特許 5802076 地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5802076

(24)【登録日】2015年9月4日

(45)【発行日】2015年10月28日

(54)【発明の名称】地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02S 50/00 20140101AFI20151008BHJP

   H02S 10/00 20140101ALI20151008BHJP

   G01R 31/02 20060101ALI20151008BHJP

【ＦＩ】

   H02S50/00

   H02S10/00

   G01R31/02

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-168705(P2011-168705)

(22)【出願日】2011年8月1日

(65)【公開番号】特開2013-33827(P2013-33827A)

(43)【公開日】2013年2月14日

【審査請求日】2013年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004444

【氏名又は名称】ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】石井 隆文

【審査官】 荒井 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５６−００２５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９９４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１６６７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９７２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２１８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１５０６０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−１０４７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｓ ５０／００

Ｈ０２Ｓ １０／００

Ｇ０１Ｒ ３１／０２

Ｇ０１Ｒ ２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、前記太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池内の地絡を検出する地絡検出装置であって、
一方側が大地に接続されていると共に、他方側が前記太陽電池の第１所定箇所に接続可能な第１接地電路と、
一方側が大地に接続されていると共に、他方側が前記太陽電池の第２所定箇所に接続可能な第２接地電路と、
前記第１接地電路上に設けられ、前記太陽電池に分圧抵抗を介さずに第１直流電圧値を印加する第１直流電源と、
前記第１接地電路に流れる電流に関する第１測定値、及び前記第２接地電路に流れる電流に関する第２測定値を測定する測定部と、
前記測定部の動作の制御と、前記測定部により測定された前記第１及び第２測定値に基づく地絡検出と、を実施する制御部と、を備え、
前記制御部は、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池に前記第１接地電路を接続させ、前記第１直流電源により前記第１直流電圧値を前記太陽電池の負極の電位が大地電位以上となるように分圧抵抗を介さずに前記太陽電池に印加させ、この状態で前記測定部により前記第１測定値を測定させる第１測定処理と、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池に前記第２接地電路を接続させ、前記第２接地電路上に設けられた第２直流電源により第２直流電圧値を前記太陽電池の正極の電位が大地電位以下となるように分圧抵抗を介さずに前記太陽電池に印加させ、この状態で前記測定部により前記第２測定値を測定させる第２測定処理と、
測定させた前記第１及び第２測定値に基づいて地絡の検出を行う地絡検出処理と、を実行すること、と特徴とする地絡検出装置。

【請求項2】

前記第１接地電路は、直列接続された第１抵抗を有し、
前記第２接地電路は、第２抵抗を有し、
前記第１測定処理は、前記第１抵抗に流れる電流に関する測定値を前記第１測定値として前記測定部により測定させ、
前記第２測定処理は、前記第２抵抗に流れる電流に関する測定値を前記第２測定値として前記測定部により測定させること、を特徴とする請求項１記載の地絡検出装置。

【請求項3】

前記太陽電池の前記第１所定箇所と前記第２所定箇所とは、少なくとも前記太陽電池の定格出力想定時における電位が互いに等しいこと、を特徴とする請求項１又は２記載の地絡検出装置。

【請求項4】

前記太陽電池の前記第１所定箇所と前記第２所定箇所とは、同一の結線上に位置すること、を特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の地絡検出装置。

【請求項5】

太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、前記太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池内の地絡を検出する地絡検出装置であって、
一方側が大地に接続されていると共に他方側が前記太陽電池の所定箇所に接続可能とされ、少なくとも第１直流電圧値と第２直流電圧値を生成し前記太陽電池に対して分圧抵抗を介さずに出力する直流電圧生成部と、
前記所定箇所から大地に流れる電流に関する第１及び第２測定値を測定する測定部と、
前記測定部と前記直流電圧生成部の動作の制御、及び前記測定部により測定された測定結果に基づく地絡検出を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池に前記直流電圧生成部を接続させ、前記直流電圧生成部により前記第１直流電圧値を前記太陽電池の負極の電位が大地電位以上となるように分圧抵抗を介さずに前記所定箇所に印加させ、この状態で前記測定部により前記第１測定値を測定させる第１測定処理と、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池に前記直流電圧生成部を接続させ、前記直流電圧生成部により前記第２直流電圧値を前記太陽電池の正極の電位が大地電位以下となるように分圧抵抗を介さずに前記所定箇所に印加させ、この状態で前記測定部により前記第２測定値を測定させる第２測定処理と、
測定させた前記第１及び第２測定値に基づいて地絡の検出を行う地絡検出処理と、を実行することを特徴とする地絡検出装置。

【請求項6】

前記第１及び第２直流電圧値の差の絶対値は、第１直流電圧値をＶ_１、第２直流電圧値をＶ_２、前記太陽電池の極間電圧値をＶ_ｓとしたとき、下式（１）を満たすこと、を特徴とする請求項５記載の地絡検出装置。
１／２・｜Ｖ_ｓ｜ ≦ ｜Ｖ_１−Ｖ_２｜ ≦ ３×｜Ｖ_ｓ｜ … （１）

【請求項7】

前記太陽光発電システムは、当該太陽光発電システムに生じる過電圧を大地へ逃がすためのサージアブソーバを備えており、
前記第１測定処理は、前記太陽電池の正極の電位が前記サージアブソーバの正極側設定電位以下となるように前記第１直流電圧値を印加させ、
前記第２測定処理は、前記太陽電池の負極の電位が前記サージアブソーバの負極側設定電位以上となるように前記第２直流電圧値を印加させること、を特徴とする請求項５又は６記載の地絡検出装置。

【請求項8】

太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、前記太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池内の地絡を検出する地絡検出方法であって、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池の第１所定箇所と大地との間において前記太陽電池に対して分圧抵抗を介さずに、前記太陽電池の負極の電位が大地電位以上となるように第１直流電圧値を印加し、この状態で前記第１所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第１測定値を測定する第１測定ステップと、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池の第２所定箇所と大地との間において前記太陽電池に対して分圧抵抗を介さずに、前記太陽電池の正極の電位が大地電位以下となるように前記第１直流電圧値とは異なる第２直流電圧値を印加し、この状態で前記第２所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第２測定値を測定する第２測定ステップと、
測定した前記第１及び第２測定値に基づいて地絡を検出する地絡検出ステップと、を備えたことを特徴とする地絡検出方法。

【請求項9】

太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、
前記太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、
請求項１〜７の何れか一項記載の地絡検出装置と、を具備すること、を特徴とする太陽光発電システム。

【請求項10】

太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、前記太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池内の地絡を検出するための地絡検出プログラムであって、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池の第１所定箇所と大地との間において前記太陽電池に対して分圧抵抗を介さずに、前記太陽電池の負極の電位が大地電位以上となるように第１直流電圧値を印加させ、この状態で前記第１所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第１測定値を測定させる第１測定機能と、
大地に対し絶縁化された前記太陽電池の第２所定箇所と大地との間において前記太陽電池に対して分圧抵抗を介さずに、前記太陽電池の正極の電位が大地電位以下となるように前記第１直流電圧値とは異なる第２直流電圧値を印加させ、この状態で前記第２所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第２測定値を測定させる第２測定機能と、をコンピュータに実行させること、を特徴とする地絡検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、一般的な太陽光発電システムとして、太陽光が利用して発電を行う太陽電池と、この太陽電池で発電された電力を消費又は変換するパワーコンディショナ等の負荷装置と、を備えたものが知られている。このような太陽光発電システムにおいて太陽電池内に絶縁不良があると、例えば人や物が絶縁不良箇所に触れたときや、絶縁不良箇所と金属架台等とが接触したとき、電気回路が外部と意図しない形で接触する地絡が生じる場合がある。

【0003】

そこで、この地絡を検出するものとして、例えば特許文献１に地絡検出装置が開示されている。特許文献１に開示された地絡検出装置では、接地された太陽電池の電路から大地に流れる漏れ電流値が測定され、この漏れ電流値が予め設定された電流設定値を超えたとき、太陽電池の地絡が検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−１５８２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年、上述したような地絡検出装置として、例えば交流電源により交流電圧を太陽電池に印加し、交流電圧を介して太陽電池と大地との間に流れる電流値及びその波形データを測定し、これら電流値及び波形データに基づき地絡を検出するもの（いわゆる、ＡＣバイアス法による地絡検出装置）が開発されている。しかし、この地絡検出装置では、誘電損失をキャンセルすることが困難である。さらには、波形データの測定が必要なことから高価なＤＰＳ（Digital Signal Processing）が要されるため、高コスト化するという問題がある。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低コストで精度よく地絡を検出できる地絡検出装置、地絡検出方法、太陽光発電システム及び地絡検出プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明に係る地絡検出装置は、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、太陽電池内の地絡を検出する地絡検出装置であって、一方側が大地に接続されていると共に、他方側が太陽電池の第１所定箇所に接続可能な第１接地電路と、一方側が大地に接続されていると共に、他方側が太陽電池の第２所定箇所に接続可能な第２接地電路と、第１接地電路上に設けられ、太陽電池に第１直流電圧値を印加する第１直流電源と、第１接地電路に流れる電流に関する第１測定値、及び第２接地電路に流れる電流に関する第２測定値を測定する測定部と、測定部の動作の制御と、測定部により測定された第１及び第２測定値に基づく地絡検出と、を実施する制御部と、を備え、制御部は、大地に対し絶縁化された太陽電池に第１接地電路を接続させ、第１直流電源により第１直流電圧値を太陽電池に印加させ、この状態で測定部により第１測定値を測定させる第１測定処理と、大地に対し絶縁化された太陽電池に第２接地電路を接続させ、この状態で測定部により第２測定値を測定させる第２測定処理と、測定させた第１及び第２測定値に基づいて地絡の検出を行う地絡検出処理と、を実行すること、と特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る地絡検出装置は、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、太陽電池内の地絡を検出する地絡検出装置であって、一方側が大地に接続されていると共に他方側が太陽電池の所定箇所に接続可能とされ、少なくとも第１直流電圧値と第２直流電圧値を生成し出力する直流電圧生成部と、所定箇所から大地に流れる電流に関する第１及び第２測定値を測定する測定部と、測定部と直流電圧生成部の動作の制御、及び測定部により測定された測定結果に基づく地絡検出を実行する制御部と、を備え、制御部は、大地に対し絶縁化された太陽電池に直流電圧生成部を接続させ、直流電圧生成部により第１直流電圧値を所定箇所に印加させ、この状態で測定部により第１測定値を測定させる第１測定処理と、大地に対し絶縁化された太陽電池に直流電圧生成部を接続させ、直流電圧生成部により第２直流電圧値を所定箇所に印加させ、この状態で測定部により第２測定値を測定させる第２測定処理と、測定させた第１及び第２測定値に基づいて地絡の検出を行う地絡検出処理と、を実行することを特徴とする。

【0009】

本発明の地絡検出装置では、直流電圧を太陽電池に印加するため、誘電損失による悪影響が地絡検出に及ぶのを抑制することができる。また、地絡検出にＤＰＳを用いる必要がなく、第１及び第２測定値の測定及び処理を容易且つ安価に行うことが可能となる。さらには、地絡検出に際して、２つの測定値、つまり第１及び第２測定値を測定しているため、地絡箇所の絶縁抵抗値及び電位を未知数とし第１及び第２測定値に基づき演算することで、これら絶縁抵抗値及び電位をも確実に検出することができる。従って、本発明によれば、低コストで確実に地絡を検出することが可能となる。

【0010】

なお、「太陽電池」は、１つの太陽電池セルや１つの太陽電池モジュールであってもよいし、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングであってもよいし、複数の太陽電池ストリングを並列に接続した太陽電池アレイであってもよい。或いは、複数の太陽電池モジュールの直列又は並列の接続状態を随時切り替えるシステムであってもよい（以下、同じ）。

【0011】

また、第１接地電路は、直列接続された第１抵抗を有し、第２接地電路は、第２抵抗を有し、第１測定処理は、第１抵抗に流れる電流に関する測定値を第１測定値として測定部により測定させ、第２測定処理は、第２抵抗に流れる電流に関する測定値を第２測定値として測定部により測定させること、が好ましい。この場合、第１及び第２抵抗を介在させることで、過電流により太陽電池が損傷するのを抑制することができる。

【0012】

また、太陽電池の第１所定箇所と第２所定箇所とは、少なくとも太陽電池の定格出力想定時における電位が互いに等しいこと、が好ましい。この場合、第１及び第２所定箇所の電位を考慮せずに、地絡箇所の絶縁抵抗値及び電位を検出することが可能となる。

【0013】

また、太陽電池の第１所定箇所と第２所定箇所とは、同一の結線上に位置すること、が好ましい。同一結線上は太陽電池の出力状況によらず概ね同電位が維持されることから、第１所定箇所と第２所定箇所とを同一の結線上に設けることで、太陽電池の出力状況によらずに、地絡箇所の絶縁抵抗値と電位を正確に検出することが可能となる。

【0014】

また、第２接地電路上に第２抵抗と直列に設けられ、太陽電池に第２直流電圧値を印加する第２直流電源をさらに備え、第２測定処理は、大地に対し絶縁化された太陽電池の第２所定箇所に第２接地電路を接続させ、第２直流電源により第２直流電圧値を太陽電池に印加させ、この状態で測定部により第２測定値を測定させる場合がある。これにより、太陽電池に２種の直流電圧を印加することが可能となり、太陽電池の対地電位を自在に制御することができ、確実に地絡を検出することができる。

【0015】

また、第１及び第２直流電圧値の差の絶対値は、第１直流電圧値をＶ_１、第２直流電圧値をＶ_２、太陽電池の極間電圧値をＶ_ｓとしたとき、下式（１）を満たすこと、が好ましい。
１／２・｜Ｖ_ｓ｜ ≦ ｜Ｖ_１−Ｖ_２｜ ≦ ３×｜Ｖ_ｓ｜ … （１）
ここで、第１及び第２直流電圧の差が極端に小さい場合、第１及び第２測定値に基づき地絡を検出する際、その演算過程でいわゆる桁落ち（有効数字の桁数が少なくなる現象）が発生する虞がある。一方、第１及び第２直流電圧の差が極端に大きい場合、太陽電池に対地高電位（対地過電圧）が発生し、短絡等した場合に大電流が流れる虞がある。この点、上式（１）によれば、上述した桁落ちの発生及び対地高電位の発生をともに好適に軽減することができる。その結果、安全性を高めつつ感度よく地絡検出を行うことが可能となる。

【0016】

また、第１測定処理は、太陽電池の負極の電位が大地電位以上となるように第１直流電圧値を印加させ、第２測定処理は、太陽電池の正極の電位が大地電位以下となるように第２直流電圧値を印加させること、が好ましい。この場合、第１測定処理にて地絡箇所を流れる電流と、第２測定処理にて地絡箇所を流れる電流とが、地絡箇所によらず常に異符号となるため、上述した桁落ちの発生を一層抑制することができ、地絡検出を一層感度よく行うことが可能となる。

【0017】

また、太陽光発電システムは、当該太陽光発電システムに生じる過電圧を大地へ逃がすためのサージアブソーバを備えており、第１測定処理は、太陽電池の正極の電位がサージアブソーバの正極側設定電位以下となるように第１直流電圧値を印加させ、第２測定処理は、太陽電池の負極の電位がサージアブソーバの正極側設定電位以上となるように第２直流電圧値を印加させること、が好ましい。この場合、第１及び第２直流電圧値を太陽電池に印加した際にサージアブソーバが作動してしまうのを抑制でき、サージアブソーバの作動で正確な第１及び第２測定値を測定できないことを防止できる。

【0018】

また、本発明に係る地絡検出方法は、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、太陽電池内の地絡を検出する地絡検出方法であって、大地に対し絶縁化された太陽電池の第１所定箇所と大地との間に第１直流電圧値を印加し、この状態で第１所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第１測定値を測定する第１測定ステップと、大地に対し絶縁化された太陽電池の第２所定箇所と大地との間に第１直流電圧値とは異なる第２直流電圧値を印加し、この状態で第２所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第２測定値を測定する第２測定ステップと、測定した第１及び第２測定値に基づいて地絡を検出する地絡検出ステップと、を備えたことを特徴とする。

【0019】

また、本発明に係る太陽光発電システムは、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、上記地絡検出装置と、を具備すること、を特徴とする。

【0020】

また、本発明に係る地絡検出プログラムは、太陽光を利用して発電を行う太陽電池と、太陽電池で発電された電力を消費又は変換する負荷装置と、を具備する太陽光発電システムにおいて、太陽電池内の地絡を検出するための地絡検出プログラムであって、大地に対し絶縁化された太陽電池の第１所定箇所と大地との間に第１直流電圧値を印加させ、この状態で第１所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第１測定値を測定させる第１測定機能と、大地に対し絶縁化された太陽電池の第２所定箇所と大地との間に第１直流電圧値とは異なる第２直流電圧値を印加させ、この状態で第２所定箇所と大地との間を流れる電流に関する第２測定値を測定させる第２測定機能と、をコンピュータに実行させること、を特徴とする。

【0021】

これら本発明に係る地絡検出方法、太陽光発電システム、及び地絡検出プログラムにおいても、上記作用効果、すなわち、低コストで精度よく地絡を検出できるという作用効果が奏される。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、低コストで精度よく地絡を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。

【図2】地絡検出方法の原理を説明するための図である。

【図3】地絡検出方法の原理を説明するための他の図である。

【図4】図１の地絡検出装置の演算制御部を示す機能ブロック図である。

【図5】図１の地絡検出装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】（ａ）は太陽電池の電位状態の一例を示す図、（ｂ）は太陽電池の電位状態の他の例を示す図である。

【図7】（ａ）は太陽電池の電位状態の別の一例を示す図、（ｂ）は太陽電池の電位状態における別の他の例を示す図である。

【図8】第２実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。

【図9】第３実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。

【図10】参考例である第４実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。

【図11】変形例に係る測定部を示す図である。

【図12】変形例に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0025】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１に示すように、地絡検出装置１は、太陽光発電システム１００において太陽電池１１０内の地絡を検出するものである。そこで、まず、この太陽光発電システム１００について説明する。

【0026】

太陽光発電システム１００は、太陽光エネルギを利用して発電を行う発電システムであり、太陽電池１１０としての太陽電池アレイ１０１と、パワーコンディショナ（負荷装置）１０２と、を備えている。太陽電池アレイ１０１は、太陽光エネルギを電気エネルギへ変換し、直流出力としてパワーコンディショナ１０２へ供給する。太陽電池アレイ１０１は、複数の太陽電池ストリング１０３が並列接続されて構成されている。つまり、太陽電池アレイ１０１においては、第１〜第ｎ太陽電池ストリング１０３_１〜１０３_ｎが並列接続されている（ｎは２以上の整数：ここではｎ＝３）。

【0027】

複数の太陽電池ストリング１０３のぞれぞれは、複数（ここでは、１０個）の太陽電池モジュール１０４が直列接続されて構成されている。これら複数の太陽電池ストリング１０３の正極及び負極は、集約され並列接続されて正極母線及び負極母線が構成され、当該正極母線及び負極母線は、パワーコンディショナ１０２に接続されている。

【0028】

パワーコンディショナ１０２は、太陽電池アレイ１０１から供給された直流出力を交流出力に変換し、この交流出力を後段の電力系統（例えば商用電力系統）へ供給する。パワーコンディショナ１０２は、トランス絶縁型とされており、太陽電池１１０を接地電位である大地Ｇと切り離して絶縁化させる絶縁化部としての絶縁トランス１０２ａを有している。なお、パワーコンディショナ１０２は、トランスレス（非絶縁）型とされていてもよく、この場合、絶縁トランス１０２ａとは別の他の絶縁化部が太陽光発電システム１００に設置される。

【0029】

このパワーコンディショナ１０２は、太陽電池アレイ１０１の最大出力が得られるよう太陽電池アレイ１０１の動作電圧を制御する動作電圧制御機能と、電力系統の異常が検知された場合に安全にシステム停止する等の系統保護機能と、を有している。ここでは、太陽光発電システム１００に生じる過電圧を大地Ｇへ逃がすためのサージアブソーバ１０２ｂを、系統保護機能として有している。

【0030】

サージアブソーバ１０２ｂは、正極側設定電位及び負極側設定電位が設定されており、太陽電池１１０の正極側が正極側設定電位以上となったとき、大地Ｇと接続してその過電圧を大地Ｇへ逃がすと共に、太陽電池１１０の負極側が負極側設定電位以下となったとき、大地Ｇと接続してその過電圧を大地Ｇへ逃がす。

【0031】

図２，３は、地絡検出方法の原理を説明するための図である。図２，３に示すように、本実施形態では、例えば太陽電池１１０内の地絡箇所Ｔで地絡が発生している場合、以下の原理により地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌ（地絡位置，漏れ電圧値）をも検出する。

【0032】

すなわち、まず、例えばパワーコンディショナ１０２の絶縁トランス１０２ａによって太陽電池１１０を大地Ｇに対し絶縁化する。絶縁化された太陽電池１１０の所定箇所（第１及び第２所定箇所）Ｏを、電圧源（第１及び第２直流電源，直流電圧生成部）１１１を介して大地Ｇに接地する。そして、第１直流電圧値Ｖ_１を印加して第１電流値Ｉ_１を測定する。また、第２直流電圧値Ｖ_２を印加して第２電流値Ｉ_２を測定する。

【0033】

第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２は、互いに異なる２種の印加電圧である。抵抗２２は、電圧源１１１の大地Ｇ側に設けられている。ここでは、一般化のため、図２中の抵抗２２と図３中の抵抗２２とは、互いに異なる抵抗値Ｒ_ｄ１，Ｒ_ｄ２を有するものとする。第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２は、抵抗２２と電圧源１１１との間にＢ点を設定し、太陽電池１１０と電圧源１１１との聞にＡ点を設定したとき、Ｂ点に対するＡ点の電位とされている。なお、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２は、電圧源１１１が抵抗２２の大地Ｇ側に設けられた場合（電圧源１１１及び抵抗２２の配置が逆の場合）、電圧源１１１と大地Ｇとの間の点に対するＢ点の電位とされる。

【0034】

第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２は、大地Ｇから太陽電池１１０に向って流れ電圧源１１１を通過する電流である。地絡箇所Ｔの電位Ｖ_Ｌは、電圧印可点である所定箇所Ｏに対する地絡箇所Ｔの電位である。

【0035】

ここで、キルヒホッフの法則より、下式（２），（３）が成立する。よって、測定した第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２を下式（２），（３）に代入することで、地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌを求められることとなる。
Ｒ_Ｌ＝（Ｖ_１−Ｖ_２）／（Ｉ_１−Ｉ_２）−(Ｒ_ｄ２×Ｉ_２−Ｒ_ｄ１×Ｉ_１)/（Ｉ_１−Ｉ_２）
…（２）
Ｖ_Ｌ＝(Ｖ_１・Ｉ_２−Ｖ_２・Ｉ_１＋Ｉ_１・Ｉ_２×(Ｒ_ｄ２―Ｒ_ｄ１))/（Ｉ_１−Ｉ_２） …（３）

【0036】

なお、Ｒ_ｄ１＝Ｒ_ｄ２＝Ｒ_ｄの場合、上式（２）は下式（２）’に簡略化でき、上式（３）は下式（３）’に簡略化できる。
Ｒ_Ｌ＝（Ｖ_１−Ｖ_２）／（Ｉ_１−Ｉ_２）−Ｒ_ｄ …（２）’
Ｖ_Ｌ＝(Ｖ_１・Ｉ_２−Ｖ_２・Ｉ_１)／（Ｉ_１−Ｉ_２） …（３）’

【0037】

図１に戻り、本実施形態の地絡検出装置１は、測定部２と、演算制御部（制御部，コンピュータ）３と、記憶部４と、を備えている。測定部２は、解列された太陽電池ストリング１０３について地絡検出のための測定を行うものである。この測定部２は、第１接地電路２１Ａ、第１抵抗２２Ａ、第１直流電源２３Ａ及び第１電流計２４Ａを含む第１測定系２０Ａと、第２接地電路２１Ｂ、第２抵抗２２Ｂ、第２直流電源２３Ｂ及び第２電流計２４Ｂを含む第２測定系２０Ｂと、を有している。

【0038】

第１接地電路２１Ａは、その一方側が大地Ｇに接続されている。また第１接地電路２１Ａは、その他方側が太陽電池アレイ１０１の正極側とパワーコンディショナ１０２との間の電路に接続可能とされている。具体的には、第１接地電路２１Ａの他方側は、第１スイッチ部２５Ａを介して、太陽電池アレイ１０１の正極母線に接続されている。

【0039】

第１スイッチ部２５Ａは、太陽電池アレイ１０１に対する第１接地電路２１Ａの電気的な接続／非接続を切り替えるものである。第１スイッチ部２５Ａとしては、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ，Field Effect Transistor）等の半導体スイッチや、リレースイッチ等の機械式スイッチを用いることができる。この第１スイッチ部２５Ａは、演算制御部５に接続されており、演算制御部５からの指示信号に応じてオンオフを切り替える。

【0040】

第１抵抗２２Ａは、第１接地電路２１Ａ上において第１スイッチ部２５Ａと大地Ｇとの間に設けられている。この第１抵抗２２Ａの抵抗値Ｒ_ｄは、地絡発生時の安全性の観点から所定下限値以上とされ、且つ、後述する測定値の測定容易性の観点から所定上限値以下とされている（以下の抵抗において同様）。

【0041】

第１直流電源２３Ａは、第１接地電路２１Ａ上において第１スイッチ部２５Ａと第１抵抗２２Ａとの間（第１抵抗２２Ａよりも太陽電池アレイ１０１側）に設けられている。つまり、第１直流電源２３Ａは、その負極側としての一方側が第１抵抗２２Ａに接続され、その正極側としての他方側が第１スイッチ部２５Ａを介して太陽電池アレイ１０１の正極側の第１所定箇所Ｏ１に接続されている。この第１直流電源２３Ａは、太陽電池アレイ１０１の正極側に対し正電圧の直流電圧（ＤＣ電圧）を印加する。ここでは、第１直流電源２３Ａは、第１直流電圧値Ｖ_１の直流電圧を印加する。

【0042】

第１直流電圧値Ｖ_１は、地絡検出の感度向上の観点から所定下限値以上とされ、且つ、測定対象の太陽電池回路を破損防止する観点から所定上限値以下とされている（以下の直流電圧値において同様）。この第１直流電源２３Ａは、演算制御部５に接続されており、演算制御部５からの指示信号に応じて第１直流電圧値Ｖ_１を印加し、また、印加する直流電圧値Ｖ_１を記憶部６に記憶する。

【0043】

第１電流計２４Ａは、第１接地電路２１Ａ上において第１抵抗２２Ａと大地Ｇとの間に設けられている。この第１電流計２４Ａは、第１接地電路２１Ａにて第１抵抗２２Ａを介して流れる漏れ電流値としての第１電流値（第１測定値）Ｉ_１を測定する。また、第１電流計２４Ａは、演算制御部５に接続されており、演算制御部３からの指示信号に応じて第１直流電圧値Ｖ_１の測定を実行し、その測定結果を記憶部４に記憶する。第１電流計２４Ａとしては、例えばホール素子を利用した直流零相電流検出器等が用いられる。

【0044】

他方、第２接地電路２１Ｂは、その一方側が大地Ｇに接続されている。また第２接地電路２１Ｂは、その他方側が太陽電池アレイ１０１の正極側とパワーコンディショナ１０２との間の電路に接続可能とされている。具体的には、第２接地電路２１Ｂの他方側は、第２スイッチ部２５Ｂを介して、太陽電池アレイ１０１の正極母線に接続されている。

【0045】

第２スイッチ部２５Ｂは、太陽電池アレイ１０１に対する第２接地電路２１Ｂの電気的な接続／非接続を切り替えるものである。第２スイッチ部２５Ｂとしては、上記第１スイッチ部２５Ａと同様に、ＦＥＴ等の半導体スイッチや、リレースイッチ等の機械式スイッチを用いることができる。この第２スイッチ部２５Ｂは、演算制御部５に接続されており、演算制御部５からの指示信号に応じてオンオフを切り替える。

【0046】

第２抵抗２２Ｂは、第２接地電路２１Ｂ上において第２スイッチ部２５Ｂと大地Ｇとの間に設けられている。この第２抵抗２２Ｂの抵抗値は、上記第１抵抗２２Ａと等しい抵抗値Ｒ_ｄとされている。

【0047】

第２直流電源２３Ｂは、第１接地電路２１Ｂ上において第２スイッチ部２５Ｂと第１抵抗２２Ｂとの間（第１抵抗２２Ｂよりも太陽電池アレイ１０１側）に設けられている。つまり、第２直流電源２３Ｂは、その負極側としての一方側が第２抵抗２２Ｂに接続され、その正極側としての他方側が第２スイッチ部２５Ｂを介して太陽電池アレイ１０１の正極側の第２所定箇所Ｏ２に接続されている。この第２直流電源２３Ｂは、太陽電池アレイ１０１の正極側に対し正電圧の直流電圧（ＤＣ電圧）を印加する。ここでは、第２直流電源２３Ｂは、第２直流電圧値Ｖ_２の直流電圧を印加する。

【0048】

第２直流電圧値Ｖ_２は、上記第１直流電圧値Ｖ_１とは異なる電圧値とされている。この第２直流電源２３Ｂは、演算制御部３に接続されており、演算制御部３からの指示信号に応じて第２直流電圧値Ｖ_２を印加し、また、印加する直流電圧値Ｖ_２を記憶部４に記憶する。

【0049】

第２電流計２４Ｂは、第２接地電路２１Ｂ上において第２抵抗２２Ｂと大地Ｇとの間に設けられている。この第２電流計２４Ｂは、第２接地電路２１Ｂにて第２抵抗２２Ｂを介して流れる漏れ電流値としての第２電流値（第２測定値）Ｉ_２を測定する。また、第２電流計２４Ｂは、演算制御部５に接続されており、演算制御部３からの指示信号に応じて第２直流電圧値Ｖ_２の測定を実行し、その測定結果を記憶部４に記憶する。第２電流計２４Ｂとしては、上記第１電流計２４Ａと同様に、例えばホール素子を利用した直流零相電流検出器等が用いられる。

【0050】

なお、太陽電池１１０において、第１直流電源２３Ａから第１直流電圧値Ｖ_１が印加される電圧印可箇所としての第１所定箇所Ｏ１と、第２直流電源２３Ｂから第２直流電圧値Ｖ_２が印加される電圧印可箇所としての第２所定箇所Ｏ２とは、同一の結線上位置しており、少なくとも太陽電池１１０の定格出力想定時において電位が互いに等しくなっている。換言すると、第１及び第２所定箇所Ｏ１，Ｏ２は、設計上の電位が互いに等しくされている。

【0051】

図４は、図１の地絡検出装置の演算制御部を示す機能ブロック図である。図１，４に示すように、演算制御部３は、地絡検出装置１全体を制御するためのもの（コンピュータ）である。ここでの演算制御部３は、後述の地絡検出プログラムを実行し、測定部２による測定及び記憶、測定結果に基づく演算、地絡箇所Ｔにおける絶縁抵抗値及び電位の検出、並びに地絡存否の判定を実施する。この演算制御部３は、測定部２及び記憶部４に接続されている。演算制御部３としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成してもよいし、アナログＩＣ回路やＰＬＤ（Programmable Logic Device）回路により構成してもよい。

【0052】

この演算制御部３は、第１スイッチ部２５Ａを制御して太陽電池アレイ１０１に対する第１接地電路２１Ａの接続を制御する第１接続制御機能と、第１直流電源２３Ａを制御して太陽電池アレイ１０１へ直流電圧値Ｖ_１の直流電圧を印加させる第１直流電圧印加機能と、第１電流計２４Ａを制御して第１電流値Ｉ_１を測定させる第１電流測定機能と、を第１測定機能として有している。

【0053】

また、演算制御部３は、第２スイッチ部２５Ｂを制御して太陽電池アレイ１０１に対する第２接地電路２１Ｂの接続を制御する第２接続制御機能と、第２直流電源２３Ｂを制御して太陽電池アレイ１０１へ直流電圧値Ｖ_２の直流電圧を印加させる第２直流電圧印加機能と、第２電流計２４Ｂを制御して第２電流値Ｉ_２を測定させる第２電流測定機能と、を第２測定機能として有している。

【0054】

また、演算制御部３は、測定状況や測定結果及び演算結果を記憶部４に記憶する記憶機能を有している。さらに演算制御部３は、記憶部４に記憶された測定結果に基づき演算を実施し、地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌを検出すると共に地絡の有無を検出（判定）する地絡検出機能を有している。

【0055】

図１に示すように、記憶部４は、演算制御部３が実行する地絡検出プログラム、測定部２による測定結果、及び演算制御部３による演算結果及び検出結果を記憶するための記録媒体である。なお、記憶部４としては、半導体メモリや磁気記憶装置等を用いることができる。また、記憶部４に地絡検出プログラムの全部又は一部が記憶されていない場合には、外部記憶装置（例えば、ハードディスク）に地絡検出プログラムの全部又は一部を記憶し、これを読み込むことにより演算制御部３にて地絡検出に係る処理を実行させてもよい。

【0056】

次に、上述した地絡検出装置１により実施される地絡検出方法（地絡検出プログラムによる動作）の一例について、図５に示すフローチャートを参照しつつ例示して説明する。

【0057】

太陽光発電システム１００の通常発電時では、地絡検出装置１において第１及び第２スイッチ部２５Ａ，２５Ｂをオフとし、接地電路２１Ａ，２１Ｂを太陽電池アレイ１０１と非接続にしている。そして、太陽電池アレイ１０１内の地絡を検出する場合、演算制御部３により各種機能を実行して以下の動作を実施する。

【0058】

すなわち、まず、第１スイッチ部２５Ａをオンとし、第１接地電路２１Ａを太陽電池アレイ１０１の正極側と接続すると共に、第２スイッチ部２５Ｂをオフのままとし、第２接地電路２１Ｂを太陽電池アレイ１０１の正極側と非接続にする（Ｓ１）。これと共に、第１直流電源２３Ａにより、太陽電池アレイ１０１の正極側に正電圧の第１直流電圧値Ｖ_１を印加する（Ｓ２）。この状態で、第１接地電路２１Ａにて流れる第１電流値Ｉ_１を電流計２４Ａにより測定し、記憶部６に記憶する（Ｓ３）。

【0059】

続いて、第１スイッチ部２５Ａをオフとし、第１接地電路２１Ａを太陽電池アレイ１０１の正極側と非接続にすると共に、第２スイッチ部２５Ｂをオンとし、第２接地電路２１Ｂを太陽電池アレイ１０１の正極側と接続する（Ｓ４）。これと共に、第２直流電源２３Ｂにより、太陽電池アレイ１０１の正極側に正電圧の第２直流電圧値Ｖ_２を印加する（Ｓ５）。この状態で、第１接地電路２１Ｂにて流れる第２電流値Ｉ_２を電流計２４Ｂにより測定し、記憶部６に記憶する（Ｓ６）。

【0060】

続いて、第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２の変化に基づいて、地絡の有無を判定する。すなわち、上式（２）により第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２から絶縁抵抗値Ｒ_Ｌを演算し検出する（Ｓ７）。また、上式（３）により第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２から地絡箇所Ｔの電位Ｖ_Ｌを演算し検出する（Ｓ８）。

【0061】

そして、演算した絶縁抵抗値Ｒ_Ｌと、予め記憶部６に記憶されている基準抵抗値とを比較し、太陽電池アレイ１０１の地絡判定を行う（Ｓ９）。具体的には、絶縁抵抗値Ｒ_Ｌが基準抵抗値よりも小さい場合、「地絡あり」と判定する一方、絶縁抵抗値Ｒ_Ｌが基準抵抗値以上の場合、「地絡無し」と判定する。

【0062】

以上、本実施形態では、直流電圧を太陽電池１１０に印加するため、第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２の測定ひいては地絡の検出に対し、誘電損失による悪影響が及ぶのを抑制することができる。さらに、地絡検出にＤＰＳを用いる必要がなく、第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２の測定及び処理を容易且つ安価に行うことが可能となる。

【0063】

従って、本実施形態によれば、低コストで精度よく地絡を検出することが可能となる。また、地絡を検出するに当たって短絡動作が必要とされず、安全性を高めることも可能となる。さらには、例えば零相電流検出法による地絡検出の場合のように、地絡検出に事故電流の発生が前提となっていないため、当該事故電流の発生を抑制することが可能となる。

【0064】

特に本実施形態では、地絡検出に際して、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２を太陽電池１１０に印加して第１及び第２電流値Ｉ１，Ｉ２を測定している、つまり、２種の直流電圧を太陽電池１１０に印加して２つの測定値を測定している。そのため、上式（２），（３）に示すように、地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌを未知数とし第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２に基づき演算することで、地絡箇所Ｔの電位Ｖ_Ｌによらずに絶縁抵抗値Ｒ_Ｌを検出できるだけでなく、当該電位Ｖ_Ｌをも確実に検出することが可能となる。また、このように太陽電池１１０に２種の直流電圧を印加できると、太陽電池１１０の対地電位を自在に制御することができ、より確実に地絡検出をすることができる。

【0065】

また、本実施形態では、上述したように、第１直流電源２３Ａで第１直流電圧値Ｖ_１を太陽電池１１０に印加した状態で、第１抵抗２２Ａに流れる第１電流値Ｉ１を第１測定値として測定し、第２直流電源２３Ｂにより第２直流電圧値Ｖ_２を太陽電池１１０印加した状態で、第２抵抗２２Ｂに流れる第２電流値Ｉ_２を第２測定値として測定している。このように、第１及び第２抵抗２２Ａ，２２Ｂを介在させることで、過電流により太陽電池１１０が損傷するのを抑制することができる共に、第１及び第２測定値を容易に測定することが可能となる。

【0066】

また、上述したように、直流電圧を印加する第１及び第２所定箇所Ｏ１，Ｏ２は、太陽電池１１０の定格出力想定時における電位が互いに等しくされている。よって、第１及び第２所定箇所Ｏ１，Ｏ２の電位を考慮せずに（上式（２），（３）に第１及び第２所定箇所Ｏ１，Ｏ２の電位がパラメータとして含まれることなく）、地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌを算出して検出することが可能となる。

【0067】

また、太陽電池１１０の一部に影が差した場合、設計上の電位（定格出力想定時電位）が同じ箇所であっても、これらの箇所の電位に差異が生じることがある。これに対し、本実施形態では、上述したように、太陽電池１１０における第１及び第２所定箇所Ｏ１，Ｏ２が同一の結線上に位置していることから、太陽電池１１０の出力状況によらず第１及び第２所定箇所Ｏ１，Ｏ２は概ね同電位に維持されるため、太陽電池１１０の出力状況によらずに、地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌを正確に検出することが可能となる。

【0068】

ところで、上式（２）による絶縁抵抗値Ｒ_Ｌの検出を精度よく行うためには、第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２が互いに異符号であることが好ましい。異符号であれば、Ｉ_１−Ｉ_２は、実質的に絶対値の加算となるため、演算に伴う桁落ち（丸め誤差をもつ数値同士が減算を行った場合に有効数字が減少する現象）によって検出感度（検出精度）が低下することを回避できる。また、演算に伴う桁落ちによる精度低下以外に、Ｉ_１，Ｉ_２の差の絶対値が小さいと、ノイズの影響によって精度低下し易いという問題もある。

【0069】

図６（ａ）に示すように、桁落ちによる検出感度低下を地絡箇所Ｔによらず実現するためには、第１直流電圧値Ｖ_１印加時に太陽電池１１０全体が大地電位以上となり、第２直流電圧値Ｖ_２印加時に太陽電池１１０全体が大地電位以下となることが好ましい。よって、下式（４），（５）を満たすことが好ましい。
Ｖ_１＝Ｖ_ｂ＋Ｖ_ｓ／２ Ｖ_２＝Ｖ_ｂ−Ｖ_ｓ／２ …（４）
｜Ｖ_１−Ｖ_２｜＝Ｖ_ｓ …（５）
但し、
Ｖ_ｂ：電圧印可箇所である所定箇所Ｏ_１，Ｏ_２の、太陽電池１１０の中点に対する電位
Ｖ_ｓ：太陽電池１１０の極問電圧値

【0070】

一方、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２の差が極端に大きい場合、太陽電池１１０に対地高電位が発生し、短絡等した場合に大電流が流れる虞がある。太陽電池１１０が異常な高電位となることを避けるために、一般的に太陽光発電システム１００にはサージアブソーバ１０２ｂが設置されている場合が多い。すなわち、太陽電池１１０正極及び太陽電池１１０負極は、その対地電位の絶対値が太陽電池１１０の極間電圧値Ｖ_ｓを大きく超えないように保護されている場合が多い。具体的には、太陽電池１１０の極間電圧値Ｖ_ｓの２倍程度の動作閾値を有するサージアブソーバ１０２ｂを選定して、太陽電池１１０正極−大地Ｇ間及び太陽電池１１０負極−大地Ｇ間に設置することによって、太陽電池１１０正極の対地電位の絶対値又は太陽電池１１０負極の対地電位の絶対値が、太陽電池１１０の極間電圧Ｖ_ｓの２倍程度を超えると、サージアブソーバ１０２ｂを通して電流が大地Ｇに流れ、対地電位の絶対値がそれ以上大きくならないように対策がとられていることが多い。この場合、サージアブソーバ１０２ｂが動作しない太陽電池１１０正極の対地電位の上限は２×Ｖ_ｓ程度であり、下限は−Ｖ_ｓ程度となり、地絡検出の際にはこの範囲で太陽電池１１０を変動させる必要がある。従って、印加する直流電圧値の差｜Ｖ_１−Ｖ_２｜は、最大でも３×Ｖ_ｓ程度以下とすることが好ましい。

【0071】

これに対し、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２を小さくし、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２の差を小さくすることで、対地高電位の発生を回避することができるが、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２の差が極端に小さい場合、上述した検出感度低下が問題になる。この点、第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２の差に極間電圧値Ｖ_ｓの半分程度を確保できると、検出感度低下には問題が実質的に生じないことが見出される。従って、検出感度低下の懸念を抑制しつつ対地高電位の発生を抑制するためには、下式（６）を満たすことが好ましい。
１／２・｜Ｖ_ｓ｜ ≦ ｜Ｖ_１−Ｖ_２｜ ≦ ３×｜Ｖ_ｓ｜ … （６）

【0072】

例えば、極間電圧値Ｖ_ｓが３００Ｖの太陽電池１１０の中点に、第１及び第２直流電圧値として±１５０Ｖを印加したときには図６（ａ）に示す状態となり、検出感度低下の懸念がない。また、第１及び第２直流電圧値として±１００Ｖを印加した場合、図６（ｂ）に示す状態となり、Ｖ_１−Ｖ_２＝２００Ｖとなるため、Ｖ_ｓ（３００Ｖ）と比較して極端に低いとは言えず、検出感度低下を懸念する必要性は低い。これに対し、第１及び第２直流電圧値として±１０Ｖを印加した場合、Ｖ_１−Ｖ_２＝２０Ｖとなるため、Ｖ_ｓ（３００Ｖ）と比較して著しく低く、検出感度低下が懸念される。

【0073】

他方、例えば対地高電位の発生の懸念が少ない場合には、図７（ａ）に示すように、太陽電池１１０の負極の電位が大地電位以上となるよう第１直流電圧値Ｖ_１を印加し、太陽電池１１０の正極の電位が大地電位以下となるよう第２直流電圧値Ｖ_２を印加することにより、検出感度をさらに高くすることも可能である。

【0074】

パワーコンディショナ１０２がトランスレス（非絶縁）型の場合、絶縁化処理として太陽電池−パワーコンディショナ１０２間の解列、パワーコンディショナ１０２−電力系統間の解列、及びパワーコンディショナ１０２の停止のうち、少なくとも１つを実施することが必要である。絶縁化処理として、太陽電池１１０−パワーコンディショナ１０２間の解列を実施した場合、サージアブソーバ１０２ｂの動作が地絡検出を妨げる虞は無い。しかし、太陽電池１１０−パワーコンディショナ１０２間を解列しない場合には、後述するように直流電圧印加によってサージアブソーバ１０２ｂが動作し、正確な測定を行うことができない虞がある。

【0075】

また、パワーコンディショナ１０２が絶縁トランス付（絶縁型）の場合、太陽電池１１０は絶縁化されているため、特段の絶縁化処理は不要である。しかしこの場合にも、次のように、パワーコンディショナ１０２に設けられたサージアブソーバ１０２ｂが動作し正確な測定を行うことができない虞がある。すなわち、パワーコンディショナ１０２にサージアブソーバ１０２ｂが設けられていて、太陽電池１１０とパワーコンディショナ１０２を接続したまま地絡検出を試みると、直流電圧印加時にサージアブソーバ１０２ｂが作動して電圧が大地Ｇへ逃げることがあり、正確な測定を行うことができない虞がある。

【0076】

これに対して、太陽電池１１０の正極の電位がサージアブソーバ１０２ｂの正極側設定電位Ｖ_Ｌｐ以下となるよう第１直流電圧値Ｖ_１を印加し、太陽電池１１０の負極の電位がサージアブソーバ１０２ｂの負極側設定電位Ｖ_Ｌｎ以上となるよう第２直流電圧値Ｖ_２を印加すると（下式（７）〜（９）を満たすことにより）、サージアブソーバ１０２ｂを作動させずに第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２を精度よく測定することができる。
Ｖ_ｃ＝（Ｖ_Ｌｐ＋Ｖ_Ｌｎ）／２ …（７）
Ｖ_１＝Ｖ_ｃ+Ｖ_ｂ＋Ｖ_Ｓ／２ …（８）
Ｖ_２＝Ｖ_ｃ+Ｖ_ｂ−Ｖ_Ｓ／２ …（９）

【0077】

なお、サージアブソーバ１０２ｂに代えて若しくは加えて、別のサージアブソーバが例えば接続箱（不図示）内に設けられている場合もある。このように複数のサージアブソーバを備えた場合には、これら複数のサージアブソーバの中での最も低い正極側設定電位が基準とされると共に、最も高い負極側設定電位が基準とされる。

【0078】

このように、本実施形態では、印加する第１及び第２直流電圧値Ｖ_１，Ｖ_２の設定によって、検出感度向上させて使用することも、太陽電池１１０への負担を極力抑えつつ使用することも可能であり、様々な用途で広く使用することが可能である。

【0079】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点を主に説明する。

【0080】

図８は、第２実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。図８に示すように、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点は、測定部２（図１参照）に代えて測定部２０２を備えた点である。

【0081】

測定部２０２は、その第１接地電路２１Ａの他方側が、太陽電池ストリング１０３_１の中点である第１所定箇所Ｏ１に接続されている。具体的には、第１直流電源２３Ａの負極側としての一方側が、第１スイッチ部２５Ａを介して太陽電池ストリング１０３_１の中点である第１所定箇所Ｏ１に接続されている。なお、第１直流電源２３Ａの正極側としての他方側は、第１抵抗２２Ａに接続されている。

【0082】

この第１接地電路２１Ａは、第１抵抗２２Ａで生じる第１電圧値（第１測定値）を測定するための第１電圧計２６Ａを有している。第１電圧計２６Ａは、第１直流電源２３Ａと第１抵抗２２Ａとの間、及び第１抵抗２２Ａと大地Ｇとの間に接続されている。この第１電圧計２１Ａは、演算制御部３に接続されており、演算制御部３からの指示信号に応じて第１電圧値の測定を実行する。

【0083】

また、測定部２０２は、その第２接地電路２１Ｂの他方側が、太陽電池ストリング１０３_２の中点である第２所定箇所Ｏ２に接続されている。具体的には、第２直流電源２３Ｂの正極側としての一方側が、第２スイッチ部２５Ｂを介して太陽電池ストリング１０３_２の中点である第２所定箇所Ｏ２に接続されている。なお、第２直流電源２３Ｂの負極側としての他方側は、第２抵抗２２Ｂに接続されている。

【0084】

この第２接地電路２１Ｂは、第２抵抗２２Ｂで生じる第２電圧値（第２測定値）を測定するための第２電圧計２６Ｂを有している。第２電圧計２６Ｂは、第２直流電源２３Ｂと第２抵抗２２Ｂとの間、及び第２抵抗２２Ｂと大地Ｇとの間に接続されている。この第２電圧計２１Ｂは、演算制御部３に接続されており、演算制御部３からの指示信号に応じて第２電圧値の測定を実行する。

【0085】

以上、本実施形態においても、低コストで精度よく地絡を検出するという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、第１及び第２直流電源２３Ａ，２３Ｂが低電圧の直流電圧を印加する場合でも、「太陽電池１１０の最低電圧＞接地電位」及び「太陽電池１１０の最高電位＜接地電位」という状態を容易に発生させることができる。さらに、本実施形態においては、これらの状態を実現させるために必要な第１及び第２直流電源２３Ａ、２３Ｂに求められる電圧の絶対値を小さくできるという利点がある。

【0086】

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第２実施形態と異なる点を主に説明する。

【0087】

図９は、第３実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。図９に示すように、本実施形態が上記第２実施形態と異なる点は、複数の太陽電池ストリング１０３がその中点で互いに電気的に接続されていると共に、測定部２０２（図８参照）に代えて測定部３０２を備えた点である。

【0088】

測定部３０２は、その第１及び第２接地電路２１Ａ，２１Ｂの他方側が、複数の太陽電池ストリング１０３において互いに接続された中点である所定箇所Ｏに接続されている。具体的には、第１直流電源２３Ａの負極側としての一方側及び第２直流電源２３Ｂの正極側としての一方側が、第３スイッチ部２５Ｃを介して所定箇所Ｏに接続されている。第３スイッチ部２５Ｃは、ｃ接点スイッチであり、所定箇所Ｏを第１直流電源２３Ａ又は第２直流電源２３Ｂの何れかに択一的に接続する。

【0089】

以上、本実施形態においても、低コストで精度よく地絡を検出するという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、複数の太陽電池ストリング１０３のうち一部が解列しても、太陽電池１１０の地絡検出が可能となる。さらに、一部の太陽電池ストリング１０３が太陽電池アレイ１０１から解列されてしまった場合、上記第１実施形態では中点への電圧印加が不可能になる虞があるが、本実施形態では当該虞が無く、中点への電圧印加を確実に行うことが可能となる。

【0090】

［第４実施形態］
次に、参考例である第４実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点を主に説明する。

【0091】

図１０は、第４実施形態に係る地絡検出装置を備えた太陽光発電システムを示す概略構成図である。図１０に示すように、本実施形態が上記第１実施形態と異なる点は、測定部２（図１参照）に代えて測定部４０２を備えた点である。

【0092】

測定部４０２は、太陽電池アレイ１０１の正極と負極とを２つの抵抗２８Ａ，２８Ｂで分圧した所定箇所Ｏに接続されている。抵抗２８Ａ，２８Ｂは、互いに等しい抵抗値Ｒ_ｄｉｖとされている。この測定部４０２では、第１直流電源２３Ａの負極側としての一方側及び第２直流電源２３Ｂの正極側としての一方側が、第３スイッチ部２５Ｃを介して所定箇所Ｏに接続されている。一方、第１直流電源２３Ａの正極側としての他方側及び第２直流電源２３Ｂの負極側としての他方側は、互いに接続され、当該接続点Ｋは、抵抗値Ｒ_ｄの抵抗２９を介して大地Ｇに接続されている。

【0093】

第３スイッチ部２５Ｃは、ｃ接点スイッチであり、所定箇所Ｏを第１直流電源２３Ａ又は第２直流電源２３Ｂの何れかに択一的に接続する。電圧計２６は、接続点Ｋと抵抗２９との間、及び抵抗２９と大地Ｇとの間に接続されている。この電圧計２６は、演算制御部３に接続されており、演算制御部３からの指示信号に応じて、抵抗２９で生じる第１電圧値（第１測定値）Ｖ_ｄ１又は第２電圧値（第２測定値）Ｖ_ｄ２を測定する。

【0094】

このような本実施形態では、演算制御部３において、測定部４０２で測定された第１及び第２電圧流値Ｖ_ｄ１，Ｖ_ｄ２が下式（１０）〜（１３）に基づいて演算され、地絡箇所Ｔの絶縁抵抗値Ｒ_Ｌ及び電位Ｖ_Ｌが求められる。
Ｒ_Ｌ＝（Ｖ_２−Ｖ_１）／（Ｉ_２−Ｉ_１）−Ｒ_ｄ−Ｒ_ｄｉｖ／２ …（１０）
Ｖ_Ｌ＝（Ｉ_１・Ｖ_２−Ｉ_２・Ｖ_１）／（Ｉ_２−Ｉ_１） …（１２）
Ｉ_１＝Ｖ_ｄ１／Ｒ_ｄ 、 Ｉ_２=Ｖ_ｄ２／Ｒ_ｄ …（１３）

【0095】

以上、本実施形態においても、低コストで精度よく地絡を検出するという上記作用効果が奏される。また、本実施形態では、複数の太陽電池ストリング１０３のうち一部が解列しても、太陽電池１１０の地絡検出が可能となる。

【0096】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

【0097】

例えば、上記第２実施形態の測定部２０２は、図１１（ａ）、（ｂ）に例示する構成としてもよく、また、上記第３及び第４実施形態の測定部３０２、４０２は、図１１（ｃ）、（ｄ）に例示する構成としてもよい。図１１（ａ）〜（ｄ）は変形例に係る測定部の一状態をそれぞれ示す図である。図１１に示すように、変形例に係る測定部２０２、３０２、４０２は、直流電圧Ｖを印加する直流電源（第１及び第２直流電源，直流電圧生成部）２３Ｃと、電圧計２６と、抵抗２９を一つのみ備えており、測定部２０２はスイッチ部２５Ｄを、測定部３０２、４０２はスイッチ部２５Ｅを備えている。

【0098】

測定部２０２において、スイッチ部２５Ｄは、図１１（ｂ）に示すように、そのスイッチ素子を図示する状態へ切り替えることにより、直流電源２３Ｃの負極側としての一方側を抵抗２９に接続すると共に、直流電源２３Ｃの正極側としての他方側を所定箇所Ｏ２に接続する。これにより、正電圧の直流電圧Ｖが所定箇所Ｏ２に印加される。同様に、測定部３０２，４０２において、スイッチ部２５Ｅは、図１１（ｃ）に示すように、そのスイッチ素子を図示する状態へ切り替えることにより、直流電源２３Ｃの負極側としての一方側を抵抗２９に接続すると共に、直流電源２３Ｃの正極側としての他方側を所定箇所Ｏに接続する。これにより、正電圧の直流電圧Ｖが所定箇所Ｏに印加される。

【0099】

他方、測定部２０２において、スイッチ部２５Ｄは、図１１（ａ）に示すように、そのスイッチ素子を図示する状態へ切り替えることにより、直流電源２３Ｃの負極側としての一方側を所定箇所Ｏ１に接続すると共に、直流電源２３Ｃの正極側としての他方側を抵抗２９に接続する。これにより、負電圧の直流電圧Ｖが所定箇所Ｏ１に印加される。同様に、測定部３０２，４０２において、スイッチ部２５Ｅは、図１１（ｄ）に示すように、そのスイッチ素子を図示する状態へ切り替えることにより、直流電源２３Ｃの負極側としての一方側を所定箇所Ｏに接続すると共に、直流電源２３Ｃの正極側としての他方側を抵抗２９に接続する。これにより、負電圧の直流電圧Ｖが所定箇所Ｏに印加される。

【0100】

このようにスイッチ回路２５Ｄ（２５Ｅ）を備えた構成を採用することにより、１つ直流電源２３Ｃの接続変更で第１及び第２電圧流値Ｖ_ｄ１，Ｖ_ｄ２を測定することができる。

【0101】

また、上記実施形態は、第１接地電路２１Ａ上に設けられた第１直流電源２３Ａと第２接地電路２１Ｂ上に設けられた第２直流電源２３Ｂとを備えているが、これらの何れか一方のみを備えていてもよい。具体的には、例えば図１２に例示されるように、第２接地電路２１Ｂ上に第２直流電源２３Ｂ（図１参照）が設けられておらず、第２接地電路２１Ｂを太陽電池アレイ１０１に接続した場合に直流電圧が印加されない（換言すると、０Ｖの直流電圧値が印加される）構成としてもよい。

【0102】

また、上記実施形態では、太陽電池アレイ１０１の正極側に第１及び第２接地電路２１Ａ，２１Ｂを接続可能としたが、太陽電池アレイ１０１の負極側に第１及び第２接地電路２１Ａ，２１Ｂを接続可能としてもよい。この場合、太陽電池アレイ１０１に対地高電位が発生するのを好適に抑制するために、負電圧の直流電圧を印加するように第１及び第２直流電源２３Ａ，２３Ｂそれぞれを第１及び第２接地電路２１Ａ，２１Ｂ上に設けることが好ましい。

【0103】

また、上記実施形態では、第１接地電路２１Ａを太陽電池アレイ１０１に接続し第１電流値Ｉ_１を測定した後（上記Ｓ１〜Ｓ３）、第２接地電路２１Ｂを太陽電池アレイ１０１に接続して第２電流値Ｉ_２を測定した（上記Ｓ４〜Ｓ６）が、第２接地電路２１Ｂを太陽電池アレイ１０１に接続して第２電流値Ｉ_２を測定した後、第１接地電路２１Ａを太陽電池アレイ１０１に接続し第１電流値Ｉ_１を測定してもよい。

【0104】

なお、上記実施形態では、電流計２４Ａ，２４Ｂにより「電流値に関する測定値」として第１及び第２電流値Ｉ_１，Ｉ_２を直接測定したが、これに限定されず、例えば、電圧計等を用いて抵抗２２Ａ，２２Ｂの電圧値を測定してもよく、この場合には、当該電圧値が「電流値に関する測定値」に相当する。

【0105】

また、上記実施形態は、上記第１及び第２接地電路２１Ａ，２１Ｂと同様な接地電路をさらに備えてもよい、すなわち、異なった３種類以上のＤＣ電圧を太陽電池アレイ１０１に順次印加し、当該ＤＣ電圧印加時それぞれの漏れ電流値の変化を検知して地絡検出してもよい。

【0106】

また、上記所定箇所Ｏ１，Ｏ２については、同一結線上又は同電位上に存在することに限定されず、太陽電池１１０（太陽電池アレイ１０１）に電気的に接続される何れかの箇所であればよい。また、上記所定箇所Ｏ１，Ｏ２は、同一結線上の同一の所定箇所Ｏであってもよい。すなわち、所定箇所Ｏと第１直流電源２３Ａ及び第２直流電源２３Ｂとを、ｃ接点スイッチを介して接続可能な構成にし、所定箇所Ｏを第１直流電源２３Ａ又は第２直流電源２３ｂの何れかに択一的に接続できるようにしてもよい。この場合、スイッチの数を軽減し回路構成を単純化できると共に、第１直流電源２３Ａ及び第２直流電源２３Ｂの両方を太陽電池１１０に接続してしまうという誤動作を防止可能となる。

【0107】

また、上記実施形態では、負荷装置としてパワーコンディショナ１０２を備えているが、負荷装置は、電力を消費又は変換するものであればよく、コンバータや蓄電池等の直流負荷であってもよい。ちなみに、上記の「等しい」は、略等しいを含んでおり、製造上、設計上及び計測上のばらつきや誤差を許容するものである。上記において、第１直流電源２３Ａと第２直流電源２３Ｂとが直流電圧生成部を構成すると捉えてもよいし、電圧源１１１が第１及び第２直流電源を構成すると捉えてもよいし、直流電源２３Ｃが第１及び第２直流電源を構成すると捉えてもよい。

【符号の説明】

【0108】

１…地絡検出装置、２，２０２，３０２，４０２…測定部、３…演算制御部（制御部，コンピュータ）、２１Ａ…第１接地電路、２１Ｂ…第２接地電路、２２…抵抗（第１抵抗，第２抵抗）、２２Ａ…第１抵抗、２２Ｂ…第２抵抗、２３Ａ…第１直流電源（直流電圧生成部）、２３Ｂ…第２直流電源（直流電圧生成部）、２３Ｃ…直流電源（第１及び第２直流電源，直流電圧生成部）、１００…太陽光発電システム、１０２…パワーコンディショナ（負荷装置）、１０２ｂ…サージアブソーバ、１１０…太陽電池、１１１…電圧源（第１直流電源，第２直流電源，直流電圧生成部）、Ｉ_１…第１電流値（第１測定値）、Ｉ_２…第２電流値（第２測定値）、Ｇ…大地、Ｏ…測定箇所（第１測定箇所，第２測定箇所）、Ｏ_１…第１所定箇所、Ｏ_２…第２所定箇所、Ｖ_１…第１直流電圧値、Ｖ_２…第２直流電圧値、Ｖ_ｄ１…第１電圧値（第１測定値）、Ｖ_ｄ２…第２電圧値（第２測定値）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】