(57)【要約】      （修正有）【課題】メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれており、かつパワーコンディショナのインバータのスイッチングノイズが重畳する直流回路に適用することができるアーク検出装置を提供する。【解決手段】太陽光パネル１Ａ，１Ｂが複数個直列接続された直流回路の開閉を行う開閉器２Ａ，２Ｂの端子間に電圧センサ５Ａ，５Ｂがそれぞれ設けられている。この電圧センサ５Ａ，５Ｂからの出力をアーク検出装置１００のパワースペクトル変換装置１１０でパワースペクトルに変換する。変換されたパワースペクトルの内、インバータのスイッチングノイズに相当する周波数帯域をスイッチングノイズ除去判定装置１３０で除去する。この除去後のパワースペクトルの複数点でパワースペクトルの傾きをアーク判定装置１４０で求めて、所定の基準値よりも傾いている場合に上記直流回路にアークが発生していると判定する。【選択図】図１
2014134445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路を開閉する開閉器の端子間に設けられ該端子間の電圧を検出する電圧センサと、該電圧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装置と、該パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルの傾きにより上記直流回路のアーク発生の有無を判定するアーク判定装置を備えたことを特徴とするアーク検出装置。
【請求項２】
上記直流回路にインバータが接続されているとき、上記パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルから、上記インバータのスイッチングノイズによるパワースペクトルの周波数帯域を除去するスイッチングノイズ除去判定装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアーク検出装置。
【請求項３】
上記アーク判定装置は上記パワースペクトルの少なくとも３点の強度を使用して傾き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。
【請求項４】
上記アーク判定装置は上記電圧センサで検出された電圧に急激な低下があったとき上記判定を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアーク検出装置。
【請求項５】
上記アーク判定装置によってアーク発生と判定されたとき上記開閉器を開放することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のアーク検出装置。
【請求項６】
上記アーク判定装置によってアーク発生と判定されたとき該アーク発生を報知する警報装置を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアーク検出装置。
【請求項７】
上記直流回路は複数の太陽光発電パネルが接続された太陽光発電システムであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアーク検出装置。
【請求項８】
上記太陽光発電システムは複数の系統に分割されており、該分割された系統毎に上記開閉器が設置されていることを特徴とする請求項７に記載のアーク検出装置。
【請求項９】
上記複数の系統間に設置され、アークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置を備えたことを特徴とする請求項８に記載のアーク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば太陽光発電システムなどの直流回路における並列アーク及び直列アークの発生を検出するアーク検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年再生可能エネルギーの普及に伴い、１ＭＷ容量を超える太陽光発電システム（メガソーラー）の建設が増加している。メガソーラーは太陽光発電パネル枚数が極めて多く、かつ接続端子部が増えるため、発電不良や接触不良に伴いアーク故障の発生確率が高く、火災に進展する可能性が指摘されている。そこで、太陽光発電システム内で発生する直列および並列アークを瞬時に精度よく検知し、かつアークが発生した箇所のケーブルに接続された開閉器のみを選択的に遮断して、瞬時に事故の収束を図る必要がある。
従来、直流回路における直列および並列アークを検知する方法として、以下に示す種々の方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、アークが高いインピーダンスを有する特性を利用して、負荷間の電圧または負荷を通過する電流の低下を検出し、アーク有無の判定を実施する。電圧電流検出の時間間隔は１０ｍｓ毎で、電圧降下または電流降下の絶対値が元の値に対して所定割合以上低下したときアークの発生を検出している。（例えば特許文献１）
特許文献２では、太陽光発電システムで接続端子台でのネジの締め忘れ等により、アークの発生、短絡及び断線故障が発生すると考え、検出時間を数百μｓに設定し、端子台の入力側と出力側の電流及び電圧の変動を検出している。電気ノイズと混同しないように電流及び電圧の変動を積算して統計処理することで、複数回のアークが生じたときのみアーク発生と判定している。（例えば特許文献２）
特許文献３では、航空機内の直流回路における電圧や電流の時系列データを取得し、周波数解析を利用してパワースペクトルの分散度合いをスコア化し、統計処理によりアーク発生と相関を比較してアーク発生有無の判定を行う。アーク発生時に発する音の周波数成分の動きをモデル化することで誤検知を防いでいる。（例えば特許文献３）
特許文献４では、負荷に供給される電力と太陽光パネルによって生成される電力を測定して電力差を算出し、その乖離度が閾値を越えるとアークが発生しているとして警報を発信させている。（例えば特許文献４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５０３７４３号公報
【特許文献２】特開２０１１−７７６５号公報
【特許文献３】特開２００９−２７８７４４号公報
【特許文献４】特開２０１２−１１２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、特許文献１のものにおいては、安定した直流電源および負荷を有する直流回路に適用されるもので、太陽光発電システムのように日射量などによって電圧や電流が変化する直流回路には使用できないという課題があった。特許文献２のものは太陽光発電システムへの適用において提案されているが、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く、接続端子台部分の多い場合には、その全ての端子台部分に設置する必要があり、設置作業量や設置費用が莫大となって適用され難いものであるという課題があった。特許文献３のものについては航空機内の直流回路を対象にしてアークの発生を検出するもので、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれている直流回路に適用しても、どの部分でアークが発生しているのか分からないうえ、電流パワースペクトルの強度でアーク有無を判定しており、電流値が小さい場合にはアーク有無による電流パワースペクトルの強度差が明確でなくアーク検出が難しいという課題があった。特許文献４のものについても、直流回路全体を対象にしてアークの発生を検出するもので、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれている直流回路に適用しても、どの部分でアークが発生しているのか分からないうえ、太陽光発電システムは日射量などによって発生する電力が日々刻々と変動するため、アーク発生を見極めるのが難しいという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、電流値が小さい場合にも高い精度でアーク発生を検出できるとともに、メガソーラーのように太陽光パネルの数が多く複数の系統に分かれており、かつパワーコンディショナのインバータのスイッチングノイズが重畳する直流回路に適用することができるアーク検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るアーク検出装置は、直流回路を開閉する開閉器の端子間に設けられ該端子間の電圧を検出する電圧センサと、該電圧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装置と、該パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルの傾きにより上記直流回路のアーク発生の有無を判定するアーク判定装置を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のアーク検出装置によれば、直流回路を開閉する開閉器の端子間に設けられ該端子間の電圧を検出する電圧センサと、該電圧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装置と、該パワースペクトル変換装置で変換されたパワースペクトルの傾きにより上記直流回路のアーク発生の有無を判定するアーク判定装置を備えているため、電流値の大小に関係ない電圧のパワースペクトルの傾きによってアークの発生を検出するものであり、高い精度でアーク検出を行うことができる。また、複数の系統ごとに設けられた開閉器の端子間の電圧を使用しているため、系統ごとにアーク検出することが可能なアーク検出装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の適用される太陽光発電システムを示す概略回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるアーク検出装置を適用した太陽光発電システムを示す概略回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電流周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１における直列アーク発生時にインバータノイズが重畳した場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるインバータのスイッチングノイズを除去する場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１におけるアーク判定装置の動作を示すフロー図である。
【図９】この発明の実施の形態１におけるアーク発生の有無を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるアーク発生時の電圧降下を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をリアクトルで実施した場合を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をコンデンサで実施した場合を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置を低域通過フィルタで実施した場合を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の概略構成を示すブロック図、図２はこの発明の実施の形態１におけるアーク検出装置の適用される太陽光発電システムを示す概略回路図、図３はこの発明の実施の形態１におけるアーク検出装置を適用した太陽光発電システムを示す概略回路図、図４はこの発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電流周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図５はこの発明の実施の形態１における直列アーク発生時の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図６はこの発明の実施の形態１における直列アーク発生時にインバータノイズが重畳した場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図７はこの発明の実施の形態１におけるインバータのスイッチングノイズを除去する場合の電圧周波数解析によるパワースペクトルを示す説明図、図８はこの発明の実施の形態１におけるアーク判定装置の動作を示すフロー図、図９はこの発明の実施の形態１におけるアーク発生の有無を示す説明図である。
【００１１】
最初に図２にもとづき太陽光発電システムの回路構成を説明する。複数個の太陽光パネル１Ａが直列接続されてＡ系統の直流回路が形成されており、開閉器２Ａを介して直流母線に接続されている。同様に、複数個の太陽光パネル１Ｂが直列接続されてＢ系統の直流回路が形成されており、開閉器２Ｂを介して直流母線に接続されている。メガソーラーにおいてはこのような直流回路が多数設けられているが、図２においてはＡ系統とＢ系統の２系統のみ図示している。直流母線は定格電流の大きな直流開閉器３を介してパワーコンディショナ４に接続されており、太陽光パネル１Ａ，１Ｂで発電された直流電力は、パワーコンディショナ４によって商用周波数の交流電力に変換されて、商用電力網を介して一般家庭や工場などの需要家に供給される。
図３において、開閉器２Ａ，２Ｂの端子間に電圧センサ５Ａ，５Ｂが設けられており、直流開閉器３の端子間に電圧センサ６が設けられている。開閉器２Ａ，２Ｂと直流母線の間には直流回路を保護するためのサージアブソーバ７１Ａ，７２Ａ，７１Ｂ，７２Ｂおよび逆流防止ダイオード８Ａ，８Ｂが設けられている。また、直流回路に発生するアークとしては、直列アーク９Ａと並列アーク９Ｂがある。
【００１２】
図１において、アーク検出装置１００は電圧センサ５Ａ，５Ｂからの出力電圧（信号）を取得してパワースペクトルに変換するパワースペクトル変換装置１１０と、パワースペクトル変換装置１１０で変換されたパワースペクトルを記録するパワースペクトル記録装置１２０と、パワースペクトル記録装置１２０に記録されたパワースペクトルからパワーコンディショナ４を構成するインバータ（図示せず）のスイッチングノイズを除去したアーク判定用周波数帯域を求めるスイッチングノイズ除去判定装置１３０と、スイッチングノイズ除去判定装置１３０で求められたアーク判定用周波数帯域のパワースペクトルの傾きを求め、求めた傾きが所定の基準値よりも大きいときにアークが発生していると判定するアーク判定装置１４０により構成されている。
【００１３】
次に、アーク検出装置１００を構成する各装置の詳細構成を説明する。パワースペクトル変換装置１１０は、電圧センサ５Ａ，５Ｂからの出力信号を取得するセンサ信号取得部１１１と、取得した電圧信号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１１２と、変換したパワースペクトルをパワースペクトル記録装置１２０へ伝送するパワースペクトル伝送部１１３を備えている。
パワースペクトル記録装置１２０は、パワースペクトル変換装置１１０から伝送されたパワースペクトルを記録するパワースペクトル格納部１２１と、記録したパワースペクトルをスイッチングノイズ除去判定装置１３０に伝送するパワースペクトル伝送部１２２と、スイッチングノイズ除去判定装置１３０でノイズ除去判定された情報をもとにアーク判定用に用いる周波数帯域を記録するアーク判定用周波数帯域取得部１２３と、パワースペクトル格納部１２１に記録されたパワースペクトルとアーク判定用周波数帯域取得部１２３に記録された周波数帯域をもとにアーク判定用に用いられる周波数帯域のパワースペクトル強度を求めるパワースペクトル強度解析部１２４と、求められたパワースペクトル強度をアーク判定装置１４０に伝送するアーク判定用パワースペクトル伝送部１２５で構成されている。
【００１４】
スイッチングノイズ除去判定装置１３０は、パワースペクトル記録装置１２０から伝送されたパワースペクトルを記録するパワースペクトル格納部１３１と、伝送されたパワースペクトルの情報をもとにインバータのスイッチングノイズの周波数帯域を除去し、アーク判定用に用いる周波数帯域を決定するノイズ解析部１３２と、決定したアーク判定用の周波数帯域情報をパワースペクトル記録装置１２０に伝送するアーク判定用周波数帯域伝送部１３３で構成されている。
アーク判定装置１４０は、パワースペクトル記録装置１２０から伝送されたパワースペクトル強度を格納するパワースペクトル格納部１４１と、パワースペクトル強度からパワースペクトルの傾きを解析するアーク判定解析部１４２と、所定の基準値を格納する基準値格納部１４３と、アーク判定解析部１４２で得られた結果と基準値格納部１４３から取り出した基準値を比較してアーク有無を判定するアーク判定部１４４と、アーク判定部１４４がアーク発生と判断した時に該当する直流回路の開閉器を作動させる直流開閉器動作信号伝送部１４５と、アーク判定部１４４がアーク発生と判断した時に警報器（図示せず）を作動させる警報器動作信号伝送部１４６で構成される。
【００１５】
次にアーク判定手法を検討した実験結果について説明する。直流回路に発生するアークは直列アーク９Ａと並列アーク９Ｂが想定されるが、並列アーク９Ｂは電圧や電流の変動が大きくアーク発生の検出が比較的に容易であるが、特に、直列アーク９Ａについては接続端子部の締め付け忘れや緩み等で発生する可能性が高いものであり、電圧や電流の変動が小さく、増幅器で信号強度を増幅させたとしてもノイズ等の影響でアーク発生を誤検出する恐れがある。そこで、直流回路中で直列アーク９Ａを模擬した実験結果をもとにアーク判定手法を検討した。直流回路中で直列アーク９Ａを模擬した実験で電流センサの電流波形を周波数解析して求めたパワースペクトルの結果を図４に示す。実験では直流回路に直流電流を８Ａ（ＤＣ８Ａ）、４Ａ（ＤＣ４Ａ）および２Ａ（ＤＣ２Ａ）流している状態で直列アーク９Ａを発生させて、そのときのパワースペクトルとアークが発生していないときのパワースペクトルを比較した。直流回路内で直列アーク９Ａが発生した場合、低電流であるほど電流に重畳するアークノイズが小さくなり、特に、直流電流が２Ａ（ＤＣ２Ａ）および４Ａ（ＤＣ４Ａ）のときのパワースペクトルはアーク無しのパワースペクトルと差異が小さく、アークの有無を判定するのが困難であった。
【００１６】
この実験結果から、電流値が小さいほどアーク有無によるパワースペクトルの信号差が明確でなくアーク検出が困難であり、また、増幅器で信号強度を増幅させてもノイズで誤動作する恐れがある。一般に太陽光発電パネルは短絡電流でさえも１０Ａ程度と小さい電流しか流れないものであるため、電流でのアーク検出は困難である。
一方、同様の実験回路で電圧センサの電圧波形により求めたパワースペクトルの結果を図５に示す。電圧はアーク発生による電圧降下分（２０Ｖ程度）変化するため、電圧パワースペクトルの結果はそのときに直流回路に流れている電流値によらず、発生したアークの大きさに応じたノイズが重畳するため、アークが発生していない時の信号強度と比較して明確な違いがありアーク有無を判定しやすい。このときのノイズは１／ｆノイズと言われており、周波数の逆数となるようなパワースペクトルの傾きをもった信号となる。さらに、１〜１０ｋＨｚの周波数帯域は他の周波数帯域成分と比較してアークノイズの信号強度が顕著に現れるため、アーク有無の判定には好ましい周波数帯域である。
【００１７】
このため、本発明のアーク検出装置１００は電圧のパワースペクトルを使用してアークを検出するものとした。従って、パワースペクトル変換装置１１０のパワースペクトル変換部１１２は１〜１０ｋＨｚの周波数帯域のみに関して、センサ信号取得部１１１で得られた電圧センサ５Ａ，５Ｂからの信号をパワースペクトルに変換すればよく、またパワースペクトル伝送部１１３は１〜１０ｋＨｚの周波数帯域のみパワースペクトル記録装置１２０に伝送すればよい。
【００１８】
パワースペクトル記録装置１２０のパワースペクトル格納部１２１はパワースペクトル伝送部１１３から伝送されてきた１〜１０ｋＨｚの周波数帯域のパワースペクトルを図７に示す１ｋＨｚ間隔のｆ１〜ｆ９の９個の帯域に分けて格納する。具体的にはＢＰＦ（バイパスフィルタ）を使用してｆ１〜ｆ９の帯域ごとのパワースペクトルを取得し、その強度の平均値（以下、パワースペクトル強度と称す）を格納している。
一般に、太陽光発電システムでは、直流を交流に変換するパワーコンディショナ４が設けられており、図６に示すようにパワーコンディショナ４のインバータのスイッチング周波数がノイズとして電圧周波数成分に重畳する。このため、パワースペクトル伝送部１２２はパワースペクトル格納部１２１に格納されたパワースペクトル強度をスイッチングノイズ除去判定装置１３０へ送付する。スイッチングノイズ除去判定装置１３０では、急峻なスイッチングノイズの周波数帯域を解析し、アーク判定用周波数帯域を決定する必要がある。これは、スイッチングノイズによりアーク発生を誤検出するのを防ぐためである。
【００１９】
スイッチングノイズの除去判定は、スイッチングノイズがパワーコンディショナ４のインバータから発生したものを対象としており、スイッチングノイズが発生する周波数帯域は常に変わらない。従って設定後最初の１回のみスイッチングノイズ除去判定を行えばよいが、好ましくは１日１回アークの発生していないときにスイッチングノイズ除去判定を行うものとする。具体的には、スイッチングノイズ除去判定装置１３０のパワースペクトル格納部１３１に伝送されたパワースペクトル強度を格納し、ノイズ解析部１３２でパワースペクトル強度の高い周波数帯域を選択除去することで、スイッチングノイズによる周波数成分をアーク有無判定から比較対象外とする手法である。図７に示す場合はインバータのスイッチングノイズが重畳する少なくともｆ６、ｆ７、ｆ８の周波数帯域を除く。このようにして、ノイズ解析部１３２でスイッチングノイズを除去し、アーク判定用の周波数帯域は残ったｆ１〜ｆ５およびｆ９を使用するよう決定する。このようにして決定されたアーク判定用の周波数帯域はアーク判定用周波数帯域伝送部１３３からパワースペクトル記録装置１２０に伝送され、アーク判定用周波数帯域取得部１２３に記録される。
【００２０】
この状態でアークが発生すると、パワースペクトル格納部１２１に記録されているパワースペクトル強度が更新される。パワースペクトル強度解析部１２４はアーク判定用周波数帯域取得部１２３に記録された帯域の中から、少なくとも３点以上の帯域におけるパワースペクトル強度をパワースペクトル格納部１２１から取得して、アーク判定用パワースペクトル伝送部１２５から、アーク判定装置１４０に伝送する。
アーク判定装置１４０は伝送されてきたアーク判定用パワースペクトル強度のデータをパワースペクトル格納部１４１に記録する。パワースペクトル強度がパワースペクトル記録装置１２０から送られてきた後のアーク判定装置１４０の処理を、図８のフロー図に示す。図８において、パワースペクトル格納部１４１のパワースペクトル強度データが更新（ステップＳ１）されると、アーク判定解析部１４２で最小二乗法によりパワースペクトル強度３点の傾きを算出（ステップＳ２）する。複数点であれば傾きは算出できるが、２点の場合には傾き誤差が大きいと考え３点以上とする。具体的には３点のデータ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）を取得したと仮定して、下記の式にて傾きａを算出する。ここでｘ１、ｘ２、ｘ３は選出した帯域の中心周波数、ｙ１、ｙ２、ｙ３は取得した帯域のパワースペクトル強度である。
【００２１】
【数１】
2014134445.tif 000003
【００２２】
アーク無しの場合のパワースペクトルの傾きは、１×１０−５程度であり日々わずかに変動するため、誤差等を考慮して基準値として傾き１×１０−４に決めて基準値格納部１４３に記録しているので、アーク判定解析部１４２で計算した結果の傾きと基準値をアーク判定部１４４で比較（ステップＳ３）する。アーク判定部１４４で比較した結果、基準値よりも傾きが大きい場合にアーク有と判定（ステップＳ４）する。また（ステップＳ３）で比較した結果、基準値よりも傾きが小さければ、アーク無と判定（ステップＳ５）して最初（スタート）に戻る。以上の説明で図８に示すフロー図の動作説明は終了するが、アーク判定部１４４がアーク有と判定した場合には、その直流回路系統を直流母線から切り離すために、遠隔操作可能な直流開閉器に直流開閉器動作信号伝送部１４５から信号を送り直流開閉器を開放させる。具体的には、例えば図９のＡ系統の直流回路に直列アーク９Ａが発生していれば、電圧センサ５Ａで検出した電圧のパワースペクトルに傾きが発生するから、アーク有りとして開閉器２Ａを開くことになる。また、警報器動作信号伝送部１４６から監視ステーションなどに取り付けられた警報機（図示せず）に信号を送り、管理者にアーク発生を知らせるための警報を発する。
【００２３】
以上説明のように電圧のパワースペクトルの傾きによりアークの発生を検出することで精度の良いアーク検出装置が得られる効果がある。なお、上記説明ではパワースペクトルの傾きは最小二乗法を使用して算出する場合について説明したが、傾きの算出は、例えば回帰直線もしくは偶数の次数による多項式近似曲線など、他の算出方法を使用してもよく、パワースペクトルの傾きを求める方法はどのような方法であってもよい。また、上記説明ではスイッチングノイズ除去判定装置１３０がスイッチングノイズの高い３個の周波数帯域を除く場合について説明したが、スイッチングノイズ除去判定装置１３０はスイッチングノイズの低い３個の周波数帯域をアーク判定用周波数帯域として選出するようにしてもよく、結果としてスイッチングノイズが除去できればよい。
【００２４】
実施の形態２．
図１０はこの発明の実施の形態２におけるアーク発生時の電圧降下を示す説明図である。上記実施の形態１では、電圧のパワースペクトルの傾きによりアークの発生を検出する場合について説明したが、電圧センサ５Ａ，５Ｂでアーク電圧の電圧シフト量を計測し、パワースペクトル強度の変化に加えて電圧シフトが生じた時をアーク発生と判定することで、より精度の高いアーク検出が可能となる。アーク発生時の電圧シフトは図１０に示すように、μｓオーダで電圧が２０Ｖ程度降下する。そのため、例えば図３のＡ系統で発生した直列アーク９Ａでは電圧センサ５Ａでのみ２０Ｖ程度の電圧シフトが生じる。他系統には太陽光パネルに接続されるケーブル（以下、太陽光ケーブルと称す）に逆流防止ダイオード８Ａが取り付けられているので、電圧シフトが生じない。そのため、電圧シフトが検出され、かつ、パワースペクトルの傾きがアーク判定レベルを超えた場合にはアーク有と判定する。また、図３のＢ系統で発生した並列アーク９Ｂにおいては、電圧センサ５Ｂの出力がアーク電圧分の２０Ｖ程度にまで低下するため、電圧シフト量が大きく容易にアーク検出可能となる。また、並列アーク９Ｂにおいても、太陽光ケーブルに逆流防止ダイオード８Ｂが取り付けられているので、アークの発生していない他系統では電圧シフトが生じない。逆流防止ダイオード８Ａ，８Ｂは太陽光パネル１Ａ，１Ｂと負荷又は蓄電池との間に順方向に接続されたダイオードで負荷又は蓄電池からの逆流を防ぐ為に取り付けられている。そのため、自系統で発生した電圧シフトは他系統では発生しない特徴を有している。
【００２５】
ただし、天気の状態で時々刻々と日射量が変動するため、それに伴い出力電圧の変動も起こる。このため、パワースペクトルも同時に計測して、電圧シフトの時系列データと周波数分析したパワースペクトルの２種類を使用してアーク発生を検出することにより、日射量の変化による出力の変動に伴う誤検出を防ぐことが可能となる。また、太陽光パネル１Ａ，１Ｂは一般に熱を帯びると出力電圧が低下するため、環境による出力電圧の変動でアークを誤検出してしまうことを防止することもできる。このように、電圧シフト量とパワースペクトルの同時測定を併用してアークの発生を検出することにより、アーク検出精度を向上させることができ、かつアークの発生した系統の直流開閉器のみを選択的に開放させ、健全な系統では継続運転を実施することができる。
【００２６】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をリアクトルで実施した場合を示す説明図、図１２はこの発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置をコンデンサで実施した場合を示す説明図、図１３はこの発明の実施の形態３における系統間のアークノイズの伝播を防ぐアークノイズ除去装置を低域通過フィルタで実施した場合を示す説明図である。上記実施の形態１では自系統で発生したアークノイズが他系統へ伝播して、他系統の電圧センサからの出力信号でアーク発生を誤判定してしまう恐れがある。これについては、太陽光ケーブルが他系統と接続されるまでに距離が長いことから図９に示すようにアークノイズが途中で減衰し、自系統で発生したノイズのみを検出可能であると考える。しかし減衰が小さくアークノイズが他系統に伝播していくことも考慮すると、アークノイズ除去装置を設置するのが有効である。
【００２７】
アークノイズ除去装置としては、図１１に示すように太陽光ケーブルと直列にかつ電圧センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃと直流母線の間にインダクタンス１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを挿入するものや、図１２に示すように電圧センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃと直流母線の間の太陽光ケーブルと接地間にコンデンサ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを挿入するもの、および図１３に示すように太陽光ケーブルと直列にかつ電圧センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃと直流母線の間に低域通過フィルタ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを挿入するものなどがある。このようなアークノイズ除去装置を設置することで、パワーコンディショナ４のインバータによるスイッチングノイズも低減できるため、場合によってはスイッチングノイズ除去判定装置１３０を不要にできる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１Ａ，１Ｂ  太陽光パネル、２Ａ，２Ｂ  開閉器、５Ａ，５Ｂ  電圧センサ、１００  アーク検出装置、１１０  パワースペクトル変換装置、１２０  パワースペクトル記録装置、１３０  スイッチングノイズ除去判定装置、１４０  アーク判定装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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