(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーコンディショナに接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングでの地絡の発生により停止するパワーコンディショナとを有する太陽光発電システムの前記太陽電池ストリングの前記地絡の位置を検出する地絡計測部を備えている地絡検出装置において、
前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出部と、
制御部と、
前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路に設けられ、前記太陽電池ストリングの接続を前記パワーコンディショナと前記地絡計測部との間で切り替える電力通電路切替部とを備え、
前記制御部は、前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記太陽電池ストリングが前記地絡計測部に接続されるように、前記電力通電路切替部を制御し、
前記電力通電路切替部は、前記パワーコンディショナの停止後に切り替え動作を行うことを特徴とする地絡検出装置。
【請求項２】
前記地絡計測部は、さらに地絡抵抗を計測することを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
【請求項３】
前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記停止検出部は、前記電流検出部が検出する電流の減少方向への変化量が所定の閾値を越えた状態をパワーコンディショナの停止として検出する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。
【請求項４】
前記停止検出部は、前記パワーコンディショナから前記パワーコンディショナの停止を示す旨の情報を受信したことをパワーコンディショナの停止として検出する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。
【請求項５】
パワーコンディショナに接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングでの地絡の発生により停止するパワーコンディショナとを有する太陽光発電システムの前記太陽電池ストリングの前記地絡の位置を検出する地絡計測工程を備えている地絡検出方法において、
前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出工程と、
前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路において、前記太陽電池ストリングの接続を前記パワーコンディショナと前記地絡の位置を検出する地絡計測部との間で切り替える電力通電路切替工程とを含み、
前記停止検出工程で前記パワーコンディショナの停止を検出したとき、前記電力通電路切替工程において、前記パワーコンディショナの停止後に、前記太陽電池ストリングが前記地絡計測部に接続されるように接続を切り替えることを特徴とする地絡検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池ストリング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。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を利用して発電する太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールを直列接続して形成された太陽電池ストリングを備えている。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ニングシステム（以下、ＰＣＳと称する）を介して電力送電網に供給される。
【０００３】
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、太陽光発電システムには、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１９３８２号公報（２０１２年６月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＣＳは、一般に地絡検出機能を備えており、太陽電池ストリングにて地絡が発生すると運転を停止するようになっている。したがって、地絡が発生してＰＣＳが停止すると、ＰＣＳの停止が警報によって報知され、その警報により作業者が太陽電池ストリングの設置位置に駆けつけて、地絡測定器により地絡位置を求めて修理する。
【０００６】
しかしながら、太陽電池ストリングの絶縁の状態は１日のうちでも測定するタイミングによって値が変化し易い。例えば、太陽電池ストリングの配線が経年変化によって絶縁劣化した場合に、上記配線が一時的に他の部材に接触して地絡を生じるような事態も考えられる。したがって、地絡が発生した後、しばらくしてから（作業者が駆けつけてから）では、太陽電池ストリングの絶縁の状態が変化し、地絡位置を特定することが困難になっている。このため、地絡発生の警報に基づいて、作業者が出動しても、地絡位置を特定することができず、修理することができない。あるいは、修理に長時間を要する。この場合には、太陽光発電システムを再稼働することができない。あるいは、再稼働に長時間を要する。
【０００７】
一方、特許文献１には、地絡を検出する構成、および地絡箇所の検出を可能とする構成については記載されている。しかしながら、常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる構成については示されていない。
【０００８】
したがって、本発明は、太陽電池ストリングに常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の地絡検出装置は、パワーコンディショナに接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングでの地絡の発生により停止するパワーコンディショナとを有する太陽光発電システムの前記太陽電池ストリングの前記地絡の位置を検出する地絡計測部を備えている地絡検出装置において、前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出部と、前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記地絡計測部を動作させる制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、パワーコンディショナが停止したときには、地絡計測部が動作して、太陽電池ストリングの地絡の位置を検出する。したがって、パワーコンディショナが地絡の発生により停止した場合には、地絡の位置が迅速に検出される。これにより、地絡が発生した後にしばらくして地絡を計測したために地絡が解消してしまったといった事態を招来することなく、地絡の位置を検出することができる。すなわち、太陽電池ストリングに常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる。
【００１１】
上記の地絡検出装置において、前記地絡計測部は、さらに地絡抵抗を計測する構成としてもよい。
【００１２】
上記の構成によれば、パワーコンディショナが地絡の発生により停止した場合には、地絡の位置の検出に加えて地絡抵抗の計測を適切に行うことができる。
【００１３】
上記の地絡検出装置は、前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路に設けられ、前記太陽電池ストリングの接続を前記パワーコンディショナと前記地絡計測部との間で切り替える電力通電路切替部を備え、前記制御部は、前記停止検出部が前記パワーコンディショナの停止を検出したときに、前記太陽電池ストリングが前記地絡計測部に接続されるように、電力通電路切替部を制御する構成としてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、パワーコンディショナが停止したときには、太陽電池ストリングとパワーコンディショナとの接続が遮断され、太陽電池ストリングが地絡計測部に接続される。これにより、パワーコンディショナの影響を排除して、地絡計測部による太陽電池ストリングの地絡の計測を適切に行うことができる。
【００１５】
また、電力通電路切替部は、パワーコンディショナの停止後に、すなわち電力通電路を流れる電流量が低下した後に切り替え動作を行うので、耐圧の低い小型かつ安価な切替素子を使用することができる。
【００１６】
上記の地絡検出装置は、前記太陽電池ストリングと前記パワーコンディショナとの間の電力通電路を流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記停止検出部は、前記電流検出部が検出する電流の減少方向への変化量が所定の閾値を越えた状態をパワーコンディショナの停止として検出する構成としてもよい。
【００１７】
上記の構成によれば、太陽電池ストリングとパワーコンディショナとの間の電力通電路を流れる電流を検出することにより、パワーコンディショナの停止を適切に検出することができる。
【００１８】
上記の地絡検出装置において、前記停止検出部は、前記パワーコンディショナから前記パワーコンディショナの停止を示す旨の情報を受信したことをパワーコンディショナの停止として検出する構成としてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、停止検出部は、パワーコンディショナからパワーコンディショナの停止を示す旨の情報を受信したことをパワーコンディショナの停止として検出するので、自ら電流の変化を読み取ってパワーコンディショナの停止を検出する必要がなく、構成を簡略化することができる。
【００２０】
上記の地絡検出装置は、前記パワーコンディショナに搭載されている構成としてもよい。上記の構成によれば、地絡検出装置は、予めパワーコンディショナに搭載されている、例えば予めパワーコンディショナの筐体の内部に設けられているので、太陽光発電システムの構成を簡素化することができる。
【００２１】
本発明の地絡検出方法は、パワーコンディショナに接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングでの地絡の発生により停止するパワーコンディショナとを有する太陽光発電システムの前記太陽電池ストリングの前記地絡の位置を検出する地絡計測工程を備えている地絡検出方法において、前記パワーコンディショナの停止を検出する停止検出工程を備え、前記停止検出工程にて前記パワーコンディショナの停止が検出されたときに、前記地絡計測工程を行うことを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、上記の地絡検出装置と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成によれば、太陽電池ストリングに常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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を示すブロック図である。
【図２】図１に示した太陽光発電システムの一つの太陽電池ストリングに注目した構成の概要を示すブロック図である。
【図３】図２に示した太陽光発電システムの構成に対応する、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具体的な構成を示す回路図である。
【図４】図３に示した地絡検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】時間と図３に示した太陽電池ストリングの動作電圧および地絡が生じた場合の太陽電池ストリングの発電電力との関係を示すグラフである。
【図６】昼間時にＰＣＳが停止した場合の時間と図３に示した太陽電池ストリングの発電電力との関係を示すグラフである。
【図７】図３に示した太陽光発電システムにおいて、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８】図３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９】図３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２電圧を求める状態を示す回路図である。
【図１０】図８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１１】図９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１２】本発明の他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構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明のさらに他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構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔実施の形態１〕
（太陽光発電システムの概要）
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態の地絡検出装置１２を備えた太陽光発電システム１を示すブロック図である。なお、図１において、直流系統の配線は実線にて示され、交流系統の配線は点線にて示されている。
【００２６】
図１に示すように、太陽光発電システム１は、複数の太陽電池ストリング１１、地絡検出装置１２、接続箱１３、直流集電盤１４、パワーコンディショニングシステム（以下、ＰＣＳと称する）１５、交流集電盤１６および受配電盤１７を備えている。
【００２７】
地絡検出装置１２および接続箱１３は太陽電池ストリング１１毎に設けられ、各太陽電池ストリング１１は、地絡検出装置１２および接続箱１３を介して直流集電盤１４と接続されている。直流集電盤１４は、接続箱１３を介して得られる各太陽電池ストリング１１からの電力をまとめてＰＣＳ（パワーコンディショナ）１５へ供給する。直流集電盤１４、ＰＣＳ１５、交流集電盤１６および受配電盤１７はこの順序にて、太陽電池ストリング１１が発電した電力の供給方向へ直列に接続されている。
【００２８】
（一つの太陽電池ストリング１１に注目した構成の概要）
図２は、図１に示した太陽光発電システム１の一つの太陽電池ストリング１１に注目した構成の概要を示すブロック図である。
【００２９】
図２に示すように、太陽電池ストリング１１は、例えば１０〜２０枚といった複数の太陽電池モジュール２１が直列接続されて形成されている。各太陽電池モジュール２１は、直列接続された複数の太陽電池セル（図示せず）を備え、パネル状に形成されている。なお、地絡抵抗２２は、太陽電池ストリング１１と大地２３との間の抵抗である。
【００３０】
太陽電池ストリング１１において地絡が発生した場合には、太陽電池ストリング１１と大地２３との間の抵抗すなわち地絡抵抗２２は極端に低下する。このため、太陽電池ストリング１１→地絡抵抗２２→大地２３→ＰＣＳ１５→太陽電池ストリング１１というループにて地絡電流が流れる。
【００３１】
ＰＣＳ１５は、地絡検出部２４を備えている。地絡検出部２４は、大地２３から交流系統を経由してＰＣＳ１５に流れ込む地絡電流により地絡の発生を検出する。ＰＣＳ１５は、地絡検出部２４にて地絡が検出されると、運転を停止する。
【００３２】
ＰＣＳ１５が運転を停止すると、ＰＣＳ１５以降の電力系統への電力供給が停止される。このため、太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１５へ流れる電流が急激に低下する。地絡検出装置１２は、この電流の変化（電流の減少方向への所定の閾値を越えた電流量の変化）を検出し、この状態を検出した場合にＰＣＳ１５が停止したと判定する。
【００３３】
（太陽光発電システムの具体的な構成）
図３は、図２に示した太陽光発電システム１の構成に対応する、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３は、太陽電池ストリング１１が発電した電力をＰＣＳ１５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。
【００３４】
図３に示すように、地絡検出装置１２は、電力通電路切替スイッチ（電力通電路切替部）３１、地絡電流検出回路（地絡計測部）３２、ＰＶ電圧検出回路３３、電流センサ３４（停止検出部）、コントローラ（停止検出部、地絡計測部、制御部）３５、ＡＣ／ＤＣ電源部３６、検査第１通電路３７ａ、検査第２通電路３７ｂ、および接地通電路３８を備えている。
【００３５】
電力通電路切替スイッチ３１は、太陽電池ストリング１１の接続をＰＣＳ１５と地絡検出装置１２との間で切り替える。具体的には、太陽電池ストリング１１からの電力出力線路である電力通電路２５ａ，２５ｂの接続をＰＣＳ１５側と検査第１および第２通電路３７ａ，３７ｂ側との間で切り替える。
【００３６】
地絡電流検出回路３２は、太陽電池ストリング１１に地絡が発生した場合に生じる地絡電流を検出する。このために、地絡電流検出回路３２は、検査第１切替スイッチ４１、検査第２切替スイッチ４２、検査第３通電路４３、検査抵抗Ｒ１および保護抵抗である分圧抵抗Ｒ２〜Ｒ５を備えている。
【００３７】
検査第１切替スイッチ４１は、検査第３通電路４３の一端部に接続され、検査第３通電路４３の一端部の接続を、検査第１切替スイッチ４１に接続されている検査第１通電路３７ａと接地されている接地通電路３８との間で切り替える。検査第２切替スイッチ４２は、検査第３通電路４３の他端部に接続され、検査第３通電路４３の他端部の接続を、検査第１切替スイッチ４１に接続されている検査第２通電路３７ｂと接地されている接地通電路３８との間で切り替える。
【００３８】
検査第３通電路４３には、検出抵抗Ｒ１および分圧抵抗Ｒ２〜Ｒ５が直列に設けられている。分圧抵抗Ｒ２〜Ｒ３は、検出抵抗Ｒ１と検査第１切替スイッチ４１との間に設けれ、分圧抵抗Ｒ４〜Ｒ５は、検出抵抗Ｒ１と検査第２切替スイッチ４２との間に設けられている。検出抵抗Ｒ１の両端の電圧は比較器３９を介してコントローラ３５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。
【００３９】
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３５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３５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。
【００４０】
電流センサ３４は、例えば電力通電路２５ａに設けられ、電力通電路２５ａを流れる電流量、すなわち太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１５へ流れる電流量を検出する。
【００４１】
ＰＶ電圧検出回路３３は、太陽電池ストリング１１の極間電圧Ｖａ−Ｖｂ（ＰＮ端子間の電圧）を検出する。このために、ＰＶ電圧検出回路３３は、直列接続された分圧抵抗である抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３を備えている。例えば抵抗Ｒ１２の両端に生じる電圧は比較器４０を介してコントローラ３５へ入力される。
【００４２】
コントローラ３５は、電流センサ３４にて検出される太陽電池ストリング１１の発電電流、およびＰＶ電圧検出回路３３にて検出される太陽電池ストリング１１の発電電圧（極間電圧Ｖａ−Ｖｂ）に基づいて、太陽電池ストリング１１の発電量を監視する。また、コントローラ３５は、電流センサ３４にて検出される電力通電路２５ａを流れる電流に基づき、前述のように、ＰＣＳ１５の運転中においてＰＣＳ１５が停止されたかどうかを監視する。
【００４３】
さらに、コントローラ３５は、電力通電路切替スイッチ３１、検査第１切替スイッチ４１および検査第２切替スイッチ４２の切り替え動作を制御し、太陽電池ストリング１１に地絡が発生した場合の地絡抵抗および地絡位置を求める。また、計測結果など、各種情報を記憶するメモリ４５を備えている。
【００４４】
この場合、コントローラ３５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３１を電力通電路２５ａ，２５ｂが検査第１および検査第２通電路３７ａ，３７ｂに接続されるように切り替えた状態とする。
【００４５】
また、コントローラ３５は、検査第１切替スイッチ４１が検査第１通電路３７ａに切り替えられ、検査第２切替スイッチ４２が検査第２通電路３７ｂに切り替えられた状態（図７参照）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。
【００４６】
また、コントローラ３５は、検査第１切替スイッチ４１が検査第１通電路３７ａに切り替えられ、検査第２切替スイッチ４２が接地通電路３８に切り替えられた状態（図８参照）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３５は、検査第１切替スイッチ４１が接地通電路３８に切り替えられ、検査第２切替スイッチ４２が検査第２通電路３７ｂに切り替えられた状態（図９参照）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３５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（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。
【００４７】
（地絡検出装置の動作の概要）
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４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５は、時間と、太陽電池ストリング１１の動作電圧および地絡が生じた場合の太陽電池ストリング１１の発電電力との関係を示すグラフである。図６は、昼間時にＰＣＳが停止した場合の時間と太陽電池ストリングの発電電力との関係を示すグラフである。
【００４８】
図５に示すように、太陽電池ストリング１１の動作電圧は、例えば７：００に所定電圧まで立ち上がり、１８：００に立ち下がる。また、発電電力は、動作電圧の立ち上がりよりも遅れて徐々に立ち上がり（点線）、動作電圧の立ち下がりに先立って徐々に立ち下がる（二点鎖線）。一方、発電電力は、ＰＣＳ１５が停止すると、急に立ち下がる（点線）。同様に、図６に示すように、太陽電池ストリング１１の発電電力は、ＰＣＳ１５の運転中において、ＰＣＳ１５が停止すると、急に立ち下がり、地絡検出装置１２による地絡抵抗および地絡位置の検出が行われる。
【００４９】
ここで、ＰＣＳ１５の稼働時間帯（図４のＳ１１）は、太陽電池ストリング１１から所定値以上の電力が得られる時間帯であり、図５において、例えば発電電力の立ち上がり時点（点線の始端）から立ち下がった時点（二点鎖線の終端）までの範囲に設定される。したがって、ＰＣＳ１５の稼働時間帯には、太陽電池ストリング１１とＰＣＳ１５との間の電力通電路２５ａ，２５ｂに所定値以上の電流が流れる。また、ＰＣＳ１５の稼働時間帯には、太陽光発電システム１に故障や事故等の問題がなければ、ＰＣＳ１５が稼働する。
【００５０】
また、ＰＣＳ１５の稼働時間帯の開始前（図４のＳ１７）は、早朝の時間帯であり、ＰＣＳ１５の稼働時間帯の終了後（図４のＳ１７）は、夕方の時間帯である。図５において、ＰＣＳ１５の稼働時間帯の開始前は、ＰＶ発電電圧の立ち上がり時点（ＰＶ発電電圧を示す実線の始端）からＰＶ発電電力の立ち上がり時点（ＰＶ発電電力を示す点線の始端）までの間の時間帯である。また、ＰＣＳ１５の稼働時間帯の終了後は、ＰＶ発電電力の立ち下がった時点（ＰＶ発電電力を示す二点鎖線の終端）からＰＶ発電電圧の立ち下がった時点（ＰＶ発電電圧を示す実線の終端）までの間の時間帯である。
【００５１】
なお、ＰＣＳ１５の稼働時間帯、稼働時間帯の開始前、および稼働時間帯の終了後は、例えばメモリ４５に記憶されていてもよい。あるいは、電流センサ３４にて検出される電流およびＰＶ電圧検出回路３３にて検出される電圧から、コントローラ３５が判断してもよい。
【００５２】
図４に示すように、地絡検出装置１２のコントローラ３５は、ＰＣＳ１５の稼働時間帯であるかどうかを判定し（Ｓ１１）、ＰＣＳ１５の稼働時間帯であれば、ＰＣＳ１５の停止の有無を監視する（Ｓ１２）。
【００５３】
前述したように、ＰＣＳ１５は、稼働中（運転中）において地絡が発生すると停止する。ＰＣＳ１５が停止すると、太陽電池ストリング１１とＰＣＳ１５との間の電力通電路２５ａ，２５ｂを流れる電流は急激に減少する。したがって、コントローラ３５は、電流センサ３４にて検出される電力通電路２５ａ，２５ｂの電流を監視することにより、ＰＣＳ１５が稼働中かどうか、また、ＰＣＳ１５が稼働中において停止したかどうかを判定することができる。
【００５４】
ここで、ＰＣＳ１５の稼働時間帯において、ＰＣＳ１５が停止すると（Ｓ１３）、地絡検出装置１２のコントローラ３５は、電力通電路２５ａ，２５ｂが検査第１および検査第２通電路３７ａ，３７ｂと接続されるように、電力通電路切替スイッチ３１を切り替える。これにより、太陽電池ストリング１１からＰＣＳ１５へ至る電力通電路２５ａ，２５ｂが遮断される（Ｓ１４）。
【００５５】
次に、地絡検出装置１２により太陽電池ストリング１１の地絡抵抗２２の計測、および地絡位置の検出が行われ（Ｓ１５）、計測結果がコントローラ３５のメモリ４５に記憶される（Ｓ１６）。
【００５６】
メモリ４５に記憶された計測結果は、コントローラ３５から例えば太陽光発電システム１の管理装置（図示せず）に送信され、管理装置の表示装置（図示せず）に表示されるようになっていてもよい。あるいは、地絡検出装置１２の表示装置（図示せず）に表示されるようになっていてもよい。
【００５７】
一方、Ｓ１１において、ＰＣＳ１５の稼働時間帯でなければ、ＰＣＳ１５の稼働時間帯の開始前か、またはＰＣＳ１５の稼働時間帯の終了後かを判定する（Ｓ１７）。
【００５８】
Ｓ１７での判定の結果がＹＥＳであれば、前述したＳ１４〜Ｓ１６の動作により、太陽電池ストリング１１（ＰＣＳ１５）の稼働前点検あるいは稼働後点検としての、地絡抵抗および地絡位置の検出を行う。
【００５９】
（地絡抵抗の計測動作）
図７は、図３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８は、図３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９は、図３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。
【００６０】
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３５は、図３に示した電力出力状態から、図７に示すように、電力通電路切替スイッチ３１を電力通電路２５ａ，２５ｂが検査第１および第２通電路３７ａ，３７ｂ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ＰＣＳ１５へ至る電力通電路２５ａ，２５ｂは遮断される。また、コントローラ３５は、検査第１切替スイッチ４１を検査第３通電路４３の一端部が検査第１通電路３７ａと接続され、検査第２切替スイッチ４２を検査第３通電路４３の他端部が検査第２通電路３７ｂと接続されるように切り替える。
【００６１】
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３９を介してコントローラ３５に取り込まれ、コントローラ３５は極間電圧Ｖａ−Ｖｂを求める。
【００６２】
次に、第１電圧Ｖ１を求める場合、コントローラ３５は、図８に示すように、電力通電路２５ａ，２５ｂが検査第１および第２通電路３７ａ，３７ｂと接続された状態において、検査第１切替スイッチ４１を検査第３通電路４３の一端部が検査第１通電路３７ａと接続されるように切り替え、検査第２切替スイッチ４２を検査第３通電路４３の他端部が接地通電路３８と接続されるように切り替える。
【００６３】
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３９を介してコントローラ３５に取り込まれ、コントローラ３５は第１電圧Ｖ１を求める。
【００６４】
次に、第２電圧Ｖ２を求める場合、コントローラ３５は、図９に示すように、電力通電路２５ａ，２５ｂが検査第１および第２通電路３７ａ，３７ｂと接続された状態において、検査第１切替スイッチ４１を検査第３通電路４３の一端部が接地通電路３８と接続されるように切り替え、検査第２切替スイッチ４２を検査第３通電路４３の他端部が検査第２通電路３７ｂと接続されるように切り替える。
【００６５】
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３９を介してコントローラ３５に取り込まれ、コントローラ３５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。
【００６６】
次に、コントローラ３５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４３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）
抵抗値Ｒleake を求める。
【００６７】
（地絡位置の検出動作）
また、コントローラ３５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２２を示す。
【００６８】
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８参照）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１０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９参照）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１１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。
【００６９】
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、ＰＣＳ１５が停止した場合に、地絡発生の可能性ありとして、電力通電路切替スイッチ３１により、太陽電池ストリング１１の接続先をＰＣＳ１５側から地絡検出装置１２側へ切り替えて、地絡抵抗および地絡位置を求める。
【００７０】
したがって、太陽電池ストリング１１に地絡が発生した場合には、直ちに地絡抵抗および地絡位置を求め、計測結果をメモリ４５に記憶させることができる。これにより、地絡が発生した後にしばらくして地絡の計測を行ったために、地絡が解消してしまったといった事態を招来することなく、地絡抵抗および地絡位置を求め、地絡を修理することができる。すなわち、太陽電池ストリング１１に常には再現しない地絡が発生した場合であっても、地絡の位置を求めることができ、太陽光発電システム１を迅速に再稼働することができる。
【００７１】
また、電力通電路切替スイッチ３１は、ＰＣＳ１５の停止後に、すなわち電力通電路２５ａ，２５ｂを流れる電流量が低下した後に切り替え動作を行うので、耐圧の低い小型かつ安価な切替素子を使用することができる。
【００７２】
また、地絡検出装置１２は、独立した構成であるから、予め地絡検出装置１２を備えていない太陽光発電システムに対して、後から取り付けることができる。
【００７３】
また、地絡検出装置１２では、図３、および図７〜図９に示した検査第１および検査第２切替スイッチ４１，４２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４１，４２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。
【００７４】
また、地絡抵抗を求める場合には、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２２の抵抗値を正確に計測することができる。
【００７５】
また、図３に示すように、コントローラ３５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３５に必要なポート数を少なくすることができる。
【００７６】
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３５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３５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。
【００７７】
なお、本実施の形態は、地絡検出装置１２が太陽電池ストリング１１ごとに設けられている例について示したが、これに限定されない。すなわち、地絡検出装置１２は、太陽光発電システム１におい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。
【００７８】
〔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。図１２は、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２の構成を示すブロック図である。
【００７９】
上記の太陽光発電システム１では、地絡検出装置１２すなわちコントローラ３５は、電流センサ３４の変化によってＰＣＳ１５の停止を検出し、太陽電池ストリング１１の地絡の検出を行う構成となっている。しかしながら、これに代えて、地絡検出装置１２は、図１２に示すように、地絡検出部２４を備えているＰＣＳ１５から、太陽電池ストリング１１の地絡の発生の報知（地絡発生報知信号）、すなわちＰＣＳ１５の停止を示す情報を受けることにより、太陽電池ストリング１１の地絡の検出を行うようにしてもよい。
【００８０】
他の構成および地絡検出装置１２の動作については、前述の太陽光発電システム１と同様である。なお、地絡検出装置１２とＰＣＳ１５との通信は有線もしくは無線の何れであってもよい。
【００８１】
上記の構成によれば、地絡検出装置１２は、自らＰＣＳ１５の停止を検出する必要がなく、構成を簡略化することができる。
【００８２】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。図１３は、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３の構成を示すブロック図である。
【００８３】
上記の太陽光発電システム１では、地絡検出装置１２は、独立して設けられたものとなっている。しかしながら、これに代えて、地絡検出装置１２は、図１３に示すように、ＰＣＳ１５に設けられている構成であってもよい。この場合、地絡検出装置１２は、例えばＰＣＳ１５の筐体内に設けられる。他の構成および地絡検出装置１２の動作については、前述の太陽光発電システム１と同様である。上記の構成によれば、太陽光発電システム１の構成を簡素化することができる。
【００８４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、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に発生する地絡の補修、点検する分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
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
１５    パワーコンディショニングシステム（パワーコンディショナ）
２１    太陽電池モジュール
２２    地絡抵抗
２５ａ  電力通電路
２５ｂ  電力通電路
３１    電力通電路切替スイッチ（電力通電路切替部）
３２    地絡電流検出回路（地絡計測部）
３４    電流センサ（停止検出部）
３５    コントローラ（停止検出部、地絡計測部、制御部）
３７ａ  検査第１通電路
３７ｂ  検査第２通電路
３８    接地通電路
４１    検査第１切替スイッチ
４２    検査第２切替スイッチ
４３    検査第３通電路
【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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