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公開番号2025080483
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-26
出願番号2023193653
出願日2023-11-14
発明の名称電力供給システムの短絡検出装置および短絡検出方法
出願人日新電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02H 7/04 20060101AFI20250519BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力供給システムにおける電力負荷への配線の短絡を、電力負荷毎の供給電力の大小にかかわらず精度良く検出することが可能な短絡検出装置および短絡検出方法を提供する。
【解決手段】短絡検出装置は、複数の負荷部4のそれぞれにおいて、トランス41と母線2との間の電圧値および電流値を測定する複数の測定部5と、複数の負荷部4それぞれにおけるトランス41と電力負荷42との間の短絡を検出する短絡検出部8と、を備える。短絡検出部8は、複数の測定部5により測定された電圧値および電流値から、トランス41の定格負荷に対する過負荷率を複数の負荷部4それぞれについて算出し、負荷部4毎に定められた閾値を過負荷率が超えたことを、当該負荷部4のトランス41と電力負荷42との間の短絡判定に利用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
母線に接続された交流出力電源装置を有する電力供給部、並びに、前記母線に接続されたトランスおよび前記トランスを介して前記母線に接続された電力負荷を各々有する複数の負荷部を備え、前記複数の負荷部のうち少なくとも２つの負荷部の前記トランスの定格負荷が互いに異なる電力供給システムに設けられる短絡検出装置であって、
前記複数の負荷部のそれぞれにおいて、前記トランスと前記母線との間の電圧値および電流値を測定する複数の測定部と、
前記複数の負荷部それぞれにおける前記トランスと前記電力負荷との間の短絡を検出する短絡検出部と、
を備え、
前記短絡検出部は、前記複数の測定部により測定された前記電圧値および前記電流値から、前記トランスの定格負荷に対する過負荷率を前記複数の負荷部それぞれについて算出し、前記負荷部毎に定められた閾値を前記過負荷率が超えたことを、当該負荷部の前記トランスと前記電力負荷との間の短絡判定に利用する、電力供給システムの短絡検出装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記母線に接続された交流出力電流源を有し、前記交流出力電源装置から出力される交流電力の周波数とは異なる周波数の検査用信号を前記交流出力電流源から出力する検査用信号供給部と、
前記複数の測定部とは別に設けられた第１測定部と、
を更に備え、
前記電力供給部はトランスを更に有し、前記交流出力電源装置は該トランスを介して前記母線に接続され、
前記第１測定部は、前記電力供給部において、前記トランスと前記母線との間における前記検査用信号の電圧値および電流値を測定し、
前記短絡検出部は、前記第１測定部により測定された前記電圧値および前記電流値から、前記電力供給部の前記トランスの定格負荷に対する過負荷率を算出し、前記電力供給部について定められた閾値を該過負荷率が超えたことを、前記電力供給部の前記トランスと前記交流出力電源装置との間の短絡判定に利用する、請求項１に記載の電力供給システムの短絡検出装置。
【請求項３】
前記短絡検出部は、或る継続時間にわたって前記過負荷率が前記閾値を超えた場合に、前記トランスと前記電力負荷との間に短絡が生じたと判定し、
前記継続時間は、前記電流値が小さいほど長く、且つ、前記過負荷率が小さいほど長く設定される、請求項１に記載の電力供給システムの短絡検出装置。
【請求項４】
母線に接続された交流出力電源装置を有する電力供給部、並びに、前記母線に接続されたトランスおよび前記トランスを介して前記母線に接続された電力負荷を各々有する複数の負荷部を備え、前記複数の負荷部のうち少なくとも２つの負荷部の前記トランスの定格負荷が互いに異なる電力供給システムに用いられる短絡検出方法であって、
前記複数の負荷部のそれぞれにおいて、前記トランスと前記母線との間の電圧値および電流値を測定する測定ステップと、
前記複数の負荷部それぞれにおける前記トランスと前記電力負荷との間の短絡を検出する短絡検出ステップと、
を含み、
前記短絡検出ステップでは、前記測定ステップにより測定された前記電圧値および前記電流値から、前記トランスの定格負荷に対する過負荷率を前記複数の負荷部それぞれについて算出し、前記負荷部毎に定められた閾値を前記過負荷率が超えたことを、当該負荷部の前記トランスと前記電力負荷との間の短絡判定に利用する、電力供給システムの短絡検出方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力供給システムの短絡検出装置および短絡検出方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電力供給システムにおける短絡事故に対応するための保護装置を開示する。この保護装置は、高調波供給手段と、電流測定手段と、電圧測定手段と、電流成分抽出手段と、電圧成分抽出手段と、算出手段と、判定手段と、を備える。高調波供給手段は、所定周波数の交流電圧が供給される母線に、所定周波数よりも高い周波数を有する高調波を供給する。電流測定手段は、母線に接続された配電線の電流値を測定する。電圧測定手段は、母線又は配電線の電圧値を測定する。電流成分抽出手段は、電流測定手段により測定された電流値の時間変動波形から、高調波のフーリエ係数である電流成分を抽出する。電圧成分抽出手段は、電圧測定手段により測定された電圧値の時間変動波形から、高調波のフーリエ係数である電圧成分を抽出する。算出手段は、電流成分抽出手段により抽出された電流成分と電圧成分抽出手段により抽出された電圧成分とから、インピーダンス又はアドミタンスを算出値として算出する。判定手段は、算出値に基づいて、配電線に短絡事故が発生したか否かを判定する。
【０００３】
特許文献２は、インバータを主電源とする配電系統の保護装置および保護方法を開示する。この保護装置は、主電源としてのインバータを母線に連系した配電系統の短絡事故を検出して保護を行う保護装置である。この保護装置は、母線の電圧を検出した母線電圧検出信号と、母線に接続される複数の配電線に流れる電流を各々検出した配電線電流検出信号とを入力とする。この保護装置は、第１の保護要素と、第２の保護要素と、第３の保護要素と、を備える。第１の保護要素は、インバータが過電流停止することなく運転が可能な電流値に整定された第１の過電流継電器の出力と、複数の配電線の線間電圧の低下を検出する不足電圧継電器の出力との論理積が成立したときに限時動作する。第２の保護要素は、第２の過電流継電器の瞬時要素を有し、入力電流が、整定された過電流レベルを超えたときに瞬時動作する。第３の保護要素は、第２の過電流継電器の限時要素を有し、入力電流が、整定された過電流レベルを超えたら限時動作する。この保護装置は、第１～第３の保護要素の各動作の論理和条件成立時に短絡事故有りと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１８３０３４号公報
特開２０２１－１７５２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電力供給システムの一つの形態としてマイクログリッドが知られている。マイクログリッドは、一定の地域内で発電・貯蔵・配電・消費を一体化した小規模な電力供給システムである。マイクログリッドは、太陽光発電または風力発電といった再生可能エネルギー源、蓄電装置、およびディーゼル発電機などを組み合わせて、特定の地域や施設に対して安定的な電力供給を行う。また、マイクログリッドは、大規模な電力網から独立して運用することも可能であり、災害などで電力網が停止した場合でも電力供給を続けることができる。加えて、マイクログリッドは、電力の需給バランスを地域内で調整することによって、電力の効率的な利用、エネルギーの節約、ＣＯ
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排出量の削減にも寄与できる。
【０００６】
例えば上記のマイクログリッドといった電力供給システムにおいては、電源装置に接続された母線から複数の配電線を介して、各配電線に接続された電気機器などの電力負荷に対して電力供給が行われる。従来、このような電力供給システムでは、いずれかの配電線に短絡が生じた際には、短絡が生じた配電線に設けられた過電流リレーによって当該配電線を遮断することにより、電力供給システムの他の部分を保護する。
【０００７】
しかしながら、通常は電力負荷ごとに消費電力が異なるため、各配電線に供給される電力の大きさも配電線毎に異なる。配電線を流れる電流の大きさのみに基づいて短絡を検出する場合、通常の供給電力が小さい配電線において短絡が生じても、その配電線には、通常の供給電力が大きい配電線を流れる電流と同等の電流が流れるにとどまることがある。そのため、通常の供給電力が小さい配電線の短絡を精度良く検出することが困難になるおそれがある。
【０００８】
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電力供給システムにおける電力負荷への配線の短絡を、電力負荷毎の供給電力の大小にかかわらず精度良く検出することが可能な短絡検出装置および短絡検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本開示による短絡検出装置は、電力供給システムに設けられる短絡検出装置である。電力供給システムは、母線に接続された交流出力電源装置を有する電力供給部、並びに、母線に接続されたトランスおよびトランスを介して母線に接続された電力負荷を各々有する複数の負荷部を備える。複数の負荷部のうち少なくとも２つの負荷部のトランスの定格負荷は、互いに異なる。短絡検出装置は、複数の測定部と、短絡検出部と、を備える。複数の測定部は、複数の負荷部のそれぞれにおいて、トランスと母線との間の電圧値および電流値を測定する。短絡検出部は、複数の負荷部それぞれにおけるトランスと電力負荷との間の短絡を検出する。短絡検出部は、複数の測定部により測定された電圧値および電流値から、トランスの定格負荷に対する過負荷率を複数の負荷部それぞれについて算出する。短絡検出部は、負荷部毎に定められた閾値を過負荷率が超えたことを、当該負荷部のトランスと電力負荷との間の短絡判定に利用する。
【００１０】
上記［１］の短絡検出装置では、トランスの定格負荷に対する過負荷率を複数の負荷部それぞれについて算出し、負荷部毎に定められた閾値を過負荷率が超えたことを、その負荷部におけるトランスと電力負荷との間の短絡判定に利用する。このように、トランスの過負荷率に基づいて短絡を判定することにより、負荷部毎の供給電力の大小にかかわらず、短絡を精度良く検出することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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