(57)【要約】  アーク検出回路（１０）は、電力供給装置（ＰＶパネル（３０））から伝送路（３６）を介して供給される電流を検出する電流検出器（１２）と、伝送路（３６）に印加される電圧を検出する電圧検出器（１４）と、当該電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、当該電圧に基づいて、伝送路（３６）におけるアークの発生を判定するアーク判定部（１６）とを備える。
2018150876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給装置から伝送路を介して供給される電流を検出する電流検出器と、
前記伝送路に印加される電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、前記電圧に基づいて、前記伝送路におけるアークの発生を判定するアーク判定部とを備える
アーク検出回路。
【請求項２】
前記アーク判定部は、前記電流の所定の周波数成分が第一閾値を超える直前及び直後における前記電圧の差である降下電圧が第二閾値より大きい場合に前記アークが発生したと判定する
請求項１に記載のアーク検出回路。
【請求項３】
前記電力供給装置から出力される直流電力は、前記伝送路を介して、前記直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナに供給され、
前記アーク検出回路は、前記電力供給装置から前記伝送路への入力電流及び入力電圧の関係を示す特性データを記憶する記憶部を有し、
前記アーク判定部は、前記所定の周波数成分が前記第一閾値を超えた場合に、さらに、前記電圧及び前記電流と、前記特性データに示される関係との比較結果に基づいて、前記伝送路におけるアークの発生を判定する
請求項１又は２に記載のアーク検出回路。
【請求項４】
前記アーク判定部は、前記所定の周波数成分が前記第一閾値を超えたことを検出した時点以降に前記伝送路において発生する熱量を、前記電圧と、前記電流と、前記時点からの経過時間とに基づいて算出し、前記熱量と第三閾値との比較結果に基づいて、前記伝送路におけるアークの発生を判定する
請求項１又は２に記載のアーク検出回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
前記アーク検出回路から出力される信号に基づいて制御される開閉器とを備える
開閉器システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク検出回路と、
前記電力供給装置からの電力が前記伝送路を介して供給されるパワーコンディショナとを備える
パワーコンディショナシステム。
【請求項７】
電力供給装置から伝送路を介して供給される電流を検出する電流検出ステップと、
前記伝送路に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、前記電圧に基づいて、前記伝送路におけるアークの発生を判定する判定ステップとを含む
アーク検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送路におけるアークを検出するアーク検出回路、開閉器システム、パワーコンディショナシステム及びアーク検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｉｃ）パネルなどの電力供給装置から伝送路を介して供給される直流電力をパワーコンディショナで交流電力に変換するシステムが知られている。ＰＶパネルとパワーコンディショナとを接続する伝送路は、屋外に配置されることが多いため劣化し易い。このような伝送路の劣化に起因してアーク（つまりアーク放電）が発生する場合がある。アークが発生した場合に伝送路に流れる電流を遮断するために、伝送路に開閉器が設けられる。しかしながら、アーク発生時に、開閉器がトリップする程度に大きい電流が流れない場合がある。このため、アーク発生時に伝送路に電流が流れ続ける場合がある。そこで、アークを検出するためのアーク検出手段が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されたアーク検出手段においては、伝送路に印加される電圧及び電流に基づいてアークを検出しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたアーク検出手段では、アークによる電圧及び電流の変動と、アーク以外のノイズなどの要因による電圧及び電流の変動との区別が十分にできない。【０００５】
そこで、本発明は、電力供給装置からの電力を伝送する伝送路において発生するアークを正確に検出できるアーク検出回路などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るアーク検出回路の一態様は、電力供給装置から伝送路を介して供給される電流を検出する電流検出器と、前記伝送路に印加される電圧を検出する電圧検出器と、前記電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、前記電圧に基づいて、前記伝送路におけるアークの発生を判定するアーク判定部とを備える。【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る開閉器システムの一態様は、上記アーク検出回路と、上記アーク検出回路から出力される信号に基づいて制御される開閉器とを備える。【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るパワーコンディショナシステムの一態様は、上記アーク検出回路と、上記電力供給装置からの電力が上記伝送路を介して供給されるパワーコンディショナとを備える。【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明に係るアーク検出方法の一態様は、電力供給装置から伝送路を介して供給される電流を検出する電流検出ステップと、前記伝送路に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、前記電圧に基づいて、前記伝送路におけるアークの発生を判定する判定ステップとを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、電力供給装置からの電力を伝送する伝送路において発生するアークを正確に検出できるアーク検出回路などを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係るアーク検出回路の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るアーク検出回路におけるアーク検出方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１に係るアーク判定部において、アークが発生していない場合に取得される電流の周波数スペクトルの一例を示すグラフである。
【図４】図４は、実施の形態１に係るアーク判定部において比較される第一閾値及び所定の周波数成分を示すグラフである。
【図５】図５は、実施の形態２に係るアーク検出回路の全体構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係るアーク検出回路におけるアーク検出方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態３に係るアーク検出回路の全体構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係るＰＶパネルから伝送路への入力電流及び入力電圧の関係を示すグラフである。
【図９】図９は、実施の形態３に係るアーク検出回路におけるアーク検出方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係るアーク検出回路の他の接続態様を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１４】
（実施の形態１）
［１−１．全体構成］
実施の形態１に係るアーク検出回路の全体構成について、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係るアーク検出回路１０の全体構成を示すブロック図である。なお、図１においては、アーク検出回路１０が設けられる伝送路３６と、伝送路３６に接続されたＰＶパネル３０、開閉器４０及びパワーコンディショナ（パワコン）５０と、開閉器４０の開閉を切り換える開閉制御回路４２とが併せて示されている。
【００１６】
ＰＶパネル３０は、直流電力を伝送路３６に出力する電力供給装置の一例である。なお、本実施の形態では、電力供給装置の一例としてＰＶパネル３０を用いているが、電力供給装置はＰＶパネル３０に限定されない。例えば、電力供給装置はＰＶパネル３０以外の発電装置であってもよい。
【００１７】
伝送路３６は、ＰＶパネル３０などの電力供給装置から出力された直流電力をパワーコンディショナ５０に伝送する電力線である。伝送路３６は、銅などの導電性部材からなる導線と、当該導線を保護する絶縁部材からなる被覆とを有する。例えば、当該被覆が劣化した場合に、アークが発生し得る。
【００１８】
開閉器４０は、伝送路３６の開閉を切り換える電力機器である。本実施の形態では、開閉器４０は、開閉制御回路４２からの信号に基づいて開閉が切り換えられる。
【００１９】
開閉制御回路４２は、開閉器４０の開閉を制御するドライバである。本実施の形態では、開閉制御回路４２は、アーク検出回路１０からの信号に基づいて開閉器４０の開閉を制御する。
【００２０】
パワーコンディショナ５０は、電力供給装置から出力される直流電力が、伝送路３６を介して供給される機器であり、供給された直流電力を交流電力に変換して出力する。本実施の形態では、パワーコンディショナ５０は、例えば、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式を採用しており、ＰＶパネル３０から供給される直流電力の電流及び電圧を電力が最大となる値に調整する。パワーコンディショナ５０は、入力された直流電力を、例えば、電圧が１００Ｖで、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力に変換する。これによりパワーコンディショナ５０から出力される交流電力を家庭用電気機器などで使用できる。
【００２１】
アーク検出回路１０は、電力供給装置からパワーコンディショナ５０に電力を伝送する伝送路３６において発生するアークを検出する回路である。アーク検出回路１０は、電流検出器１２と、電圧検出器１４と、アーク判定部１６とを備える。
【００２２】
電流検出器１２は、電力供給装置から伝送路３６を介して供給される電流を検出する検出器である。本実施の形態では、ＰＶパネル３０から供給される電流を検出し、検出した電流に対応する信号をアーク判定部１６に出力する。電流検出器１２は、例えば、微小な抵抗値を有する抵抗素子などで構成し得る。このような抵抗素子を伝送路３６に挿入し、抵抗素子に印可される電圧を検出することで、伝送路３６に流れる電流に対応する値を検出できる。
【００２３】
電圧検出器１４は、伝送路３６に印加される電圧を検出する検出器である。電圧検出器１４は、例えば、伝送路３６における高電位側の電力線と、低電位側の電力線との間の電圧を検出し、検出した電圧に対応する信号をアーク判定部１６に出力する。
【００２４】
アーク判定部１６は、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、電圧検出器１４で検出された電圧に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する処理部である。
【００２５】
アーク判定部１６には、伝送路３６に流れる電流に対応する電流信号が電流検出器１２から入力され、アーク判定部１６は、電流信号の周波数特性を解析する。アーク判定部１６は、例えば、電流信号の時間波形をフーリエ変換することによって電流信号の周波数スペクトルを取得する。アーク判定部１６は、取得した周波数スペクトルに基づいて、電流の所定の周波数成分と第一閾値とを比較する。なお、上記所定の周波数成分及び第一閾値については後述する。
【００２６】
また、アーク判定部１６は、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超える直前及び直後における、電圧検出器１４で検出された電圧の差である降下電圧と第二閾値とを比較する。なお、上記第二閾値については後述する。
【００２７】
以上のように、アーク判定部１６は、電流の所定の周波数成分と第一閾値との比較結果、及び、降下電圧と第二閾値との比較結果に基づいて、アークの発生を判定する。
【００２８】
アーク判定部１６は、アークが発生したと判定した場合に、開閉制御回路４２に信号を出力する。これに伴い、開閉制御回路４２から、開閉器４０が開状態となるように制御するための信号が出力される。これにより、開閉器４０が開状態となり、ＰＶパネル３０からパワーコンディショナ５０への電力の伝送が遮断される。これにより、アークが発生した状態で、電力が伝送され続けることを抑制できる。
【００２９】
アーク判定部１６は、例えば、マイコン（ＭＣＵ；Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）で実現される。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、タイマ、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器を含む入出力回路などを有する１チップの半導体集積回路である。
【００３０】
［１−２．動作］
次に、本実施の形態に係るアーク検出回路１０の動作について図面を用いて説明する。
【００３１】
図２は、本実施の形態に係るアーク検出回路１０におけるアーク検出方法を示すフローチャートである。図３は、本実施の形態に係るアーク判定部１６において、アークが発生していない場合に取得される電流の周波数スペクトルの一例を示すグラフである。図４は、本実施の形態に係るアーク判定部１６において比較される第一閾値及び所定の周波数成分を示すグラフである。なお、図４には、アークが発生している場合に生成される電流の周波数スペクトルの一例が点線で示されている。
【００３２】
図２に示されるように、まず、アーク検出回路１０の電流検出器１２は、電力供給装置から伝送路３６を介して供給される電流を検出する（Ｓ１１）。本実施の形態では、電流検出器１２は、電力供給装置の一例であるＰＶパネル３０から供給される電流を検出し、検出した電流に対応する電流信号をアーク判定部１６に出力する。
【００３３】
続いて、アーク検出回路１０の電圧検出器１４は、伝送路３６に印加される電圧を検出する（Ｓ１２）。本実施の形態では、電圧検出器１４は、検出した電圧に対応する電圧信号をアーク判定部１６に出力する。
【００３４】
続いて、アーク判定部１６は、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ１３）。アーク判定部１６には、伝送路３６に流れる電流に対応する電流信号が電流検出器１２から入力され、アーク判定部１６は、例えば、電流信号の時間波形をフーリエ変換することによって、図３及び図４に示されるような電流信号の周波数スペクトルを取得する。アーク判定部１６は、取得された周波数スペクトルに基づいて、電流の所定の周波数成分と第一閾値とを比較する。
【００３５】
電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分とは、図４に示されるように、伝送路３６においてアークが発生した場合に、伝送路３６に流れる電流に重畳されるノイズが含まれる周波数成分である。伝送路３６においてアークが発生する場合、固有の周波数帯のノイズが増加する。
【００３６】
図４に示される第一閾値は、アークの発生を判定するための基準値である。図４の点線のグラフで示されるように、アーク発生時には、電流の所定の周波数成分が、第一閾値を超える。第一閾値は、例えば、実験的に求められる。例えば、第一閾値はアークが発生していない場合における所定の周波数成分より大きく、かつ、アークが発生している場合の所定の周波数成分より小さい値に定めることができる。
【００３７】
図２に戻って、アーク判定部１６は、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えていないと判断した場合には（Ｓ１３でＮＯ）、ステップＳ１１に戻る。
【００３８】
一方、アーク判定部１６は、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えたと判断した場合には（Ｓ１３でＹＥＳ）、電圧検出器１４で検出された降下電圧と第二閾値とを比較する（Ｓ１４）。伝送路３６においてアークが発生した場合には、伝送路３６に印加される電圧が低下する。そこで、本実施の形態では、所定の周波数成分が第一閾値を超える直前及び直後に電圧検出器１４で検出された各電圧の差（すなわち、直前の電圧から直後の電圧を引いた電圧差）から降下電圧を検出し、アーク判定部１６は、当該降下電圧と第二閾値とを比較する。第二閾値は、例えば、予め実験、シミュレーションなどによって求められたアーク発生時の降下電圧より小さくゼロ以上の値に定められる。降下電圧が第二閾値以下である場合には、アークが発生していないと推測され、降下電圧が第二閾値より大きい場合には、アークが発生したと推測される。したがって、アーク判定部１６は、電圧検出器１４で検出された降下電圧が第二閾値以下と判断した場合には（Ｓ１４でＮＯ）、アークが発生していないと判定して、ステップＳ１１に戻る。一方、アーク判定部１６は、電圧検出器１４で検出された降下電圧が第二閾値より大きいと判断した場合には（Ｓ１４でＹＥＳ）、アークが発生したと判定する（Ｓ１５）。つまり、アーク検出回路１０はアークを検出する。アーク判定部１６は、アークが発生したと判定した場合に、開閉制御回路４２に信号を出力する。これに伴い、開閉制御回路４２によって開閉器４０が開状態とされ、ＰＶパネル３０からパワーコンディショナ５０への電力の伝送が遮断される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態に係るアーク検出回路１０においては、アーク発生時に固有の電流の周波数スペクトル変動と、電圧変動とに関する二つの判定基準を用いることにより、アークの発生を正確に検出できる。例えば、周波数スペクトル変動に基づいてアークの発生が推測される場合であっても、電圧変動に基づいてアークが発生していないと推測される場合には、アークが発生していないと判定する。これにより、アーク以外に起因するノイズによって周波数スペクトル変動が発生した場合に、アークが発生したと誤判定することを抑制できる。
【００４０】
［１−３．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係るアーク検出回路１０は、伝送路３６に印加される電圧を検出する電圧検出器１４と、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、電圧に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定するアーク判定部１６とを備える。
【００４１】
このように、アーク検出回路１０においては、アーク発生時に特有の電流の周波数スペクトル変動と、電圧との二つの判定基準を用いることにより、アークの発生を正確に検出できる。
【００４２】
また、アーク検出回路１０において、アーク判定部１６は、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超える直前及び直後における電圧の差である降下電圧が第二閾値より大きい場合にアークが発生したと判定してもよい。
【００４３】
このように、アーク判定部１６は、所定の周波数成分が第一閾値を超える直前から直後における降下電圧と、第二閾値とを比較する。ここで、伝送路３６においてアークが発生した場合には、伝送路３６に印加される電圧が低下するため、降下電圧が第二閾値以下である場合には、アークが発生していないと判定でき、降下電圧が第二閾値より大きい場合には、アークが発生したと判定できる。したがって、アーク検出回路１０は、より正確にアークの発生を検出できる。
【００４４】
また、本実施の形態に係るアーク検出方法は、電力供給装置から伝送路３６を介して供給される電流を検出する電流検出ステップと、伝送路３６に印加される電圧を検出する電圧検出ステップと、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、電圧に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する判定ステップとを含む。
【００４５】
これにより、アーク検出回路１０と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係るアーク検出回路について説明する。本実施の形態に係るアーク検出回路は、実施の形態１に係るアーク検出回路１０におけるアーク判定基準に加えて、さらに、伝送路３６で発生する熱量も判定基準として用いる。以下、本実施の形態に係るアーク検出回路について、実施の形態１に係るアーク検出回路１０との相違点を中心に説明する。
【００４７】
［２−１．全体構成］
まず、本実施の形態に係るアーク検出回路の全体構成について図面を用いて説明する。
【００４８】
図５は、本実施の形態に係るアーク検出回路１１０の全体構成を示すブロック図である。
【００４９】
図５に示されるように、アーク検出回路１１０は、実施の形態１に係るアーク検出回路１０と同様に、電流検出器１２と、電圧検出器１４と、アーク判定部１１６とを備える。アーク検出回路１１０は、アーク判定部１１６の構成において、実施の形態１に係るアーク検出回路１０と相違する。
【００５０】
アーク判定部１１６は、アーク判定部１６と同様に、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、電圧検出器１４で検出された電圧に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する処理部である。本実施の形態では、アーク判定部１１６は、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えたことを検出した時点以降に伝送路３６において発生する熱量を算出する。より具体的には、アーク判定部１１６は、電圧検出器１４で検出された電圧と、電流検出器１２で検出された電流と、上記時点からの経過時間とに基づいて算出する。そして、アーク判定部１１６は、算出された熱量と第三閾値との比較結果に基づいて、伝送路におけるアークの発生を判定する。
【００５１】
［２−２．動作］
次に、本実施の形態に係るアーク検出回路１１０の動作について図面を用いて説明する。
【００５２】
図６は、本実施の形態に係るアーク検出回路１１０におけるアーク検出方法を示すフローチャートである。
【００５３】
図６に示されるように、まず、アーク検出回路１１０のアーク判定部１１６は、内部で記憶している熱量をゼロにリセットする（Ｓ２０）。
【００５４】
続いて、アーク検出回路１１０の電流検出器１２は、電力供給装置から伝送路３６を介して供給される電流を検出する（Ｓ２１）。電流検出器１２は、検出した電流に対応する電流信号をアーク判定部１１６に出力する。
【００５５】
続いて、アーク検出回路１１０の電圧検出器１４は、伝送路３６に印加される電圧を検出する（Ｓ２２）。本実施の形態では、電圧検出器１４は、検出した電圧に対応する電圧信号をアーク判定部１１６に出力する。
【００５６】
続いて、アーク判定部１１６は、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えたか否かを判断する（Ｓ２３）。本ステップＳ２３は、図２に示されるステップＳ１３と同様である。
【００５７】
アーク判定部１１６は、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えていないと判断した場合には（Ｓ２３でＮＯ）、ステップＳ２０に戻る。
【００５８】
一方、アーク判定部１１６は、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えたと判断した場合には（Ｓ２３でＹＥＳ）、電圧検出器１４で検出された降下電圧と第二閾値とを比較する（Ｓ２４）。本ステップＳ２４は、図２に示されるステップＳ１４と同様である。
【００５９】
アーク判定部１１６は、電圧検出器１４で検出された降下電圧が第二閾値以下と判断した場合には（Ｓ２４でＮＯ）、アークが発生していないと判定して、ステップＳ２０に戻る。
【００６０】
一方、アーク判定部１１６は、電圧検出器１４で検出された降下電圧が第二閾値より大きいと判断した場合には（Ｓ２４でＹＥＳ）、熱量を算出する（Ｓ２５）。アーク判定部１１６は、ステップＳ２１で検出された電流と、ステップＳ２２で検出された電圧と、電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えたことを検出した時点からの経過時間とに基づいて、熱量を算出する。例えば、アーク判定部１１６は、ステップＳ２１で検出された電流と、ステップＳ２２で検出された電圧と、ステップＳ２１から後述するステップＳ２６までに要する時間との積を算出する。アーク判定部１１６は、算出した積と、記憶している熱量との和を算出し、当該和を更新された熱量として記憶する。
【００６１】
続いて、アーク判定部１１６は、ステップＳ２５で算出した熱量と、第三閾値とを比較する（Ｓ２６）。ここで、第三閾値として、伝送路３６において許容される熱量を用いることにより、発生する熱量が小さく伝送路３６において実質的に問題とならない程度に軽度のアークの発生を無視することができる。これにより、必要以上に過敏にアーク検出回路１１０がアークを検出することを抑制できる。例えば、第三閾値を、伝送路３６において発火し得る熱量に基づいて定めてもよい。例えば、伝送路３６において発火し得る熱量の１／１０程度の値を第三閾値としてもよい。
【００６２】
アーク判定部１１６は、ステップＳ２６において、ステップＳ２５で算出した熱量が第三閾値より大きいと判断した場合には（Ｓ２６でＹＥＳ）、アークが発生したと判定する（Ｓ２７）。アーク判定部１１６は、アークが発生したと判定した場合に、実施の形態１に係るアーク判定部１６と同様に、開閉制御回路４２に信号を出力する。
【００６３】
一方、アーク判定部１１６は、ステップＳ２６において、ステップＳ２５で算出した熱量が第三閾値以下と判断した場合には（Ｓ２６でＮＯ）、まだアークが発生したとは判断せず、ステップＳ２１に戻る。
【００６４】
以上のように、本実施の形態に係るアーク検出回路１１０において、アーク判定部１１６は、検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、所定の周波数成分が第一閾値を超えたことを検出した時点以降に伝送路３６において発生する熱量を、電圧と、電流と、上記時点からの経過時間とに基づいて算出する。そして、アーク判定部１１６は、電圧と第二閾値との比較結果に加えて、熱量と第三閾値との比較結果に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する。
【００６５】
このようにアーク検出回路１１０においては、アーク発生時に特有の電流の周波数スペクトル変動、及び、電圧変動の二つの判定基準に加えて、さらに、熱量も判定基準として用いることにより、アークの発生をより一層正確に検出できる。また、第三閾値として、伝送路３６において許容される熱量を用いることにより、発生する熱量が小さく伝送路３６において問題とならない程度に軽度のアークの発生を無視することができる。これにより、アーク検出回路１１０が過敏にアークを検出し、伝送路３６が必要以上に頻繁に遮断されることを抑制できる。
【００６６】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係るアーク検出回路について説明する。本実施の形態に係るアーク検出回路は、実施の形態１に係るアーク検出回路１０におけるアーク判定基準に加えて、伝送路３６に入力され得る入力電流及び入力電圧の特性データをアークの発生の判定基準として用いる。以下、本実施の形態に係るアーク検出回路について、実施の形態１に係るアーク検出回路１０との相違点を中心に説明する。
【００６７】
［３−１．全体構成］
まず、本実施の形態に係るアーク検出回路の全体構成について図面を用いて説明する。
【００６８】
図７は、本実施の形態に係るアーク検出回路２１０の全体構成を示すブロック図である。図８は、本実施の形態に係るＰＶパネル３０から伝送路３６への入力電流及び入力電圧の関係を示すグラフである。図８には、ＰＶパネル３０から出力され得る電流及び電圧の特性の一部が複数の破線で示されており、これらの破線上には、パワーコンディショナ５０によって、動作点として選択される点が四角の印で示されている。つまり、これらの動作点を結ぶ実線が、ＰＶパネル３０から伝送路３６への入力電流及び入力電圧の関係を示す。
【００６９】
図７に示されるように、本実施の形態に係るアーク検出回路２１０は、実施の形態１に係るアーク検出回路１０と同様に、電流検出器１２と、電圧検出器１４と、アーク判定部２１６とを備える。アーク検出回路２１０は、さらに、記憶部２１８を備える。
【００７０】
記憶部２１８は、電力供給装置から伝送路３６への入力電流及び入力電圧の関係を示す特性データを記憶する。この特性データは、電力供給装置及びパワーコンディショナ５０の特性によって定められる。本実施の形態では、電力供給装置としてＰＶパネル３０を用いる。これに伴い、特性データは、図８において実線で示される電流及び電圧の組み合わせとなる。記憶部２１８は、このような特性データをテーブルとして記憶してもよいし、図８に実線で示される曲線の関数として記憶してもよい。
【００７１】
なお、記憶部２１８は、ＰＶパネル３０及びパワーコンディショナ５０に対応する特性データだけを記憶していてもよいし、伝送路３６に接続され得る複数種類のＰＶパネル、及び、複数種類のパワーコンディショナに対応する複数の特性データを記憶していてもよい。
【００７２】
アーク判定部２１６は、実施の形態１に係るアーク判定部１６と同様に、電流検出器１２で検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、電圧検出器１４で検出された電圧に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する処理部である。本実施の形態に係るアーク判定部２１６は、所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、さらに、検出された電流及び電圧の関係と、記憶部２１８に記憶される特性データに示される関係との比較結果に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する。
【００７３】
［３−２．動作］
次に、本実施の形態に係るアーク検出回路２１０の動作について図面を用いて説明する。
【００７４】
図９は、本実施の形態に係るアーク検出回路２１０におけるアーク検出方法を示すフローチャートである。
【００７５】
図９に示される、ステップＳ３１〜ステップＳ３４については、図２に示されるステップＳ１１〜ステップＳ１４と同様であるため説明を省略する。以下、図９に示されるステップＳ３４において判断がなされた後の各ステップについて説明する。
【００７６】
アーク判定部２１６は、電圧検出器１４で検出された降下電圧が第二閾値以下と判断した場合には（Ｓ３４でＮＯ）、アークが発生していないと判定して、ステップＳ３１に戻る。一方、アーク判定部２１６は、電圧検出器１４で検出された電圧が第二閾値より大きいと判断した場合には（Ｓ３４でＹＥＳ）、電流検出器１２で検出された電流、及び、電圧検出器１４で検出された電圧と、記憶部２１８に記憶される特性データに示される関係とを比較する。つまり、電流及び電圧が、図８に示される実線の曲線上にあるか否かを判断する（Ｓ３５）。ここで、例えば、電流又は電圧と、図８に示される曲線上の値との誤差が５％以上である場合に、電流及び電圧が、特性データに示される関係から逸脱していると判断してよい。
【００７７】
アーク判定部２１６は、電流及び電圧が特性データに示される関係から逸脱していないと判断した場合（Ｓ３５でＮＯ）、アークが発生していないと判定してステップＳ３１に戻る。
【００７８】
一方、アーク判定部２１６は、電流及び電圧が特性データに示される関係から逸脱していると判断した場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、アークが発生したと判定する（Ｓ３６）。アーク判定部２１６は、アークが発生したと判定した場合に、実施の形態１に係るアーク判定部１６と同様に、開閉制御回路４２に信号を出力する。
【００７９】
以上のように、本実施の形態に係るアーク検出回路２１０は、ＰＶパネル３０から伝送路３６への入力電流及び入力電圧の関係を示す特性データを記憶する記憶部２１８を有し、アーク判定部２１６は、検出された電流の所定の周波数成分が第一閾値を超えた場合に、さらに、電圧及び電流と、特性データに示される関係との比較結果に基づいて、伝送路３６におけるアークの発生を判定する。
【００８０】
このようにアーク検出回路２１０においては、アーク発生時に特有の電流の周波数スペクトル変動、及び、電圧変動の二つの判定基準に加えて、さらに、ＰＶパネル３０から伝送路３６への入力電流及び入力電圧の特性も判定基準として用いる。これにより、アーク検出回路２１０においては、アークの発生をより一層正確に検出できる。
【００８１】
（変形例など）
以上、本発明について、各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００８２】
例えば、上記各実施の形態に係るアーク検出回路は、開閉制御回路４２に信号を出力して、開閉器４０を開状態としたが、アーク検出回路からの信号は、開閉制御回路４２以外の機器に入力されてもよい。このような変形例について、図面を用いて説明する。図１０は、実施の形態１に係るアーク検出回路１０の他の接続態様を示すブロック図である。図１０に示されるように、アーク検出回路１０は、パワーコンディショナ５０に信号を出力してもよい。パワーコンディショナ５０は、アーク検出回路からの信号を受けて、動作を停止してもよいし、伝送路３６からの入力電力を遮断してもよい。これにより、アークが発生した場合に、ＰＶパネル３０からパワーコンディショナ５０への電力の供給を停止することができる。
【００８３】
また、本発明の一態様は、上記各実施の形態に係るアーク検出回路と、アーク検出回路から出力される信号に基づいて制御される開閉器４０とを備える開閉器システムとして実現されてもよい。また、開閉器４０が、アーク検出回路を備えてもよい。
【００８４】
また、本発明の一態様は、上記各実施の形態に係るアーク検出回路と、電力供給装置からの電力が伝送路３６を介して供給されるパワーコンディショナ５０とを備えるパワーコンディショナシステムとして実現されてもよい。また、パワーコンディショナ５０が、アーク検出回路を備えてもよい。
【００８５】
また、上記各実施の形態に係るアーク検出回路は、マイコンによってソフトウェア的に実現されたが、パーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータにおいてソフトウェア的に実現されてもよい。さらに、アーク検出回路は、Ａ／Ｄ変換器、論理回路、ゲートアレイ、Ｄ／Ａ変換器等で構成される専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
【００８６】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８７】
１０、１１０、２１０  アーク検出回路
１２  電流検出器
１４  電圧検出器
１６、１１６、２１６  アーク判定部
３０  ＰＶパネル（電力供給装置）
３６  伝送路
４０  開閉器
５０  パワーコンディショナ（パワコン）
２１８  記憶部
【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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【国際調査報告】
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