WO2016132781A1 - アーク検出装置およびアーク検出方法 - Google Patents

アーク検出装置およびアーク検出方法 Download PDF

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measurement
power spectrum
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公平 冨田
徹 藤井
玲子 服部
岳史 蘆田
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オムロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an arc detection device and an arc detection method provided in a solar power generation system, for example.
  • the arc detection device acquires the signal of the output line, acquires the arc signal from the signal, and detects the occurrence of the arc.
  • Patent Document 1 detects an arc by the following process in a solar power generation system connected to a power conditioner. First, a current flowing through the photovoltaic power generation system is detected, a power spectrum of the detected current is obtained, and the obtained power spectrum is divided into a plurality of bands. Next, one or more interference signals (noise) by the power conditioner are filtered from the power spectrum in the divided band, and the electric arc in the high voltage system is used by using the remaining signal that is not the interference signal in the band. Detected.
  • one or more peak values are identified in one or more frequency bands, and the magnitude of the power spectrum is at least partially reduced in those one or more frequency bands. That is, in the configuration of Patent Document 1, the frequency band set in advance of the interference signal by the power conditioner is not used, and the power spectrum in the frequency band set in advance of the interference signal is reduced. The arc is detected.
  • the configuration disclosed in Patent Document 2 is not the power spectrum of the current flowing through the output line of the solar cell string, but that the noise corresponding to the size of the generated arc is superimposed on the switching noise of the power conditioner.
  • the arc is detected using the power spectrum of the voltage. Specifically, a voltage is detected by a voltage sensor from the output line of the solar cell string, a power spectrum of the voltage is obtained from the detected voltage, and an arc is detected based on the obtained power spectrum.
  • the frequency band of the switching noise of the power conditioner is set to a certain frequency band, the power spectrum of the frequency band is excluded from arc detection, and the arc is detected based on the power spectrum of the remaining frequency band. Yes.
  • Patent Document 1 is a configuration in which the frequency band of noise by the power conditioner is set in advance, if noise in a frequency band different from the preset frequency band occurs, it should be handled. I can't. That is, for example, when the frequency of the noise by the power conditioner changes due to the replacement of the power conditioner with a different model, the arc cannot be detected with high accuracy due to the influence of the noise.
  • the configuration described in Patent Document 2 requires that the voltage value of the output line of the solar cell string be acquired by a voltage sensor, and this voltage value is acquired by acquiring the current value of the output line by a current sensor. Not as easy as you want. That is, when acquiring the current value, the electrode of the current sensor may be arranged on the outer surface of the insulation coating of the output line, whereas when acquiring the voltage value, the voltage sensor is connected to the terminal of the output line. It is necessary to connect the electrodes. Work on such a high-voltage output line is not only dangerous for the operator, but also requires a high withstand voltage for the voltage sensor.
  • the present invention suppresses the influence of noise generated by an external device connected to a solar cell, and can easily detect the occurrence of an arc in a photovoltaic power generation system and an arc detection method.
  • the purpose is to provide.
  • an arc detection device of the present invention includes a current sensor that detects an output current of a distributed DC power supply, a power spectrum conversion unit that converts an output from the current sensor into a power spectrum, and a predetermined For the power spectrum of the arc measurement interval that is the frequency range of the region, the measurement interval is divided into a plurality of regions, and the region value that is the size of the power spectrum of each region, excluding the maximum region value It is characterized by including an interval value acquisition unit that acquires any of the above as an interval value of the measurement interval, and an arc presence / absence determination unit that determines the presence / absence of an arc based on the interval value.
  • the configuration of the present invention it is possible to easily detect the occurrence of an arc while suppressing the influence of noise generated by an external device connected to the distributed DC power supply.
  • FIG. 4 It is a schematic circuit diagram which shows the structure of the solar energy power generation system provided with the arc detection apparatus of embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the arc detection apparatus shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the conventional frequency and electric current FFT (fast Fourier transform).
  • A) of FIG. 4 is a graph which shows the measurement area of the arc with respect to the electric current signal by the FFT process part in case the arc has generate
  • FIG. 4B is a graph showing an arc measurement interval by the FFT processing unit for a current signal when no arc is generated in the solar cell string. It is explanatory drawing which shows operation
  • FIG. 6 is explanatory drawing which shows the state which the arc generate
  • FIG. 6B is an explanatory diagram showing an outline of the arc detection operation in the arc detection apparatus shown in FIG.
  • FIG. 6C is a waveform diagram showing a schematic signal waveform input to the filter shown in FIG. 6B when there is no arc and when there is an arc.
  • FIG. 6D is a waveform diagram showing the power spectrum when the arc shown in FIG. 6B is processed and when there is no arc and there is an arc. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 9A shows an arc measurement section for a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit when an arc is generated in the solar cell string in the arc detection device according to another embodiment of the present invention. It is a graph which shows.
  • FIG. 9B is a graph showing an arc measurement interval with respect to a current signal by the FFT processor when an arc different from that in FIG. 9A is generated.
  • (C) of FIG. 9 is a graph which shows the measurement area of the arc by the FFT process part with respect to the electric current signal in case the arc has not generate
  • FIG. 12 is a scatter diagram showing a relationship between two section values and a threshold different from the case shown in FIG. 11.
  • FIG. 13A shows an arc corresponding to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit when an arc is generated in the solar cell string in a modification of the arc detection device according to another embodiment of the present invention. It is a graph which shows the measurement area.
  • FIG. 13B is a graph showing an arc measurement interval with respect to a current signal by the FFT processor when an arc different from that in FIG. 13A is generated. (C) of FIG.
  • FIG. 13 is a graph which shows the measurement area of the arc by the FFT process part with respect to the electric current signal in case the arc has not generate
  • FIG. 14 (a) shows an arc measurement interval and noise for an electric current signal by an FFT processing unit when an arc is generated in a solar cell string in an arc detection apparatus according to still another embodiment of the present invention. It is a graph which shows a measurement area.
  • FIG. 14B is a graph showing an arc measurement interval and a noise measurement interval for the current signal when no arc is generated in the solar cell string in the arc detection device. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 16A shows an arc measurement section and noise for an electric current signal by an FFT processing unit when an arc is generated in a solar cell string in an arc detection device according to still another embodiment of the present invention. It is a graph which shows a measurement area.
  • FIG. 16B is a graph showing an arc measurement interval and a noise measurement interval with respect to a current signal by the FFT processor when an arc different from that in FIG. 16A is generated.
  • FIG. 16C is a graph showing an arc measurement section and noise measurement section for the current signal when no arc is generated in the solar cell string in the arc detection device. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 19 is a scatter diagram illustrating a relationship between a threshold value and a ratio between a section value of two arc measurement sections and a section value of noise measurement sections, which is different from the case illustrated in FIG. 18.
  • FIG. 20A shows a current signal (power spectrum) generated by the FFT processing unit when an arc is generated in the solar cell string in a modification of the arc detection device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20B is a graph showing an arc measurement interval and a noise measurement interval with respect to a current signal by the FFT processor when an arc different from that in FIG. 20A is generated.
  • (C) of FIG. 20 is a graph which shows the measurement area of the arc by the FFT process part, and the measurement area of noise with respect to the electric current signal in case the arc has not generate
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system including an arc detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes a plurality of solar cell strings 11, an arc detection device 12, a connection box 13, and a power conditioning system (hereinafter referred to as a PCS (Power Conditioning System)) 14. .
  • a PCS Power Conditioning System
  • the solar cell string (distributed DC power source) 11 is formed by connecting a number of solar cell modules 21 in series.
  • Each solar cell module 21 includes a plurality of solar cells (not shown) connected in series, and is formed in a panel shape.
  • the plurality of solar cell strings 11 constitute a solar cell array 15.
  • Each solar cell string 11 is connected to a PCS (external device) 14 via a connection box 13.
  • the PCS 14 converts the DC power input from each solar cell string 11 into AC power and outputs it.
  • the connection box 13 connects the solar cell strings 11 in parallel. Specifically, the output lines 22a connected to one terminal of each solar cell string 11 are connected to each other, and the output lines 22b connected to the other terminal of each solar cell string 11 are connected to each other. .
  • the output line 22b is provided with a diode 23 for preventing backflow.
  • Arc detector 12 is provided in output line 22a of solar cell string 11 for every solar cell string 11 in this embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the arc detection device 12.
  • the arc detection device 12 includes a current sensor 31, an amplifier 32, a filter 33, an A / D conversion unit 34, and a CPU (central processing unit) 35.
  • the current sensor 31 detects a current flowing through the output line 22a.
  • the amplifier 32 amplifies the current detected by the current sensor 31.
  • the filter 33 is a band pass filter (BPF), and allows only a current in a predetermined frequency range among currents output from the amplifier 32 to pass therethrough.
  • the frequency range that the filter 33 passes is 40 kHz to 100 kHz.
  • the switching noise of the converter included in the PCS 14 is generally present in a relatively low frequency band of 40 kHz or less. Therefore, most of the switching noise can be eliminated by passing the current of the output line 22a detected by the current sensor 31 through the filter 33 that passes 40 kHz to 100 kHz.
  • symbol A is a frequency range of the current passing through the filter 33
  • symbol B is a noise signal of the PCS 14 when no arc is generated
  • symbol C is an arc generated. It is a signal in a state in which arc noise is superimposed on the noise of the PCS 14 during
  • the A / D converter 34 converts the analog current signal that has passed through the filter 33 into a digital signal and inputs the digital signal to the CPU 35.
  • CPU35 is provided with the FFT process part (power spectrum conversion part) 41, the section value acquisition part 42, and the arc presence determination part 43, as shown in FIG.
  • the FFT processing unit 41 performs an FFT on the current digital signal input from the A / D conversion unit 34 to generate a power spectrum of the current.
  • the FFT processing unit 41 applies one arc to the current signal in the range of 40 kHz to 100 kHz that has passed through the filter 33.
  • a measurement section S is set, and FFT is performed only on the measurement section S of the arc.
  • the width of the arc measurement section is within a range that includes at least one of the noise power peak to the bottom on both sides of the peak when the arc measurement section includes the PCS 14 noise power peak. It is preferable to set.
  • FIG. 4 is a graph showing an arc measurement section S with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 4B is a graph showing an arc measurement section S by the FFT processing unit 41 for a current signal when no arc is generated in the solar cell string 11.
  • 4A and 4B show graphs in the case where FFT is performed not only on the arc measurement section S but also on the entire frequency range for the sake of convenience. 9 (a) to (c), FIG. 13 (a) to (c), FIG. 14 (a) to (b), and FIG. 16 (a) to (c). The same applies to (a) to (c) of FIG.
  • the arc measurement section S by the FFT processing unit 41 is set to a frequency range of 45 kHz to 55 kHz.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the section value acquisition unit 42.
  • the section value acquisition unit 42 divides the 45 kHz to 55 kHz arc measurement section S subjected to the FFT in the FFT processing unit 41, for example, as shown in FIG.
  • the area value of each area that is, the value of the power spectrum (noise power spectrum) is obtained.
  • the section value acquisition unit 42 acquires the minimum area value from among the five area values as the section value of the arc measurement section S.
  • the reason why the minimum region value is selected is that when the PCS noise is superimposed, the region value of the frequency where the PCS noise is superimposed in the power spectrum of the arc measurement section S is considered to be large. Therefore, if an area having a small area value is selected in the arc measurement section S, it is not affected by the PCS noise.
  • region value should just be a value which shows the magnitude relationship of the power spectrum of each area
  • the setting of the region by the section value acquisition unit 42 is not limited to 2 kHz, and may be set to, for example, the minimum region based on the resolution of the FFT processing unit 41, that is, the CPU 35. Further, each region value may be a value obtained by integrating the power spectrum data of each region obtained from the FFT processing unit 41.
  • the section value acquired by the section value acquiring unit 42 is not limited to the minimum area value, and may be a relatively small area value in the measurement section S of the arc.
  • any one of the region values other than the maximum region value in the arc measurement section S may be used.
  • the interval value acquisition unit 42 excludes the range of 2 kHz including the frequency at which the power spectrum in the arc measurement interval S becomes the maximum value as the interval value.
  • the configuration may be such that the region value to be selected is obtained.
  • the arc presence / absence determination unit 43 compares the section value (Smin) acquired by the section value acquisition unit 42 with a predetermined threshold Ka1 (first threshold), and determines whether the section value (Smin) is larger than the threshold Ka1. To do. As a result of this determination, the arc presence / absence determination unit 43 determines that there is an arc if the section value (Smin) is greater than the threshold value Ka1, while determining that there is no arc if the section value (Smin) is equal to or less than the threshold value Ka1.
  • the threshold value Ka1 can be easily determined by repeatedly performing an arc presence / absence determination operation. In other words, excessive execution and error are not necessary for determining the threshold value Ka1. This also applies to other threshold values K shown in the following embodiments.
  • the arc presence / absence determination unit 43 repeats the above processing (determination process) of the FFT processing unit 41, the section value acquisition unit 42, and the arc presence / absence determination unit 43 a plurality of times. When the result of the determination becomes a predetermined number of times or more, the final determination result with the arc is output to the outside.
  • This determination result is input to a control device (not shown) of the solar power generation system 1, for example.
  • the control device inputs an arc presence determination result from the arc presence / absence determination unit 43, the control device interrupts the circuit of the solar power generation system 1 so as to prevent an arc fire and damage to the solar power generation system 1.
  • FIG. 6A is an explanatory view showing a state in which arcs (parallel arcs and series arcs) are generated in the photovoltaic power generation system 1
  • FIG. 6B is an outline of arc detection operation in the arc detection device 12. It is explanatory drawing which shows.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the arc detector 12 that detects an arc by the absolute value method. In this absolute value method, the arc is detected by comparing the section value of the arc measurement section S acquired by the section value acquisition unit 42 with a predetermined threshold value.
  • the current sensor 31 of the arc detector 12 is used.
  • the detected current signal includes noise caused by the converter of the PCS 14 and noise caused by the arc.
  • the CPU 35 performs FFT analysis and detects an arc by the operation shown in FIG.
  • FIG. 6B the power spectrum obtained by performing the FFT from the current signal is in a substantially constant state when the arc is not generated, while the arc is generated.
  • the noise caused by the arc is superimposed on the noise caused by the converter of the PCS 14, and the state is raised.
  • the arc presence / absence determination unit 43 first resets the counters n and c (S11).
  • the counter n is a counter that counts the number of times of arc determination
  • the counter c is a counter that counts the number of times that the arc has been determined as a result of arc determination.
  • the FFT processing unit 41 takes in the current data of the output line 22b detected by the current sensor 31, passed through the filter 33, and A / D converted by the A / D conversion unit 34 (S12), On the other hand, FFT processing is performed (S13), and a power spectrum of current is generated.
  • the section value acquisition unit 42 divides the measurement section S of the 45 kHz to 55 kHz arc subjected to the FFT in the FFT processing unit 41 into five regions (region E) each having a frequency of 2 kHz, The region value (power spectrum) is obtained. Furthermore, the section value acquisition unit 42 acquires the minimum area value from among the five area values as the section value (Smin) of the arc measurement section S (S14).
  • the arc presence / absence determination unit 43 compares the section value (Smin) acquired by the section value acquisition unit 42 with a predetermined threshold Ka1 (first threshold) (S15), and if the section value (Smin) is larger than the threshold Ka1. Determined to have an arc. In this case, the counter c adds 1 and proceeds to S17. On the other hand, if it is determined in S15 that the section value (Smin) is equal to or less than the threshold value Ka1, it is determined that there is no arc. In this case, the counter c does not add 1 and proceeds to S17.
  • Ka1 first threshold
  • the arc presence / absence determination unit 43 outputs the determination result with the arc when the determination result with the arc is 5 or more during the determination of the presence / absence of the arc 10 times. It has become.
  • the control device of the solar power generation system 1 receives the determination result of the presence of the arc from the arc presence / absence determination unit 43, the control device of the solar power generation system 1 Circuit breaks.
  • the arc detection device 12 of the present embodiment has a signal (power spectrum) of a current detected from the output line (for example, the output line 22a) of the solar cell string 11 regardless of the frequency band of noise generated by the PCS 14. ), An arc measurement section S in an appropriate frequency range is set, and the presence or absence of an arc is detected in the arc measurement section S. Specifically, the arc measurement section S is divided into a plurality of regions narrower than the frequency range of the arc measurement section S, and the maximum region value among the region values (power spectrum values) of each region is determined.
  • One of the other area values excluded (for example, the minimum area value) is acquired as the section value of the arc measurement section S, and the section value is compared with a predetermined threshold value to determine whether or not there is an arc. Judgment. Therefore, even when the frequency band of noise caused by the PCS 14 changes, an arc generated in the solar power generation system 1 can be detected.
  • the arc detection device 12 detects the presence or absence of an arc based on the current of the output line (for example, the output line 22a) of the solar cell string 11. Therefore, the operation of detecting a signal (current) including an arc may be performed by simply clamping, for example, the electrode of the arc detection device 12 on the insulating coating of the output line (for example, the output line 22a). Therefore, it is possible to easily and safely detect the arc as compared with the configuration in which the presence or absence of the arc is detected based on the voltage of the output line (output lines 22a and 22b).
  • produces is suppressed, and generation
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram showing a modification of the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG.
  • the arc detection apparatus 12 was shown about the example which provided each solar cell string 11 separately.
  • the arrangement of the arc detection device 12 is not limited to this. That is, as shown in FIG. 8, only one arc detection device 12 may be provided in the solar power generation system 1 including a plurality of solar cell strings 11.
  • the arc detection device 12 is provided after the connection box 13, that is, between the connection box 13 and the PCS 14.
  • the arc detection device 12 may be provided inside the housing of the arc detection device 12 instead of between the connection box 13 and the PCS 14.
  • the configuration of the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG. 8 can be similarly applied to the other embodiments described below.
  • the solar power generation system 1 includes an arc detection device 51 (see FIG. 2) instead of the arc detection device 12.
  • the arc detection device 51 is shown in FIG. 2, but here, the arc detection device 12 shown in FIGS. 1, 6, and 8 is also regarded as the arc detection device 51.
  • FIG. 9A shows an arc measurement section S1 with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11 in the arc detection device 51 of the present embodiment.
  • FIG. 9B is a graph showing arc measurement sections S1 and S2 with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc different from that in FIG. 9A is generated.
  • C of FIG. 9 is a graph showing arc measurement sections S1 and S2 by the FFT processing unit 41 with respect to a current signal when no arc is generated in the solar cell string 11 in the arc detection device 51.
  • the FFT processing unit 41 performs one arc for a current signal in the range of 40 kHz to 100 kHz that has passed through the filter 33, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the measurement section S is set, and the FFT is performed only on the measurement section S of the arc.
  • the FFT processing unit 41 converts the current signal that has passed through the filter 33 into a signal as shown in (a) to (c) of FIG.
  • two arc measurement sections S1 and S2 are set, and FFT is performed only on the arc measurement sections S1 and S2.
  • the arc measurement section S1 is 45 kHz to 55 kHz, and the arc measurement section S2 is 35 kHz to 45 kHz.
  • the filter 33 passes a signal having a current in the frequency range of 30 kHz to 100 kHz, for example.
  • the section value acquisition unit 42 acquires the section value (S1min) of the arc measurement section S1 and the section value (S2min) of the arc measurement section S2 by the same operation as the operation of the section value acquisition unit 42 described above.
  • the arc presence / absence determining unit 43 compares the total value (S1min + S2min) of the section value (S1min) of the arc measurement section S1 and the section value (S2min) of the arc measurement section S2 with a predetermined threshold Ka2 (second threshold). Then, it is determined whether the total value (S1min + S2min) is larger than the threshold value Ka2. As a result of this determination, the arc presence / absence determination unit 43 determines that there is an arc if the total value (S1min + S2min) is greater than the threshold value Ka2, while determining that there is no arc if the total value (S1min + S2min) is equal to or less than the threshold value Ka2.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the arc detection device 15.
  • the same step number S is added to the same operation as the operation shown in FIG. 7, and the description of the operation is omitted.
  • the section value acquisition unit 42 sets the arc measurement section S1 (45 kHz to 55 kHz section) and the arc measurement section S2 (35 kHz to 45 kHz section) in which the FFT processing unit 41 has performed FFT in FIG. As shown, one region is divided into five regions (region E) of 2 kHz, and region values (power spectrum) of each region are obtained. Further, for each of the arc measurement sections S1 and S2, the section value acquisition unit 42 acquires the minimum area value from among the five area values as the section values (S1min, S2min) of the arc measurement sections S1 and S2. (S31).
  • the arc presence / absence determination unit 43 compares the total value (S1min + S2min) of the section values (S1min, S2min) acquired by the section value acquisition unit 42 with a predetermined threshold value Ka2 (second threshold value) (S32), and the total value (S1min + S2min) ) Is larger than the threshold value Ka2, it is determined that there is an arc. On the other hand, if the total value (S1min + S2min) is equal to or less than the threshold value Ka2, it is determined that there is no arc.
  • Ka2 second threshold value
  • FIG. 11 shows the relationship between the section values S1min and S2min and the threshold Ka2 when the arc presence / absence determination unit 43 determines that the arc is present when the total value (S1min + S2min)> threshold Ka2.
  • FIG. 11 is a scatter diagram showing the relationship between the section values S1min and S2min and the threshold value Ka2.
  • FIG. 12 shows a relationship between the section values S1min and S2min and the threshold value Ka2, which is different from the case shown in FIG.
  • the arc presence / absence determination unit 43 determines that there is an arc in Not (S1min ⁇ K1 and S2min ⁇ K2).
  • the arc detection device 51 of the present embodiment has the following advantages.
  • the arc detection device 51 sets a plurality of arc measurement sections S1 and S2 for the current signal (power spectrum) detected from the output line (for example, the output line 22a) of the solar cell string 11.
  • the total value (S1min + S2min) of the section values (S1min, S2min) acquired from the arc measurement sections S1, S2 is compared with a predetermined threshold Ka2 to determine the presence or absence of an arc. That is, since the arc detection device 51 acquires more samples than the arc detection device 12 and determines the presence or absence of the arc, the arc can be detected with high accuracy.
  • the plurality of arc measurement sections S1 and S2 are set as continuous sections in the present embodiment, but are not limited thereto, and may be sections that are not continuous. This also applies to the other embodiments described below.
  • the arc presence / absence determination unit 43 uses the total value (S1min + S2min) of the section values (S1min, S2min) of the measurement sections (measurement sections S1, S2) of the plurality of arcs acquired by the section value acquisition unit 42. Is judged.
  • the plurality of section values used by the arc presence / absence determination unit 43 are not limited to the total value of the section values, but may be a product of the section values. That is, the plurality of section values used by the arc presence / absence determination unit 43 may be calculated values using these section values.
  • the section value used by the arc presence / absence determination unit 43 may be one section value selected from a plurality of section values (for example, the minimum section value). The same applies to arc detection devices of other embodiments described below that acquire section values of measurement sections S of a plurality of arcs.
  • FIG. 13A is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 13B is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc different from that in FIG. 13A is generated.
  • FIG. 13C is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 by the FFT processing unit 41 with respect to a current signal when no arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 13A is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 13B is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc different from that in FIG. 13A is generated.
  • FIG. 13C is a graph showing
  • FIG. 14A shows an arc measurement section S with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11 in the arc detection device 61 of the present embodiment.
  • 4 is a graph showing a noise measurement section N.
  • FIG. 14B shows an arc measurement section S and noise measurement section N by the FFT processing unit 41 with respect to a current signal when no arc is generated in the solar cell string 11 in the arc detection device 51. It is a graph.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes an arc detection device 61 (see FIG. 2) instead of the arc detection device 12.
  • the arc detection device 61 is shown in FIG. 2, but the arc detection device 12 shown in FIGS. 1, 6, and 8 is also regarded as the arc detection device 61 here.
  • the arc detection device 61 detects an arc by a proportional method, unlike the arc detection device 12 that detects an arc by an absolute value method.
  • the arc is detected by comparing the ratio (Smin / Nmin) of the section value acquired by the section value acquisition unit 42 to the arc measurement section S and the noise measurement section N with a predetermined threshold. Yes.
  • the ratio is a value close to 1 when no arc is generated, and is greater than 1 and a value away from 1 when an arc is generated.
  • the filter 33 passes a signal having a current in the frequency range of 30 kHz to 100 kHz, for example, and the FFT processing unit 41 passes the current passed through the filter 33 as shown in FIGS.
  • the FFT processing unit 41 passes the current passed through the filter 33 as shown in FIGS.
  • an arc measurement section S and a noise measurement section N are set, and only the arc measurement section S and the noise measurement section N are subjected to FFT.
  • the arc measurement interval S is 45 kHz to 55 kHz
  • the noise measurement interval N is 15 kHz to 25 kHz.
  • the arc measurement section S is a section where arc noise is likely to occur
  • the noise measurement section N is a section where PCS 14 noise is likely to occur.
  • the section value acquisition unit 42 acquires the section value (Smin) of the arc measurement section S by the same operation as the operation of the section value acquisition unit 42 described above.
  • the section value acquisition unit 42 acquires the section value (Nmin) of the noise measurement section N by the same operation as that for acquiring the section value (Smin) of the arc measurement section S.
  • the section value of the noise measurement section N is the minimum area value of the plurality of area values in the noise measurement section N, but the noise value is the same as the section value of the arc measurement section S.
  • a relatively small region value within the measurement section N may be used.
  • any one of the other region values excluding the maximum region value in the noise measurement section N may be used.
  • the noise measurement section N is larger than 2 kHz, the value may be a value in any region except the 2 kHz range including the largest region value. This also applies to the other embodiments described below.
  • the arc presence / absence determination unit 43 sets a ratio (Smin / Nmin) of the section value (S1min) of the arc measurement section S and the section value (Nmin) of the noise measurement section N to a predetermined threshold Kr1 (third threshold). To determine whether the ratio (Smin / Nmin) is larger than the threshold value Kr1. As a result of this determination, the arc presence / absence determination unit 43 determines that there is an arc if the ratio (Smin / Nmin) is greater than the threshold value Kr1, while determining that there is no arc if the ratio (Smin / Nmin) is equal to or less than the threshold value Kr1. .
  • the arc presence / absence determination unit 43 compares the ratio (Nmin / Smin) of the section value (Nmin) of the noise measurement section N and the section value (S1min) of the arc measurement section S to the threshold value Kr1 to determine whether there is an arc.
  • the structure which determines this may be sufficient. In this case, if the ratio (Nmin / Smin) is greater than the threshold value Kr1, it is determined that there is no arc, while if the ratio (Nmin / Smin) is equal to or less than the threshold value Kr1, it is determined that there is an arc.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the arc detection device 61.
  • the same step number S is appended to the same operation as the operation shown in FIG. 7, and description of these operations is omitted.
  • the section value acquisition unit 42 represents the arc measurement section S (section of 45 kHz to 55 kHz) and the noise measurement section N (section of 15 kHz to 25 kHz) for which the FFT has been performed by the FFT processing section 41 in FIG. As shown, one region is divided into five regions (region E) of 2 kHz, and region values (power spectrum) of each region are obtained. Further, the section value acquisition unit 42 sets, as the section values (Smin, Nmin) of the measurement sections S and N, the minimum area value among the five area values for each of the arc measurement section S and the noise measurement section N. Obtain (S41).
  • the arc presence / absence determination unit 43 compares the ratio (Smin / Nmin) of the section values (Smin, Nmin) acquired by the section value acquisition unit 42 with a predetermined threshold Kr1 (S42), and the ratio (Smin / Nmin) is the threshold Kr1. If greater than, it is determined that there is an arc. On the other hand, if the ratio (Smin / Nmin) is equal to or less than the threshold value Kr1, it is determined that there is no arc.
  • the arc detection device 61 of the present embodiment has the following advantages.
  • the arc detection device 61 detects the arc by comparing the ratio (Smin / Nmin) of the section values (Smin, Nmin) of the arc measurement section S and the noise measurement section N with the predetermined threshold value Kr1.
  • the arc can be detected stably.
  • This also applies to the arc detection apparatus that detects an arc by a proportional method, as shown in the following embodiments.
  • the arc presence / absence determination unit 43 determines the presence / absence of an arc using the ratio (Smin / Nmin) of the section values (Smin, Nmin) of the arc measurement section S and the noise measurement section N.
  • the arc presence / absence determining unit 43 instead of the ratio of the section values of the arc measurement section S and the noise measurement section N, the difference between the section values of the arc measurement section S and the noise measurement section N (Smin ⁇ Nmin).
  • a configuration may be used in which the presence or absence of an arc is determined using. The same applies to the arc detection apparatuses of other embodiments described below that use the section values (Smin, Nmin) of the arc measurement section S and the noise measurement section N.
  • FIG. 16A shows an arc measurement section S1 with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11 in the arc detection device 71 of the present embodiment. , S2 and a noise measurement interval N.
  • FIG. 16B is a graph showing arc measurement intervals S1 and S2 and noise measurement interval N with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc different from that in FIG. It is.
  • FIG. 16C shows an arc measurement section S1, S2 by the FFT processing unit 41 and a noise measurement section N for a current signal when no arc is generated in the solar cell string 11 in the arc detection device 71. It is a graph which shows.
  • the solar power generation system 1 includes an arc detection device 71 (see FIG. 2) instead of the arc detection device 12.
  • the arc detection device 71 is shown only in FIG. 2, but here, the arc detection device 12 shown in FIGS. 1, 6, and 8 is also regarded as the arc detection device 71.
  • the arc detection device 71 detects an arc by a proportional method, similar to the arc detection device 61.
  • the FFT processing unit 41 performs arc measurement sections S1 and S2 and noise measurement with respect to the current signal that has passed through the filter 33.
  • the section N is set, and FFT is performed only on the arc measurement sections S1 and S2 and the noise measurement section N.
  • the arc measurement section S1 is 45 kHz to 55 kHz
  • the arc measurement section S2 is 35 kHz to 45 kHz
  • the noise measurement section N is 15 kHz to 25 kHz.
  • the filter 33 passes a signal having a current in a frequency range of 30 kHz to 100 kHz, for example.
  • the section value acquisition unit 42 measures the section value (S1min) of the arc measurement section S1, the section value (S2min) of the arc measurement section S2, and the noise by the same operation as the operation of the section value acquisition section 42 described above.
  • the section value (Nmin) of section N is acquired.
  • the arc presence / absence determination unit 43 sets a ratio ((S1min + S2min) / Nmin) of the total value (S1min + S2min) of the section value (S1min) and the section value (S2min) to the section value (Nmin) as a predetermined threshold value Kr2 (fourth threshold value). To determine whether the ratio ((S1min + S2min) / Nmin) is larger than a predetermined threshold value Kr2.
  • the arc presence / absence determination unit 43 determines the presence / absence of an arc by comparing the ratio (Nmin / (S1min + S2min)) between the section value (Nmin) and the total value (S1min + S2min) with the threshold value Kr2, similarly to the arc detection device 61. It may be a configuration.
  • the arc presence / absence determination unit 43 compares the section value selected from the section values of the plurality of arc measurement sections S1 and S2, for example, the ratio of the minimum section value and the section value with the threshold value,
  • the structure which determines the presence or absence of an arc may be sufficient.
  • the configuration may be such that the presence / absence of an arc is determined by comparing the ratio between the difference between the interval values of the measurement intervals S1 and S2 of the plurality of arcs and the interval value.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the arc detection device 71.
  • the same step number S is appended to the same operation as the operation shown in FIG. 7, and description of these operations is omitted.
  • the section value acquisition unit 42 performs an arc measurement section S1 (45 kHz to 55 kHz section), an arc measurement section S2 (35 kHz to 45 kHz section), and a noise measurement section N (in which the FFT processing unit 41 performs FFT). As shown in FIG. 5, each of the 15 kHz to 25 kHz sections is divided into five areas (area E) each having a frequency of 2 kHz, and area values (power spectra) of the respective areas are obtained. Further, the section value acquisition unit 42 determines the minimum area value among the five area values for each of the arc measurement sections S1 and S2 and the noise measurement section N, and the arc measurement sections S1 and S2 and the noise measurement section. It is acquired as a section value of N (S1min, S2min, Nmin) (S51).
  • the arc presence / absence determination unit 43 for the section values (S1min, S2min, Nmin) acquired by the section value acquisition unit 42, is the sum of the section value (S1min) and the section value (S2min) (S1min + S2min) and the section value (Nmin).
  • the ratio ((S1min + S2min) / Nmin) is compared with a predetermined threshold value Kr2 (S52). As a result, if the ratio ((S1min + S2min) / Nmin) is larger than the threshold value Kr2, it is determined that there is an arc. On the other hand, if the ratio ((S1min + S2min) / Nmin) is equal to or less than the threshold value Kr2, it is determined that there is no arc.
  • FIG. 18 shows the relationship between the ratio ((S1min + S2min) / Nmin) and the threshold value Kr2 when the arc presence / absence determination unit 43 determines that the arc is present at a ratio ((S1min + S2min) / Nmin)> threshold value Kr2.
  • FIG. 18 is a scatter diagram showing the relationship between the ratio between the total value of the section values of the arc measurement sections S1 and S2 and the section value of the noise measurement section N ((S1min + S2min) / Nmin) and the threshold value Kr2.
  • the ratio between the total value of the arc measurement intervals S1 and S2 and the noise measurement interval N (S1min / Nmin, S2min / Nmin), which is different from the case shown in FIG. ) And threshold values (K1, K2).
  • the arc presence / absence determination unit 43 determines that there is an arc at Not ((S1min / Nmin) ⁇ K1 and (S2min / Nmin) ⁇ K2).
  • the arc detection device 71 of the present embodiment has the following advantages.
  • the arc detection device 71 sets a plurality of arc measurement sections S1 and S2 for the current signal (power spectrum) detected from the output line (for example, the output line 22a) of the solar cell string 11.
  • the ratio between the total value (S1min + S2min) of the section values (S1min, S2min) acquired from the arc measurement sections S1 and S2 and the section value (Nmin) acquired from the noise measurement section N is compared with a predetermined threshold value. Judgment is made.
  • the presence / absence of an arc is determined by comparing the ratio between the section values of the arc measurement sections S1 and S2 and the section value of the noise measurement section N with a predetermined threshold. That is, since the arc detection device 71 acquires more samples than the arc detection device 12 and determines the presence or absence of the arc, the arc can be detected with high accuracy.
  • FIG. 20A is a graph showing arc measurement intervals S1 to S6 with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 20B is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc different from that in FIG.
  • FIG. 20C is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 by the FFT processing unit 41 with respect to a current signal when no arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 20A is a graph showing arc measurement intervals S1 to S6 with respect to a current signal (power spectrum) by the FFT processing unit 41 when an arc is generated in the solar cell string 11.
  • FIG. 20B is a graph showing arc measurement sections S1 to S6 with respect to a current signal by the FFT processing unit 41 when an arc different from that in FIG.
  • FIG. 20C is a graph showing arc measurement sections S1 to S6
  • An arc detection device of the present invention includes a current sensor that detects an output current of a distributed DC power supply, a power spectrum conversion unit that converts an output from the current sensor into a power spectrum, and an arc measurement section that is in a predetermined frequency range.
  • the measurement interval is divided into a plurality of regions, and one of the region values excluding the maximum region value among the region values that are the sizes of the power spectrum of each region is the interval of the measurement interval. It is the structure provided with the section value acquisition part acquired as a value, and the arc presence determination part which determines the presence or absence of an arc based on the said section value.
  • the current sensor detects the output current of the distributed DC power supply, and the power spectrum conversion unit converts the output from the current sensor into a power spectrum.
  • the section value acquisition unit divides the measurement section into a plurality of areas for the power spectrum of the arc measurement section that is a predetermined frequency range, and the largest area among the area values that are the magnitude of the power spectrum of each area One of the area values excluding the value is acquired as the section value of the measurement section.
  • the arc presence / absence determination unit determines the presence / absence of an arc based on the section value acquired by the section value acquisition unit.
  • an external device for example, a power conditioner
  • the presence or absence of an arc can be detected regardless of the frequency band of noise generated by the external device.
  • the frequency band of noise due to an external device for example, a power conditioner
  • the influence of noise due to the external device for example, the power conditioner
  • An arc detection device of the present invention includes a current sensor that detects an output current of a distributed DC power supply, a power spectrum conversion unit that converts an output from the current sensor into a power spectrum, and an arc measurement section that is in a predetermined frequency range.
  • the measurement interval is divided into a plurality of regions, and one of the region values excluding the maximum region value among the region values that are the sizes of the power spectrum of each region is the interval of the measurement interval.
  • a section value acquisition unit that acquires the section value, the section value of the arc measurement section and the An arc presence / absence determination unit that determines the presence / absence of an arc based on the section value of the noise measurement section.
  • the current sensor detects the output current of the distributed DC power supply, and the power spectrum conversion unit converts the output from the current sensor into a power spectrum.
  • the section value acquisition unit divides the measurement section into a plurality of areas for the power spectrum of the arc measurement section that is a predetermined frequency range, and the largest area among the area values that are the magnitude of the power spectrum of each area One of the area values excluding the value is acquired as the section value of the measurement section. Similarly, the section value is acquired for the power spectrum of the noise measurement section having a frequency range different from that of the arc measurement section.
  • the arc presence / absence determination unit determines the presence / absence of an arc based on the section value of the arc measurement section and the section value of the noise measurement section.
  • an external device for example, a power conditioner
  • the presence or absence of an arc can be detected regardless of the frequency band of noise generated by the external device.
  • the frequency band of noise due to an external device for example, a power conditioner
  • the influence of noise due to the external device for example, the power conditioner
  • the determination of the presence or absence of an arc in the arc presence / absence determination unit can be performed more stably than in the case where only the section value of the arc measurement section is used, and the arc can be detected stably.
  • the section value acquisition unit may acquire a minimum area value among the area values of each area as the section value.
  • the section value acquisition unit acquires the minimum area value among the area values of each area of the measurement section as the section value. Therefore, it is possible to reliably eliminate the noise caused by an external device (for example, a power conditioner) in the measurement section and detect the occurrence of arc with high accuracy.
  • an external device for example, a power conditioner
  • the range of the measurement section is wider than 2 kHz, and the section value acquisition unit excludes the section value except for a range of 2 kHz including a frequency in which the power spectrum in the measurement section is a maximum value. It is good also as a structure which calculates
  • an area value acquisition part is the said area value except the range of 2 kHz containing the frequency in which the power spectrum in the said measurement area becomes the maximum value.
  • the region value to be selected as is obtained.
  • the region value to be selected as the section value is a relatively small value. Therefore, when the area value to be selected as the section value is obtained excluding the 2 kHz range including the frequency where the power spectrum in the measurement section is the maximum value, the influence of noise generated by the external device is further eliminated. It becomes easy.
  • the arc presence / absence determination unit may be configured to determine the presence / absence of an arc by comparing the section value with a predetermined threshold value.
  • the section value acquisition unit acquires the section values of the plurality of arc measurement sections, and the arc presence / absence determination unit determines a calculation value using the plurality of section values as a predetermined threshold value. It is good also as a structure which determines the presence or absence of an arc compared with.
  • the arc presence / absence determination unit compares the calculated value using the plurality of section values acquired by the section value acquisition unit, for example, the total value of the plurality of section values, with a predetermined threshold value. Determine. Thereby, compared with the case where the section value of a single measurement section is used, generation
  • the section value acquisition unit acquires the section values of the plurality of arc measurement sections, and the arc presence / absence determination unit sets a section value selected from the plurality of section values to a predetermined threshold value. It is good also as a structure which determines the presence or absence of an arc compared with.
  • the arc presence / absence determining unit determines the presence / absence of an arc by comparing a section value selected from the plurality of section values acquired by the section value acquiring unit with a predetermined threshold value.
  • the arc presence / absence determination unit can select and use a section value suitable for determination of the presence / absence of an arc, for example, the minimum section value, from the plurality of section values acquired by the section value acquisition unit. Therefore, compared with the case where the section value of a single measurement section is used, the occurrence of an arc can be detected with high accuracy.
  • the arc presence / absence determination unit is configured such that a ratio between a section value of the arc measurement section and a section value of the noise measurement section, or a section value of the arc measurement section and the noise measurement section. It is good also as a structure which compares the difference with these section values with a predetermined threshold value, and determines the presence or absence of an arc.
  • the arc presence / absence determination unit obtains the ratio between the section value of the arc measurement section and the section value of the noise measurement section acquired by the section value acquisition unit, or the section value of the arc measurement section and the noise.
  • the presence or absence of an arc is determined by comparing the difference between the measured value and the measured value with a predetermined threshold value. Therefore, the arc presence / absence determination unit can perform the determination of the presence / absence of an arc more stably than in the case where only the section value of the arc measurement section is used. Thereby, generation
  • the section value acquisition unit acquires the section values of the plurality of arc measurement sections
  • the arc presence / absence determination unit uses the section values of the plurality of arc measurement sections. It is good also as a structure which determines the presence or absence of an arc by comparing the ratio of the calculated value and the section value of the noise measurement section with a predetermined threshold.
  • an area value acquisition part acquires the area value of the measurement area of several arc
  • an arc presence determination part is a calculation value using the area value of the measurement area of several arc, for example, several
  • the ratio between the total value of the section values and the section value of the noise measurement section is compared with a predetermined threshold value to determine the presence or absence of an arc. Therefore, the arc presence / absence determination unit can perform the determination of the presence / absence of the arc stably and with high accuracy as compared with the case where only the section value of the arc measurement section is used. Thereby, generation
  • the section value acquisition unit acquires the section values of the plurality of arc measurement sections
  • the arc presence / absence determination unit includes the section value selected from the plurality of section values and the noise. It is good also as a structure which determines the presence or absence of an arc by comparing the ratio with the section value of the measurement section, or the difference between the section value selected from the plurality of section values and the section value of the noise measurement section with a predetermined threshold value. .
  • an area value acquisition part acquires the area value of the measurement area of several arc
  • an arc presence determination part is the area value selected from the said some area value, for example, the minimum area value and noise
  • the presence or absence of an arc is determined by comparing a ratio between a section value of each measurement section or a difference between a section value selected from a plurality of section values and a section value of a noise measurement section with a predetermined threshold.
  • the arc presence / absence determining unit can select and use a section value suitable for determining the presence / absence of an arc, for example, the minimum section value, from the plurality of section values acquired by the section value acquiring unit.
  • the arc presence / absence determination unit can perform the determination of the presence / absence of the arc stably and with high accuracy as compared with the case where only the section value of the arc measurement section is used. This makes it easier, more stable, and more accurate to detect arcs than when using a section value of a single measurement section or using only a section value of an arc measurement section. can do.
  • the power spectrum conversion unit may convert the output from the current sensor into a power spectrum only in the range of the measurement section.
  • the power spectrum conversion unit converts the output from the current sensor into a power spectrum only in the range of the measurement section. Therefore, even when the power spectrum conversion unit is configured by an inexpensive CPU with low performance, the arc detection apparatus as a whole can perform high-speed processing.
  • the arc detection method of the present invention includes a current detection step for detecting an output current of a distributed DC power source, a power spectrum conversion step for converting the output current detected in the current detection step into a power spectrum, and a predetermined frequency range.
  • the measurement interval is divided into a plurality of regions, and one of the region values excluding the maximum region value among the region values that are the sizes of the power spectrum of each region Is obtained as an interval value of the measurement interval, and an arc presence / absence determination step of determining the presence / absence of an arc based on the interval value acquired in the interval value acquisition step.
  • the output current of the distributed DC power source is detected in the current detection step, and the output current detected in the current detection step is converted into a power spectrum in the power spectrum conversion step.
  • the section value acquisition step for the power spectrum of the arc measurement section that is a predetermined frequency range, the measurement section is divided into a plurality of regions, and the maximum value among the region values that are the magnitude of the power spectrum of each region.
  • One of the area values excluding the area value is acquired as the section value of the measurement section.
  • the arc presence / absence determination step the presence / absence of an arc is determined based on the section value acquired in the section value acquisition step.
  • the arc detection method of the present invention includes a current detection step for detecting an output current of a distributed DC power supply, a power spectrum conversion step for converting the output from the current sensor into a power spectrum, and measurement of an arc in a predetermined frequency range.
  • the measurement section is divided into a plurality of regions, and one of the region values excluding the maximum region value among the region values that are the size of the power spectrum of each region
  • the output current of the distributed DC power source is detected in the current detection step, and the output current detected in the current detection step is converted into a power spectrum in the power spectrum conversion step.
  • the section value acquisition step for the power spectrum of the arc measurement section that is a predetermined frequency range, the measurement section is divided into a plurality of regions, and the largest region among the region values that are the magnitude of the power spectrum of each region One of the region values excluding the value is acquired as the interval value of the measurement interval, and the interval value is similarly acquired for the power spectrum of the noise measurement interval in the frequency range different from the arc measurement interval.
  • the arc presence / absence determination step the presence / absence of an arc is determined based on the section value of the arc measurement section and the section value of the noise measurement section.
  • the present invention can be used as an arc detection device for a solar power generation system including a DC power source (distributed DC power source) such as a solar cell string connected to a PCS that is a noise generation source.
  • a DC power source distributed DC power source
  • PCS distributed DC power source
  • Photovoltaic system 11 Solar cell string (Distributed DC power supply) 12 Arc detector 13 Junction box 14 Power conditioning system (external device) DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Solar cell array 21 Solar cell module 22a Output line 22b Output line 31 Current sensor 32 Amplifier 33 Filter 34 A / D conversion part 35 CPU 41 FFT processor (power spectrum converter) 42 Section value acquisition unit 43 Arc presence / absence determination unit 51 Arc detection device 61 Arc detection device 71 Arc detection device S1, S2 Arc measurement interval N Noise measurement interval

Abstract

　アークを容易に検出する。アーク検出装置（１２）は、電流センサ（３１）、電流センサ（３１）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部（４１）、パワースペクトルの計測区間を複数の領域に分割した場合の最大の領域値を除く領域値を計測区間の区間値として取得する区間値取得部（４２）、区間値を閾値と比較してアーク有無を判定するアーク有無判定部（４３）を備える。

Description

アーク検出装置およびアーク検出方法
　本発明は、例えば太陽光発電システムに備えられるアーク検出装置およびアーク検出方法に関する。
　近年、再生可能エネルギーを有効利用するシステムとして、太陽光発電システムが多数建造されている。これに伴い、太陽光発電システムのアーク故障に起因した火災事故の報告も増加している。
　太陽光発電システムでは、アークが発生した場合に、アークによる火災を防止するために、迅速に回路を遮断する必要がある。このため、太陽光発電システムでは、アークが発生した場合に、迅速に回路を遮断することが要望されてきており、システム内に、アーク検出装置を備えているものがある。
　太陽電池ストリングを有し、パワーコンディショナと接続されている太陽光発電システムにおいて、直列アークまたは並列アークであるアークが発生した場合にはアークによるノイズが生じる。この場合、太陽電池ストリングの出力線路には、パワーコンディショナのスイッチングノイズに対してアークによるノイズが重畳された信号が生じる。そこで、アーク検出装置は、上記出力線路の信号を取得し、その信号からアークの信号を取得してアークの発生を検出している。
　この種のアーク検出装置には、特許文献１および２に開示された構成が知られている。特許文献１に開示された構成は、パワーコンディショナに接続された太陽光発電システムにおいて、次のような処理によりアークを検出している。まず、太陽光発電システムを流れる電流を検出し、検出した電流のパワースペクトルを求め、求めたパワースペクトルを複数の帯域に分割する。次に、分割した帯域内のパワースペクトルから、パワーコンディショナによる１以上の干渉信号（ノイズ）をフィルタリングし、帯域内の干渉信号ではない残りの信号を用いて、高電圧システム内における電気アークを検出している。また、干渉信号をフィルタリングする場合、１以上の周波数帯域において、１以上のピーク値を識別し、それら１以上の周波数帯域において、少なくとも部分的にパワースペクトルの大きさを減じている。すなわち、特許文献１の構成では、パワーコンディショナによる干渉信号の予め設定された周波数帯域を使用せずに、また、干渉信号の予め設定された周波数帯域のパワースペクトルの大きさを減じた状態にて、アークを検出している。
　また、特許文献２に開示された構成は、太陽電池ストリングの出力線路を流れる電流のパワースペクトルではなく、発生したアークの大きさに応じたノイズがパワーコンディショナのスイッチングノイズに重畳されることを利用し、電圧のパワースペクトルを使用してアークを検出している。具体的には、太陽電池ストリングの出力線路から電圧センサにより電圧を検出し、検出した電圧から電圧のパワースペクトルを求め、求めたパワースペクトルに基づいて、アークを検出している。この場合には、パワーコンディショナのスイッチングノイズの周波数帯域を一定の周波数帯域とし、その周波数帯域のパワースペクトルをアーク検出の対象外とし、残りの周波数帯域のパワースペクトルに基づいてアークを検出している。
米国特許公開公報ＵＳ２０１２／０３１６８０４Ａ１（２０１２年１２月１３日公開） 日本国公開特許公報「特開２０１４－１３４４４５号公報（２０１４年７月２４日公開）」
　しかしながら、特許文献１の構成は、パワーコンディショナによるノイズの周波数帯域を予め設定しておく構成であるため、予め設定した周波数帯域とは異なる周波数帯域のノイズが発生した場合には、対応することができない。すなわち、例えばパワーコンディショナが異なる機種に交換されるなどの理由により、パワーコンディショナによるノイズの周波数が変化した場合には、ノイズの影響を受けて、アークを高精度に検出することができない。
　また、特許文献２に記載の構成は、太陽電池ストリングの出力線路の電圧値を電圧センサにて取得する必要があり、この電圧値の取得は、電流センサにて上記出力線路の電流値を取得する場合のように容易ではない。すなわち、電流値を取得する場合には、上記出力線路の絶縁被覆の外面に電流センサの電極を配置すればよいのに対し、電圧値を取得する場合には、出力線路の端子に電圧センサの電極を接続する必要がある。このような高圧の出力線路に対する作業は作業者の危険を伴うばかりか、電圧センサにも大きい耐圧が要求されることになる。
　したがって、本発明は、太陽電池に接続される外部装置の発生するノイズの影響を抑制して、太陽光発電システム内でのアークの発生を容易に検出することができるアーク検出装置およびアーク検出方法の提供を目的としている。
　上記の課題を解決するために、本発明のアーク検出装置は、分散型直流電源の出力電流を検出する電流センサと、前記電流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部と、所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得する区間値取得部と、前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定部とを備えていることを特徴としている。
　本発明の構成によれば、分散型直流電源に接続されている外部装置の発生するノイズの影響を抑制して、アークの発生を容易に検出することができる。
本発明の実施の形態のアーク検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。 図１に示したアーク検出装置の構成を示すブロック図である。 従来の周波数と電流ＦＦＴ（高速フーリエ変換）との関係を示すグラフである。 図４の（ａ）は、図１に示した太陽電池ストリングにアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間を示すグラフである。図４の（ｂ）は、上記太陽電池ストリングにアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部によるアークの計測区間を示すグラフである。 図２に示した区間値取得部の動作示す説明図である。 図６の(ａ)は、図１に示した太陽光発電システムにおいてアークが発生した状態を示す説明図である。図６の(ｂ)は、図２に示したアーク検出装置でのアーク検出動作の概要を示す説明図である。図６の(ｃ)は、図６の(ｂ)に示したフィルタに入力される、アーク無およびアーク有の場合の概略の信号波形を示す波形図である。図６の(ｄ)は、図６の(ｂ)に示したＣＰＵにて処理される、アーク無およびアーク有の場合のパワースペクトルを示す波形図である。 図２に示したアーク検出装置の動作を示すフローチャートである。 図１に示した太陽光発電システムの変形例を示す概略の回路図である。 図９の（ａ）は、本発明の他の実施の形態のアーク検出装置において、太陽電池ストリングにアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間を示すグラフである。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間を示すグラフである。図９の（ｃ）は、上記アーク検出装置において、太陽電池ストリングにアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部によるアークの計測区間を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態のアーク検出装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態のアーク検出装置におけるアーク有無判定部の動作を説明する、２個の区間値と閾値との関係を示す散布図である。 図１１に示した場合とは別の、２個の区間値と閾値との関係を示す散布図である。 図１３の（ａ）は、本発明の他の実施の形態のアーク検出装置の変形例において、太陽電池ストリングにアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間を示すグラフである。図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間を示すグラフである。図１３の（ｃ）は、上記太陽電池ストリングにアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部によるアークの計測区間を示すグラフである。 図１４の（ａ）は、本発明のさらに他の実施の形態のアーク検出装置において、太陽電池ストリングにアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。図１４の（ｂ）は、上記アーク検出装置において、太陽電池ストリングにアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部によるアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。 本発明のさらに他の実施の形態のアーク検出装置の動作を示すフローチャートである。 図１６の（ａ）は、本発明のさらに他の実施の形態のアーク検出装置において、太陽電池ストリングにアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。図１６の（ｃ）は、上記アーク検出装置において、太陽電池ストリングにアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部によるアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。 本発明のさらに他の実施の形態のアーク検出装置の動作を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施の形態のアーク検出装置におけるアーク有無判定部の動作を説明する、２個のアークの計測区間の区間値の合計値とノイズの計測区間の区間値の比と閾値との関係を示す散布図である。 図１８に示した場合とは別の、２個のアークの計測区間の区間値とノイズの計測区間の区間値の比と閾値との関係を示す散布図である。 図２０の（ａ）は、本発明のさらに他の実施の形態のアーク検出装置の変形例において、太陽電池ストリングにアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。図２０の（ｂ）は、図２０の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部による電流の信号に対するアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。図２０の（ｃ）は、上記太陽電池ストリングにアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部によるアークの計測区間およびノイズの計測区間を示すグラフである。
　〔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アーク検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。
　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、アーク検出装置１２、接続箱１３および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）１４を備えている。
　太陽電池ストリング（分散型直流電源）１１は、多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。複数の太陽電池ストリング１１は太陽電池アレイ１５を構成している。各太陽電池ストリング１１は、接続箱１３を介してＰＣＳ（外部装置）１４と接続されている。
　ＰＣＳ１４は、各太陽電池ストリング１１から入力した直流電力を交流電力に変換して出力する。
　接続箱１３は、各太陽電池ストリング１１を並列に接続している。具体的には、各太陽電池ストリング１１の一方の端子と接続されている出力線路２２ａ同士を接続し、各太陽電池ストリング１１の他方の端子と接続されている出力線路２２ｂ同士を接続している。なお、出力線路２２ｂには逆流防止用のダイオード２３が設けられている。
　アーク検出装置１２は、本実施の形態において、太陽電池ストリング１１毎に、太陽電池ストリング１１の出力線路２２ａに設けられている。
　（アーク検出装置１２）
　図２は、アーク検出装置１２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、アーク検出装置１２は、電流センサ３１、増幅器３２、フィルタ３３、Ａ／Ｄ変換部３４およびＣＰＵ（central processing unit）３５を備えている。
　電流センサ３１は、出力線路２２ａを流れる電流を検出する。増幅器３２は、電流センサ３１にて検出された電流を増幅する。
　フィルタ３３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であり、増幅器３２から出力される電流のうち、所定周波数範囲の電流のみを通過させる。本実施の形態において、フィルタ３３が通過させる周波数範囲は４０ｋＨｚ～１００ｋＨｚとしている。これにより、増幅器３２から出力される電流から、ＰＣＳ１４が備えるコンバータ（ＤＣ－ＤＣコンバータ）のスイッチングノイズを多く含む周波数成分の電流を排除できるようにしている。
　すなわち、図３に示すように、ＰＣＳ１４が備えるコンバータのスイッチングノイズは、一般に、４０ｋＨｚ以下の比較的低い周波数帯域に存在する。そこで、電流センサ３１が検出した出力線路２２ａの電流を４０ｋＨｚ～１００ｋＨｚを通過させるフィルタ３３に通すことにより、上記スイッチングノイズの多くを排除できるようにしている。
　なお、図３において、符号Ａは、フィルタ３３を通過する電流の周波数の範囲であり、符号Ｂはアークが発生していないときのＰＣＳ１４のノイズの信号であり、符号Ｃはアークが発生しているときのＰＣＳ１４のノイズにアークのノイズが重畳された状態の信号である。
　Ａ／Ｄ変換部３４は、フィルタ３３を通過したアナログの電流の信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ３５へ入力する。
　ＣＰＵ３５は、図２に示すように、ＦＦＴ処理部（パワースペクトル変換部）４１、区間値取得部４２およびアーク有無判定部４３を備えている。
　ＦＦＴ処理部４１は、Ａ／Ｄ変換部３４から入力された電流のデジタル信号に対してＦＦＴを行い、電流のパワースペクトルを生成する。この場合、ＦＦＴ処理部４１は、図４の（ａ）および図４の（ｂ）に示すように、フィルタ３３を通過した４０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの範囲の電流の信号に対して、１個のアークの計測区間Ｓを設定し、そのアークの計測区間Ｓのみに対して、ＦＦＴを行う。なお、アークの計測区間の幅は、アークの計測区間にＰＣＳ１４のノイズのパワーのピークが含まれている場合において、ノイズのパワーのピークからピークの両側のボトムの少なくとも一方を含むような範囲に設定するのが好ましい。
　図４の（ａ）は、太陽電池ストリング１１にアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号に対するアークの計測区間Ｓを示すグラフである。図４の（ｂ）は、太陽電池ストリング１１にアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部４１によるアークの計測区間Ｓを示すグラフである。なお、図４の（ａ）～（ｂ）では、便宜上、アークの計測区間Ｓだけでなく全ての周波数範囲に対してＦＦＴが行われた場合のグラフを示している。この点は、以下に説明する図９の（ａ）～（ｃ）、図１３の（ａ）～（ｃ）、図１４の（ａ）～（ｂ）、図１６の（ａ）～（ｃ）、図２０の（ａ）～（ｃ）においても同様である。
　また、本実施の形態において、ＦＦＴ処理部４１による上記アークの計測区間Ｓを４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚの周波数範囲としている。このようにＦＦＴを行う周波数範囲を限定することにより、ＣＰＵ３５として性能の低い安価なものを使用した場合であっても、アーク検出装置１２全体として高速の処理が可能となる。
　図５は、区間値取得部４２の動作示す説明図である。区間値取得部４２は、ＦＦＴ処理部４１にてＦＦＴが行われた４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚのアークの計測区間Ｓを、例えば図５に示すように、１領域が２ｋＨｚの５個の領域（領域Ｅ）に分割し、各領域それぞれの領域値すなわちパワースペクトル（ノイズのパワースペクトル）の値を求める。次に、区間値取得部４２は、５個の領域値のうちから最小の領域値を、アークの計測区間Ｓの区間値として取得する。最小の領域値を選ぶのはＰＣＳノイズが重畳している場合、アークの計測区間ＳのパワースペクトルのうちＰＣＳノイズが重畳している周波数の領域値が大きくなると考えられるためである。したがって、アークの計測区間Ｓのうちでも領域値が小さい領域を選択すればＰＣＳノイズの影響を受けずにすむ。
　なお、上記領域値は、各領域におけるパワースペクトルの例えば総和や平均値などによって、各領域同士のパワースペクトルの大小関係を示す値であればよい。
　また、区間値取得部４２による領域の設定は、２ｋＨｚに限定されることなく、例えばＦＦＴ処理部４１すなわちＣＰＵ３５の分解能に基づく最小領域に設定されていてもよい。また、各領域値は、ＦＦＴ処理部４１から得た各領域のパワースペクトルのデータを積分して得られる値であってもよい。
　また、区間値取得部４２が取得する区間値は、最小の領域値に限定されず、そのアークの計測区間Ｓ内での相対的に小さい領域値であってもよい。例えば、アークの計測区間Ｓ内での最大の領域値を除いた他の領域値のうちのいずれかの領域値であってもよい。あるいは、区間値取得部４２は、アークの計測区間Ｓが２ｋＨｚよりも大きい場合において、アークの計測区間Ｓ内におけるパワースペクトルが最大値となる周波数を含む２ｋＨｚの範囲を除いて、区間値としての選択対象となる領域値を求める構成であってもよい。
　以上の領域値に関する点、および領域の範囲に関する点については、以下の他の実施の形態に示すアークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎおいても同様である。
　アーク有無判定部４３は、区間値取得部４２が取得した区間値（Ｓｍｉｎ）を所定の閾値Ｋａ１（第１の閾値）と比較し、区間値（Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋａ１よりも大きいかどうかを判定する。アーク有無判定部４３は、この判定の結果、区間値（Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋａ１よりも大きければアーク有と判定する一方、区間値（Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋａ１以下であればアーク無と判定する。
　なお、閾値Ｋａ１は、アーク有無の判定動作を繰り返し行うことによって容易に決定することができる。すなわち、閾値Ｋａ１の決定には過度の施行錯誤は不要である。この点は、以下の実施の形態において示す他の閾値Ｋについても同様である。
　アーク有無判定部４３は、ＦＦＴ処理部４１、区間値取得部４２およびアーク有無判定部４３の上記の処理（判定処理）を複数回繰り返し、判定処理の回数が所定回数以内の場合において、アーク有の判定結果が所定回数以上となった場合に、最終的なアーク有の判定結果を外部へ出力する。
　この判定結果は、例えば太陽光発電システム１の制御装置（図示せず）へ入力される。制御装置は、アーク有無判定部４３からアーク有の判定結果を入力すると、アークによる火災や太陽光発電システム１の損傷を防止できるように、太陽光発電システム１の回路を遮断する。
　（アーク検出装置１２の動作）
　上記の構成において、アーク検出装置１２の動作について以下に説明する。図６の(ａ)は、太陽光発電システム１においてアーク（並列アークおよび直列アーク）が発生した状態を示す説明図、図６の(ｂ)は、アーク検出装置１２でのアーク検出動作の概要を示す説明図である。図７は、絶対値方式によりアークを検出するアーク検出装置１２の動作を示すフローチャートである。この絶対値方式では、区間値取得部４２が取得したアークの計測区間Ｓの区間値を所定の閾値と比較することによりアークを検出している。
　図６の(ａ)に示すように、太陽光発電システム１においてアーク（並列アークおよび直列アーク）が発生した場合、図６の(ｂ)に示すように、アーク検出装置１２の電流センサ３１により検出される電流の信号は、ＰＣＳ１４のコンバータによるノイズおよびアークによるノイズを含んだものとなる。ＣＰＵ３５は、ＦＦＴ解析を行い、図７に示す動作により、アークを検出する。なお、図６の（ｂ）に示すように、電流の信号からＦＦＴを行って得られるパワースペクトルは、アークが発生していない場合、略一定の状態である一方、アークが発生している場合、ＰＣＳ１４のコンバータによるノイズにアークによるノイズが重畳されて、盛り上がった状態となる。
　図７に示すように、アークの検出において、アーク有無判定部４３は、まず、カウンタｎおよびｃをリセットする(Ｓ１１)。なお、カウンタｎは、アークの判定回数をカウントするカウンタであり、カウンタｃは、アークの判定の結果、アーク有と判定した回数をカウントするカウンタである。
　ＦＦＴ処理部４１は、電流センサ３１にて検出され、フィルタ３３を通過し、Ａ／Ｄ変換部３４によってＡ／Ｄ変換された、出力線路２２ｂの電流のデータを取り込み(Ｓ１２)、そのデータに対してＦＦＴ処理行い(Ｓ１３)、電流のパワースペクトルを生成する。
　区間値取得部４２は、ＦＦＴ処理部４１にてＦＦＴが行われた４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚのアークの計測区間Ｓを、１領域が２ｋＨｚの５個の領域（領域Ｅ）に分割し、各領域それぞれの領域値（パワースペクトル）を求める。さらに、区間値取得部４２は、５個の領域値のうちから最小の領域値をアークの計測区間Ｓの区間値（Ｓｍｉｎ）として取得する（Ｓ１４）。
　アーク有無判定部４３は、区間値取得部４２が取得した区間値（Ｓｍｉｎ）を所定の閾値Ｋａ１（第１の閾値）と比較し（Ｓ１５）、区間値（Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋａ１よりも大きければアーク有と判定する。この場合には、カウンタｃは１を加算し、Ｓ１７へ進む。一方、Ｓ１５の判定において、区間値（Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋａ１以下であればアーク無と判定する。この場合には、カウンタｃは１を加算せずに、Ｓ１７へ進む。
　Ｓ１７では、カウンタｎの値が１０に到達したかどうか、すなわちｎ＝１０であるかどうかを判定し（Ｓ１７）、ｎ＝１０でなければ、カウンタｎに１を加算して（Ｓ１８）、Ｓ１２へ戻る。
　一方、Ｓ１７において、ｎ＝４であれば、アーク有の回数のカウンタｃの値が３以上かどうかを判定し（Ｓ１９）、カウンタｃの値が５未満であればＳ１１へ戻る。
　また、Ｓ１９において、カウンタｃの値が５以上であれば、アーク有（アーク発生）の判定結果を出力する（Ｓ２０）。このように、本実施の形態において、アーク有無判定部４３は、１０回のアーク有無の判定中、アーク有の判定結果が５回以上となった場合に、アーク有の判定結果を出力するようになっている。
　その後、太陽光発電システム１の制御装置は、アーク有無判定部４３からアーク有の判定結果を受けると、アークによる火災や太陽光発電システム１の損傷を防止するために、太陽光発電システム１の回路が遮断させる。
　（アーク検出装置１２の利点）
　上記のように、本実施の形態のアーク検出装置１２は、ＰＣＳ１４が発生するノイズの周波数帯域に関わらず、太陽電池ストリング１１の出力線路（例えば出力線路２２ａ）から検出した電流の信号（パワースペクトル）に、適当な周波数範囲のアークの計測区間Ｓを設定し、そのアークの計測区間Ｓについてアークの有無を検出している。具体的には、上記アークの計測区間Ｓを上記アークの計測区間Ｓの周波数範囲よりも狭い複数の領域に分割し、各領域の領域値（パワースペクトルの値）のうち、最大の領域値を除いた他の領域値のうちのいずれかの領域値（例えば最小の領域値）をアークの計測区間Ｓの区間値として取得し、その区間値を所定の閾値と比較して、アークの有無を判定している。したがって、ＰＣＳ１４によるノイズの周波数帯域が変化した場合であっても、太陽光発電システム１内で発生したアークを検出することができる。
　また、アーク検出装置１２は、太陽電池ストリング１１の出力線路（例えば出力線路２２ａ）の電流に基づいてアークの有無を検出している。したがって、アークを含む信号（電流）を検出する作業は、出力線路（例えば出力線路２２ａ）の絶縁被覆の上から、アーク検出装置１２の電極を例えば単にクランプするだけでよい。したがって、出力線路（出力線路２２ａ，２２ｂ）の電圧に基づいてアークの有無を検出する構成と比較して、アークの検出を容易かつ安全に行うことができる。
　これにより、アーク検出装置１２によれば、太陽電池ストリング１１に接続されるＰＣＳ（外部装置）１４の発生するノイズの影響を抑制して、太陽光発電システム１内でのアークの発生を高精度かつ容易に検出することができる。
　（変形例）
　図８は図１に示した太陽光発電システム１の変形例を示す概略の回路図である。上記の実施の形態では、アーク検出装置１２を各太陽電池ストリング１１に個別に設けた例について示した。しかしながら、アーク検出装置１２の配置はこれに限定されない。すなわち、アーク検出装置１２は、図８に示すように、複数の太陽電池ストリング１１を備えた太陽光発電システム１において１個のみ設けられていてもよい。なお、図８の例では、アーク検出装置１２は、接続箱１３の後段、すなわち接続箱１３とＰＣＳ１４との間に設けられている。
　また、アーク検出装置１２は、図８に示すように、接続箱１３とＰＣＳ１４との間に代えて、アーク検出装置１２の筐体の内部に設けられていてもよい。なお、図８に示した太陽光発電システム１の構成は、以下の他の実施の形態においても同様に適用することができる。
　〔実施の形態２〕
　（アーク検出装置５１の構成）
　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。本実施の形態では、太陽光発電システム１はアーク検出装置１２に代えてアーク検出装置５１（図２参照）を備えている。なお、図面では、図２のみにアーク検出装置５１を示しているが、ここでは、図１、図６および図８に示したアーク検出装置１２もアーク検出装置５１と見なす。
　アーク検出装置５１は、アーク検出装置１２と同様、絶対値方式によりアークを検出する。図９の（ａ）は、本実施の形態のアーク検出装置５１において、太陽電池ストリング１１にアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を示すグラフである。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号に対するアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を示すグラフである。図９の（ｃ）は、上記アーク検出装置５１において、太陽電池ストリング１１にアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部４１によるアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を示すグラフである。
　前記のアーク検出装置１２では、ＦＦＴ処理部４１は、図４の（ａ）（ｂ）に示したように、フィルタ３３を通過した４０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの範囲の電流の信号に対して、一つのアークの計測区間Ｓを設定し、そのアークの計測区間Ｓのみに対して、ＦＦＴを行う構成であった。これに対し、本実施の形態のアーク検出装置５１（図２参照）では、ＦＦＴ処理部４１は、図９の（ａ）～（ｃ）に示すように、フィルタ３３を通過した電流の信号に対して、２個のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を設定し、それらアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２のみに対して、ＦＦＴを行う構成である。
　本実施の形態において、アークの計測区間Ｓ１は４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚ、アークの計測区間Ｓ２は３５ｋＨｚ～４５ｋＨｚとしている。また、本実施の形態において、フィルタ３３は例えば３０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの周波数範囲の電流の信号を通過させる。
　区間値取得部４２は、前述した区間値取得部４２の動作と同様の動作により、アークの計測区間Ｓ１の区間値（Ｓ１ｍｉｎ）およびアークの計測区間Ｓ２の区間値（Ｓ２ｍｉｎ）を取得する。
　アーク有無判定部４３は、アークの計測区間Ｓ１の区間値（Ｓ１ｍｉｎ）とアークの計測区間Ｓ２の区間値（Ｓ２ｍｉｎ）との合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）を所定の閾値Ｋａ２（第２の閾値）と比較し、合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）が閾値Ｋａ２よりも大きいかどうかを判定する。アーク有無判定部４３は、この判定の結果、合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）が閾値Ｋａ２よりも大きければアーク有と判定する一方、合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）が閾値Ｋａ２以下であればアーク無と判定する。
　（アーク検出装置５１の動作）
　上記の構成において、アーク検出装置５１の動作について以下に説明する。図１０は、アーク検出装置１５の動作を示すフローチャートである。なお、図１０において、図７に示した動作と同様の動作には同様のステップ番号Ｓを付記し、それら動作の説明を省略する。
　区間値取得部４２は、ＦＦＴ処理部４１にてＦＦＴが行われたアークの計測区間Ｓ１（４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚの区間）およびアークの計測区間Ｓ２（３５ｋＨｚ～４５ｋＨｚの区間）のそれぞれを、図５に示したように、１領域が２ｋＨｚの５個の領域（領域Ｅ）に分割し、各領域それぞれの領域値（パワースペクトル）を求める。さらに、区間値取得部４２は、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２それぞれについて、５個の領域値のうちから最小の領域値をアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２の区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ）として取得する（Ｓ３１）。
　アーク有無判定部４３は、区間値取得部４２が取得した区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ）の合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）を所定の閾値Ｋａ２（第２の閾値）と比較し（Ｓ３２）、合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）が閾値Ｋａ２よりも大きければアーク有と判定する。一方、合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）が閾値Ｋａ２以下であればアーク無と判定する。
　ここで、図１１には、アーク有無判定部４３において、合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）＞閾値Ｋａ２、にてアーク有と判定する場合の区間値Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎと閾値Ｋａ２との関係を示す。図１１は、区間値Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎと閾値Ｋａ２との関係を示す散布図である。
　また、図１２には、図１１に示した場合とは別の、区間値Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎと閾値Ｋａ２との関係を示す。図１２の例では、アーク有無判定部４３は、Ｎｏｔ（Ｓ１ｍｉｎ＜Ｋ１　かつ　Ｓ２ｍｉｎ＜Ｋ２）、にてアーク有と判定する。
　（アーク検出装置５１の利点）
　本実施の形態のアーク検出装置５１は、アーク検出装置１２の利点に加えて、次の利点を有する。
　上記のように、アーク検出装置５１では、太陽電池ストリング１１の出力線路（例えば出力線路２２ａ）から検出した電流の信号（パワースペクトル）に対して、複数のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を設定し、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２から取得した区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ）の合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）を所定の閾値Ｋａ２と比較してアークの有無を判定している。すなわち、アーク検出装置５１では、アーク検出装置１２よりも多くのサンプルを取得してアークの有無を判定しているので、アークを高精度に検出することができる。
　なお、複数のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２は、本実施の形態では連続する区間として設定しているが、これに限定されず、連続せずに離れた区間であってもよい。この点は、以下の他の実施の形態においても同様である。
　また、アーク有無判定部４３は、区間値取得部４２が取得した複数のアークの計測区間（計測区間Ｓ１，Ｓ２）の区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ）の合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）を用いてアークの有無を判定している。しかしながら、アーク有無判定部４３が使用する複数の区間値は、それら区間値の合計値に限らず、それら区間値の積でもよい。すなわち、アーク有無判定部４３が使用する複数の区間値は、それら区間値を使用した演算値であればよい。また、アーク有無判定部４３が使用する区間値は、複数の区間値から選択した一つの区間値（例えば最小の区間値）であってもよい。この点は、複数のアークの計測区間Ｓの区間値を取得する、以下の他の実施の形態のアーク検出装置においても同様である。
　（変形例）
　図１３の（ａ）は、太陽電池ストリング１１にアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間Ｓ１～Ｓ６を示すグラフである。図１３の（ｂ）は、図１３の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号に対するアークの計測区間Ｓ１～Ｓ６を示すグラフである。図１３の（ｃ）は、太陽電池ストリング１１にアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部４１によるアークの計測区間Ｓ１～Ｓ６を示すグラフである。
　上記の実施の形態では、アークの計測区間として２個のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を設定する例について示した。しかしながら、アークの計測区間は、図１３の（ａ）～（ｃ）に示すように、さらに多数の区間を設定してもよい。このような構成では、ＣＰＵ３５の負担は大きくなるものの、さらに高精度にアークを検出することができる。
　〔実施の形態３〕
　（アーク検出装置６１の構成）
　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１４の（ａ）は、本実施の形態のアーク検出装置６１において、太陽電池ストリング１１にアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎを示すグラフである。図１４の（ｂ）は、上記アーク検出装置５１において、太陽電池ストリング１１にアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部４１によるアークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎを示すグラフである。
　本実施の形態では、太陽光発電システム１はアーク検出装置１２に代えてアーク検出装置６１（図２参照）を備えている。なお、図面では、図２のみにアーク検出装置６１を示しているが、ここでは、図１、図６および図８に示したアーク検出装置１２もアーク検出装置６１と見なす。
　アーク検出装置６１（図２参照）は、絶対値方式によりアークを検出するアーク検出装置１２とは異なり、比例方式によりアークを検出する。この比例方式では、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎに対して区間値取得部４２が取得した区間値の比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）を所定の閾値と比較することによりアークを検出している。なお、上記比は、アークが発生していない場合には１に近い値になり、アークが発生している場合には１よりも大きく、かつ１から離れた値となる。
　アーク検出装置６１では、フィルタ３３は例えば３０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの周波数範囲の電流の信号を通過させ、ＦＦＴ処理部４１は、図１４の（ａ）（ｂ）に示すように、フィルタ３３を通過した電流の信号に対して、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎを設定し、それらアークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎのみに対して、ＦＦＴを行う構成である。
　本実施の形態において、アークの計測区間Ｓは４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚ、ノイズの計測区間Ｎは１５ｋＨｚ～２５ｋＨｚとしている。アークの計測区間Ｓは、アークのノイズが発生し易い区間であり、ノイズの計測区間Ｎは、ＰＣＳ１４のノイズが発生し易い区間である。
　区間値取得部４２は、前述した区間値取得部４２の動作と同様の動作により、アークの計測区間Ｓの区間値（Ｓｍｉｎ）を取得する。また、区間値取得部４２は、アークの計測区間Ｓの区間値（Ｓｍｉｎ）を取得する場合の動作と同様の動作により、ノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｎｍｉｎ）を取得する。
　なお、ここでは、ノイズの計測区間Ｎの区間値は、ノイズの計測区間Ｎ内の複数の領域値のうちの最小の領域値としているが、アークの計測区間Ｓの区間値と同様、ノイズの計測区間Ｎ内での相対的に小さい領域値であってもよい。例えば、ノイズの計測区間Ｎ内での最大の領域値を除いた他の領域値のうちのいずれかの領域値であってもよい。あるいは、ノイズの計測区間Ｎが２ｋＨｚよりも大きい場合に、最も大きい領域値を含む２ｋＨｚの範囲を除いたいずれかの領域の値であってもよい。この点は、以下の他の実施の形態においても同様である。
　また、アーク有無判定部４３は、アークの計測区間Ｓの区間値（Ｓ１ｍｉｎ）とノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｎｍｉｎ）の比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）を所定の閾値Ｋｒ１（第３の閾値）と比較し、比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１よりも大きいかどうかを判定する。この判定の結果、アーク有無判定部４３は、比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１よりも大きければアーク有と判定する一方、比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１以下であればアーク無と判定する。
　なお、アーク有無判定部４３は、ノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｎｍｉｎ）とアークの計測区間Ｓの区間値（Ｓ１ｍｉｎ）の比（Ｎｍｉｎ／Ｓｍｉｎ）を閾値Ｋｒ１と比較して、アークの有無を判定する構成であってもよい。この場合には、比（Ｎｍｉｎ／Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１よりも大きければアーク無と判定する一方、比（Ｎｍｉｎ／Ｓｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１以下であればアーク有と判定する。
　（アーク検出装置６１の動作）
　上記の構成において、アーク検出装置６１の動作について以下に説明する。図１５は、アーク検出装置６１の動作を示すフローチャートである。なお、図１５において、図７に示した動作と同様の動作には同様のステップ番号Ｓを付記し、それら動作の説明を省略する。
　区間値取得部４２は、ＦＦＴ処理部４１にてＦＦＴが行われたアークの計測区間Ｓ（４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚの区間）およびノイズの計測区間Ｎ（１５ｋＨｚ～２５ｋＨｚの区間）のそれぞれを、図５に示したように、１領域が２ｋＨｚの５個の領域（領域Ｅ）に分割し、各領域それぞれの領域値（パワースペクトル）を求める。さらに、区間値取得部４２は、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎそれぞれについて、５個の領域値のうちから最小の領域値を計測区間Ｓ，Ｎの区間値（Ｓｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）として取得する（Ｓ４１）。
　アーク有無判定部４３は、区間値取得部４２が取得した区間値（Ｓｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）の比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）を所定の閾値Ｋｒ１と比較し（Ｓ４２）、比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１よりも大きければアーク有と判定する。一方、比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ１以下であればアーク無と判定する。
　（アーク検出装置６１の利点）
　本実施の形態のアーク検出装置６１は、アーク検出装置１２の利点に加えて、次の利点を有する。すなわち、アーク検出装置６１では、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｓｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）の比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）を所定の閾値Ｋｒ１と比較してアークを検出しているので、安定してアークを検出することができる。この点は、以下の実施の形態に示す、比例方式によりアークを検出するアーク検出装置についても同様である。
　なお、アーク有無判定部４３はアークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｓｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）の比（Ｓｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）を使用してアークの有無を判定している。しかしながら、アーク有無判定部４３は、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎの区間値の比に代えて、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎの区間値の差（Ｓｍｉｎ－Ｎｍｉｎ）を使用してアークの有無を判定する構成であってもよい。この点は、アークの計測区間Ｓおよびノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｓｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）を使用する、以下の他の実施の形態のアーク検出装置においても同様である。
　〔実施の形態４〕
　（アーク検出装置７１の構成）
　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１６の（ａ）は、本実施の形態のアーク検出装置７１において、太陽電池ストリング１１にアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎを示すグラフである。図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号に対するアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎを示すグラフである。図１６の（ｃ）は、上記アーク検出装置７１において、太陽電池ストリング１１にアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部４１によるアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎを示すグラフである。
　本実施の形態では、太陽光発電システム１はアーク検出装置１２に代えてアーク検出装置７１（図２参照）を備えている。なお、図面では、図２のみにアーク検出装置７１を示しているが、ここでは、図１、図６および図８に示したアーク検出装置１２もアーク検出装置７１と見なす。
　アーク検出装置７１（図２参照）は、アーク検出装置６１と同様、比例方式によりアークを検出する。アーク検出装置７１では、ＦＦＴ処理部４１は、図１６の（ａ）～（ｃ）に示すように、フィルタ３３を通過した電流の信号に対して、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎを設定し、それらアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎのみに対して、ＦＦＴを行う構成である。
　本実施の形態において、アークの計測区間Ｓ１は４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚ、アークの計測区間Ｓ２は３５ｋＨｚ～４５ｋＨｚ、ノイズの計計測区間Ｎは１５ｋＨｚ～２５ｋＨｚとしている。また、フィルタ３３は例えば３０ｋＨｚ～１００ｋＨｚの周波数範囲の電流の信号を通過させる。
　区間値取得部４２は、前述した区間値取得部４２の動作と同様の動作により、アークの計測区間Ｓ１の区間値（Ｓ１ｍｉｎ）、アークの計測区間Ｓ２の区間値（Ｓ２ｍｉｎ）およびノイズの計計測区間Ｎの区間値（Ｎｍｉｎ）を取得する。
　アーク有無判定部４３は、区間値（Ｓ１ｍｉｎ）および区間値（Ｓ２ｍｉｎ）の合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）と区間値（Ｎｍｉｎ）の比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）を所定の閾値Ｋｒ２（第４の閾値）と比較し、比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）が所定の閾値Ｋｒ２よりも大きいかどうかを判定する。この判定の結果、比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ２よりも大きければアーク有と判定する一方、比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ２以下であればアーク無と判定する。
　なお、アーク有無判定部４３は、アーク検出装置６１と同様、区間値（Ｎｍｉｎ）と合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）の比（Ｎｍｉｎ／（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ））を閾値Ｋｒ２と比較して、アークの有無を判定する構成であってもよい。
　また、アーク有無判定部４３は、前述したように、複数のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２の区間値から選択した区間値、例えば最小の区間値と区間値との比を閾値と比較して、アークの有無を判定する構成であってもよい。さらには、前述したように、複数のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２の区間値の差と区間値との比を閾値と比較して、アークの有無を判定する構成であってもよい。
　（アーク検出装置７１の動作）
　上記の構成において、アーク検出装置７１の動作について以下に説明する。図１７は、アーク検出装置７１の動作を示すフローチャートである。なお、図１７において、図７に示した動作と同様の動作には同様のステップ番号Ｓを付記し、それら動作の説明を省略する。
　区間値取得部４２は、ＦＦＴ処理部４１にてＦＦＴが行われたアークの計測区間Ｓ１（４５ｋＨｚ～５５ｋＨｚの区間）、アークの計測区間Ｓ２（３５ｋＨｚ～４５ｋＨｚの区間）およびノイズの計測区間Ｎ（１５ｋＨｚ～２５ｋＨｚの区間）のそれぞれを、図５に示したように、１領域が２ｋＨｚの５個の領域（領域Ｅ）に分割し、各領域それぞれの領域値（パワースペクトル）を求める。さらに、区間値取得部４２は、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎそれぞれについて、５個の領域値のうちから最小の領域値をアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２およびノイズの計測区間Ｎの区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）として取得する（Ｓ５１）。
　アーク有無判定部４３は、区間値取得部４２が取得した区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ，Ｎｍｉｎ）について、区間値（Ｓ１ｍｉｎ）および区間値（Ｓ２ｍｉｎ）の合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）と区間値（Ｎｍｉｎ）の比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）を所定の閾値Ｋｒ２と比較する（Ｓ５２）。その結果、比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ２よりも大きければアーク有と判定する。一方、比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）が閾値Ｋｒ２以下であればアーク無と判定する。
　ここで、図１８には、アーク有無判定部４３において、比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）＞閾値Ｋｒ２、にてアーク有と判定する場合の比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）と閾値Ｋｒ２との関係を示す。図１８は、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２の区間値の合計値とノイズの計測区間Ｎの区間値の比（（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）／Ｎｍｉｎ）と閾値Ｋｒ２との関係を示す散布図である。
　また、図１９には、図１８に示した場合とは別の、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２の区間値の合計値とノイズの計測区間Ｎの区間値の比（Ｓ１ｍｉｎ／Ｎｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）と閾値（Ｋ１，Ｋ２）との関係を示す。図１２の例では、アーク有無判定部４３は、Ｎｏｔ（（Ｓ１ｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）＜Ｋ１　かつ　（Ｓ２ｍｉｎ／Ｎｍｉｎ）＜Ｋ２）、にてアーク有と判定する。
　（アーク検出装置７１の利点）
　本実施の形態のアーク検出装置７１は、アーク検出装置１２の利点に加えて、次の利点を有する。
　上記のように、アーク検出装置７１では、太陽電池ストリング１１の出力線路（例えば出力線路２２ａ）から検出した電流の信号（パワースペクトル）に対して、複数のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を設定し、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２から取得した区間値（Ｓ１ｍｉｎ，Ｓ２ｍｉｎ）の合計値（Ｓ１ｍｉｎ＋Ｓ２ｍｉｎ）とノイズの計測区間Ｎから取得した区間値（Ｎｍｉｎ）の比を所定の閾値と比較してアークの有無を判定している。あるいは、アークの計測区間Ｓ１，Ｓ２の各区間値とノイズの計測区間Ｎの区間値の比を所定の閾値と比較してアークの有無を判定している。すなわち、アーク検出装置７１では、アーク検出装置１２よりも多くのサンプルを取得してアークの有無を判定しているので、アークを高精度に検出することができる。
　（変形例）
　上記の実施の形態では、アークの計測区間として２個のアークの計測区間Ｓ１，Ｓ２を設定する例について示した。しかしながら、アークの計測区間は、図２０に示すように、さらに多数の区間を設定してもよい。図２０の（ａ）は、太陽電池ストリング１１にアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号（パワースペクトル）に対するアークの計測区間Ｓ１～Ｓ６を示すグラフである。図２０の（ｂ）は、図２０の（ａ）とは異なるアークが発生している場合のＦＦＴ処理部４１による電流の信号に対するアークの計測区間Ｓ１～Ｓ６を示すグラフである。図２０の（ｃ）は、太陽電池ストリング１１にアークが発生していない場合の電流の信号に対するＦＦＴ処理部４１によるアークの計測区間Ｓ１～Ｓ６を示すグラフである。
　本発明のアーク検出装置は、分散型直流電源の出力電流を検出する電流センサと、前記電流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部と、所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得する区間値取得部と、前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定部とを備えている構成である。
　上記の構成によれば、電流センサは、分散型直流電源の出力電流を検出し、パワースペクトル変換部は、電流センサからの出力をパワースペクトルに変換する。区間値取得部は、所定の周波数範囲であるアークの計測区間のパワースペクトルについて、計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを計測区間の区間値として取得する。アーク有無判定部は、区間値取得部が取得した区間値に基づいてアークの有無を判定する。
　したがって、分散型直流電源に外部装置（例えばパワーコンディショナ）が接続されている場合において、外部装置が発生するノイズの周波数帯域に関わらず、アークの有無を検出することができる。すなわち、外部装置（例えばパワーコンディショナ）によるノイズの周波数帯域が変化した場合であっても、計測区間内における最大の領域値に含まれる、外部装置（例えばパワーコンディショナ）によるノイズの影響を排除して、アークを検出することができる。
　これにより、分散型直流電源に接続されている外部装置の発生するノイズの影響を抑制して、アークの発生を容易に検出することができる。
　本発明のアーク検出装置は、分散型直流電源の出力電流を検出する電流センサと、前記電流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部と、所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得するとともに、前記アークの計測区間とは異なる周波数範囲のノイズの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記区間値を取得する区間値取得部と、前記アークの計測区間の前記区間値および前記ノイズの計測区間の前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定部とを備えている構成である。
　上記の構成によれば、電流センサは、分散型直流電源の出力電流を検出し、パワースペクトル変換部は、電流センサからの出力をパワースペクトルに変換する。区間値取得部は、所定の周波数範囲であるアークの計測区間のパワースペクトルについて、計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを計測区間の区間値として取得する。アークの計測区間とは異なる周波数範囲のノイズの計測区間のパワースペクトルについて、同様に、区間値を取得する。アーク有無判定部は、アークの計測区間の区間値およびノイズの計測区間の区間値に基づいてアークの有無を判定する。
　したがって、分散型直流電源に外部装置（例えばパワーコンディショナ）が接続されている場合において、外部装置が発生するノイズの周波数帯域に関わらず、アークの有無を検出することができる。すなわち、外部装置（例えばパワーコンディショナ）によるノイズの周波数帯域が変化した場合であっても、計測区間内における最大の領域値に含まれる、外部装置（例えばパワーコンディショナ）によるノイズの影響を排除して、アークを検出することができる。
　これにより、分散型直流電源に接続されている外部装置の発生するノイズの影響を抑制して、アークの発生を容易に検出することができる。また、アーク有無判定部でのアークの有無の判定を、アークの計測区間の区間値のみを使用する場合と比較して、安定に行うことができ、アークの検出を安定に行うことができる。
　上記のアーク検出装置において、前記区間値取得部は、前記の各領域の領域値のうち、最小の領域値を前記区間値として取得する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、区間値取得部は、計測区間の各領域の領域値のうち、最小の領域値を前記区間値として取得する。したがって、計測区間内における外部装置（例えばパワーコンディショナ）によるノイズを確実に排除して、アークの発生を高精度かつ容易に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記計測区間の範囲は２ｋＨｚよりも広く、前記区間値取得部は、前記計測区間内におけるパワースペクトルが最大値となる周波数を含む２ｋＨｚの範囲を除いて、前記区間値としての選択対象となる前記領域値を求める構成としてもよい。
　上記の構成によれば、計測区間の範囲が２ｋＨｚよりも広い場合において、区間値取得部は、前記計測区間内におけるパワースペクトルが最大値となる周波数を含む２ｋＨｚの範囲を除いて、前記区間値としての選択対象となる前記領域値を求める。
　このように、計測区間内におけるパワースペクトルが最大値となる周波数を含む２ｋＨｚの範囲を除いた場合、区間値としての選択対象となる前記領域値は相対的に小さい値となる。したがって、計測区間内におけるパワースペクトルが最大値となる周波数を含む２ｋＨｚの範囲を除いて、区間値としての選択対象となる領域値を求めた場合、外部装置が発生するノイズの影響をさらに排除し易くなる。
　これにより、太陽電池に接続されている外部装置の発生するノイズの影響をさらに抑制して、アークの発生を高精度かつ容易に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記アーク有無判定部は、前記区間値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、分散型直流電源に接続されている外部装置の発生するノイズの影響を抑制して、アークの発生を容易に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、前記アーク有無判定部は、複数の前記区間値を用いた演算値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、アーク有無判定部は、区間値取得部が取得した複数の区間値を用いた演算値、例えば複数の前記区間値の合計値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する。これにより、単一の計測区間の区間値を使用する場合と比較して、アークの発生を高精度に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、前記アーク有無判定部は、複数の前記区間値から選択した区間値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、アーク有無判定部は、区間値取得部が取得した複数の区間値から選択した区間値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する。
　これにより、アーク有無判定部は、区間値取得部が取得した複数の区間値から、アークの有無の判定に好適な区間値、例えば最小の区間値を選択して使用することができる。したがって、単一の計測区間の区間値を使用する場合と比較して、アークの発生を高精度に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記アーク有無判定部は、前記アークの計測区間の区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との比、または前記アークの計測区間の区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との差を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、アーク有無判定部は、区間値取得部が取得した、アークの計測区間の区間値とノイズの計測区間の区間値との比、またはアークの計測区間の区間値とノイズの計測区間の区間値との差を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する。したがって、アーク有無判定部は、アークの有無の判定を、アークの計測区間の区間値のみを使用する場合と比較して、安定に行うことができる。これにより、アークの発生を容易かつ安定に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、前記アーク有無判定部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を用いた演算値と前記ノイズの計測区間の区間値との比を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、区間値取得部は、複数のアークの計測区間の区間値を取得し、アーク有無判定部は、複数のアークの計測区間の区間値を用いた演算値、例えば複数の区間値の合計値とノイズの計測区間の区間値との比を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する。したがって、アーク有無判定部は、アークの有無の判定を、アークの計測区間の区間値のみを使用する場合と比較して、安定かつ高精度に行うことができる。これにより、アークの発生を容易、安定かつ高精度に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、前記アーク有無判定部は、複数の前記区間値から選択した区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との比、または複数の前記区間値から選択した区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との差を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、区間値取得部は、複数のアークの計測区間の区間値を取得し、アーク有無判定部は、複数の前記区間値から選択した区間値、例えば最小の区間値とノイズの計測区間の区間値との比、または複数の区間値から選択した区間値とノイズの計測区間の区間値との差を所定の閾値と比較してアークの有無を判定する。
　したがって、アーク有無判定部は、区間値取得部が取得した複数の区間値から、アークの有無の判定に好適な区間値、例えば最小の区間値を選択して使用することができる。また、アーク有無判定部は、アークの有無の判定を、アークの計測区間の区間値のみを使用する場合と比較して、安定かつ高精度に行うことができる。これにより、単一の計測区間の区間値を使用する場合と比較して、またアークの計測区間の区間値のみを使用する場合と比較して、アークの発生を容易、安定かつ高精度に検出することができる。
　上記のアーク検出装置において、前記パワースペクトル変換部は、前記電流センサからの出力を、前記計測区間の範囲のみのパワースペクトルに変換する構成としてもよい。
　上記の構成によれば、パワースペクトル変換部は、電流センサからの出力を、計測区間の範囲のみのパワースペクトルに変換する。したがって、パワースペクトル変換部を性能の低い安価なＣＰＵにより構成した場合であっても、アーク検出装置全体として高速の処理が可能となる。
　本発明のアーク検出方法は、分散型直流電源の出力電流を検出する電流検出工程と、前記電流検出工程にて検出した前記出力電流をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換工程と、所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得する区間値取得工程と、前記区間値取得工程にて取得した前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定工程とを備えている構成である。
　上記の構成によれば、電流検出工程では、分散型直流電源の出力電流を検出し、パワースペクトル変換工程では、電流検出工程にて検出した前記出力電流をパワースペクトルに変換する。区間値取得工程では、所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを計測区間の区間値として取得する。アーク有無判定工程では、区間値取得工程にて取得した区間値に基づいてアークの有無を判定する。これにより、上記のアーク検出装置と同様の作用効果を奏する。
　本発明のアーク検出方法は、分散型直流電源の出力電流を検出する電流検出工程と、前記電流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工程と、所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得するとともに、前記アークの計測区間とは異なる周波数範囲のノイズの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記区間値を取得する区間値取得工程と、前記アークの計測区間の前記区間値および前記ノイズの計測区間の前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定工程とを備えている構成である。
　上記の構成によれば、電流検出工程では、分散型直流電源の出力電流を検出し、パワースペクトル変換工程では、電流検出工程にて検出した前記出力電流をパワースペクトルに変換する。区間値取得工程では、所定の周波数範囲であるアークの計測区間のパワースペクトルについて、計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを計測区間の区間値として取得するとともに、アークの計測区間とは異なる周波数範囲のノイズの計測区間のパワースペクトルについて、同様に、区間値を取得する。アーク有無判定工程では、アークの計測区間の区間値およびノイズの計測区間の区間値に基づいてアークの有無を判定する。これにより、上記のアーク検出装置と同様の作用効果を奏する。
　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。
　本発明は、ノイズの発生源であるＰＣＳと接続されている太陽電池ストリングなどの直流電源（分散型直流電源）を備えた太陽光発電システムのアーク検出装置として利用することができる。
　　１　　太陽光発電システム
　１１　　太陽電池ストリング（分散型直流電源）
　１２　　アーク検出装置
　１３　　接続箱
　１４　　パワーコンディショニングシステム（外部装置）
　１５　　太陽電池アレイ
　２１　　太陽電池モジュール
　２２ａ　出力線路
　２２ｂ　出力線路
　３１　　電流センサ
　３２　　増幅器
　３３　　フィルタ
　３４　　Ａ／Ｄ変換部
　３５　　ＣＰＵ
　４１　　ＦＦＴ処理部（パワースペクトル変換部）
　４２　　区間値取得部
　４３　　アーク有無判定部
　５１　　アーク検出装置
　６１　　アーク検出装置
　７１　　アーク検出装置
S1, S2　　アークの計測区間
　　Ｎ　　ノイズの計測区間

Claims (13)

  1. 　分散型直流電源の出力電流を検出する電流センサと、
    　前記電流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部と、
    　所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得する区間値取得部と、
    　前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定部とを備えていることを特徴とするアーク検出装置。
  2. 　分散型直流電源の出力電流を検出する電流センサと、
    　前記電流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部と、
    　所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得するとともに、前記アークの計測区間とは異なる周波数範囲のノイズの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記区間値を取得する区間値取得部と、
    　前記アークの計測区間の前記区間値および前記ノイズの計測区間の前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定部とを備えていることを特徴とするアーク検出装置。
  3. 　前記区間値取得部は、前記の各領域の領域値のうち、最小の領域値を前記区間値として取得す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。
  4. 　前記計測区間の範囲は２ｋＨｚよりも広く、
    　前記区間値取得部は、前記計測区間内におけるパワースペクトルが最大値となる周波数を含む２ｋＨｚの範囲を除いて、前記区間値としての選択対象となる前記領域値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。
  5. 　前記アーク有無判定部は、前記区間値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のアーク検出装置。
  6. 　前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、
    　前記アーク有無判定部は、複数の前記区間値を用いた演算値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のアーク検出装置。
  7. 　前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、
    　前記アーク有無判定部は、複数の前記区間値から選択した区間値を所定の閾値と比較してアークの有無を判定することを特徴とする請求項１に記載のアーク検出装置。
  8. 　前記アーク有無判定部は、前記アークの計測区間の区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との比、または前記アークの計測区間の区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との差を所定の閾値と比較してアークの有無を判定することを特徴とする請求項２に記載のアーク検出装置。
  9. 　前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、
    　前記アーク有無判定部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を用いた演算値と前記ノイズの計測区間の区間値との比を所定の閾値と比較してアークの有無を判定することを特徴とする請求項２に記載のアーク検出装置。
  10. 　前記区間値取得部は、複数の前記アークの計測区間の前記区間値を取得し、
    　前記アーク有無判定部は、複数の前記区間値から選択した区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との比、または複数の前記区間値から選択した区間値と前記ノイズの計測区間の区間値との差を所定の閾値と比較してアークの有無を判定することを特徴とする請求項２に記載のアーク検出装置。
  11. 　前記パワースペクトル変換部は、前記電流センサからの出力を、前記計測区間の範囲のみのパワースペクトルに変換することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のアーク検出装置。
  12. 　分散型直流電源の出力電流を検出する電流検出工程と、
    　前記電流検出工程にて検出した前記出力電流をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換工程と、
    　所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得する区間値取得工程と、
    　前記区間値取得工程にて取得した前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定工程とを備えていることを特徴とするアーク検出方法。
  13. 　分散型直流電源の出力電流を検出する電流検出工程と、
    　前記電流検出工程にて検出した前記出力電流をパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換工程と、
    　所定の周波数範囲であるアークの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記計測区間を複数の領域に分割し、それら各領域のパワースペクトルの大きさである領域値のうち、最大の領域値を除く領域値のいずれかを前記計測区間の区間値として取得するとともに、前記アークの計測区間とは異なる周波数範囲のノイズの計測区間の前記パワースペクトルについて、前記区間値を取得する区間値取得工程と、
    　前記アークの計測区間の前記区間値および前記ノイズの計測区間の前記区間値に基づいてアークの有無を判定するアーク有無判定工程とを備えていることを特徴とするアーク検出方法。
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