JP2016103918A - 地絡位置検出装置及び地絡位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽電池ストリングにおいて、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる装置を提供する。【解決手段】地絡位置検出装置100は、太陽電池ストリング10の正極側2及び負極側3の両端子の何れかの端子に接続する第1測定端子101と、接地させる接地端子102と、抵抗値が異なる第1抵抗171及び第2抵抗172と、第1抵抗を介して接地するか、第2抵抗を介して接地するかを切り替えるスイッチ部110と、第1抵抗を介して接地した場合に当該第1抵抗に流れる第1電流を検出するとともに、第2抵抗を介して接地した場合に当該第2抵抗に流れる第2電流を検出する電流検出部120と、第1測定端子と接地端子との間の電圧を検出する電圧検出部130と、第1測定端子と接地端子との間の電圧、第1電流、及び第2電流に基づいて、太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出するコントローラ部140と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングにおいて、地絡事故が発生した位置を検出する、地絡位置検出装置、及び地絡位置検出方法に関する。
太陽光発電装置は、多数の太陽電池セルにより構成された太陽電池パネルを複数備え、その複数の太陽電池パネルを直列に接続することにより、所望の発電電力を出力する太陽電池ストリングを有している。
ところで、このような太陽電池ストリングにおいて、地絡事故が発生した場合、その地絡事故が発生した位置や、地絡事故が発生した太陽電池パネルを速やかに検出して対処する必要がある。
なお、関連する電池システムがある(特許文献1を参照)。この特許文献1に記載の電池システムは、直列且つ複数の電池セルが接続された電池ユニットにおいて、地絡が生じた場合に、複数の電池セルの中から地絡箇所を判定する。
この特許文献1の電池システムは、複数の電池セルが直列に接続された電池部において、主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地部と、第一の電位点を接地したときに地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、第二の電位点を接地したときに地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部と、第一の電流及び第二の電流に基づいて、電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部と、を備える。
ところで、このような太陽電池ストリングにおいて、地絡事故が発生した場合、その地絡事故が発生した位置や、地絡事故が発生した太陽電池パネルを速やかに検出して対処する必要がある。
なお、関連する電池システムがある(特許文献1を参照)。この特許文献1に記載の電池システムは、直列且つ複数の電池セルが接続された電池ユニットにおいて、地絡が生じた場合に、複数の電池セルの中から地絡箇所を判定する。
この特許文献1の電池システムは、複数の電池セルが直列に接続された電池部において、主電流が流れる電流経路上で電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点をそれぞれ地絡検出用の地絡検出抵抗器を介して交互に接地する接地部と、第一の電位点を接地したときに地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、第二の電位点を接地したときに地絡検出抵抗器に流れる第二の電流とをそれぞれ計測する計測部と、第一の電流及び第二の電流に基づいて、電池部のうち地絡を生じた地絡箇所を判定する判定部と、を備える。
ところで、太陽電池パネルの複数枚が直列に接続された太陽電池ストリングにおいて、絶縁試験や漏電警報器等により太陽電池ストリングの地絡事故や対地絶縁不良が検出された場合、太陽電池ストリングの管理者は、太陽電池パネルのガラス面の破損等が視認できる場合を除いて、太陽電池ストリングのどの位置で地絡事故が発生しているかを容易には判別できない。
このような場合に、管理者は、地絡位置検出装置を用いて、太陽電池ストリングのどの位置で地絡事故が発生しているかを検出する必要がある。この地絡位置検出装置には、特許文献1に記載された方法を用いることができる。特許文献1に記載の方法を地絡位置検出装置に用いる場合、地絡位置検出装置は、太陽電池ストリングにおいて電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点のそれぞれを地絡検出抵抗器を介して交互に接地して、地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、第二の電流とに基づいて、地絡を生じた地絡箇所を判定することになる。
このような場合に、管理者は、地絡位置検出装置を用いて、太陽電池ストリングのどの位置で地絡事故が発生しているかを検出する必要がある。この地絡位置検出装置には、特許文献1に記載された方法を用いることができる。特許文献1に記載の方法を地絡位置検出装置に用いる場合、地絡位置検出装置は、太陽電池ストリングにおいて電位が異なる第一の電位点及び第二の電位点のそれぞれを地絡検出抵抗器を介して交互に接地して、地絡検出抵抗器に流れる第一の電流と、第二の電流とに基づいて、地絡を生じた地絡箇所を判定することになる。
しかしながら、太陽電池ストリングの設置スペースは、広大であることが多い。このため、太陽電池ストリングの地絡位置検出装置に特許文献1に記載の方法を用いるとした場合、測定者は、太陽電池ストリングの離隔した位置にある2箇所の電位点まで計測用の配線を長く引き回すことが必要になる。このため、測定者は、測定を行う際の配線作業に多くの時間を取られるとともに、太陽電池ストリング上の2箇所の電位点を適切に選択することに、煩わしい思いをすることがある。
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングにおいて、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる、地絡位置検出装置、及び地絡位置検出方法を提供することにある。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明の地絡位置検出装置は、複数の太陽電池パネルが直列に接続される太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両端子の何れか一方の端子に接続する第1測定端子と、アースに接地させる接地端子と、互いに抵抗値が異なる第1抵抗及び第2抵抗と、前記第1測定端子を前記第1抵抗を介して前記接地端子に接続するか、又は、前記第1測定端子を前記第2抵抗を介して前記接地端子に接続するかを切り替えるスイッチ部と、前記第1測定端子を前記第1抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第1抵抗に流れる第1電流を検出するとともに、前記第1測定端子を前記第2抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第2抵抗に流れる第2電流を検出する電流検出部と、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、前記スイッチ部の切替え動作を制御するとともに、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧、前記第1電流、及び前記第2電流に基づいて、前記太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出する制御部と、を備えることを特徴とする。
また、上記地絡位置検出装置において、前記制御部は、前記第1抵抗の抵抗値、前記第2抵抗の抵抗値、前記第1電流の電流値、及び前記第2電流の電流値に基づいて、前記太陽電池ストリングにおける地絡抵抗の値を算出することを特徴とする。
また、上記地絡位置検出装置において、前記太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両端子の他方の端子に接続する第2測定端子をさらに備え、前記電圧検出部は、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧を検出するとともに、前記第2測定端子と前記第1測定端子との間の電圧を検出し、前記制御部は、前記第2測定端子と前記第1測定端子との間の電圧、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧、前記第1電流、及び前記第2電流に基づいて、前記太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出することを特徴とする。
また、本発明の地絡位置検出方法は、複数の太陽電池パネルが直列に接続される太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両端子の何れか一方の端子に第1測定端子を接続するステップと、接地端子をアースに接地させるステップと、前記第1測定端子を第1抵抗を介して前記接地端子に接続するか、又は、前記第1測定端子を前記第1抵抗とは互いに抵抗値が異なる第2抵抗を介して前記接地端子に接続するかをスイッチ部により切り替えるステップと、前記第1測定端子を前記第1抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第1抵抗に流れる第1電流を検出するとともに、前記第1測定端子を前記第2抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第2抵抗に流れる第2電流を検出する電流検出ステップと、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧を検出する電圧検出ステップと、前記スイッチ部の切替え動作を制御するとともに、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧、前記第1電流、及び前記第2電流に基づいて、前記太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明では、複数の太陽電池パネルが直列に接続された太陽電池ストリングにおいて、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る地絡位置検出装置100の構成を示す構成図である。この地絡位置検出装置100は、複数の太陽電池パネル(photovoltaic panel)が直列に接続された太陽電池ストリングにおいて地絡事故(或いは、対地絶縁不良)が発生した位置や、地絡事故が発生した太陽電池パネルを検出する装置である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る地絡位置検出装置100の構成を示す構成図である。この地絡位置検出装置100は、複数の太陽電池パネル(photovoltaic panel)が直列に接続された太陽電池ストリングにおいて地絡事故(或いは、対地絶縁不良)が発生した位置や、地絡事故が発生した太陽電池パネルを検出する装置である。
なお、以下の説明において、太陽電池ストリングを、単に「ストリング」と呼ぶことがあり、また、太陽電池パネルを、「PVパネル」と呼ぶことがある。また、「地絡事故が発生した位置」と言う場合は、PVパネルに地絡事故が発生している場合の当該PVパネルの位置を指す他、PVパネルの周辺回路(例えば、PVパネルに接続される電源接続線等)に地絡事故が発生している場合の当該周辺回路の位置を指すことがある。
図1に示すように、ストリング(太陽電池ストリング)1は、複数のPVパネル(太陽電池パネル)11、12、・・・、1nを直列に接続することにより構成されている。また、PVパネル11、12、・・・、1nは、それぞれ、所定個数の太陽電池セルを含んで構成されている。なお、本実施形態では、PVパネル11、12、・・・、1nを総称する場合に、PVパネル10と呼ぶことがある。
ストリング1の発電電力の給電線Lp及び給電線Lnのそれぞれは、開閉器31及び開閉器32を介して、パワーコンディショナ(以下、単に「PCS」と呼ぶ)20に接続されている。つまり、ストリング1の正極(+)側の出力端子であるP相端子2は、給電線Lp及び開閉器31を介して、PCS20の+側の入力端子に接続されている。また、ストリング1の負極(−)側の出力端子であるN相端子3は、給電線Ln及び開閉器32を介して、PCS20の−側の入力端子に接続されている。
PCS20は、ストリング1から供給される直流の発電電力を、DC/AC変換回路を用いて交流電力に変換し、この変換した交流電力を商用系統などの電力系統へ出力する。
PCS20は、ストリング1から供給される直流の発電電力を、DC/AC変換回路を用いて交流電力に変換し、この変換した交流電力を商用系統などの電力系統へ出力する。
なお、ストリング1からPCS20に電力を供給する給電線Lp及び給電線Lnは、接続箱や中継箱等により中継されて配線されており、開閉器31及び開閉器32は、この接続箱や中継箱等に収納されている。
また、例えば、PCS20の−側の入力端子に繋がる負極側の電源線21は、PCS20の内部においてアースEに接地されている。そして、開閉器32がON(導通状態)の場合に、ストリング1のN相端子3は、給電線Lnと開閉器32と電源線21とを介して、PCS20内においてアースEに接地される。
また、例えば、PCS20の−側の入力端子に繋がる負極側の電源線21は、PCS20の内部においてアースEに接地されている。そして、開閉器32がON(導通状態)の場合に、ストリング1のN相端子3は、給電線Lnと開閉器32と電源線21とを介して、PCS20内においてアースEに接地される。
また、開閉器31及び開閉器32がOFF(非導通状態)の場合に、ストリング1の全体は、PCS20及びアースEへの接続が開放されたフローティング状態になる。
なお、ストリング1をPCS20との接続を遮断しても、PVパネル10の入射面に太陽光が照射されている場合には、PVパネル10自体は、継続して発電する。上記のように、PCS20との接続を遮断した場合には、ストリング1からPCS20に電力は供給されない。
なお、ストリング1をPCS20との接続を遮断しても、PVパネル10の入射面に太陽光が照射されている場合には、PVパネル10自体は、継続して発電する。上記のように、PCS20との接続を遮断した場合には、ストリング1からPCS20に電力は供給されない。
地絡位置検出装置100は、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出する。地絡位置検出装置100は、第1測定端子101と、接地端子102と、スイッチ部110と、電流検出部120と、電圧検出部130と、コントローラ部140と、抵抗(R)171(第1抵抗)と、抵抗(R)172(第2抵抗)と、を備えている。
なお、抵抗171と抵抗172とは、地絡位置検出に用いられ、互いに抵抗値が異なる。例えば、抵抗171の抵抗値R1は、抵抗172の抵抗値R2よりも小さいものとするが、逆であってもよい。
地絡位置検出装置100の第1測定端子101は、テストリード101Aを介して、ストリング1のN相端子3に接続される。接地端子102は、例えば、地中に打ち込んだアース棒等に接地線102Aを介して接続され、アースEに接地される。即ち、接地端子102は、アースEの電位(接地電位)にされる。
なお、抵抗171と抵抗172とは、地絡位置検出に用いられ、互いに抵抗値が異なる。例えば、抵抗171の抵抗値R1は、抵抗172の抵抗値R2よりも小さいものとするが、逆であってもよい。
地絡位置検出装置100の第1測定端子101は、テストリード101Aを介して、ストリング1のN相端子3に接続される。接地端子102は、例えば、地中に打ち込んだアース棒等に接地線102Aを介して接続され、アースEに接地される。即ち、接地端子102は、アースEの電位(接地電位)にされる。
スイッチ部110は、第1測定端子101を抵抗171を介して接地端子102に接続するか、又は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地端子102に接続するかを切り替える。スイッチ部110は、切替スイッチSWを含んで構成されている。この切替スイッチSWは、共通接点(コモン接点)cと、a接点と、b接点との1c接点で構成される。スイッチ部110は、切替スイッチSWの共通接点cと、接点aと、接点bとの間の導通状態を、コントローラ部140から入力する制御信号CNTの指示内容に応じて切り替える。
この切替スイッチSWは、共通接点cと接点aとがON(導通状態)になる場合に、共通接点cと接点bとがOFF(非導通状態)になり、共通接点cと接点bとがONになる場合に、共通接点cと接点aとがOFFになる。
この切替スイッチSWは、共通接点cと接点aとがON(導通状態)になる場合に、共通接点cと接点bとがOFF(非導通状態)になり、共通接点cと接点bとがONになる場合に、共通接点cと接点aとがOFFになる。
切替スイッチSWの共通接点cは、アース電位線GLを介して、接地端子102に接続されており、接点aは、抵抗171の一端に接続されている。抵抗171の他端は、負側の電圧線DCLNを介して、第1測定端子101に接続されている。
また、切替スイッチSWの接点bは、抵抗172の一端に接続されており、抵抗172の他端は、負側の電圧線DCLNを介して、第1測定端子101に接続されている。
このスイッチ部110の構成により、切替スイッチSWの共通接点cと接点aとがONになる場合に、抵抗171と接地端子102とが接続され、第1測定端子101は、抵抗171を介して、アースEに接地される。また、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとがONになる場合に、抵抗172と接地端子102とが接続され、第1測定端子101は、抵抗172を介して、アースEに接地される。
なお、図1では、スイッチ部110内の切替スイッチSWとして、機械式接点を用いたスイッチの例を示しているが、スイッチ部110は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んで構成されていてもよい。
また、切替スイッチSWの接点bは、抵抗172の一端に接続されており、抵抗172の他端は、負側の電圧線DCLNを介して、第1測定端子101に接続されている。
このスイッチ部110の構成により、切替スイッチSWの共通接点cと接点aとがONになる場合に、抵抗171と接地端子102とが接続され、第1測定端子101は、抵抗171を介して、アースEに接地される。また、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとがONになる場合に、抵抗172と接地端子102とが接続され、第1測定端子101は、抵抗172を介して、アースEに接地される。
なお、図1では、スイッチ部110内の切替スイッチSWとして、機械式接点を用いたスイッチの例を示しているが、スイッチ部110は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んで構成されていてもよい。
電流検出部120は、アース電位線GLに流れる電流を、ホール素子等の電流センサ121により検出する。電流検出部120は、電流センサ121により検出した電流信号を増幅し、増幅した電流信号をA/D変換してデジタル値の電流検出信号Isを生成する。電流検出部120は、この電流検出信号Isをコントローラ部140に出力する。
電圧検出部130は、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出する。なお、この電圧VNEは、電圧検出部130により、第1測定端子101と接地端子102との間の電位差の絶対値(+電圧)として検出される。
この電圧検出部130は、電圧VNEを抵抗分圧回路等により分圧し、この分圧された電圧信号をA/D変換してデジタル値の電圧検出信号Vsを生成する。電圧検出部130は、この電圧検出信号Vsをコントローラ部140に出力する。
この電圧検出部130は、電圧VNEを抵抗分圧回路等により分圧し、この分圧された電圧信号をA/D変換してデジタル値の電圧検出信号Vsを生成する。電圧検出部130は、この電圧検出信号Vsをコントローラ部140に出力する。
コントローラ部140は、地絡位置検出装置100の全体を制御する。このコントローラ部140は、スイッチ部110に制御信号CNTを出力することにより、切替スイッチSWの共通接点cと、接点aと、接点bとの間の導通状態を制御する。また、コントローラ部140は、電流検出部120から電流検出信号Isを入力することにより、抵抗171に流れる電流IR1と、抵抗171に流れる電流IR2と、の情報を取得する。また、コントローラ部140は、電圧検出部130から電圧検出信号Vsを入力することにより、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEの情報を取得する。
そして、コントローラ部140は、抵抗171に流れる電流IR1と、抵抗172に流れる電流IR2と、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEと、に基づいて、ストリング1において、地絡事故が発生した位置を検出する。
なお、このコントローラ部140の詳細については、後述する。
そして、コントローラ部140は、抵抗171に流れる電流IR1と、抵抗172に流れる電流IR2と、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEと、に基づいて、ストリング1において、地絡事故が発生した位置を検出する。
なお、このコントローラ部140の詳細については、後述する。
また、図2は、地絡位置検出装置100における地絡事故の発生位置の検出方法を示す説明図である。以下、地絡事故が発生した位置の検出方法について、図2を参照して説明する。
なお、PVパネル13の位置Epにおいて、地絡抵抗Rgの地絡事故が発生しているものとする。また、ストリング1のPVパネル10の直流抵抗成分PRは、他の抵抗(地絡抵抗Rg、抵抗171、及び抵抗172)の抵抗値よりも著しく小さく、誤差の範囲内の成分であるため無視するものとする。
なお、PVパネル13の位置Epにおいて、地絡抵抗Rgの地絡事故が発生しているものとする。また、ストリング1のPVパネル10の直流抵抗成分PRは、他の抵抗(地絡抵抗Rg、抵抗171、及び抵抗172)の抵抗値よりも著しく小さく、誤差の範囲内の成分であるため無視するものとする。
また、ストリング1において、「N相端子3」と「地絡事故が発生した位置Ep」との間の電位差の絶対値(+電圧)を、単に「N−E電圧」と呼ぶことがある。また、「P相端子2」と「地絡事故が発生した位置Ep」との間の電位差の絶対値(+電圧)を、単に「P−E電圧」と呼ぶことがある。また、P相端子2とN相端子3との間の電位差の絶対値(+電圧)を、単に「P−N電圧」と呼ぶことがある。
最初に、地絡位置検出装置100が、地絡抵抗Rgの大きさを算出する方法について説明する。
まず、コントローラ部140は、スイッチ部110により抵抗171を接地端子102に接続する。これにより、ストリング1のN相端子3が抵抗171を介して接地される。
N相端子3が抵抗171を介して接地されると、ストリング1のN−E電圧により、抵抗171には、電流IR1が矢印の示す方向流れる。これにより、抵抗171の抵抗値をR1とすれば、N−E電圧と、地絡抵抗Rgと、抵抗171に流れる電流IR1との間には、下記の式(1)が成立する。
(N−E電圧)=(R1+Rg)IR1 ・・・(1)
まず、コントローラ部140は、スイッチ部110により抵抗171を接地端子102に接続する。これにより、ストリング1のN相端子3が抵抗171を介して接地される。
N相端子3が抵抗171を介して接地されると、ストリング1のN−E電圧により、抵抗171には、電流IR1が矢印の示す方向流れる。これにより、抵抗171の抵抗値をR1とすれば、N−E電圧と、地絡抵抗Rgと、抵抗171に流れる電流IR1との間には、下記の式(1)が成立する。
(N−E電圧)=(R1+Rg)IR1 ・・・(1)
次に、コントローラ部140は、スイッチ部110により抵抗172を接地端子102に接続する。これにより、ストリング1のN相端子3が抵抗172を介して接地される。
N相端子3が抵抗172を介して接地されると、抵抗172には、ストリング1のN−E電圧により、電流IR2が矢印の示す方向に流れる。これにより、抵抗172の抵抗値をR2とすれば、N−E電圧と、地絡抵抗Rgと、抵抗172に流れる電流IR2との間には、下記の式(2)が成立する。
(N−E電圧)=(R2+Rg)IR2 ・・・(2)
N相端子3が抵抗172を介して接地されると、抵抗172には、ストリング1のN−E電圧により、電流IR2が矢印の示す方向に流れる。これにより、抵抗172の抵抗値をR2とすれば、N−E電圧と、地絡抵抗Rgと、抵抗172に流れる電流IR2との間には、下記の式(2)が成立する。
(N−E電圧)=(R2+Rg)IR2 ・・・(2)
そして、式(1)及び式(2)から、
(R1+Rg)IR1=(R2+Rg)IR2 ・・・(3)、
が得られる。
(R1+Rg)IR1=(R2+Rg)IR2 ・・・(3)、
が得られる。
そして、式(3)から、
Rg=(R2・IR2−R1・IR1)/(IR1−IR2) ・・・(4)、
が得られる。
この式(4)により、コントローラ部140は、抵抗171の抵抗値R1と、抵抗172の抵抗値R2と、電流IR1の電流値と、電流IR2の電流値と、に基づいて、地絡抵抗Rgの値を算出することができる。
これにより、地絡位置検出装置100では、算出した地絡抵抗Rgの値を、所定の判定基準と比較して、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定することができる。例えば、電気設備基準では、DC750V以下の低圧電路において、対地間絶縁抵抗が0.4MΩ以上であることが判定基準として規定されている。地絡位置検出装置100では、算出した地絡抵抗Rgの値が0.4MΩ以上であるか否かを判定することにより、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定することができる。
Rg=(R2・IR2−R1・IR1)/(IR1−IR2) ・・・(4)、
が得られる。
この式(4)により、コントローラ部140は、抵抗171の抵抗値R1と、抵抗172の抵抗値R2と、電流IR1の電流値と、電流IR2の電流値と、に基づいて、地絡抵抗Rgの値を算出することができる。
これにより、地絡位置検出装置100では、算出した地絡抵抗Rgの値を、所定の判定基準と比較して、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定することができる。例えば、電気設備基準では、DC750V以下の低圧電路において、対地間絶縁抵抗が0.4MΩ以上であることが判定基準として規定されている。地絡位置検出装置100では、算出した地絡抵抗Rgの値が0.4MΩ以上であるか否かを判定することにより、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定することができる。
次に、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出する方法について説明する。
このストリング1における地絡事故が発生した位置を検出するために、地絡位置検出装置100は、電圧検出部130により、接地端子102と第1測定端子101との間の電圧VNEを検出する。
このストリング1における地絡事故が発生した位置を検出するために、地絡位置検出装置100は、電圧検出部130により、接地端子102と第1測定端子101との間の電圧VNEを検出する。
そして、N相端子3のアースEに対する電圧VNEを測定することにより、N−E電圧は、
(N−E電圧)=VNE+(IR1・Rg) ・・・(5)、
=VNE+(IR2・Rg) ・・・(6)、
により算出される。
(N−E電圧)=VNE+(IR1・Rg) ・・・(5)、
=VNE+(IR2・Rg) ・・・(6)、
により算出される。
そして、PVパネル10の1枚当りのパネル平均電圧Vav1とすると、
地絡事故位置の算出は、N相端子3を起点とすれば、
(N−E電圧)/Vav1 ・・・(7)、
に基づいて算出することができる。
なお、パネル平均電圧Vav1は、予めPVパネルの発電電圧仕様として与えられた数値を使用することができる。
地絡事故位置の算出は、N相端子3を起点とすれば、
(N−E電圧)/Vav1 ・・・(7)、
に基づいて算出することができる。
なお、パネル平均電圧Vav1は、予めPVパネルの発電電圧仕様として与えられた数値を使用することができる。
以上説明したように、地絡位置検出装置100では、電流IR1の電流値と、電流IR2の電流値と、抵抗171の抵抗値R1と、抵抗172の抵抗値R2と、により、式(4)に基づいて、地絡抵抗Rgの値を算出することができる。
また、地絡位置検出装置100は、電流IR1の電流値と、地絡抵抗Rgの値と、電圧検出部130により検出した電圧VNEの電圧値とにより、式(5)及び式(7)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出することができる。
また、地絡位置検出装置100は、電流IR1の電流値と、地絡抵抗Rgの値と、電圧検出部130により検出した電圧VNEの電圧値とにより、式(5)及び式(7)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出することができる。
なお、本実施形態の地絡位置検出装置100では、アースEに対するN相端子3の電圧に基づいて、地絡事故が発生した位置を検出しているが、これに限定されず、アースEに対するP相端子2の電圧に基づいて、地絡事故が発生した位置を検出することもできる。
例えば、図3は、第1測定端子101をストリング1のP相端子2に接続する例を示す説明図である。この図3に示す例は、図2に示す例と比較すると、第1測定端子101をストリング1のP相端子2に接続した点だけが異なる。
例えば、図3は、第1測定端子101をストリング1のP相端子2に接続する例を示す説明図である。この図3に示す例は、図2に示す例と比較すると、第1測定端子101をストリング1のP相端子2に接続した点だけが異なる。
この図3に示す例では、電圧検出部130が、第2測定端子103と接地端子102との間の電圧VPEを検出する。なお、この電圧VPEは、電圧検出部130により、第1測定端子101と接地端子102との間の電位差の絶対値(+電圧)として検出される。
そして、図3に示す例では、上記の式(1)から式(7)において、N−E電圧がP−E電圧に置き換えられ、電圧VNEが電圧VPEに置き換えられて計算される。他の点については、図2の場合と同様である。このため、重複する説明は省略する。
これにより、地絡位置検出装置100では、第1測定端子101をストリング1のP相端子2に接続して、アースEに対するP相端子2の電圧に基づいて、地絡事故が発生した位置を検出することができる。
そして、図3に示す例では、上記の式(1)から式(7)において、N−E電圧がP−E電圧に置き換えられ、電圧VNEが電圧VPEに置き換えられて計算される。他の点については、図2の場合と同様である。このため、重複する説明は省略する。
これにより、地絡位置検出装置100では、第1測定端子101をストリング1のP相端子2に接続して、アースEに対するP相端子2の電圧に基づいて、地絡事故が発生した位置を検出することができる。
次に、図4を参照して、コントローラ部140のハードウェア構成について説明する。図4は、コントローラ部140のハードウェア構成の一例を示す構成図である。コントローラ部140は、例えば、CPU(Central Processing Unit)141と、記憶部142と、入力受付部143と、通信部144と、表示部145と、を備える。これらの構成要素は、バスBusを介して相互に通信可能に接続されている。CPU141は、記憶部142に格納された各種プログラムを実行する。
記憶部142は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)、ROM(Read−Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを含み、コントローラ部140が処理する各種情報やプログラム等を格納する。
入力受付部143は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド等や、その他の入力装置である。なお、入力受付部143は、タッチパネルとして表示部145と一体に構成されてもよい。
この入力受付部143により、地絡位置検出装置100における地絡事故が発生した位置の検出処理を開始する指令が入力される。また、この入力受付部143により、ストリング1の構成情報等入力され、この構成情報等は、記憶部142に記憶される。例えば、構成情報は、ストリング1のPVパネル10の枚数や、ストリング1及び各PVパネル10の発電量や発電電圧の仕様等の情報である。
この入力受付部143により、地絡位置検出装置100における地絡事故が発生した位置の検出処理を開始する指令が入力される。また、この入力受付部143により、ストリング1の構成情報等入力され、この構成情報等は、記憶部142に記憶される。例えば、構成情報は、ストリング1のPVパネル10の枚数や、ストリング1及び各PVパネル10の発電量や発電電圧の仕様等の情報である。
通信部144は、例えば、USB等のデジタル入出力ポートやイーサネット(登録商標)ポート等を含んで構成される。
表示部145は、例えば、液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機EL(ElectroLuminescence)ディスプレイパネルである。
表示部145は、例えば、液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機EL(ElectroLuminescence)ディスプレイパネルである。
次に、図5を参照して、コントローラ部140の機能構成について説明する。図5は、コントローラ部140の機能構成の一例を示す構成図である。コントローラ部140は、記憶部142と、入力受付部143と、表示部145と、地絡検出制御部150と、を備える。地絡検出制御部150が備える機能部のうち一部又は全部は、例えば、CPU141が、記憶部142に記憶された各種プログラムを実行することで実現される。また、これらの機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。
地絡検出制御部150は、地絡位置検出装置100における地絡位置の検出処理を制御する。地絡検出制御部150は、スイッチ切替部151と、電流値取得部152と、電圧値取得部153と、地絡抵抗算出部154と、地絡位置算出部155と、表示制御部156と、を備える。
スイッチ切替部151は、スイッチ部110に制御信号CNTを出力することにより、切替スイッチSWの共通接点cと、接点aと、接点bとの間の導通状態を制御する。例えば、スイッチ切替部151は、共通接点cと接点aとの間をONにすることを指示する制御信号CNTをスイッチ部110に出力する。スイッチ部110は、スイッチ切替部151から入力した制御信号CNTが指示する内容に基づいて、切替スイッチSWの共通接点cと接点aとの間をONにする。
また、スイッチ切替部151は、共通接点cと接点bとの間をONにすることを指示する制御信号CNTをスイッチ部110に出力する。スイッチ部110は、スイッチ切替部151から入力した制御信号CNTが指示する内容に基づいて、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとの間をONにする。
また、スイッチ切替部151は、共通接点cと接点bとの間をONにすることを指示する制御信号CNTをスイッチ部110に出力する。スイッチ部110は、スイッチ切替部151から入力した制御信号CNTが指示する内容に基づいて、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとの間をONにする。
電流値取得部152は、電流検出部120から電流検出信号Isを入力し、この電流検出信号Isに基づいて、抵抗171に流れる電流IR1の情報と、抵抗172に流れる電流IR2の情報とを取得する。電流値取得部152は、電流IR1の情報と、電流IR2の情報と、を記憶部142に記憶する。なお、記憶部142には、抵抗171の抵抗値R1の情報と、抵抗172の抵抗値R2の情報と、ストリング1の構成情報(例えば、PVパネルの枚数や発電電圧等の情報)と、が記憶されている。
電圧値取得部153は、電圧検出部130から電圧検出信号Vsを入力し、この電圧検出信号Vsに基づいて、アースEとN相端子3との間の電圧VNEの情報を取得する。電圧値取得部153は、電圧VNEの情報を記憶部142に記憶する。
電圧値取得部153は、電圧検出部130から電圧検出信号Vsを入力し、この電圧検出信号Vsに基づいて、アースEとN相端子3との間の電圧VNEの情報を取得する。電圧値取得部153は、電圧VNEの情報を記憶部142に記憶する。
地絡抵抗算出部154は、記憶部142に記憶された抵抗171の抵抗値R1の情報と、抵抗172の抵抗値R2の情報と、抵抗171に流れる電流IR1の情報と、抵抗172に流れる電流IR2の情報と、を参照して、上記の式(4)に基づいて、地絡抵抗Rgの値を算出する。地絡抵抗算出部154は、算出した地絡抵抗Rgの情報を記憶部142に記憶する。
なお、地絡抵抗算出部154は、算出した地絡抵抗Rgの値を所定の判定基準値(例えば、上記の0.4MΩ)と比較して、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定するようにしてもよい。
なお、地絡抵抗算出部154は、算出した地絡抵抗Rgの値を所定の判定基準値(例えば、上記の0.4MΩ)と比較して、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定するようにしてもよい。
地絡位置算出部155は、記憶部142に記憶された電流IR1の情報と、地絡抵抗Rgの情報と、電圧検出部130により検出した電圧VNEの情報と、を参照し、上記の式(5)及び式(7)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。地絡位置算出部155は、算出した地絡事故の発生位置の情報を、記憶部142に記憶する。
表示制御部156は、地絡事故の発生位置の検出処理に係る表示情報を生成し、生成された表示情報を表示するように表示部145を制御する。この表示情報には、例えば、地絡抵抗Rgの算出結果や、地絡事故の発生位置の検出結果を示す情報等が含まれる。
また、図6は、コントローラ部140が地絡事故が発生した位置を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。この地絡事故が発生した位置を検出する処理は、コントローラ部140内の地絡検出制御部150により制御される。
なお、地絡位置検出装置100を使用して地絡事故が発生した位置を検出する際に、測定者は、開閉器31及び開閉器32のそれぞれをOFFにして、ストリング1とPCS20との接続を遮断しているものとする。
なお、地絡位置検出装置100を使用して地絡事故が発生した位置を検出する際に、測定者は、開閉器31及び開閉器32のそれぞれをOFFにして、ストリング1とPCS20との接続を遮断しているものとする。
最初に、接地端子102をアースEに接地し、次に、第1測定端子101をストリング1のN相端子3に接続した後に、地絡位置検出装置100は、地絡事故が発生した位置の検出処理を開始する(ステップS10)。
続いて、コントローラ部140は、地絡検出制御部150内のスイッチ切替部151により、スイッチ部110に対して、切替スイッチSWの共通接点cと接点aとをONにすることを指示する制御信号CNTを出力する。スイッチ部110は、制御信号CNTの指示に従い、共通接点cと接点aとをONにする。これにより、切替スイッチSWの共通接点cと接点aとがONになり、抵抗171と接地端子102とが接続される。そして、第1測定端子101が抵抗171及び接地端子102を介して接地されることにより、抵抗171には、N−E電圧に基づいて、電流IR1が流れる(ステップS20)。
続いて、電流値取得部152は、電流検出部120から電流検出信号Isを入力して、抵抗171に流れる電流IR1の電流値の情報を取得する。電流値取得部152は、電流IR1の電流値の情報を記憶部142に記憶する(ステップS30)。
続いて、スイッチ切替部151は、スイッチ部110に対して、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとをONにすることを指示する制御信号CNTを出力する。スイッチ部110は、制御信号CNTの指示に従い、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとをONにする。これにより、切替スイッチSWの共通接点cと接点bとがONになり、抵抗172と接地端子102とが接続される。そして、第1測定端子101が抵抗172及び接地端子102を介して接地されることにより、抵抗172には、N−E電圧に基づいて、電流IR2が流れる(ステップS40)。
続いて、電流値取得部152は、電流検出部120から電流検出信号Isを入力して、抵抗172に流れる電流IR2の電流値の情報を取得する。電流値取得部152は、電流IR2の電流値の情報を記憶部142に記憶する(ステップS50)。
続いて、地絡抵抗算出部154は、記憶部142に記憶された抵抗171の抵抗値R1の情報と、抵抗172の抵抗値R2の情報と、電流IR1の電流値の情報と、電流IR2の電流値の情報と、を参照する。そして、地絡抵抗算出部154は、上記の式(4)に基づいて、地絡抵抗Rgの値を算出する。地絡抵抗算出部154は、算出した地絡抵抗Rgの情報を記憶部142に記憶する(ステップS60)。
続いて、電圧値取得部153は、電圧検出部130から電圧検出信号Vsの情報を入力し、この電圧検出信号Vsの情報に基づいて、アースEの電位(接地電位)とN相端子3との間の電圧VNEの情報を取得する。電圧値取得部153は、電圧VNEの情報を記憶部142に記憶する(ステップS70)。
続いて、地絡位置算出部155は、記憶部142に記憶された電流IR1の電流値の情報と、地絡抵抗Rgの値の情報と、電圧VNEの電圧値の情報と、を参照し、上記の式(5)及び式(7)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。地絡位置算出部155は、算出した地絡事故の発生位置を示す情報を、記憶部142に記憶する(ステップS80)。
続いて、表示制御部156は、地絡事故が発生した位置を示す表示情報を生成して、表示部145に表示する(ステップS90)。
上記ステップS10からステップS90に示す手順を実行することにより、地絡位置検出装置100は、複数のPVパネルが直列に接続されたストリング1において、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる。
上記ステップS10からステップS90に示す手順を実行することにより、地絡位置検出装置100は、複数のPVパネルが直列に接続されたストリング1において、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる。
このように、地絡位置検出装置100は、第1測定端子101がN相端子3に接続され、接地端子102がアースEに接地された後、ストリング1において地絡事故が発生した位置や、地絡事故が発生したPVパネルの位置を、自動で検出して表示することができる。
以上説明したように、本実施形態の地絡位置検出装置100は、複数のPVパネル10(太陽電池パネル)が直列に接続されるストリング1(太陽電池ストリング)の正極側及び負極側の両端子(P相端子2及びN相端子3)の何れか一方の端子に接続する第1測定端子101と、アースに接地させる接地端子102と、互いに抵抗値が異なる抵抗171及び抵抗172(第1抵抗及び第2抵抗)と、第1測定端子101を抵抗171を介して接地端子102に接続するか、又は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地端子102に接続するかを切り替えるスイッチ部110と、第1測定端子101を抵抗171を介して接地端子102に接続した場合に当該抵抗171に流れる電流IR1(第1電流)を検出するとともに、第1測定端子101を抵抗172を介して接地端子102に接続した場合に当該抵抗172に流れる電流IR2(第2電流)を検出する電流検出部120と、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出する電圧検出部130と、スイッチ部110の切替え動作を制御するとともに、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNE、電流IR1、及び電流IR2に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出するコントローラ部140(制御部)と、を備える。
このような構成の地絡位置検出装置100であれば、例えば、ストリング1(太陽電池ストリング)のN相端子3に第1測定端子101を接続し、接地端子102をアースに接地した後に、地絡位置検出装置100は、地絡事故が発生した位置の検出処理を開始する。そして、スイッチ部110は、第1測定端子101を互いに抵抗値の異なる抵抗171(第1抵抗)及び抵抗172(第2抵抗)を介して交互に接地端子102に接続する。つまり、スイッチ部110は、第1測定端子101を抵抗171を介して接地するか、又は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地するかを切り替える。
そして、電流検出部120は、第1測定端子101を抵抗171により接地した場合に当該抵抗に流れる電流IR1(第1電流)と、第1測定端子101を抵抗172により接地した場合に当該抵抗に流れる電流IR2(第2電流)と、を検出する。また、電圧検出部130は、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出する。
そして、コントローラ部140(制御部)は、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEと、電流IR1(第1電流)と、電流IR2(第2電流)と、に基づいて、上記の式(1)から式(7)により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出する。
これにより、本実施形態の地絡位置検出装置100は、複数のPVパネル10(太陽電池パネル)が直列に接続されたストリング1(太陽電池ストリング)において、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる。
そして、電流検出部120は、第1測定端子101を抵抗171により接地した場合に当該抵抗に流れる電流IR1(第1電流)と、第1測定端子101を抵抗172により接地した場合に当該抵抗に流れる電流IR2(第2電流)と、を検出する。また、電圧検出部130は、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出する。
そして、コントローラ部140(制御部)は、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEと、電流IR1(第1電流)と、電流IR2(第2電流)と、に基づいて、上記の式(1)から式(7)により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出する。
これにより、本実施形態の地絡位置検出装置100は、複数のPVパネル10(太陽電池パネル)が直列に接続されたストリング1(太陽電池ストリング)において、地絡事故が発生した位置を容易に検出することができる。
また、上記実施形態において、コントローラ部140(制御部)は、抵抗171(第1抵抗)の抵抗値R1、抵抗172(第2抵抗)の抵抗値R2、IR1(第1電流)の電流値、及びIR2(第2電流)の電流値に基づいて、ストリング1(太陽電池ストリング)における地絡抵抗Rgの値を算出する。
このような構成の地絡位置検出装置100であれば、コントローラ部140(制御部)は、抵抗171(第1抵抗)の抵抗値R1、抵抗172(第2抵抗)の抵抗値R2、IR1(第1電流)の電流値、及びIR2(第2電流)の電流値に基づいて、上記の式(4)により、地絡抵抗Rgの値を算出する。
これにより、地絡位置検出装置100は、ストリング1において、地絡抵抗Rgの値を算出して、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定することができる。
このような構成の地絡位置検出装置100であれば、コントローラ部140(制御部)は、抵抗171(第1抵抗)の抵抗値R1、抵抗172(第2抵抗)の抵抗値R2、IR1(第1電流)の電流値、及びIR2(第2電流)の電流値に基づいて、上記の式(4)により、地絡抵抗Rgの値を算出する。
これにより、地絡位置検出装置100は、ストリング1において、地絡抵抗Rgの値を算出して、ストリング1に地絡事故が発生しているか否かを判定することができる。
[第2実施形態]
第1実施形態の地絡位置検出装置100では、第1測定端子101を抵抗171を介して接地するか、又は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地するか、の切り替えを自動で行うとともに、地絡事故が発生した位置の算出を自動で行う例について説明した。
本発明の第2実施形態では、抵抗171と抵抗172との切り替えを手動で行うとともに、地絡事故が発生した位置の算出を、測定者自身が行う例について説明する。
第1実施形態の地絡位置検出装置100では、第1測定端子101を抵抗171を介して接地するか、又は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地するか、の切り替えを自動で行うとともに、地絡事故が発生した位置の算出を自動で行う例について説明した。
本発明の第2実施形態では、抵抗171と抵抗172との切り替えを手動で行うとともに、地絡事故が発生した位置の算出を、測定者自身が行う例について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係わる地絡位置検出装置100Aの構成を示す構成図である。この図に示す地絡位置検出装置100Aは、図1に示す地絡位置検出装置100と比較すると、コントローラ部140を省略した点が異なる。また、地絡位置検出装置100Aでは、スイッチ部110を手動切替スイッチ110Aに変更した点と、電流検出部120をデジタル表示式の電流計120Aに変更した点と、電圧検出部130を、デジタル表示式の電圧計130Aに変更した点と、が地絡位置検出装置100と異なる。
この第2実施形態の地絡位置検出装置100Aでは、測定者自身が、手動切替スイッチ110Aを手動で操作することにより、第1測定端子101を抵抗171を介して接地するか、又は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地するか、の切り替えを行う。そして、測定者は、第1測定端子101を抵抗171を介して接地した場合の電流計120Aに表示された第1電流IR1の電流値を自身で読み取り記録する。また、測定者は、第1測定端子101を抵抗172を介して接地した場合の電流計120Aに表示された第2電流IR2の電流値を自身で読み取り記録する。また、測定者は、電圧計130Aに表示された電圧VNEの電圧値を自身で読み取り記録する。
そして、測定者は、第1電流IR1の電流値と、第2電流IR2の電流値と、電圧VNEの電圧値とに基づいて、上記の式(4)、式(5)、及び式(7)おける計算を自らが行い、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
このように、地絡位置検出装置100Aでは、手動切替スイッチ110Aによる抵抗171と抵抗172の切り替え操作や、式(4)、式(5)、及び式(7)における計算等を測定者自身で行う必要があるが、回路構成を大幅に簡略化できる利点がある。
[第3実施形態]
第1実施形態の地絡位置検出装置100では、上記の式(7)により地絡事故が発生した位置を算出する際に、パネル平均電圧Vav1として予め記憶部142に記憶した数値を用いている。しかしながら、PVパネル10の実際の発電電圧は、PVパネル10に照射される太陽光の光量に応じて変化する。
本発明の第3実施形態では、PVパネル10の実際の発電電圧に基づいて、パネル平均電圧Vav2を算出する例について説明する。
第1実施形態の地絡位置検出装置100では、上記の式(7)により地絡事故が発生した位置を算出する際に、パネル平均電圧Vav1として予め記憶部142に記憶した数値を用いている。しかしながら、PVパネル10の実際の発電電圧は、PVパネル10に照射される太陽光の光量に応じて変化する。
本発明の第3実施形態では、PVパネル10の実際の発電電圧に基づいて、パネル平均電圧Vav2を算出する例について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係わる地絡位置検出装置100Bの構成を示す構成図である。この図8に示す地絡位置検出装置100Bは、図1に示す地絡位置検出装置100と比較すると、第2測定端子103を新たに追加した点と、電圧検出部130を電圧検出部130Bに変更した点と、コントローラ部140をコントローラ部140Bに変更した点と、が異なる。他の構成は、図1に示す地絡位置検出装置100と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の地絡位置検出装置100Bにおいて、第2測定端子103は、テストリード103Aを介して、ストリング1のP相端子2に接続される。
そして、電圧検出部130Bは、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出するとともに、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNを検出する。この電圧VPNは、ストリング1のP相端子2とN相端子3との間のP−N電圧である。そして、電圧VPNは、電圧VNEと同様にして、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電位差の絶対値(+電圧)として検出される。
即ち、電圧検出部130Bは、電圧VPNを抵抗分圧回路等により分圧し、この分圧された電圧信号をA/D変換してデジタル値の電圧検出信号Vspを生成する。電圧検出部130Bは、この電圧VPNの電圧検出信号Vspを、電圧VNEの電圧検出信号Vsとともに、コントローラ部140Bに出力する。
そして、電圧検出部130Bは、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出するとともに、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNを検出する。この電圧VPNは、ストリング1のP相端子2とN相端子3との間のP−N電圧である。そして、電圧VPNは、電圧VNEと同様にして、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電位差の絶対値(+電圧)として検出される。
即ち、電圧検出部130Bは、電圧VPNを抵抗分圧回路等により分圧し、この分圧された電圧信号をA/D変換してデジタル値の電圧検出信号Vspを生成する。電圧検出部130Bは、この電圧VPNの電圧検出信号Vspを、電圧VNEの電圧検出信号Vsとともに、コントローラ部140Bに出力する。
コントローラ部140Bは、電圧検出部130Bから電圧検出信号Vs及び電圧検出信号Vspを入力する。そして、コントローラ部140Bは、電圧検出部130Bから入力した電圧検出信号Vsp(電圧VPNの検出信号)と、ストリング1を構成するPVパネルのパネル枚数nと、に基づいて、
Vav2=VPN/n ・・・(8)、
により、パネル平均電圧Vav2を算出する。
Vav2=VPN/n ・・・(8)、
により、パネル平均電圧Vav2を算出する。
そして、コントローラ部140Bは、上記の(5)式で求めたN−E電圧と、上記の式(8)で求めたパネル平均電圧Vav2と、に基づいて、
(N−E電圧)/Vav2 ・・・(9)、
により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
これにより、地絡位置検出装置100Bは、ストリング1の地絡事故が発生した位置を算出する際に、PVパネル10の実際の発電電圧に基づいて、地絡事故が発生した位置を算出することができる。
(N−E電圧)/Vav2 ・・・(9)、
により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
これにより、地絡位置検出装置100Bは、ストリング1の地絡事故が発生した位置を算出する際に、PVパネル10の実際の発電電圧に基づいて、地絡事故が発生した位置を算出することができる。
また、図9は、コントローラ部140Bの機能構成の一例を示す構成図である。この図9に示す機能構成の例は、図5に示す機能構成の例と比較すると、電圧検出部130を電圧検出部130Bに変更した点と、コントローラ部140をコントローラ部140Bに変更した点と、地絡検出制御部150を地絡検出制御部150Bに変更した点と、が異なる。
また、地絡検出制御部150Bは、図5に示す地絡検出制御部150と比較すると、電圧値取得部153を電圧値取得部153Bに変更した点と、地絡位置算出部155を地絡位置算出部155Bに変更した点と、が異なる。他の構成は、図5と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
また、地絡検出制御部150Bは、図5に示す地絡検出制御部150と比較すると、電圧値取得部153を電圧値取得部153Bに変更した点と、地絡位置算出部155を地絡位置算出部155Bに変更した点と、が異なる。他の構成は、図5と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
地絡検出制御部150Bの電圧値取得部153Bは、電圧検出部130Bから電圧検出信号Vs及び電圧検出信号Vspを入力する。電圧値取得部153Bは、電圧検出信号Vs及び電圧検出信号Vspに基づいて、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEの情報と、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNの情報と、を取得する。電圧値取得部153Bは、電圧VNEの情報と、電圧VPNの情報と、を記憶部142に記憶する。
地絡位置算出部155Bは、記憶部142に記憶された電圧VPNの情報と、パネル枚数nの情報と、を参照し、上記の式(8)に基づいて、パネル平均電圧Vav2を算出する。地絡位置算出部155Bは、算出したパネル平均電圧Vav2の情報を記憶部142に記憶する。
そして、地絡位置算出部155Bは、記憶部142に記憶された電流IR1の情報と、地絡抵抗Rgの情報と、電圧VNEの情報と、パネル平均電圧Vav2の情報と、を参照し、上記の式(5)及び式(9)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
そして、地絡位置算出部155Bは、記憶部142に記憶された電流IR1の情報と、地絡抵抗Rgの情報と、電圧VNEの情報と、パネル平均電圧Vav2の情報と、を参照し、上記の式(5)及び式(9)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
また、図10は、コントローラ部140Bが地絡事故が発生した位置を検出する処理の流れの一例を示すフローチャートである。この地絡事故が発生した位置を検出する処理は、コントローラ部140B内の地絡検出制御部150Bにより制御される。
この図10に示すフローチャートは、図6に示すフローチャートと比較すると、ステップS15と、ステップS75と、ステップS76とを新たに追加した点が異なる。他のステップは、図6に示すフローチャートと同様であり、同じ処理内容のステップには、同じステップ番号を付している。
この図10に示すフローチャートは、図6に示すフローチャートと比較すると、ステップS15と、ステップS75と、ステップS76とを新たに追加した点が異なる。他のステップは、図6に示すフローチャートと同様であり、同じ処理内容のステップには、同じステップ番号を付している。
この図10に示すフローチャートを参照して、最初に、接地端子102がアースEに接地され、次に、第1測定端子101がストリング1のN相端子3に接続され(ステップS10)、第2測定端子103がP相端子2に接続される(ステップS15)。その後に、コントローラ部140Bは、地絡事故が発生した位置の検出処理を開始する。
そして、コントローラ部140Bが地絡事故の発生位置の検出処理を開始した後、続くステップS10からステップS60までの処理は、図6に示すコントローラ部140におけるステップS10からステップS60までの処理と同様であり、重複する説明を省略する。
そして、ステップS60において地絡抵抗Rgが算出されると、続いて、地絡検出制御部150B内の電圧値取得部153Bは、電圧検出部130Bから電圧検出信号Vsの情報を入力する。電圧値取得部153Bは、この電圧検出信号Vsの情報に基づいて、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEの情報を取得する。電圧値取得部153Bは、電圧VNEの情報を記憶部142に記憶する(ステップS70)。
そして、ステップS60において地絡抵抗Rgが算出されると、続いて、地絡検出制御部150B内の電圧値取得部153Bは、電圧検出部130Bから電圧検出信号Vsの情報を入力する。電圧値取得部153Bは、この電圧検出信号Vsの情報に基づいて、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEの情報を取得する。電圧値取得部153Bは、電圧VNEの情報を記憶部142に記憶する(ステップS70)。
続いて、電圧値取得部153Bは、電圧検出部130Bから電圧検出信号Vspの情報を入力する。電圧値取得部153Bは、この電圧検出信号Vspの情報に基づいて、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNの情報を取得する。電圧値取得部153Bは、電圧VPNの情報を記憶部142に記憶する(ステップS75)。
続いて、地絡位置算出部155Bは、記憶部142に記憶された電圧VPNの情報と、PVパネルのパネル枚数nの情報と、を参照し、上記の式(8)に基づいて、パネル平均電圧Vav2を算出する。地絡位置算出部155Bは、算出したパネル平均電圧Vav2の情報を記憶部142に記憶する(ステップS76)。
続いて、地絡位置算出部155Bは、記憶部142に記憶された電圧VPNの情報と、PVパネルのパネル枚数nの情報と、を参照し、上記の式(8)に基づいて、パネル平均電圧Vav2を算出する。地絡位置算出部155Bは、算出したパネル平均電圧Vav2の情報を記憶部142に記憶する(ステップS76)。
続いて、地絡位置算出部155Bは、記憶部142に記憶された電流IR1の情報と、地絡抵抗Rgの情報と、電圧VNEの情報と、パネル平均電圧Vav2の情報と、を参照し、上記の式(5)及び式(9)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。地絡位置算出部155Bは、算出した地絡事故の発生位置を示す情報を、記憶部142に記憶する(ステップS80)。
続いて、表示制御部156は、地絡事故が発生した位置を示す表示情報を生成して、表示部145に表示する(ステップS90)。
続いて、表示制御部156は、地絡事故が発生した位置を示す表示情報を生成して、表示部145に表示する(ステップS90)。
以上説明したように、地絡位置検出装置100Bは、ストリング1(太陽電池ストリング)の正極側及び負極側の両端子(P相端子2及びN相端子3)のP相端子2(他方の端子)に接続する第2測定端子103をさらに備え、電圧検出部130Bは、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEを検出するとともに、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNを検出し、コントローラ部140B(制御部)は、第2測定端子と第1測定端子との間の電圧VPN、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNE、電流IR1(第1電流)、及び電流IR2(第2電流)に基づいて、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出する。
このような構成の地絡位置検出装置100Bであれば、図8に示すように、第1測定端子101をストリング1のN相端子3に接続し、第2測定端子103をストリング1のP相端子2に接続し、接地端子102をアースEに接地する。そして、電圧検出部130Bは、第1測定端子101と接地端子102との間の電圧VNEと、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNと、を検出する。
そして、コントローラ部140B(制御部)は、PVパネル10の1枚当りのパネル平均電圧Vav2を、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNと、PVパネル10のパネル枚数nと、に基づいて、上記の式(8)により算出する。
そして、コントローラ部140Bは、N相端子3を起点とすれば、パネル平均電圧Vav2に基づいて、上記の式(9)により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
これにより、地絡位置検出装置100Bは、PVパネル10の実際の発電電圧に基づいてパネル平均電圧Vav2を算出し、このパネル平均電圧Vav2を用いて、上記の式(9)により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出することができる。
そして、コントローラ部140B(制御部)は、PVパネル10の1枚当りのパネル平均電圧Vav2を、第2測定端子103と第1測定端子101との間の電圧VPNと、PVパネル10のパネル枚数nと、に基づいて、上記の式(8)により算出する。
そして、コントローラ部140Bは、N相端子3を起点とすれば、パネル平均電圧Vav2に基づいて、上記の式(9)により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を算出する。
これにより、地絡位置検出装置100Bは、PVパネル10の実際の発電電圧に基づいてパネル平均電圧Vav2を算出し、このパネル平均電圧Vav2を用いて、上記の式(9)により、ストリング1において地絡事故が発生した位置を検出することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の地絡位置検出装置は、上述の図示例にのみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
1・・・ストリング(太陽電池ストリング)、
10,11,12,13,1n・・・PVパネル(太陽電池パネル)、
31,32・・・開閉器、100,100A,100B・・・地絡位置検出装置、
101・・・第1測定端子、102・・・接地端子、
103・・・第2測定端子、110・・・スイッチ部、
120・・・電流検出部、130,130B・・・電圧検出部、
140,140B・・・コントローラ部(制御部)、
150,150B・・・地絡検出制御部、
171・・・抵抗(第1抵抗)、172・・・抵抗(第2抵抗)、
IR1・・・電流(第1電流)、IR2・・・電流(第2電流)、
VNE・・・第1測定端子と接地端子との間の電圧、
VPN・・・第1測定端子と第2測定端子との間の電圧
10,11,12,13,1n・・・PVパネル(太陽電池パネル)、
31,32・・・開閉器、100,100A,100B・・・地絡位置検出装置、
101・・・第1測定端子、102・・・接地端子、
103・・・第2測定端子、110・・・スイッチ部、
120・・・電流検出部、130,130B・・・電圧検出部、
140,140B・・・コントローラ部(制御部)、
150,150B・・・地絡検出制御部、
171・・・抵抗(第1抵抗)、172・・・抵抗(第2抵抗)、
IR1・・・電流(第1電流)、IR2・・・電流(第2電流)、
VNE・・・第1測定端子と接地端子との間の電圧、
VPN・・・第1測定端子と第2測定端子との間の電圧
Claims (4)
- 複数の太陽電池パネルが直列に接続される太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両端子の何れか一方の端子に接続する第1測定端子と、
アースに接地させる接地端子と、
互いに抵抗値が異なる第1抵抗及び第2抵抗と、
前記第1測定端子を前記第1抵抗を介して前記接地端子に接続するか、又は、前記第1測定端子を前記第2抵抗を介して前記接地端子に接続するかを切り替えるスイッチ部と、
前記第1測定端子を前記第1抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第1抵抗に流れる第1電流を検出するとともに、前記第1測定端子を前記第2抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第2抵抗に流れる第2電流を検出する電流検出部と、
前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記スイッチ部の切替え動作を制御するとともに、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧、前記第1電流、及び前記第2電流に基づいて、前記太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出する制御部と、
を備えることを特徴とする地絡位置検出装置。 - 前記制御部は、
前記第1抵抗の抵抗値、前記第2抵抗の抵抗値、前記第1電流の電流値、及び前記第2電流の電流値に基づいて、前記太陽電池ストリングにおける地絡抵抗の値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の地絡位置検出装置。 - 前記太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両端子の他方の端子に接続する第2測定端子をさらに備え、
前記電圧検出部は、
前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧を検出するとともに、
前記第2測定端子と前記第1測定端子との間の電圧を検出し、
前記制御部は、
前記第2測定端子と前記第1測定端子との間の電圧、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧、前記第1電流、及び前記第2電流に基づいて、前記太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の地絡位置検出装置。 - 複数の太陽電池パネルが直列に接続される太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両端子の何れか一方の端子に第1測定端子を接続するステップと、
接地端子をアースに接地させるステップと、
前記第1測定端子を第1抵抗を介して前記接地端子に接続するか、又は、前記第1測定端子を前記第1抵抗とは互いに抵抗値が異なる第2抵抗を介して前記接地端子に接続するかをスイッチ部により切り替えるステップと、
前記第1測定端子を前記第1抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第1抵抗に流れる第1電流を検出するとともに、前記第1測定端子を前記第2抵抗を介して前記接地端子に接続した場合に当該第2抵抗に流れる第2電流を検出する電流検出ステップと、
前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記スイッチ部の切替え動作を制御するとともに、前記第1測定端子と前記接地端子との間の電圧、前記第1電流、及び前記第2電流に基づいて、前記太陽電池ストリングにおいて地絡事故が発生した位置を検出する制御ステップと、
を含むことを特徴とする地絡位置検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014241246A JP2016103918A (ja) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 地絡位置検出装置及び地絡位置検出方法 |
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JP2014241246A JP2016103918A (ja) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 地絡位置検出装置及び地絡位置検出方法 |
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ID=56089424
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2016103918A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019086388A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社Nttファシリティーズ | 検知装置および検知方法 |
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KR20230051990A (ko) * | 2021-10-12 | 2023-04-19 | 주식회사 디케이 | 플로팅 회로를 이용한 활선 상태의 dc 선로에서의 누설저항 측정방법 |
-
2014
- 2014-11-28 JP JP2014241246A patent/JP2016103918A/ja active Pending
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CN110261680B (zh) * | 2019-07-08 | 2024-04-12 | 金茂联合(北京)科技发展有限公司 | 接地***电阻参数的检测方法、装置、***和监控网 |
KR20230051990A (ko) * | 2021-10-12 | 2023-04-19 | 주식회사 디케이 | 플로팅 회로를 이용한 활선 상태의 dc 선로에서의 누설저항 측정방법 |
KR102579094B1 (ko) * | 2021-10-12 | 2023-09-15 | 주식회사 디케이 | 플로팅 회로를 이용한 활선 상태의 dc 선로에서의 누설저항 측정방법 |
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