WO2021182263A1 - アーク検出装置、パワーコンディショナ、屋内配線システム、ブレーカ、太陽光パネル、太陽光パネル付属モジュール及び接続箱 - Google Patents

アーク検出装置、パワーコンディショナ、屋内配線システム、ブレーカ、太陽光パネル、太陽光パネル付属モジュール及び接続箱 Download PDF

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arc
detection device
solar panel
converter
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達雄 古賀
光武　義雄
圭太 金森
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an arc detection device, a power conditioner, an indoor wiring system, a breaker, a solar panel, a module attached to the solar panel, and a junction box.
  • branch wiring wiring that branches from one DC power supply to each of the multiple devices.
  • an arc may be generated for each of the path before branching and the plurality of paths after branching of the branch wiring. If arc detection means are provided for each of the pre-branch route and the post-branch route of the branch wiring, the arc can be detected for each of the pre-branch route and the post-branch route, but the system can detect the arc. The size will increase and the cost will increase.
  • the present invention provides an arc detection device or the like that can easily detect an arc generated in a branch wiring.
  • One aspect of the arc detection device is a first wiring that connects a positive voltage of a DC power supply and a plurality of devices and branches from the DC power supply to each of the plurality of devices, and the DC power supply. It is connected between the negative electrode and the second wiring that connects the plurality of devices and branches from the DC power supply to each of the plurality of devices, and detects the voltage between the first wiring and the second wiring.
  • the voltage detecting unit is provided, and an arc determination unit that determines the generation of an arc based on the voltage detected by the voltage detecting unit is provided.
  • One aspect of the power conditioner according to the present invention includes the above arc detection device and a converter that converts the output power of the DC power supply.
  • One aspect of the indoor wiring system according to the present invention includes the arc detection device, the first wiring, the second wiring, and the plurality of devices installed indoors.
  • One aspect of the breaker according to the present invention is provided with the above-mentioned arc detection device, and when it is determined that an arc has been generated, the current flowing through the first wiring and the second wiring is cut off.
  • One aspect of the solar panel according to the present invention is provided with the above-mentioned arc detection device and generates electricity by sunlight.
  • One aspect of the module attached to the solar panel according to the present invention is provided with the above-mentioned arc detection device and converts the signal output from the solar panel.
  • junction box is provided with the above-mentioned arc detection device, and connects the solar panel and the power conditioner.
  • an arc generated in a branch wiring can be easily detected.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a photovoltaic power generation system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining that the voltage between the paths before branching and between the paths after branching is the same.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of the indoor wiring system according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an application example of the arc detection device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the photovoltaic power generation system 1 according to the first embodiment.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes a solar panel 41, storage batteries 54, 55 and 56, DC / DC converters 51, 52 and 53, and a power conditioner (power conditioner) 60.
  • the solar panel 41 generates electricity by sunlight and generates DC power.
  • the DC power generated by the solar panel 41 is supplied to the power conditioner 60.
  • the storage battery 54 stores the DC power from the DC / DC converter 51
  • the storage battery 55 stores the DC power from the DC / DC converter 52
  • the storage battery 56 stores the DC power from the DC / DC converter 53.
  • the storage batteries 54, 55, and 56 may be mounted on an electric vehicle, an electric bicycle, or the like, or may be used for supplying power to household electric appliances or the like.
  • the DC / DC converters 51, 52, and 53 are voltage converters that boost or step down the DC voltage of the supplied DC power and output it.
  • the DC / DC converter 51 boosts or lowers the DC power supplied from the power conditioner 60 and outputs it to the storage battery 54.
  • the DC / DC converter 52 boosts or lowers the DC power supplied from the power conditioner 60 and outputs it to the storage battery 55.
  • the DC / DC converter 53 boosts or lowers the DC power supplied from the power conditioner 60 and outputs it to the storage battery 56.
  • the power conditioner 60 has a function of converting DC power supplied from the solar panel 41 into AC power. Further, the power conditioner 60 has a function of supplying DC power supplied from the solar panel 41 to a storage battery or the like without converting it into AC power.
  • the power conditioner 60 includes a DC / DC converter 61, an inverter 62, and an arc detection device 10.
  • the DC / DC converter 61 boosts or lowers the DC power supplied from the solar panel 41 and outputs it to the DC / DC converters 51, 52 and 53 and the inverter 62. Since DC power is output from the DC / DC converter 61, the DC / DC converter 61 can be regarded as a DC power supply. That is, the DC / DC converter 61 is an example of a DC power supply.
  • the DC / DC converter 61 has a positive electrode and a negative electrode, and the wiring 110 is connected to the positive electrode and the wiring 120 is connected to the negative electrode.
  • Wiring 110 and 120 connect the DC / DC converter 61 and the DC / DC converters 51, 52 and 53.
  • the wiring 110 is an example of the first wiring for connecting the positive electrode of the DC / DC converter 61 and a plurality of devices.
  • the wiring 120 is an example of the second wiring that connects the negative electrode of the DC / DC converter 61 and a plurality of devices.
  • the DC / DC converters 51, 52 and 53 are examples of a plurality of devices connected to the DC / DC converter 61 via the wirings 110 and 120.
  • the wiring 110 is wiring that branches from the positive electrode of the DC / DC converter 61 to each of the DC / DC converters 51, 52, and 53.
  • the point at which the positive electrode of the DC / DC converter 61 in the wiring 110 branches to the DC / DC converters 51, 52, and 53 is defined as the branch point N3.
  • the path before branching connecting the branch point N3 and the positive electrode of the DC / DC converter 61 is the path 110a
  • the path after branching connecting the branch point N3 and the DC / DC converter 51 is the path 110c
  • the branch point is defined as the path 110c.
  • the post-branch route connecting N3 and the DC / DC converter 52 is referred to as the path 110d
  • the post-branch route connecting the branch point N3 and the DC / DC converter 53 is referred to as the path 110b.
  • the wiring 120 is a wiring that branches from the negative electrode of the DC / DC converter 61 to each of the DC / DC converters 51, 52, and 53.
  • the point at which the negative electrode of the DC / DC converter 61 in the wiring 120 branches to the DC / DC converters 51, 52, and 53 is defined as the branch point N4.
  • the path before branching connecting the branch point N4 and the negative electrode of the DC / DC converter 61 is set as the path 120a
  • the path after branching connecting the branch point N4 and the DC / DC converter 51 is set as the path 120c.
  • the post-branch route connecting N4 and the DC / DC converter 52 is referred to as the path 120d
  • the post-branch route connecting the branch point N4 and the DC / DC converter 53 is referred to as the path 120b.
  • the inverter 62 converts the DC power supplied from the DC / DC converter 61 into AC power and outputs it.
  • the inverter 62 employs, for example, an MPPT (Maximum Power Point Tracking) method, and adjusts the current and voltage of the DC power supplied from the DC / DC converter 61 to values that maximize the power, respectively.
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • the inverter 62 converts DC power into AC power having a voltage of 100 V and a frequency of 50 Hz or 60 Hz.
  • the AC power is used in household electric appliances and the like.
  • Wiring 110 and 120 are branch wirings, and arcs may be generated for each of the pre-branch path and the post-branch plurality of paths of the branch wiring. If arc detection means are provided for each of the pre-branch route and the plurality of post-branch routes, arcs can be detected for each of the pre-branch route and the post-branch route, but the system becomes large and the system becomes large. In addition, the cost will be increased.
  • the arc detection device 10 is used.
  • the arc detection device 10 includes a voltage detection unit 20 and an arc determination unit 30.
  • the voltage detection unit 20 is connected between the wiring 110 and the wiring 120, and detects the voltage between the wiring 110 and 120.
  • the voltage detection unit 20 is, for example, a voltmeter.
  • the voltage detected by the voltage detection unit 20 is input to the arc determination unit 30.
  • the voltage detection unit 20 is connected between the path 110a in the wiring 110 and the path 120a in the wiring 120 (in other words, the node N1 is a node on the path 110a and the node N2 is a node on the path 120a.
  • node N1 may be a node on route 110b, 110c or 110d
  • node N2 may be a node on route 120b, 120c or 120d.
  • the arc determination unit 30 is realized by, for example, a microcomputer (microcontroller).
  • the microcomputer is a ROM, a RAM in which a program is stored, a processor (CPU: Central Processing Unit) that executes a program, a timer, an A / D converter, a semiconductor integrated circuit having a D / A converter, and the like.
  • the arc determination unit 30 may be realized by hardware by a dedicated electronic circuit composed of an A / D converter, a logic circuit, a gate array, a D / A converter, and the like.
  • the arc determination unit 30 determines the occurrence of an arc based on the voltage detected by the voltage detection unit 20. For example, the arc determination unit 30 determines the occurrence of an arc in the wiring 110 or 120 by frequency-analyzing the voltage detected by the voltage detection unit 20. The voltage on which the high frequency component generated by the generation of the arc is superimposed includes the frequency component caused by the arc, and the generation of the arc can be determined by detecting the frequency component.
  • the arc determination unit 30 determines that an arc has occurred, it can be seen that an arc has occurred somewhere in the wirings 110 and 120. That is, only one voltage detection unit 20 (for example, a voltmeter) can detect an arc in the branch wiring (here, wirings 110 and 120).
  • the arc can be detected by using one voltage detection unit 20 regardless of where the arc is generated in the pre-branch path and the plurality of post-branch paths in the wirings 110 and 120.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining that the voltage between the paths before branching and between the paths after branching is the same.
  • FIG. 2 shows the voltage V1 between the paths 110a and 120a, the voltage V2 between the paths 110c and 120c, the voltage V3 between the paths 110d and 120d, and the paths 110b and 120b when an arc is generated in the path 110a.
  • It is a figure which shows the frequency spectrum of the voltage V4 between.
  • the frequency spectra for the voltages V1, V2, V3 and V4 are all substantially the same as the frequency spectra shown in FIG.
  • the routes before and after branching are measured between the routes before branching (for example, between routes 110a and 120a) or between the routes after branching (for example, between routes 110b and 120b), the routes before and after branching. This is because the voltage between the wiring 110 and the wiring 120 is substantially the same without being affected by the branching of the wiring even between the paths (for example, between the paths 110a and 120b).
  • the arc can be detected by using one voltage detection unit 20.
  • the arc detection device 10 connects the positive electrode of the DC power supply (for example, DC / DC converter 61) and a plurality of devices (for example, DC / DC converters 51, 52, 53).
  • the first wiring for example, wiring 110
  • the DC power supply branches to each of the plurality of devices.
  • a voltage detection unit 20 that is connected to the second wiring (for example, wiring 120) and detects the voltage between the first wiring and the second wiring, and the arc based on the voltage detected by the voltage detection unit 20.
  • An arc determination unit 30 for determining generation is provided.
  • the voltage detection unit 20 that detects the voltage between the first wiring and the second wiring can detect the voltage on which the high-frequency component generated by the generation of the arc is superimposed, and detects the arc based on the voltage. can. That is, it is possible to detect an arc generated in the branch wiring without providing arc detection means for each of the path before branching and the plurality of paths after branching of the branch wiring.
  • the arc generated in the branch wiring can be easily detected by using one voltage detection unit 20.
  • the DC / DC converter 61 and the inverter 62 are stopped or a breaker or the like (not shown) provided in each wiring is operated based on the detection result. The current flowing through the wiring can be cut off.
  • the power conditioner 60 includes an arc detection device 10 and a converter (for example, an inverter 62) that converts the output power of a DC power supply.
  • a converter for example, an inverter 62
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of the indoor wiring system 2 according to the second embodiment. Note that FIG. 3 also shows a system power supply 43 connected to the indoor wiring system 2.
  • the grid power supply 43 is a power supply that supplies AC power generated at a power plant or the like.
  • the indoor wiring system 2 includes an AC / DC converter 42, wirings 111 and 121, lighting fixtures 57, 58 and 59, and an arc detection device 10.
  • the AC / DC converter 42, wirings 111 and 121, lighting fixtures 57, 58 and 59, and the arc detection device 10 are installed indoors in a facility such as a detached house, an apartment house, a building or a factory.
  • the AC / DC converter 42 is a power converter in which AC power is supplied from the system power supply 43, and the supplied AC power is converted into DC power and output. Since DC power is output from the AC / DC converter 42, the AC / DC converter 42 can be regarded as a DC power supply.
  • the AC / DC converter 42 converts the AC power supplied from the system power supply 43 into DC power and outputs it to the lighting fixtures 57, 58 and 59.
  • the AC / DC converter 42 has a positive electrode and a negative electrode, and the wiring 111 is connected to the positive electrode and the wiring 121 is connected to the negative electrode.
  • Wiring 111 and 121 connect the AC / DC converter 42 and the lighting fixtures 57, 58 and 59.
  • the wiring 111 is an example of the first wiring that connects the positive electrode of the AC / DC converter 42 and a plurality of devices.
  • the wiring 121 is an example of the second wiring that connects the negative electrode of the AC / DC converter 42 and a plurality of devices.
  • the luminaires 57, 58 and 59 are examples of a plurality of devices connected to the AC / DC converter 42 via the wirings 111 and 121, respectively.
  • the wiring 111 is a wiring that branches from the positive electrode of the AC / DC converter 42 to each of the lighting fixtures 57, 58, and 59, as in the wiring 110 in the first embodiment.
  • the wiring 121 is a wiring that branches from the negative electrode of the AC / DC converter 42 to each of the lighting fixtures 57, 58, and 59, as in the wiring 120 in the first embodiment.
  • the plurality of devices are not limited to lighting fixtures, and are not particularly limited as long as they are devices installed indoors.
  • the plurality of devices may be speakers, microphones, or the like.
  • Wiring 111 and 121 are branch wirings, and arcs may be generated for each of the pre-branch path and the post-branch plurality of paths of the branch wiring. If arc detection means are provided for each of the pre-branch route and the plurality of post-branch routes, arcs can be detected for each of the pre-branch route and the post-branch route, but the system becomes large and the system becomes large. In addition, the cost will be increased.
  • the arc detection device 10 is used.
  • the arc detection device 10 includes a voltage detection unit 20 and an arc determination unit 30.
  • the voltage detection unit 20 is connected between the wiring 111 and the wiring 121, and detects the voltage between the wiring 111 and 121.
  • the arc determination unit 30 determines the occurrence of an arc based on the voltage detected by the voltage detection unit 20. Since the arc determination unit 30 has the same function as that in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the arc can be detected by using one voltage detection unit 20 regardless of where the arc is generated in the pre-branch path and the plurality of post-branch paths in the wirings 111 and 121.
  • the indoor wiring system 2 includes an arc detection device 10, a first wiring (for example, wiring 111), a second wiring (for example, wiring 121), and a plurality of indoor wiring systems installed indoors.
  • Equipment eg, lighting fixtures 57, 58 and 59).
  • the arc detection device 10 may be applied to the indoor wiring system 2, and the indoor wiring system 2 capable of easily detecting the arc generated in the branch wiring can be provided.
  • the arc detection device is applied to a photovoltaic power generation system (specifically, a power conditioner) and an indoor wiring system
  • a photovoltaic power generation system specifically, a power conditioner
  • an indoor wiring system specifically, a power conditioner
  • the application example is not limited to these.
  • Another application example of the arc detection device according to the present invention that is, the arc detection device that can easily detect the arc generated in the branch wiring
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an application example of the arc detection device according to the present invention.
  • the arc detection device is applied to, for example, each component in a system in which DC power supplied from a solar panel 310 via wiring is converted into AC power by a power conditioner 500.
  • a plurality (for example, three) of solar panels 310 connected in series by one wiring 600 (string) are arranged side by side to form a solar cell array 300.
  • the plurality of wirings 600 are grouped by the junction box 400 and connected to the power conditioner 500.
  • the DC power supply is the solar panel 310
  • the first wiring is the wiring 600 connected to the positive electrode of the solar panel 310
  • the second wiring is the wiring 600 connected to the negative electrode of the solar panel 310.
  • the wiring 600 is branched in the power conditioner 500.
  • a breaker 410 is provided for each wiring 600, and here, a breaker 410 is provided in the junction box 400.
  • the breaker 410 does not have to be provided in the junction box 400.
  • the breaker 410 may be provided between the junction box 400 and the solar cell array 300, or may be provided between the junction box 400 and the power conditioner 500 without being provided for each wiring 600.
  • the solar panel 310 has, for example, a solar panel accessory module 320 that converts a signal output from the solar panel 310.
  • the solar panel accessory module 320 is, for example, a DC / DC converter that optimizes the amount of power generation for each solar panel 310.
  • the solar panel 310 does not have to have the module attached to the solar panel 320.
  • the breaker 410 may be provided with an arc detection device.
  • the breaker 410 cuts off the current flowing through the wiring 600 when it is determined that an abnormality has occurred.
  • the solar panel 310 or the module attached to the solar panel 320 may include an arc detection device.
  • the solar panel 310 or the module attached to the solar panel 320 stops the output to the wiring 600 when it is determined that an arc has been generated.
  • the junction box 400 may be provided with an arc detection device. When it is determined that an arc has been generated, the junction box 400 cuts off the current flowing through the wiring 600, for example, via a breaker 410 or the like.
  • the arc detection device according to the present invention is not limited to these, and can be applied to all systems that require arc detection.
  • the breaker 410 may be provided with an arc detection device, and when it is determined that an arc has been generated, the current flowing through the first wiring and the second wiring may be cut off.
  • the solar panel 310 may include an arc detection device and generate electricity by sunlight.
  • the solar panel accessory module 320 may include an arc detection device and convert the signal output from the solar panel 310.
  • the junction box 400 may include an arc detection device and may connect the solar panel 310 and the power conditioner 500.
  • the arc determination unit included in the arc detection device may be realized by software in a general-purpose computer such as a personal computer.
  • Photovoltaic power generation system Indoor wiring system 10
  • Arc detection device 20
  • Voltage detection unit 30
  • Arc judgment unit 41, 310
  • Solar panel 42
  • AC / DC converter 43
  • System power supply 51, 52, 53, 61
  • DC / DC converter 54, 55, 56
  • Lighting equipment 60
  • Wiring 110a, 110b, 110c, 110d, 120a, 120b, 120c, 120d Route 300
  • Solar cell array 320
  • Solar panel included Module 400
  • Junction Box 410 Breaker N1, N2 Node N3, N4 Branch Point V1, V2, V3, V4 Voltage

Abstract

アーク検出装置（１０）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６１）の正極と複数のＤＣ／ＤＣコンバータ（５１、５２及び５３）とを接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６１）の正極から複数のＤＣ／ＤＣコンバータ（５１、５２及び５３）のそれぞれへと分岐している第１配線（１１０）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６１）の負極と複数のＤＣ／ＤＣコンバータ（５１、５２及び５３）とを接続しＤＣ／ＤＣコンバータ（６１）の負極から複数のＤＣ／ＤＣコンバータ（５１、５２及び５３）のそれぞれへと分岐している第２配線（１２０）との間に接続され、第１配線（１１０）及び第２配線（１２０）間の電圧を検出する電圧検出部（２０）と、電圧検出部（２０）により検出された電圧に基づいて、アークの発生を判定するアーク判定部（３０）と、を備える。

Description

アーク検出装置、パワーコンディショナ、屋内配線システム、ブレーカ、太陽光パネル、太陽光パネル付属モジュール及び接続箱
　本発明は、アーク検出装置、パワーコンディショナ、屋内配線システム、ブレーカ、太陽光パネル、太陽光パネル付属モジュール及び接続箱に関する。
　従来、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏ　Ｖｏｌｔａｉｃ）パネル（太陽光パネル）等から配線を介して供給される直流電力をインバータ等の機器で交流電力に変換するシステムが知られている。このような配線は、外的要因又は経年劣化等によって損傷又は破断を引き起こすことが報告されている。このような配線の損傷等に起因してアーク（つまりアーク放電）が発生する場合がある。そこで、アークを検出するためのアーク検出手段が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２０１１－７７６５号公報
　今後、１つのシステム内において複数の機器が設けられ、１つの直流電源から複数の機器のそれぞれへと分岐している配線（分岐配線と呼ぶ）を介して複数の機器に電力を供給することが想定される。このとき、分岐配線の分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれについてアークが発生する場合がある。分岐配線の分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれにアーク検出手段を設ければ、分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれについてアークを検出することができるが、システムが大型化し、また、高コスト化する。
　そこで、本発明は、分岐配線において発生するアークを容易に検出できるアーク検出装置等を提供する。
　本発明に係るアーク検出装置の一態様は、直流電源の正極と複数の機器とを接続し、前記直流電源から前記複数の機器のそれぞれへと分岐している第１配線と、前記直流電源の負極と前記複数の機器とを接続し前記直流電源から前記複数の機器のそれぞれへと分岐している第２配線との間に接続され、前記第１配線及び前記第２配線間の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、アークの発生を判定するアーク判定部と、を備える。
　本発明に係るパワーコンディショナの一態様は、上記のアーク検出装置と、前記直流電源の出力電力を変換する変換器と、を備える。
　本発明に係る屋内配線システムの一態様は、上記のアーク検出装置と、前記第１配線と、前記第２配線と、屋内に設置された前記複数の機器と、を備える。
　本発明に係るブレーカの一態様は、上記のアーク検出装置を備え、アークが発生したと判定された場合に、前記第１配線及び前記第２配線に流れる電流を遮断する。
　本発明に係る太陽光パネルの一態様は、上記のアーク検出装置を備え、太陽光により発電する。
　本発明に係る太陽光パネル付属モジュールの一態様は、上記のアーク検出装置を備え、太陽光パネルから出力される信号の変換を行う。
　本発明に係る接続箱の一態様は、上記のアーク検出装置を備え、太陽光パネルとパワーコンディショナとを接続する。
　本発明の一態様によれば、分岐配線において発生するアークを容易に検出できる。
図１は、実施の形態１に係る太陽光発電システムの一例を示す構成図である。 図２は、分岐前の経路間及び分岐後の経路間のいずれの電圧も同じであることを説明するための図である。 図３は、実施の形態２に係る屋内配線システムの一例を示す構成図である。 図４は、本発明に係るアーク検出装置の適用例を説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る太陽光発電システム１の一例を示す構成図である。
　太陽光発電システム１は、太陽光パネル４１、蓄電池５４、５５及び５６、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３並びにパワーコンディショナ（パワコン）６０を備える。
　太陽光パネル４１は、太陽光により発電し直流電力を発生する。太陽光パネル４１で発生した直流電力はパワコン６０に供給される。
　蓄電池５４はＤＣ／ＤＣコンバータ５１からの直流電力を蓄電し、蓄電池５５はＤＣ／ＤＣコンバータ５２からの直流電力を蓄電し、蓄電池５６はＤＣ／ＤＣコンバータ５３からの直流電力を蓄電する。例えば、蓄電池５４、５５及び５６は、電気自動車又は電動自転車等に搭載されてもよいし、家庭用電気機器等への電力供給のために用いられてもよい。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３は、供給された直流電力の直流電圧を昇圧又は降圧して出力する電圧変換器である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、パワコン６０から供給された直流電力を昇圧又は降圧して、蓄電池５４に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、パワコン６０から供給された直流電力を昇圧又は降圧して、蓄電池５５に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は、パワコン６０から供給された直流電力を昇圧又は降圧して、蓄電池５６に出力する。
　パワコン６０は、太陽光パネル４１から供給される直流電力を交流電力に変換する機能を有する。また、パワコン６０は、太陽光パネル４１から供給される直流電力を交流電力に変換せずに蓄電池等に供給する機能を有する。パワコン６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１、インバータ６２及びアーク検出装置１０を備える。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、太陽光パネル４１から供給された直流電力を昇圧又は降圧して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３並びにインバータ６２へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１からは直流電力が出力されるため、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は直流電源とみなすことができる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、直流電源の一例である。ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は正極と負極を有し、正極には配線１１０が接続され、負極には配線１２０が接続される。
　配線１１０及び１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１とＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３とを接続する。配線１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の正極と複数の機器とを接続する第１配線の一例である。配線１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の負極と複数の機器とを接続する第２配線の一例である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３は、配線１１０及び１２０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ６１に接続される複数の機器の一例である。
　配線１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の正極からＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３のそれぞれへと分岐している配線である。配線１１０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ６１の正極からＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３へ分岐する点を分岐点Ｎ３とする。
　配線１１０において、分岐点Ｎ３とＤＣ／ＤＣコンバータ６１の正極とを結ぶ分岐前の経路を経路１１０ａとし、分岐点Ｎ３とＤＣ／ＤＣコンバータ５１とを結ぶ分岐後の経路を経路１１０ｃとし、分岐点Ｎ３とＤＣ／ＤＣコンバータ５２とを結ぶ分岐後の経路を経路１１０ｄとし、分岐点Ｎ３とＤＣ／ＤＣコンバータ５３とを結ぶ分岐後の経路を経路１１０ｂとする。
　配線１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の負極からＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３のそれぞれへと分岐している配線である。配線１２０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ６１の負極からＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３へ分岐する点を分岐点Ｎ４とする。
　配線１２０において、分岐点Ｎ４とＤＣ／ＤＣコンバータ６１の負極とを結ぶ分岐前の経路を経路１２０ａとし、分岐点Ｎ４とＤＣ／ＤＣコンバータ５１とを結ぶ分岐後の経路を経路１２０ｃとし、分岐点Ｎ４とＤＣ／ＤＣコンバータ５２とを結ぶ分岐後の経路を経路１２０ｄとし、分岐点Ｎ４とＤＣ／ＤＣコンバータ５３とを結ぶ分岐後の経路を経路１２０ｂとする。
　インバータ６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１から供給された直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ６２は、例えばＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式を採用しており、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１から供給される直流電力の電流及び電圧を、それぞれ電力が最大となる値に調整する。例えば、インバータ６２は、直流電力を電圧１００Ｖ、周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力に変換する。当該交流電力は、家庭用電気機器等で使用される。
　配線１１０及び１２０は分岐配線であり、分岐配線の分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれについてアークが発生する場合がある。分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれにアーク検出手段を設ければ、分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれについてアークを検出することができるが、システムが大型化し、また、高コスト化する。
　そこで、分岐配線（ここでは配線１１０及び１２０）において発生するアークを容易に検出するために、アーク検出装置１０が用いられる。
　アーク検出装置１０は、電圧検出部２０及びアーク判定部３０を備える。
　電圧検出部２０は、配線１１０と配線１２０との間に接続され、配線１１０及び１２０間の電圧を検出する。電圧検出部２０は、例えば電圧計である。電圧検出部２０で検出された電圧は、アーク判定部３０に入力される。なお、電圧検出部２０は、配線１１０における経路１１０ａと配線１２０における経路１２０ａとの間に接続されている（言い換えると、ノードＮ１は経路１１０ａ上のノードであり、ノードＮ２は経路１２０ａ上のノードである）が、これに限らない。例えば、ノードＮ１は、経路１１０ｂ、１１０ｃ又は１１０ｄ上のノードであってもよく、ノードＮ２は、経路１２０ｂ、１２０ｃ又は１２０ｄ上のノードであってもよい。
　アーク判定部３０は、例えばマイコン（マイクロコントローラ）により実現される。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、タイマ、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器等を有する半導体集積回路等である。なお、アーク判定部３０は、Ａ／Ｄ変換器、論理回路、ゲートアレイ及びＤ／Ａ変換器等で構成される専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
　アーク判定部３０は、電圧検出部２０により検出された電圧に基づいて、アークの発生を判定する。例えば、アーク判定部３０は、電圧検出部２０により検出された電圧を周波数分析することで配線１１０又は１２０におけるアークの発生を判定する。アークの発生により生じる高周波成分が重畳した電圧には、アークに起因する周波数成分が含まれており、当該周波数成分を検出することでアークの発生を判定することができる。アーク判定部３０がアークが発生したと判定した場合、配線１１０及び１２０のどこかにアークが発生したことがわかる。つまり、１つの電圧検出部２０（例えば電圧計）のみで、分岐配線（ここでは配線１１０及び１２０）におけるアークを検出できる。
　配線１１０及び１２０における分岐前の経路及び分岐後の複数の経路のどこでアークが発生しても１つの電圧検出部２０を用いてアークを検出できることを、図２を用いて説明する。
　図２は、分岐前の経路間及び分岐後の経路間のいずれの電圧も同じであることを説明するための図である。図２は、経路１１０ａにおいてアークが発生したときの、図１における経路１１０ａ及び１２０ａ間の電圧Ｖ１、経路１１０ｃ及び１２０ｃ間の電圧Ｖ２、経路１１０ｄ及び１２０ｄ間の電圧Ｖ３、並びに、経路１１０ｂ及び１２０ｂ間の電圧Ｖ４の周波数スペクトルを示す図である。電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３及びＶ４についてのそれぞれの周波数スペクトルは、図２に示される周波数スペクトルのように全て略同じになっている。電圧を計測する箇所が、分岐前の経路間（例えば経路１１０ａ及び１２０ａ間）であっても、分岐後の経路間（例えば経路１１０ｂ及び１２０ｂ間）であっても、分岐前と分岐後の経路間（例えば経路１１０ａ及び１２０ｂ間）であっても、配線１１０及び配線１２０間の電圧は、配線が分岐していることの影響を受けず略同じとなるためである。
　このため、配線１１０及び１２０における分岐前の経路及び分岐後の複数の経路のどこでアークが発生しても１つの電圧検出部２０を用いてアークを検出できる。
　以上説明したように、本実施の形態に係るアーク検出装置１０は、直流電源（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ６１）の正極と複数の機器（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ５１、５２及び５３）とを接続し、直流電源から複数の機器のそれぞれへと分岐している第１配線（例えば配線１１０）と、直流電源の負極と複数の機器とを接続し直流電源から複数の機器のそれぞれへと分岐している第２配線（例えば配線１２０）との間に接続され、第１配線及び第２配線間の電圧を検出する電圧検出部２０と、電圧検出部２０により検出された電圧に基づいて、アークの発生を判定するアーク判定部３０と、を備える。
　これによれば、第１配線及び第２配線の分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれ（例えば、経路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及び１２０ｄ）のどこでアークが発生したとしても、第１配線及び第２配線間の電圧を検出する電圧検出部２０によって、アークの発生により生じる高周波成分が重畳した電圧を検出することができ、当該電圧に基づいてアークを検出できる。つまり、分岐配線の分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれにアーク検出手段を設けなくても、分岐配線において発生するアークを検出できる。すなわち、システムを大型化したり、高コスト化したりしなくてもよく、１つの電圧検出部２０を用いて、分岐配線において発生するアークを容易に検出できる。例えば、アークが検出された場合、当該検出結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１及びインバータ６２を停止したり、各配線に設けられたブレーカ等（図示せず）を操作したりして、各配線を流れる電流を遮断することができる。
　本実施の形態に係るパワコン６０は、アーク検出装置１０と、直流電源の出力電力を変換する変換器（例えばインバータ６２）と、を備える。
　これによれば、分岐配線において発生するアークを容易に検出できるパワコン６０を提供できる。
　（実施の形態２）
　実施の形態１では、アーク検出装置が太陽光発電システム（具体的にはパワコン）に備えられる例について説明したが、アーク検出装置は、屋内配線システムに備えられてもよい。これについて、図３を用いて説明する。
　図３は、実施の形態２に係る屋内配線システム２の一例を示す構成図である。なお、図３には、屋内配線システム２に接続された系統電源４３も示している。
　系統電源４３は、発電所等で生成された交流電力を供給する電源である。
　屋内配線システム２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２、配線１１１及び１２１、照明器具５７、５８及び５９並びにアーク検出装置１０を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２、配線１１１及び１２１、照明器具５７、５８及び５９並びにアーク検出装置１０は、戸建て、集合住宅、ビル又は工場等の施設の屋内に設置される。
　ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、系統電源４３から交流電力が供給され、供給された交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換器である。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２からは直流電力が出力されるため、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２を直流電源とみなすことができる。
　ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、系統電源４３から供給された交流電力を直流電力に変換して、照明器具５７、５８及び５９に出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は正極と負極を有し、正極には配線１１１が接続され、負極には配線１２１が接続される。
　配線１１１及び１２１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２と照明器具５７、５８及び５９とを接続する。配線１１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２の正極と複数の機器とを接続する第１配線の一例である。配線１２１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２の負極と複数の機器とを接続する第２配線の一例である。照明器具５７、５８及び５９は、それぞれ、配線１１１及び１２１を介してＡＣ／ＤＣコンバータ４２に接続される複数の機器の一例である。
　配線１１１は、実施の形態１における配線１１０と同じように、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２の正極から照明器具５７、５８及び５９のそれぞれへと分岐している配線である。配線１２１は、実施の形態１における配線１２０と同じように、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２の負極から照明器具５７、５８及び５９のそれぞれへと分岐している配線である。
　なお、複数の機器は照明器具に限らず、屋内に設置される機器であれば特に限定されない。例えば、複数の機器は、スピーカ又はマイク等であってもよい。
　配線１１１及び１２１は分岐配線であり、分岐配線の分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれについてアークが発生する場合がある。分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれにアーク検出手段を設ければ、分岐前の経路と分岐後の複数の経路のそれぞれについてアークを検出することができるが、システムが大型化し、また、高コスト化する。
　そこで、分岐配線（ここでは配線１１１及び１２１）において発生するアークを容易に検出するために、アーク検出装置１０が用いられる。
　アーク検出装置１０は、電圧検出部２０及びアーク判定部３０を備える。
　電圧検出部２０は、配線１１１と配線１２１との間に接続され、配線１１１及び１２１間の電圧を検出する。
　アーク判定部３０は、電圧検出部２０により検出された電圧に基づいて、アークの発生を判定する。アーク判定部３０は、実施の形態１におけるものと同じ機能を有するため説明は省略する。
　屋内配線システム２においても、電圧を計測する箇所が、分岐前の経路間であっても、分岐後の経路間であっても、分岐前と分岐後の経路間であっても、配線１１１及び配線１２１間の電圧は略同じとなるため、配線１１１及び１２１における分岐前の経路及び分岐後の複数の経路のどこでアークが発生しても１つの電圧検出部２０を用いてアークを検出できる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る屋内配線システム２は、アーク検出装置１０と、第１配線（例えば配線１１１）と、第２配線（例えば配線１２１）と、屋内に設置された複数の機器（例えば照明器具５７、５８及び５９）と、を備える。
　このように、アーク検出装置１０を屋内配線システム２に適用してもよく、分岐配線において発生するアークを容易に検出できる屋内配線システム２を提供できる。
　（その他の実施の形態）
　以上、実施の形態に係るアーク検出装置等について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態では、アーク検出装置が太陽光発電システム（具体的にはパワコン）及び屋内配線システムに適用される例について説明したが、適用例はこれらに限らない。本発明に係るアーク検出装置（つまり、分岐配線において発生するアークを容易に検出できるアーク検出装置）の他の適用例について図４を用いて説明する。
　図４は、本発明に係るアーク検出装置の適用例を説明するための図である。
　本発明に係るアーク検出装置は、例えば、太陽光パネル３１０から配線を介して供給される直流電力を、パワコン５００で交流電力に変換するシステムにおける各構成要素に適用される。ここでは、複数（例えば３つ）の太陽光パネル３１０が１つの配線６００（ストリング）によって直列に接続されたものが複数（例えば３つ）並べられて、太陽電池アレイ３００を形成している。複数の配線６００は、接続箱４００によってまとめられて、パワコン５００へ接続される。直流電源は太陽光パネル３１０であり、第１配線は太陽光パネル３１０の正極に接続された配線６００であり、第２配線は太陽光パネル３１０の負極に接続された配線６００である。配線６００は、パワコン５００内において分岐している。
　例えば、配線６００毎にブレーカ４１０が設けられており、ここでは、接続箱４００内にブレーカ４１０が設けられている。なお、ブレーカ４１０は、接続箱４００内に設けられなくてもよい。例えば、ブレーカ４１０は、接続箱４００と太陽電池アレイ３００との間に設けられていてもよいし、配線６００毎に設けられず接続箱４００とパワコン５００との間に設けられていてもよい。
　太陽光パネル３１０は、例えば、太陽光パネル３１０から出力される信号の変換を行う太陽光パネル付属モジュール３２０を有する。太陽光パネル付属モジュール３２０は、例えば、太陽光パネル３１０毎の発電量を最適化するＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、太陽光パネル３１０は、太陽光パネル付属モジュール３２０を有していなくてもよい。
　例えば、ブレーカ４１０がアーク検出装置を備えていてもよい。ブレーカ４１０は、異常が発生したと判定された場合に、配線６００に流れる電流を遮断する。
　例えば、太陽光パネル３１０又は太陽光パネル付属モジュール３２０がアーク検出装置を備えていてもよい。太陽光パネル３１０又は太陽光パネル付属モジュール３２０は、アークが発生したと判定された場合に、配線６００への出力を停止する。
　また、例えば、接続箱４００がアーク検出装置を備えていてもよい。接続箱４００は、アークが発生したと判定された場合に、例えばブレーカ４１０等を介して、配線６００に流れる電流を遮断する。
　なお、本発明に係るアーク検出装置は、これらに限らず、アークの検出が必要なシステム全般に適用できる。
　このように、ブレーカ４１０は、アーク検出装置を備え、アークが発生したと判定された場合に、第１配線及び第２配線に流れる電流を遮断してもよい。また、太陽光パネル３１０は、アーク検出装置を備え、太陽光により発電してもよい。また、太陽光パネル付属モジュール３２０は、アーク検出装置を備え、太陽光パネル３１０から出力される信号の変換を行ってもよい。また、接続箱４００は、アーク検出装置を備え、太陽光パネル３１０とパワコン５００とを接続してもよい。
　例えば、アーク検出装置が備えるアーク判定部は、パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータにおいてソフトウェア的に実現されてもよい。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　１　太陽光発電システム
　２　屋内配線システム
　１０　アーク検出装置
　２０　電圧検出部
　３０　アーク判定部
　４１、３１０　太陽光パネル
　４２　ＡＣ／ＤＣコンバータ
　４３　系統電源
　５１、５２、５３、６１　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　５４、５５、５６　蓄電池
　５７、５８、５９　照明器具
　６０、５００　パワコン
　６２　インバータ
　１１０、１１１、１２０、１２１、６００　配線
　１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ　経路
　３００　太陽電池アレイ
　３２０　太陽光パネル付属モジュール
　４００　接続箱
　４１０　ブレーカ
　Ｎ１、Ｎ２　ノード
　Ｎ３、Ｎ４　分岐点
　Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４　電圧

Claims (7)

  1. 　直流電源の正極と複数の機器とを接続し、前記直流電源から前記複数の機器のそれぞれへと分岐している第１配線と、前記直流電源の負極と前記複数の機器とを接続し前記直流電源から前記複数の機器のそれぞれへと分岐している第２配線との間に接続され、前記第１配線及び前記第２配線間の電圧を検出する電圧検出部と、
    　前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、アークの発生を判定するアーク判定部と、を備える
    　アーク検出装置。
  2. 　請求項１に記載のアーク検出装置と、
    　前記直流電源の出力電力を変換する変換器と、を備える
    　パワーコンディショナ。
  3. 　請求項１に記載のアーク検出装置と、
    　前記第１配線と、
    　前記第２配線と、
    　屋内に設置された前記複数の機器と、を備える
    　屋内配線システム。
  4. 　請求項１に記載のアーク検出装置を備え、
    　アークが発生したと判定された場合に、前記第１配線及び前記第２配線に流れる電流を遮断する
    　ブレーカ。
  5. 　請求項１に記載のアーク検出装置を備え、
    　太陽光により発電する
    　太陽光パネル。
  6. 　請求項１に記載のアーク検出装置を備え、
    　太陽光パネルから出力される信号の変換を行う
    　太陽光パネル付属モジュール。
  7. 　請求項１に記載のアーク検出装置を備え、
    　太陽光パネルとパワーコンディショナとを接続する
    　接続箱。
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