CN105474494A - 直流发电系统以及直流发电系统的保护方法 - Google Patents

直流发电系统以及直流发电系统的保护方法 Download PDF

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Abstract

具备：电弧噪声解析部，根据电压电流传感器的信号的噪声，检测在直流发电系统中产生的电弧；电压电流变动解析部，当在电弧噪声解析部中检测到电弧的情况下，通过来自电压电流传感器的信号，解析各串的输出的电压电流工作点，根据电压电流工作点的检测到电弧前后的变动，确定电弧的产生部位；以及电弧检测装置，具有根据电压电流变动解析部中的电弧确定结果来控制开关的开闭的开关控制部。

Description

直流发电系统以及直流发电系统的保护方法
技术领域
本发明涉及直流发电系统中的并联电弧以及串联电弧的检测以及对电弧产生的保护。
背景技术
伴随可再生能源的普及，百万级太阳能系统(megasolarsystem)的建设在加速。在1MW容量的百万级太阳能系统中，面板张数需要约5000张，在广大的土地上铺满面板。太阳能发电系统是直流供电，且当前一般为750V以下的低电压，但将来还有可能达到1000V。进而，由于电缆的老化、盐害等，通电不良、接触电阻会增加，直流电弧故障事故(串联电弧、并联电弧)的产生概率提高。在发生了这样的事故时，在百万级太阳能系统那样的巨大系统中，难以确定事故部位。进而，在产生了串联电弧或并联电弧时流过的电流达不到切断器跳闸的电流。因此，在产生了电弧的情况下，需要确立太阳能发电系统的保护方法以使电弧不继续。
关于太阳能发电系统的电弧故障检测/保护，在例如专利文献1～3中被公开。在专利文献1中，求出对负载供给的电力与由光伏面板所生成的电力的差分，在电力差大于阈值的情况下，设置警报状态。或者，测定负载的噪声电压和光伏面板噪声电压，求出其差分，在两个噪声电压之差大于阈值的情况下，设置警报状态。在由光伏面板所生成的电力与负载的电力之差大于阈值的情况下，设置警报状态。但是，在百万级太阳能系统那样的大规模太阳能发电设备中，由于伴随着防逆流二极管或布线电缆的损耗以及电缆的老化等所致的电力损失，所以难以仅通过电力差来判断电弧的产生。
在专利文献2中，在电力线的端部和回线处设置电弧检测器，能够进行过电流保护、电弧故障保护、逆电流保护。但是，电弧的检测仅为利用逆电流探测的并联电弧判定。
在专利文献3中，通过电压电流的变动来进行电弧检测，但假定为使用恒定电压源的情况。太阳能发电系统的电压电流特性具有与恒定电压源不同的特性，判定方法不同。进而，不进行电弧产生位置或电弧模式的判定，无法确定电弧故障部位。进而，没有设想并联多个，没有包括电弧的选择切断技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-112937号公报
专利文献2：日本特开2011-91995号公报
专利文献3：国际公开WO2002/039561号
发明内容
发明所要解决的技术问题
作为直流发电系统的百万级太阳能系统是巨大的系统，所以在发生了电弧事故时，难以确定事故发生的部位。进而，由于短路电流由太阳能面板的电压电流特性而决定，所以即使产生了电弧事故，开关也不工作。需要仅隔断故障区间而在健全区间中实现持续运转。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种通过判定电弧产生部位、电弧模式，提高了对电弧产生的保护的直流发电系统。
解决技术问题的技术方案
本发明为一种直流发电系统，其中多个串与直流母线并联连接而对该直流母线供给电力，所述串由多个直流发电模块串联连接而成，其中，各个串在输出侧，具备检测该串的输出电压和输出电流的电压电流传感器以及切断该串向直流母线的连接的开关，该直流发电系统具备：电弧噪声解析部，根据电压电流传感器的信号的噪声，检测在直流发电系统中产生的电弧；电压电流变动解析部，当在电弧噪声解析部中检测到电弧的情况下，通过来自电压电流传感器的信号，解析各串的输出的电压电流工作点，根据电压电流工作点的检测到电弧前后的变动，确定电弧的产生部位；以及电弧检测装置，具有根据电压电流变动解析部中的电弧确定结果来控制开关的开闭的开关控制部。
发明效果
根据本发明，能够针对在直流发电系统内产生的电弧故障，确定电弧产生部位、电弧模式，仅隔断电弧故障区间。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的直流发电系统的概略结构的电路图。
图2是示出本发明的实施方式1的直流发电系统的电弧检测装置的结构的框图。
图3是说明本发明的实施方式1的直流发电系统的电弧检测装置的工作的流程图。
图4是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串内产生了串联电弧时的状态的概略图。
图5是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串内产生了串联电弧时的电压电流的变动的线图。
图6是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串外产生了串联电弧时的状态的概略图。
图7是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串外产生了串联电弧时的电压电流的变动的线图。
图8是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串内产生了并联电弧时的状态的概略图。
图9是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串内产生了并联电弧时的电压电流的变动的线图。
图10是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串外产生了并联电弧时的状态的概略图。
图11是用于说明在本发明的实施方式1的直流发电系统中在串外产生了并联电弧时的电压电流的变动的线图。
图12是示出本发明的实施方式1的直流发电系统的另一概略结构的电路图。
图13是示出本发明的实施方式1的直流发电系统的又一概略结构的电路图。
图14是示出本发明的实施方式2的直流发电系统的概略结构的电路图。
图15是用于说明在本发明的实施方式2的直流发电系统中在串内产生了串联电弧时的状态的概略图。
图16是用于说明在本发明的实施方式2的直流发电系统中在串外产生了串联电弧时的状态的概略图。
图17是用于说明在本发明的实施方式2的直流发电系统中在串内产生了并联电弧时的状态的概略图。
图18是用于说明在本发明的实施方式2的直流发电系统中在串内产生了并联电弧时的电压电流的变动的线图。
图19是用于说明在本发明的实施方式2的直流发电系统中在串外产生了并联电弧时的状态的概略图。
图20是示出本发明的实施方式3的直流发电系统的概略结构的电路图。
图21是示出本发明的实施方式4的直流发电系统的概略结构的电路图。
(符号说明)
1、1A、1B、1C：太阳能面板；2、2A、2B、2C：开关；3、3A、3B、3C：电压电流传感器；4：功率调节器；5A、5B、5C：二极管；6A、6B：串联电弧；7A、7B：并联电弧；100：电弧检测装置、110：输入部；120：电弧解析部；121：电弧噪声解析部；122：电压电流变动解析部；130：开关控制部。
具体实施方式
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的直流发电系统的概略结构的电路图。多个直流发电模块1A被串联连接而形成串A，经由开关2A而与直流母线20连接。同样地，多个直流发电模块1B被串联连接而形成串B，多个直流发电模块1C被串联连接而形成串C，分别经由开关2B、2C而与直流母线20连接。在百万级太阳能系统中，大多设置大量这样的串，而在图1中，仅图示了串A、串B、串C这3个串。在开关2(2A、2B、2C……)的附近设置了电压电流传感器3(3A、3B、3C……)，输入电压电流传感器3的输出并检测电弧的电弧检测装置100(100A、100B、100C……)安装于各电路。直流母线进而在功率调节器4侧合流。由直流发电模块1(1A、1B、1C……)所产生的直流电力通过功率调节器4被变换为商用频率的交流电力，经由商用电力网被供给到一般家庭、工厂等需求方。以下，以使用太阳能发电模块(也称为太阳能面板)1(1A、1B、1C……)作为直流发电模块1(1A、1B、1C……)的太阳能发电系统为例进行说明。
图2是示出本发明的实施方式1的直流发电系统的电弧检测装置100的结构的框图。输入部110包括电压信号输入部111、电流信号输入部112。输入部110将由设置于开关2的附近的电压电流传感器3检测到的电压以及电流的信号数据取入到电弧检测装置100。所取入的数据被传送到电弧解析部120。电弧解析部120包括电弧噪声解析部121和电压电流变动解析部122。电弧噪声解析部121探测电弧产生时的高频噪声，判定电弧产生。在电弧噪声解析部121中判定为电弧产生之后，在电压电流变动解析部122中进行确定电弧产生部位和电弧模式的处理。在电压电流变动解析部122中，判定电弧产生部位是在太阳能面板与电压电流传感器3之间、还是在电压电流传感器3与功率调节器4之间。进而，判定电弧的模式是串联电弧还是并联电弧。在产生了电弧时，为了持续健全的区间的运转，开关控制部130输出仅使恰当的开关2跳闸的指令。最后，由输出部140的显示部141显示有无电弧产生、电弧产生部位、电弧模式、工作了的开关，当由警报部142判定为产生了电弧时，发出警报。
图3是说明本发明的实施方式1的直流发电系统的电弧检测装置100的工作的流程图。在电弧检测装置100中，当从输入部110输入的电压电流信号被更新(步骤S1)时，由电弧噪声解析部121实施电弧噪声解析(步骤S2)。根据电弧噪声解析的结果，判定直流发电系统内的电弧产生(步骤S3)。将步骤2以及步骤3称为电弧检测步骤。当判定为有电弧产生(步骤4)时，在电压电流变动解析部122中解析电弧产生前后的电压电流(步骤S6)。在判定为无电弧产生的情况下(步骤S5)，返回到开始。在电压电流变动解析部122中，保存有预定期间的电压以及电流的信号数据，在判定为有电弧产生的情况下，解析电弧产生前后的电压电流的变动模式来决定电弧产生部位和电弧模式。判定电弧产生部位是否在电压电流传感器与太阳能面板之间(步骤S7)。将步骤6以及步骤7称为电弧产生部位确定步骤。在电弧产生部位判定之后，判定电弧模式是否为串联电弧(步骤S8、步骤S9)。另外，在电弧产生部位确定步骤之后，在控制开关的开关控制步骤中，对开关进行控制。
在直流电弧中有串联电弧和并联电弧。首先，对串联电弧进行说明。当在接受了负载的电线中产生意外的破损或切断时，在与其连接的电路部分的前端之间形成电弧。串联电弧是在太阳能面板与太阳能面板之间、太阳能面板与开关之间、开关与功率调节器之间、破损的电线的前端之间等产生的电弧。由于电缆的老化、施工失误、螺丝的松动等而产生。
接下来，对并联电弧进行说明。当在极性不同的两个导体之间流过了意外的电流的情况下，产生并联电弧。这在动物咬到电线时、电线老化时、由于外部的力而电线损伤了时等产生，导致绝缘体或保护功能的缺失，导致极性不同的金属部的接触，从而形成电弧。
图4是示出在太阳能面板1A与电压电流传感器3A之间产生了串联电弧6A时的概略图。与串联电弧6A同样的串联电弧在太阳能面板1B与电压电流传感器3B之间、或者太阳能面板1C与电压电流传感器3C之间的电路上也可能产生。但是，由于具有对称性，所以此处以串联电弧6A在太阳能面板1A和电压电流传感器3A间产生时为例进行说明。
当产生串联电弧、并联电弧时，一般在1kHz～1MHz左右的范围中产生电弧噪声。电弧噪声具有1/f的特性，在太阳能发电系统整个电路上重叠微小的噪声。由于与未产生电弧时的噪声强度比较，特别在1kHz至100kHz的范围中有明确的差异，所以作为在电流上重叠的电弧噪声，通过探测至少1kHz至100kHz的范围的高频噪声，从而能够判定电弧产生。电弧噪声的传播是公知的。通过消除来自功率调节器的噪声，能够容易地探测。但是，当仅通过电弧噪声来判定电弧产生时，在多个并联电路中所有电弧检测装置会判定为有电弧产生。其原因是由于电弧噪声向整个电路传播。因此，在本专利中，提出如下的电弧判定方法：不仅通过电弧噪声，而且还解析电压电流变动特性，从而能够确定电弧产生部位和电弧模式。
图5示出在图4的概略图所示的部位产生了串联电弧时的电压电流变动特性。太阳能发电的电压电流特性根据太阳辐射强度而不同。太阳辐射强度越大，最大工作输出电流Ipm越增加，太阳辐射强度越小，最大工作输出电流Ipm越小。另外，不论太阳辐射强度是多少，最大工作输出电压Vpm都不会大幅变化。通过功率调节器4的控制，始终使成为最大电力的工作点11持续。因此，最大工作输出电压Vpm以及最大工作输出电流Ipm的输出为通常时的工作点。另外，在各串中，当串自身为正常时，负载开路时的输出电压Voc和负载短路时的输出电流Isc已定，根据负载的状态，工作点在电压电流特性曲线10上。
当在太阳能面板1A与电压电流传感器3A之间产生串联电弧6A时，电压电流传感器3A的电压和电流降低而变为电弧产生后的工作点12。工作点12是从正常工作的电压电流特性曲线10偏离了的工作点。由于电弧的产生，电压电流在几μs～几十μs变动，所以从电弧产生前的工作点11转移到电弧产生后的工作点12的时间迅速到1ms以下，相比于天气或功率调节器所致的工作点的变化是极其迅速的。电压的降低量取决于电弧电压，电弧电压取决于最大工作电流。由于电弧产生而电路阻抗增加，电流也降低。没有产生串联电弧的串的电压电流传感器3B、3C的电压降低，电流增加，成为工作点13。由于没有产生串联电弧的串的电压电流在太阳能发电的电压电流特性曲线10上工作，所以随着电压降低，电流增加。
接下来，图7示出在图6的概略图所示的部位处产生了串联电弧时的电压电流变动特性。当在电压电流传感器3A与功率调节器4之间产生串联电弧6B时，电压电流传感器3A的电压增加，电流降低。此时，成为电弧产生后的工作点14。其原因在于，由于电弧产生而电路阻抗增加，电流降低。工作点14成为正常工作的电压电流特性曲线10上的工作点。串B以及C的电压电流传感器3B以及3C也同样地，电压增加，电流降低。此时，串B以及C的电弧产生后的工作点14与串A的电弧产生后的工作点一致。根据电路的对称性，电压和电流的变动量相同。
接下来，对并联电弧进行说明。图9示出在图8的概略图所示的部位处产生了并联电弧7A时的电压电流变动特性。当在太阳能面板1A与电压电流传感器3A之间产生并联电弧7A时，电压电流传感器3A的电压和电流降低而成为电弧产生后的工作点15。工作点15的电压为电弧电压左右(10V～40V)，由于电流从其它串逆流，所以过大的电流在逆向流过。工作点15是从正常工作的电压电流特性曲线10大幅偏离了的工作点。另一方面，其它串的电压电流传感器3B、3C的电压降低，电流增加，成为电弧产生后的工作点16。工作点16的电压为电弧电压左右(10V～40V)，电流成为与短路电流值等同的值。如图9所示，未产生异常的串的工作点16是正常工作的电压电流特性曲线10上的工作点。
接下来，图11示出在图10的概略图所示的部位处产生了并联电弧7B时的电压电流变动特性。当在电压电流传感器3A与功率调节器4之间产生了并联电弧7B时，电压电流传感器3A的电压降低，电流增加而成为电弧产生后的工作点19。工作点19的电压为电弧电压左右(10V～40V)，根据电压电流特性曲线10，电流成为接近短路电流Isc的值。如图11所示，由于在串内未产生异常，所以工作点16成为正常工作的电压电流特性曲线10上的工作点。其它串的电弧产生后的工作点与串A的工作点19一致。根据电路的对称性，电压和电流的变动量相同。
关于开关控制部130的工作、即开关控制步骤的工作，在判定了电弧产生部位之后决定。在产生了图4的串联电弧6A时，被输入了表示图5的电弧产生后的工作点12的电压电流变动的传感器的信号的串A的电弧检测装置100A使电压电流传感器3A的附近的开关2A跳闸。由此，从太阳能发电流出的电流停止而能够使串联电弧消弧。当开关2A跳闸时，串B以及串C的工作点从工作点13返回到工作点11，直流发电系统能够通过串B和串C持续工作。
在产生了图6的串联电弧6B时，在工作点14作为图7的电弧产生后的电压电流工作点持续了一定时间时，全部电弧检测装置100A、100B、100C分别使开关2A、2B、2C跳闸。由此，从太阳能发电流出的电流停止而能够使串联电弧消弧。
在产生了图8的并联电弧7A时，被输入了表示图9的电弧产生后的工作点15的电压电流变动的传感器的信号的电弧检测装置100A使电压电流传感器3A的附近的开关2A跳闸。
在产生了图10的并联电弧7B时，在向图11的电弧产生后的工作点19的电压电流变动持续了一定时间时被输入了传感器的信号的全部电弧检测装置100A、100B、100C分别使开关2A、2B、2C跳闸。
如以上那样，在电弧噪声解析部121中，当判定为产生了电弧时，在各个串的电弧检测装置100的电压电流变动解析部122中解析电弧产生前后的电压电流工作点，在电弧产生后的电压电流工作点从正常工作的电压电流特性曲线上偏离时，判断为在自身的串中产生了电弧而使自身的开关2跳闸。在电弧产生后的电压电流工作点处于正常工作的电压电流特性曲线上时，判断为在自身的串外产生了电弧，在与工作点11不同的电压电流工作点持续预定时间的情况下，使自身的开关2跳闸。在如图4和图8所示那样在串A内产生了电弧的情况下，首先串A的开关2A跳闸，串B、串C的工作点返回到工作点11，所以不使开关2B、开关2C跳闸亦可。另外，在如图6和图10所示那样在串外产生了电弧的情况下，由于正常工作的电压电流特性曲线上的工作点14、工作点19继续，所以在这些工作点持续预定时间的情况下，使所有开关2A、2B、2C跳闸，直流发电系统被保护。
另外，在本专利中，即使在如图12那样电压电流传感器3(3A、3B、3C……)设置于开关与太阳能面板之间的情况下，也能够通过同样的保护方法来检测电弧。其原因在于，开关闭合期间的电压电流变动相同。
进而，在本专利中，即使在如图13那样电弧检测装置100(100A、100B、100C……)和电压电流传感器3(3A、3B、3C……)是一体型的情况下，也能够通过同样的电弧解析来实现电弧保护。只要能够将从电压电流传感器3(3A、3B、3C……)输出的电压和电流传送到电弧检测装置100(100A、100B、100C……)，设置场所就不受限定。
实施方式2.
本专利还包括向搭载有图14的防逆流二极管5(5A、5B、5C……)的太阳能发电系统的应用。防逆流二极管5有如下两种情况：按照电流从太阳能面板1向功率调节器4流动的电缆的朝向设置防逆流二极管5、即按照电流向正极侧的电缆流动的朝向设置防逆流二极管5的情况，和按照电流从功率调节器4向太阳能面板1侧流动的电缆的朝向设置防逆流二极管5、即按照电流向负极侧的电缆流动的朝向设置防逆流二极管5的情况。以下，以在正极侧的电缆设置有防逆流二极管5的情况为例进行说明。
如图15的概略图所示，在有防逆流二极管5(5A、5B、5C……)的情况下，在电压电流传感器3A与太阳能面板1A之间产生了串联电弧时的电压电流变动特性与图5相同。当在太阳能面板1A与电压电流传感器3A之间产生了串联电弧6A时，电压电流传感器3A的电压和电流降低而成为电弧产生后的工作点12。
如图16的概略图所示，在有防逆流二极管5(5A、5B、5C……)的情况下，在连接有多个串的直流母线与功率调节器4之间产生了串联电弧时的电压电流变动特性与图7相同。在该情况下，各个串的电压电流传感器3A、3B、3C的电压增加，电流降低。此时，在各个串中，成为电弧产生后的工作点14。
如图17的概略图所示的部位所示，在有防逆流二极管5(5A、5B、5C……)的情况下，在串A中产生了并联电弧7A时的电压电流变动特性如图18所示。当在连接有防逆流二极管的太阳能发电系统内的太阳能面板1A与电压电流传感器3A之间产生了并联电弧7A时，电压电流传感器3A的电压和电流降低而成为电弧产生后的工作点17。工作点17的电压为电弧电压左右(10V～40V)，电流由于没有来自太阳能面板1A的输出，并且通过防逆流二极管不会从其它串逆流，所以电流成为0。另一方面，其它串的电压电流传感器3B、3C的电压降低而电流增加，变为其它电路的电弧产生后的工作点18。工作点18的电压为电弧电压左右(10V～40V)，电流成为与短路电流值等同的值。
如图19的概略图所示，在有防逆流二极管的情况下，产生了并联电弧7B时的电压电流变动特性与图11相同。电压电流传感器3A的电压降低，电流增加而成为电弧产生后的工作点19。工作点19的电压成为电弧电压左右(10V～40V)，根据太阳能发电的电压电流特性曲线10，电流成为接近短路电流Isc的值。串B、串C的电弧产生后的工作点与串A的工作点19一致。
关于开关控制部130的工作，在图15、图16、图19的情况下，与图4、图6、图10的情况下的开关工作指令相同。在如图17所示那样产生了并联电弧时，被输入了表示电弧产生后的工作点18的电压电流变动的传感器的信号的电弧检测装置使电压电流传感器3A的附近的开关2A跳闸。
实施方式3.
图20是示出本发明的实施方式3的直流发电系统的结构的概略电路图。在实施方式1以及实施方式2中，设为在各个串中具备的电弧检测装置100判断是否使自身的串的开关2跳闸。在本实施方式3中，构成为通过一个电弧检测装置200对从在各个串中具备的电压电流传感器3(3A、3B、……)送来的数据进行解析处理，输出电弧产生部位判定、电弧模式判定、恰当的开关工作指令。
例如，当在串A的太阳能面板1A与电压电流传感器3A之间产生了并联电弧7A时，串A的电压电流传感器3A的工作点成为图9所示的工作点15，串B的电压电流传感器3B、以及串C的电压电流传感器3C的工作点成为图9所示的工作点16。另外，当在直流母线20或者相比于直流母线20而在功率调节器4侧产生并联电弧7B时，各串的电压电流传感器3的工作点成为图11所示的工作点19。此处，图9所示的工作点16和图11所示的工作点19是几乎相同的工作点。在实施方式1、实施方式2的结构中，由于在各个串中单独地判断电弧产生，所以在串B、串C中，难以判断并联电弧是在串A中产生的、还是在直流母线20或者相比于直流母线20而在功率调节器4侧产生的。因此，在实施方式1中，当判断为在自身的串外产生了电弧的情况下，在工作点继续了预定时间的情况下，设为使开关跳闸以隔断自身的串。
在本实施方式3中，如图20所示，电弧检测装置200输入来自所有串的电压电流传感器3(3A、3B、……)的信号，并综合地判断，从而能够恰当地判断电弧产生部位。即，如图9所示，在串A的工作点成为工作点15、其它串的工作点成为工作点16的情况下，能够判断为在串A中产生了并联电弧7A，在该情况下，仅使开关2A跳闸。另一方面，如图11所示，在所有串的工作点成为工作点19的情况下，能够判断为在直流母线20或者相比于直流母线20而在功率调节器4侧产生了并联电弧7B，立即使所有串的开关2A、2B、2C跳闸。
如以上那样，通过在一个电弧检测装置200中解析各个串中具备的电压电流传感器3(3A、3B、……)的信号，能够更恰当地判断电弧产生部位，能够对各个开关发送更恰当的指令。特别是，具有如下优点：当在串外产生了电弧的情况下，无需如实施方式1那样，等待异常的工作点持续预定时间，而是立即隔断所有串。
实施方式4.
图21是示出本发明的实施方式4的直流发电系统的结构的概略电路图。在实施方式4中，各个串中具备的电弧检测装置100(100A、100B、……)判断是否在自身的串中产生了电弧，将判断结果发送到电弧产生部位确定装置201。在电弧产生部位确定装置201中，通过输入来自所有电弧检测装置100(100A、100B、……)的信号并综合地判断，确定电弧产生部位。
电弧产生部位确定装置201在从所有串的电弧检测装置100分别被输入了在自身的串外产生了并联电弧这样的判断结果的情况下，判断为在直流母线20或者相比于直流母线20而在功率调节器4侧产生了并联电弧7B，向所有电弧检测装置100发送指令以使所有串的开关2(2A、2B、……)跳闸。在从所有串的电弧检测装置100分别被输入了在自身的串外产生了串联电弧这样的判断结果的情况下，判断为在直流母线20或者相比于直流母线20而在功率调节器4侧产生了串联电弧，向所有电弧检测装置100发送指令以使所有串的开关2(2A、2B、……)跳闸。
另一方面，电弧产生部位确定装置201在从某一个串的电弧检测装置、例如串A的电弧检测装置100A被输入了在自身的串产生了并联电弧这样的判断结果，从其它串的电弧检测装置被输入了在自身的串外产生了并联电弧这样的判断结果的情况下，将不使串A以外的开关跳闸这样的指令发送到串A以外的电弧检测装置或者开关。在串联电弧的情况下也是同样的。
以上，判断出在自身的串中产生了电弧的电弧检测装置使自身的开关立即跳闸。另一方面，判断出在自身的串外产生了电弧的电弧检测装置等待来自电弧产生部位确定装置201的信号而使自身的开关跳闸。
根据本实施方式4的直流发电系统，在串外产生了电弧的情况下，无需如实施方式1那样等待异常的工作点持续预定时间，而是由电弧产生部位确定装置201确定电弧产生部位，所以能够更恰当地确定电弧产生部位。
另外，本发明能够在该发明的范围内，组合各实施方式，或者使各实施方式适宜地变形、省略。

Claims (13)

1.一种直流发电系统，其中多个串与直流母线并联连接而对该直流母线供给电力，所述串由多个直流发电模块串联连接而成，该直流发电系统的特征在于，
各个串在输出侧，具备检测该串的输出电压和输出电流的电压电流传感器以及切断该串向所述直流母线的连接的开关，
该直流发电系统具备：
电弧噪声解析部，根据所述电压电流传感器的信号的噪声，检测在所述直流发电系统中产生的电弧；
电压电流变动解析部，当在所述电弧噪声解析部中检测到电弧的情况下，通过来自所述电压电流传感器的信号，解析各串的输出的电压电流工作点，根据电压电流工作点的检测到所述电弧前后的变动，确定所述电弧的产生部位；以及
电弧检测装置，具有根据所述电压电流变动解析部中的电弧确定结果来控制所述开关的开闭的开关控制部。
2.根据权利要求1所述的直流发电系统，其特征在于，
所述电弧噪声解析部根据至少从1kHz至100kHz的范围的高频噪声检测电弧。
3.根据权利要求1或者2所述的直流发电系统，其特征在于，
所述电弧检测装置分别设置于所述各串，各个电弧检测装置在自身的电压电流变动解析部中，根据检测到所述电弧前后的电压电流工作点的变动，确定在自身的串中是否产生了电弧，在确定为在自身的串中产生了电弧的情况下，使在自身的串中具备的开关跳闸。
4.根据权利要求1或者2所述的直流发电系统，其特征在于，
所述电弧检测装置分别设置于所述各串，各个电弧检测装置在自身的电压电流变动解析部中，根据检测到所述电弧前后的电压电流工作点的变动，确定在自身的串中是否产生了电弧，在确定为在自身的串外产生了电弧的情况下，在检测到所述电弧之后的电流电压工作点持续预定时间的情况下，使在自身的串中具备的开关跳闸。
5.根据权利要求4所述的直流发电系统，其特征在于，
具备电弧产生部位确定装置，该电弧产生部位确定装置从在所述各串中具备的各电弧检测装置接收是否在自身的串外产生了电弧的判断结果，该电弧产生部位确定装置在从所有电弧检测装置接收到在自身的串外产生了电弧这样的判断结果的情况下，将使在所述各串中具备的各开关跳闸的指令输出到所述各电弧检测装置或者所述各开关。
6.根据权利要求1或者2所述的直流发电系统，其特征在于，
所述电弧检测装置构成为接收来自在所述各串中具备的各个电压电流传感器的信号，当在所述电弧噪声解析部中检测到电弧的情况下，在所述电压电流变动解析部中，通过来自所述各个电压电流传感器的信号，解析各串的电压电流工作点，根据所述各串的电压电流工作点的检测到所述电弧前后的变动，确定所述电弧的产生部位，所述开关控制部根据所述电压电流变动解析部中的电弧确定结果，控制所述开关的开闭。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的直流发电系统，其特征在于，
所述电压电流变动解析部根据检测到所述电弧前后的电压电流工作点的变动，判定所产生的电弧是串联电弧还是并联电弧。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的直流发电系统，其特征在于，
所述各串具备防逆流二极管。
9.一种直流发电系统的保护方法，在该直流发电系统中，多个串分别经由开关而与直流母线并联连接来对该直流母线供给电力，所述串由多个直流发电模块串联连接而成，该直流发电系统的保护方法包括：
电弧检测步骤，根据在所述串中产生的噪声，检测在所述直流发电系统中产生的电弧；
电弧产生部位确定步骤，在检测到所述电弧的情况下，解析所述多个串的各串的输出的电压电流工作点，根据电压电流工作点的检测到所述电弧前后的变动，确定所述电弧的产生部位；以及
开关控制步骤，根据该电弧的产生部位的确定结果，控制所述开关的开闭。
10.根据权利要求9所述的直流发电系统的保护方法，其特征在于，
在所述电弧产生部位确定步骤中，在检测到所述电弧之后的电压电流工作点是从正常工作时的电压电流特性曲线偏离了的工作点的情况下，确定为在该串中产生了电弧，
在所述开关控制步骤中，使确定为产生了电弧的串的所述开关跳闸。
11.根据权利要求9所述的直流发电系统的保护方法，其特征在于，
在所述电弧产生部位确定步骤中，当对于所有串，检测到所述电弧之后的电压电流工作点在正常工作时的电压电流特性曲线上的情况下，确定为在所述所有串外产生了电弧，
在所述开关控制步骤中，使所述所有串的所述开关跳闸。
12.根据权利要求9至11中的任意一项所述的直流发电系统的保护方法，其特征在于，
包括电弧模式判定步骤，在所述电弧模式判定步骤中，根据检测到所述电弧前后的电压电流工作点的变动，判定所产生的电弧是串联电弧还是并联电弧。
13.根据权利要求9至12中的任意一项所述的直流发电系统的保护方法，其特征在于，
所述各串具备防逆流二极管。
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