JP6298663B2 - 複数の電流センサを使用した太陽電池ストリングレベルのホームランアーク放電検出 - Google Patents
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Description
APDM=|APD1+APD2−APD3−APD4|+|APD1−APD2−APD3+APD4|
ここで、 “APD1”とは複数の予め定められた時間間隔での“PD1”測定の平均値であり、“APD2”とは複数の予め定められた時間間隔での“PD2”測定の平均値であり、“APD3”とは複数の予め定められた時間間隔での“PD3”測定の平均値であり、“APD4”とは複数の予め定められた時間間隔での“PD4”の平均値である。もしくは、プロセッサはその他の適切な技術によりAPDMを算出し得る。プロセッサはさらに、各々の時間間隔の最後に、APDF/APC比が第1の規定の閾値を上回るかどうかと、APDF/APDM比が第2の規定の閾値を上回るかどうかを判断する。個々の時間間隔の最後に、APDF/APC比が第1の規定の閾値を上回り、かつAPDF/APDM比が第2の規定の閾値を上回ると判断される場合、その時間間隔は、実際のアーク放電イベントが発生し得た間隔であると見なされる。例えば、個々の時間間隔の間に、APDF/APC比が第1の規定の閾値を上回り、かつAPDF/APDM比が第2の規定の閾値を上回るとプロセッサが判断するならば、プロセッサは出力“1”もしくはその他の適切な出力を発生させ得る。そうでない場合には、プロセッサは出力“0”もしくはその他の適切な出力を発生させ得る。プロセッサは複数の時間間隔で発生された出力(1もしくは0)の平均値を求め、個々の出力の平均値が第3の規定の閾値を上回るならば、実際のアーク放電が発生したらしいと推定されて、プロセッサはそのようなアーク放電を示す別の出力を発生させる。この方法で、プロセッサは、実際のアーク放電と、グリッドタイインバータの負荷のような非常にノイズの多い負荷とをより確実に区別することができる。
APDM=|APD1+APD2−APD3−APD4|+|APD1−APD2−APD3+APD4|(1)
ここで、 “APD1”とは複数の時間間隔での個々の“PD1”測定の平均であり、“APD2”とは複数の時間間隔での個々の“PD2”測定の平均であり、“APD3”とは複数の時間間隔での個々の“PD3”測定の平均であり、“APD4”とは複数の時間間隔での個々の“PD4”の平均である。もしくは、プロセッサ212はその他の適切な技術によってAPDMを算出し得る。例えば、各々の4分の1間隔測定のそのような平均化は、複数の時間間隔でローパスフィルタを使用して実行され得る。さらに、各々の時間間隔は、ACグリッドサイクル期間の2分の1もしくはおおよそ2分の1であり得、例えば60Hzもしくは50HzのACグリッドであれば1/(2*55Hz)であり得る。ステップ318に表される通り、プロセッサ212は、各々の時間間隔の最後に、APDF/APC比が第1の規定の閾値C1を上回るかどうかを判定し、かつAPDF/APDM比が第2の規定の閾値C2を上回るかどうかを判定する。個々の時間間隔の最後に、APDF/APC比が第1の規定の閾値C1を上回り、かつAPDF/APDM比が第2の規定の閾値C2を上回ると判定される場合、そのような時間間隔は、実際のアーク放電事象が発生し得た間隔であると見なされる。例えば、プロセッサ212が、個々の時間間隔の間に、APDF/APC比が第1の規定の閾値C1を上回り、かつAPDF/APDM比が第2の規定の閾値C2を上回ると判定するならば、プロセッサはステップ320に表す通り、出力“1”もしくはその他の適切な出力を発生させ得る。そうでない場合には、プロセッサ212は、ステップ322に表す通り、出力“0”もしくはその他の適切な出力を発生させ得る。ステップ324に表される通り、プロセッサ212は、複数の時間間隔で発生される出力(1および/または0)の平均値を求める。ステップ326に表される通り、プロセッサは次に、個々の出力の平均値が規定の閾値出力値C0を上回るかどうかを判定する。個々の出力の平均値が規定の閾値出力値C0を上回るならば、実際のアーク放電が発生したと推定され、プロセッサ212は、ステップ328に表される通り、アーク故障指示218を発生させる。そうでない場合には、方法300bはステップ316に戻る。
PDM=|PD1+PD2−PD3−PD4|+|PD1−PD2−PD3+PD4|(2)
もしくは、PDMはその他の適切な技術によって算出され得る。図6cに示される通り、直列アーク放電中に判定されたPDF/PDM比は、インバータ負荷のスタートアップの間に判定された対応するPDF/PDM比よりも概して著しく大きい(例えば、時間間隔6および8から15の個々のPDF/PDM比を参照)。APDF/APDM比が各々の番号付された時間間隔の最後に判定されたならば(第2の例示的な方法300bのステップ318と関連して本明細書で説明されている)、直列アーク放電の間に判定されたそのようなAPDF/APDM比もまた、インバータ負荷のスタートアップの間に判定された対応するAPDF/APDM比よりも著しく大きいであろうことが理解される。さらに、プロセッサ212が各々の番号付された時間間隔の最後にAPDFおよびAPDMを最初に算出し、その後各々の番号付された時間間隔でAPDF/APDM比を判定したならば、直列アーク放電の間に判定されたそのようなAPDF/APDM比は、同様に、インバータ負荷のスタートアップの間に判定された対応するAPDF/APDM比よりも著しく大きいであろう。従って図6cに表されたPDF/PDM比に基づいて、各々の時間間隔の最後に少なくともPDF/PDM比を分析することは、向上された信頼性をもってDCアークと負荷スイッチングノイズとを区別するのに十分である。
Claims (19)
- DC電源システムのアーク放電を検出する方法であって、当該DC電源システムは、ホームランケーブルに提供されかつ負荷に接続された複数の電流出力を含むものであり、前記方法は、
複数の電流センサ、比較器およびプロセッサを含むアーク故障検出器を用意し、
前記複数の電流センサを前記複数の電流出力に接続し、各電流出力でのDC電源システム内を流れる複数の電流をセンスし、
前記複数の電流センサにより、DC電源システム内をそれぞれ流れる複数の電流に関連する複数の電流信号を決定し、
前記複数の電流信号を結合し、結合された電流信号を前記比較器へ提供し、
時間(di/dt)での前記結合された電流信号の少なくともひとつの変化に応答して、前記比較器により1つもしくは複数のパルスを発生させ、各パルスは関連する持続時間を有し、DC電源システム内でのアーク放電の存在を決定するために前記プロセッサにより各パルスを処理し、
各パルスを処理することは、
少なくとも1つの予め決められた時間間隔のパルス数をカウントし、前記予め決められた時間間隔についてのパルスカウントを提供し、
前記予め決められた時間間隔の各パルスの持続時間の変動を測定し、
前記パルスカウントに対する各パルスの持続時間の変動の第1の比を計算し、
前記第1の比の少なくとも一部に基づきDC電源システム内のアーク放電の存在を判定し、
前記判定されたDC電源システムのアーク放電の存在をもって、DC切断スイッチにより、DC電源システム内のアーク放電を区別するために前記複数の電流出力を前記負荷から切断する、方法。 - 前記アーク放電の存在の判定は、前記第1の比が第1の特定の閾値を超えることの判定を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パルス数のカウントは、複数の予め決められた時間間隔の各パルス数のカウントを含み、各予め決められた時間間隔についてのパルス数を提供し、さらに各パルスの持続時間の変動の測定は、各予め決められた時間間隔の各パルスの持続時間の変動の測定を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の比の計算は、各予め決められた時間間隔の後に前記パルスカウントの平均を計算すること、各予め決められた時間間隔の後に各パルスの持続時間の変動の平均を計算すること、および各パルスの持続時間の変動の平均と前記パルスカウントの平均に基づき前記第1の比を計算することを含む、請求項3に記載の方法。
- 方法はさらに、前記予め決められた時間間隔における各パルスの持続時間の変調を前記プロセッサにより測定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 方法はさらに、各パルスの持続時間の変調に対する各パルスの持続時間の変動の第2の比を前記プロセッサにより計算することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記アーク放電の存在の判定は、前記第1の比及び前記第2の比の少なくとも一部に基づきDC電源システムのアーク放電の存在を判定することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記アーク放電の存在の判定は、前記第1の比が第1の特定された閾値を超えることの判定、および前記第2の比が第2の特定された閾値を超えることの判定を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記各パルスの持続時間の変動の測定は、複数の予め決められた時間間隔についての各パルスの持続時間の変動の測定を含み、さらに前記各パルスの持続時間の変調の測定は、前記複数の予め決められた時間間隔についての各パルスの持続時間の変調の測定を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記第2の比の計算は、各予め決められた時間間隔の後に各パルスの持続時間の変動の平均を計算すること、各予め決められた時間間隔の後に各パルスの持続時間の変調の平均を計算すること、および各パルスの持続時間の変動の平均と各パルスの持続時間の変調の平均に基づき前記第2の比を計算することを含む、請求項9に記載の方法。
- 方法はさらに、前記予め決められた時間間隔についてのパルスカウントの変動を前記プロセッサにより測定することを含む請求項6に記載の方法。
- 方法はさらに、前記パルスカウントに対するパルスカウントの変動の1つまたは複数の第3の比と、各パルスの持続時間に対する各パルスの持続時間の変動の第4の比を前記プロセッサにより計算することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記アーク放電の存在の判定は、前記第1の比、1つもしくは複数の前記第2の比、前記第3の比、および前記第4の比の少なくとも1部に基づきDC電源システムのアーク放電の存在を判定することを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記アーク放電の存在の判定は、前記第1の比が第1の特定された閾値を超えることの判定、前記第2の比が第2の特定された閾値を超えることの判定、前記第3の比が第3の特定された閾値を超えることの判定、および前記第4の比が第4の特定された閾値を超えることの判定を含む、請求項13に記載の方法。
- 前記アーク放電の存在の判定はさらに、前記パルスカウントが第5の特定された閾値を超えることの判定、および各パルスの持続時間が第6の特定された閾値を超えることの判定を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記パルスカウントの変動の測定は、複数の予め決められた時間間隔についてのパルスカウントの変動の測定を含み、さらに前記各パルスの持続時間の変動の測定は、前記複数の予め決められた時間間隔についての各パルスの持続時間の変動の測定を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第3の比の計算は、各予め決められた時間間隔の後にパルスカウントの変動の平均を計算すること、各予め決められた時間間隔の後にパルスカウントの平均を計算すること、および前記パルスカウントの変動の平均と前記パルスカウントの平均に基づき前記第3の比を計算することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記第4の比の計算は、各予め決められた時間間隔の後に各パルスの持続時間の変動の平均を計算すること、各予め決められた時間間隔の後に各パルスの持続時間の平均を計算すること、および各パルスの持続時間の変動の平均と各パルスの持続時間の平均に基づき前記第4の比を計算することを含む、請求項17に記載の方法。
- DC電源システムのアーク放電を検出するシステムであって、当該DC電源システムは、ホームランケーブルに提供されかつ負荷に接続された複数の電流出力を含むものであり、複数の電流がDC電源システム内の各電流出力に流れるものであり、前記システムは、
前記複数の電流出力の各々に接続可能な複数の電流センサであって、当該複数の電流センサは、DC電源システム内を流れる複数の電流に関連する複数の電流信号をそれぞれ決定するように動作し、かつ前記複数の電流センサは、結合された電流信号を提供するために複数の電流信号を結合するように構成されかつ配置される、前記複数の電流センサと、
時間(di/dt)の前記結合された電流信号の少なくとも1つの変化に応答して1つまたは複数のパルスを発生させるように動作するコンパレータと、
DC電源システム内のアーク放電の存在を判定するために各パルスを処理するように動作するプロセッサであって、
少なくとも1つの予め決められた時間間隔のパルス数をカウントし、前記予め決められた時間間隔についてのパルスカウントを提供し、
前記予め決められた時間間隔の各パルスの持続時間の変動を測定し、
前記パルスカウントに対する各パルスの持続時間の変動の第1の比を計算し、
前記第1比の少なくとも一部に基づきDC電源システム内のアーク放電の存在を判定する、前記プロセッサと、
DC電源システム内のアーク放電を区別するために前記複数の電流出力を前記負荷から切断するように動作するDC切断スイッチと、
を含むシステム。
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