JP2016101012A - Ground fault detector and ground fault detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池ストリングの地絡を検出する地絡検出装置および地絡検出方法に関する。 The present invention relates to a ground fault detection device and a ground fault detection method for detecting a ground fault of a solar cell string.
太陽光を利用して発電する太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを直列接続して形成された太陽電池ストリングを備えている。太陽電池ストリングにて発電された電力はパワーコンディショニングシステム(以下、PCSと称する)を介して電力送電網に供給される。 A solar power generation system that generates power using sunlight includes a solar cell string formed by connecting a plurality of solar cell modules in series. The electric power generated by the solar cell string is supplied to the electric power transmission network via a power conditioning system (hereinafter referred to as PCS).
太陽電池ストリングは、接地されずにフローティング状態となっており、何等かの原因で絶縁抵抗が低下すると、地絡を生じる。そこで、従来、太陽光発電システムには、特許文献1に開示されているように、地絡の発生を検出する地絡検出装置が設けられている。
The solar cell string is in a floating state without being grounded, and a ground fault occurs when the insulation resistance is lowered for some reason. Therefore, conventionally, as disclosed in
PCSは、一般に地絡検出機能を備えており、太陽電池ストリングにて地絡が発生すると運転を停止するようになっている。したがって、地絡が発生してPCSが停止すると、PCSの停止が警報によって報知され、その警報により作業者が太陽電池ストリングの設置位置に駆けつけて、地絡測定器により地絡位置を求めて修理する。 The PCS generally has a ground fault detection function, and stops operation when a ground fault occurs in the solar cell string. Therefore, when a ground fault occurs and the PCS stops, the PCS stop is notified by an alarm, and the operator rushes to the installation position of the solar cell string by the alarm and finds the ground fault position by a ground fault measuring device for repair. To do.
しかしながら、太陽電池ストリングの絶縁の状態は1日のうちでも測定するタイミングによって値が変化し易い。例えば、太陽電池ストリングの配線が経年変化によって絶縁劣化した場合に、上記配線が一時的に他の部材に接触して地絡を生じるような事態も考えられる。したがって、地絡が発生した後、しばらくしてから(作業者が駆けつけてから)では、太陽電池ストリングの絶縁の状態が変化し、地絡位置を特定することが困難になっている。このため、地絡発生の警報に基づいて、作業者が出動しても、地絡位置を特定することができず、修理することができない。あるいは、修理に長時間を要する。この場合には、太陽光発電システムを再稼働することができない。あるいは、再稼働に長時間を要する。 However, the insulation state of the solar cell string is likely to change depending on the measurement timing even within one day. For example, when the wiring of the solar cell string is deteriorated in insulation due to aging, the wiring may temporarily come into contact with another member to cause a ground fault. Therefore, after a short time after the occurrence of the ground fault (after the worker rushes), the insulation state of the solar cell string changes, and it is difficult to specify the position of the ground fault. For this reason, even if an operator is dispatched based on the warning of the occurrence of a ground fault, the ground fault position cannot be specified and cannot be repaired. Or it takes a long time for repair. In this case, the solar power generation system cannot be restarted. Or it takes a long time to restart.
一方、特許文献1には、地絡を検出する構成、および地絡箇所の検出を可能とする構成については記載されている。しかしながら、常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる構成については示されていない。
On the other hand,
したがって、本発明は、太陽電池ストリングに常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる地絡検出装置および地絡検出方法の提供を目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a ground fault detection device and a ground fault detection method that can determine the position of a ground fault even when a ground fault that is not always reproduced occurs in a solar cell string.
上記の課題を解決するために、本発明の地絡検出装置は、パワーコンディショナに接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングでの地絡の発生により停止するパワーコンディショナとを有する太陽光発電システムの前記太陽電池ストリングの前記地絡の位置を検出する地絡計測部を備えている地絡検出装置において、前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出部と、前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記地絡計測部を動作させる制御部とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a ground fault detection device of the present invention includes a solar cell string connected to a power conditioner and a power conditioner that stops due to the occurrence of a ground fault in the solar cell string. In a ground fault detection device including a ground fault measuring unit that detects a position of the ground fault of the solar cell string of a photovoltaic system, a stop detection unit that detects a stop of the power conditioner, and the stop detection unit include: And a control unit that operates the ground fault measuring unit when detecting the stop of the power conditioner.
上記の構成によれば、パワーコンディショナが停止したときには、地絡計測部が動作して、太陽電池ストリングの地絡の位置を検出する。したがって、パワーコンディショナが地絡の発生により停止した場合には、地絡の位置が迅速に検出される。これにより、地絡が発生した後にしばらくして地絡を計測したために地絡が解消してしまったといった事態を招来することなく、地絡の位置を検出することができる。すなわち、太陽電池ストリングに常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる。 According to said structure, when a power conditioner stops, a ground fault measuring part operate | moves and detects the position of the ground fault of a solar cell string. Therefore, when the inverter is stopped due to the occurrence of a ground fault, the position of the ground fault is quickly detected. As a result, the position of the ground fault can be detected without inviting a situation in which the ground fault has been eliminated since the ground fault has been measured for a while after the occurrence of the ground fault. That is, even when a ground fault that does not always reproduce occurs in the solar cell string, the position of the ground fault can be obtained.
上記の地絡検出装置において、前記地絡計測部は、さらに地絡抵抗を計測する構成としてもよい。 Said ground fault detection apparatus WHEREIN: The said ground fault measuring part is good also as a structure which measures ground fault resistance further.
上記の構成によれば、パワーコンディショナが地絡の発生により停止した場合には、地絡の位置の検出に加えて地絡抵抗の計測を適切に行うことができる。 According to said structure, when a power conditioner stops by generation | occurrence | production of a ground fault, in addition to the detection of the position of a ground fault, a ground fault resistance can be measured appropriately.
上記の地絡検出装置は、前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路に設けられ、前記太陽電池ストリングの接続を前記パワーコンディショナと前記地絡計測部との間で切り替える電力通電路切替部を備え、前記制御部は、前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記太陽電池ストリングが前記地絡計測部に接続されるように、電力通電路切替部を制御する構成としてもよい。 Said ground fault detection apparatus is provided in the power supply path between the said solar cell string and the said power conditioner, and switches the connection of the said solar cell string between the said power conditioner and the said ground fault measuring part. A power energization path switching unit, wherein the control unit is configured to connect the solar cell string to the ground fault measurement unit when the stop detection unit detects a stop of the power conditioner. It is good also as a structure which controls a switching part.
上記の構成によれば、パワーコンディショナが停止したときには、太陽電池ストリングとパワーコンディショナとの接続が遮断され、太陽電池ストリングが地絡計測部に接続される。これにより、パワーコンディショナの影響を排除して、地絡計測部による太陽電池ストリングの地絡の計測を適切に行うことができる。 According to said structure, when a power conditioner stops, the connection of a solar cell string and a power conditioner is interrupted | blocked, and a solar cell string is connected to a ground fault measuring part. Thereby, the influence of a power conditioner is excluded and the ground fault of the solar cell string by a ground fault measuring part can be measured appropriately.
また、電力通電路切替部は、パワーコンディショナの停止後に、すなわち電力通電路を流れる電流量が低下した後に切り替え動作を行うので、耐圧の低い小型かつ安価な切替素子を使用することができる。 Further, since the power conduction path switching unit performs the switching operation after the power conditioner is stopped, that is, after the amount of current flowing through the power conduction path is reduced, a small and inexpensive switching element having a low withstand voltage can be used.
上記の地絡検出装置は、前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路を流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記停止検出部は、前記電流検出部が検出する電流の減少方向への変化量が所定の閾値を越えた状態をパワーコンディショナの停止として検出する構成としてもよい。 Said ground fault detection apparatus is equipped with the electric current detection part which detects the electric current which flows through the electric power supply path between the said solar cell string and the said power conditioner, The said stop detection part is the electric current which the said electric current detection part detects A state in which the amount of change in the decrease direction exceeds a predetermined threshold may be detected as a stop of the power conditioner.
上記の構成によれば、太陽電池ストリングとパワーコンディショナとの間の電力通電路を流れる電流を検出することにより、パワーコンディショナの停止を適切に検出することができる。 According to said structure, the stop of a power conditioner can be detected appropriately by detecting the electric current which flows through the electric power conduction path between a solar cell string and a power conditioner.
上記の地絡検出装置において、前記停止検出部は、前記パワーコンディショナから前記パワーコンディショナの停止を示す旨の情報を受信したことをパワーコンディショナの停止として検出する構成としてもよい。 In the above ground fault detection device, the stop detection unit may detect that the power conditioner has stopped receiving information indicating that the power conditioner has stopped from the power conditioner.
上記の構成によれば、停止検出部は、パワーコンディショナからパワーコンディショナの停止を示す旨の情報を受信したことをパワーコンディショナの停止として検出するので、自ら電流の変化を読み取ってパワーコンディショナの停止を検出する必要がなく、構成を簡略化することができる。 According to the above configuration, the stop detection unit detects that the inverter has received information indicating that the inverter is stopped from the power conditioner, so that the inverter detects the power conditioner stop. It is not necessary to detect the stop of the controller, and the configuration can be simplified.
上記の地絡検出装置は、前記パワーコンディショナに搭載されている構成としてもよい。上記の構成によれば、地絡検出装置は、予めパワーコンディショナに搭載されている、例えば予めパワーコンディショナの筐体の内部に設けられているので、太陽光発電システムの構成を簡素化することができる。 Said ground fault detection apparatus is good also as a structure mounted in the said power conditioner. According to the above configuration, the ground fault detection device is mounted in advance in the power conditioner, for example, is provided in advance in the casing of the power conditioner, thus simplifying the configuration of the photovoltaic power generation system. be able to.
本発明の地絡検出方法は、パワーコンディショナに接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングでの地絡の発生により停止するパワーコンディショナとを有する太陽光発電システムの前記太陽電池ストリングの前記地絡の位置を検出する地絡計測工程を備えている地絡検出方法において、前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出工程を備え、前記停止検出工程にて前記パワーコンディショナの停止が検出されたときに、前記地絡計測工程を行うことを特徴としている。 The ground fault detection method of the present invention includes a solar battery string connected to a power conditioner, and a power conditioner that stops due to the occurrence of a ground fault in the solar battery string. In the ground fault detection method including a ground fault measurement step for detecting the position of the ground fault, the ground fault detection method includes a stop detection step for detecting a stop of the power conditioner, and the stop of the power conditioner is detected in the stop detection step. When detected, the ground fault measuring step is performed.
上記の構成によれば、上記の地絡検出装置と同様の作用効果を奏する。 According to said structure, there exists an effect similar to said ground fault detection apparatus.
本発明の構成によれば、太陽電池ストリングに常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる。 According to the configuration of the present invention, the position of the ground fault can be obtained even when a ground fault that does not always reproduce occurs in the solar cell string.
〔実施の形態1〕
(太陽光発電システムの概要)
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は、本発明の実施の形態の地絡検出装置12を備えた太陽光発電システム1を示すブロック図である。なお、図1において、直流系統の配線は実線にて示され、交流系統の配線は点線にて示されている。
[Embodiment 1]
(Outline of solar power generation system)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a solar
図1に示すように、太陽光発電システム1は、複数の太陽電池ストリング11、地絡検出装置12、接続箱13、直流集電盤14、パワーコンディショニングシステム(以下、PCSと称する)15、交流集電盤16および受配電盤17を備えている。
As shown in FIG. 1, the photovoltaic
地絡検出装置12および接続箱13は太陽電池ストリング11毎に設けられ、各太陽電池ストリング11は、地絡検出装置12および接続箱13を介して直流集電盤14と接続されている。直流集電盤14は、接続箱13を介して得られる各太陽電池ストリング11からの電力をまとめてPCS(パワーコンディショナ)15へ供給する。直流集電盤14、PCS15、交流集電盤16および受配電盤17はこの順序にて、太陽電池ストリング11が発電した電力の供給方向へ直列に接続されている。
The ground
(一つの太陽電池ストリング11に注目した構成の概要)
図2は、図1に示した太陽光発電システム1の一つの太陽電池ストリング11に注目した構成の概要を示すブロック図である。
(Outline of the configuration focusing on one solar cell string 11)
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the configuration focusing on one
図2に示すように、太陽電池ストリング11は、例えば10〜20枚といった複数の太陽電池モジュール21が直列接続されて形成されている。各太陽電池モジュール21は、直列接続された複数の太陽電池セル(図示せず)を備え、パネル状に形成されている。なお、地絡抵抗22は、太陽電池ストリング11と大地23との間の抵抗である。
As shown in FIG. 2, the
太陽電池ストリング11において地絡が発生した場合には、太陽電池ストリング11と大地23との間の抵抗すなわち地絡抵抗22は極端に低下する。このため、太陽電池ストリング11→地絡抵抗22→大地23→PCS15→太陽電池ストリング11というループにて地絡電流が流れる。
When a ground fault occurs in the
PCS15は、地絡検出部24を備えている。地絡検出部24は、大地23から交流系統を経由してPCS15に流れ込む地絡電流により地絡の発生を検出する。PCS15は、地絡検出部24にて地絡が検出されると、運転を停止する。
The
PCS15が運転を停止すると、PCS15以降の電力系統への電力供給が停止される。このため、太陽電池ストリング11からPCS15へ流れる電流が急激に低下する。地絡検出装置12は、この電流の変化(電流の減少方向への所定の閾値を越えた電流量の変化)を検出し、この状態を検出した場合にPCS15が停止したと判定する。
When the
(太陽光発電システムの具体的な構成)
図3は、図2に示した太陽光発電システム1の構成に対応する、本発明の実施の形態の地絡検出装置12を備えた太陽光発電システム1の具体的な構成を示す回路図である。なお、図3は、太陽電池ストリング11が発電した電力をPCS15に供給している状態であって、地絡検出装置12が計測動作行っていない状態(電力出力状態)を示している。
(Specific configuration of solar power generation system)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration of the solar
図3に示すように、地絡検出装置12は、電力通電路切替スイッチ(電力通電路切替部)31、地絡電流検出回路(地絡計測部)32、PV電圧検出回路33、電流センサ34(停止検出部)、コントローラ(停止検出部、地絡計測部、制御部)35、AC/DC電源部36、検査第1通電路37a、検査第2通電路37b、および接地通電路38を備えている。
As shown in FIG. 3, the ground
電力通電路切替スイッチ31は、太陽電池ストリング11の接続をPCS15と地絡検出装置12との間で切り替える。具体的には、太陽電池ストリング11からの電力出力線路である電力通電路25a,25bの接続をPCS15側と検査第1および第2通電路37a,37b側との間で切り替える。
The power supply
地絡電流検出回路32は、太陽電池ストリング11に地絡が発生した場合に生じる地絡電流を検出する。このために、地絡電流検出回路32は、検査第1切替スイッチ41、検査第2切替スイッチ42、検査第3通電路43、検査抵抗R1および保護抵抗である分圧抵抗R2〜R5を備えている。
The ground fault
検査第1切替スイッチ41は、検査第3通電路43の一端部に接続され、検査第3通電路43の一端部の接続を、検査第1切替スイッチ41に接続されている検査第1通電路37aと接地されている接地通電路38との間で切り替える。検査第2切替スイッチ42は、検査第3通電路43の他端部に接続され、検査第3通電路43の他端部の接続を、検査第1切替スイッチ41に接続されている検査第2通電路37bと接地されている接地通電路38との間で切り替える。
The inspection first changeover switch 41 is connected to one end of the inspection
検査第3通電路43には、検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5が直列に設けられている。分圧抵抗R2〜R3は、検出抵抗R1と検査第1切替スイッチ41との間に設けれ、分圧抵抗R4〜R5は、検出抵抗R1と検査第2切替スイッチ42との間に設けられている。検出抵抗R1の両端の電圧は比較器39を介してコントローラ35へ入力される。なお、検出抵抗R1の抵抗値は分圧抵抗R2〜R5の抵抗値よりも低いものとする。
The inspection third energizing
分圧抵抗R2〜R5は、検出抵抗R1の両端に生じる第1および第2電圧V1,V2を低下させて、コントローラ35へ入力される電圧を小さくしている。これにより、コントローラ35をマイクロコンピュータにて構成することを可能とし、地絡検出装置12を小型化できるようにしている。また、分圧抵抗R2〜R5は、極間電圧Va−Vbを求める場合の回路、第1電圧V1を求める場合の回路、および第2電圧V2を求める場合の回路のいずれにも存在している。
The voltage dividing resistors R <b> 2 to R <b> 5 reduce the first and second voltages V <b> 1 and V <b> 2 generated at both ends of the detection resistor R <b> 1 to reduce the voltage input to the
電流センサ34は、例えば電力通電路25aに設けられ、電力通電路25aを流れる電流量、すなわち太陽電池ストリング11からPCS15へ流れる電流量を検出する。
The
PV電圧検出回路33は、太陽電池ストリング11の極間電圧Va−Vb(PN端子間の電圧)を検出する。このために、PV電圧検出回路33は、直列接続された分圧抵抗である抵抗R11〜R13を備えている。例えば抵抗R12の両端に生じる電圧は比較器40を介してコントローラ35へ入力される。
The PV
コントローラ35は、電流センサ34にて検出される太陽電池ストリング11の発電電流、およびPV電圧検出回路33にて検出される太陽電池ストリング11の発電電圧(極間電圧Va−Vb)に基づいて、太陽電池ストリング11の発電量を監視する。また、コントローラ35は、電流センサ34にて検出される電力通電路25aを流れる電流に基づき、前述のように、PCS15の運転中においてPCS15が停止されたかどうかを監視する。
The
さらに、コントローラ35は、電力通電路切替スイッチ31、検査第1切替スイッチ41および検査第2切替スイッチ42の切り替え動作を制御し、太陽電池ストリング11に地絡が発生した場合の地絡抵抗および地絡位置を求める。また、計測結果など、各種情報を記憶するメモリ45を備えている。
Furthermore, the
この場合、コントローラ35は、地絡検出装置12の計測動作の際に、電力通電路切替スイッチ31を電力通電路25a,25bが検査第1および検査第2通電路37a,37bに接続されるように切り替えた状態とする。
In this case, the
また、コントローラ35は、検査第1切替スイッチ41が検査第1通電路37aに切り替えられ、検査第2切替スイッチ42が検査第2通電路37bに切り替えられた状態(図7参照)とし、検出抵抗R1の両端に生じる電圧を取得して、太陽電池ストリング11の正負の両極間の電圧である極間電圧Va−Vbを求める。
The
また、コントローラ35は、検査第1切替スイッチ41が検査第1通電路37aに切り替えられ、検査第2切替スイッチ42が接地通電路38に切り替えられた状態(図8参照)とし、検出抵抗R1の両端に生じる第1電圧V1を取得する。さらに、コントローラ35は、検査第1切替スイッチ41が接地通電路38に切り替えられ、検査第2切替スイッチ42が検査第2通電路37bに切り替えられた状態(図9参照)とし、検出抵抗R1の両端に生じる第2電圧V2を取得する。コントローラ35は、取得した極間電圧Va−Vb並びに第1および第2電圧V1,V2に基づいて、太陽電池ストリング11の地絡抵抗(抵抗値)、および地絡位置を求める。その詳細については、後述する。
Further, the
(地絡検出装置の動作の概要)
上記の構成において、地絡検出装置12の動作について以下に説明する。図4は、地絡検出装置12の動作を示すフローチャートである。図5は、時間と、太陽電池ストリング11の動作電圧および地絡が生じた場合の太陽電池ストリング11の発電電力との関係を示すグラフである。図6は、昼間時にPCSが停止した場合の時間と太陽電池ストリングの発電電力との関係を示すグラフである。
(Outline of operation of ground fault detection device)
In the above configuration, the operation of the ground
図5に示すように、太陽電池ストリング11の動作電圧は、例えば7:00に所定電圧まで立ち上がり、18:00に立ち下がる。また、発電電力は、動作電圧の立ち上がりよりも遅れて徐々に立ち上がり(点線)、動作電圧の立ち下がりに先立って徐々に立ち下がる(二点鎖線)。一方、発電電力は、PCS15が停止すると、急に立ち下がる(点線)。同様に、図6に示すように、太陽電池ストリング11の発電電力は、PCS15の運転中において、PCS15が停止すると、急に立ち下がり、地絡検出装置12による地絡抵抗および地絡位置の検出が行われる。
As shown in FIG. 5, the operating voltage of the
ここで、PCS15の稼働時間帯(図4のS11)は、太陽電池ストリング11から所定値以上の電力が得られる時間帯であり、図5において、例えば発電電力の立ち上がり時点(点線の始端)から立ち下がった時点(二点鎖線の終端)までの範囲に設定される。したがって、PCS15の稼働時間帯には、太陽電池ストリング11とPCS15との間の電力通電路25a,25bに所定値以上の電流が流れる。また、PCS15の稼働時間帯には、太陽光発電システム1に故障や事故等の問題がなければ、PCS15が稼働する。
Here, the operating time zone (S11 in FIG. 4) of the
また、PCS15の稼働時間帯の開始前(図4のS17)は、早朝の時間帯であり、PCS15の稼働時間帯の終了後(図4のS17)は、夕方の時間帯である。図5において、PCS15の稼働時間帯の開始前は、PV発電電圧の立ち上がり時点(PV発電電圧を示す実線の始端)からPV発電電力の立ち上がり時点(PV発電電力を示す点線の始端)までの間の時間帯である。また、PCS15の稼働時間帯の終了後は、PV発電電力の立ち下がった時点(PV発電電力を示す二点鎖線の終端)からPV発電電圧の立ち下がった時点(PV発電電圧を示す実線の終端)までの間の時間帯である。
Also, before the start of the
なお、PCS15の稼働時間帯、稼働時間帯の開始前、および稼働時間帯の終了後は、例えばメモリ45に記憶されていてもよい。あるいは、電流センサ34にて検出される電流およびPV電圧検出回路33にて検出される電圧から、コントローラ35が判断してもよい。
Note that the operating time zone of the
図4に示すように、地絡検出装置12のコントローラ35は、PCS15の稼働時間帯であるかどうかを判定し(S11)、PCS15の稼働時間帯であれば、PCS15の停止の有無を監視する(S12)。
As shown in FIG. 4, the
前述したように、PCS15は、稼働中(運転中)において地絡が発生すると停止する。PCS15が停止すると、太陽電池ストリング11とPCS15との間の電力通電路25a,25bを流れる電流は急激に減少する。したがって、コントローラ35は、電流センサ34にて検出される電力通電路25a,25bの電流を監視することにより、PCS15が稼働中かどうか、また、PCS15が稼働中において停止したかどうかを判定することができる。
As described above, the
ここで、PCS15の稼働時間帯において、PCS15が停止すると(S13)、地絡検出装置12のコントローラ35は、電力通電路25a,25bが検査第1および検査第2通電路37a,37bと接続されるように、電力通電路切替スイッチ31を切り替える。これにより、太陽電池ストリング11からPCS15へ至る電力通電路25a,25bが遮断される(S14)。
Here, when the
次に、地絡検出装置12により太陽電池ストリング11の地絡抵抗22の計測、および地絡位置の検出が行われ(S15)、計測結果がコントローラ35のメモリ45に記憶される(S16)。
Next, the ground
メモリ45に記憶された計測結果は、コントローラ35から例えば太陽光発電システム1の管理装置(図示せず)に送信され、管理装置の表示装置(図示せず)に表示されるようになっていてもよい。あるいは、地絡検出装置12の表示装置(図示せず)に表示されるようになっていてもよい。
The measurement result stored in the
一方、S11において、PCS15の稼働時間帯でなければ、PCS15の稼働時間帯の開始前か、またはPCS15の稼働時間帯の終了後かを判定する(S17)。 On the other hand, if it is not the operating time zone of PCS15 in S11, it is determined whether the operating time zone of PCS15 is before the start or after the operating time zone of PCS15 is ended (S17).
S17での判定の結果がYESであれば、前述したS14〜S16の動作により、太陽電池ストリング11(PCS15)の稼働前点検あるいは稼働後点検としての、地絡抵抗および地絡位置の検出を行う。 If the determination result in S17 is YES, the ground fault resistance and the ground fault position are detected as a pre-operation inspection or a post-operation inspection of the solar cell string 11 (PCS 15) by the operations of S14 to S16 described above. .
(地絡抵抗の計測動作)
図7は、図3に示した太陽光発電システム1において、極間電圧Va−Vbを求める場合の状態を示す回路図である。図8は、図3に示した太陽光発電システム1において、第1電圧V1を求める場合の状態を示す回路図である。図9は、図3に示した太陽光発電システム1において、第2電圧V2を求める場合の状態を示す回路図である。
(Measurement operation of ground fault resistance)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a state in the case of obtaining the interelectrode voltage Va-Vb in the photovoltaic
地絡検出装置12において、極間電圧Va−Vbを求める場合、コントローラ35は、図3に示した電力出力状態から、図7に示すように、電力通電路切替スイッチ31を電力通電路25a,25bが検査第1および第2通電路37a,37bと接続されるように切り替える。これにより、太陽電池ストリング11からPCS15へ至る電力通電路25a,25bは遮断される。また、コントローラ35は、検査第1切替スイッチ41を検査第3通電路43の一端部が検査第1通電路37aと接続され、検査第2切替スイッチ42を検査第3通電路43の他端部が検査第2通電路37bと接続されるように切り替える。
In the ground
この状態では、太陽電池ストリング11の正負の両極が検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5を介して接続される。これにより、検出抵抗R1の両端には、太陽電池ストリング11の正負間の電圧を検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5により分圧した場合の検出抵抗R1の抵抗値に応じた電圧が生じる。この電圧は、比較器39を介してコントローラ35に取り込まれ、コントローラ35は極間電圧Va−Vbを求める。
In this state, both positive and negative poles of the
次に、第1電圧V1を求める場合、コントローラ35は、図8に示すように、電力通電路25a,25bが検査第1および第2通電路37a,37bと接続された状態において、検査第1切替スイッチ41を検査第3通電路43の一端部が検査第1通電路37aと接続されるように切り替え、検査第2切替スイッチ42を検査第3通電路43の他端部が接地通電路38と接続されるように切り替える。
Next, when obtaining the first voltage V1, as shown in FIG. 8, the
この状態では、太陽電池ストリング11の正極(P端子)が検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5を介して接地される。これにより、検出抵抗R1の両端には、太陽電池ストリング11の正極と接地電位との間の電圧を検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5により分圧した場合の検出抵抗R1の抵抗値に応じた第1電圧V1が生じる。この第1電圧V1は、比較器39を介してコントローラ35に取り込まれ、コントローラ35は第1電圧V1を求める。
In this state, the positive electrode (P terminal) of the
次に、第2電圧V2を求める場合、コントローラ35は、図9に示すように、電力通電路25a,25bが検査第1および第2通電路37a,37bと接続された状態において、検査第1切替スイッチ41を検査第3通電路43の一端部が接地通電路38と接続されるように切り替え、検査第2切替スイッチ42を検査第3通電路43の他端部が検査第2通電路37bと接続されるように切り替える。
Next, when obtaining the second voltage V2, as shown in FIG. 9, the
この状態では、太陽電池ストリング11の負極(N端子)が検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5を介して接地される。これにより、検出抵抗R1の両端には、太陽電池ストリング11の負極と接地電位との間の電圧を検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5により分圧した場合の検出抵抗R1の抵抗値に応じた第2電圧V2が生じる。この第2電圧V2は、比較器39を介してコントローラ35に取り込まれ、コントローラ35は第2電圧V2を求める。なお、極間電圧Va−Vb、第1電圧V1および第2電圧V2を求める順序は順不動である。
In this state, the negative electrode (N terminal) of the
次に、コントローラ35は、求めた極間電圧Va−Vb、第1および第2電圧V1,V2、並びに検査第3通電路43の合計抵抗値Rsum(=R1+R2+R3+R4+R5)から、下式により、
Rleake=Rsum×|Va−Vb|÷|V1−V2|−Rsum ……(1)
抵抗値Rleake を求める。
Next, the
Rleake = Rsum × | Va−Vb | ÷ | V1−V2 | −Rsum (1)
The resistance value Rleake is obtained.
(地絡位置の検出動作)
また、コントローラ35は、第1および第2電圧V1,V2の絶対値の比から、地絡の発生位置(地絡位置)を求める。一例として、太陽電池ストリング11は5個の太陽電池モジュール31を直列接続したものであり、地絡は、太陽光発電システム1のP端子側から見て、3個目の太陽電池モジュール31と4個目の太陽電池モジュール31との間において発生しているものとする。なお、符号34は地絡位置の地絡抵抗22を示す。
(Ground fault position detection operation)
Moreover, the
この場合、第1電圧V1を求めた場合の太陽光発電システム1の回路(図8参照)を太陽電池モジュール31、第1電圧V1および地絡位置に注目した回路に書き換えると、図10のようになる。同様に、第2電圧V2を求めた場合の太陽光発電システム1の回路(図9参照)を太陽電池モジュール31、第2電圧V2および地絡位置に注目した回路に書き換えると、図11のようになる。したがって、第1電圧V1の絶対値と第2電圧V2の絶対値との比は、
|V1|:|V2|=3:2
となり、この比から地絡位置を求めることができる。
In this case, when the circuit (see FIG. 8) of the photovoltaic
| V1 |: | V2 | = 3: 2
Thus, the ground fault position can be obtained from this ratio.
以上のように、本実施の形態の太陽光発電システム1の地絡検出装置12では、PCS15が停止した場合に、地絡発生の可能性ありとして、電力通電路切替スイッチ31により、太陽電池ストリング11の接続先をPCS15側から地絡検出装置12側へ切り替えて、地絡抵抗および地絡位置を求める。
As described above, in the ground
したがって、太陽電池ストリング11に地絡が発生した場合には、直ちに地絡抵抗および地絡位置を求め、計測結果をメモリ45に記憶させることができる。これにより、地絡が発生した後にしばらくして地絡の計測を行ったために、地絡が解消してしまったといった事態を招来することなく、地絡抵抗および地絡位置を求め、地絡を修理することができる。すなわち、太陽電池ストリング11に常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができ、太陽光発電システム1を迅速に再稼働することができる。
Therefore, when a ground fault occurs in the
また、電力通電路切替スイッチ31は、PCS15の停止後に、すなわち電力通電路25a,25bを流れる電流量が低下した後に切り替え動作を行うので、耐圧の低い小型かつ安価な切替素子を使用することができる。
Further, since the power supply
また、地絡検出装置12は、独立した構成であるから、予め地絡検出装置12を備えていない太陽光発電システムに対して、後から取り付けることができる。
Moreover, since the ground
また、地絡検出装置12では、図3、および図7〜図9に示した検査第1および検査第2切替スイッチ41,42の全て(4通り)の切り替えパターンにおいて、太陽電池ストリング11の正負の両極が短絡することがない。すなわち、太陽電池ストリング11の正負の両極が接続されるような切り替えパターンであっても、正負の両極間には少なくとも検出抵抗R1が介在するようになっている。したがって、例えば検査第1および第2切替スイッチ41,42がいずれかの切り替え位置において溶着するような故障が生じた場合であっても、太陽光発電システム1の回路に大電流が流れて回路が過度に発熱する事態を防止することができる。
Moreover, in the ground
また、地絡抵抗を求める場合には、同じ検出抵抗R1および同じ分圧抵抗R2〜R5を含む回路を使用して、極間電圧Va−Vb並びに第1および第2電圧V1,V2を計測するようになっている。したがって、検出抵抗R1および分圧抵抗R2〜R5についての個々の製造時の抵抗値の誤差や温度係数の違いによる計測誤差の発生を排除することができる。これにより、地絡抵抗22の抵抗値を正確に計測することができる。
Further, when obtaining the ground fault resistance, the inter-electrode voltage Va-Vb and the first and second voltages V1, V2 are measured using a circuit including the same detection resistor R1 and the same voltage dividing resistors R2 to R5. It is like that. Therefore, it is possible to eliminate the occurrence of measurement errors due to differences in resistance values and temperature coefficients during the individual manufacturing of the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5. Thereby, the resistance value of the
また、図3に示すように、コントローラ35をマイクロコンピュータにて構成した場合において、極間電圧Va−Vb並びに第1および第2電圧V1,V2を計測するのに必要な入力ポートが一つでよく、コントローラ35に必要なポート数を少なくすることができる。
As shown in FIG. 3, when the
また、検出抵抗R1と直列に分圧抵抗R2〜R5が設けられているので、コントローラ35をマイクロコンピュータにて構成した場合において、コントローラ35に入力する電圧を適正な電圧まで容易に降下させることができる。
Further, since the voltage dividing resistors R2 to R5 are provided in series with the detection resistor R1, when the
なお、本実施の形態は、地絡検出装置12が太陽電池ストリング11ごとに設けられている例について示したが、これに限定されない。すなわち、地絡検出装置12は、太陽光発電システム1において一つのみ設けられ、複数の太陽電池ストリング11に対して切り替えて使用される構成であってもよい。
In addition, although this Embodiment showed about the example in which the ground
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図12は、本発明の実施の形態の地絡検出装置12を備えた太陽光発電システム2の構成を示すブロック図である。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the solar
上記の太陽光発電システム1では、地絡検出装置12すなわちコントローラ35は、電流センサ34の変化によってPCS15の停止を検出し、太陽電池ストリング11の地絡の検出を行う構成となっている。しかしながら、これに代えて、地絡検出装置12は、図12に示すように、地絡検出部24を備えているPCS15から、太陽電池ストリング11の地絡の発生の報知(地絡発生報知信号)、すなわちPCS15の停止を示す情報を受けることにより、太陽電池ストリング11の地絡の検出を行うようにしてもよい。
In the solar
他の構成および地絡検出装置12の動作については、前述の太陽光発電システム1と同様である。なお、地絡検出装置12とPCS15との通信は有線もしくは無線の何れであってもよい。
About another structure and operation | movement of the ground
上記の構成によれば、地絡検出装置12は、自らPCS15の停止を検出する必要がなく、構成を簡略化することができる。
According to said structure, the ground
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図13は、本発明の実施の形態の地絡検出装置12を備えた太陽光発電システム3の構成を示すブロック図である。
[Embodiment 3]
Still another embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the solar
上記の太陽光発電システム1では、地絡検出装置12は、独立して設けられたものとなっている。しかしながら、これに代えて、地絡検出装置12は、図13に示すように、PCS15に設けられている構成であってもよい。この場合、地絡検出装置12は、例えばPCS15の筐体内に設けられる。他の構成および地絡検出装置12の動作については、前述の太陽光発電システム1と同様である。上記の構成によれば、太陽光発電システム1の構成を簡素化することができる。
In the solar
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、複数の光発電ジュールを直列接続して構成される光発電ストリングを備えた太陽光発電システムに発生する地絡の補修、点検する分野において好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used in the field of repairing and checking a ground fault that occurs in a photovoltaic power generation system that includes a photovoltaic string configured by connecting a plurality of photovoltaic modules in series.
1 太陽光発電システム
11 太陽電池ストリング
12 地絡検出装置
15 パワーコンディショニングシステム(パワーコンディショナ)
21 太陽電池モジュール
22 地絡抵抗
25a 電力通電路
25b 電力通電路
31 電力通電路切替スイッチ(電力通電路切替部)
32 地絡電流検出回路(地絡計測部)
34 電流センサ(停止検出部)
35 コントローラ(停止検出部、地絡計測部、制御部)
37a 検査第1通電路
37b 検査第2通電路
38 接地通電路
41 検査第1切替スイッチ
42 検査第2切替スイッチ
43 検査第3通電路
DESCRIPTION OF
21
32 Ground fault current detection circuit (Ground fault measurement unit)
34 Current sensor (stop detection unit)
35 Controller (Stop detection unit, ground fault measurement unit, control unit)
37a Inspection
Claims (7)
前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出部と、
前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記地絡計測部を動作させる制御部とを備えていることを特徴とする地絡検出装置。 A ground for detecting a position of the ground fault of the solar battery string of a solar power generation system having a solar battery string connected to a power conditioner and a power conditioner that stops due to occurrence of a ground fault in the solar battery string In the ground fault detection device provided with the fault measurement unit,
A stop detection unit for detecting a stop of the inverter;
A ground fault detection apparatus comprising: a control unit that operates the ground fault measurement unit when the stop detection unit detects a stop of the power conditioner.
前記制御部は、前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記太陽電池ストリングが前記地絡計測部に接続されるように、電力通電路切替部を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の地絡検出装置。 Provided in a power conduction path between the solar cell string and the power conditioner, comprising a power conduction path switching unit that switches the connection of the solar cell string between the power conditioner and the ground fault measurement unit,
The control unit controls the power supply path switching unit so that the solar cell string is connected to the ground fault measurement unit when the stop detection unit detects the stop of the power conditioner. The ground fault detection apparatus according to claim 1 or 2.
前記停止検出部は、前記電流検出部が検出する電流の減少方向への変化量が所定の閾値を越えた状態をパワーコンディショナの停止として検出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の地絡検出装置。 A current detector that detects a current flowing through a power conduction path between the solar cell string and the power conditioner;
The said stop detection part detects the state in which the variation | change_quantity in the decreasing direction of the electric current which the said current detection part exceeds the predetermined threshold value as a stop of a power conditioner, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The ground fault detection apparatus of Claim 1.
前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出工程を備え、
前記停止検出工程にて前記パワーコンディショナの停止が検出されたときに、前記地絡計測工程を行うことを特徴とする地絡検出方法。 A ground for detecting a position of the ground fault of the solar battery string of a solar power generation system having a solar battery string connected to a power conditioner and a power conditioner that stops due to occurrence of a ground fault in the solar battery string In the ground fault detection method comprising the fault measurement step,
Comprising a stop detection step of detecting a stop of the inverter,
A ground fault detection method comprising performing the ground fault measurement step when the stop of the power conditioner is detected in the stop detection step.
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