JP2016099192A - Ground fault detection circuit failure diagnosis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電システムにおいて太陽電池の地絡を検出する地絡検出回路故障診断装置に関する。 The present invention relates to a ground fault detection circuit failure diagnosis device that detects a ground fault of a solar cell in a solar power generation system.
従来、太陽光発電システムには、太陽電池の地絡による故障を検出する地絡検出回路を備えるものがある。地絡検出回路は、太陽電池の地絡故障を検出できるが、地絡検出回路自体が故障していると、太陽電池が地絡していないにも係わらず誤って太陽電池が地絡していると誤検出する場合がある。下記特許文献1では、太陽光発電システムの起動時、地絡検出回路が故障しているかどうかを自己診断し、異常が検出された場合は地絡検出回路の異常を表示する技術が開示されている。
Conventionally, some solar power generation systems include a ground fault detection circuit that detects a failure due to a ground fault of a solar cell. The ground fault detection circuit can detect the ground fault of the solar cell, but if the ground fault detection circuit itself is faulty, the solar cell will be accidentally grounded even though the solar cell is not ground fault. May be falsely detected. The following
しかしながら、上記従来の技術によれば、起動時は正常であっても、運転開始後に地絡検出回路が故障した場合、または温度変化によって地絡検出回路からの出力が変動した場合など、太陽電池の地絡を検出した時点で実際に地絡検出回路が正常に動作しているかどうか判断できない、という問題があった。修理対応するサービスマンなどは、地絡検出回路での太陽電池の地絡の検出が誤っていた場合でも、起動時に地絡検出回路が正常だったときは、故障原因の発見のため太陽電池の地絡を調査することになり、かえって故障原因の発見までに時間を要することになる。 However, according to the above-described conventional technology, even when the start-up is normal, when the ground fault detection circuit fails after the start of operation, or when the output from the ground fault detection circuit fluctuates due to a temperature change, etc. There is a problem that it cannot be determined whether or not the ground fault detection circuit is actually operating normally at the time when the ground fault is detected. Even if the ground fault detection circuit detects a fault in the ground fault detection circuit even if the ground fault detection circuit detects that the ground fault detection circuit is normal at the start-up, The ground fault will be investigated, and it will take time to find the cause of the failure.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池の発電中に太陽電池の地絡を検出した場合、太陽電池の地絡か地絡検出回路の故障かを判定可能な地絡検出回路故障診断装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and when a ground fault of a solar cell is detected during power generation of the solar cell, it is possible to determine whether the ground fault of the solar cell or the fault of the ground fault detection circuit is detected. An object is to obtain a detection circuit fault diagnosis device.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池の地絡を検出する地絡検出回路故障診断装置であって、前記太陽電池からの地絡電流を検出する地絡電流検出部で検出された前記地絡電流に基づく電圧を出力する地絡検出回路と、前記太陽電池の発電中において前記地絡検出回路からの出力電圧が前記太陽電池の地絡を示す値であった場合、前記地絡検出回路が故障しているかどうかを診断する自己診断回路と、前記自己診断回路の診断結果に基づいて、前記太陽電池の地絡または前記地絡検出回路の故障を表示する制御を行う制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a ground fault detection circuit fault diagnosis device that detects a ground fault of a solar cell, and detects a ground fault current from the solar cell. A ground fault detection circuit that outputs a voltage based on the ground fault current detected by the current detection unit, and an output voltage from the ground fault detection circuit during power generation of the solar battery is a value indicating a ground fault of the solar battery. If there is, a self-diagnosis circuit for diagnosing whether or not the ground fault detection circuit is faulty, and indicating a ground fault of the solar cell or a fault of the ground fault detection circuit based on a diagnosis result of the self-diagnosis circuit And a control unit for performing control.
本発明によれば、太陽電池の発電中に太陽電池の地絡を検出した場合、太陽電池の地絡か地絡検出回路の故障かを判定できる、という効果を奏する。 According to the present invention, when a ground fault of a solar battery is detected during power generation of the solar battery, it is possible to determine whether the ground fault of the solar battery or the fault of the ground fault detection circuit can be determined.
以下に、本発明の実施の形態にかかる地絡検出回路故障診断装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a ground fault detection circuit failure diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる地絡検出回路故障診断装置を備えた太陽光発電システム100の構成例を示す図である。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a photovoltaic
太陽光発電システム100は、太陽光発電を行って直流電力を出力する太陽電池1と、太陽電池1とパワーコンディショナ10とを接続する接続箱2と、接続箱2とパワーコンディショナ10との接続をオンまたはオフする直流開閉器3と、太陽電池1の地絡による直流電流である地絡電流の変動を検出する直流電流検出部である零相変流器(ZCT:Zero-phase Current Transformer)4と、太陽電池1からの直流電力の電圧を昇圧するコンバータ5と、コンバータ5によって昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータ6と、インバータ6からの交流電力をフィルタリングするフィルタ回路7と、パワーコンディショナ10と交流系統9との間の接続をオンまたオフする連系リレー8と、パワーコンディショナ10へ交流電力を供給し、またパワーコンディショナ10から交流電力の供給を受けることが可能な交流系統9と、パワーコンディショナ10の動作を制御する制御回路11と、太陽光発電システム100の動作状態を表示する外部表示器12と、を備える。
The solar
図1に示す太陽光発電システム100において、直流開閉器3、零相変流器4、コンバータ5、インバータ6、フィルタ回路7、および連系リレー8で、パワーコンディショナ10を構成する。
In the photovoltaic
なお、零相変流器4については、太陽電池1の地絡電流の変動を検出できるものであれば他の構成を用いてもよい。また、制御回路11と外部表示器12との間の接続は、有線接続または無線接続のいずれでもよい。外部表示器12において、表示を行うために必要な情報を制御回路11から取得できればよいので、制御回路11と外部表示器12との間の通信方法は特に限定しない。
In addition, about the zero phase current transformer 4, if the fluctuation | variation of the ground fault current of the
地絡検出回路故障診断装置を構成する制御回路11は、零相変流器4で検出された地絡電流に基づく電圧を出力する地絡検出回路21と、地絡検出回路21が正常かどうかを診断する自己診断回路22と、自己診断回路22の診断結果に基づいて、太陽電池1の地絡または地絡検出回路21の故障などを表示する制御を行う制御部23と、太陽電池1の地絡または地絡検出回路21の故障などを表示する表示部24と、を備える。
The
制御回路11は、コンバータ5およびインバータ6などの動作を制御して交流系統9との連系運転を制御しているが、一般的な動作については従来と同様のため詳細な説明は省略する。ここでは、制御回路11において、地絡検出回路故障診断装置の部分について、地絡検出回路21の故障診断に必要な構成および動作について説明する。なお、制御回路11では、表示部24を削除し、各種の表示を外部表示器12だけに表示するようにしてもよい。
The
つづいて、地絡検出回路故障診断装置において、地絡検出回路21を故障診断する動作について説明する。図2は、地絡検出回路21を故障診断する動作を示すフローチャートである。まず、太陽光発電システム100では、日射が得られると、太陽電池1が太陽光による発電を開始して直流電力を出力する。太陽電池1での発電電力がパワーコンディショナ10を動作できる程度まで大きくなると、パワーコンディショナ10では制御回路11を動作させるための制御電源(図示せず)が起動する(ステップS1)。
Subsequently, an operation of diagnosing the fault of the ground
パワーコンディショナ10の制御電源の起動後、制御回路11では、地絡検出回路21の自己診断を行う(ステップS2)。ここで、地絡検出回路21の自己診断を行う方法について説明する。図3は、零相変流器4での直流配線41およびテスト配線42の配線状態を示す図である。また、図4は、零相変流器4で検出された地絡電流と正常な地絡検出回路21からの出力電圧との関係を示す図である。地絡検出回路21は、零相変流器4で検出された地絡電流の大きさに対して図4に示す特性で電圧を出力する。
After the control power supply of the power conditioner 10 is started, the
図3において、直流配線41は図1に示す直流開閉器3とコンバータ5との間の配線を示し、テスト配線42は自己診断回路22からテスト電流を流すための配線である。直流配線41およびテスト配線42は、ともに零相変流器4を貫通する配線となっている。制御回路11での地絡検出回路21の自己診断方法は、自己診断回路22が、テスト配線42に流すテスト電流を変えたときの地絡検出回路21からの出力電圧に基づいて、地絡検出回路21が正常かどうかを判定する。
In FIG. 3, a
自己診断回路22は、テスト電流が0mA、すなわちテスト配線42にテスト電流を流さない状態で、零相変流器4で検出された地絡電流0mAに相当する地絡検出回路21からの出力電圧を測定する。自己診断回路22は、地絡検出回路21からの出力電圧が図4の地絡電流0mAに対応する2.5Vの場合、地絡検出回路21のオフセットは正常と診断する。一方、自己診断回路22は、地絡検出回路21からの出力電圧が2.5Vから規定された値以上外れていた場合、地絡検出回路21は異常と診断し、初期設定の不具合などに基づくオフセット故障と判定する。
The self-
また、自己診断回路22は、テスト配線42に+50mAのテスト電流を流した状態で、零相変流器4で検出された地絡電流+50mAに相当する地絡検出回路21からの出力電圧を測定する。自己診断回路22は、地絡検出回路21からの出力電圧が図4の地絡電流+50mAに対応する3.5Vの場合、地絡検出回路21のゲインは正常と診断する。一方、自己診断回路22は、地絡検出回路21からの出力電圧が3.5Vから規定された値以上外れていた場合、地絡検出回路21は異常と診断し、零相変流器4で検出された変動する電流値を正しい電圧値に変換して出力できないゲイン故障と判定する。
The self-
また、自己診断回路22は、テスト配線42に−50mAのテスト電流を流した状態で、零相変流器4で検出された地絡電流−50mAに相当する地絡検出回路21からの出力電圧を測定する。自己診断回路22は、地絡検出回路21からの出力電圧が図4の地絡電流−50mAに対応する1.5Vの場合、地絡検出回路21のゲインは正常と診断する。一方、自己診断回路22は、地絡検出回路21からの出力電圧が1.5Vから規定された値以上外れていた場合、地絡検出回路21は異常と診断し、ゲイン故障と判定する。
The self-
なお、零相変流器4で検出された電流に対して正常な地絡検出回路21の出力電圧の特性が図4に示すように直線の場合、自己診断回路22では、ゲインが正常かどうかを判定する測定について、テスト配線42に+50mAのテスト電流を流した場合またはテスト配線42に−50mAのテスト電流を流した場合のいずれか一方のみの測定を行い、もう一方の測定を省略してもよい。また、自己診断回路22では、テスト配線42に流すテスト電流は+50mAまたは−50mA以外の電流値を用いてもよい。自己診断回路22では、地絡検出回路21について図4に示す特性の確認ができればよいので、ゲインの確認については0mA以外のテスト電流を用いて行うことも可能である。
When the output voltage characteristic of the ground
図2のフローチャートに戻る。自己診断回路22での診断の結果、地絡検出回路21が正常であった場合(ステップS3:Yes)、制御部23は、自己診断回路22から地絡検出回路21が正常である旨の通知を受け、コンバータ5およびインバータ6を動作させ、連系リレー8をオンし、交流系統9へ交流電力の出力を行い、連系運転を開始する(ステップS4)。
Returning to the flowchart of FIG. When the ground
連系運転開始後、自己診断回路22および制御部23は、地絡検出回路21からの出力電圧を監視することで、太陽電池1の地絡が検出されたかどうかを確認する(ステップS5)。ここでは、図4に示す特性に対応して、零相変流器4での電流レベルが−50mAより大きく+50mA未満のとき、太陽電池1は地絡していない、すなわち、地絡検出回路21からの出力電圧が1.5Vより大きく3.5V未満のとき、太陽電池1は地絡していないとする。自己診断回路22および制御部23は、地絡検出回路21からの出力電圧が1.5Vより大きく3.5V未満の場合、太陽電池1は地絡していないと判定し(ステップS5:No)、地絡検出回路21からの出力電圧の監視を継続する。太陽電池1の地絡を検出しない間、制御部23では、交流系統9との連系運転を継続する。
After starting the interconnection operation, the self-
自己診断回路22および制御部23は、地絡検出回路21からの出力電圧が1.5V以下または3.5V以上の場合、太陽電池1の地絡を検出したと判定する(ステップS5:Yes)。
The self-
制御部23は、太陽電池1の地絡を検出した場合(ステップS5:Yes)、連系リレー8をオフし、交流系統9との連系運転を停止する(ステップS6)。
When the ground fault of the
自己診断回路22は、太陽電池1の地絡を検出した場合(ステップS5:Yes)、制御部23から連系運転停止の通知を受けた後、地絡検出回路21の自己診断を行う(ステップS7)。制御回路11での自己診断方法は前述のステップS2のときと同じである。
When the self-
自己診断回路22は、自己診断の結果、テスト配線42のテスト電流0mAのときの地絡検出回路21からの出力電圧が正常、すなわち、地絡検出回路21のオフセットが正常であり(ステップS8:Yes)、テスト配線42のテスト電流+50mAまたは−50mAのときの地絡検出回路21からの出力電圧が正常、すなわち、地絡検出回路21のゲインが正常の場合(ステップS9:Yes)、地絡検出回路21は正常である旨を制御部23へ通知する。
As a result of self-diagnosis, the self-
制御部23は、自己診断回路22から通知を受け、地絡検出回路21は正常であることから、太陽電池1が地絡していると判定し、外部表示器12および表示部24に太陽電池1の地絡を表示する(ステップS10)。制御部23が外部表示器12および表示部24に太陽電池1の地絡を表示する方法は、エラーコード、例えば「E−29」と表示する方法があるが、これに限定するものではない。制御部23が太陽電池1の地絡を表示するのは、外部表示器12または表示部24のいずれか一方でもよい。
The
自己診断回路22は、自己診断の結果、テスト配線42のテスト電流0mAのときの地絡検出回路21からの出力電圧が異常、すなわち、地絡検出回路21のオフセットが異常であった場合(ステップS8:No)、地絡検出回路21のオフセット故障と判定し(ステップS11)、地絡検出回路21のオフセット故障を制御部23へ通知する。
The self-
制御部23は、自己診断回路22からの通知を受け、外部表示器12および表示部24に地絡検出回路21の故障を表示する(ステップS13)。制御部23が外部表示器12および表示部24に地絡検出回路21の故障を表示する方法は、エラーコード、例えば「E−31」と表示する方法があるが、これに限定するものではない。制御部23が地絡検出回路21の故障を表示するのは、外部表示器12または表示部24のいずれか一方でもよい。
The
また、制御部23では、単に地絡検出回路21が故障していると表示するだけでなく、地絡検出回路21がオフセット故障していることを表示する制御も可能である。制御部23は、自己診断回路22から地絡検出回路21がオフセット故障している旨の通知を受けている。そのため、制御部23は、例えば、故障修理対応するサービスマンから一般のユーザが簡単にできない操作を受け付けた場合に、「E−31」の表示をさらに詳細にしてオフセット故障を示す「E3100」を外部表示器12および表示部24に表示することができる。なお、制御部23は、最初から「E3100」の表示を行ってもよい。
In addition, the
自己診断回路22は、自己診断の結果、テスト配線42のテスト電流0mAのときの地絡検出回路21からの出力電圧が正常、すなわち、地絡検出回路21のオフセットが正常であるが(ステップS8:Yes)、テスト配線42のテスト電流+50mAまたは−50mAのときの地絡検出回路21からの出力電圧が異常、すなわち、地絡検出回路21のゲインが異常であった場合(ステップS9:No)、地絡検出回路21のゲイン故障と判定し(ステップS12)、地絡検出回路21のゲイン故障を制御部23へ通知する。
As a result of self-diagnosis, the self-
制御部23は、自己診断回路22からの通知を受け、外部表示器12および表示部24に地絡検出回路21の故障を表示する(ステップS13)。制御部23が外部表示器12および表示部24に地絡検出回路21の故障を表示する方法は、エラーコード、例えば「E−31」と表示する方法があるが、これに限定するものではない。制御部23が地絡検出回路21の故障を表示するのは、外部表示器12または表示部24のいずれか一方でもよい。
The
また、制御部23では、単に地絡検出回路21が故障していると表示するだけでなく、地絡検出回路21がゲイン故障していることを表示することも可能である。制御部23は、自己診断回路22から地絡検出回路21がゲイン故障している旨の通知を受けている。そのため、制御部23は、例えば、故障修理対応するサービスマンから一般のユーザが簡単にできない操作を受け付けた場合に、「E−31」の表示をさらに詳細にしてゲイン故障を示す「E3101」を外部表示器12および表示部24に表示することができる。なお、制御部23は、最初から「E3101」の表示を行ってもよい。
Further, the
なお、図2のフローチャートにおいて、パワーコンディショナ10の制御電源の起動後の自己診断(ステップS2)の結果、地絡検出回路21が異常であった場合(ステップS3:No)、自己診断回路22は、ステップS8以降の動作により、地絡検出回路21のオフセット故障かゲイン故障かを判定して制御部23へ通知する。そして、制御部23が、外部表示器12および表示部24に、地絡検出回路21の故障、さらにオフセット故障またはゲイン故障を表示させる。
In the flowchart of FIG. 2, when the ground
以上説明したように、本実施の形態によれば、制御回路11では、太陽電池1の発電中において、零相変流器4で検出された直流電流に基づく地絡検出回路21からの出力電圧が太陽電池1の地絡を示す値であった場合、自己診断回路22は、地絡検出回路21が故障しているかどうかの自己診断を行い、自己診断の結果、太陽電池1が地絡しているか、または地絡検出回路21が故障しているかを制御部23へ通知し、制御部23が、太陽電池1の地絡または地絡検出回路21の故障を表示部24および外部表示器12へ表示することとした。制御回路11では、パワーコンディショナ10の運転開始後に加えて、太陽電池1の発電中、すなわちパワーコンディショナ10の運転中に地絡検出回路21からの出力電圧が太陽電池1の地絡を示す値であった場合にも、地絡検出回路21が故障していないかどうかの自己診断を行い、太陽電池1が地絡しているのか、地絡検出回路21が故障しているのかを判定する。これにより、ユーザ、修理対応するサービスマンなどは、太陽電池1の地絡か地絡検出回路21の故障か判別できるため、早期に故障発見ができ、修理対応を迅速に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, in the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1 太陽電池、2 接続箱、3 直流開閉器、4 零相変流器、5 コンバータ、6 インバータ、7 フィルタ回路、8 連系リレー、9 交流系統、10 パワーコンディショナ、11 制御回路、12 外部表示器、21 地絡検出回路、22 自己診断回路、23 制御部、24 表示部、100 太陽光発電システム。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記太陽電池からの地絡電流を検出する地絡電流検出部で検出された前記地絡電流に基づく電圧を出力する地絡検出回路と、
太陽光発電システムの発電中において前記地絡検出回路からの出力電圧が前記太陽電池の地絡を示す値であった場合、前記地絡検出回路が故障しているかどうかを診断する自己診断回路と、
前記自己診断回路の診断結果に基づいて、前記太陽電池の地絡または前記地絡検出回路の故障を表示する制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする地絡検出回路故障診断装置。 A ground fault detection circuit fault diagnosis device for detecting a ground fault of a solar cell,
A ground fault detection circuit that outputs a voltage based on the ground fault current detected by a ground fault current detection unit that detects a ground fault current from the solar cell;
A self-diagnosis circuit for diagnosing whether or not the ground fault detection circuit is faulty when an output voltage from the ground fault detection circuit is a value indicating a ground fault of the solar cell during power generation of the solar power generation system; ,
Based on the diagnosis result of the self-diagnosis circuit, a control unit that performs control to display a ground fault of the solar cell or a fault of the ground fault detection circuit;
A ground fault detection circuit fault diagnosis device comprising:
前記制御部は、前記自己診断回路の判定結果に基づいて、前記地絡検出回路のオフセット故障またはゲイン故障を表示する制御を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の地絡検出回路故障診断装置。 The self-diagnosis circuit controls a test current passed through the DC current detection unit, and the fault of the ground fault detection circuit is an offset fault due to an abnormality in the output voltage when the DC current is zero, or the DC current To determine if the gain is faulty due to an abnormality in the output voltage when is non-zero,
The control unit performs control to display an offset failure or a gain failure of the ground fault detection circuit based on a determination result of the self-diagnosis circuit.
The ground fault detection circuit failure diagnosis apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1および請求項2に記載の地絡検出回路故障診断装置。 The self-diagnosis circuit performs control to perform diagnosis of the ground fault detection circuit while the photovoltaic power generation system is stopped.
The ground fault detection circuit failure diagnosis apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ground fault detection circuit fault diagnosis apparatus is provided.
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