JP6555161B2 - アーク検出装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は、本実施形態のアーク検出装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略のブロック図である。
図1に示すように、太陽光発電システム(直流電源システム)1は、太陽電池ストリング(直流電源)11、パワーコンディショニングシステム(以下、PCS(Power Conditioning System)と称する)12、系統連系部13およびアーク検出装置14を備えている。
アーク検出装置14は、電流センサ(検出器)21およびアーク検出部22を備えている。電流センサ21は、例えば出力線路16aに設けれ、出力線路16bを流れる電流を測定する。
上記の構成において、太陽光発電システム1およびアーク検出装置14の通常動作について以下に説明する。図2は、太陽電池ストリング11におけるアーク非発生状態およびアーク発生状態の交流電流の波形図である。
図3は、電流センサ21の試験の場合のアーク検出装置14の動作を示すフローチャートである。図3に示すように、アーク検出装置14は、作業者により設置され、設置と同時に電源が投入される。アーク検出装置14は、電源が投入されると稼働し(S1)、アーク検出通常動作を行う(S2)。このアーク検出通常動作において、アーク検出装置14は、電流センサ21にて出力線路16aの電流を測定し、その電流をアーク検出部22にて処理することにより、判定部41にて太陽電池ストリング11におけるアーク発生の有無を判定する。
上記のように、アーク検出装置14は、RTC34によって計時される所定時刻になると、自動的にアーク検出試験動作を行うようになっており、アーク検出試験を頻繁に行う場合であっても作業者に大きな負担を強いることがない。これにより、アーク検出装置14を管理する作業者、すなわち太陽光発電システム1を管理する作業者の負担を軽減することができる。
本発明の他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図5は、本実施形態のアーク検出装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略のブロック図である。
図5に示すように、本実施形態において、太陽光発電システム1は、図1に示したアーク検出装置14に代えてアーク検出装置51を備えている。アーク検出装置51は、前記制御部42に代えて制御部43を備えている。制御部43は、PCS12の制御部12aと通信するようになっている。他の構成は、図1に示した太陽光発電システム1およびアーク検出装置14と同様である。
図6は、アーク検出装置51の動作を示すフローチャートである。図6では、図3に示した動作と同じ動作に同じステップ番号(S番号)を付記し、その説明を省略する。ここでは、太陽電池ストリング11が発電し、PCS12が稼働している状態において、アーク検出試験動作を行う場合について説明する。
上記のように、アーク検出装置51は、アーク検出装置14と同様、自動的にアーク検出試験動作を行うようになっているので、アーク検出装置51を管理する作業者、すなわち太陽光発電システム1を管理する作業者の負担を軽減することができる。
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図7は、本実施形態のアーク検出装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略のブロック図である。
図7に示すように、本実施形態において、太陽光発電システム1は、図1に示したアーク検出装置14に代えてアーク検出装置52を備え、さらにアーク遮断スイッチ61を備えている。他の構成は、図1に示した太陽光発電システム1と同様である。
アーク検出装置52は、前記制御部42に代えて制御部44を備えている。制御部44は、前記制御部42の動作に加えて次の動作を行う。すなわち、制御部44は、判定部41により直列アークが発生していると判定された場合に、アーク遮断スイッチ61を開動作させて、直列アークを遮断すなわち消弧する。アーク検出装置52の他の構成は、アーク検出装置14と同様である。
制御部44は、判定部41がアーク発生ありと判定した場合、表示装置36にその旨を表示させるとともに、アーク遮断スイッチ61を開状態とさせる。すなわち、制御部44は、アークが直列アークであれば、アーク遮断スイッチ61を開状態とさせて直列アークを消弧する。また、電流センサ21は、直流電流および交流電流を測定可能なセンサである。
本実施形態において、アーク検出装置52による、アーク遮断スイッチ61の試験を含むアーク検出試験動作は、太陽電池ストリング11が発電する電流が出力線路16aを流れている状態にて行う。
上記のように、アーク検出装置52は、アーク検出試験動作において、電流センサ21の試験に加えてアーク遮断スイッチ61の試験も自動的に行うようになっているので、アーク検出装置を管理する作業者、すなわち太陽光発電システム1を管理する作業者の負担を軽減することができる。
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図9は、本実施形態のアーク検出装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略のブロック図である。
図9に示すように、本実施形態において、太陽光発電システム1は、図7に示したアーク検出装置52に代えてアーク検出装置53を備えている。アーク検出装置53の電源回路38は、太陽電池ストリング11から電力を供給されている。このように、電源回路38が太陽電池ストリング11から電力を供給される構成は、電源回路38が商用電源から電力供給を受けるように示したアーク検出装置にも適宜適用することができる。
図11は、電流センサ21およびアーク遮断スイッチ61の試験の場合のアーク検出装置53の動作を示すフローチャートである。図11では、図8に示した動作と同じ動作に同じステップ番号(S番号)を付記し、その説明を省略する。
上記のように、アーク検出装置53は、アーク検出試験動作において、電流センサ21の試験に加えてアーク遮断スイッチ61の試験も自動的に行うようになっているので、アーク検出装置を管理する作業者、すなわち太陽光発電システム1を管理する作業者の負担を軽減することができる。
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図12は、本実施形態のアーク検出装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略のブロック図である。
図12に示すように、本実施形態において、太陽光発電システム1はアーク検出装置54を備えている。アーク検出装置54は制御部46を備えている。疑似アーク発生器35は、疑似アーク信号を電流センサ21ではなくフィルタ31へ入力する。したがって、アーク検出装置54は、アーク検出試験動作において、電流センサ21の試験を行わない。
図13は、アーク検出装置54の動作を示すフローチャートである。図13では、先のフローチャートに示した動作と同じ動作に同じステップ番号(S番号)を付記し、その説明を省略する。
上記のように、アーク検出装置54は、アーク検出試験動作において、アーク検出部22およびアーク遮断スイッチ61の試験を自動的に行うようになっているので、アーク検出装置を管理する作業者、すなわち太陽光発電システム1を管理する作業者の負担を軽減することができる。
本発明のさらに他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図13は、本実施形態のアーク検出装置を備える太陽光発電システムの構成を示す概略のブロック図である。
図14に示すように、本実施形態において、太陽光発電システム1は、図1に示したアーク検出装置14に代えてアーク検出装置55を備えている。アーク検出装置55は、電流センサとしての電流トランス(検出器)23を備えている。電流トランス23は、出力線路16a,16b(一対の電力線)を流れる電流に加えて、試験用導電線24(第2の電力線)24を流れる電流を測定するように設けられている。
上記のように、アーク検出装置55は、試験用導電線24を備え、アーク検出試験動作の際に、疑似アーク発生器35から試験用導電線24へ疑似アーク信号を出力する。この場合、試験用導電線24は、太陽電池ストリング11の出力線路16a,16bとは独立した導電線として設けることができ、このような構成とした場合には、アーク検出装置55のアーク検出試験を、太陽電池ストリング11の出力線路16a,16bとは独立した回路にて行うことができる。
11 太陽電池ストリング(直流電源)
12 PCS(パワーコンディショニングシステム、負荷装置)
14 アーク検出装置
16a 出力線路(電力線)
16b 出力線路(電力線)
21 電流センサ(検出器)
22 アーク検出部
23 電流トランス(検出器)
24 試験用導電線(第2の電力線)
31 フィルタ
32 AD変換器
33 CPU
34 RTC
35 疑似アーク発生器(疑似アーク発生部)
36 表示装置
38 電源回路
41 判定部
42〜44 制御部
51〜55 アーク検出装置
61 アーク遮断スイッチ
62 電圧センサ
Claims (14)
- 発電または充電する直流電源と、前記直流電源より供給される電力を消費または変換する負荷装置と、前記直流電源と前記負荷装置とを接続する一対の電力線と、を有する直流電源システムに適用されるアーク検出装置であって、
前記直流電源でのアークの発生に感応する検出器と、
前記検出器の検出信号に基づいてアーク発生の有無を判定する判定部と、
前記検出器が感応する疑似アーク信号を発生し、検出器による検出部位へ出力する疑似アーク発生部と、
アーク検出装置の試験開始条件が満たされたときに、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させる制御部と、
第2の電力線と、を備え、
前記検出器は、電流センサであり、
前記電流センサは、前記一対の電力線の一方と前記第2の電力線とが通過する電流トランスを有し、かつ、前記一対の電力線を流れる電流と前記第2の電力線を流れる電流とを測定し、
前記判定部は、前記電流センサが測定した高周波成分に基づいてアーク発生の有無を判定し、
前記疑似アーク発生部は、前記疑似アーク信号を前記第2の電力線へ出力するアーク検出装置。 - 前記制御部は、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させるアーク検出試験動作を前記負荷装置の非稼働時に行う請求項1に記載のアーク検出装置。
- 前記制御部は、前記判定部がアーク発生と判定した場合に、前記負荷装置へ前記アーク発生を通知し、
前記負荷装置は、前記直流電源より供給される電力を交流電力に変換する電力変換動作を行うとともに、前記アーク発生の通知を受けた場合、前記電力変換動作を停止する請求項1または2に記載のアーク検出装置。 - 前記制御部は、前記判定部がアーク発生と判定した場合に、前記電力線に設けられたアーク遮断スイッチを開動作するように制御し、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させるアーク検出試験動作において、前記アーク遮断スイッチの開動作により前記電流センサにて測定される電流がゼロとなった場合に、前記アーク遮断スイッチを正常と判定する請求項1または2に記載のアーク検出装置。
- 発電または充電する直流電源と、前記直流電源より供給される電力を消費または変換する負荷装置と、前記直流電源と前記負荷装置とを接続する一対の電力線と、を有する直流電源システムに適用されるアーク検出装置であって、
前記直流電源でのアークの発生に感応する検出器と、
前記検出器の検出信号に基づいてアーク発生の有無を判定する判定部と、
前記検出器が感応する疑似アーク信号を発生し、検出器による検出部位へ出力する疑似アーク発生部と、
アーク検出装置の試験開始条件が満たされたときに、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記判定部がアーク発生と判定した場合に、前記負荷装置へ前記アーク発生を通知し、
前記負荷装置は、前記直流電源より供給される電力を交流電力に変換する電力変換動作を行うとともに、前記アーク発生の通知を受けた場合、前記電力変換動作を停止するアーク検出装置。 - 前記検出器は、前記一対の電力線を流れる電流を測定する電流センサであり、
前記判定部は、前記電流センサが測定した高周波成分に基づいてアーク発生の有無を判定する請求項5に記載のアーク検出装置。 - 前記疑似アーク発生部は、前記疑似アーク信号を前記一対の電力線へ出力する請求項6に記載のアーク検出装置。
- 前記制御部は、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させるアーク検出試験動作を前記負荷装置の非稼働時に行う請求項7に記載のアーク検出装置。
- 発電または充電する直流電源と、前記直流電源より供給される電力を消費または変換する負荷装置と、前記直流電源と前記負荷装置とを接続する一対の電力線と、を有する直流電源システムに適用されるアーク検出装置であって、
前記直流電源でのアークの発生に感応する検出器と、
前記検出器の検出信号に基づいてアーク発生の有無を判定する判定部と、
前記検出器が感応する疑似アーク信号を発生し、検出器による検出部位へ出力する疑似アーク発生部と、
アーク検出装置の試験開始条件が満たされたときに、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させる制御部とを備え、
前記検出器は、前記一対の電力線を流れる電流を測定する電流センサであり、
前記判定部は、前記電流センサが測定した高周波成分に基づいてアーク発生の有無を判定し、
前記制御部は、前記判定部がアーク発生と判定した場合に、前記電力線に設けられたアーク遮断スイッチを開動作するように制御し、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させるアーク検出試験動作において、前記アーク遮断スイッチの開動作により前記電流センサにて測定される電流がゼロとなった場合に、前記アーク遮断スイッチを正常と判定するアーク検出装置。 - 前記疑似アーク発生部は、前記疑似アーク信号を前記一対の電力線へ出力する請求項9に記載のアーク検出装置。
- 前記制御部は、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させるアーク検出試験動作を前記負荷装置の非稼働時に行う請求項10に記載のアーク検出装置。
- 前記制御部は、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させるアーク検出試験動作での前記判定部による判定結果に基づいて、アーク検出装置が正常かどうかの判定結果を示す情報を出力する請求項1から3および5から8のいずれか1項に記載のアーク検出装置。
- 前記制御部は、前記アーク遮断スイッチを開動作させて前記アーク遮断スイッチが正常かどうかを判定する試験を、前記疑似アーク発生部から前記疑似アーク信号を発生させて行うアーク検出装置の試験よりも長い周期にて行う請求項4および9から11のいずれか1項に記載のアーク検出装置。
- 前記直流電源は太陽電池であり、
前記制御部は、前記アーク遮断スイッチを開動作させて前記アーク遮断スイッチが正常かどうかを判定する試験を、日の出後の前記電流センサにて測定される前記太陽電池の出力電流が増加している期間、または日の入り前の前記電流センサにて測定される前記太陽電池の出力電流が減少している期間に行う請求項4、9から11および13のいずれか1項に記載のアーク検出装置。
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