(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルと該太陽光発電パネルにて発電した直流電圧を交流電圧に変換して一線が接地された単相３線式交流電路に出力されるパワーコンディショナとを備えてなる太陽光発電システムの太陽光発電パネルの地絡検出装置であって，
該地絡検出装置は，太陽光発電パネルとパワーコンディショナを接続する発電出力線ＰＮの電圧側電路間に接続されるとともに大地と接続されて，
前記パワーコンディショナの稼動電圧以下の電源電圧で駆動されるものであり，
該地絡検出装置には，
地絡検出部とパワーコンディショナの稼動検出部と前記地絡検出部に作用する制御部と表示出力部とが備えられ，
前記パワーコンディショナの稼動検出部は，
太陽光発電パネルの発電出力線（パワーコンディショナの直流側の入力電圧端子）間の電圧を検出することにより該電圧がパワーコンディショナが稼動する電圧であるかどうか，又は前記発電出力線とアース間の電圧値を検出し，検出した電圧が規定以上に変動している場合は，
パワーコンディショナが稼動していると判定し，
前記稼動検出部によりパワーコンディショナが稼動していると判定された場合には，前記制御部は，
地絡検出部が地絡を検出している場合でも，
表示出力部に対して，地絡しているという出力を出さないよう地絡検出部の地絡検出出力に対して制限を加え，パワーコンディショナが稼動していないと判定された場合に，地絡検出した情報を出力表示すことを特徴とする太陽光発電パネルの地絡検出装置。
【請求項２】
太陽光発電パネルと該太陽光発電パネルにて発電した直流電圧を交流電圧に変換して一線が接地された単相３線式交流電路に出力されるパワーコンディショナとを備えてなる太陽光発電システムの太陽光発電パネルの地絡検出装置であって，
該地絡検出装置は，太陽光発電パネルとパワーコンディショナを接続する発電出力線ＰＮの電圧側電路間に接続されるとともに大地と接続されて，
前記パワーコンディショナの稼動電圧以下の電源電圧で駆動されるものであり，
該地絡検出装置には，
地絡検出部とパワーコンディショナの稼動検出部と前記地絡検出部に作用する制御部と表示出力部とが備えられ，
前記パワーコンディショナの稼動検出部は，
太陽光発電パネルの発電出力線（パワーコンディショナの直流側の入力電圧端子）間の電圧を検出することにより該電圧がパワーコンディショナが稼動する電圧であるかどうか，又は前記発電出力線とアース間の電圧値を検出し，検出した電圧が規定以上に変動している場合は，
パワーコンディショナが稼動していると判定し，
前記稼動検出部によりパワーコンディショナが稼動していると判定された場合には，前記制御部は，地絡検出部の検出動作を停止するよう地絡検出部の動作に対して制限を加え，パワーコンディショナが稼動していないと判定された場合に，地絡検出した情報を出力表示することを特徴とする太陽光発電パネルの地絡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本件の発明は，太陽光発電パネルの地絡検出装置に係わる。
【０００２】
太陽光発電パネルは環境問題やエネルギー問題の観点から急速に設置台数が増えているが，交流の電路と異なり，地絡に対する保護装置はあまり普及していないのが現状である。
【０００３】
しかしながら，次のように太陽光発電パネルの地絡による事故の可能性がある。太陽光発電パネルは原理的性格上屋外に暴露状態で長期間に渡り設置されるので，風雨や地震などによる損壊や絶縁不良が発生する可能性が高く，また低電圧の発電パネルを何枚も直並列に接続して設置されるので，電圧出力端子や接続電線のみならずパネル同士の接続点にも損壊や絶縁不良が発生する可能性があり，損壊や絶縁不良が発生していることを放置し，地絡などに至ったとすると，電圧によってはショートや漏電による火花から発生する火災や，感電による災害の危険性がある。
【０００４】
そこで，太陽光発電パネルの損壊や絶縁不良による地絡の早期発見あるいは太陽光パネルから供給される電路を遮断するために地絡の検出が可能な装置が要望されることとなる。このような直流電路の地絡検出装置には特願平１−３１９８５５号（特開平３−１７９２７２号）や特願平５−３１８８５３号（特開平７−１７７６４６号）に見られるものがあり，直流電路のＰＮの電圧側線路とＧ（大地：アース）の３極に二つの状態の抵抗回路を接続し，二つの状態における極間の電圧や，接続した抵抗値，回路に流れる電流などの測定可能な値から，地絡抵抗値や地絡点を計算して求めるものである。
【０００５】
【課題】
上述のような，地絡検出装置を用いれば，地絡抵抗値と地絡点を求めることは可能であるが，住宅用など太陽光パネルを該パネルと負荷機器間に直流−交流変換装置（パワーコンディショナ）を使用して商用（交流）電源の代替あるいは補助電源として用いる場合は次のような問題があった。
【０００６】
住宅用の商用電源は単相３線式の送電方式を用いており，２本の電圧線と大地に接地された中性線から供給されている。一方パワーコンディショナは，太陽光発電パネルから供給された入力電圧（直流）を単相３線式の交流（中性線に対して２本の電圧線の電圧が均等な交流）に変換して出力電圧を商用電源の単相３線式電路に接続している。このようなパワーコンディショナの直流から交流への変換は，ＰＮ極２本の直流電圧線に対してＧ極（商用電路の中性線に接続される極）の電圧を変化させて中性線に対する２本の交流出力線の電圧を見かけ上交流となるようにしているのであって，しかもＧ極は商用電路を介して大地に接続されているので，パワーコンディショナが作動している状態では，先の直流地絡検出装置が計算に用いるためのＰＮ極とＧ極間の電位は常に変動していることになり，地絡抵抗や地絡点を測定するにあたりはなはだ都合が悪い。
【０００７】
以上の問題点から，本件の発明は太陽光発電パネルと直流を交流に変換して一線が接地された交流電路に接続されるパワーコンディショナからなる太陽光発電システムの太陽光発電パネルの地絡検出装置において，検出が確実におこなえる装置を得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本件の発明は，請求項１では，太陽光発電パネルと直流を交流に変換して一線が接地された交流電路に接続されるパワーコンディショナからなる太陽光発電システムの太陽光発電パネルの地絡検出装置であって，該地絡検出装置は，太陽光発電パネルとパワーコンディショナを接続する発電出力線ＰＮの電圧側電路間に接続されるとともに大地と接続されて，
前記パワーコンディショナの稼動電圧以下の電源電圧で駆動されるものであり，
該地絡検出装置には，
地絡検出部とパワーコンディショナの稼動検出部と前記地絡検出部に作用する制御部と表示出力部とが備えられ，
前記パワーコンディショナの稼動検出部は，
太陽光発電パネルの発電出力線（パワーコンディショナの直流側の入力電圧端子）間の電圧を検出することにより該電圧がパワーコンディショナが稼動する電圧であるかどうか，又は前記発電出力線とアース間の電圧値を検出し，検出した電圧が規定以上に変動している場合は，
パワーコンディショナが稼動していると判定し，
前記稼動検出部によりパワーコンディショナが稼動していると判定された場合には，前記制御部は，
地絡検出部が地絡を検出している場合でも，
表示出力部に対して，地絡しているという出力を出さないよう地絡検出部の地絡検出出力に対して制限を加え，パワーコンディショナが稼動していないと判定された場合に，地絡検出した情報を出力表示すことを特徴とする太陽光発電パネルの地絡検出装置を提供したものである。
【０００９】
それにより，地絡検出部が地絡の検知出力を発生していても，パワーコンディショナが稼動している場合は，地絡しているという出力を制限するので，地絡検出出力に誤りがある可能性がある場合の出力は発生させず，正確な地絡情報を提供することが可能な地絡検出装置を得ることができる。また，太陽光発電パネルの発電出力線（パワーコンディショナの直流側の入力電圧端子）に対するアースの電位の変動を検出することによりパワーコンディショナの稼動を判別でき，パワーコンディショナ自体から稼動情報を得る必要がない。
【００１０】
請求項２は，太陽光発電パネルと直流を交流に変換して一線が接地された交流電路に接続されるパワーコンディショナからなる太陽光発電システムの太陽光発電パネルの地絡検出装置であって，該地絡検出装置は，太陽光発電パネルとパワーコンディショナを接続する発電出力線ＰＮの電圧側電路間に接続されるとともに大地と接続されて，
前記パワーコンディショナの稼動電圧以下の電源電圧で駆動されるものであり，
該地絡検出装置には，
地絡検出部とパワーコンディショナの稼動検出部と前記地絡検出部に作用する制御部と表示出力部とが備えられ，
前記パワーコンディショナの稼動検出部は，
太陽光発電パネルの発電出力線（パワーコンディショナの直流側の入力電圧端子）間の電圧を検出することにより該電圧がパワーコンディショナが稼動する電圧であるかどうか，又は前記発電出力線とアース間の電圧値を検出し，検出した電圧が規定以上に変動している場合は，
パワーコンディショナが稼動していると判定し，
前記稼動検出部によりパワーコンディショナが稼動していると判定された場合には，前記制御部は，地絡検出部の検出動作を停止するよう地絡検出部の動作に対して制限を加え，パワーコンディショナが稼動していないと判定された場合に，地絡検出した情報を出力表示することを特徴とする太陽光発電パネルの地絡検出装置を提供したものである。
【００１１】
それにより，パワーコンディショナが稼動している場合は，地絡検出部は動作しないので，地絡検出出力に誤りがある可能性がある場合には動作させないことにより，正確な地絡情報を提供することが可能な地絡検出装置を得ることができる。また，太陽光発電パネルの発電出力線（パワーコンディショナの直流側の入力電圧端子）に対するアースの電位の変動を検出することによりパワーコンディショナの稼動を判別でき，パワーコンディショナ自体から稼動情報を得る必要がない。
【００１８】
【実施例の説明】
図１は，太陽光発電システムと本発明の地絡検出装置の接続関係を示した図である。図１において，１は太陽光発電パネルで，２と３の電路間に直流電圧を出力し，２のほうがＰ極（＋極），３のほうがＮ極（−極）となっている。４は地絡検出装置で，２と３の線に接続されている。Ｇは地絡検出装置から引き出され，大地に接続される（アース）極である。５はパワーコンディショナで２と３から供給される直流電圧を６，７，８の商用電路側に接続される電路に交流電圧に変換して出力する。パワーコンディショナ５は，２と３間の電圧が一定値以上になったときに稼動し，一定値未満のときは，太陽光発電パネルの出力が不充分と判断して稼動しない。また地絡検出装置４はパワーコンディショナ５が稼動する電圧以下の電源電圧で十分作動するように設定されて２と３の電線から電源供給を受けてもよいし，別途の電池や商用電源から電源供給されてもよい。
【００１９】
６，７，８は回路遮断器や断路器１１を介して商用電路１２，１３，１４に接続される電路で，６はＬ１相の電圧線，７は中性線，８はＬ２相の電圧線である。９，１０は電路に接続される交流電圧で働く負荷機器（例えば家電製品）である。１５は商用電路側の単相３線式配電用の電源トランスで，１３の中性線は電源トランスの設置箇所で，大地にＥのように接続（接地）してある。負荷９と１０の電源供給は太陽光発電パネルの発電量が十分なときは太陽光発電パネル側から供給され，太陽光発電パネルの発電量が不充分なときまたは不足するときは商用電源側のトランス１５から全面的または補完的に供給される。
【００２０】
図２と図３は，本件発明による地絡検出装置の実施例の構成図である。図２において，地絡検出装置４は，地絡検出部４１と，パワーコンディショナ稼動検出部４２と，制御部４３と，表示出力部４４からなる。地絡検出部４１は直流電路のＰ極，Ｎ極，Ｇ（大地）に接続されて前記の特願平１−３１９８５５号（特開平３−１７９２７２号）や特願平５−３１８８５３号（特開平７−１７７６４６号）に記載されるように，Ｐ，Ｎ，Ｇの３極に二つの状態の抵抗回路を接続し，該二つの接続状態における極間の電圧や，接続した抵抗値，回路に流れる電流などの値から，地絡抵抗値や地絡点を計算して求める方法で地絡があると認められる場合出力を発生する。４２はパワーコンディショナ稼動検出部で，パワーコンディショナ５から直に稼動情報を受けてもよいし，後述の図４や図５の方法で稼動を判定してもよい。４３は制御部で，パワーコンディショナ稼動検出部４２からパワーコンディショナが稼動しているという判定出力がある場合，地絡検出部４１からの地絡しているという出力を表示出力部４４へ出さないように制限するか，または地絡している可能性があるがパワーコンディショナが稼動しているので本当に地絡しているかどうかは疑問があるというように制限を加えて表示出力部４４へ出力する。
【００２１】
図３において，４１は地絡検出部，４２はパワーコンディショナ稼動検出部で図２に示すものと同一のものである。４５は制御部で，パワーコンディショナ稼動検出部４２から，パワーコンディショナ５が稼動しているという判定出力がある場合は，地絡検出部４１の検出動作を停止するよう制御する。地絡検出部４１が動作しており地絡を検出した場合は地絡情報を表示出力部４４に出力する。
【００２２】
以上に示した地絡検出部４１は前述のとおりＰ，Ｎ，Ｇの３極に二つの状態の抵抗回路を接続し，該二つの接続状態における極間の電圧や，接続した抵抗値，回路に流れる電流などの値から，地絡抵抗値や地絡点を計算して求めるようなものであり，例えば地絡抵抗値が100ｋΩといったような微弱な地絡でも判定できる性能を有していて有効な方法である。前記の計算に用いる要素のうち，極間の電圧については非常に重要な要素であるため，計測中にＰ，Ｎ，Ｇ間の電圧が外部要因で変動すると正確な検出がおこなえない。
【００２３】
しかしながら，図１の太陽光発電システムのように直流を交流に変換して用いるような場合で，パワーコンディショナを使用する場合は，前述のパワーコンディショナの機能により，Ｐ，Ｎ極に対し商用側のＮ極の電位が変動し，Ｎ極は電源トランス設置点でＥのように接地されているため，Ｇ極の電位も変動することとなりパワーコンディショナが稼動していると正確な検出がおこなえないが，図２と図３に示す方法では，パワーコンディショナ稼動検出部４２を備えておりパワーコンディショナが稼動しているときには，制御部４３，４５が地絡検出部４１の出力を制限するか，地絡検出部４１が動作しないようにして，パワーコンディショナが稼動していないときに地絡検出した情報を表示出力するようにしたので正確な検出が可能となる。
【００２４】
図４と図５はパワーコンディショナ稼動検出部４２の構成例である。
図４の例では電圧検出部４２１がＰ，Ｎ極間の電圧を検出し，該電圧を判定部４２２がパワーコンディショナ５が稼動する電圧であるかどうかを判定し，該電圧であればパワーコンディショナが稼動していると判定する。
【００２５】
図５の例では，電圧検出部４２３がＰ−Ｇ間の電圧とＧ−Ｎ間の電圧を検出し，検出した電圧が規定以上に変動している場合は判定部４２４がパワーコンディショナが稼動していると判定する。すなわち図４も図５に示す例ともパワーコンディショナから直に稼動しているかどうかの情報を別途に電線などを引きまわすことなく，Ｐ，Ｎ極間の電圧のみで判定しているからＰ，Ｎ極間に検出線を接続するのみでパワーコンディショナの稼動を判定でき，設置場所などの制約をうけることがない。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように，本件の発明によれば，太陽光発電パネルと直流を交流に変換して一線が接地された交流電路に接続されるパワーコンディショナからなる太陽光発電システムの太陽光発電パネルの地絡検出装置において，検出が確実におこなえる装置を得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の地絡検出装置を設置した太陽光発電システムの構成図
【図２】本件発明の請求項１の地絡検出装置の構成図
【図３】本件発明の請求項２の地絡検出装置の構成図
【図４】本件発明による請求項３の地絡検出装置のパワーコンディショナの構成図
【図５】本件発明による請求項４の地絡検出装置のパワーコンディショナの構成図
【符号の説明】
１      ・・太陽光発電パネル
２      ・・Ｐ極電線
３      ・・Ｎ極電線
４      ・・地絡検出装置
５      ・・パワーコンディショナ
６      ・・Ｌ１相電圧線
７      ・・中性線
８      ・・Ｌ２相電圧線
９      ・・負荷Ａ
１０    ・・負荷Ｂ
１１    ・・回路遮断器
１５    ・・電源トランス
４１    ・・地絡検出部
４２    ・・パワーコンディショナ稼動検出部
４３    ・・制御部
４４    ・・表示出力部
４５    ・・制御部
４２１  ・・電圧検出部
４２２  ・・判定部
４２３  ・・電圧変動検出部
４２４  ・・判定部
【図１】
0004463936.tif 000002
【図２】
0004463936.tif 000003
【図３】
0004463936.tif 000004
【図４】
0004463936.tif 000005
【図５】
0004463936.tif 000006