並列に接続されたシャント抵抗を有するディジタル保護制御装置であって、
前記シャント抵抗の一方の端子から引き出された複数の第１個別検出ラインと、
前記シャント抵抗の他方の端子から引き出された複数の第２個別検出ラインと、
前記第１個別検出ラインが合流点にて合流した第１合流検出ラインと、
前記第２個別検出ラインが合流点にて合流した第２合流検出ラインと、
を具備し、
前記第１合流検出ラインと前記第２合流検出ラインとの電位差を測定して電流の値を検出する
ことを特徴とするディジタル保護制御装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１記載のディジタル保護制御装置であって、
全ての前記シャント抵抗から、前記第１個別検出ライン及び前記第２個別検出ラインが引き出されている
ことを特徴とするディジタル保護制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のディジタル保護制御装置であって、
前記シャント抵抗の数は、４以上の偶数であり、
半数の前記シャント抵抗から前記第１個別検出ラインが引き出され、
残りの半数の前記シャント抵抗から前記第２個別検出ラインが引き出されている
ことを特徴とするディジタル保護制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のディジタル保護制御装置であって、
プリント基板の表面側と裏面側に前記シャント抵抗を半数ずつ実装した
ことを特徴とするディジタル保護制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のディジタル保護制御装置であって、
前記第１個別検出ライン及び前記第２個別検出ラインに、抵抗素子が介挿されている
ことを特徴とするディジタル保護制御装置。
【請求項６】
複数の並列に接続されたシャント抵抗に流れる合計の電流を検出する電流検出方法であって、
前記シャント抵抗のプラス側端子からプラス側検出ラインを引き出し、これらを合流させた信号を平均信号（＋）として生成し、
前記シャント抵抗のマイナス側端子からマイナス側検出ライン引き出し、これらを合流させた信号を平均信号（－）として生成し、
前記平均信号（＋）と前記平均信号（－）の電位差を測定することで電流の値を検出する
ことを特徴とする電流検出方法。
【請求項７】
請求項６記載の電流検出方法であって、
全ての前記シャント抵抗から、前記ブラス側検出ライン及び前記マイナス側検出ラインを引き出す
ことを特徴とする電流検出方法。
【請求項８】
請求項６記載の電流検出方法であって、
前記シャント抵抗の数は、４以上の偶数であり、
半数の前記シャント抵抗から前記ブラス側検出ラインを引き出し、
残りの半数の前記シャント抵抗から前記マイナス側検出ラインを引き出す
ことを特徴とする電流検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ディジタル保護制御装置及び電流検出方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統における事故の発生等を監視するディジタル保護制御装置では、電力系統から変流器などを介しての電流を入力し、Ａ／Ｄ変換した結果を元に保護制御演算などを行う。ディジタル保護制御装置で電流を検出する方法としては、鉄心型の補助ＣＴが多く用いられている。
【０００３】
ディジタル保護制御装置では、幅広い範囲の電流を計測する必要があるが、補助ＣＴは鉄心の磁気特性より大電流では磁気飽和が発生し、小電流でも精度の悪化がある。この対策として、例えば特許文献１では、大電流の領域と小電流の領域のそれぞれに適した、素材の異なる鉄心をハイブリッドに構成する方法により、幅広い範囲の電流値を計測する方法を記載している。ただしこのような素材の異なる鉄心を組み合わせると構造が複雑になる傾向にあり、製造面での課題がある。
【０００４】
別の方法として、シャント抵抗で検出した場合は、鉄心型の補助ＣＴを用いた場合に起きる磁気飽和が発生しないなどのメリットがある。シャント抵抗の場合、電流Ｉがシャント抵抗に流れる事によりシャント抵抗の両端にＶ＝ＲＩ（オームの法則）に従い電流に比例した電圧Ｖが発生して検出できる。
【０００５】
一方、シャント抵抗にはＲ×Ｉ
２
や、Ｉ×Ｖで表される電力により発熱が生じるので、大電流を測定しようとすると発熱の課題がある。シャント抵抗値Ｒを小さくすると発熱を小さくできるが、検出できる電圧が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪化し、ノイズの影響を受けやすくなる課題がある。
【０００６】
従って、シャント抵抗値を確保しつつ発熱に耐えられるようにするには、大型のシャント抵抗を用いたり、シャント抵抗を複数並列で用いるなどの必要がある。
【０００７】
大型のシャント抵抗を用いると、大きな実装スペースが必要になる課題があるとともに、プリント基板に実装する場合、シャント抵抗が基板上の検出回路から距離が生じるため検出ラインにノイズが載りやすくなる。シャント抵抗の場合は、前述のように大きな電圧を検出することが難しいためノイズの影響を極力小さくする必要がある。
【０００８】
一方、小型のシャント抵抗を複数並列に使用する構成とすると、配置の自由度も確保でき、上記の外来ノイズの課題も少なくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許第５５２５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
シャント抵抗が１つの場合は、シャント抵抗の両端から電圧を検出でき、これから電流を検出することができるが、シャント抵抗を複数並列に接続した構成とした場合、電圧をどのように検出するかが課題となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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