JP2014134445A - Arc detection apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arc detection apparatus applicable to a DC circuit which includes a number of solar panels and is divided into a plurality of systems like a mega-solar system and in which a switching noise of an inverter of a power conditioner is superimposed.SOLUTION: Voltage sensors 5A, 5B are provided, respectively, between terminals of switches 2A, 2B for opening/closing a DC circuit in which a plurality of solar panels 1A, 1B are connected in series. Output from the voltage sensors 5A, 5B is converted into a power spectrum by a power spectrum conversion device 110 of an arc detection apparatus 100. In the converted power spectrum, a frequency band corresponding to a switching noise of an inverter is canceled by a switching noise cancellation determination device 130. An inclination of the power spectrum is determined at a plurality of points in the noise removed power spectrum by an arc determination device 140. In the case where the power spectrum is inclined more than a predetermined reference value, it is determined that an arc occurs in the DC circuit.

Description

この発明は、例えば太陽光発電システムなどの直流回路における並列アーク及び直列アークの発生を検出するアーク検出装置に関するものである。   The present invention relates to an arc detection device that detects the occurrence of a parallel arc and a series arc in a DC circuit such as a photovoltaic power generation system.

近年再生可能エネルギーの普及に伴い、１ＭＷ容量を超える太陽光発電システム（メガソーラー）の建設が増加している。メガソーラーは太陽光発電パネル枚数が極めて多く、かつ接続端子部が増えるため、発電不良や接触不良に伴いアーク故障の発生確率が高く、火災に進展する可能性が指摘されている。そこで、太陽光発電システム内で発生する直列および並列アークを瞬時に精度よく検知し、かつアークが発生した箇所のケーブルに接続された開閉器のみを選択的に遮断して、瞬時に事故の収束を図る必要がある。
従来、直流回路における直列および並列アークを検知する方法として、以下に示す種々の方法が提案されている。 In recent years, with the spread of renewable energy, construction of photovoltaic power generation systems (mega solar) exceeding 1 MW capacity is increasing. Mega solar has an extremely large number of photovoltaic power generation panels and increases the number of connection terminals. Therefore, it has been pointed out that arc failures are likely to occur due to power generation failure and contact failure, and that it may progress to fire. Therefore, the series and parallel arcs generated in the photovoltaic power generation system are detected instantaneously and accurately, and only the switch connected to the cable where the arc is generated is selectively cut off to instantly converge the accident. It is necessary to plan.
Conventionally, various methods shown below have been proposed as methods for detecting series and parallel arcs in a DC circuit.

特許文献１では、アークが高いインピーダンスを有する特性を利用して、負荷間の電圧または負荷を通過する電流の低下を検出し、アーク有無の判定を実施する。電圧電流検出の時間間隔は１０ｍｓ毎で、電圧降下または電流降下の絶対値が元の値に対して所定割合以上低下したときアークの発生を検出している。（例えば特許文献１）
特許文献２では、太陽光発電システムで接続端子台でのネジの締め忘れ等により、アークの発生、短絡及び断線故障が発生すると考え、検出時間を数百μｓに設定し、端子台の入力側と出力側の電流及び電圧の変動を検出している。電気ノイズと混同しないように電流及び電圧の変動を積算して統計処理することで、複数回のアークが生じたときのみアーク発生と判定している。（例えば特許文献２）
特許文献３では、航空機内の直流回路における電圧や電流の時系列データを取得し、周波数解析を利用してパワースペクトルの分散度合いをスコア化し、統計処理によりアーク発生と相関を比較してアーク発生有無の判定を行う。アーク発生時に発する音の周波数成分の動きをモデル化することで誤検知を防いでいる。（例えば特許文献３）
特許文献４では、負荷に供給される電力と太陽光パネルによって生成される電力を測定して電力差を算出し、その乖離度が閾値を越えるとアークが発生しているとして警報を発信させている。（例えば特許文献４） In patent document 1, the fall of the voltage between loads or the electric current which passes a load is detected using the characteristic that an arc has high impedance, and the presence or absence of an arc is implemented. The time interval of voltage-current detection is every 10 ms, and the occurrence of an arc is detected when the absolute value of the voltage drop or current drop has dropped by a predetermined percentage or more with respect to the original value. (For example, Patent Document 1)
In Patent Document 2, it is considered that arcing, short circuit, and disconnection failure occur due to forgetting screw tightening at the connection terminal block in the photovoltaic power generation system, and the detection time is set to several hundreds μs. And variations in current and voltage on the output side are detected. By integrating and statistically processing current and voltage fluctuations so as not to be confused with electrical noise, it is determined that an arc has occurred only when multiple arcs have occurred. (For example, Patent Document 2)
In Patent Document 3, time series data of voltage and current in a DC circuit in an aircraft is acquired, the degree of dispersion of the power spectrum is scored using frequency analysis, and the arc generation is compared with the occurrence of arc by statistical processing. The presence / absence judgment is performed. Modeling the movement of the frequency component of the sound generated when an arc occurs prevents false detection. (For example, Patent Document 3)
In Patent Document 4, the power difference is calculated by measuring the power supplied to the load and the power generated by the solar panel, and if the degree of divergence exceeds a threshold, an alarm is generated and an alarm is issued. Yes. (For example, Patent Document 4)

特表２００５−５０３７４３号公報JP 2005-503743 A 特開２０１１−７７６５号公報JP 2011-7765 A 特開２００９−２７８７４４号公報JP 2009-278744 A 特開２０１２−１１２９３７号公報JP 2012-112937 A

従来、特許文献１のものにおいては、安定した直流電源および負荷を有する直流回路に適用されるもので、太陽光発電システムのように日射量などによって電圧や電流が変化する直流回路には使用できないという課題があった。特許文献２のものは太陽光発電システムへの適用において提案されているが、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く、接続端子台部分の多い場合には、その全ての端子台部分に設置する必要があり、設置作業量や設置費用が莫大となって適用され難いものであるという課題があった。特許文献３のものについては航空機内の直流回路を対象にしてアークの発生を検出するもので、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれている直流回路に適用しても、どの部分でアークが発生しているのか分からないうえ、電流パワースペクトルの強度でアーク有無を判定しており、電流値が小さい場合にはアーク有無による電流パワースペクトルの強度差が明確でなくアーク検出が難しいという課題があった。特許文献４のものについても、直流回路全体を対象にしてアークの発生を検出するもので、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれている直流回路に適用しても、どの部分でアークが発生しているのか分からないうえ、太陽光発電システムは日射量などによって発生する電力が日々刻々と変動するため、アーク発生を見極めるのが難しいという課題があった。   Conventionally, Patent Document 1 is applied to a DC circuit having a stable DC power source and a load, and cannot be used for a DC circuit in which voltage or current changes depending on the amount of solar radiation as in a solar power generation system. There was a problem. Although the thing of patent document 2 is proposed in the application to a solar power generation system, when there are many solar panels like a mega solar and there are many connection terminal block parts, it is in all the terminal block parts. There is a problem that it is necessary to install, and the amount of installation work and installation cost are enormous and difficult to apply. The thing of patent document 3 detects the generation | occurrence | production of an arc for the direct current circuit in an aircraft, and applies it to the direct current circuit which has many solar panels and is divided into several systems like a mega solar. However, it is not known in which part the arc is generated, and the presence or absence of the arc is determined by the intensity of the current power spectrum. If the current value is small, the difference in intensity of the current power spectrum due to the presence or absence of the arc is not clear. There was a problem that arc detection was difficult. The thing of patent document 4 also detects the generation | occurrence | production of an arc for the whole direct current circuit, and even if it applies to the direct current circuit where the number of solar panels is large and is divided into a plurality of systems like mega solar In addition, it is difficult to determine the arc generation because it is difficult to determine where the arc is generated, and in the photovoltaic power generation system, the electric power generated varies depending on the amount of solar radiation.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電流値が小さい場合にも高い精度でアーク発生を検出できるとともに、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれており、かつパワーコンディショナのインバータのスイッチングノイズが重畳する直流回路に適用することができるアーク検出装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can detect arc generation with high accuracy even when the current value is small, and has a large number of solar panels such as mega solar. An object of the present invention is to obtain an arc detection device that is divided into a system and that can be applied to a DC circuit in which switching noise of an inverter of a power conditioner is superimposed.

この発明に係るアーク検出装置は、直流回路を開閉する開閉器の端子間に設けられ該端子間の電圧を検出する電圧センサと、該電圧センサからの出力をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換装置と、該パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルの傾きにより上記直流回路のアーク発生の有無を判定するアーク判定装置を備えたことを特徴とするものである。   An arc detection apparatus according to the present invention includes a voltage sensor that is provided between terminals of a switch that opens and closes a DC circuit, detects a voltage between the terminals, and a power spectrum conversion apparatus that converts an output from the voltage sensor into a power spectrum. And an arc determination device that determines whether or not arcing occurs in the DC circuit based on the slope of the power spectrum converted by the power spectrum conversion device.

この発明のアーク検出装置によれば、直流回路を開閉する開閉器の端子間に設けられ該端子間の電圧を検出する電圧センサと、該電圧センサからの出力をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換装置と、該パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルの傾きにより上記直流回路のアーク発生の有無を判定するアーク判定装置を備えているため、電流値の大小に関係ない電圧のパワースペクトルの傾きによってアークの発生を検出するものであり、高い精度でアーク検出を行うことができる。また、複数の系統ごとに設けられた開閉器の端子間の電圧を使用しているため、系統ごとにアーク検出することが可能なアーク検出装置を得ることができる効果がある。   According to the arc detection device of the present invention, a voltage sensor that is provided between terminals of a switch that opens and closes a DC circuit and detects a voltage between the terminals, and a power spectrum conversion that converts an output from the voltage sensor into a power spectrum Device and an arc determination device that determines whether or not arcing of the DC circuit has occurred based on the slope of the power spectrum converted by the power spectrum converter, so that the slope of the power spectrum of the voltage regardless of the magnitude of the current value The generation of the arc is detected by this, and the arc can be detected with high accuracy. Moreover, since the voltage between the terminals of the switch provided for every several system | strain is used, there exists an effect which can obtain the arc detection apparatus which can detect an arc for every system | strain.

この発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the arc detection apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の適用される太陽光発電システムを示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the solar energy power generation system with which the arc detection apparatus in Embodiment 1 of this invention is applied. この発明の実施の形態１におけるアーク検出装置を適用した太陽光発電システムを示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the solar energy power generation system to which the arc detection apparatus in Embodiment 1 of this invention is applied. この発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電流周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the power spectrum by the current frequency analysis at the time of the serial arc generation | occurrence | production in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the power spectrum by the voltage frequency analysis at the time of the serial arc generation | occurrence | production in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における直列アーク発生時にインバータノイズが重畳した場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the power spectrum by the voltage frequency analysis in case inverter noise is superimposed at the time of the serial arc generation | occurrence | production in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１におけるインバータのスイッチングノイズを除去する場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the power spectrum by the voltage frequency analysis in the case of removing the switching noise of the inverter in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１におけるアーク判定装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the arc determination apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１におけるアーク発生の有無を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the presence or absence of the arc generation | occurrence | production in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２におけるアーク発生時の電圧降下を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the voltage drop at the time of arc generation in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をリアクトルで実施した場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where the arc noise removal apparatus which prevents the propagation of the arc noise between the systems in Embodiment 3 of this invention is implemented by the reactor. この発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をコンデンサで実施した場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where the arc noise removal apparatus which prevents the propagation of the arc noise between the systems in Embodiment 3 of this invention is implemented with the capacitor. この発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置を低域通過フィルタで実施した場合を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the case where the arc noise removal apparatus which prevents the propagation of the arc noise between the systems in Embodiment 3 of this invention is implemented with the low-pass filter.

以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の概略構成を示すブロック図、図２はこの発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の適用される太陽光発電システムを示す概略回路図、図３はこの発明の実施の形態１におけるアーク検出装置を適用した太陽光発電システムを示す概略回路図、図４はこの発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電流周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図５はこの発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図６はこの発明の実施の形態１における直列アーク発生時にインバータノイズが重畳した場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図７はこの発明の実施の形態１におけるインバータのスイッチングノイズを除去する場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図８はこの発明の実施の形態１におけるアーク判定装置の動作を示すフロー図、図９はこの発明の実施の形態１におけるアーク発生の有無を示す説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the drawings, the same or corresponding parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a schematic configuration of an arc detection device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic circuit diagram showing a solar power generation system to which the arc detection device according to Embodiment 1 of the present invention is applied. FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing a photovoltaic power generation system to which the arc detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is applied. FIG. 4 shows a power spectrum by current frequency analysis when a series arc is generated according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a power spectrum by voltage frequency analysis at the time of series arc generation according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 6 is a diagram in which inverter noise is superimposed at the time of series arc generation according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a power spectrum obtained by voltage frequency analysis in the case of the inverter, and FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the arc determination device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an arc according to the first embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows the presence or absence of generation | occurrence | production.

最初に図２にもとづき太陽光発電システムの回路構成を説明する。複数個の太陽光パネル１Ａが直列接続されてＡ系統の直流回路が形成されており、開閉器２Ａを介して直流母線に接続されている。同様に、複数個の太陽光パネル１Ｂが直列接続されてＢ系統の直流回路が形成されており、開閉器２Ｂを介して直流母線に接続されている。メガソーラーにおいてはこのような直流回路が多数設けられているが、図２においてはＡ系統とＢ系統の２系統のみ図示している。直流母線は定格電流の大きな直流開閉器３を介してパワーコンディショナ４に接続されており、太陽光パネル１Ａ，１Ｂで発電された直流電力は、パワーコンディショナ４によって商用周波数の交流電力に変換されて、商用電力網を介して一般家庭や工場などの需要家に供給される。
図３において、開閉器２Ａ，２Ｂの端子間に電圧センサ５Ａ，５Ｂが設けられており、直流開閉器３の端子間に電圧センサ６が設けられている。開閉器２Ａ，２Ｂと直流母線の間には直流回路を保護するためのサージアブソーバ７１Ａ，７２Ａ，７１Ｂ，７２Ｂおよび逆流防止ダイオード８Ａ，８Ｂが設けられている。また、直流回路に発生するアークとしては、直列アーク９Ａと並列アーク９Ｂがある。 First, the circuit configuration of the photovoltaic power generation system will be described with reference to FIG. A plurality of solar panels 1A are connected in series to form an A system DC circuit, which is connected to a DC bus via a switch 2A. Similarly, a plurality of solar panels 1B are connected in series to form a B system DC circuit, which is connected to a DC bus via a switch 2B. A large number of such DC circuits are provided in the mega solar, but only two systems of A system and B system are shown in FIG. The DC bus is connected to the power conditioner 4 via the DC switch 3 having a large rated current, and the DC power generated by the solar panels 1A and 1B is converted into AC power of commercial frequency by the power conditioner 4. Then, it is supplied to consumers such as ordinary households and factories via a commercial power network.
In FIG. 3, voltage sensors 5 </ b> A and 5 </ b> B are provided between the terminals of the switches 2 </ b> A and 2 </ b> B, and a voltage sensor 6 is provided between the terminals of the DC switch 3. Surge absorbers 71A, 72A, 71B, 72B and backflow prevention diodes 8A, 8B for protecting the DC circuit are provided between the switches 2A, 2B and the DC bus. As arcs generated in the DC circuit, there are a series arc 9A and a parallel arc 9B.

図１において、アーク検出装置１００は電圧センサ５Ａ，５Ｂからの出力電圧（信号）を取得してパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換装置１１０と、パワースペクトル変換装置１１０で変換されたパワースペクトルを記録するパワースペクトル記録装置１２０と、パワースペクトル記録装置１２０に記録されたパワースペクトルからパワーコンディショナ４を構成するインバータ（図示せず）のスイッチングノイズを除去したアーク判定用周波数帯域を求めるスイッチングノイズ除去判定装置１３０と、スイッチングノイズ除去判定装置１３０で求められたアーク判定用周波数帯域のパワースペクトルの傾きを求め、求めた傾きが所定の基準値よりも大きいときにアークが発生していると判定するアーク判定装置１４０により構成されている。   In FIG. 1, the arc detection device 100 acquires the output voltage (signal) from the voltage sensors 5 </ b> A and 5 </ b> B and converts it into a power spectrum, and records the power spectrum converted by the power spectrum conversion device 110. Power spectrum recording device 120 for performing switching noise removal determination for obtaining an arc determination frequency band from which switching noise of an inverter (not shown) constituting the power conditioner 4 is removed from the power spectrum recorded in the power spectrum recording device 120 Arc for determining the arc of the power spectrum in the frequency band for arc determination obtained by the device 130 and the switching noise elimination determination device 130, and determining that an arc is generated when the obtained gradient is greater than a predetermined reference value. By the determination device 140 It has been made.

次に、アーク検出装置１００を構成する各装置の詳細構成を説明する。パワースペクトル変換装置１１０は、電圧センサ５Ａ，５Ｂからの出力信号を取得するセンサ信号取得部１１１と、取得した電圧信号をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換部１１２と、変換したパワースペクトルをパワースペクトル記録装置１２０へ伝送するパワースペクトル伝送部１１３を備えている。
パワースペクトル記録装置１２０は、パワースペクトル変換装置１１０から伝送されたパワースペクトルを記録するパワースペクトル格納部１２１と、記録したパワースペクトルをスイッチングノイズ除去判定装置１３０に伝送するパワースペクトル伝送部１２２と、スイッチングノイズ除去判定装置１３０でノイズ除去判定された情報をもとにアーク判定用に用いる周波数帯域を記録するアーク判定用周波数帯域取得部１２３と、パワースペクトル格納部１２１に記録されたパワースペクトルとアーク判定用周波数帯域取得部１２３に記録された周波数帯域をもとにアーク判定用に用いられる周波数帯域のパワースペクトル強度を求めるパワースペクトル強度解析部１２４と、求められたパワースペクトル強度をアーク判定装置１４０に伝送するアーク判定用パワースペクトル伝送部１２５で構成されている。 Next, the detailed structure of each apparatus which comprises the arc detection apparatus 100 is demonstrated. The power spectrum conversion device 110 includes a sensor signal acquisition unit 111 that acquires output signals from the voltage sensors 5A and 5B, a power spectrum conversion unit 112 that converts the acquired voltage signal into a power spectrum, and the converted power spectrum as a power spectrum. A power spectrum transmission unit 113 for transmission to the recording device 120 is provided.
The power spectrum recording device 120 includes a power spectrum storage unit 121 that records the power spectrum transmitted from the power spectrum conversion device 110, a power spectrum transmission unit 122 that transmits the recorded power spectrum to the switching noise removal determination device 130, and a switching An arc determination frequency band acquisition unit 123 that records a frequency band used for arc determination based on information determined by noise removal determination device 130, and a power spectrum and arc determination recorded in power spectrum storage unit 121. The power spectrum intensity analysis unit 124 for obtaining the power spectrum intensity of the frequency band used for arc determination based on the frequency band recorded in the frequency band acquisition unit 123, and the obtained power spectrum intensity for the arc determination device 140 Biography It is composed of the arc determination power spectrum transmitting unit 125.

スイッチングノイズ除去判定装置１３０は、パワースペクトル記録装置１２０から伝送されたパワースペクトルを記録するパワースペクトル格納部１３１と、伝送されたパワースペクトルの情報をもとにインバータのスイッチングノイズの周波数帯域を除去し、アーク判定用に用いる周波数帯域を決定するノイズ解析部１３２と、決定したアーク判定用の周波数帯域情報をパワースペクトル記録装置１２０に伝送するアーク判定用周波数帯域伝送部１３３で構成されている。
アーク判定装置１４０は、パワースペクトル記録装置１２０から伝送されたパワースペクトル強度を格納するパワースペクトル格納部１４１と、パワースペクトル強度からパワースペクトルの傾きを解析するアーク判定解析部１４２と、所定の基準値を格納する基準値格納部１４３と、アーク判定解析部１４２で得られた結果と基準値格納部１４３から取り出した基準値を比較してアーク有無を判定するアーク判定部１４４と、アーク判定部１４４がアーク発生と判断した時に該当する直流回路の開閉器を作動させる直流開閉器動作信号伝送部１４５と、アーク判定部１４４がアーク発生と判断した時に警報器（図示せず）を作動させる警報器動作信号伝送部１４６で構成される。 The switching noise elimination determination device 130 removes the frequency band of the switching noise of the inverter based on the power spectrum storage unit 131 that records the power spectrum transmitted from the power spectrum recording device 120 and the information of the transmitted power spectrum. , A noise analysis unit 132 that determines a frequency band used for arc determination, and an arc determination frequency band transmission unit 133 that transmits the determined frequency band information for arc determination to the power spectrum recording device 120.
The arc determination device 140 includes a power spectrum storage unit 141 that stores the power spectrum intensity transmitted from the power spectrum recording device 120, an arc determination analysis unit 142 that analyzes the slope of the power spectrum from the power spectrum intensity, and a predetermined reference value. The reference value storage unit 143 for storing the arc, the arc determination unit 144 for comparing the result obtained by the arc determination analysis unit 142 with the reference value extracted from the reference value storage unit 143 to determine the presence or absence of an arc, and the arc determination unit 144 DC switch operation signal transmission unit 145 that activates the switch of the corresponding DC circuit when it is determined that an arc has occurred, and an alarm device that activates an alarm device (not shown) when arc determination unit 144 determines that an arc has occurred The operation signal transmission unit 146 is configured.

次にアーク判定手法を検討した実験結果について説明する。直流回路に発生するアークは直列アーク９Ａと並列アーク９Ｂが想定されるが、並列アーク９Ｂは電圧や電流の変動が大きくアーク発生の検出が比較的に容易であるが、特に、直列アーク９Ａについては接続端子部の締め付け忘れや緩み等で発生する可能性が高いものであり、電圧や電流の変動が小さく、増幅器で信号強度を増幅させたとしてもノイズ等の影響でアーク発生を誤検出する恐れがある。そこで、直流回路中で直列アーク９Ａを模擬した実験結果をもとにアーク判定手法を検討した。直流回路中で直列アーク９Ａを模擬した実験で電流センサの電流波形を周波数解析して求めたパワースペクトルの結果を図４に示す。実験では直流回路に直流電流を８Ａ（ＤＣ８Ａ）、４Ａ（ＤＣ４Ａ）および２Ａ（ＤＣ２Ａ）流している状態で直列アーク９Ａを発生させて、そのときのパワースペクトルとアークが発生していないときのパワースペクトルを比較した。直流回路内で直列アーク９Ａが発生した場合、低電流であるほど電流に重畳するアークノイズが小さくなり、特に、直流電流が２Ａ（ＤＣ２Ａ）および４Ａ（ＤＣ４Ａ）のときのパワースペクトルはアーク無しのパワースペクトルと差異が小さく、アークの有無を判定するのが困難であった。   Next, the experimental results of examining the arc determination method will be described. Although the arc generated in the DC circuit is assumed to be a series arc 9A and a parallel arc 9B, the parallel arc 9B has a large variation in voltage and current and detection of arc occurrence is relatively easy. Is likely to occur due to forgetting or loosening of the connection terminal, etc., and fluctuations in voltage and current are small, and even if the signal intensity is amplified by an amplifier, the occurrence of an arc is erroneously detected due to the influence of noise, etc. There is a fear. Therefore, an arc determination method was examined based on the experimental results of simulating a series arc 9A in a DC circuit. FIG. 4 shows the result of the power spectrum obtained by frequency analysis of the current waveform of the current sensor in an experiment simulating the series arc 9A in a DC circuit. In the experiment, a series arc 9A was generated with a direct current flowing through the DC circuit at 8A (DC8A), 4A (DC4A) and 2A (DC2A), and the power spectrum at that time and the power when no arc occurred The spectra were compared. When the series arc 9A occurs in the DC circuit, the lower the current, the smaller the arc noise superimposed on the current. In particular, the power spectrum when the DC current is 2A (DC2A) and 4A (DC4A) has no arc. The difference from the power spectrum was small, and it was difficult to determine the presence or absence of an arc.

この実験結果から、電流値が小さいほどアーク有無によるパワースペクトルの信号差が明確でなくアーク検出が困難であり、また、増幅器で信号強度を増幅させてもノイズで誤動作する恐れがある。一般に太陽光発電パネルは短絡電流でさえも１０Ａ程度と小さい電流しか流れないものであるため、電流でのアーク検出は困難である。
一方、同様の実験回路で電圧センサの電圧波形により求めたパワースペクトルの結果を図５に示す。電圧はアーク発生による電圧降下分（２０Ｖ程度）変化するため、電圧パワースペクトルの結果はそのときに直流回路に流れている電流値によらず、発生したアークの大きさに応じたノイズが重畳するため、アークが発生していない時の信号強度と比較して明確な違いがありアーク有無を判定しやすい。このときのノイズは１／ｆノイズと言われており、周波数の逆数となるようなパワースペクトルの傾きをもった信号となる。さらに、１〜１０ｋＨｚの周波数帯域は他の周波数帯域成分と比較してアークノイズの信号強度が顕著に現れるため、アーク有無の判定には好ましい周波数帯域である。 From this experimental result, as the current value is smaller, the signal difference of the power spectrum due to the presence or absence of the arc is not clear and the arc detection is difficult, and even if the signal intensity is amplified by the amplifier, there is a possibility of malfunction due to noise. In general, since a photovoltaic power generation panel is such that even a short circuit current flows only as small as about 10 A, it is difficult to detect an arc with a current.
On the other hand, FIG. 5 shows the result of the power spectrum obtained from the voltage waveform of the voltage sensor using the same experimental circuit. Since the voltage changes by the voltage drop (about 20V) due to the arc generation, the voltage power spectrum results are superimposed with noise corresponding to the size of the generated arc, regardless of the current value flowing through the DC circuit at that time. Therefore, there is a clear difference compared to the signal intensity when no arc is generated, and it is easy to determine the presence or absence of an arc. The noise at this time is said to be 1 / f noise, and is a signal having a power spectrum gradient that is the reciprocal of the frequency. Further, the frequency band of 1 to 10 kHz is a preferable frequency band for the determination of the presence or absence of an arc because the signal intensity of arc noise appears significantly as compared with other frequency band components.

このため、本発明のアーク検出装置１００は電圧のパワースペクトルを使用してアークを検出するものとした。従って、パワースペクトル変換装置１１０のパワースペクトル変換部１１２は１〜１０ｋＨｚの周波数帯域のみに関して、センサ信号取得部１１１で得られた電圧センサ５Ａ，５Ｂからの信号をパワースペクトルに変換すればよく、またパワースペクトル伝送部１１３は１〜１０ｋＨｚの周波数帯域のみパワースペクトル記録装置１２０に伝送すればよい。   For this reason, the arc detection apparatus 100 of the present invention detects an arc using the power spectrum of the voltage. Therefore, the power spectrum conversion unit 112 of the power spectrum conversion device 110 only has to convert the signals from the voltage sensors 5A and 5B obtained by the sensor signal acquisition unit 111 into a power spectrum for only the frequency band of 1 to 10 kHz. The power spectrum transmission unit 113 may transmit only the frequency band of 1 to 10 kHz to the power spectrum recording device 120.

パワースペクトル記録装置１２０のパワースペクトル格納部１２１はパワースペクトル伝送部１１３から伝送されてきた１〜１０ｋＨｚの周波数帯域のパワースペクトルを図７に示す１ｋＨｚ間隔のｆ１〜ｆ９の９個の帯域に分けて格納する。具体的にはＢＰＦ（バイパスフィルタ）を使用してｆ１〜ｆ９の帯域ごとのパワースペクトルを取得し、その強度の平均値（以下、パワースペクトル強度と称す）を格納している。
一般に、太陽光発電システムでは、直流を交流に変換するパワーコンディショナ４が設けられており、図６に示すようにパワーコンディショナ４のインバータのスイッチング周波数がノイズとして電圧周波数成分に重畳する。このため、パワースペクトル伝送部１２２はパワースペクトル格納部１２１に格納されたパワースペクトル強度をスイッチングノイズ除去判定装置１３０へ送付する。スイッチングノイズ除去判定装置１３０では、急峻なスイッチングノイズの周波数帯域を解析し、アーク判定用周波数帯域を決定する必要がある。これは、スイッチングノイズによりアーク発生を誤検出するのを防ぐためである。 The power spectrum storage unit 121 of the power spectrum recording device 120 divides the power spectrum in the frequency band of 1 to 10 kHz transmitted from the power spectrum transmission unit 113 into nine bands f1 to f9 at 1 kHz intervals shown in FIG. Store. Specifically, a power spectrum for each band of f1 to f9 is acquired using a BPF (bypass filter), and an average value of the intensity (hereinafter referred to as power spectrum intensity) is stored.
Generally, in a photovoltaic power generation system, a power conditioner 4 that converts direct current into alternating current is provided, and the switching frequency of the inverter of the power conditioner 4 is superimposed on the voltage frequency component as noise as shown in FIG. Therefore, the power spectrum transmission unit 122 sends the power spectrum intensity stored in the power spectrum storage unit 121 to the switching noise removal determination device 130. The switching noise elimination determination device 130 needs to analyze the frequency band of steep switching noise and determine the arc determination frequency band. This is to prevent erroneous detection of arc occurrence due to switching noise.

スイッチングノイズの除去判定は、スイッチングノイズがパワーコンディショナ４のインバータから発生したものを対象としており、スイッチングノイズが発生する周波数帯域は常に変わらない。従って設定後最初の１回のみスイッチングノイズ除去判定を行えばよいが、好ましくは１日１回アークの発生していないときにスイッチングノイズ除去判定を行うものとする。具体的には、スイッチングノイズ除去判定装置１３０のパワースペクトル格納部１３１に伝送されたパワースペクトル強度を格納し、ノイズ解析部１３２でパワースペクトル強度の高い周波数帯域を選択除去することで、スイッチングノイズによる周波数成分をアーク有無判定から比較対象外とする手法である。図７に示す場合はインバータのスイッチングノイズが重畳する少なくともｆ６、ｆ７、ｆ８の周波数帯域を除く。このようにして、ノイズ解析部１３２でスイッチングノイズを除去し、アーク判定用の周波数帯域は残ったｆ１〜ｆ５およびｆ９を使用するよう決定する。このようにして決定されたアーク判定用の周波数帯域はアーク判定用周波数帯域伝送部１３３からパワースペクトル記録装置１２０に伝送され、アーク判定用周波数帯域取得部１２３に記録される。   Switching noise removal determination is for switching noise generated from the inverter of the power conditioner 4, and the frequency band in which the switching noise is generated does not always change. Therefore, the switching noise removal determination may be performed only once for the first time after the setting, but preferably the switching noise removal determination is performed when an arc is not generated once a day. Specifically, the power spectrum intensity transmitted to the power spectrum storage unit 131 of the switching noise elimination determination device 130 is stored, and the noise analysis unit 132 selectively removes a frequency band having a high power spectrum intensity, thereby causing switching noise. This is a method in which the frequency component is excluded from the comparison target based on the arc presence / absence determination. In the case shown in FIG. 7, at least the frequency bands of f6, f7, and f8 where the switching noise of the inverter is superimposed are excluded. In this way, the switching noise is removed by the noise analysis unit 132, and the remaining frequency bands for arc determination are determined to use the remaining f1 to f5 and f9. The arc determination frequency band determined as described above is transmitted from the arc determination frequency band transmission unit 133 to the power spectrum recording device 120 and recorded in the arc determination frequency band acquisition unit 123.

この状態でアークが発生すると、パワースペクトル格納部１２１に記録されているパワースペクトル強度が更新される。パワースペクトル強度解析部１２４はアーク判定用周波数帯域取得部１２３に記録された帯域の中から、少なくとも３点以上の帯域におけるパワースペクトル強度をパワースペクトル格納部１２１から取得して、アーク判定用パワースペクトル伝送部１２５から、アーク判定装置１４０に伝送する。
アーク判定装置１４０は伝送されてきたアーク判定用パワースペクトル強度のデータをパワースペクトル格納部１４１に記録する。パワースペクトル強度がパワースペクトル記録装置１２０から送られてきた後のアーク判定装置１４０の処理を、図８のフロー図に示す。図８において、パワースペクトル格納部１４１のパワースペクトル強度データが更新（ステップＳ１）されると、アーク判定解析部１４２で最小二乗法によりパワースペクトル強度３点の傾きを算出（ステップＳ２）する。複数点であれば傾きは算出できるが、２点の場合には傾き誤差が大きいと考え３点以上とする。具体的には３点のデータ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）を取得したと仮定して、下記の式にて傾きａを算出する。ここでｘ１、ｘ２、ｘ３は選出した帯域の中心周波数、ｙ１、ｙ２、ｙ３は取得した帯域のパワースペクトル強度である。 When an arc is generated in this state, the power spectrum intensity recorded in the power spectrum storage unit 121 is updated. The power spectrum intensity analysis unit 124 acquires power spectrum intensities in at least three bands from the band recorded in the arc determination frequency band acquisition unit 123 from the power spectrum storage unit 121 to obtain an arc determination power spectrum. The data is transmitted from the transmission unit 125 to the arc determination device 140.
The arc determination device 140 records the transmitted arc determination power spectrum intensity data in the power spectrum storage unit 141. The process of the arc determination device 140 after the power spectrum intensity is sent from the power spectrum recording device 120 is shown in the flowchart of FIG. In FIG. 8, when the power spectrum intensity data in the power spectrum storage unit 141 is updated (step S1), the arc determination analysis unit 142 calculates the slope of the power spectrum intensity at three points by the least square method (step S2). The inclination can be calculated if there are a plurality of points, but if there are two points, the inclination error is considered to be large, and it is set to 3 points or more. Specifically, assuming that three points of data (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) have been acquired, the slope a is calculated by the following equation. Here, x1, x2, and x3 are center frequencies of the selected band, and y1, y2, and y3 are power spectrum intensities of the acquired band.

Figure 2014134445
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アーク無しの場合のパワースペクトルの傾きは、１×１０−５程度であり日々わずかに変動するため、誤差等を考慮して基準値として傾き１×１０−４に決めて基準値格納部１４３に記録しているので、アーク判定解析部１４２で計算した結果の傾きと基準値をアーク判定部１４４で比較（ステップＳ３）する。アーク判定部１４４で比較した結果、基準値よりも傾きが大きい場合にアーク有と判定（ステップＳ４）する。また（ステップＳ３）で比較した結果、基準値よりも傾きが小さければ、アーク無と判定（ステップＳ５）して最初（スタート）に戻る。以上の説明で図８に示すフロー図の動作説明は終了するが、アーク判定部１４４がアーク有と判定した場合には、その直流回路系統を直流母線から切り離すために、遠隔操作可能な直流開閉器に直流開閉器動作信号伝送部１４５から信号を送り直流開閉器を開放させる。具体的には、例えば図９のＡ系統の直流回路に直列アーク９Ａが発生していれば、電圧センサ５Ａで検出した電圧のパワースペクトルに傾きが発生するから、アーク有りとして開閉器２Ａを開くことになる。また、警報器動作信号伝送部１４６から監視ステーションなどに取り付けられた警報機（図示せず）に信号を送り、管理者にアーク発生を知らせるための警報を発する。 The inclination of the power spectrum without arc is about 1 × 10 −5 and slightly fluctuates every day. Therefore, the inclination is determined to be 1 × 10 −4 as a reference value in consideration of errors and the like, and is stored in the reference value storage unit 143. Since the data is recorded, the arc determination unit 144 compares the slope of the result calculated by the arc determination analysis unit 142 with the reference value (step S3). As a result of the comparison by the arc determination unit 144, when the inclination is larger than the reference value, it is determined that there is an arc (step S4). If the inclination is smaller than the reference value as a result of the comparison in (Step S3), it is determined that there is no arc (Step S5), and the process returns to the start (start). The above description of the operation of the flowchart shown in FIG. 8 is completed. However, when the arc determination unit 144 determines that there is an arc, the DC switching system can be remotely operated to disconnect the DC circuit system from the DC bus. A signal is sent from the DC switch operation signal transmission unit 145 to the switch to open the DC switch. Specifically, for example, if a series arc 9A is generated in the DC circuit of the A system in FIG. 9, the power spectrum of the voltage detected by the voltage sensor 5A is inclined, so the switch 2A is opened with an arc. It will be. In addition, a signal is sent from the alarm device operation signal transmission unit 146 to an alarm device (not shown) attached to a monitoring station or the like to issue an alarm for notifying the manager of the occurrence of an arc.

以上説明のように電圧のパワースペクトルの傾きによりアークの発生を検出することで精度の良いアーク検出装置が得られる効果がある。なお、上記説明ではパワースペクトルの傾きは最小二乗法を使用して算出する場合について説明したが、傾きの算出は、例えば回帰直線もしくは偶数の次数による多項式近似曲線など、他の算出方法を使用してもよく、パワースペクトルの傾きを求める方法はどのような方法であってもよい。また、上記説明ではスイッチングノイズ除去判定装置１３０がスイッチングノイズの高い３個の周波数帯域を除く場合について説明したが、スイッチングノイズ除去判定装置１３０はスイッチングノイズの低い３個の周波数帯域をアーク判定用周波数帯域として選出するようにしてもよく、結果としてスイッチングノイズが除去できればよい。   As described above, there is an effect that a highly accurate arc detection device can be obtained by detecting the occurrence of an arc based on the slope of the power spectrum of the voltage. In the above description, the slope of the power spectrum is calculated using the least square method. However, the slope is calculated using another calculation method such as a regression line or a polynomial approximation curve of even order. Any method may be used as a method of obtaining the slope of the power spectrum. In the above description, the switching noise removal determination device 130 has been described as excluding the three frequency bands with high switching noise. However, the switching noise removal determination device 130 uses the three frequency bands with low switching noise as arc determination frequencies. The band may be selected, and as long as the switching noise can be removed as a result.

実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２におけるアーク発生時の電圧降下を示す説明図である。上記実施の形態１では、電圧のパワースペクトルの傾きによりアークの発生を検出する場合について説明したが、電圧センサ５Ａ，５Ｂでアーク電圧の電圧シフト量を計測し、パワースペクトル強度の変化に加えて電圧シフトが生じた時をアーク発生と判定することで、より精度の高いアーク検出が可能となる。アーク発生時の電圧シフトは図１０に示すように、μｓオーダで電圧が２０Ｖ程度降下する。そのため、例えば図３のＡ系統で発生した直列アーク９Ａでは電圧センサ５Ａでのみ２０Ｖ程度の電圧シフトが生じる。他系統には太陽光パネルに接続されるケーブル（以下、太陽光ケーブルと称す）に逆流防止ダイオード８Ａが取り付けられているので、電圧シフトが生じない。そのため、電圧シフトが検出され、かつ、パワースペクトルの傾きがアーク判定レベルを超えた場合にはアーク有と判定する。また、図３のＢ系統で発生した並列アーク９Ｂにおいては、電圧センサ５Ｂの出力がアーク電圧分の２０Ｖ程度にまで低下するため、電圧シフト量が大きく容易にアーク検出可能となる。また、並列アーク９Ｂにおいても、太陽光ケーブルに逆流防止ダイオード８Ｂが取り付けられているので、アークの発生していない他系統では電圧シフトが生じない。逆流防止ダイオード８Ａ，８Ｂは太陽光パネル１Ａ，１Ｂと負荷又は蓄電池との間に順方向に接続されたダイオードで負荷又は蓄電池からの逆流を防ぐ為に取り付けられている。そのため、自系統で発生した電圧シフトは他系統では発生しない特徴を有している。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a voltage drop when an arc is generated in the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the case where the occurrence of an arc is detected by the inclination of the power spectrum of the voltage has been described. However, the voltage shift amount of the arc voltage is measured by the voltage sensors 5A and 5B, and in addition to the change of the power spectrum intensity. By determining the occurrence of an arc when a voltage shift occurs, it is possible to detect the arc with higher accuracy. As shown in FIG. 10, the voltage shift at the time of arc occurrence drops about 20V in the order of μs. Therefore, for example, in the series arc 9A generated in the system A of FIG. 3, a voltage shift of about 20 V occurs only in the voltage sensor 5A. In other systems, the backflow prevention diode 8A is attached to a cable (hereinafter referred to as a solar cable) connected to the solar panel, so that no voltage shift occurs. Therefore, when a voltage shift is detected and the slope of the power spectrum exceeds the arc determination level, it is determined that there is an arc. Further, in the parallel arc 9B generated in the B system of FIG. 3, the output of the voltage sensor 5B is reduced to about 20 V corresponding to the arc voltage, so that the arc can be easily detected with a large voltage shift amount. Also, in the parallel arc 9B, since the backflow prevention diode 8B is attached to the solar cable, a voltage shift does not occur in other systems where no arc is generated. The backflow prevention diodes 8A and 8B are diodes connected in the forward direction between the solar panels 1A and 1B and the load or the storage battery, and are attached to prevent backflow from the load or the storage battery. Therefore, the voltage shift generated in the own system has a feature that does not occur in other systems.

ただし、天気の状態で時々刻々と日射量が変動するため、それに伴い出力電圧の変動も起こる。このため、パワースペクトルも同時に計測して、電圧シフトの時系列データと周波数分析したパワースペクトルの２種類を使用してアーク発生を検出することにより、日射量の変化による出力の変動に伴う誤検出を防ぐことが可能となる。また、太陽光パネル１Ａ，１Ｂは一般に熱を帯びると出力電圧が低下するため、環境による出力電圧の変動でアークを誤検出してしまうことを防止することもできる。このように、電圧シフト量とパワースペクトルの同時測定を併用してアークの発生を検出することにより、アーク検出精度を向上させることができ、かつアークの発生した系統の直流開閉器のみを選択的に開放させ、健全な系統では継続運転を実施することができる。   However, since the amount of solar radiation varies from moment to moment in the weather, the output voltage also varies accordingly. For this reason, the power spectrum is also measured at the same time, and by using two types of voltage shift time-series data and frequency-analyzed power spectrum, the occurrence of arc is detected, so that false detection accompanying fluctuations in output due to changes in solar radiation Can be prevented. In addition, since the output voltage of the solar panels 1A and 1B generally decreases when heated, it is possible to prevent the arc from being erroneously detected due to fluctuations in the output voltage due to the environment. In this way, the arc detection accuracy can be improved by detecting the occurrence of an arc by using the simultaneous measurement of the voltage shift amount and the power spectrum, and only the DC switch of the system in which the arc is generated can be selectively used. In a healthy system, continuous operation can be performed.

実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をリアクトルで実施した場合を示す説明図、図１２はこの発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をコンデンサで実施した場合を示す説明図、図１３はこの発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置を低域通過フィルタで実施した場合を示す説明図である。上記実施の形態１では自系統で発生したアークノイズが他系統へ伝播して、他系統の電圧センサからの出力信号でアーク発生を誤判定してしまう恐れがある。これについては、太陽光ケーブルが他系統と接続されるまでに距離が長いことから図９に示すようにアークノイズが途中で減衰し、自系統で発生したノイズのみを検出可能であると考える。しかし減衰が小さくアークノイズが他系統に伝播していくことも考慮すると、アークノイズ除去装置を設置するのが有効である。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a case where an arc noise elimination device for preventing propagation of arc noise between systems in Embodiment 3 of the present invention is implemented by a reactor, and FIG. 12 shows arcs between systems in Embodiment 3 of the present invention. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a case where an arc noise elimination device for preventing noise propagation is implemented by a capacitor, and FIG. 13 is a low-pass filter for the arc noise elimination device for preventing arc noise propagation between systems in Embodiment 3 of the present invention. It is explanatory drawing which shows the case where it implements. In the first embodiment, arc noise generated in the own system may propagate to another system, and the occurrence of arc may be erroneously determined by the output signal from the voltage sensor of the other system. About this, since a distance is long until a solar cable is connected with another system | strain, as shown in FIG. 9, it thinks that arc noise attenuate | damps on the way and only the noise which generate | occur | produced in the own system | strain is detectable. However, considering that the attenuation is small and the arc noise propagates to other systems, it is effective to install an arc noise elimination device.

アークノイズ除去装置としては、図１１に示すように太陽光ケーブルと直列にかつ電圧センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃと直流母線の間にインダクタンス１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを挿入するものや、図１２に示すように電圧センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃと直流母線の間の太陽光ケーブルと接地間にコンデンサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを挿入するもの、および図１３に示すように太陽光ケーブルと直列にかつ電圧センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃと直流母線の間に低域通過フィルタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを挿入するものなどがある。このようなアークノイズ除去装置を設置することで、パワーコンディショナ４のインバータによるスイッチングノイズも低減できるため、場合によってはスイッチングノイズ除去判定装置１３０を不要にできる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 As an arc noise removing device, as shown in FIG. 11, an inductor 10A, 10B, 10C is inserted in series between the solar power cable and between the voltage sensors 5A, 5B, 5C and the DC bus, or as shown in FIG. A capacitor 11A, 11B, 11C is inserted between the solar cable between the voltage sensors 5A, 5B, 5C and the DC bus and the ground, and as shown in FIG. 13, in series with the solar cable and the voltage sensors 5A, 5B, 5C. And low-pass filters 12A, 12B, 12C are inserted between the DC bus and the like. By installing such an arc noise elimination device, the switching noise due to the inverter of the power conditioner 4 can also be reduced, so that the switching noise elimination judgment device 130 can be dispensed with in some cases.
It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.

１Ａ，１Ｂ 太陽光パネル、２Ａ，２Ｂ 開閉器、５Ａ，５Ｂ 電圧センサ、１００ アーク検出装置、１１０ パワースペクトル変換装置、１２０ パワースペクトル記録装置、１３０ スイッチングノイズ除去判定装置、１４０ アーク判定装置。
1A, 1B Solar panel, 2A, 2B switch, 5A, 5B voltage sensor, 100 arc detector, 110 power spectrum converter, 120 power spectrum recording device, 130 switching noise removal determination device, 140 arc determination device.

Claims (9)

直流回路を開閉する開閉器の端子間に設けられ該端子間の電圧を検出する電圧センサと、該電圧センサからの出力をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換装置と、該パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルの傾きにより上記直流回路のアーク発生の有無を判定するアーク判定装置を備えたことを特徴とするアーク検出装置。   A voltage sensor provided between terminals of a switch that opens and closes a DC circuit, detects a voltage between the terminals, a power spectrum converter that converts an output from the voltage sensor into a power spectrum, and converts by the power spectrum converter An arc detection device comprising an arc determination device for determining whether or not an arc is generated in the DC circuit based on the slope of the power spectrum. 上記直流回路にインバータが接続されているとき、上記パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルから、上記インバータのスイッチングノイズによるパワースペクトルの周波数帯域を除去するスイッチングノイズ除去判定装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアーク検出装置。   When the inverter is connected to the DC circuit, a switching noise removal determination device is provided that removes the frequency band of the power spectrum due to the switching noise of the inverter from the power spectrum converted by the power spectrum conversion device. The arc detection device according to claim 1. 上記アーク判定装置は上記パワースペクトルの少なくとも３点の強度を使用して傾きを求めることを特徴とする請求項１または２に記載のアーク検出装置。   The arc detection device according to claim 1, wherein the arc determination device obtains an inclination using at least three intensities of the power spectrum. 上記アーク判定装置は上記電圧センサで検出された電圧に急激な低下があったとき上記判定を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアーク検出装置。   The arc detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the arc determination device performs the determination when the voltage detected by the voltage sensor is drastically decreased. 上記アーク判定装置によってアーク発生と判定されたとき上記開閉器を開放することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のアーク検出装置。   5. The arc detection device according to claim 1, wherein when the arc determination device determines that an arc has occurred, the switch is opened. 上記アーク判定装置によってアーク発生と判定されたとき該アーク発生を報知する警報装置を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアーク検出装置。   The arc detection apparatus according to claim 1, further comprising an alarm device that notifies the occurrence of an arc when the arc determination apparatus determines that an arc has occurred. 上記直流回路は複数の太陽光発電パネルが接続された太陽光発電システムであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアーク検出装置。   The arc detection apparatus according to claim 1, wherein the DC circuit is a solar power generation system in which a plurality of solar power generation panels are connected. 上記太陽光発電システムは複数の系統に分割されており、該分割された系統毎に上記開閉器が設置されていることを特徴とする請求項７に記載のアーク検出装置。   The arc detection apparatus according to claim 7, wherein the photovoltaic power generation system is divided into a plurality of systems, and the switch is installed for each of the divided systems. 上記複数の系統間に設置され、アークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置を備えたことを特徴とする請求項８に記載のアーク検出装置。
The arc detection apparatus according to claim 8, further comprising an arc noise removing apparatus that is installed between the plurality of systems and prevents propagation of arc noise.
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