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WO2016031269A1 - 地絡検出装置および地絡検出方法 - Google Patents

地絡検出装置および地絡検出方法 Download PDF

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Publication number
WO2016031269A1
WO2016031269A1 PCT/JP2015/055264 JP2015055264W WO2016031269A1 WO 2016031269 A1 WO2016031269 A1 WO 2016031269A1 JP 2015055264 W JP2015055264 W JP 2015055264W WO 2016031269 A1 WO2016031269 A1 WO 2016031269A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ground fault
solar cell
path
voltage
current path
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/055264
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康介 森田
誠 井手
Original Assignee
オムロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
Publication of WO2016031269A1 publication Critical patent/WO2016031269A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a ground fault detection device and a ground fault detection method for detecting a ground fault of a solar cell.
  • a solar cell string that generates power using sunlight is formed by connecting a plurality of solar cell panels (solar cell modules) in series, and a solar cell panel is formed by connecting a plurality of solar cells in series. ing.
  • the electric power generated by the solar cell string is supplied to the electric power transmission network through the power conditioner.
  • the solar cell string is in a floating state without being grounded, and a ground fault occurs when the insulation resistance decreases for some reason. Therefore, conventionally, as disclosed in Patent Document 1, a solar cell string is provided with a ground fault detection device that detects the occurrence of a ground fault.
  • the ground fault detection device 102 disclosed in Patent Document 1 includes first and second switches 111 and 112, a detection resistor R111, a voltage detector 114, and an arithmetic control unit 115.
  • the positive electrode of the solar cell string 101 is grounded via the first switch 111 and the detection resistor R111, and the negative electrode is grounded via the second switch 112 and the detection resistor R111. It has come to be.
  • the first and second switches 111 and 112 are connected to the terminals on the detection resistor R111 side. Therefore, when the first switch 111 is on and the second switch 112 is off, the first voltage V111 is generated across the detection resistor R111, and the first switch 111 is off and the second switch 112 is on. Generates a second voltage V112 across the detection resistor R111.
  • the voltage detector 114 detects the first and second voltages V111 and V112 at both ends of the detection resistor R111, and detects a voltage between the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string 101.
  • the arithmetic control unit 115 controls the on / off operation of the first and second switches 111 and 112, and is based on the first and second voltages V111 and V112, the voltage between the electrodes, and the resistance value of the detection resistor R111.
  • a ground fault resistance value (insulation resistance value) of the string 101 is obtained.
  • JP 2012-119382 A (published on June 21, 2012)
  • the first and second switches 111 and 112 are both turned on, for example, the first and second switches 111 and 112 are both welded in the on state.
  • the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string 101 are short-circuited, and a large current flows through a circuit between the positive electrode and the negative electrode. In such a case, the circuit generates heat and may cause a fire.
  • the first and second switches 111 and 112 in the power feeding path between the first and second switches 111 and 112 and the solar cell string 101 are used. It is conceivable to provide protective resistors R112 and R113 in series with each other. In such a configuration, even when both the first and second switches 111 and 112 are turned on, the current flowing through the circuit between the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string 101 is reduced, and the circuit Heat generation can be suppressed.
  • the protective resistances R112 and R113 which are resistors, have some errors in their resistance values due to manufacturing errors even if the indicated resistance values are the same. Further, the resistance values of the protective resistors R112 and R113 change due to temperature changes. This change in resistance value is not the same between the protective resistors R112 and R113, and there are individual differences. In other words, the temperature coefficient of the resistance value differs between the protective resistors R112 and R113. Among these, the error of the resistance value at the time of manufacture can be dealt with by the initial adjustment. However, the change in resistance value due to temperature cannot be accommodated by the initial adjustment.
  • the first switch 111 is turned on and the second switch 112 is turned off, the first voltage V111 obtained through the protection resistor R112, and the first switch 111 is turned off and the second switch 112 is turned on, and the protection resistor The second voltage V112 obtained through R113 is inaccurate.
  • the ground fault resistance value of the solar cell string 101 obtained by using the first and second voltages V111 and V112 is inaccurate.
  • an object of the present invention is to provide a ground fault detection device and a ground fault detection method capable of obtaining a ground fault resistance value of a solar cell safely and with high accuracy.
  • a ground fault detection device of the present invention includes a detection resistor and a measurement unit, and the measurement unit acquires a voltage generated at both ends of the detection resistor to obtain a ground fault of a solar cell.
  • the ground fault detection apparatus for measuring the resistance value of the solar cell a first current path connected to the positive electrode of the solar cell, a second current path connected to the negative electrode of the solar cell, and the detection resistor at one end side
  • a first switching unit that switches between a first energizing path and a third energizing path provided between the first energizing path and a ground energizing path that is grounded at one end of the third energizing path.
  • a second switching unit that switches the connection on the other end side of the third energization path between the ground energization path and the second energization path.
  • the ground fault resistance of the solar cell can be obtained safely and with high accuracy.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a state in a case where an interelectrode voltage of a solar cell string used for measurement of a ground fault resistance value is obtained in the photovoltaic power generation system shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a state in which a first voltage used for measurement of ground fault resistance is obtained in the photovoltaic power generation system illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a state in which a second voltage used for measuring a ground fault resistance value is obtained in the photovoltaic power generation system shown in FIG. 2. It is a circuit diagram at the time of rewriting the circuit of the photovoltaic power generation system at the time of calculating
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a state in which the first and second switches are turned on in the ground fault detection device shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration when a protective resistor is provided in the ground fault detection device shown in FIG. 12.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a basic configuration of a solar power generation system 1 including a ground fault detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the photovoltaic power generation system 1 includes a solar cell string 11, a ground fault detection device 12, and a power conditioning system (hereinafter referred to as PCS) 13.
  • PCS power conditioning system
  • the electric power generated by the solar cell string 11 is output to the power energization paths 15 a and 15 b and is supplied to the power transmission network 14 via the PCS 13.
  • the ground fault detection device 12 includes a power energization path changeover switch 21, an inspection first energization path (first energization path) 22a, an inspection second energization path (second energization path) 22b, and an inspection first changeover switch (first switching unit). ) 23, a second inspection switch (second switching unit) 24, a third inspection current path 25, a ground current path 26, a detection resistor R 1, and a controller (measurement unit) 27.
  • the power energizing path changeover switch 21 switches the connection of the power energizing paths 15a and 15b between the PCS 13 side and the inspection first and second energizing paths 22a and 22b side.
  • the inspection first changeover switch 23 is connected to one end of the inspection third energization path 25 and switches the connection of one end of the inspection third energization path 25 between the inspection first energization path 22 a and the ground energization path 26.
  • the inspection second changeover switch 24 is connected to the other end of the inspection third energization path 25, and connects the other end of the inspection third energization path 25 between the inspection second energization path 22 b and the ground energization path 26. Switch.
  • the ground energization path 26 is grounded.
  • the detection resistor R1 is provided between one end and the other end of the inspection third energization path 25.
  • the controller 27 controls the switching operation of the power conduction path switching switch 21, the inspection first switching switch 23, and the inspection second switching switch 24, and obtains the ground fault resistance value and the ground fault position of the solar cell string 11.
  • the controller 27 causes the power energization path changeover switch 21 to be connected to the inspection first and second energization paths 22a and 22b during the measurement operation of the ground fault detection device 12. The state is switched.
  • the controller 27 detects that the inspection first changeover switch 23 is switched to the inspection first energization path 22a and the inspection second changeover switch 24 is switched to the inspection second energization path 22b (corresponding to FIG. 3). A voltage generated between both ends of the resistor R1 is obtained, and an interelectrode voltage Va-Vb which is a voltage between the positive and negative electrodes of the solar cell string 11 is obtained.
  • the controller 27 sets the inspection first changeover switch 23 to the inspection first energization path 22a and the inspection second changeover switch 24 to the ground energization path 26 (corresponding to FIG. 4), and detects the detection resistor R1.
  • the first voltage V ⁇ b> 1 generated at both ends is acquired.
  • the controller 27 sets the inspection first changeover switch 23 to the ground energization path 26 and the inspection second changeover switch 24 to the inspection second energization path 22b (corresponding to FIG. 5), and detects the detection resistor R1.
  • the second voltage V ⁇ b> 2 generated at both ends is acquired.
  • the controller 27 obtains the ground fault resistance value (insulation resistance value) and the ground fault position of the solar cell string 11 based on the acquired inter-electrode voltage Va-Vb and the first and second voltages V1, V2. Details thereof will be described later.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of solar power generation system 1 including ground fault detection device 12 according to the embodiment of the present invention, corresponding to the basic configuration shown in FIG. FIG. 2 shows a state where the power generated by the solar cell string 11 is supplied to the PCS 13 and the ground fault detection device 12 is not performing a measurement operation (power output state).
  • the solar cell string 11 includes a plurality of solar cell modules 31 connected in series.
  • Each solar cell module 31 includes a plurality of solar cells (not shown) connected in series, and is formed in a panel shape.
  • voltage dividing resistors R2 and R3 are provided between the detection resistor R1 and the inspection first changeover switch 23, and between the inspection resistor R1 and the inspection second changeover switch 24, Voltage dividing resistors R4 and R5 are provided.
  • the voltage across the detection resistor R1 is input to the controller 27 via the comparator 33. It is assumed that the resistance value of the detection resistor R1 is lower than the resistance values of the voltage dividing resistors R2 to R5.
  • the voltage dividing resistors R2 to R5 lower the first and second voltages V1 and V2 generated at both ends of the detection resistor R1, thereby reducing the voltage input to the controller 27.
  • the controller 27 can be configured by a microcomputer, and the ground fault detection device 12 can be miniaturized.
  • the voltage dividing resistors R2 to R5 exist in any of a circuit for obtaining the interelectrode voltage Va-Vb, a circuit for obtaining the first voltage V1, and a circuit for obtaining the second voltage V2. .
  • a current sensor 32 that detects the amount of current flowing through the power conduction path 15a is provided in the power conduction path 15a. Therefore, the current sensor 32 detects the generated current of the solar cell string 11.
  • the controller 27 measures the power generation amount (change value) of the solar cell string 11 based on the power generation current detected by the current sensor 32.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a state in the case of obtaining the interelectrode voltage Va-Vb in the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a state when the first voltage V1 is obtained in the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a state when the second voltage V2 is obtained in the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG.
  • the controller 27 switches the power supply path changeover switch 21 from the power output state shown in FIG. It switches so that 15b may be connected with test
  • the controller 27 connects the inspection first changeover switch 23 with one end of the inspection third energization path 25 to the inspection first energization path 22 a, and connects the inspection second changeover switch 24 with the other end of the inspection third energization path 25. Is switched to be connected to the inspection second energization path 22b.
  • both positive and negative poles of the solar cell string 11 are connected via the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5.
  • a voltage corresponding to the resistance value of the detection resistor R1 when the voltage between the positive and negative of the solar cell string 11 is divided by the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5 is generated at both ends of the detection resistor R1.
  • This voltage is taken into the controller 27 via the comparator 33, and the controller 27 obtains the interelectrode voltage Va-Vb.
  • the controller 27 performs the inspection first in a state where the power conduction paths 15a and 15b are connected to the inspection first and second conduction paths 22a and 22b.
  • the changeover switch 23 is switched so that one end of the inspection third energization path 25 is connected to the inspection first energization path 22a, and the inspection second changeover switch 24 is switched to the ground energization path 26 of the other end of the inspection third energization path 25. Switch to be connected to.
  • the positive electrode (P terminal) of the solar cell string 11 is grounded via the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5.
  • both ends of the detection resistor R1 correspond to the resistance value of the detection resistor R1 when the voltage between the positive electrode of the solar cell string 11 and the ground potential is divided by the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5.
  • the first voltage V1 is generated.
  • the first voltage V1 is taken into the controller 27 via the comparator 33, and the controller 27 obtains the first voltage V1.
  • the controller 27 performs the first inspection in the state where the power conduction paths 15a and 15b are connected to the first and second conduction paths 22a and 22b.
  • the changeover switch 23 is switched so that one end of the inspection third energization path 25 is connected to the ground energization path 26, and the other end of the inspection third energization path 25 is switched to the inspection second energization path 22b. Switch to be connected to.
  • the negative electrode (N terminal) of the solar cell string 11 is grounded via the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5.
  • both ends of the detection resistor R1 correspond to the resistance value of the detection resistor R1 when the voltage between the negative electrode of the solar cell string 11 and the ground potential is divided by the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5.
  • a second voltage V2 is generated.
  • the second voltage V2 is taken into the controller 27 via the comparator 33, and the controller 27 obtains the second voltage V2. Note that the order of obtaining the interelectrode voltage Va-Vb, the first voltage V1, and the second voltage V2 is in no particular order.
  • the controller 27 calculates
  • the solar cell string 11 is obtained by connecting five solar cell modules 31 in series, and the ground fault is the third solar cell modules 31 and 4 when viewed from the P terminal side of the solar power generation system 1. It is assumed that it occurs between the individual solar cell modules 31.
  • Reference numeral 34 denotes a ground fault resistance 34 at the ground fault position.
  • the ground fault detection device 12 of the photovoltaic power generation system 1 of the present embodiment all (four types) switching of the inspection first and second change-over switches 23 and 24 shown in FIGS.
  • the positive and negative poles of the solar cell string 11 are not short-circuited. That is, even in a switching pattern in which the positive and negative poles of the solar cell string 11 are connected, at least the detection resistor R1 is interposed between the positive and negative poles. Therefore, for example, even when a failure occurs in which the inspection first and second change-over switches 23 and 24 are welded at any one of the switching positions, a large current flows through the circuit of the photovoltaic power generation system 1 and the circuit is An excessive heat generation can be prevented.
  • ground fault resistance value (insulation resistance value)
  • a circuit including the same detection resistor R1 and the same voltage dividing resistors R2 to R5 is used, and the interelectrode voltage Va-Vb and the first and second voltages are used. V1 and V2 are measured. Accordingly, it is possible to eliminate the occurrence of measurement errors due to differences in resistance values and temperature coefficients during the individual manufacturing of the detection resistor R1 and the voltage dividing resistors R2 to R5. Thereby, the resistance value of the ground fault resistance 34 can be measured accurately.
  • the controller 27 when the controller 27 is constituted by a microcomputer, only one input port is required for measuring the interelectrode voltage Va-Vb and the first and second voltages V1, V2. Well, the number of ports required for the controller 27 can be reduced.
  • the voltage dividing resistors R2 to R5 are provided in series with the detection resistor R1, when the controller 27 is configured by a microcomputer, the voltage input to the controller 27 can be easily lowered to an appropriate voltage. it can.
  • the photovoltaic power generation system 1 may have a configuration in which a plurality of solar cell strings 11 are connected to the PCS 13 and the ground fault detection device 12 is provided for each of the plurality of solar cell strings 11.
  • the solar power generation system 1 may be configured such that only one ground fault detection device 12 is provided for the plurality of solar cell strings 11 and is switched to the plurality of solar cell strings 11. Good.
  • FIG. 8 A modification of the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG. 2 is shown in FIG. In the configuration of FIG. 8, a protective resistor R11 is provided between the solar cell string 11 and the inspection first changeover switch 23, and a protective resistor R12 is provided between the solar cell string 11 and the inspection second changeover switch 24. Yes.
  • the conductor part of the solar cell string 11 which is in a floating state is made into other electroconductivity. Even when the member is touched, the amount of current flowing between the solar cell string 11 and the conductive member can be suppressed. Thereby, the safety
  • the protective resistors R11 and R12 are not used in common when the interelectrode voltage Va-Vb and the first and second voltages V1 and V2 are obtained.
  • the error cannot be completely cancelled.
  • the resistance values of the protection resistors R11 and R12 to a value smaller than the resistance value of the detection resistor R1, the adverse effect due to the presence of the protection resistors R11 and R12 is suppressed, and the safety of the photovoltaic power generation system 1 is improved. Can increase the sex.
  • the ground fault detection device 12 of the photovoltaic power generation system 1 performs a measurement operation (ground fault resistance value and ground fault position) when the power generation amount of the solar cell string 11 is small, such as early morning or evening. Measurement).
  • the controller 27 monitors the power generation amount of the solar cell string 11 based on the power generation current amount detected by the current sensor 32, and the power generation amount is within the range in which the measurement operation of the ground fault detection device 12 is possible (measurement). When it is within the range of possible values, the measurement operation is performed.
  • the configuration for determining the power generation amount of the solar cell string 11 is not limited to this, and the power generation amount detected by the current sensor 32 and the voltage between the positive and negative of the solar cell string 11 are determined. May be.
  • the upper limit of the range of the power generation amount that can be measured by the ground fault detection device 12 can be set, for example, based on the withstand voltage (power resistance) of each part of the ground fault detection device 12, and the lower limit value is, for example, The ground fault resistance value and the ground fault position can be set based on the lower limit value of the power generation amount that enables measurement of the ground fault position.
  • FIG. 9 is a graph showing changes in the open-circuit voltage and the power generation amount in the solar cell string on the day when the measurement operation is performed by the ground fault detection device 12. Between the sunrise and sunset of the place where the solar cell string 11 is installed, the open-circuit voltage and the power generation amount of the solar cell string 11 change as shown in FIG. 9, for example.
  • the range A indicates the operating range of the PCS 13.
  • the region B is a region included in the measurement operation possible range of the ground fault detection device 12 and exists in, for example, an early morning time zone in which the power generation amount (measurable value) of the solar cell string 11 is small. In the region B, the open circuit voltage of the solar cell string 11 reaches the vicinity of a predetermined maximum voltage. On the other hand, the amount of sunlight (change value) is small due to early morning, and the output current of the solar cell string 11 is a small value.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the ground fault detection device 12.
  • the controller 27 monitors the power generation amount of the solar cell string 11 based on the power generation current amount detected by the current sensor 32 (S11), and the power generation amount of the solar cell string 11 is grounded. It is determined whether or not the measurement operation of the detection device 12 is within a possible range (S12). This determination is preferably performed after monitoring the power generation amount of the solar cell string 11 for a predetermined time.
  • the controller 27 switches the power conduction path switch 21 to the power conduction paths 15a and 15b. It switches so that it may connect with inspection 1st and 2nd electricity supply ways 22a and 22b (S13). Thereby, the power supply paths 15a and 15b from the solar cell string 11 to the PCS 13 are blocked.
  • the inspection first and second changeover switches 23 and 24 are switched to measure the ground fault resistance value and the ground fault position (S24), and the operation is ended when the measurement is completed.
  • the configuration for detecting when the power generation amount (change value) is small is not limited to monitoring the power generation amount of the solar cell string 11, but the time (change) such as early morning or evening by a clock (for example, a timer provided in the controller 27). (Value) may be referred to. Or the structure which refers to the amount of sunshine (change value) with a sunshine meter may be sufficient.
  • the change in the amount of sunshine is monitored for a predetermined time in order to eliminate the case where the amount of sunshine, that is, the amount of power generation decreases due to a temporary change in weather, and the amount of sunlight (power generation amount) It is preferable that the measurement operation is started after confirming that the time period is small.
  • the power generation amount, the time, and the amount of sunshine as change values are used to determine whether or not they are within a range in which the measurement operation of the ground fault detection device 12 can be performed (a range of measurable values).
  • a range in which the measurement operation of the ground fault detection device 12 can be performed a range of measurable values.
  • the ground fault detection device 12 is used. The measurement operation may be performed. In this case, the reliability of the measurement operation of the ground fault detection device 12 can be improved.
  • the ground fault detection device 12 is a measurement operation possible time zone in which the power generation amount of the solar cell string 11 is within a measurable value range and the time is set as a time zone in which the power generation amount is relatively small.
  • a measurement operation may be performed.
  • the measurement operation of the ground fault detection device 12 is started when the power generation amount of the solar cell string 11 is reduced due to a sudden deterioration of weather in a time zone in which the solar cell string 11 generates a large amount of power. After that, the weather suddenly recovers and the power generation amount of the solar cell string 11 increases, so that it is possible to prevent a situation in which the operation of the ground fault detection device 12 is hindered. Thereby, the reliability of the ground fault detection apparatus 12 can be improved.
  • the ground fault detection device 12 includes a sunshine meter that detects the amount of sunshine at the position of the solar cell string 11, the amount of power generation is within a measurable value range, and the amount of sunshine is equal to or less than a predetermined amount.
  • a measurement operation may be performed.
  • a part of the solar cell string 11 is covered with some coating in a time zone where the power generation amount of the solar cell string 11 is large (a state in which the amount of sunlight is large).
  • the measurement operation of the ground fault detection device 12 is performed, and a situation in which an inappropriate measurement result is obtained can be prevented.
  • the covering is removed during the measurement operation of the ground fault detection device 12 and the power generation amount of the solar cell string 11 is increased, thereby preventing a situation that hinders the operation of the ground fault detection device 12. be able to. Thereby, the reliability of the ground fault detection apparatus 12 can be improved.
  • the ground fault detection device 12 performs the measurement operation for the ground fault in the time zone when the power generation amount of the solar cell string 11 is small, the breakdown voltage required for the components of the ground fault detection device 12 is reduced. Can do. Accordingly, for example, small and inexpensive parts such as the inspection first and second change-over switches 23 and 24 made of a relay can be used, and the apparatus can be configured to be small and inexpensive.
  • the ground fault detection device 12 is configured to measure the ground fault resistance value of the solar cell string 11 when the power generation amount of the solar cell string 11 is small. Therefore, the situation where the power generation amount of the solar cell string 11 is reduced by the operation of the ground fault detection device 12 can be suppressed. About another function, it is the same as that of the case of the above-mentioned ground fault detection apparatus.
  • the ground fault detection device of the present invention includes a detection resistor and a measurement unit, and the measurement unit acquires a voltage generated at both ends of the detection resistor and performs a measurement operation of the resistance value of the ground fault of the solar cell.
  • a first energization path connected to the positive electrode of the solar cell
  • a second energization path connected to the negative electrode of the solar cell
  • the detection resistor provided between one end side and the other end side
  • a 1st switching part switches the connection of the one end side of a 3rd electricity supply path between a grounding electricity supply path and a 1st electricity supply path.
  • the second switching unit switches the connection on the other end side of the third energization path between the ground energization path and the second energization path.
  • a measurement part acquires the voltage which arises at the both ends of detection resistance, and measures the resistance value of the ground fault of a solar cell.
  • the first switching unit switches the connection on one end side of the third energization path to the first energization path, and the second switching unit changes the connection on the other end side of the third energization path to the second energization path.
  • an inter-electrode voltage which is a voltage between the positive and negative electrodes of the solar cell, generated at both ends of the detection resistor is acquired.
  • the first switching unit switches the connection on one end side of the third energizing path to the first energizing path
  • the second switching unit switches the connection on the other end side of the third energizing path to the ground energizing path.
  • the first voltage generated at both ends of the detection resistor is acquired.
  • the first switching unit switches the connection on one end side of the third energizing path to the ground energizing path
  • the second switching unit switches the connection on the other end side of the third energizing path to the second energizing path.
  • the second voltage generated at both ends of the detection resistor is acquired.
  • the measurement unit can obtain the resistance value of the ground fault of the solar cell from the inter-electrode voltage, the first voltage, the second voltage, and the resistance value of the detection resistor.
  • a 1st switching part and a 2nd switching part are switched, and the positive electrode and negative electrode of a solar cell are a 1st electricity path, a 1st switching part, a 3rd electricity path, and a 2nd switching.
  • the detection resistor provided in the third current path is always present. Become. Therefore, a situation where the positive electrode and the negative electrode of the solar cell are short-circuited does not occur, and a situation where a large current flows through the circuit and the circuit excessively generates heat can be prevented.
  • a voltage dividing resistor may be provided in series with the detection resistor in the third energization path.
  • the voltage dividing resistor is provided in series with the detection resistor in the third energization path, the voltage generated at both ends of the detection resistor can be divided by the voltage dividing resistor to be small.
  • produces at the both ends of detection resistance, and measures the resistance value of the ground fault of a solar cell can be comprised with a microcomputer, and size reduction of an apparatus can be accelerated
  • the voltage dividing resistor is also provided in the third current path in series with the detection resistor, the first and second switching units are switched to acquire a voltage necessary for measuring the resistance value of the ground fault. Commonly used in cases. Therefore, it is possible to eliminate the occurrence of ground fault resistance measurement errors due to differences in resistance values and temperature coefficients during the production of voltage divider resistors, and to maintain a highly accurate measurement function for ground fault resistance values. it can.
  • the ground fault detection apparatus includes a change value detection unit that detects a change value that is a value that affects the power generation amount of the solar cell or a power generation amount of the solar cell, and the measurement unit has the change value that is the solar power generation amount. It is good also as a structure which performs the said measurement operation
  • the change value detection unit changes a value that affects the power generation amount of the solar cell, for example, the time (early morning or evening time), the amount of sunlight at the position of the solar cell, or the power generation amount of the solar cell itself. Detect as value.
  • a measurement part performs the measurement operation
  • the withstand voltage (power resistance) required for the components of the ground fault detection device is reduced, and a small and inexpensive device such as a relay constituting the first and second switching units can be used, and the device is small and inexpensive. It can be set as a simple structure.
  • the solar cell is a solar cell string including a plurality of solar cell modules connected in series
  • the measurement unit includes a first switching unit on one end side of the third current path.
  • the first switching section switches the connection on one end side of the third energization path to the ground energization path
  • the second switching section switches the connection on the other end side of the third energization path to the second energization path.
  • the ground fault position can be measured in addition to the ground fault resistance value.
  • the ground fault detection method of the present invention is a ground fault detection method comprising a measuring step of measuring a resistance value of a ground fault of a solar cell by acquiring a voltage generated at both ends of a detection resistor, wherein the detection resistor is one end.
  • a first energizing path that is connected between one end of a third energizing path provided between the side and the other end side between a grounded energizing path that is grounded and a first energizing path that is connected to the positive electrode of the solar cell.
  • a configuration comprising a switching step and a second switching step for switching the connection on the other end side of the third energization path between the ground energization path and the second energization path connected to the negative electrode of the solar cell. It is.
  • the present invention can be used, for example, as a device for detecting a ground fault resistance value and a ground fault position of a photovoltaic power generation system including a photovoltaic string configured by connecting a plurality of photovoltaic modules in series.

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Abstract

　地絡抵抗値を安全かつ高精度に計測する。地絡検出装置（１２）は、コントローラ（２７）が地絡抵抗値を計測する。検査第１切替スイッチ（２３）は、検出抵抗（Ｒ１）を有する第３検査通電路（２５）の一端の接続を接地通電路（２６）と第１検査通電路（２２ａ）に切替え、検査第２切替スイッチ（２４）は、第３検査通電路（２５）の他端の接続を接地通電路（２６）と第２検査通電路（２２ｂ）に切替える。

Description

地絡検出装置および地絡検出方法
　本発明は、太陽電池の地絡を検出する地絡検出装置および地絡検出方法に関する。
　太陽光を利用して発電する太陽電池ストリングは、複数の太陽電池パネル（太陽電池モジュール）を直列接続して形成され、また、太陽電池パネルは、複数の太陽電池セルを直列接続して形成されている。太陽電池ストリングにて発電された電力はパワーコンディショナを介して電力送電網に供給される。
　太陽電池ストリングは、接地されずにフローティング状態となっており、何等かの原因で絶縁抵抗が低下すると、地絡を生じる。そこで、従来、太陽電池ストリングには、特許文献１に開示されているように、地絡の発生を検出する地絡検出装置が設けられている。
　図１１に示すように、特許文献１に開示されている地絡検出装置１０２は、第１および第２スイッチ１１１，１１２、検出抵抗Ｒ１１１、電圧検出器１１４並びに演算制御部１１５を備えている。
　図１１に示す構成において、太陽電池ストリング１０１の正極は、第１スイッチ１１１および検出抵抗Ｒ１１１を介して接地されるようになっており、負極は、第２スイッチ１１２および検出抵抗Ｒ１１１を介して接地されるようになっている。第１および第２スイッチ１１１，１１２は、検出抵抗Ｒ１１１側の端子同士が接続されている。したがって、第１スイッチ１１１がオン、第２スイッチ１１２がオフの場合には、検出抵抗Ｒ１１１の両端に第１電圧Ｖ１１１が発生し、第１スイッチ１１１がオフ、第２スイッチ１１２がオンの場合には、検出抵抗Ｒ１１１の両端に第２電圧Ｖ１１２が発生する。
　電圧検出器１１４は、検出抵抗Ｒ１１１の両端の上記第１および第２電圧Ｖ１１１，Ｖ１１２を検出し、かつ太陽電池ストリング１０１の正極と負極との間の極間電圧を検出する。演算制御部１１５は、第１および第２スイッチ１１１，１１２のオンオフ動作を制御し、かつ上記第１および第２電圧Ｖ１１１，Ｖ１１２、極間電圧、並びに検出抵抗Ｒ１１１の抵抗値に基づいて太陽電池ストリング１０１の地絡抵抗値（絶縁抵抗値）を求める。
日本国公開特許公報「特開２０１２－１１９３８２号公報（２０１２年６月２１日公開）」
　ところが、上記従来の構成では、図１２に示すように、第１および第２スイッチ１１１，１１２が共にオンするような事態、例えば第１および第２スイッチ１１１，１１２が共にオン状態で溶着してしまうような故障を生じた場合、太陽電池ストリング１０１の正極と負極とが短絡され、正極と負極との間の回路に大電流が流れる。このような場合には、回路が発熱し、火災を生じる恐れがある。
　一方、このような事態を回避するために、図１３に示すように、第１および第２スイッチ１１１，１１２と太陽電池ストリング１０１との間の給電路において、第１および第２スイッチ１１１，１１２と直列にそれぞれ保護抵抗Ｒ１１２，Ｒ１１３を設けることが考えられる。このような構成では、第１および第２スイッチ１１１，１１２が共にオンとなった場合であっても、太陽電池ストリング１０１の正極と負極との間の回路を流れる電流を小さくして、回路での発熱を抑制することができる。
　しかしながら、このような構成では、第１電圧Ｖ１１１を求める場合と第２電圧Ｖ１１２を求める場合とで、異なる保護抵抗Ｒ１１２，Ｒ１１３を使用することになる。このため、太陽電池ストリング１０１の地絡抵抗値（絶縁抵抗値）を正確に求めることができない。
　すなわち、抵抗器である保護抵抗Ｒ１１２，Ｒ１１３には、表記される抵抗値が同じであっても、製造誤差によりそれぞれ抵抗値に多少の誤差が存在する。また、保護抵抗Ｒ１１２，Ｒ１１３は温度変化により抵抗値が変化する。この抵抗値の変化は、保護抵抗Ｒ１１２，Ｒ１１３同士で同一ではなく、個体差が存在する。すなわち、保護抵抗Ｒ１１２，Ｒ１１３同士で抵抗値の温度係数が異なる。これらのうち、製造時の抵抗値の誤差は、初期の調整によって対応可能である。しかしながら、温度による抵抗値の変化は初期の調整によって対応することができない。このため、第１スイッチ１１１をオンかつ第２スイッチ１１２をオフとし、保護抵抗Ｒ１１２を介在させて求めた第１電圧Ｖ１１１、および第１スイッチ１１１をオフかつ第２スイッチ１１２をオンとし、保護抵抗Ｒ１１３を介在させて求めた第２電圧Ｖ１１２は不正確なものになる。この結果、これら第１および第２電圧Ｖ１１１，Ｖ１１２を使用して求めた太陽電池ストリング１０１の地絡抵抗値は不正確なものとなる。
　したがって、本発明は、太陽電池の地絡抵抗値を安全かつ高精度に求めることができる地絡検出装置および地絡検出方法の提供を目的としている。
　上記の課題を解決するために、本発明の地絡検出装置は、検出抵抗と計測部とを備え、前記計測部は、前記検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して、太陽電池の地絡の抵抗値の計測動作を行う地絡検出装置において、前記太陽電池の正極に接続される第１通電路と、前記太陽電池の負極に接続される第２通電路と、前記検出抵抗が一端側と他端側との間に設けられている第３通電路と、前記第３通電路の一端側の接続を接地された接地通電路と前記第１通電路との間で切替える第１切替部と、前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路と前記第２通電路との間で切り替える第２切替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、太陽電池の地絡抵抗を安全かつ高精度に求めることができる。
本発明の実施の形態の地絡検出装置を備えた太陽光発電システムの基本構成を示す概略の回路図である。 図１に示した基本構成に対応する、太陽光発電システムの具体的な構成を示す回路図である。 図２に示した太陽光発電システムにおいて、地絡抵抗値の計測に使用する太陽電池ストリングの極間電圧を求める場合の状態を示す回路図である。 図２に示した太陽光発電システムにおいて、地絡抵抗の計測に使用する第１電圧を求める状態を示す回路図である。 図２に示した太陽光発電システムにおいて、地絡抵抗値の計測に使用する第２電圧を求める状態を示す回路図である。 図４に示した第１電圧を求めた場合の太陽光発電システムの回路を太陽電池モジュール、第１電圧および地絡位置に注目した回路に書き換えた場合の回路図である。 図５に示した第２電圧を求めた場合の太陽光発電システムの回路を太陽電池モジュール、第２電圧および地絡位置に注目した回路に書き換えた場合の回路図である。 図２に示した地絡検出装置の変形例を示す回路図である。 図２に示した地絡検出装置による計測動作が行われた日の太陽電池ストリングにおける開放電圧および発電量の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施の形態における地絡検出装置の動作を示すフローチャートである。 従来の地絡検出装置の構成を示す回路図である。 図１１に示した地絡検出装置において、第１および第２スイッチがオンとなった状態を示す回路図である。 図１２に示した地絡検出装置において、保護抵抗を設けた場合の構成を示す回路図である。
　〔実施の形態１〕
　（太陽光発電システムの基本構成）
　本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態の地絡検出装置を備えた太陽光発電システム１の基本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、太陽電池ストリング１１、地絡検出装置１２およびパワーコンディショニングシステム（以下、ＰＣＳと称する）１３を備えている。太陽光発電システム１において、太陽電池ストリング１１にて発電された電力は、電力通電路１５ａ，１５ｂに出力され、ＰＣＳ１３を介して電力送電網１４に供給される。
　地絡検出装置１２は、電力通電路切替スイッチ２１、検査第１通電路（第１通電路）２２ａ、検査第２通電路（第２通電路）２２ｂ、検査第１切替スイッチ（第１切替部）２３、検査第２切替スイッチ（第２切替部）２４、検査第３通電路２５、接地通電路２６、検出抵抗Ｒ１およびコントローラ（計測部）２７を備えている。
　電力通電路切替スイッチ２１は、電力通電路１５ａ，１５ｂの接続をＰＣＳ１３側と検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂ側との間で切り替える。検査第１切替スイッチ２３は、検査第３通電路２５の一端部に接続され、検査第３通電路２５の一端部の接続を検査第１通電路２２ａと接地通電路２６との間で切り替える。検査第２切替スイッチ２４は、検査第３通電路２５の他端部に接続され、検査第３通電路２５の他端部の接続を検査第２通電路２２ｂと接地通電路２６との間で切り替える。接地通電路２６は接地されている。検出抵抗Ｒ１は、検査第３通電路２５の一端部と他端部との間に設けられている。
　コントローラ２７は、電力通電路切替スイッチ２１、検査第１切替スイッチ２３および検査第２切替スイッチ２４の切り替え動作を制御し、太陽電池ストリング１１の地絡抵抗値および地絡位置を求める。
　この場合、コントローラ２７は、地絡検出装置１２の計測動作の際に、電力通電路切替スイッチ２１を電力通電路１５ａ，１５ｂが検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂに接続されるように切り替えた状態とする。
　また、コントローラ２７は、検査第１切替スイッチ２３が検査第１通電路２２ａに切り替えられ、検査第２切替スイッチ２４が検査第２通電路２２ｂに切り替えられた状態（図３に相当）とし、検出抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧を取得して、太陽電池ストリング１１の正負の両極間の電圧である極間電圧Ｖａ－Ｖｂを求める。
　また、コントローラ２７は、検査第１切替スイッチ２３が検査第１通電路２２ａに切り替えられ、検査第２切替スイッチ２４が接地通電路２６に切り替えられた状態（図４に相当）とし、検出抵抗Ｒ１の両端に生じる第１電圧Ｖ１を取得する。さらに、コントローラ２７は、検査第１切替スイッチ２３が接地通電路２６に切り替えられ、検査第２切替スイッチ２４が検査第２通電路２２ｂに切り替えられた状態（図５に相当）とし、検出抵抗Ｒ１の両端に生じる第２電圧Ｖ２を取得する。コントローラ２７は、取得した極間電圧Ｖａ－Ｖｂ並びに第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２に基づいて、太陽電池ストリング１１の地絡抵抗値値（絶縁抵抗値）、および地絡位置を求める。その詳細については、後述する。
　（太陽光発電システムの具体的な構成）
　図２は、図１に示した基本構成に対応する、本発明の実施の形態の地絡検出装置１２を備えた太陽光発電システム１の具体的な構成を示す回路図である。なお、図２は、太陽電池ストリング１１が発電した電力をＰＣＳ１３に供給している状態であって、地絡検出装置１２が計測動作行っていない状態（電力出力状態）を示している。
　図２に示すように、太陽電池ストリング１１は、直列接続された複数の太陽電池モジュール３１を備えている。各太陽電池モジュール３１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。
　検査第３通電路２５において、検出抵抗Ｒ１と検査第１切替スイッチ２３との間には、分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３が設けられ、査抵抗Ｒ１と検査第２切替スイッチ２４との間には、分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５が設けられている。検出抵抗Ｒ１の両端の電圧は比較器３３を介してコントローラ２７へ入力される。なお、検出抵抗Ｒ１の抵抗値は分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５の抵抗値よりも低いものとする。
　分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５は、検出抵抗Ｒ１の両端に生じる第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２を低下させて、コントローラ２７へ入力される電圧を小さくしている。これにより、コントローラ２７をマイクロコンピュータにて構成することを可能とし、地絡検出装置１２を小型化できるようにしている。また、分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５は、極間電圧Ｖａ－Ｖｂを求める場合の回路、第１電圧Ｖ１を求める場合の回路、および第２電圧Ｖ２を求める場合の回路のいずれにも存在している。
　また、例えば電力通電路１５ａには、電力通電路１５ａを流れる電流量を検出する電流センサ３２が設けられている。したがって、電流センサ３２は太陽電池ストリング１１の発電電流を検出する。コントローラ２７は、電流センサ３２にて検出された発電電流に基づいて太陽電池ストリング１１の発電量（変化値）を計測するようになっている。
　（地絡検出装置の動作、地絡抵抗値の計測）
　上記の構成において、地絡検出装置１２の動作について以下に説明する。
　図３は、図２に示した太陽光発電システム１において、極間電圧Ｖａ－Ｖｂを求める場合の状態を示す回路図である。図４は、図２に示した太陽光発電システム１において、第１電圧Ｖ１を求める場合の状態を示す回路図である。図５は、図２に示した太陽光発電システム１において、第２電圧Ｖ２を求める場合の状態を示す回路図である。
　地絡検出装置１２において、極間電圧Ｖａ－Ｖｂを求める場合、コントローラ２７は、図２に示した電力出力状態から、図３に示すように、電力通電路切替スイッチ２１を電力通電路１５ａ，１５ｂが検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂと接続されるように切り替える。これにより、太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１３へ至る電力通電路１５ａ，１５ｂは遮断される。また、コントローラ２７は、検査第１切替スイッチ２３を検査第３通電路２５の一端部が検査第１通電路２２ａと接続され、検査第２切替スイッチ２４を検査第３通電路２５の他端部が検査第２通電路２２ｂと接続されるように切り替える。
　この状態では、太陽電池ストリング１１の正負の両極が検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５を介して接続される。これにより、検出抵抗Ｒ１の両端には、太陽電池ストリング１１の正負間の電圧を検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５により分圧した場合の検出抵抗Ｒ１の抵抗値に応じた電圧が生じる。この電圧は、比較器３３を介してコントローラ２７に取り込まれ、コントローラ２７は極間電圧Ｖａ－Ｖｂを求める。
　次に、第１電圧Ｖ１を求める場合、コントローラ２７は、図４に示すように、電力通電路１５ａ，１５ｂが検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂと接続された状態において、検査第１切替スイッチ２３を検査第３通電路２５の一端部が検査第１通電路２２ａと接続されるように切り替え、検査第２切替スイッチ２４を検査第３通電路２５の他端部が接地通電路２６と接続されるように切り替える。
　この状態では、太陽電池ストリング１１の正極（Ｐ端子）が検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５を介して接地される。これにより、検出抵抗Ｒ１の両端には、太陽電池ストリング１１の正極と接地電位との間の電圧を検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５により分圧した場合の検出抵抗Ｒ１の抵抗値に応じた第１電圧Ｖ１が生じる。この第１電圧Ｖ１は、比較器３３を介してコントローラ２７に取り込まれ、コントローラ２７は第１電圧Ｖ１を求める。
　次に、第２電圧Ｖ２を求める場合、コントローラ２７は、図５に示すように、電力通電路１５ａ，１５ｂが検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂと接続された状態において、検査第１切替スイッチ２３を検査第３通電路２５の一端部が接地通電路２６と接続されるように切り替え、検査第２切替スイッチ２４を検査第３通電路２５の他端部が検査第２通電路２２ｂと接続されるように切り替える。
　この状態では、太陽電池ストリング１１の負極（Ｎ端子）が検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５を介して接地される。これにより、検出抵抗Ｒ１の両端には、太陽電池ストリング１１の負極と接地電位との間の電圧を検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５により分圧した場合の検出抵抗Ｒ１の抵抗値に応じた第２電圧Ｖ２が生じる。この第２電圧Ｖ２は、比較器３３を介してコントローラ２７に取り込まれ、コントローラ２７は第２電圧Ｖ２を求める。なお、極間電圧Ｖａ－Ｖｂ、第１電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２を求める順序は順不動である。
　次に、コントローラ２７は、求めた極間電圧Ｖａ－Ｖｂ、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２、並びに検査第３通電路２５の合計抵抗値Ｒｓｕｍ（＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５）から、下式により、
　Ｒleake＝Ｒｓｕｍ×｜Ｖａ－Ｖｂ｜÷｜Ｖ１－Ｖ２｜－Ｒｓｕｍ　……（１）
絶縁抵抗値Ｒleake を求める。
　（地絡検出装置の動作、地絡位置の検出）
　また、コントローラ２７は、第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２の絶対値の比から、地絡の発生位置（地絡位置）を求める。一例として、太陽電池ストリング１１は５個の太陽電池モジュール３１を直列接続したものであり、地絡は、太陽光発電システム１のＰ端子側から見て、３個目の太陽電池モジュール３１と４個目の太陽電池モジュール３１との間において発生しているものとする。なお、符号３４は地絡位置の地絡抵抗３４を示す。
　この場合、第１電圧Ｖ１を求めた場合の太陽光発電システム１の回路（図４参照）を太陽電池モジュール３１、第１電圧Ｖ１および地絡位置に注目した回路に書き換えると、図６のようになる。同様に、第２電圧Ｖ２を求めた場合の太陽光発電システム１の回路（図５参照）を太陽電池モジュール３１、第２電圧Ｖ２および地絡位置に注目した回路に書き換えると、図７のようになる。したがって、第１電圧Ｖ１の絶対値と第２電圧Ｖ２の絶対値との比は、
　｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜＝３：２
となり、この比から地絡位置を求めることができる。
　以上のように、本実施の形態の太陽光発電システム１の地絡検出装置１２では、図２～図５に示した検査第１および第２切替スイッチ２３，２４の全て（４通り）の切り替えパターンにおいて、太陽電池ストリング１１の正負の両極が短絡することがない。すなわち、太陽電池ストリング１１の正負の両極が接続されるような切り替えパターンであっても、正負の両極間には少なくとも検出抵抗Ｒ１が介在するようになっている。したがって、例えば検査第１および第２切替スイッチ２３，２４がいずれかの切り替え位置において溶着するような故障が生じた場合であっても、太陽光発電システム１の回路に大電流が流れて回路が過度に発熱する事態を防止することができる。
　また、地絡抵抗値（絶縁抵抗値）を求める場合には、同じ検出抵抗Ｒ１および同じ分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５を含む回路を使用して、極間電圧Ｖａ－Ｖｂ並びに第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２を計測するようになっている。したがって、検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５についての個々の製造時の抵抗値の誤差や温度係数の違いによる計測誤差の発生を排除することができる。これにより、地絡抵抗３４の抵抗値を正確に計測することができる。
　また、図２に示すように、コントローラ２７をマイクロコンピュータにて構成した場合において、極間電圧Ｖａ－Ｖｂ並びに第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２を計測するのに必要な入力ポートが一つでよく、コントローラ２７に必要なポート数を少なくすることができる。
　また、検出抵抗Ｒ１と直列に分圧抵抗Ｒ２～Ｒ５が設けられているので、コントローラ２７をマイクロコンピュータにて構成した場合において、コントローラ２７に入力する電圧を適正な電圧まで容易に降下させることができる。
　なお、本実施の形態は、ＰＣＳ１３に対して一つの太陽電池ストリング１１が接続される例について示したが、これに限定されない。すなわち、太陽光発電システム１は、ＰＣＳ１３に対して複数の太陽電池ストリング１１が接続されており、地絡検出装置１２が複数の太陽電池ストリング１１ごとに設けられている構成であってもよい。あるいは、太陽光発電システム１は、地絡検出装置１２が、複数の太陽電池ストリング１１に対して一つのみ設けられ、複数の太陽電池ストリング１１に対して切り替えて使用される構成であってもよい。
　（変形例）
　図２に示した太陽光発電システム１の変形例を図８に示す。図８の構成では、太陽電池ストリング１１と検査第１切替スイッチ２３との間に保護抵抗Ｒ１１が設けられ、太陽電池ストリング１１と検査第２切替スイッチ２４との間に保護抵抗Ｒ１２が設けられている。
　上記の構成によれば、検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂに保護抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が設けられていることにより、フローティング状態となっている太陽電池ストリング１１の導体部が他の導電性部材に触れた場合であっても、太陽電池ストリング１１とその導電性部材との間に流れる電流量を抑制することができる。これにより、地絡検出装置１２の安全性をさらに高めることができる。
　一方、保護抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は、極間電圧Ｖａ－Ｖｂ並びに第１および第２電圧Ｖ１，Ｖ２を求める場合に、共通には使用されないので、保護抵抗Ｒ１１，Ｒ１２同士で、抵抗の温度係数や誤差を完全に打ち消すことはできない。但し、保護抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値を検出抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さい値に設定することにより、保護抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が存在することによる悪影響を抑制しつつ、太陽光発電システム１の安全性を高めることができる。
　〔実施の形態２〕
　本発明の他の実施の形態を図面に基づいて、以下に説明する。
本実施の形態において、太陽光発電システム１の地絡検出装置１２は、早朝や夕方など、太陽電池ストリング１１の発電量が少ないときに地絡についての計測動作（地絡抵抗値および地絡位置の計測）を行うようになっている。
　なお、太陽電池ストリング１１の発電電流量は発電量に応じて変化する。そこで、コントローラ２７は、電流センサ３２にて検出される発電電流量に基づいて、太陽電池ストリング１１の発電量を監視し、発電量が地絡検出装置１２の計測動作が可能な範囲内（計測可能値の範囲内）である場合に、計測動作を行うようになっている。また、太陽電池ストリング１１の発電量を求める構成（監視する構成）はこれに限定されず、電流センサ３２にて検出される発電電流量と太陽電池ストリング１１の正負間の電圧とから求めるようにしてもよい。
　また、地絡検出装置１２の計測動作が可能な発電量の範囲の上限値は、例えば地絡検出装置１２の各部の耐圧（耐電力）に基づいて設定することができ、下限値は、例えば地絡抵抗値および地絡位置の計測が可能となる発電量の下限値に基づいて設定することができる。
　図９は、地絡検出装置１２により計測動作が行われた日の太陽電池ストリングにおける開放電圧および発電量の変化を示すグラフである。太陽電池ストリング１１が設置されている場所の日の出から日没までの間において、太陽電池ストリング１１の開放電圧および発電量は、例えば図９のように変化する。図９において、範囲Ａは、ＰＣＳ１３の運転範囲を示している。また、領域Ｂは、地絡検出装置１２の計測動作可能範囲に含まれる領域であり、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない発電量（計測可能値）である例えば早朝の時間帯に存在する。領域Ｂでは、太陽電池ストリング１１の開放電圧は所定の最高電圧付近まで達している。一方、早朝のために日照量（変化値）が少なく、太陽電池ストリング１１の出力電流は小さい値となっている。
　図１０は、地絡検出装置１２の動作を示すフローチャートである。図１０に示すように、コントローラ２７は、電流センサ３２にて検出される発電電流量に基づいて、太陽電池ストリング１１の発電量を監視し（Ｓ１１）、太陽電池ストリング１１の発電量が地絡検出装置１２の計測動作が可能な範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ１２）。なお、この判定は、太陽電池ストリング１１の発電量を所定時間監視した上で行うことが好ましい。
　Ｓ１２での判定の結果、太陽電池ストリング１１の発電量が地絡検出装置１２の計測動作が可能な範囲内であれば、コントローラ２７は、電力通電路切替スイッチ２１を電力通電路１５ａ，１５ｂが検査第１および第２通電路２２ａ，２２ｂと接続されるように切り替える（Ｓ１３）。これにより、太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１３へ至る電力通電路１５ａ，１５ｂが遮断される。
　その後、前述のように、検査第１および第２切替スイッチ２３，２４を切り替えて地絡抵抗値および地絡位置を計測し（Ｓ２４）、計測が終了すれば動作を終了する。
　なお、発電量（変化値）が少ないときを検出する構成は、太陽電池ストリング１１の発電量を監視する以外に、時計（例えばコントローラ２７が内部に備えるタイマ）によって早朝や夕方などの時刻（変化値）を参照する構成であってもよい。あるいは、日照計によって日照量（変化値）を参照する構成であってもよい。ただし、日照量を参照する構成の場合には、一時的な天候の変化により日照量すなわち発電量が低下する場合を排除するため、日照量の変化を所定時間監視し、日照量（発電量）が少ない時間帯であることを確認した後、計測動作を開始する構成とすることが好ましい。
　また、変化値としての発電量、時刻および日照量は、これらを単独に使用して地絡検出装置１２の計測動作が可能な範囲（計測可能値の範囲）であるかどうかを判定することに限定されず、発電量（発電電流）、時刻および日照量のうちの複数の変化値を使用し、複数の変化値のそれぞれが計測可能値の範囲内であるか場合に、地絡検出装置１２の計測動作を行うようにしてもよい。この場合には、地絡検出装置１２の計測動作の信頼性を高めることができる。
　例えば、地絡検出装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が計測可能値の範囲内であり、かつ時刻が発電量の相対的に少ない時間帯として設定された計測動作可能時間帯である場合に、計測動作を行うようにしてもよい。この場合には、例えば太陽電池ストリング１１の発電量の多い時間帯において、急激に天候が悪化して太陽電池ストリング１１の発電量が低下することにより、地絡検出装置１２の計測動作が開始され、その後、急激に天候が回復して太陽電池ストリング１１の発電量が増加することにより、地絡検出装置１２の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、地絡検出装置１２の信頼性を高めることができる。
　あるいは、地絡検出装置１２は、太陽電池ストリング１１の位置の日照量を検出する日照計を備え、発電量が計測可能値の範囲内であり、かつ日照量が所定量以下である場合に、計測動作を行うようにしてもよい。この場合には、太陽電池ストリング１１の発電量の多い時間帯（日照量の多い状態）において、太陽電池ストリング１１の例えば一部が何等かの被覆物によって覆われてしまい、そのために太陽電池ストリング１１の発電量が低下することにより、地絡検出装置１２の計測動作が行われ、不適正な計測結果が得られる事態を防止することができる。
　また、地絡検出装置１２の計測動作中に上記被覆物が除去されて太陽電池ストリング１１の発電量が増加することにより、地絡検出装置１２の動作に支障を来すような事態を防止することができる。これにより、地絡検出装置１２の信頼性を高めることができる。
　上記のように、地絡検出装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が少ない時間帯に地絡についての計測動作を行うので、地絡検出装置１２の部品に要求される耐圧を低くすることができる。これにより、例えばリレーからなる検査第１および第２切替スイッチ２３，２４などの部品として小型かつ安価なものを使用でき、装置を小型かつ安価な構成とすることができる。
　また、地絡検出装置１２は、太陽電池ストリング１１の発電量が少ないときに太陽電池ストリング１１を地絡抵抗値を計測する構成である。したがって、地絡検出装置１２の動作によって太陽電池ストリング１１の発電量が低減される事態を抑制することができる。その他の機能については、前述の地絡検出装置の場合と同様である。
　本発明の地絡検出装置は、検出抵抗と計測部とを備え、前記計測部は、前記検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して、太陽電池の地絡の抵抗値の計測動作を行う地絡検出装置において、前記太陽電池の正極に接続される第１通電路と、前記太陽電池の負極に接続される第２通電路と、前記検出抵抗が一端側と他端側との間に設けられている第３通電路と、前記第３通電路の一端側の接続を接地された接地通電路と前記第１通電路との間で切替える第１切替部と、前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路と前記第２通電路との間で切り替える第２切替部とを備えている構成である。
　上記の構成によれば、第１切替部は、第３通電路の一端側の接続を接地通電路と第１通電路との間で切替える。第２切替部は、第３通電路の他端部側の接続を接地通電路と第２通電路との間で切り替える。計測部は、検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して、太陽電池の地絡の抵抗値を計測する。
　すなわち、計測部は、第１切替部が第３通電路の一端側の接続を第１通電路に切り替え、第２切替部が第３通電路の他端部側の接続を第２通電路に切り替えた状態にて、検出抵抗の両端に生じた、太陽電池の正負の両極間の電圧である極間電圧を取得する。また、計測部は、第１切替部が第３通電路の一端側の接続を第１通電路に切り替え、第２切替部が第３通電路の他端部側の接続を接地通電路に切り替えた状態にて、検出抵抗の両端に生じた第１電圧を取得する。また、計測部は、第１切替部が第３通電路の一端側の接続を接地通電路に切り替え、第２切替部が第３通電路の他端部側の接続を第２通電路に切り替えた状態にて、検出抵抗の両端に生じた第２電圧を取得する。計測部は、これら極間電圧、第１電圧、第２電圧および検出抵抗の抵抗値から、太陽電池の地絡の抵抗値を求めることができる。
　また、上記の構成によれば、第１切替部と第２切替部とを切り替えて、太陽電池の正極と負極とが、第１通電路、第１切替部、第３通電路、第２切替部および第２通電路を介して接続された状態となった場合など、太陽電池の正極と負極とが接続される場合には、必ず第３通電路に設けられた検出抵抗が介在することになる。したがって、太陽電池の正極と負極とが短絡される事態が生じず、回路に大電流が流れて回路が過度に発熱する事態を防止することができる。
　上記の地絡検出装置において、前記第３通電路には、前記検出抵抗と直列に分圧抵抗が設けられている構成としてもよい。
　上記の構成によれば、第３通電路には、検出抵抗と直列に分圧抵抗が設けられているので、検出抵抗の両端に生じる電圧を分圧抵抗により分圧して小さくすることができる。これにより、検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して太陽電池の地絡の抵抗値を計測する計測部は、マイクロコンピュータによって構成することができ、装置の小型化を促進することができる。
　また、分圧抵抗についても、検出抵抗と直列に第３通電路に設けられていることから、第１および第２切替部を切り替えて、地絡の抵抗値の計測に必要な電圧を取得する場合に共通に使用される。したがって、分圧抵抗の製造時の抵抗値の誤差や温度係数の違いによる地絡の抵抗値の計測誤差の発生を排除し、地絡の抵抗値についての高精度の計測機能を維持することができる。
　上記の地絡検出装置は、前記太陽電池の発電量に影響する値または前記太陽電池の発電量である変化値を検出する変化値検出部を備え、前記計測部は、前記変化値が前記太陽電池の最大発電量に相当する値よりも少ない計測可能値の範囲内である場合に、前記計測動作を行う構成としてもよい。
　上記の構成によれば、変化値検出部は、太陽電池の発電量に影響する値、例えば時刻（早朝もしくは夕方の時刻）あるいは太陽電池の位置の日照量、または太陽電池の発電量そのものを変化値として検出する。計測部は、検出された変化値が太陽電池の最大発電量に相当する値よりも少ない計測可能値の範囲内である場合に、太陽電池の地絡についての計測動作を行う。
　これにより、地絡検出装置の部品に要求される耐圧（耐電力）が低くなり、第１および第２切替部を構成する例えばリレーなどに小型かつ安価なものを使用でき、装置を小型かつ安価な構成とすることができる。
　上記の地絡検出装置において、前記太陽電池は、直列接続された複数の太陽電池モジュールを有する太陽電池ストリングであり、前記計測部は、前記第１切替部が前記第３通電路の一端側の接続を前記第１通電路に切り替え、前記第２切替部が前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路に切り替えた状態にて前記検出抵抗の両端に生じた第１電圧、および前記第１切替部が前記第３通電路の一端側の接続を前記接地通電路に切り替え、前記第２切替部が前記第３通電路の他端部側の接続を前記第２通電路に切り替えた状態にて前記検出抵抗の両端に生じた第２電圧を取得し、これら第１電圧の絶対値と第２電圧の絶対値との比から、地絡の位置を求める構成としてもよい。
　上記の構成によれば、地絡の抵抗値に加えて地絡位置を計測することができる。
　また、本発明の地絡検出方法は、検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して太陽電池の地絡の抵抗値を計測する計測工程を備えている地絡検出方法において、前記検出抵抗が一端側と他端側との間に設けられている第３通電路の一端側の接続を接地された接地通電路と前記太陽電池の正極に接続される第１通電路との間で切替える第１切替工程と、前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路と前記太陽電池の負極に接続される第２通電路との間で切り替える第２切替工程とを備えている構成である。
　上記の構成によれば、上記地絡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、例えば複数の光発電ジュールを直列接続して構成される光発電ストリングを備えた太陽光発電システムの地絡抵抗値および地絡位置を検出する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
　１２　　地絡検出装置
　１３　　パワーコンディショニングシステム
　１４　　電力送電網
　１５ａ　電力通電路
　１５ｂ　電力通電路
　２１　　電力通電路切替スイッチ
　２２ａ　検査第１通電路
　２２ｂ　検査第２通電路
　２３　　検査第１切替スイッチ（第１切替部）
　２４　　検査第２切替スイッチ（第２切替部）
　２５　　検査第３通電路
　２６　　接地通電路
　２７　　コントローラ（計測部）
　３１　　太陽電池モジュール
　３２　　電流センサ
　３４　　地絡抵抗

Claims (5)

  1. 　検出抵抗と計測部とを備え、前記計測部は、前記検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して太陽電池の地絡の抵抗値の計測動作を行う地絡検出装置において、
    　前記太陽電池の正極に接続される第１通電路と、
    　前記太陽電池の負極に接続される第２通電路と、
    　前記検出抵抗が一端側と他端側との間に設けられている第３通電路と、
    　前記第３通電路の一端側の接続を接地された接地通電路と前記第１通電路との間で切替える第１切替部と、
    　前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路と前記第２通電路との間で切り替える第２切替部とを備えていることを特徴とする地絡検出装置。
  2. 　前記第３通電路には、前記検出抵抗と直列に分圧抵抗が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
  3. 　前記太陽電池の発電量に影響する値または前記太陽電池の発電量である変化値を検出する変化値検出部を備え、
    　前記計測部は、前記変化値が前記太陽電池の最大発電量に相当する値よりも少ない計測可能値の範囲内である場合に、前記計測動作を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の地絡検出装置。
  4. 　前記太陽電池は、直列接続された複数の太陽電池モジュールを有する太陽電池ストリングであり、
    　前記計測部は、前記第１切替部が前記第３通電路の一端側の接続を前記第１通電路に切り替え、前記第２切替部が前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路に切り替えた状態にて前記検出抵抗の両端に生じた第１電圧、および前記第１切替部が前記第３通電路の一端側の接続を前記接地通電路に切り替え、前記第２切替部が前記第３通電路の他端部側の接続を前記第２通電路に切り替えた状態にて前記検出抵抗の両端に生じた第２電圧を取得し、これら第１電圧の絶対値と第２電圧の絶対値との比から、地絡の位置を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の地絡検出装置。
  5. 　検出抵抗の両端に生じる電圧を取得して太陽電池の地絡の抵抗値を計測する計測工程を備えている地絡検出方法において、
    　前記検出抵抗が一端側と他端側との間に設けられている第３通電路の一端側の接続を接地された接地通電路と前記太陽電池の正極に接続される第１通電路との間で切替える第１切替工程と、
    　前記第３通電路の他端部側の接続を前記接地通電路と前記太陽電池の負極に接続される第２通電路との間で切り替える第２切替工程とを備えていることを特徴とする地絡検出方法。
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