JP2001021606A

JP2001021606A - 地絡検出装置およびその方法、並びに、電源装置およびその制御方法

Info

Publication number: JP2001021606A
Application number: JP11193333A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Kurokami; 誠路黒神; Nobuyoshi Takehara; 信善竹原; Naoki Manabe; 直規真鍋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】その出力電圧が日射の強度や負荷状態により
変動する太陽電池などにおいては、出力電圧が異なる状
態の測定結果に基づき地絡を検出すれば、検出エラーが
生じる可能性が高い。【解決手段】可変抵抗器3により太陽電池などの出力
電圧を分圧し、電圧計4によって分圧点dと接地電位との
間の電圧を検出し、その電圧値が零になるように可変抵
抗器3の分圧比を調整する。そして、地絡位置に対応す
る情報として、分圧比または電圧計4および5によって測
定された電圧を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地絡検出装置および
その方法、並びに、電源装置およびその制御方法に関
し、例えば、太陽電池のような直流電源の地絡を検出す
る地絡検出装置およびその方法、並びに、電源装置およ
びその制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽光発電システムにおいては、所望の
出力電圧を得るために、太陽電池セルまたはモジュール
を複数直列に接続したストリングを構成する。さらに、
所望の出力電力を得るために、複数のストリングスを並
列に接続したアレイを構成する。

【０００３】太陽電池アレイは、何らかの原因によりあ
る箇所の絶縁が破壊され、地絡が発生する恐れがある。
地絡が発生した場合、絶縁が破壊された箇所（地絡箇
所）を修理するためには、地絡箇所を特定する必要があ
る。絶縁性の確認は、一般に絶縁抵抗計により絶縁抵抗
を測定することで実施する。しかし、この測定では地絡
箇所を特定することは難しい。

【０００４】特開平7-177646号には、太陽電池アレイ上
の二箇所における電位（対地電圧）を順に測定し、測定
された二つの電位および太陽電池アレイの出力電圧か
ら、演算により地絡箇所を特定する技術が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の地絡箇所の特定
技術においては、二箇所の電位および太陽電池アレイの
出力電圧は順に測定される、言い換えれば、それら三つ
の電圧は異なる時間に測定されるものである。一方、太
陽電池アレイの出力電圧は、日射の強度や負荷状態によ
り変動するので、三つの電圧を順に測定している間に太
陽電池アレイの出力電圧が変動する場合がある。つま
り、太陽電池アレイの出力電圧が異なる状態の測定結果
に基づき地絡箇所が計算された場合、地絡箇所の検出に
誤差が生じる。

【０００６】上記の問題は太陽光発電システムに限られ
るものではない。水力、風力または燃料電池などを用い
る発電システムでも同様の問題が発生し、出力電圧が異
なる状態の測定結果に基づき地絡を検出すれば、検出エ
ラーが生じる可能性が高い。

【０００７】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、電源の地絡箇所を正確に検出することができ
る地絡検出装置およびその方法を提供することを目的と
する。

【０００８】また、電源の地絡を正確に検出して装置の
動作を適切に制御することができる電源装置およびその
制御方法を提供することを他の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。

【００１０】本発明にかかる地絡検出装置は、電源の地
絡を検出する地絡検出装置であって、前記電源の出力電
圧を任意の分圧比で分圧する分圧手段と、前記分圧手段
の分圧点と接地電位との間の電圧または電流を検出する
検出手段と、前記検出手段の検出値が略零または最小に
なるように前記分圧比を調整するための調整手段とを有
することを特徴とする。

【００１１】好ましくは、さらに、地絡位置に対応する
情報として、前記分圧比または前記分圧手段により分圧
された電圧比を表示または取得するための表示手段を有
することを特徴とする。

【００１２】本発明にかかる地絡検出方法は、電源の地
絡を検出する地絡検出方法であって、前記電源の出力電
圧を任意の分圧比で分圧し、その分圧点と接地電位との
間の電圧または電流を検出し、その検出値が略零または
最小になるように前記分圧比を調整することを特徴とす
る。

【００１３】好ましくは、さらに、地絡位置に対応する
情報として、前記分圧比または分圧された電圧比を表示
または取得することを特徴とする。

【００１４】本発明にかかる電源装置は、電源、前記電
源の出力電力を負荷に供給する供給手段、および、前記
供給手段を制御する制御手段とを備える電源装置であっ
て、前記制御手段は、前記電源の地絡を検出するための
地絡検出手段を有し、前記地絡検出手段による検出結果
に基づき前記供給手段の動作を制御することを特徴とす
る。

【００１５】本発明にかかる制御方法は、電源、前記電
源の出力電力を負荷に供給する供給手段、および、前記
供給手段を制御する制御手段とを備える電源装置の制御
方法であって、前記電源の出力電圧を任意の分圧比で分
圧し、その分圧点と接地電位との間の電圧または電流を
検出し、その検出値に基づき前記分圧比を調整し、前記
分圧比の調整結果に基づき前記電源の地絡を検出し、前
記地絡の検出結果に基づき、前記供給手段の動作を制御
することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の地絡検出装置を図面を参照して詳細に説明する。な
お、本発明において、電源は直流または交流の何れでも
よく、あるいは、両方を用いることもできるが、以下の
説明においては、とくに複数の直流電源を直列に接続し
た形態を例示する。

【００１７】

【第1実施形態】図1および図2は第1実施形態の地絡検出
装置の構成例を示す回路図である。

【００１８】1は太陽電池ストリングで、複数の太陽電
池モジュール（直流電源）を直列接続したものである。
言い換えればモジュール群のことである。以下の説明に
おいては、太陽電池ストリング1の内部におけるa点で地
絡が発生したとする。a点より正極側に接続された太陽
電池モジュールを1A、負極側に接続された太陽電池モジ
ュールを1Bとする。

【００１９】なお、本実施形態においては、太陽電池モ
ジュールを構成する光起電力素子、言い換えれば太陽電
池セルや太陽電池モジュールの種類、並びに、それらの
組み合わせ方法や設置形態などは適宜変更可能である。
また、図1の符号1Aが示すものが太陽電池ストリング、
言い換えればモジュール群であってもよく、その場合は
符号1が示すものはストリングス群である。また、本実
施形態においては、複数の太陽電池モジュールを並列に
接続してもよい。また、複数の太陽電池ストリングスを
並列に接続してもよい。なお、並列に接続された電源群
をアレイと呼ぶ。つまり、図1の符号1で示すものが太陽
電池アレイであってもよい。

【００２０】2は地絡検出装置で、以下の構成を有す
る。3は可変抵抗器で、抵抗器上を移動するスライダに
より抵抗比を変化させることで、任意の分圧比を得るこ
とができる。なお、可変抵抗器3の両端の抵抗値および
許容電力は、太陽電池ストリング1の出力電圧に見合っ
た抵抗値および電力に設定する。

【００２１】なお、電圧を分圧する手段は、ポテンショ
メータのような可変抵抗器に限らず、図3に一例を示す
ような直列接続された複数の固定抵抗器の接続および/
または短絡により分圧比を変化させる分圧器3'、あるい
は、固定抵抗器と可変抵抗器との組み合わせなど種々の
ものにより実現できる。図3に示すような構成は、固定
抵抗の直列数が多いほどより高精度に分圧比を設定でき
るが、スイッチRYの開閉の組み合わせにより固定抵抗の
直列数よりも詳細な分圧比の設定が可能であり、高い精
度を得ることができる。

【００２２】4および5はそれぞれ電圧計、6から8はそれ
ぞれ開閉器である。開閉器には、リレーや半導体スイッ
チなども適用可能である。

【００２３】図4は地絡検出装置2の外観を示す図であ
る。

【００２４】9は太陽電池ストリング1の正極ラインに接
続される電極、10は太陽電池ストリング1の負極ライン
に接続される電極、11は接地電位に接続される電極であ
る。各電極は確実かつ簡単に対象物に接続できることが
望ましく、圧着端子やワニ口クリップなどを利用する
が、これらに限定されるものではない。

【００２５】12は地絡検出装置2の動作モードを切り換
えるための動作モード切換スイッチである。動作モード
切換スイッチ12のスイッチ状態により開閉器6から8の開
閉状態が表1のように変化する。

【００２６】調整モードは、可変抵抗器3の分圧比を調
整するモードで、図1はこのモードにおける開閉器6から
8の開閉状態を示している。また、測定モードは、調整
モードにおいて設定された分圧比を測定するモードで、
図2は測定モードにおける開閉器6から8の開閉状態を示
している。

【００２７】調整モードにおいて、電圧計4は分圧点dと
接地電位間の電圧を検出し、電圧計5はオープンであ
る。また、測定モードにおいて、電圧計4は分圧点dと負
極ライン間の電圧を検出し、電圧計5は分圧点dと正極ラ
イン間の電圧を検出する。

【００２８】図4に示す14および15はそれぞれ表示部
で、電圧計5および電圧計4により検出された電圧値を表
示する。なお、表示部14および15はLEDや液晶パネルな
ど種々の表示デバイスにより実現できる。

【００２９】13はホールドスイッチである。ホールドス
イッチ13が押されると、押されたタイミングで測定電圧
が保持され、表示部14および15は保持された電圧に対応
する電圧値を表示する。ホールドスイッチ13が再び押さ
れると、測定電圧の保持が解除され、表示部14および15
には測定電圧値がリアルタイムに表示される。

【００３０】図5は地絡検出手順を説明するフローチャ
ートである。

【００３１】ステップS1で、地絡検出装置2の電極9から
11が、太陽電池ストリング1の正極および負極ライン、
並びに、接地電位へ接続される。次に、ステップS2で、
地絡検出装置2の動作モードが調整モードに設定され
る。そして、ステップS3で、電圧計4により検出され表
示部15に表示される電圧値がゼロ（または絶対値が最
小）になるように可変抵抗器3のスライダを移動して、
分圧比を調整する。なお、可変抵抗器3の分圧比に関係
なく、電圧計4により測定される電圧がゼロの場合は、
太陽電池ストリング1に地絡は発生していない。

【００３２】続いて、ステップS4で、地絡検出装置2の
動作モードを測定モードに切り換える。表示部14には電
圧計5により検出される分圧点dと正極ライン間の測定電
圧値が表示され、表示部15には電圧計4により検出され
る分圧点dと負極ライン間の測定電圧値が表示される。
ステップS5でホールドスイッチ13が押されると、測定電
圧が保持され、その値が表示部14および15に表示され
る。ステップS6で、表示部14に表示された電圧V1と、表
示部15に表示された電圧V2とがオペレータにより読み取
られる。そして、ステップS7で、得られた電圧V1および
V2により、地絡点aが特定される。なお、太陽電池モジ
ュール（群）1Aおよび1Bの電圧比は、測定された電圧V1
およびV2の比に等しいので、V1/V2から地絡点a、つまり
直列接続された太陽電池モジュールの何番目付近で地絡
が発生しているか、を容易に特定することができる。

【００３３】このように、本実施形態によれば、分圧点
dと接地電位間の電圧がゼロになるよう可変抵抗器3の分
圧比を調整することで、太陽電池ストリング1の地絡箇
所a点を示す電圧比V1/V2を得ることができる。従って、
太陽電池ストリング1の出力電圧が変動しても電圧比V1/
V2は影響を受けないので、地絡箇所を高精度に検出する
ことが可能である。

【００３４】さらに、太陽電池モジュール（群）1Aおよ
び1Bの電圧比と、地絡検出装置2によって測定される電
圧比V1/V2とが一致することを利用して地絡箇所を検出
するので、日射の変動などにより太陽電池ストリング1
の出力電圧が変動しても、その影響を受けずに正確に地
絡箇所を検出することができる。

【００３５】さらに、調整モードにおいて、太陽電池モ
ジュール（群）1Aおよび1Bの電圧比と、可変抵抗器3に
よって分圧される電圧比V1/V2とをバランスさせること
で、地絡箇所を検出するので検出不能な地絡箇所がな
い。また、調整モードにおいて、分圧比に関わらず常に
測定される電圧値がゼロであれば地絡は発生していない
と判断することができ、地絡の誤検出を予防することが
できる。

【００３６】とくに、太陽電池ストリング1の出力が接
続される集電箱などに地絡検出装置2を接続することで
地絡箇所の検出が可能であり、太陽電池ストリング1の
モジュール一つ一つを目視して地絡箇所を探す場合に比
べて、非常に簡単かつ短時間に地絡箇所を特定すること
ができる。例えば、太陽電池ストリング1が屋根上に設
置されている場合は、屋根に登らずに地絡箇所を特定す
ることができる。

【００３７】また、電圧比V1/V2を測定する際に、可変
抵抗器3の抵抗値に対して電圧計4および5の内部インピ
ーダンスが充分に大きければ検出精度への影響はないと
言える。もし、可変抵抗器3の抵抗値に比べて電圧計4お
よび5の内部インピーダンスが充分に大きくない場合
は、可変抵抗器3の抵抗値、並びに、電圧計4および5の
内部インピーダンスに基づき、地絡箇所を示す電圧比V1
/V2を補正して、より正確な地絡箇所を計算すればよ
い。

【００３８】また、分圧比を手動で設定する例を説明し
たが、調整モードで測定される電圧がゼロに近い所定値
以下になったことを報知するブザーやLEDなどの手段を
設ければ、より簡単に分圧比を調整することができる。
また、可変抵抗器3に分圧比の目盛りを付ければおおよ
その分圧比(=V1/V2)を直接知ることができる。簡単な構
成でありおおよその検出が可能であるが、太陽電池モジ
ュールの直列数が少ない場合は、このような方法でも短
絡箇所の特定は可能である。すなわち、太陽電池ストリ
ングの場合、太陽電池ストリングを構成する太陽電池モ
ジュール単位で地絡箇所が特定できればよく、電圧比
（分圧比）の検出精度もそれに見合った精度で充分であ
る。例えば、太陽電池モジュールの直列数と同じ数の分
圧比を設定できれば、最も簡便かつ最短時間で短絡箇所
を特定することができる。

【００３９】勿論、測定される電圧がゼロ、あるいは、
電圧値の絶対値が最小または微小電圧以下になるように
調整するサーボ機構も容易に実現できる。サーボ機構を
利用する場合、可変抵抗器3をモータで駆動する構成
や、図3に示したように直列接続された固定抵抗器を接
続および/または短絡する方法がある。なお、前者の場
合はステッピングモータの回転量から、後者の場合は直
接に、分圧比(=V1/V2)が分かる。従って、少なくとも電
圧計および表示部の一方を使わずに済む構成にすること
もできる。さらに、測定手順も簡略化でき、図5に示す
ステップS2からS5が簡略化され、ステップS6で表示部に
表示される分圧比(=V1/V2)を読み取ればよい。

【００４０】

【第2実施形態】次に、第2実施形態として、夜間など太
陽電池ストリング1が非発電状態でも地絡箇所を検出す
ることが可能な地絡検出装置2を説明する。なお、第2実
施形態において、第1実施形態と略同様の構成について
は、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。

【００４１】図6および図7は第2実施形態の地絡検出装
置2の構成例を示す回路図で、図1に示した構成と異なる
のは、地絡検出装置2に電源20、開閉器21および逆流防
止ダイオード22が備わっていることである。開閉器21に
は、第1実施形態と同様に、種々のものが適用可能であ
る。また、開閉器21は通常開状態である。

【００４２】逆流防止ダイオード22は、太陽電池ストリ
ング1から出力される電力が電源20へ流入するのを防
ぎ、電源20を保護するためのものである。逆流防止ダイ
オード22としては、太陽電池ストリング1の発電電圧に
耐え得る逆耐圧と、電源20から太陽電池ストリング1に
供給される電流に耐え得る順電流および許容接合温度な
どを有するダイオードであれば、シリコン接合ダイオー
ドやショットキーバリアダイオードなどが利用できる。

【００４３】電源20は、例えば商用交流電源を入力とす
る出力電圧が可変の絶縁型直流電源である。電源20の正
極は、逆流防止ダイオード22および開閉器21を介して、
太陽電池ストリング1の正極ラインへ接続され、電源20
の負極は、太陽電池ストリング1の負極ラインへ接続さ
れる。なお、電源20は、太陽電池ストリング1に電力を
供給でき、接地電位から絶縁されたものであれば何でも
よく、蓄電池とインバータの組み合わせや、発電機でも
よい。

【００４４】また、直流出力の電源20を用いた方が短絡
検出装置2の構成や検出手順が簡単で好ましいが、交流
出力の電源を工夫次第で使用できる。つまり、適切な電
圧設定や電流制限、および、実効値電圧を測定する電圧
計などを使用する。

【００４５】また、電源20の電圧は可変できなくてもよ
い。太陽電池ストリング1の構成が決まれば、適当な印
加電圧を予め決めることができるからである。印加電圧
は、太陽電池ストリング1の特性に基づき決定すればよ
いが、太陽電池ストリング1の標準の出力電圧よりも低
い電圧でも充分短絡箇所を検出可能である。印加電圧を
高くすると、太陽電池ストリング1の発熱が大きくなる
ので、太陽電池ストリング1の特性に応じて注意して印
加電圧を決定する。

【００４６】また、印加電圧を、太陽電池ストリング1
の標準出力電圧値より低い電圧に設定すると電源20を小
型（小容量）にすることができる。標準出力電圧値は、
印加電圧を徐々に高くしていった場合に急に電流が増加
する電圧値のことである。

【００４７】電源20から太陽電池ストリング1への電圧
印加方向は、太陽電池ストリング1の正極側に電源20を
正極を接続する、所謂順バイアス方向であるが、逆バイ
アス方向に電圧を印可しても地絡箇所を検出することが
できる。もし、太陽電池ストリング1を構成する太陽電
池モジュールに逆流バイパス素子があれば、逆バイアス
時の印加電圧はバイパス素子の特性により決定する。

【００４８】図8は地絡検出手順を説明するフローチャ
ートである。

【００４９】図8に示す地絡検出手順が、図5に示した地
絡検出手順と異なるのは、ステップS1とS2との間にステ
ップS10からS12が追加されていることである。ステップ
S10における太陽電池ストリング1の発電状態の判断によ
り、ステップS11またはS12で、表2に示すように開閉器2
1を開閉する。

【００５０】つまり、昼間など太陽電池ストリング1が
発電状態にある場合は、調整モードにおいて開閉器21を
開状態にして、第1実施形態と同様に地絡箇所を特定す
る。

【００５１】一方、夜間など太陽電池ストリング1が非
発電状態にある場合は、測定モードにおいて開閉器21を
閉状態にして、電源20から太陽電池ストリング1へ電圧
を印加して地絡箇所を特定する。電源20から太陽電池ス
トリング1に印加される電圧は、太陽電池モジュール
（群）1Aとモジュール（群）1Bそれぞれのインピーダン
スに比例した電圧に分圧される。通常、太陽電池ストリ
ング1を構成する太陽電池モジュールは同一特性のもの
を使用するので、上記分圧は太陽電池モジュール（群）
1Aの直列数と、モジュール（群）1Bの直列数の比に比例
する。従って、第1実施形態と同様に、可変抵抗器3の分
圧比を調整することで短絡点aが検出できる。

【００５２】ステップS2以降の手順は、地絡箇所の検出
が、太陽電池ストリング1により発電された電圧による
か、電源20から太陽電池ストリングへ印加される電圧に
よるかの違いはあるものの、第1実施形態と同じである
からその詳細説明を省略する。

【００５３】このように、本実施形態によれば、第1実
施形態と同様の効果が得られるほか、夜間など太陽電池
ストリング1が非発電状態でも、電源20から太陽電池ス
トリング1に電圧を印加することで地絡箇所の検出が可
能である。

【００５４】また、図6および図7には電圧計を二つ設け
てそれぞれ電圧V1およびV2を検出する例を示したが、太
陽電池ストリング1が非発電状態で、かつ、電源20によ
り安定した電圧を印可することができれば、一つの電圧
計とスイッチの開閉の組み合わせにより電圧V1およびV2
を検出しても、短絡箇所を正確に特定することができ
る。

【００５５】さらに、図9に示すように、直列接続され
た、出力電圧が可変の電源31および32によって太陽電池
ストリング1に電圧を印可し、電源31と32の接続点（中
点）dと接地電位の間に電圧計4を接続し、測定される電
圧値がゼロ（または絶対値が最小）になるよう電源31お
よび32の出力電圧を調整してもよい。太陽電池ストリン
グ1が非発電状態であれば、電源31および32の出力電圧
比により地絡箇所を特定することができる。

【００５６】また、地絡検出装置2にワンチップマイク
ロプロセッサなどの実行指令手段を組み込み、図5また
は図8に示される地絡検出手順における一部のステッ
プ、例えば図8のステップS10からS5の手順を実行させる
ことが可能である。従って、第1または第2実施形態で説
明したプログラム、具体的には図5や図8に示すような地
絡検出手順のプログラムが記録されたROMや磁気ディス
クなどの媒体も本発明に含まれる。

【００５７】

【第3実施形態】図10は本発明にかかる第3実施形態の太
陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。以
下では、地絡検出機能を備えた第3実施形態の太陽光発
電システムを説明する。なお、第3実施形態において、
第1または第2実施形態と略同様の構成については、同一
符号を付して、その詳細説明を省略する。

【００５８】図10において、41は太陽電池ストリング
で、第1または第2実施形態にかかる太陽電池ストリング
と同じ構成であり、複数の太陽電池モジュールが直列お
よび並列に接続されている。42はインバータで、太陽電
池ストリング41から出力される直流電力を交流電力に変
換する。43は交流配電盤で、インバータ42と商用交流電
源などの交流電力系統44とを連系する。本システムは所
謂系統連系型の太陽光発電システムである。

【００５９】図11はインバータ42の構成例を示すブロッ
ク図である。

【００６０】51は太陽電池ストリング41から直流電力を
入力するための入力端子、52は交流電力を交流電力系統
44や交流負荷に出力する出力端子である。53は接地電位
に接続される接地端子である。

【００６１】54はキャパシタなどによって構成される入
力側ノイズフィルタである。55は平滑キャパシタ、リア
クタ、ダイオード、スイッチング素子などによって構成
される直交流変換回路で、所謂トランスレスインバータ
回路である（以下では「インバータ回路」と呼ぶ）。56
は交流出力の開閉を行う出力開閉器、57は出力側ノイズ
フィルタである。

【００６２】61はマイクロプロセッサなどからなるイン
バータ42のコントローラである。コントローラ61は、直
流電圧検出器58、交流電圧検出器59および交流電流検出
器60などの検出器の検出信号に基づき、インバータ回路
55の動作や保護などの制御を行う。66は不揮発性のメモ
リで、コントローラ61からリード/ライトできる。メモ
リ66は、コントローラ61への電力の供給が停止した際に
記憶が保持されるものであればよく、SRAMとバックアッ
プ電源との組み合わせや、フラッシュメモリなど種々の
構成が可能である。

【００６３】62は直流回路の地絡を検出する地絡検出回
路である。地絡検出回路62は、可変分圧器63、対地電圧
検出器64および対地開閉器65などにより構成される。太
陽電池ストリング41が出力する直流電圧を分圧する可変
分圧器63の分圧比は、コントローラ61から制御可能であ
る。対地電圧検出器64は、可変分圧器63の分圧点と接地
端子53との間の電圧を検出し、コントローラ61に出力す
る。対地開閉器65の開閉状態は、コントローラ61から制
御可能である。

【００６４】図12はコントローラ61により実行される制
御手順を説明するフローチャートである。

【００６５】インバータ42が起動されると、ステップS2
1で初期化処理が行われ、インバータ回路55が起動され
る。また、出力開閉器56および対地開閉器65は、インバ
ータ42の停止時および起動直後は開状態にある。

【００６６】次に、ステップS22で地絡検出のために対
地開閉器65を閉状態にし、ステップS23で対地電圧検出
器64の検出値がゼロ、絶対値が最小、または、所定値以
下になるよう可変分圧器63を調整する。ただし、誤検出
を防ぐために、異なる分圧比から開始する調整を二回行
う。そして、二回の調整結果の分圧比が等しいまたは近
似していればステップS24で地絡と判断してステップS30
に進む。もし、二回の調整結果の分圧比が異なる場合は
誤検出が考えられるので、ステップS23に戻り再び可変
分圧器63の調整を行う。また、分圧比を変化させても対
地電圧検出器64の電圧がゼロにならない場合は絶緑性は
保たれていると判断してステップS25に進む。

【００６７】なお、規模の大きな太陽光発電システムの
場合、太陽電池ストリング41の対地静電容量や、インバ
ータ42の入力側の対地静電容量が大きい場合がある。こ
の場合、可変分圧器63の抵抗値および対地電圧検出器64
の内部インピーダンスを介して対地静電容量を充放電す
ることになるので、それらによって決まる時定数分の測
定時間を考慮する必要がある。例えば、可変分圧器63の
分圧比を設定した後、対地電圧検出器64の変動が収まる
のを待って電圧を測定するようにするなどの考慮が必要
である。

【００６８】ステップS25では、系統連系運転を開始す
る他の条件が整っているか否か、例えばインバータ回路
55の出力電圧や周波数が適正か否かを判定し、条件が整
っていなければステップS23に戻る。また、条件が整っ
ていれば系統連系運転を開始するために、ステップS26
で対地開閉器65を開状態にし、ステップS27で出力開閉
器56を閉状態にして連系運転を開始する。この状態で
は、インバータ回路55のスイッチング動作が制御され交
流電力系統44に電力が供給される。

【００６９】そして、ステップS28で系統連系運転を停
止すべき条件が発生したか否かを監視し、そのような条
件が発生したらステップS29に進み、インバータ回路55
のスイッチング動作を停止させ、出力開閉器56を開状態
にして系統連系を解除した後、ステップS22に戻り、地
絡の検出を行う。

【００７０】一方、ステップS24で地絡が検出された場
合は、ステップS30で対地開閉器65を開状態にし、ステ
ップS31で可変分圧器63の分圧比をメモリ66に記録し、
ステップS32でインバータ回路55などの動作を停止し、
インバータ42の停止状態を維持する。つまり、地絡とい
う異常状態が検出されたので、安全のために停止状態を
保持する。

【００７１】なお、インバータ42内部の結露により地絡
が検出されるばあいもあるので、地絡が検出され停止状
態の維持後も、所定周期で地絡検出を行うのが望まし
い。インバータ42内部の結露が原因であれば結露が解消
された後、運転を開始することもできるし、そのような
データをメモリ66に記録しておけば、後の調査時に役に
立つことは言うまでもない。

【００７２】さらに、地絡が検出された場合、ブザーや
LEDなどによって地絡を報知するようにしてもよく、地
絡発生に対して早急な処置が可能になる。

【００７３】このように、本実施形態の系統連系型のト
ランスレスインバータにおいては、交流電力系統44は必
ず接地されているので、出力開閉器56が開状態の非連系
状態において地絡検出を行い、地絡検出後、地絡検出回
路62の対地開閉器65を開状態にして、異常がなければ系
統連系運転を開始する。これにより、地絡検出を正確に
行うとともに、地絡検出回路62を介した地絡電流の発生
を防ぐことができる。

【００７４】さらに、地絡が発生した場合、地絡箇所に
対応する可変分圧器63の分圧比を不揮発性のメモリ66に
記録するので、メモリ66に記録された分圧比を調べるこ
とで容易に地絡箇所を知ることができる。例えば雨天だ
けに発生するような地絡は調査時に地絡を再現させるこ
とが困難な場合もある。このような場合、本実施形態の
ように、地絡箇所に対応する分圧比が記録されていれ
ば、地絡を再現させることなく地絡箇所を特定すること
が可能になる。なお、地絡箇所に対応する分圧比を記録
する際に、地絡の発生した日時や、インバータ42の起動
後の時間などを表すデータを併せて記録してもよい。

【００７５】勿論、自立運転機能を有するインバータの
場合は、自立運転中も地絡検出を行ってよい。また、ト
ランスを介して入出力が絶緑されたインバータの場合で
あれば、系統連系運転中に地絡検出を行うこともでき
る。さらに、系統連系インバータに限らず、DC/DCコン
バータの場合も適用可能である。

【００７６】また、上述した実施形態においては、分圧
点と接地電位との間の電圧に基づき分圧比を設定（検
出）する例を説明したが、電圧の代わりに電流に基づ
き、例えば電流をゼロにする分圧比を設定（検出）して
もよい。その際、分圧手段の分圧点を中ほどに予め設定
しておくことで、大きな地絡電流が流れるのを防ぐこと
ができる。また、電流検出器と直列に電流制限用の抵抗
を接続しておけば、どのような分圧点でも大きな地絡電
流が流れないという効果がある。

【００７７】その他、本発明の趣旨の範囲で種々の変形
が可能である。

【００７８】以上説明した各実施形態によれば、直流電
源の出力ライン間に分圧器を接続し、分圧器の分圧点と
接地電位との間に電圧または電流検出器を接続する。そ
して、検出器の検出値がゼロ、絶対値が最小、または、
所定値以下になるように分圧器の分圧比を調整すること
で、その分圧比（または電圧比）から直流電源の地絡箇
所を検出（特定）することができる。従って、各実施形
態によれば、以下の効果を得ることができる。 (1)直流電源の出力電圧が変動しても正確に地絡箇所を
検出することができる。とくに日射や負荷の変動により
電圧が変動し易い太陽電池では、その効果が大きい。 (2)夜間は発電しない太陽電池のように、直流電源が非
発電時でも、外部から電圧を印加することにより地絡箇
所を検出することができる。 (3)少なくとも、異なる二つの分圧比において対地電圧
がゼロの場合は、地絡が発生していないと判断すること
ができ、地絡の誤検出を防ぐことができる。 (4)電流検出器を利用する場合は、電流検出器に直列に
限流器を接続することで、過大な地絡電流の発生を防止
できる。 (5)入出力が非絶縁のインバータなどを有する場合で
も、負荷および接地電池との接続を適切に開閉制御する
ことで、地絡を正確に検出することができ、負荷に電力
を供給中でも地絡検出回路を介した不要な地絡電流の発
生を防ぐことができる。 (6)地絡が検出された場合、その地絡箇所に対応する分
圧比をメモリに記録することで、後でも地絡箇所を容易
に知ることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源の地絡箇所を正確に検出する地絡検出装置およびそ
の方法を提供することができる。

【００８０】さらに、電源の地絡を正確に検出して装置
の動作を適切に制御する電源装置およびその制御方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第1実施形態の地絡検出装置の構成例を示す回
路図、

【図２】第1実施形態の地絡検出装置の構成例を示す回
路図、

【図３】第1実施形態における地絡検出装置の第二の構
成例を示す回路図、

【図４】地絡検出装置の外観を示す図、

【図５】第1実施形態の地絡検出手順を説明するフロー
チャート、

【図６】第2実施形態の地絡検出装置2の構成例を示す回
路図、

【図７】第2実施形態の地絡検出装置2の構成例を示す回
路図、

【図８】第2実施形態の地絡検出手順を説明するフロー
チャート、

【図９】第2実施形態における地絡検出装置の第二の構
成例を示す回路図、

【図１０】第3実施形態の太陽光発電システムの構成例
を示すブロック図、

【図１１】図10に示すインバータの構成例を示すブロッ
ク図、

【図１２】図11に示すコントローラにより実行される制
御手順を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

1 太陽電池ストリング 2 地絡検出装置 3 可変抵抗器 4,5 電圧計 6-8 開閉器 9 正極ラインに接続される電極 10 負極ラインに接続される電極 11 接地電位に接続される電極 12 動作モード切換スイッチ 13 測定ホールドスイッチ 14,15 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者真鍋直規東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2G014 AA04 AB61 AB62 AC18 2G033 AA00 AB01 AC02 AD21 AG12 AG14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源の地絡を検出する地絡検出装置であ
って、前記電源の出力電圧を任意の分圧比で分圧する分圧手段
と、前記分圧手段の分圧点と接地電位との間の電圧または電
流を検出する検出手段と、前記検出手段の検出値が略零または最小になるように前
記分圧比を調整するための調整手段とを有することを特
徴とする地絡検出装置。
【請求項２】さらに、地絡位置に対応する情報とし
て、前記分圧比または前記分圧手段により分圧された電
圧比を表示または取得するための表示手段を有すること
を特徴とする請求項1に記載された地絡検出装置。
【請求項３】前記電源は太陽電池であることを特徴と
する請求項1または請求項2に記載された地絡検出装置。
【請求項４】さらに、前記電源が非発電時には、前記
電源に電圧を印加するための電源手段を有することを特
徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載された地絡
検出装置。
【請求項５】前記分圧手段の分圧比を少なくとも二つ
設定した場合の何れにおいても前記検出値が略零であれ
ば、地絡は発生していないと判断可能であることを特徴
とする請求項1から請求項4の何れかに記載された地絡検
出装置。
【請求項６】さらに、前記検出手段に直列に接続され
る限流手段を有することを特徴とする請求項1から請求
項5の何れかに記載の地絡検出装置。
【請求項７】前記電源は直流電源であることを特徴と
する請求項1に記載された地絡検出装置。
【請求項８】前記電源は直列に接続された複数の電源
であることを特徴とする請求項1に記載された地絡検出
装置。
【請求項９】電源の地絡を検出する地絡検出方法であ
って、前記電源の出力電圧を任意の分圧比で分圧し、その分圧点と接地電位との間の電圧または電流を検出
し、その検出値が略零または最小になるように前記分圧比を
調整することを特徴とする地絡検出方法。
【請求項１０】さらに、地絡位置に対応する情報とし
て、前記分圧比または分圧された電圧比を表示または取
得することを特徴とする請求項9に記載された地絡検出
方法。
【請求項１１】前記電源は直流電源であることを特徴
とする請求項9に記載された地絡検出方法。
【請求項１２】前記電源は直列に接続された複数の電
源であることを特徴とする請求項9に記載された地絡検
出方法。
【請求項１３】電源、前記電源の出力電力を負荷に供
給する供給手段、および、前記供給手段を制御する制御
手段とを備える電源装置であって、前記制御手段は、前記電源の地絡を検出するための地絡
検出手段を有し、前記地絡検出手段による検出結果に基
づき前記供給手段の動作を制御することを特徴とする電
源装置。
【請求項１４】前記地絡検出手段は、少なくとも、前
記電源の出力電圧を任意の分圧比で分圧する分圧手段、
前記分圧手段の分圧点と接地電位との間の電圧または電
流を検出する検出手段、および、前記検出手段の検出値
に基づき前記分圧比を調整する調整手段から構成される
ことを特徴とする請求項13に記載された電源装置。
【請求項１５】前記制御手段は、前記検出手段の検出
値を略零または最小にする分圧比が存在する場合、前記
電源において地絡が発生したと判断することを特徴とす
る請求項14に記載された電源装置。
【請求項１６】前記制御手段は、地絡が検出された場
合、前記分圧手段の分圧比をメモリに記録することを特
徴とする請求項14または請求項15に記載された電源装
置。
【請求項１７】前記制御手段は、前記分圧手段に少な
くとも二つの分圧比を設定する何れの場合においても前
記検出手段による検出値が略零であれば、地絡は発生し
ていないと判断することを特徴とする請求項14から請求
項16の何れかに記載された電源装置。
【請求項１８】前記地絡検出手段は、さらに、前記検
出手段に直列に接続される限流手段を有することを特徴
とする請求項14から請求項17の何れかに記載の電源装
置。
【請求項１９】前記供給手段は、前記電源の出力電力
を前記負荷に応じた形態に変換して供給することを特徴
とする請求項13から請求項18の何れかに記載された電源
装置。
【請求項２０】前記供給手段の入出力間が非絶緑で、
電力の出力側に開閉器を有し、前記負荷が接地されてい
る場合、前記制御手段は、前記開閉器が開状態において
前記地絡検出手段を動作させることを特徴とする請求項
19に記載された電源装置。
【請求項２１】前記電源は太陽電池であることを特徴
とする請求項13から請求項20の何れかに記載された電源
装置。
【請求項２２】前記電源は直流電源であることを特徴
とする請求項13に記載された電源装置。
【請求項２３】前記電源は直列に接続された複数の電
源であることを特徴とする請求項13に記載された電源装
置。
【請求項２４】電源、前記電源の出力電力を負荷に供
給する供給手段、および、前記供給手段を制御する制御
手段とを備える電源装置の制御方法であって、前記電源の出力電圧を任意の分圧比で分圧し、その分圧点と接地電位との間の電圧または電流を検出
し、その検出値に基づき前記分圧比を調整し、前記分圧比の調整結果に基づき前記電源の地絡を検出
し、前記地絡の検出結果に基づき、前記供給手段の動作を制
御することを特徴とする制御方法。
【請求項２５】前記電源は直流電源であることを特徴
とする請求項24に記載された制御方法。
【請求項２６】前記電源は直列に接続された複数の電
源であることを特徴とする請求項24に記載された制御方
法。
【請求項２７】電源の地絡を検出するプログラムコー
ドが記録された記録媒体であって、前記プログラムコー
ドは少なくとも、前記電源の出力電圧を任意の分圧比で分圧するステップ
のコードと、その分圧点と接地電位との間の電圧または電流を検出す
るステップのコードと、その検出値が略零または最小になるように前記分圧比を
調整するステップのコードとを有することを特徴とする
記録媒体。
【請求項２８】電源、前記電源の出力電力を負荷に供
給する供給手段、および、前記供給手段を制御する制御
手段とを備える電源装置を制御するプログラムコードが
記録された記録媒体であって、前記プログラムコードは
少なくとも、前記電源の出力電圧を任意の分圧比で分圧するステップ
のコードと、その分圧点と接地電位との間の電圧または電流を検出す
るステップのコードと、その検出値に基づき前記分圧比を調整するステップのコ
ードと、前記分圧比の調整結果に基づき前記電源の地絡を検出す
るステップのコードと、前記地絡の検出結果に基づき、前記供給手段の動作を制
御するステップのコードとを有することを特徴とする記
録媒体。
【請求項２９】前記電源は直流電源であることを特徴
とする請求項27または請求項28に記載された記録媒体。
【請求項３０】前記電源は直列に接続された複数の電
源であることを特徴とする請求項27または請求項28に記
載された記録媒体。