JP2014204484A - 系統保護装置、電路切替装置、および電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 外部電源と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる系統保護装置、電路切替装置、および電力供給システムを提供する。【解決手段】 系統保護装置４は、二次電池２１を有する外部電源２に接続した一次側電路Ｗ５ａと非常用負荷７に接続する二次側電路Ｗ３との間に接続され、一次側電路Ｗ５ａを一次巻線４３１に接続し、二次側電路Ｗ３を二次巻線４３２に接続して、一次側電路Ｗ５ａと二次側電路Ｗ３とを絶縁するトランス４３を具備し、電路切替装置５は、非常用負荷７が接続された非常用電路Ｗ４を、二次側電路Ｗ３と商用電力が供給される分岐電路Ｗ２Ａとのいずれかに切り替えて接続し、商用電力が供給されている場合、非常用電路Ｗ４を分岐電路Ｗ２Ａに接続し、商用電力が供給されていない場合、非常用電路Ｗ４を二次側電路Ｗ３に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、系統保護装置、電路切替装置、および電力供給システムに関するものである。

災害などが発生し電力インフラが遮断された際、二次電池を搭載する電動車両から、応急的に電力を供給することが検討されている。具体的には、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などの電動車両と、住宅、工場、事務所等の需要家に設けた電力配線（以降、屋内配線と称す）とを接続し、電動車両の二次電池から屋内配線へ電力を供給する。この屋内配線は、通常、商用電力系統の商用電力が供給されている。

例えば、電動車両の二次電池から、住宅ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）等の屋内配線へ電力を供給する場合、電動車両に設けた充放電器と屋内配線との間に設けられた充電スタンドなどを用いて、二次電池から屋内配線への放電を制御する。この充電スタンドは、電動車両から屋内配線への電路に漏電検出器を設けており、漏電の検出がなされた場合、電動車両から屋内配線への電路を遮断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７０２５８号公報

ところで、電力系統保護の観点からみると、二次電池を搭載した電動車両（外部電源）と、商用電力系統との連系は現状では規定外のため、外部電源の出力電流が、商用電力系統に直接影響を与えないようにする必要がある。これは電動車両に搭載した充放電器の保護の観点からも同様であり、商用電力系統から供給される電流の影響を、電動車両の充放電器が直接受けないようにすることが望ましい。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部電源と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる系統保護装置、電路切替装置、および電力供給システムを提供することにある。

本発明の系統保護装置は、二次電池の充電電力を交流電力に変換して出力する外部電源に接続した第１の電路と、商用電力を受電可能な負荷への電力供給路になる第２の電路との間に設けられ、前記第１の電路を一次巻線に接続し、前記第２の電路を二次巻線に接続して、前記第１の電路と前記第２の電路とを絶縁するトランスを具備することを特徴とする。

この発明において、前記トランスの一次側に設けて、前記第１の電路の漏電を検知する第１の漏電検知部と、前記トランスの二次側に設けて、前記第２の電路の漏電を検知する第２の漏電検知部と、前記トランスの一次巻線と前記第１の漏電検知部との間の前記第１の電路を接地した第１の接地部と、前記トランスの二次巻線と前記第２の漏電検知部との間の前記第２の電路を接地した第２の接地部とを備えることが好ましい。

この発明において、前記第１の接地部は、抵抗素子を介して接地することが好ましい。

この発明において、前記第１の電路を構成する一対の電圧線のうち一方の電圧線は、第１の前記抵抗素子の一端に接続し、他方の電圧線は、第２の前記抵抗素子の一端に接続し、前記第１の接地部は、前記第１，第２の抵抗素子の各他端を互いに接続した共通端を接地し、前記第１の漏電検知部は、前記共通端を流れる電流に基づいて前記第１の電路の漏電を検知することが好ましい。

この発明において、前記第１の漏電検知部または前記第２の漏電検知部が漏電を検知した場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第１の遮断部を備えることが好ましい。

この発明において、前記第１の電路の電流値が第１の閾値より大きいか否かを判定することによって過電流を検知する第１の過電流検知部と、前記第２の電路の電流値が第２の閾値より大きいか否かを判定することによって過電流を検知する第２の過電流検知部とを備えることが好ましい。

この発明において、前記第１の過電流検知部または前記第２の過電流検知部が過電流を検知した場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第２の遮断部を備えることが好ましい。

この発明において、前記トランスの一次巻線の両端電圧が過電圧であることを検知する過電圧検知部と、前記過電圧検知部が過電圧を検知した場合、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第３の遮断部を備えることが好ましい。

この発明において、前記トランスの一次巻線の両端電圧が過電圧である場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する過電圧遮断装置を備えることが好ましい。

この発明において、前記トランスの一次巻線の両端電圧が不足電圧であることを検知する不足電圧検知部と、前記不足電圧検知部が不足電圧を検知した場合、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第４の遮断部を備えることが好ましい。

この発明において、前記トランスの一次巻線の両端電圧が不足電圧である場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する不足電圧遮断装置を備えることが好ましい。

本発明の電路切替装置は、本発明の系統保護装置と組み合わせて用いられる電路切替装置であって、前記負荷が接続された第３の電路を、前記第２の電路と商用電力が供給される第４の電路とのいずれかに切り替えて接続することを特徴とする。

この発明において、前記商用電力が供給されている場合、前記第３の電路が前記第４の電路に接続され、前記商用電力が供給されていない場合、前記第３の電路が前記第２の電路に接続されることが好ましい。

本発明の電力供給システムは、二次電池の充電電力を交流電力に変換して出力する外部電源に接続した第１の電路と商用電力を受電可能な負荷への電力供給路になる第２の電路との間に設けられ、前記第１の電路を一次巻線に接続し、前記第２の電路を二次巻線に接続して、前記第１の電路と前記第２の電路とを絶縁するトランスを具備する系統保護装置と、前記負荷が接続された第３の電路を、前記第２の電路と商用電力が供給される第４の電路とのいずれかに切り替えて接続する電路切替装置とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の系統保護装置は、トランスによって第１の電路と第２の電路とが電気的に絶縁されているので、外部電源と商用電力系統とが互いに及ぼす影響は低減される。したがって、外部電源と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができるという効果がある。

また、本発明の電路切替装置は、第２の電路と第４の電路とを機械的に分離するので、外部電源と商用電力系統とが互いに及ぼす影響は低減される。したがって、外部電源と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができるという効果がある。

また、本発明の電力供給システムは、系統保護装置を設けることによって第１の電路と第２の電路とが電気的に絶縁されており、電路切替装置を設けることによって第２の電路と第４の電路とを機械的に分離している。したがって、外部電源と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができるという効果がある。

実施形態の電力供給システムの構成を示す回路図である。 同上の漏電時の状態を示す概略回路図である。 同上の漏電時の状態を示す概略回路図である。 同上の別形態を示す概略回路図である。 同上の別形態を示す回路図である。 同上の別形態を示す回路図である。 同上の別形態を示す回路図である。 同上の別形態を示す回路図である。 同上の別形態を示す回路図である。 同上の別形態を示す回路図である。 従来の漏電時の状態を示す概略回路図である。 従来の漏電時の状態を示す概略回路図である。 漏電時の状態を示す概略回路図である。 漏電時の状態を示す概略回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
本実施形態の電力供給システムは、図１に示す構成を備えており、電力会社から商用電力を供給されている各需要家において用いられる。本システムは、分電盤１、外部電源２、接続ケーブル３、系統保護装置４、電路切替装置５を主構成として備える。

住宅、工場、事務所等の需要家内には、柱上トランスＴｒ１の二次側に接続された幹線電路Ｗ１が引き込まれて商用電力が供給されており、幹線電路Ｗ１は、需要家内の分電盤１によって複数の分岐電路Ｗ２に分岐している。幹線電路Ｗ１は、単相３線式２００Ｖ／１００Ｖの電力系統であり、２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２、中性線Ｎ１からなる。また、柱上トランスＴｒ１の二次側において、中性線Ｎ１はＢ種接地Ｅ２がなされている。なお、幹線電路Ｗ１および分岐電路Ｗ２を介して商用電力を供給する系統を商用電力系統と称す。

分電盤１は、幹線電路Ｗ１に介挿した主漏電ブレーカ１１を設けており、主漏電ブレーカ１１の二次側は、複数の分岐ブレーカ１２をそれぞれ介して分岐電路Ｗ２に分岐している。分岐電路Ｗ２は、電圧線Ｌ１−電圧線Ｌ２間の電圧２００Ｖ、電圧線Ｌ１−中性線Ｎ１間の電圧１００Ｖ、電圧線Ｌ２−中性線Ｎ１間の電圧１００Ｖのいずれかに接続し、図示しない負荷へ交流電力を供給する。

そして、１つの分岐ブレーカ１２（以降、分岐ブレーカ１２Ａと称す）の二次側の分岐電路Ｗ２（以降、分岐電路Ｗ２Ａと称す）は、分電盤１内の電路切替装置５に接続している。分岐電路Ｗ２Ａは、電圧線Ｌ１および中性線Ｎ１から構成されている。そして、電路切替装置５は、非常用電路Ｗ４（第３の電路）の接続先を、分岐電路Ｗ２Ａ（第４の電路）または二次側電路Ｗ３（第２の電路）に切り替えるスイッチを有している。

非常用電路Ｗ４は、電圧線Ｌ１ｂおよび中性線Ｎｂからなり、電圧線Ｌ１ｂと中性線Ｎｂとの間に非常用コンセント６、非常用負荷７が接続している。非常用負荷７は、商用電力の停電時に動作させる電気機器であり、例えば照明器具、空調機器等がある。非常用負荷７は、電圧線Ｌ１ｂおよび中性線Ｎｂに直接接続する構成、または非常用コンセント６を介して電圧線Ｌ１ｂおよび中性線Ｎｂに接続する構成のいずれでもよい。非常用負荷７の運転・停止（点灯・消灯）は、非常用負荷７に直列接続したスイッチＳＷによって行ってもよい。

二次側電路Ｗ３は、電圧線Ｌ１ａおよび中性線Ｎａからなり、外部電源２から、接続ケーブル３および系統保護装置４を介して外部電力を供給される。そして、二次側電路Ｗ３は、電路切替装置５を介して、非常用電路Ｗ４に接続された非常用コンセント６、非常用負荷７へ外部電力を供給する。

具体的に、電路切替装置５は、非常用電路Ｗ４の電圧線Ｌ１ｂおよび中性線Ｎｂの接続先を、分岐電路Ｗ２Ａの電圧線Ｌ１および中性線Ｎ１、または二次側電路Ｗ３の電圧線Ｌ１ａおよび中性線Ｎａに切り替える。

さらに、分電盤１は保護接地導体ＰＥ１を備えており、保護接地導体ＰＥ１は、Ｄ種接地の接地部Ｅ１によって接地されている。また、非常用コンセント６が接地極付アウトレットである場合、非常用コンセント６の接地極は、保護接地導体ＰＥ１に接続する。

次に、外部電源２は、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などの電動車両に搭載されており、二次電池２１、インバータ２２、アウトレット２３を備えている。インバータ２２は、二次電池２１の直流電圧を交流に変換し、この交流を外部電力としてアウトレット２３から出力する。インバータ２２は、絶縁型、非絶縁型のいずれでもよい。アウトレット２３は接地極付アウトレットであり、アウトレット２３の接地極は、外部電源２の金属製の筐体２４に接続している。

系統保護装置４は、インレット４１、漏電ブレーカ４２（第１の漏電検知部）、トランス４３、漏電ブレーカ４４（第２の漏電検知部）、抵抗素子４５，４６、保護接地導体ＰＥ２を備える。

トランス４３の一次巻線４３１の両端は、一次側電路Ｗ５ａ（第１の電路）に接続している。一次側電路Ｗ５ａは、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａからなり、一次巻線４３１の一端が電圧線Ｌ３ａに接続し、一次巻線４３１の他端が電圧線Ｌ４ａに接続する。電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａのそれぞれは、漏電ブレーカ４２を介してインレット４１の各電圧極に接続している。また、トランス４３の二次巻線４３２の両端は、二次側電路Ｗ３の電圧線Ｌ１ａ、中性線Ｎａに漏電ブレーカ４４を介してそれぞれ接続している。すなわち、二次巻線４３２の一端が電圧線Ｌ１ａに接続し、二次巻線４３２の他端が中性線Ｎａに接続する。

さらに、系統保護装置４の保護接地導体ＰＥ２は、分電盤１の保護接地導体ＰＥ１に導通している。そして、インレット４１は接地極付インレットであり、インレット４１の接地極は、保護接地導体ＰＥ２に接続している。

また、系統保護装置４は、一次巻線４３１と漏電ブレーカ４２との間の一次側電路Ｗ５ａを保護接地導体ＰＥ２に接地した接地部Ｅ３１，Ｅ３２（第１の接地部）を備える。さらに、系統保護装置４は、二次巻線４３２と漏電ブレーカ４４との間の二次側電路Ｗ３を保護接地導体ＰＥ２に接地した接地部Ｅ４（第２の接地部）を備える。具体的に、接地部Ｅ３１は、電圧線Ｌ３ａと保護接地導体ＰＥ２との間を抵抗素子４５を介して接続し、接地部Ｅ３２は、電圧線Ｌ４ａと保護接地導体ＰＥ２との間を抵抗素子４６を介して接続している。接地部Ｅ４は、中性線Ｎａと保護接地導体ＰＥ２との間を直接接続している。なお、抵抗素子４５，４６は比較的、高抵抗値であり、接地部Ｅ３１，Ｅ３２は高抵抗接地方式となる。

そして、外部電源２と系統保護装置４との間は、接続ケーブル３によって接続される。接続ケーブル３は、一端にプラグ３１を設け、他端にプラグ３２を設けており、一次側電路Ｗ５ｂ（第１の電路）を形成するケーブルでプラグ３１−３２間を接続している。一次側電路Ｗ５ｂは、電圧線Ｌ３ｂ，Ｌ４ｂ、保護接地導体ＰＥ３で構成される。

プラグ３１、３２は、接地極付プラグであり、プラグ３１の各電圧極とプラグ３２の各電圧極とは、電圧線Ｌ３ｂ，Ｌ４ｂを介して互いに接続し、プラグ３１の接地極とプラグ３２の接地極とは、保護接地導体ＰＥ３を介して互いに接続している。

そして、プラグ３１が外部電源２のアウトレット２３に接続し、プラグ３２が系統保護装置４のインレット４１に接続することによって、外部電源２が出力する交流電圧が、接続ケーブル３を介してトランス４３の一次巻線４３１の両端間に印加される。一次巻線４３１に交流電圧が印加されると、二次巻線４３２の両端間に誘起電圧が発生して、トランス４３の一次側から二次側へ外部電力が伝達される。

まず、幹線電路Ｗ１から商用電力が供給されている通常時、電路切替装置５は、非常用電路Ｗ４の接続先を分岐電路Ｗ２Ａに切り替えている。したがって、非常用コンセント６、非常用負荷７は、分岐電路Ｗ２Ａを介して商用電力系統の商用電力を供給される。一方、商用電力が供給されていない停電時、電路切替装置５は、非常用電路Ｗ４の接続先を二次側電路Ｗ３に切り替える。したがって、非常用コンセント６、非常用負荷７は、外部電源２が生成した外部電力を二次側電路Ｗ３から供給される。なお、この電路切替装置５の電路切替は、ユーザによる手動切替、または商用電力の通電・停電状態の検出結果に基づく自動切替である。また、電路切替装置５は、分電盤１内に収納する構成、分電盤１とは別置きにする構成のいずれでもよい。

すなわち、外部電源２−非常用負荷７間の電路は、系統保護装置４のトランス４３によって、一次側電路Ｗ５ａと二次側電路Ｗ３とが電気的に絶縁されている。したがって、外部電源２が出力する電流は、商用電力系統に直接影響を与えない。また、商用電力系統から供給される電流の影響を外部電源２が直接受けることもないので、外部電源２の保護を図ることができる。而して、系統保護装置４を設けることによって、外部電源２と商用電力系統とのいずれか一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる。

また、外部電力が供給される二次側電路Ｗ３と商用電力が供給される分岐電路Ｗ２Ａとは、電路切替装置５によって機械的に分離している。したがって、電路切替装置５を設けることによって、外部電源２と商用電力系統とが互いに及ぼす影響は低減され、外部電源２または商用電力系統の一方で異常が発生した場合でも、他方に与える影響を最小限に留めることができる。

次に、従来のシステム構成の概略を図１１〜図１３に示す。外部電源１００は、電動車両に搭載されており、二次電池１０１およびインバータ１０２で構成される。インバータ１０２は、二次電池１０１の直流電圧を交流電圧に変換して、電圧線Ｌ１１−電圧線Ｌ１２間に出力する。電圧線Ｌ１１−電圧線Ｌ１２間には、負荷１２０が接続しており、外部電源１００が出力する外部電力によって動作する。

ここで、図１１に示すように、ユーザＨが電圧線Ｌ１１に接触した場合、電圧線Ｌ１１，Ｌ１２は接地されていないので、地絡電流が生じることはない。したがって、電圧線Ｌ１１，Ｌ１２に漏電ブレーカ１１０を設けたとしても、電圧線Ｌ１１に流れる電流Ｉ１１と電圧線Ｌ１２に流れる電流Ｉ１２とは互いに等しくなり、漏電ブレーカ１１０による漏電検知はできない。

また、図１２に示すように、ユーザＨが電圧線Ｌ１１，Ｌ１２の両方に接触した場合も、電圧線Ｌ１１，Ｌ１２は接地されていないので、地絡電流が生じることはない。したがって、電圧線Ｌ１１，Ｌ１２に漏電ブレーカ１１０を設けたとしても、電圧線Ｌ１１に流れる電流Ｉ１１と電圧線Ｌ１２に流れる電流Ｉ１２とは互いに等しくなり、漏電ブレーカ１１０による漏電検知はできない。

次に、図１３に示すシステムでは、電圧線Ｌ１１−Ｌ１２間に接続している負荷１２０の筐体１２１は、接地部Ｅ１０によって接地している。そして、負荷１２０のＸ１点に絶縁破壊が生じている状態で、漏電ブレーカ１１０−負荷１２０間の電圧線Ｌ１１にユーザＨが接触した場合、外部電源１００−電圧線Ｌ１１−ユーザＨ−接地部Ｅ１０−負荷１２０−電圧線Ｌ１２−外部電源１００の経路に地絡電流Ｉ２３が流れる。しかしながら、地絡電流Ｉ２３は、電圧線Ｌ１１，Ｌ１２を含む閉じた経路を流れる。したがって、漏電ブレーカ１１０を設けた電圧線Ｌ１１，Ｌ１２にそれぞれ流れる電流Ｉ２１，Ｉ２２は互いに等しくなるので、漏電ブレーカ１１０による漏電検知はできない。

また、図１４に示すように、電圧線Ｌ１１ａ，Ｌ１２ａをトランスＴｒ１０の一次側に接続し、トランスＴｒ１０の二次側に電圧線Ｌ１１ｂ，Ｌ１２ｂを接続して、電圧線Ｌ１１ｂ−Ｌ１２ｂ間に負荷１２０を接続したとする。

そして、外部電源１００を搭載した電動車両はタイヤを介して地面に接していることから、外部電源１００−トランスＴｒ１０間の回路は閉じている。したがって、外部電源１００−トランスＴｒ１０間の回路中で絶縁破壊が生じたとしても地絡電流は流れない。しかしながら、外部電源１００がＸ２点に絶縁破壊を生じた状態で、ユーザＨが電圧線Ｌ１１ａに接触すると、ユーザＨを介して地絡電流Ｉ３３が流れる。この場合、地絡電流Ｉ３１は、ユーザＨおよびＸ２点を介して外部電源１００に戻り、且つ漏電ブレーカ１１０を設けた電圧線Ｌ１１ａ，Ｌ１２ａにそれぞれ流れる電流Ｉ３１，Ｉ３２は互いに等しくなるので、漏電ブレーカ１１０による漏電検知はできない。

また、トランスＴｒ１０の一次側の漏電は、トランスＴｒ１０の二次側では検知できず、トランスＴｒ１０の二次側の漏電は、トランスＴｒ１０の一次側では検知できない。

そこで、本実施形態では、トランス４３の一次側および二次側に漏電ブレーカ４２、４４をそれぞれ設け、接地部Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ４を設けている。以下、図１の外部電源２−非常用負荷７間の電路が漏電した場合の動作を図２、図３を用いて説明する。なお、図２、図３は、電力供給システムの概略回路図であり、電路切替装置５が非常用電路Ｗ４の接続先を二次側電路Ｗ３に切り替えた状態を示す。

系統保護装置４に接続ケーブル３が接続することによって、一次側電路Ｗ５ａ，Ｗ５ｂが互いに接続する。すなわち、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂが互いに接続し、電圧線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂが互いに接続する。そこで、図２、図３では、一次側電路Ｗ５ａ，Ｗ５ｂをまとめて一次側電路Ｗ５と称し、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂをまとめて電圧線Ｌ３と称し、電圧線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂをまとめて電圧線Ｌ４と称す。

また、外部電源２と系統保護装置４との間を接続ケーブル３が接続することによって、保護接地導体ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３が導通する。そこで、図２、図３では、保護接地導体ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３をまとめて保護接地導体ＰＥと称し、保護接地導体ＰＥが、外部電源２の筐体２４に導通し、接地部Ｅ１によって接地されている。

まず、図２に示すように、ユーザＨが、トランス４３の一次側において電圧線Ｌ４に接触した場合、外部電源２−電圧線Ｌ３−抵抗４５−接地部Ｅ３１−保護接地導体ＰＥ−接地部Ｅ１−ユーザＨ−電圧線Ｌ４−外部電源２の経路で地絡電流Ｉ３が流れる。この場合、漏電ブレーカ４２を設けた電圧線Ｌ３に流れる電流をＩ１とすると、漏電ブレーカ４２を設けた電圧線Ｌ４に流れる電流Ｉ２＝Ｉ１−Ｉ３となる。したがって、漏電ブレーカ４２を流れる電流Ｉ１，Ｉ２が不平衡となって、漏電ブレーカ４２は漏電を検知してトリップし、電圧線Ｌ３，Ｌ４を遮断する。

また、図３に示すように、ユーザＨが、トランス４３の二次側において電圧線Ｌ１ｂに接触した場合、トランス４３の二次巻線４３２−電圧線Ｌ１ａ−電圧線Ｌ１ｂ−ユーザＨ−接地部Ｅ１−保護接地導体ＰＥ−接地部Ｅ４−中性線Ｎａ−二次巻線４３２の経路で地絡電流Ｉ１３が流れる。この場合、漏電ブレーカ４４を設けた電圧線Ｌ１ａに流れる電流をＩ１１とすると、漏電ブレーカ４４を設けた中性線Ｎａに流れる電流Ｉ１２＝Ｉ１１−Ｉ１３となる。したがって、漏電ブレーカ４４を流れる電流Ｉ１１，Ｉ１２が不平衡となって、漏電ブレーカ４４は漏電を検知してトリップし、電圧線Ｌ１ａ，中性線Ｎａを遮断する。

すなわち、トランス４３の一次側および二次側のいずれにおいて地絡電流が発生したとしても、漏電ブレーカ４２，４４が漏電を検知して、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を遮断することができる。なお、漏電ブレーカ４２，４４は、本発明の第１の漏電検知部、第２の漏電検知部、第１の遮断部を構成している。

したがって、外部電源２−非常用負荷７間の電路をトランス４３によって電気的に絶縁した構成において、トランス４３の一次側および二次側の漏電を検知して電路を遮断できる。而して、屋内配線での絶縁破壊、電動車両側での絶縁破壊、外部電源２の異常、接続ケーブル３の異常等によって漏電が発生したとしても、ユーザＨの感電経路を遮断して人体保護を図り、ユーザの安全性を確保することができる。なお、トランス４３の一次側および二次側の漏電を検知して電路を遮断する遮断手段としては、開閉器、リレー等を用いてもよい。

また、図４に示すように、トランス４３の一次側および二次側に過電流検出手段を設けてもよい。

まず、トランス４３の一次側において、電圧線Ｌ３の過電流を検知する過電流検知部７（第１の過電流検知部）を設け、電圧線Ｌ３，Ｌ４に開閉器７３（第２の遮断部）を設ける。過電流検知部７は、電流測定部７１と、過電流判定部７２とで構成される。電流測定部７１は、電圧線Ｌ３の電流を検出する。過電流判定部７２は、電圧線Ｌ３の電流値が閾値Ｋ１（第１の閾値）より大きいか否かを判定し、電圧線Ｌ３の電流値が閾値Ｋ１より大きい場合、過電流の発生を検知する。そして、過電流判定部７２は、過電流の発生を検知した場合、開閉器７３をオフして、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を遮断する。また、過電流判定部７２は、過電流の発生を検知していない場合、開閉器７３のオン状態を維持して、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を継続させる。

また、トランス４３の二次側において、電圧線Ｌ１ａの過電流を検知する過電流検知部８（第２の過電流検知部）を設け、電圧線Ｌ１ａ，Ｎａに開閉器８３（第２の遮断部）を設ける。過電流検知部８は、電流測定部８１と、過電流判定部８２とで構成される。電流測定部８１は、電圧線Ｌ１ａの電流を検出する。過電流判定部８２は、電圧線Ｌ１ａの電流値が閾値Ｋ２（第２の閾値）より大きいか否かを判定し、電圧線Ｌ１ａの電流値が閾値Ｋ２より大きい場合、過電流の発生を検知する。そして、過電流判定部８２は、過電流の発生を検知した場合、開閉器８３をオフして、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を遮断する。また、過電流判定部８２は、過電流の発生を検知していない場合、開閉器８３のオン状態を維持して、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を継続させる。

したがって、外部電源２が供給する電流が過電流状態となった場合、電路を遮断するので、安全性をより高めることができ、過電流によるシステムの故障を防止することができる。

また、図５に示すように、一次側電路Ｗ５ａの電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間（外部電源２の出力電圧）の過電圧を検知する過電圧検知部９１を設けてもよい。この場合、漏電ブレーカ４２には、外部引き外し機能付きの漏電ブレーカを用いる。そして、過電圧検知部９１は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が、予め決められた閾値Ｋ３より大きくなった場合、過電圧発生と判定して、漏電ブレーカ４２に対して外部引き外し信号を送信する。漏電ブレーカ４２は、外部引き外し信号を受信した場合にトリップして、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

したがって、外部電源２が供給する電圧が過電圧状態となった場合、電路を遮断するので、安全性をより高めることができ、過電圧によるシステムの故障を防止することができる。なお、漏電ブレーカ４２が本発明の第３の遮断部を構成している。

また、図６に示すように、過電圧遮断装置９２を一次側電路Ｗ５ａに設けてもよい。過電圧遮断装置９２は、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを導通・遮断する開閉器の機能と、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧を予め決められた閾値Ｋ４と比較する機能とを有する。そして、過電圧遮断装置９２は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が閾値Ｋ４より大きくなった場合、過電圧発生と判定して、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

したがって、外部電源２が供給する電圧が過電圧状態となった場合、電路を遮断するので、安全性をより高めることができ、過電圧によるシステムの故障を防止することができる。

また、図７に示すように、一次側電路Ｗ５ａの電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間（外部電源２の出力電圧）の不足電圧を検知する不足電圧検知部９３を設けてもよい。この場合、漏電ブレーカ４２には、外部引き外し機能付きの漏電ブレーカを用いる。そして、不足電圧検知部９３は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が予め決められた閾値Ｋ５以下に低下した場合、不足電圧発生と判定して、漏電ブレーカ４２に対して外部引き外し信号を送信する。漏電ブレーカ４２は、外部引き外し信号を受信した場合にトリップして、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

したがって、外部電源２が供給する電圧が不足電圧状態となった場合、電路を遮断するので、不足電圧によるシステムの動作不良を防止することができる。なお、漏電ブレーカ４２が本発明の第４の遮断部を構成している。

また、図８に示すように、不足電圧遮断装置９４を一次側電路Ｗ５ａに設けてもよい。不足電圧遮断装置９４は、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを導通・遮断する開閉器の機能と、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧を予め決められた閾値Ｋ６と比較する機能とを有する。そして、不足電圧遮断装置９２は、電圧線Ｌ３ａ−Ｌ４ａ間の電圧が予め決められた閾値Ｋ６以下に低下した場合、不足電圧発生と判定して、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

したがって、外部電源２が供給する電圧が不足電圧状態となった場合、電路を遮断するので、不足電圧によるシステムの動作不良を防止することができる。

また、本発明の本発明の第１の漏電検知部および第１の遮断部として、漏電ブレーカ４２の代わりに、図９に示すように、開閉器９５と、漏電検出部９６を設けてもよい。

図９において、抵抗素子４５，４６の各接地端側を互いに接続して共通端としており、抵抗素子４５，４６の共通端は、接地部Ｅ３３（第１の接地部）によって保護接地導体ＰＥ２に接地している。そして、漏電検出部９６は、抵抗素子４５，４６の共通端から保護接地導体ＰＥ２に流れる電流を検知することによって、漏電の有無を判定する。開閉器９５は、漏電検出部９６の検出結果に基づいて、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを導通・遮断する。具体的に、抵抗素子４５，４６の共通端から保護接地導体ＰＥ２に流れて、漏電検出部９６が漏電を検出した場合、開閉器９５は電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

また、本発明の本発明の第１の漏電検知部および第１の遮断部として、漏電ブレーカ４２の代わりに、図１０に示すように、漏電遮断装置９７を設けてもよい。

図１０において、抵抗素子４５，４６の各接地端側を互いに接続して共通端としており、抵抗素子４５，４６の共通端は、接地部Ｅ３３（第１の接地部）によって保護接地導体ＰＥ２に接地している。漏電遮断装置９７は、開閉部９７ａと、漏電検出部９７ｂとで構成される。そして、漏電検出部９７ｂは、抵抗素子４５，４６の共通端から保護接地導体ＰＥ２に流れる電流を検知することによって、漏電の有無を判定する。開閉部９７ａは、漏電検出部９７ｂの検出結果に基づいて、電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを導通・遮断する。具体的に、抵抗素子４５，４６の共通端から保護接地導体ＰＥ２に流れて、漏電検出部９７ｂが漏電を検出した場合、開閉部９７ａは電圧線Ｌ３ａ，Ｌ４ａを遮断する。

したがって、トランス４３の一次側において地絡電流が発生した場合に、漏電を検知して、外部電源２から非常用負荷７への電力供給を遮断することができる。なお、図９，図１０は、電動車両の直流充電システムとして規定されているＣＨＡｄｅＭＯ方式に対応する構成である。

２ 外部電源
２１ 二次電池
４ 系統保護装置
４２ 漏電ブレーカ（第１の漏電検知部）
４３ トランス
４４ 漏電ブレーカ（第２の漏電検知部）
４３１ 一次巻線
４３２ 二次巻線
５ 電路切替装置
７ 非常用負荷（負荷）
Ｗ５ａ 一次側電路（第１の電路）
Ｗ３ 二次側電路（第２の電路）
Ｗ４ 非常用電路（第３の電路）
Ｗ２Ａ 分岐電路（第４の電路）

Claims (14)

1. 二次電池の充電電力を交流電力に変換して出力する外部電源に接続した第１の電路と、商用電力を受電可能な負荷への電力供給路になる第２の電路との間に設けられ、
   前記第１の電路を一次巻線に接続し、前記第２の電路を二次巻線に接続して、前記第１の電路と前記第２の電路とを絶縁するトランスを具備する
   ことを特徴とする系統保護装置。
2. 前記トランスの一次側に設けて、前記第１の電路の漏電を検知する第１の漏電検知部と、
   前記トランスの二次側に設けて、前記第２の電路の漏電を検知する第２の漏電検知部と、
   前記トランスの一次巻線と前記第１の漏電検知部との間の前記第１の電路を接地した第１の接地部と、
   前記トランスの二次巻線と前記第２の漏電検知部との間の前記第２の電路を接地した第２の接地部と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の系統保護装置。
3. 前記第１の接地部は、抵抗素子を介して接地することを特徴とする請求項２記載の系統保護装置。
4. 前記第１の電路を構成する一対の電圧線のうち一方の電圧線は、第１の前記抵抗素子の一端に接続し、他方の電圧線は、第２の前記抵抗素子の一端に接続し、前記第１の接地部は、前記第１，第２の抵抗素子の各他端を互いに接続した共通端を接地し、
   前記第１の漏電検知部は、前記共通端を流れる電流に基づいて前記第１の電路の漏電を検知する
   ことを特徴とする請求項３記載の系統保護装置。
5. 前記第１の漏電検知部または前記第２の漏電検知部が漏電を検知した場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第１の遮断部を備えることを特徴とする請求項２乃至４いずれか記載の系統保護装置。
6. 前記第１の電路の電流値が第１の閾値より大きいか否かを判定することによって過電流を検知する第１の過電流検知部と、
   前記第２の電路の電流値が第２の閾値より大きいか否かを判定することによって過電流を検知する第２の過電流検知部と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の系統保護装置。
7. 前記第１の過電流検知部または前記第２の過電流検知部が過電流を検知した場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第２の遮断部を備えることを特徴とする請求項６記載の系統保護装置。
8. 前記第１の電路の過電圧を検知する過電圧検知部と、前記過電圧検知部が過電圧を検知した場合、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第３の遮断部を備えることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の系統保護装置。
9. 前記第１の電路の電圧が過電圧である場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する過電圧遮断装置を備えることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の系統保護装置。
10. 前記第１の電路の不足電圧を検知する不足電圧検知部と、前記不足電圧検知部が不足電圧を検知した場合、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する第４の遮断部を備えることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の系統保護装置。
11. 前記第１の電路の電圧が不足電圧である場合に、前記外部電源から前記負荷への電力供給を遮断する不足電圧遮断装置を備えることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の系統保護装置。
12. 請求項１乃至１１いずれか記載の系統保護装置と組み合わせて用いられる電路切替装置であって、前記負荷が接続された第３の電路を、前記第２の電路と商用電力が供給される第４の電路とのいずれかに切り替えて接続することを特徴とする電路切替装置。
13. 前記商用電力が供給されている場合、前記第３の電路が前記第４の電路に接続され、前記商用電力が供給されていない場合、前記第３の電路が前記第２の電路に接続されることを特徴とする請求項１２記載の電路切替装置。
14. 二次電池の充電電力を交流電力に変換して出力する外部電源に接続した第１の電路と商用電力を受電可能な負荷への電力供給路になる第２の電路との間に設けられ、前記第１の電路を一次巻線に接続し、前記第２の電路を二次巻線に接続して、前記第１の電路と前記第２の電路とを絶縁するトランスを具備する系統保護装置と、
    前記負荷が接続された第３の電路を、前記第２の電路と商用電力が供給される第４の電路とのいずれかに切り替えて接続する電路切替装置と
    を備えることを特徴とする電力供給システム。

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