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JP7634401B2 - Photovoltaic power generation system and method for detecting ground fault in photovoltaic power generation system - Google Patents
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Photovoltaic power generation system and method for detecting ground fault in photovoltaic power generation system Download PDF

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Description

本発明は、太陽光発電システムおよび太陽光発電システムの地絡検知方法に関する。 The present invention relates to a solar power generation system and a method for detecting a ground fault in a solar power generation system.

太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールが直列に接続された太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングからの直流電力を所望の交流電力または直流電力に変換するパワーコンディショナ(Power Conditioning System:PCSともいう。)とを備える。このような太陽光発電システムでは、太陽電池ストリングの電路の被覆部材の経年劣化等により、太陽電池ストリングの電路の地絡が生じることがある。 A photovoltaic power generation system includes a photovoltaic string in which multiple photovoltaic modules are connected in series, and a power conditioner (also called a power conditioning system: PCS) that converts DC power from the photovoltaic string into the desired AC power or DC power. In such a photovoltaic power generation system, a ground fault may occur in the electrical path of the photovoltaic string due to deterioration over time of the covering material of the electrical path of the photovoltaic string.

地絡検知方法としては、自己バイアス法が知られている。特許文献1には、自己バイアス法を用いた太陽電池ストリングの地絡位置の検出方法が開示されている。具体的には、太陽電池ストリングの正極(P端子)を検出抵抗を介して接地し、検出抵抗の両端の対地電圧である第1電圧を求める。また、太陽電池ストリングの負極(N端子)を検出抵抗を介して接地し、検出抵抗の両端の対地電圧である第2電圧を求める。そして、第1電圧と第2電圧の絶対値の比から、地絡位置を求める。 The self-bias method is known as a method for detecting a ground fault. Patent Document 1 discloses a method for detecting the position of a ground fault in a solar cell string using the self-bias method. Specifically, the positive electrode (P terminal) of the solar cell string is grounded via a detection resistor, and a first voltage, which is the voltage to ground across the detection resistor, is obtained. In addition, the negative electrode (N terminal) of the solar cell string is grounded via a detection resistor, and a second voltage, which is the voltage to ground across the detection resistor, is obtained. The position of the ground fault is then obtained from the ratio of the absolute values of the first voltage and the second voltage.

また、地絡検知方法として、Vocシフト法がある。特許文献2には、Vocシフト法を用いた太陽電池ストリングの地絡位置の検出方法が開示されている。具体的には、オプティマイザ(切替器)を介して太陽電池モジュールを直列接続した太陽電池ストリングにおいて、全てのオプティマイザを接続状態とする。そして、オプティマイザを1つずつ順に分離状態とすることにより、地絡位置を求める。 Another method for detecting a ground fault is the Voc shift method. Patent Document 2 discloses a method for detecting the location of a ground fault in a solar cell string using the Voc shift method. Specifically, in a solar cell string in which solar cell modules are connected in series via optimizers (switches), all optimizers are connected. Then, the optimizers are switched to a disconnected state one by one in order to determine the location of the ground fault.

特開2016-101012号公報JP 2016-101012 A 特開2017-187344号公報JP 2017-187344 A

特許文献1および2では、上述したように、太陽電池ストリングの電路の被覆部材の経年劣化等に起因する太陽電池ストリングの電路の地絡を検出することを目的としている。一方、近年、太陽電池ストリングの太陽電池モジュール内部の地絡を検出すること、換言すれば、地絡が生じた太陽電池モジュールを特定することが要望されている。更には、地絡位置が、太陽電池モジュール内部か、或いは電路か、を特定することが要望されている。 As described above, Patent Documents 1 and 2 aim to detect ground faults in the electrical paths of a solar cell string caused by aging deterioration of the covering material of the electrical paths of the solar cell string. Meanwhile, in recent years, there has been a demand for detecting ground faults inside the solar cell modules of a solar cell string, in other words, for identifying the solar cell module in which a ground fault has occurred. Furthermore, there has been a demand for identifying whether the location of the ground fault is inside the solar cell module or in the electrical path.

従来、太陽光発電システムは、平地、斜面、家またはビルの屋根に設置されることが多い。このような場所では、各太陽電池モジュールおよび各電路に順にアクセスすることにより、現場で地絡位置を特定することができる。しかし、近年、太陽光発電システムは、ビルの壁面、水上などのメンテナンスが困難な場所に設置されることがある。このような場所では、各太陽電池モジュールおよび各電路に順にアクセスすることが困難であり、現場で地絡位置を特定することが困難である。そのため、地絡が生じた太陽電池モジュールまたは電路を特定することが要望されている。 Traditionally, photovoltaic power generation systems are often installed on flat ground, slopes, or roofs of houses or buildings. In such locations, the location of a ground fault can be identified on-site by accessing each solar cell module and each electrical circuit in sequence. However, in recent years, photovoltaic power generation systems are sometimes installed in locations where maintenance is difficult, such as on the walls of buildings or on water. In such locations, it is difficult to access each solar cell module and each electrical circuit in sequence, making it difficult to identify the location of a ground fault on-site. For this reason, there is a demand for identifying the solar cell module or electrical circuit in which a ground fault has occurred.

自己バイアス法では、地絡が生じた太陽電池モジュールではなく、その隣りの正常な太陽電池モジュールを誤検知してしまうことがある。上述したように、自己バイアス法では、太陽電池ストリングの正電位側対地電圧と負電位側対地電圧との比率から、太陽電池ストリングの地絡位置を特定する。しかし、太陽電池モジュールの出力電圧にはバラツキがあるため、太陽電池モジュールの正電位側または負電位側の端部に地絡がある場合、自己バイアス法では、隣りの正常な太陽電池モジュールを誤検知してしまうことがある。 The self-bias method may mistakenly detect a normal solar cell module next to the solar cell module where a ground fault has occurred, rather than the solar cell module where a ground fault has occurred. As described above, the self-bias method identifies the location of a ground fault in a solar cell string from the ratio of the voltage to ground on the positive potential side of the solar cell string to the voltage to ground on the negative potential side. However, because there is variation in the output voltage of solar cell modules, if there is a ground fault at the end of the positive potential side or negative potential side of a solar cell module, the self-bias method may mistakenly detect a normal solar cell module next to it.

一方、Vocシフト法では、パワーオプティマイザを1つずつ順に切り換える際に、地絡位置を跨ぐ前後で太陽電池ストリングの正電位側対地電圧および負電位側対地電圧が変化することを利用して、太陽電池ストリングの正電位側対地電圧および負電位側対地電圧の変化をみるだけである。そのため、Vocシフト法では、地絡位置として1つの太陽電池モジュールおよびその電路まで絞ることができるが、地絡位置が太陽電池モジュール内部なのか電路なのかを特定することができない。 On the other hand, the Voc shift method only observes the change in the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string when switching the power optimizers one by one in sequence, taking advantage of the fact that the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change before and after crossing the ground fault position. Therefore, while the Voc shift method can narrow down the ground fault position to one solar cell module and its electrical circuit, it cannot identify whether the ground fault position is inside the solar cell module or in the electrical circuit.

本発明は、地絡位置の検知精度を向上する太陽光発電システムおよび太陽光発電システムの地絡検知方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a solar power generation system and a method for detecting a ground fault in a solar power generation system that improves the accuracy of detecting the location of a ground fault.

本発明に係る太陽光発電システムは、M個の太陽電池モジュールが直列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の地絡を検知する地絡検知装置とを備える太陽光発電システムである(Mは2以上の整数)。前記太陽電池ストリングは、電路と、前記電路を介して直列に接続されたM個のパワーオプティマイザと、前記M個のパワーオプティマイザと1対1に対応し、対応のパワーオプティマイザを介して直列に接続される前記M個の太陽電池モジュールとを含む。前記パワーオプティマイザは、前記太陽電池モジュールの出力電圧Vocを出力するVocモードと、所定の低電圧を出力する低電圧モードとの切り換え機能を有し、入力と出力とにおいて共通電位を有する。前記地絡検知装置は、Vocシフト法を用いた地絡検知と自己バイアス法を用いた地絡検知とを組み合わせる。前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、前記太陽電池ストリングの正電位側対地電圧および負電位側対地電圧の変化、および前記パワーオプティマイザの入出力共通電位の極性に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路を絞り込む(mは1以上M以下の整数)。前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧と、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスを求め(ここで、前記パワーオプティマイザの出力電圧はVocまたは低電圧である)、求めた地絡バイアスに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する。 The solar power generation system according to the present invention is a solar power generation system including a solar cell string in which M solar cell modules are connected in series, and a ground fault detection device that detects a ground fault in the solar cell string (M is an integer of 2 or more). The solar cell string includes an electric circuit, M power optimizers connected in series via the electric circuit, and the M solar cell modules that correspond one-to-one to the M power optimizers and are connected in series via the corresponding power optimizers. The power optimizer has a switching function between a Voc mode that outputs the output voltage Voc of the solar cell module and a low voltage mode that outputs a predetermined low voltage, and has a common potential at the input and output. The ground fault detection device combines ground fault detection using a Voc shift method and ground fault detection using a self-bias method. In ground fault detection using the Voc shift method, all of the M power optimizers are set to the low voltage mode and the M power optimizers are switched to the Voc mode one by one in sequence, and the mth solar cell module including the ground fault location and its electrical circuit (m is an integer between 1 and M) are narrowed down based on changes in the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string and the polarity of the input/output common potential of the power optimizers. In earth fault detection using the self-bias method, the M power optimizers are set to the Voc mode or the low voltage mode, and an earth fault bias is calculated from the calculated m, the output voltage of the power optimizer, and the calculation formula for the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string based on the earth fault bias generated on the input/output common potential side of the power optimizer, and the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string (here, the output voltage of the power optimizer is Voc or low voltage), and the location of the earth fault in the solar cell string is identified based on the calculated earth fault bias.

本発明に係る太陽光発電システムの地絡検知方法は、M個の太陽電池モジュールが直列に接続された太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池ストリングの地絡を検知する地絡検知方法である(Mは2以上の整数)。前記太陽電池ストリングは、電路と、前記電路を介して直列に接続されたM個のパワーオプティマイザと、前記M個のパワーオプティマイザと1対1に対応し、対応のパワーオプティマイザを介して直列に接続される前記M個の太陽電池モジュールとを含む。前記パワーオプティマイザは、前記太陽電池モジュールの出力電圧Vocを出力するVocモードと、所定の低電圧を出力する低電圧モードとの切り換え機能を有し、入力と出力とにおいて共通電位を有する。前記地絡検知方法は、Vocシフト法を用いた地絡検知と自己バイアス法を用いた地絡検知とを組み合わせる。前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、前記太陽電池ストリングの正電位側対地電圧および負電位側対地電圧の変化、および前記パワーオプティマイザの入出力共通電位の極性に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路を絞り込む(mは1以上M以下の整数)。前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧と、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスを求め(ここで、前記パワーオプティマイザの出力電圧はVocまたは低電圧である)、求めた地絡バイアスに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する。 The ground fault detection method for a photovoltaic power generation system according to the present invention is a method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system including a photovoltaic string in which M photovoltaic modules are connected in series (M is an integer of 2 or more). The photovoltaic string includes an electric circuit, M power optimizers connected in series via the electric circuit, and the M photovoltaic modules that correspond one-to-one to the M power optimizers and are connected in series via the corresponding power optimizers. The power optimizer has a switching function between a Voc mode that outputs the output voltage Voc of the photovoltaic module and a low voltage mode that outputs a predetermined low voltage, and has a common potential at the input and output. The ground fault detection method combines ground fault detection using a Voc shift method and ground fault detection using a self-bias method. In ground fault detection using the Voc shift method, all of the M power optimizers are set to the low voltage mode and the M power optimizers are switched to the Voc mode one by one in sequence, and the mth solar cell module including the ground fault location and its electrical circuit (m is an integer between 1 and M) are narrowed down based on changes in the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string and the polarity of the input/output common potential of the power optimizers. In earth fault detection using the self-bias method, the M power optimizers are set to the Voc mode or the low voltage mode, and an earth fault bias is calculated from the calculated m, the output voltage of the power optimizer, and the calculation formula for the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string based on the earth fault bias generated on the input/output common potential side of the power optimizer, and the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string (here, the output voltage of the power optimizer is Voc or low voltage), and the location of the earth fault in the solar cell string is identified based on the calculated earth fault bias.

本発明によれば、太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングの地絡位置の検知精度を向上することができる。 The present invention can improve the accuracy of detecting the location of a ground fault in a solar cell string in a solar power generation system.

第1実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a solar power generation system according to a first embodiment. 図1に示す太陽光発電システムにおけるパワーオプティマイザの構成を示す図である。2 is a diagram showing a configuration of a power optimizer in the solar power generation system shown in FIG. 1 . 図1に示す太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a solar cell string in the solar power generation system shown in FIG. 1 . 図1に示す太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a solar cell string in the solar power generation system shown in FIG. 1 . 従来の太陽電池ストリングを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional solar cell string. Vocシフト法による太陽電池ストリングの正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの測定結果を示す図である(検証1:1点地絡)。FIG. 13 is a diagram showing the measurement results of the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of a solar cell string by the Voc shift method (verification 1: one-point ground fault). 自己バイアス法による太陽電池ストリングの正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの測定結果を示す図である(検証1:1点地絡)。FIG. 13 is a diagram showing the measurement results of the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of a solar cell string by a self-bias method (verification 1: one-point ground fault). Vocシフト法による太陽電池ストリングの正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの測定結果を示す図である(検証2:2点地絡)。FIG. 13 is a diagram showing the measurement results of the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of a solar cell string by the Voc shift method (verification 2: two-point ground fault). 自己バイアス法による太陽電池ストリングの正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの測定結果を示す図である(検証2:2点地絡)。FIG. 13 is a diagram showing the measurement results of the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of a solar cell string by a self-bias method (verification 2: two-point ground fault). 自己バイアス法による太陽電池ストリングの正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの測定結果を示す図である(検証2:2点地絡)。FIG. 13 is a diagram showing the measurement results of the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of a solar cell string by a self-bias method (verification 2: two-point ground fault). 第2実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a solar power generation system according to a second embodiment. 図11に示す太陽光発電システムにおけるパワーオプティマイザの構成を示す図である。12 is a diagram showing a configuration of a power optimizer in the solar power generation system shown in FIG. 11 . 図11に示す太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a solar cell string in the solar power generation system shown in FIG. 11 . 図11に示す太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a solar cell string in the solar power generation system shown in FIG. 11 .

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。また、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。 Below, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings. Note that the same reference numerals will be used to refer to the same or equivalent parts in each drawing. Also, for convenience, hatching and component reference numerals may be omitted, in which case other drawings shall be referred to.

[第1実施形態]
(太陽光発電システム)
図1は、第1実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。図1に示すように、太陽光発電システム1は、M個の太陽電池(Photovoltaic:PVともいう。)モジュール12が直列に接続された太陽電池ストリング10とパワーコンディショナ(Power Conditioning System:PCSともいう。)30とを備える(Mは2以上の整数)。
[First embodiment]
(Photovoltaic power generation system)
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a solar power generation system according to the first embodiment. As shown in Fig. 1, the solar power generation system 1 includes a solar cell string 10 in which M solar cell (also referred to as photovoltaic: PV) modules 12 are connected in series, and a power conditioner (also referred to as power conditioning system: PCS) 30 (M is an integer of 2 or more).

太陽電池ストリング10は、M個の太陽電池モジュール12と、M個のパワーオプティマイザ(Power Optimizer:PO)20と、電路16とを備える。M個の太陽電池モジュール12とM個のパワーオプティマイザ20とは1対1に対応しており、M個のパワーオプティマイザ20は、電路16を介して直列に接続されている。これにより、M個の太陽電池モジュール12は、対応のパワーオプティマイザ20を介して直列に接続される。太陽電池モジュール12は、直列に接続された複数の太陽電池セル(または太陽電池パネル)14を含む。 The solar cell string 10 includes M solar cell modules 12, M power optimizers (PO) 20, and an electrical circuit 16. The M solar cell modules 12 and the M power optimizers 20 are in one-to-one correspondence, and the M power optimizers 20 are connected in series via the electrical circuit 16. As a result, the M solar cell modules 12 are connected in series via the corresponding power optimizers 20. The solar cell module 12 includes a plurality of solar cell cells (or solar cell panels) 14 connected in series.

なお、電路16は、隣り合う太陽電池モジュール12間を接続する部材であって、配線部材のみならず、太陽電池モジュール12の端子ボックス等の太陽電池モジュール12からの取り出し配線部材等も含むものとする。 The electrical circuit 16 is a component that connects adjacent solar cell modules 12, and includes not only wiring components but also wiring components leading from the solar cell modules 12, such as the terminal boxes of the solar cell modules 12.

図2は、図1に示す太陽光発電システムにおけるパワーオプティマイザの構成を示す図である。図2に示すように、パワーオプティマイザ20は、電力変換部22と、低電圧生成部24とを備える。電力変換部22は、太陽電池モジュール12からの直流電力を直流電力に変換する。電力変換部22は、太陽電池モジュール12の出力電力の最適動作点(最大電力点)に追従する最大電力点追従(Maximum Power Point Tracking:MPPT)機能を有していてもよい。低電圧生成部24は、所定の低電圧(例えば1V)を生成する。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of a power optimizer in the solar power generation system shown in Figure 1. As shown in Figure 2, the power optimizer 20 includes a power conversion unit 22 and a low voltage generation unit 24. The power conversion unit 22 converts DC power from the solar cell module 12 into DC power. The power conversion unit 22 may have a maximum power point tracking (MPPT) function that tracks the optimal operating point (maximum power point) of the output power of the solar cell module 12. The low voltage generation unit 24 generates a predetermined low voltage (e.g., 1 V).

パワーオプティマイザ20は、電力変換部22の出力または低電圧生成部24の出力のいずれか一方を出力する。このように、パワーオプティマイザ20は、太陽電池モジュール12の出力電圧Voc(例えば50V)を出力するVocモードと、所定の低電圧(例えば1V)を出力する低電圧モードとの切り換え機能を有する。パワーオプティマイザ20は、電力線通信または無線等の通信機能を有し、パワーコンディショナ30における地絡検知装置32からの制御信号に従って、Vocモードと低電圧モードとの切り換えを行う。第1実施形態では、パワーオプティマイザ20における入力の負電位側と出力の負電位側とが共通電位である。 The power optimizer 20 outputs either the output of the power conversion unit 22 or the output of the low voltage generation unit 24. In this way, the power optimizer 20 has a switching function between a Voc mode in which the output voltage Voc (e.g., 50 V) of the solar cell module 12 is output, and a low voltage mode in which a predetermined low voltage (e.g., 1 V) is output. The power optimizer 20 has a communication function such as power line communication or wireless communication, and switches between the Voc mode and the low voltage mode according to a control signal from the ground fault detection device 32 in the power conditioner 30. In the first embodiment, the negative potential side of the input and the negative potential side of the output in the power optimizer 20 are at a common potential.

再び図1を参照し、パワーコンディショナ30は、太陽電池ストリング10からの直流電力を所望の交流電力または直流電力に変換する。パワーコンディショナ30は、太陽電池ストリング10の出力電力の最適動作点(最大電力点)に追従する最大電力点追従(Maximum Power Point Tracking:MPPT)機能を有していてもよい。パワーコンディショナ30は、地絡検知装置32を備える。なお、地絡検知装置32の配置はこれに限定されず、パワーオプティマイザ20のいずれか1つに配置されてもよいし、太陽光発電システム1の他の部分に搭載されてもよい。 Referring again to FIG. 1, the power conditioner 30 converts the DC power from the solar cell string 10 into the desired AC power or DC power. The power conditioner 30 may have a maximum power point tracking (MPPT) function that tracks the optimal operating point (maximum power point) of the output power of the solar cell string 10. The power conditioner 30 includes a ground fault detection device 32. Note that the location of the ground fault detection device 32 is not limited to this, and it may be located in one of the power optimizers 20 or mounted in another part of the solar power generation system 1.

地絡検知装置32は、太陽電池ストリング10の地絡を検知する。また、地絡検知装置32は、Vocシフト法を用いた地絡検知と、自己バイアス法を用いた地絡検知とを組み合わせた地絡検知方法により、太陽電池ストリング10の地絡位置を特定する。地絡検知装置32は、電力線通信または無線等の通信機能を有し、地絡検知の際にパワーオプティマイザ20を制御する。地絡検知装置32による地絡検知方法の詳細は後述する。 The ground fault detection device 32 detects a ground fault in the solar cell string 10. The ground fault detection device 32 also identifies the location of a ground fault in the solar cell string 10 using a ground fault detection method that combines ground fault detection using the Voc shift method and ground fault detection using the self-bias method. The ground fault detection device 32 has a communication function such as power line communication or wireless communication, and controls the power optimizer 20 when detecting a ground fault. The method of detecting a ground fault by the ground fault detection device 32 will be described in detail later.

地絡検知装置32は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の演算プロセッサを含む。地絡検知装置32の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア(プログラム、アプリケーション)を実行することで実現される。地絡検知装置32の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア(電子回路)のみで実現されてもよい。 The ground fault detection device 32 includes an arithmetic processor such as a DSP (Digital Signal Processor) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array). The various functions of the ground fault detection device 32 are realized, for example, by executing predetermined software (programs, applications) stored in a storage unit. The various functions of the ground fault detection device 32 may be realized by a combination of hardware and software, or may be realized only by hardware (electronic circuits).

また、地絡検知装置32は、例えばEEPROM等の書き換え可能なメモリを含む。メモリは、上述した演算プロセッサで実行される所定のソフトウェア(プログラム、アプリケーション)を格納する。また、メモリは、後述する地絡検知のための演算で必要な各種パラメータを予めまたは一時的に記憶する。 The ground fault detection device 32 also includes a rewritable memory, such as an EEPROM. The memory stores predetermined software (programs, applications) executed by the calculation processor described above. The memory also stores in advance or temporarily various parameters required for the calculation for ground fault detection, which will be described later.

(地絡検知方法)
以下では、図3および図4を参照して、第1実施形態に係る太陽光発電システムの地絡検知方法であって、地絡検知装置32による太陽電池ストリング10の地絡検知方法について説明する。図3および図4は、図1に示す太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングを示す図であり、図3では、正電位側から3番目の太陽電池モジュールの内部に地絡がある形態が示されており、図4では、正電位側から3番目の太陽電池モジュールの正電位側近傍、または、正電位側から2番目の太陽電池モジュールの負電位側近傍に地絡がある形態が示されている。
(Earth fault detection method)
Hereinafter, a method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to the first embodiment, which is a method for detecting a ground fault in a photovoltaic string 10 by a ground fault detection device 32, will be described with reference to Fig. 3 and Fig. 4. Fig. 3 and Fig. 4 are diagrams showing a photovoltaic string in the photovoltaic power generation system shown in Fig. 1. Fig. 3 shows a form in which a ground fault exists inside the third photovoltaic module from the positive potential side, and Fig. 4 shows a form in which a ground fault exists near the positive potential side of the third photovoltaic module from the positive potential side, or near the negative potential side of the second photovoltaic module from the positive potential side.

第1実施形態では、M個のパワーオプティマイザ20におけるm番目のパワーオプティマイザ20は、太陽電池ストリング10の正電位側から昇順のm番目とする(mは1以上M以下の整数)。 In the first embodiment, the m-th power optimizer 20 among the M power optimizers 20 is the m-th power optimizer 20 in ascending order from the positive potential side of the solar cell string 10 (m is an integer between 1 and M).

<Vocシフト法>
まず、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。次に、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の正電位側から昇順に1つずつVocモード(例えば50V)に切り換える。このように、Vocモードとするパワーオプティマイザをシフトすることから、本出願ではVocシフト法と称する。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Voc Shift Method>
First, all of the M power optimizers 20 are set to low voltage mode (e.g., 1 V). Next, the M power optimizers 20 are switched to Voc mode (e.g., 50 V) one by one in ascending order from the positive potential side of the solar cell string 10. Since the power optimizers to be set to Voc mode are shifted in this manner, this method is referred to as a Voc shift method in this application. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

Vocモードとするパワーオプティマイザ20が地絡位置を跨ぐ前後でVPGおよびVNGが大きく変化するため、VPGおよびVNGの変化に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を絞り込む。第1実施形態では、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位が負電位側であり、太陽電池ストリング10の正電位側から昇順にパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換えるので、VPGおよびVNGが大きく変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザ20の1つ前のパワーオプティマイザ20に対応した太陽電池モジュール12およびその電路16を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16として絞り込む。 Since VPG and VNG change significantly before and after the power optimizer 20 in the Voc mode crosses the ground fault position, the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position are narrowed down based on the changes in VPG and VNG . In the first embodiment, the input/output common potential of the power optimizer 20 is on the negative potential side, and the power optimizers 20 are switched to the Voc mode in ascending order from the positive potential side of the solar cell string 10, so when VPG and VNG change significantly, the solar cell module 12 and its electric circuit 16 corresponding to the power optimizer 20 immediately preceding the switched power optimizer 20 are narrowed down as the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position.

「その電路」とは、m番目のパワーオプティマイザ20における切換スイッチ(図2参照)から、m+1番目のパワーオプティマイザ20における切換スイッチ(図2参照)までに介在する電路が挙げられる。 "That electrical path" refers to the electrical path from the changeover switch in the mth power optimizer 20 (see FIG. 2) to the changeover switch in the m+1th power optimizer 20 (see FIG. 2).

例えば、図3の例では、以下のように、4番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。なお、Vは、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位側に生じる地絡バイアスである。
m=3
PG=1V+1V+Voc-V
NG=-1V-1V-1V-V
m=4
PG=1V+1V+1V-V
NG=-1V-1V-Voc-V
3, when the fourth power optimizer 20 is switched to the Voc mode, VPG and VNG change by Voc as follows. This makes it possible to accurately identify the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the ground fault location. VG is a ground fault bias generated on the input/output common potential side of the power optimizer 20.
m=3
V PG = 1V + 1V + Voc - V G
V NG =-1V-1V-1V-V G
m=4
V PG = 1V + 1V + 1V - V G
V NG =-1V-1V-Voc-V G

また、図4の例において、3番目の太陽電池モジュール12の正電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、4番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=3
PG=1V+1V+Voc-V
NG=-1V-1V-1V-V
m=4
PG=1V+1V+1V-V
NG=-1V-1V-Voc-V
4, even if a ground fault occurs near the positive potential side terminal of the third solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the fourth power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows. This makes it possible to accurately identify the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the location of the ground fault.
m=3
V PG = 1V + 1V + Voc - V G
V NG =-1V-1V-1V-V G
m=4
V PG = 1V + 1V + 1V - V G
V NG =-1V-1V-Voc-V G

また、図4の例において、2番目の太陽電池モジュール12の負電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、3番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む2番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=2
PG=1V+Voc-V
NG=-1V-1V-1V-1V-V
m=3
PG=1V+1V-V
NG=-1V-1V-1V-Voc-V
4, even if a ground fault occurs near the negative potential side terminal of the second solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the third power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows. This makes it possible to accurately identify the second solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the location of the ground fault.
m=2
VPG =1V+Voc- VG
V NG =-1V-1V-1V-1V-V G
m=3
VPG =1V+1V- VG
V NG =-1V-1V-1V-Voc-V G

以上より、地絡が太陽電池モジュールの端部近傍にあっても、Vocシフト法によれば、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路を正確に特定することができる。しかし、Vocシフト法では、電圧の変化を測定するだけであるので、m番目の太陽電池モジュールとその電路とのどこに地絡位置があるのか、特定できない。そこで、以下のように、自己バイアス法を組み合わせる。 As a result, even if the ground fault is near the end of the solar cell module, the Voc shift method can accurately identify the mth solar cell module and its electrical circuit, including the ground fault location. However, since the Voc shift method only measures the change in voltage, it cannot identify where the ground fault is located relative to the mth solar cell module and its electrical circuit. Therefore, the self-bias method is combined as follows.

<自己バイアス法>
次に、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。なお、パワーオプティマイザ20の出力が安定するようであれば、M個のパワーオプティマイザ20の全てをVocモード(例えば50V)としてもよい。或いは、後述する検証のように、パワーオプティマイザ20の一部をVocモードとし、残りを低電圧モードとしてもよい。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Self-bias method>
Next, all of the M power optimizers 20 are set to the low voltage mode (e.g., 1 V). If the output of the power optimizers 20 is stable, all of the M power optimizers 20 may be set to the Voc mode (e.g., 50 V). Alternatively, as in the verification described below, some of the power optimizers 20 may be set to the Voc mode and the rest may be set to the low voltage mode. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

PGおよびVNGの測定値、および、VPGおよびVNGの下記計算式から、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVを求める。
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
ここで、mはVocシフト法で求めたmであり、Vdcはパワーオプティマイザ20の出力電圧(Voc(例えば50V)または低電圧モード(例えば1V))である。
The ground fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer 20 is calculated from the measured values of V PG and V NG and the following calculation formula for V PG and V NG .
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G
Here, m is m obtained by the Voc shift method, and Vdc is the output voltage of the power optimizer 20 (Voc (for example, 50 V) or low voltage mode (for example, 1 V)).

そして、求めた地絡バイアスVに基づいて、太陽電池ストリング10の地絡位置を特定する。具体的には、求めた地絡バイアスVが0Vよりも大きくVoc(太陽電池モジュール1つ分)よりも小さい場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12の内部に地絡があると特定する。更には、求めた地絡バイアスVの大きさから、太陽電池モジュール12内のどの太陽電池セル(または太陽電池パネル)に地絡があるかを特定することができる。 Then, the location of the ground fault in the solar cell string 10 is identified based on the obtained ground fault bias V G. Specifically, if the obtained ground fault bias V G is greater than 0 V and smaller than Voc (for one solar cell module), it is identified that the ground fault exists inside the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method. Furthermore, it is possible to identify which solar cell (or solar cell panel) in the solar cell module 12 has a ground fault from the magnitude of the obtained ground fault bias V G.

一方、求めた地絡バイアスVが0Vである場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12に接続された電路16に地絡があると特定する。 On the other hand, if the determined ground fault bias V G is 0 V, it is determined that a ground fault occurs in the electric circuit 16 connected to the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method.

なお、求めた地絡バイアスVがVoc(太陽電池モジュール1つ分)以上または0Vよりも小さい場合、Vocシフト法を用いた地絡検知の絞り込みは正しくないと判断し、2つ以上の位置に地絡が存在することを特定する。詳細は、後述する検証にて説明する。 If the obtained ground fault bias V G is equal to or greater than Voc (for one solar cell module) or smaller than 0 V, it is determined that the narrowing down of the ground fault detection using the Voc shift method is incorrect, and it is determined that ground faults exist at two or more positions. Details will be explained in the verification section below.

ここで、図5に示すように、パワーオプティマイザを備えない従来の太陽電池ストリング10Xの自己バイアス法による地絡検知では、太陽電池ストリング10Xの正電位側対地電圧VPGと負電位側対地電圧VNGとの比率から、太陽電池ストリング10Xの地絡位置を特定する。しかし、太陽電池モジュール12の出力電圧にはバラツキがあるため、太陽電池モジュール12の正電位側または負電位側の端部近傍に地絡がある場合、隣りの正常な太陽電池モジュール12を誤検知してしまうことがある。例えば、図5の例では、正電位側から3番目の太陽電池モジュール12の正電位側近傍の地絡を、正電位側から2番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍の地絡として誤検知してしまうことがある。 Here, as shown in Fig. 5, in the conventional ground fault detection by the self-bias method of the solar cell string 10X not provided with a power optimizer, the position of the ground fault of the solar cell string 10X is identified from the ratio of the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10X. However, since there is a variation in the output voltage of the solar cell module 12, when a ground fault exists near the end of the positive potential side or the negative potential side of the solar cell module 12, the adjacent normal solar cell module 12 may be erroneously detected. For example, in the example of Fig. 5, a ground fault near the positive potential side of the third solar cell module 12 from the positive potential side may be erroneously detected as a ground fault near the negative potential side of the second solar cell module 12 from the positive potential side.

一方、Vocシフト法による地絡検知では、上述したように、地絡が太陽電池モジュール12の端部近傍にあっても、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を正確に特定することができる。
しかし、Vocシフト法では、パワーオプティマイザ20を1つずつ順に切り換える際に、地絡位置を跨ぐ前後で太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧および負電位側対地電圧が変化することを利用して、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧および負電位側対地電圧の変化をみるだけであるので、m番目の太陽電池モジュール12およびその電路16のどこに地絡位置があるのか、特定できない。
On the other hand, in detecting a ground fault using the Voc shift method, as described above, even if the ground fault is located near the end of the solar cell module 12, the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault location can be accurately identified.
However, in the Voc shift method, when the power optimizers 20 are switched one by one in sequence, the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string 10 change before and after crossing the ground fault position. This is utilized to simply observe the changes in the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string 10, so it is not possible to identify where the ground fault position is in the mth solar cell module 12 and its circuit 16.

この点に関し、第1実施形態の太陽光発電システムの地絡検知装置、および地絡検知装置による太陽電池ストリングの地絡検知方法によれば、Vocシフト法を用いた地絡検知と自己バイアス法を用いた地絡検知とを組み合わせることにより、地絡位置の検知精度を向上することができる。そのため、メンテナンスの現場で、各太陽電池モジュールおよび各電路にアクセスすることなく、太陽電池ストリングの地絡位置を特定することができる。これにより、ビルの壁面、水上などのメンテナンスが困難な場所であっても、地絡が生じた太陽電池モジュールまたは太陽電池セル(太陽電池パネル)のみを交換する等のメンテナンスの作業性を向上することができる。以下では、上述した効果について検証する。 In this regard, according to the ground fault detection device of the solar power generation system of the first embodiment and the method of detecting a ground fault in a solar cell string by using the ground fault detection device, the detection accuracy of the ground fault position can be improved by combining ground fault detection using the Voc shift method and ground fault detection using the self-bias method. Therefore, the ground fault position of the solar cell string can be identified at the maintenance site without accessing each solar cell module and each electric circuit. This makes it possible to improve the workability of maintenance, such as replacing only the solar cell module or solar cell (solar panel) in which a ground fault has occurred, even in locations where maintenance is difficult, such as on the wall of a building or on water. The above-mentioned effects will be verified below.

(検証1)
第1実施形態の太陽電池ストリングであって(図3)、14個のパワーオプティマイザ20が直列に接続されて、14個の太陽電池モジュール12が直列に接続された太陽電池ストリング10を準備した。この太陽電池ストリング10では、7番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍に地絡があることが予め分かっている。
(Verification 1)
A solar cell string 10 according to the first embodiment ( FIG. 3 ) was prepared, in which 14 power optimizers 20 were connected in series and 14 solar cell modules 12 were connected in series. In this solar cell string 10, it was previously known that a ground fault existed near the negative potential side of the seventh solar cell module 12.

<Vocシフト法>
14個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(1V)とし、m=3~12のパワーオプティマイザ20を正電位側から昇順に1つずつVocモード(約50V)に切り換えた。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定した結果を、図6に示す。
<Voc Shift Method>
All 14 power optimizers 20 were set to the low voltage mode (1 V), and the power optimizers 20 (m=3 to 12) were switched to the Voc mode (about 50 V) one by one in ascending order from the positive potential side. The results of measuring the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 at this time are shown in FIG. 6.

図6に示すように、Vocシフト法によれば、VPGおよびVNGが大きく変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザ20の1つ前のパワーオプティマイザ20に対応した太陽電池モジュール12を、地絡位置を含む7番目の太陽電池モジュール12として絞り込むことができた。 As shown in FIG. 6 , according to the Voc shift method, when VPG and VNG change significantly, it is possible to narrow down the solar cell module 12 corresponding to the power optimizer 20 immediately preceding the switched power optimizer 20 as the seventh solar cell module 12 including the ground fault position.

<自己バイアス法>
m=7近傍に着目し、m=5~10のパワーオプティマイザ20をVocモード(約50V)とし、m=1~4およびm=11~14のパワーオプティマイザ20を低電圧モード(1V)とすると、太陽電池ストリング10における各パワーオプティマイザ20の電圧は図7に示す通りである。図7では、縦軸は、太陽電池ストリング10の正電位-負電位の電圧を100%としたときの電圧(相対値)であって、正電位側を0%、負電位側を100%としたときの電圧(相対値)である。また、予め分かっている7番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍の地絡位置に基づいて、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを計算し、VPG/(VPG+VNG)の計算値50.1%を破線で示す。
<Self-bias method>
Focusing on the vicinity of m=7, the power optimizers 20 with m=5 to 10 are in the Voc mode (about 50 V) and the power optimizers 20 with m=1 to 4 and m=11 to 14 are in the low voltage mode (1 V), the voltage of each power optimizer 20 in the solar cell string 10 is as shown in Fig. 7. In Fig. 7, the vertical axis represents the voltage (relative value) when the voltage of the positive potential-negative potential of the solar cell string 10 is set to 100%, and the voltage (relative value) when the positive potential side is 0% and the negative potential side is 100%. In addition, the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string 10 are calculated based on the ground fault position near the negative potential side of the seventh solar cell module 12, which is known in advance, and the calculated value of V PG /(V PG +V NG ) , 50.1%, is shown by a dashed line.

このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの実測値に基づくVPG/(VPG+VNG)の実測値は、実線で示すように50.4%であり、上述した計算値50.1%とよく一致した。 At this time, the actual value of V PG /(V PG +V NG ) based on the actual measured values of the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string 10 was 50.4%, as shown by the solid line, which was in good agreement with the above-mentioned calculated value of 50.1%.

これより、上述したように、VPGおよびVNGの測定値、および、Vocシフト法で求めたm=7を用いたVPGおよびVNGの下記計算式から、地絡バイアスVを求めることにより、m=7番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍に地絡があることを特定できることがわかる。
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
From this, as described above, it is understood that by calculating the ground fault bias V from the measured values of VPG and VNG and the following calculation formula of VPG and VNG using m=7 obtained by the Voc shift method, it is possible to identify that a ground fault exists in the vicinity of the negative potential side of the m=7th solar cell module 12.
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G

(検証2)
第1実施形態の太陽電池ストリングであって(図3)、14個のパワーオプティマイザ20が直列に接続されて、14個の太陽電池モジュール12が直列に接続された太陽電池ストリング10を準備した。この太陽電池ストリング10では、6番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍、および、12番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍の2か所に地絡があることが予め分かっている。
(Verification 2)
A solar cell string 10 according to the first embodiment ( FIG. 3 ) was prepared in which 14 power optimizers 20 were connected in series and 14 solar cell modules 12 were connected in series. It was previously known that there were ground faults in this solar cell string 10 at two locations, namely, near the negative potential side of the sixth solar cell module 12 and near the negative potential side of the twelfth solar cell module 12.

<Vocシフト法>
14個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(1V)とし、m=2~13のパワーオプティマイザ20を正電位側から昇順に1つずつVocモード(約50V)に切り換えた。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定した結果を、図8に示す。
<Voc Shift Method>
All 14 power optimizers 20 were set to the low voltage mode (1 V), and the power optimizers 20 (m=2 to 13) were switched to the Voc mode (about 50 V) one by one in ascending order from the positive potential side. The results of measuring the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 at this time are shown in FIG.

図6に示すように、Vocシフト法によれば、VPGおよびVNGが大きく変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザ20の1つ前のパワーオプティマイザ20に対応した太陽電池モジュール12を、地絡位置を含む12番目の太陽電池モジュール12として絞り込むことができた。しかし、地絡位置を含む6番目の太陽電池モジュール12を特定することができなかった。このように、2か所以上の地絡がある場合、1つの地絡位置を正確に絞り込むことができるが、それ以外の地絡位置を特定することができないことがわかる。 As shown in Fig. 6, according to the Voc shift method, when VPG and VNG change significantly, the solar cell module 12 corresponding to the power optimizer 20 immediately preceding the switched power optimizer 20 can be narrowed down as the 12th solar cell module 12 including the ground fault position. However, the sixth solar cell module 12 including the ground fault position cannot be identified. Thus, when there are two or more ground faults, it is possible to accurately narrow down the position of one ground fault, but it is not possible to identify the other ground fault positions.

<自己バイアス法>
まずm=12近傍に着目し、m=9~14のパワーオプティマイザ20をVocモード(約50V)とし、m=1~8のパワーオプティマイザ20を低電圧モード(1V)とすると、太陽電池ストリングに10おける各パワーオプティマイザ20の電圧は図9に示す通りである。図9では、縦軸は、太陽電池ストリング10の正電位-負電位の電圧を100%としたときの電圧(相対値)であって、正電位側を0%、負電位側を100%としたときの電圧(相対値)である。また、予め分かっている12番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍の地絡位置に基づいて、1点地絡と仮定して、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを計算し、VPG/(VPG+VNG)の計算値68.9%を破線で示す。
<Self-bias method>
First, focusing on the vicinity of m=12, if the power optimizers 20 with m=9 to 14 are in the Voc mode (about 50 V) and the power optimizers 20 with m=1 to 8 are in the low voltage mode (1 V), the voltage of each power optimizer 20 in the solar cell string 10 is as shown in Fig. 9. In Fig. 9, the vertical axis represents the voltage (relative value) when the voltage of the positive potential-negative potential of the solar cell string 10 is 100%, and the voltage (relative value) when the positive potential side is 0% and the negative potential side is 100%. Also, based on the known ground fault position near the negative potential side of the 12th solar cell module 12, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are calculated assuming a single point ground fault, and the calculated value of VPG /( VPG + VNG ), 68.9%, is shown by a dashed line.

このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの実測値に基づくVPG/(VPG+VNG)の実測値は、実線で示すように26.1%であり、上述した計算値68.9%に対して、Voc1つ分よりも大きく異なった。 At this time, the actual value of VPG /( VPG + VNG ) based on the actual measured values of the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 was 26.1%, as shown by the solid line, which differed by more than one Voc from the above-mentioned calculated value of 68.9%.

これより、上述したように、VPGおよびVNGの測定値、および、Vocシフト法で求めたm=12を用いたVPGおよびVNGの下記計算式から、地絡バイアスVを求めると、Voc1つ分よりも大きく異なることがわかる。
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
From this, as described above, when the ground bias V G is calculated from the measured values of V PG and V NG and the following calculation formula for V PG and V NG using m=12 calculated by the Voc shift method, it is found that the difference is greater than one Voc.
V PG = m x Vdc - V G
V NG =(M-m)×-Vdc-V G

<自己バイアス法>
次にm=6近傍に着目し、m=5~10のパワーオプティマイザ20をVocモード(約50V)とし、m=1~4およびm=11~14のパワーオプティマイザ20を低電圧モード(1V)とすると、太陽電池ストリング10における各パワーオプティマイザ20の電圧は図10に示す通りである。図10では、縦軸は、太陽電池ストリング10の正電位-負電位の電圧を100%としたときの電圧(相対値)であって、正電位側を0%、負電位側を100%としたときの電圧(相対値)である。また、予め分かっている6番目の太陽電池モジュール12の負電位側近傍の地絡位置に基づいて、1点地絡と仮定して、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを計算し、VPG/(VPG+VNG)の計算値33.7%を破線で示す。
<Self-bias method>
Next, focusing on the vicinity of m=6, the power optimizers 20 with m=5 to 10 are set to the Voc mode (about 50 V) and the power optimizers 20 with m=1 to 4 and m=11 to 14 are set to the low voltage mode (1 V), the voltage of each power optimizer 20 in the solar cell string 10 is as shown in Fig. 10. In Fig. 10, the vertical axis represents the voltage (relative value) when the voltage of the positive potential-negative potential of the solar cell string 10 is set to 100%, and the voltage (relative value) when the positive potential side is set to 0% and the negative potential side is set to 100%. Also, based on the previously known ground-fault position near the negative potential side of the sixth solar cell module 12, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are calculated assuming a single-point ground fault, and the calculated value of VPG /( VPG + VNG ), 33.7%, is shown by a dashed line.

このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGの実測値に基づくVPG/(VPG+VNG)の実測値は、実線に示すように57.4%であり、上述した計算値33.7%に対して、Voc1つ分よりも大きく異なった。 At this time, the actual value of VPG /( VPG + VNG ) based on the actual measured values of the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 was 57.4%, as shown by the solid line, which differed from the above-mentioned calculated value of 33.7% by more than one Voc.

これより、上述したように、VPGおよびVNGの測定値、および、Vocシフト法で求めたm=12を用いたVPGおよびVNGの下記計算式から、地絡バイアスVを求めると、Voc1つ分よりも大きく異なることがわかる。
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
From this, as described above, when the ground bias V G is calculated from the measured values of V PG and V NG and the following calculation formula for V PG and V NG using m=12 calculated by the Voc shift method, it is found that the difference is greater than one Voc.
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G

なお、上述したように、Vocシフト法では、2か所の地絡のうち1つの地絡位置を正確に特定できていることから、まずVocシフト法に基づいてm=12の太陽電池モジュール12およびその電路16をメンテナンスし、その後、上述したVocシフト法を用いた地絡検知および自己バイアス法を用いた地絡検知を組み合わせた地絡検知方法を再度行うことが考えられる。それでもなお、2か所以上の地絡の存在が検知される場合には、上述の手法を繰り返すことが考えられる。 As described above, since the Voc shift method can accurately pinpoint the location of one of the two ground faults, it is possible to first perform maintenance on the m=12 solar cell modules 12 and their electrical circuits 16 based on the Voc shift method, and then perform the ground fault detection method again that combines the above-mentioned ground fault detection using the Voc shift method and the self-bias method. If two or more ground faults are still detected, it is possible to repeat the above-mentioned method.

(第1実施形態の変形例)
第1実施形態では、Vocシフト法において、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の正電位側から昇順に1つずつVocモードに切り換えた。しかし、Vocシフト法において、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の負電位側から降順に1つずつVocモードに切り換えてもよい。
(Modification of the first embodiment)
In the first embodiment, in the Voc shift method, the M power optimizers 20 are switched to the Voc mode one by one in ascending order from the positive potential side of the solar cell string 10. However, in the Voc shift method, the M power optimizers 20 may be switched to the Voc mode one by one in descending order from the negative potential side of the solar cell string 10.

<Vocシフト法>
まず、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。次に、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の負電位側から降順に1つずつVocモード(例えば50V)に切り換える。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Voc Shift Method>
First, all of the M power optimizers 20 are set to a low voltage mode (e.g., 1 V). Next, the M power optimizers 20 are switched to a Voc mode (e.g., 50 V) one by one in descending order from the negative potential side of the solar cell string 10. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

Vocモードとするパワーオプティマイザ20が地絡位置を跨ぐ前後でVPGおよびVNGが大きく変化するため、VPGおよびVNGの変化に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を絞り込む。この変形例では、パワーオプティマイザ20の入出力共通電池が負電位側であり、太陽電池ストリング10の負電位側から降順にパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換えるので、VPGおよびVNGが大きく変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザ20に対応した太陽電池モジュール12およびその電路16を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16として絞り込む。 Since VPG and VNG change significantly before and after the power optimizer 20 in the Voc mode crosses the ground fault position, the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position are narrowed down based on the changes in VPG and VNG . In this modification, the input/output common battery of the power optimizer 20 is on the negative potential side, and the power optimizers 20 are switched to the Voc mode in descending order from the negative potential side of the solar cell string 10, so when VPG and VNG change significantly, the solar cell module 12 and its electric circuit 16 corresponding to the switched power optimizer 20 are narrowed down to the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position.

例えば、図3の例では、以下のように、3番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=4
PG=1V+1V+1V-V
NG=-1V-1V-Voc-V
m=3
PG=1V+1V+Voc-V
NG=-1V-1V-1V-V
3, when the third power optimizer 20 is switched to the Voc mode, VPG and VNG change by Voc as follows: This makes it possible to accurately identify the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the ground fault location.
m=4
V PG = 1V + 1V + 1V - V G
V NG =-1V-1V-Voc-V G
m=3
V PG = 1V + 1V + Voc - V G
V NG =-1V-1V-1V-V G

また、図4の例において、3番目の太陽電池モジュール12の正電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、3番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=4
PG=1V+1V+1V-V
NG=-1V-1V-Voc-V
m=3
PG=1V+1V+Voc-V
NG=-1V-1V-1V-V
4, even if a ground fault occurs near the positive potential side terminal of the third solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the third power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows. This makes it possible to accurately identify the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the location of the ground fault.
m=4
V PG = 1V + 1V + 1V - V G
V NG =-1V-1V-Voc-V G
m=3
V PG = 1V + 1V + Voc - V G
V NG =-1V-1V-1V-V G

また、図4の例において、2番目の太陽電池モジュール12の負電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、2番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む2番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=3
PG=1V+1V-V
NG=-1V-1V-1V-Voc-V
m=2
PG=1V+Voc-V
NG=-1V-1V-1V-1V-V
4, even if a ground fault occurs near the negative potential side terminal of the second solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the second power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows. This makes it possible to accurately identify the second solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the location of the ground fault.
m=3
VPG =1V+1V- VG
V NG =-1V-1V-1V-Voc-V G
m=2
VPG =1V+Voc- VG
V NG =-1V-1V-1V-1V-V G

<自己バイアス法>
次に、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。なお、パワーオプティマイザ20の出力が安定するようであれば、M個のパワーオプティマイザ20の全てをVocモード(例えば50V)としてもよい。或いは、上述した検証のように、パワーオプティマイザ20の一部をVocモードとし、残りを低電圧モードとしてもよい。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Self-bias method>
Next, all of the M power optimizers 20 are set to the low voltage mode (e.g., 1 V). If the output of the power optimizers 20 is stable, all of the M power optimizers 20 may be set to the Voc mode (e.g., 50 V). Alternatively, as in the above-mentioned verification, some of the power optimizers 20 may be set to the Voc mode and the rest may be set to the low voltage mode. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

PGおよびVNGの測定値、および、VPGおよびVNGの下記計算式から、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVを求める。
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
The ground fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer 20 is calculated from the measured values of V PG and V NG and the following calculation formula for V PG and V NG .
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G

そして、求めた地絡バイアスVに基づいて、太陽電池ストリング10の地絡位置を特定する。具体的には、求めた地絡バイアスVが0Vよりも大きくVoc(太陽電池モジュール1つ分)よりも小さい場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12の内部に地絡があると特定する。更には、求めた地絡バイアスVの大きさから、太陽電池モジュール12内のどの太陽電池セル(または太陽電池パネル)に地絡があるかを特定することができる。 Then, the location of the ground fault in the solar cell string 10 is identified based on the obtained ground fault bias V G. Specifically, if the obtained ground fault bias V G is greater than 0 V and smaller than Voc (for one solar cell module), it is identified that the ground fault exists inside the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method. Furthermore, it is possible to identify which solar cell (or solar cell panel) in the solar cell module 12 has a ground fault from the magnitude of the obtained ground fault bias V G.

一方、求めた地絡バイアスVが0Vである場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12に接続された電路16に地絡があると特定する。 On the other hand, if the determined ground fault bias V G is 0 V, it is determined that a ground fault occurs in the electric circuit 16 connected to the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method.

なお、求めた地絡バイアスVがVoc(太陽電池モジュール1つ分)以上または0Vよりも小さい場合、Vocシフト法を用いた地絡検知の絞り込みは正しくないと判断し、2つ以上の位置に地絡が存在することを特定する。 If the obtained ground fault bias V G is equal to or greater than Voc (for one solar cell module) or smaller than 0 V, it is determined that the narrowing down of the ground fault detection using the Voc shift method is incorrect, and it is determined that ground faults exist at two or more locations.

[第2実施形態]
(太陽光発電システム)
図11は、第2実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。図11に示す太陽光発電システム1は、図1に示す第1実施形態の太陽光発電システム1と比較して、パワーオプティマイザ20の構成の点、および地絡検知装置32の機能および動作の点で異なる。
[Second embodiment]
(Photovoltaic power generation system)
Fig. 11 is a diagram showing the configuration of a solar power generation system according to the second embodiment. The solar power generation system 1 shown in Fig. 11 differs from the solar power generation system 1 of the first embodiment shown in Fig. 1 in the configuration of the power optimizer 20 and the function and operation of the ground fault detection device 32.

図12は、図11に示す太陽光発電システムにおけるパワーオプティマイザの構成を示す図である。図12に示すパワーオプティマイザ20は、図2に示す第1実施形態のパワーオプティマイザ20と比較して、入出力共通電位の点で異なる。第1実施形態では、パワーオプティマイザ20における入力の負電位側と出力の負電位側とが共通電位であった。第2実施形態では、パワーオプティマイザ20における入力の正電位側と出力の正電位側とが共通電位である。 Figure 12 is a diagram showing the configuration of a power optimizer in the solar power generation system shown in Figure 11. The power optimizer 20 shown in Figure 12 differs from the power optimizer 20 of the first embodiment shown in Figure 2 in that the input and output common potentials are different. In the first embodiment, the negative potential side of the input and the negative potential side of the output in the power optimizer 20 are at a common potential. In the second embodiment, the positive potential side of the input and the positive potential side of the output in the power optimizer 20 are at a common potential.

(地絡検知方法)
以下では、図13および図14を参照して、第2実施形態に係る太陽光発電システムの地絡検知方法であって、地絡検知装置32による太陽電池ストリング10の地絡検知方法について説明する。図13および図14は、図11に示す太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングを示す図であり、図3では、負電位側から3番目の太陽電池モジュールの内部に地絡がある形態が示されており、図4では、負電位側から3番目の太陽電池モジュールの負電位側近傍、または、負電位側から2番目のPVモジュールの正電位側近傍に地絡がある形態が示されている。
(Earth fault detection method)
Hereinafter, a method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to the second embodiment, which is a method for detecting a ground fault in a photovoltaic string 10 by a ground fault detection device 32, will be described with reference to Fig. 13 and Fig. 14. Fig. 13 and Fig. 14 are diagrams showing a photovoltaic string in the photovoltaic power generation system shown in Fig. 11. Fig. 13 shows a form in which a ground fault exists inside the third photovoltaic module from the negative potential side, and Fig. 14 shows a form in which a ground fault exists near the negative potential side of the third photovoltaic module from the negative potential side, or near the positive potential side of the second PV module from the negative potential side.

第1実施形態では、M個のパワーオプティマイザ20におけるm番目のパワーオプティマイザ20は、太陽電池ストリング10の正電位側から昇順のm番目とした。第2実施形態では、M個のパワーオプティマイザ20におけるm番目のパワーオプティマイザ20は、太陽電池ストリング10の負電位側から昇順のm番目とする。 In the first embodiment, the m-th power optimizer 20 among the M power optimizers 20 is the m-th power optimizer 20 in ascending order from the positive potential side of the solar cell string 10. In the second embodiment, the m-th power optimizer 20 among the M power optimizers 20 is the m-th power optimizer 20 in ascending order from the negative potential side of the solar cell string 10.

<Vocシフト法>
まず、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。次に、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の負電位側から昇順に1つずつVocモード(例えば50V)に切り換える。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Voc Shift Method>
First, all of the M power optimizers 20 are set to a low voltage mode (e.g., 1 V). Next, the M power optimizers 20 are switched to a Voc mode (e.g., 50 V) one by one in ascending order from the negative potential side of the solar cell string 10. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

Vocモードとするパワーオプティマイザ20が地絡位置を跨ぐ前後でVPGおよびVNGが大きく変化するため、VPGおよびVNGの変化に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を絞り込む。第2実施形態では、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位が正電位側であり、太陽電池ストリング10の負電位側から昇順にパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換えるので、VPGおよびVNGが大きく変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザ20の1つ前のパワーオプティマイザ20に対応した太陽電池モジュール12およびその電路16を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16として絞り込む。 Since VPG and VNG change significantly before and after the power optimizer 20 in the Voc mode crosses the ground fault position, the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position are narrowed down based on the changes in VPG and VNG . In the second embodiment, the input/output common potential of the power optimizer 20 is on the positive potential side, and the power optimizers 20 are switched to the Voc mode in ascending order from the negative potential side of the solar cell string 10, so when VPG and VNG change significantly, the solar cell module 12 and its electric circuit 16 corresponding to the power optimizer 20 immediately preceding the switched power optimizer 20 are narrowed down as the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position.

例えば、図13の例では、以下のように、4番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=3
PG=1V+1V+1V+V
NG=-1V-1V-Voc+V
m=4
PG=1V+1V+Voc+V
NG=-1V-1V-1V+V
13, when the fourth power optimizer 20 is switched to the Voc mode, VPG and VNG change by Voc as follows: This makes it possible to accurately identify the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the ground fault location.
m=3
V PG = 1V + 1V + 1V + V G
V NG =-1V-1V-Voc+V G
m=4
VPG =1V+1V+Voc+ VG
V NG =-1V-1V-1V+V G

また、図14の例において、3番目の太陽電池モジュール12の負電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、4番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=3
PG=1V+1V+1V+V
NG=-1V-1V-Voc+V
m=4
PG=1V+1V+Voc+V
NG=-1V-1V-1V+V
14, even if a ground fault occurs near the negative potential side terminal of the third solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the fourth power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows, so that the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the ground fault location, can be identified with high accuracy.
m=3
V PG = 1V + 1V + 1V + V G
V NG =-1V-1V-Voc+V G
m=4
VPG =1V+1V+Voc+ VG
V NG =-1V-1V-1V+V G

また、図4の例において、2番目の太陽電池モジュール12の正電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、3番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む2番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=2
PG=1V+1V+1V+1V+V
NG=-1V-Voc+V
m=3
PG=1V+1V+1V+Voc+V
NG=-1V-1V+V
14 , even if a ground fault occurs near the positive potential side terminal of the second solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the third power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows. This makes it possible to accurately identify the second solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the location of the ground fault.
m=2
V PG =1V+1V+1V+1V+V G
VNG =-1V-Voc+ VG
m=3
V PG = 1V + 1V + 1V + Voc + V G
V NG =-1V-1V+V G

以上より、地絡が太陽電池モジュールの端部近傍にあっても、Vocシフト法によれば、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路を正確に特定することができる。しかし、Vocシフト法では、電圧の変化を測定するだけであるので、m番目の太陽電池モジュールとその電路とのどこに地絡位置があるのか、特定できない。そこで、以下のように、自己バイアス法を組み合わせる。 As a result, even if the ground fault is near the end of the solar cell module, the Voc shift method can accurately identify the mth solar cell module and its electrical circuit, including the ground fault location. However, since the Voc shift method only measures the change in voltage, it cannot identify where the ground fault is located relative to the mth solar cell module and its electrical circuit. Therefore, the self-bias method is combined as follows.

<自己バイアス法>
次に、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。なお、パワーオプティマイザ20の出力が安定するようであれば、M個のパワーオプティマイザ20の全てをVocモード(例えば50V)としてもよい。或いは、上述した検証のように、パワーオプティマイザ20の一部をVocモードとし、残りを低電圧モードとしてもよい。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Self-bias method>
Next, all of the M power optimizers 20 are set to the low voltage mode (e.g., 1 V). If the output of the power optimizers 20 is stable, all of the M power optimizers 20 may be set to the Voc mode (e.g., 50 V). Alternatively, as in the above-mentioned verification, some of the power optimizers 20 may be set to the Voc mode and the rest may be set to the low voltage mode. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

PGおよびVNGの測定値、および、VPGおよびVNGの下記計算式から、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVを求める。
PG=(M-m)×Vdc+V
NG=m×-Vdc+V
The ground fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer 20 is calculated from the measured values of V PG and V NG and the following calculation formula for V PG and V NG .
V PG = (M-m) x Vdc + V G
V NG = m×-Vdc+V G

そして、求めた地絡バイアスVに基づいて、太陽電池ストリング10の地絡位置を特定する。具体的には、求めた地絡バイアスVが0Vよりも大きくVoc(太陽電池モジュール1つ分)よりも小さい場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12の内部に地絡があると特定する。更には、求めた地絡バイアスVの大きさから、太陽電池モジュール12内のどの太陽電池セル(または太陽電池パネル)に地絡があるかを特定することができる。 Then, the location of the ground fault in the solar cell string 10 is identified based on the obtained ground fault bias V G. Specifically, if the obtained ground fault bias V G is greater than 0 V and smaller than Voc (for one solar cell module), it is identified that the ground fault exists inside the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method. Furthermore, it is possible to identify which solar cell (or solar cell panel) in the solar cell module 12 has a ground fault from the magnitude of the obtained ground fault bias V G.

一方、求めた地絡バイアスVが0Vである場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12に接続された電路16に地絡があると特定する。 On the other hand, if the determined ground fault bias V G is 0 V, it is determined that a ground fault occurs in the electric circuit 16 connected to the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method.

なお、求めた地絡バイアスVがVoc(太陽電池モジュール1つ分)以上または0Vよりも小さい場合、Vocシフト法を用いた地絡検知の絞り込みは正しくないと判断し、2つ以上の位置に地絡が存在することを特定する。 If the obtained ground fault bias V G is equal to or greater than Voc (for one solar cell module) or smaller than 0 V, it is determined that the narrowing down of the ground fault detection using the Voc shift method is incorrect, and it is determined that ground faults exist at two or more locations.

この第2実施形態の太陽光発電システムの地絡検知装置、および地絡検知装置による太陽電池ストリングの地絡検知方法でも、第1実施形態の太陽光発電システムの地絡検知装置、および地絡検知装置による太陽電池ストリングの地絡検知方法と同様の利点を得ることができる。 The earth fault detection device of the solar power generation system of the second embodiment and the method of detecting an earth fault in a solar cell string using the earth fault detection device can provide the same advantages as the earth fault detection device of the solar power generation system of the first embodiment and the method of detecting an earth fault in a solar cell string using the earth fault detection device.

(第2実施形態の変形例)
第2実施形態では、Vocシフト法において、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の負電位側から昇順に1つずつVocモードに切り換えた。しかし、Vocシフト法において、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の正電位側から降順に1つずつVocモードに切り換えてもよい。
(Modification of the second embodiment)
In the second embodiment, in the Voc shift method, the M power optimizers 20 are switched to the Voc mode one by one in ascending order from the negative potential side of the solar cell string 10. However, in the Voc shift method, the M power optimizers 20 may be switched to the Voc mode one by one in descending order from the positive potential side of the solar cell string 10.

<Vocシフト法>
まず、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。次に、M個のパワーオプティマイザ20を太陽電池ストリング10の正電位側から降順に1つずつVocモード(例えばVoc)に切り換える。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Voc Shift Method>
First, all of the M power optimizers 20 are set to a low voltage mode (e.g., 1 V). Next, the M power optimizers 20 are switched to a Voc mode (e.g., Voc) one by one in descending order from the positive potential side of the solar cell string 10. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

Vocモードとするパワーオプティマイザ20が地絡位置を跨ぐ前後でVPGおよびVNGが大きく変化するため、VPGおよびVNGの変化に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を絞り込む。この変形例では、パワーオプティマイザ20の入出力共通電池が正電位側であり、太陽電池ストリング10の正電位側から降順にパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換えるので、VPGおよびVNGが大きく変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザ20に対応した太陽電池モジュール12およびその電路16を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュール12およびその電路16として絞り込む。 Since VPG and VNG change significantly before and after the power optimizer 20 in the Voc mode crosses the ground fault position, the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position are narrowed down based on the changes in VPG and VNG . In this modification, the input/output common battery of the power optimizer 20 is on the positive potential side, and the power optimizers 20 are switched to the Voc mode in descending order from the positive potential side of the solar cell string 10, so when VPG and VNG change significantly, the solar cell module 12 and its electric circuit 16 corresponding to the switched power optimizer 20 are narrowed down to the m-th solar cell module 12 and its electric circuit 16 including the ground fault position.

例えば、図13の例では、以下のように、3番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=4
PG=1V+1V+Voc+V
NG=-1V-1V-1V+V
m=3
PG=1V+1V+1V+V
NG=-1V-1V-Voc+V
13, when the third power optimizer 20 is switched to the Voc mode, VPG and VNG change by Voc as follows: This makes it possible to accurately identify the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the ground fault location.
m=4
VPG =1V+1V+Voc+ VG
V NG =-1V-1V-1V+V G
m=3
V PG = 1V + 1V + 1V + V G
V NG =-1V-1V-Voc+V G

また、図14の例において、3番目の太陽電池モジュール12の負電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、3番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む3番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=4
PG=1V+1V+Voc+V
NG=-1V-1V-1V+V
m=3
PG=1V+1V+1V+V
NG=-1V-1V-Voc+V
14, even if a ground fault occurs near the negative potential side terminal of the third solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the third power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows, so that the third solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the ground fault location, can be identified with high accuracy.
m=4
VPG =1V+1V+Voc+ VG
V NG =-1V-1V-1V+V G
m=3
V PG = 1V + 1V + 1V + V G
V NG =-1V-1V-Voc+V G

また、図14の例において、2番目の太陽電池モジュール12の正電位側端子近傍が地絡している場合でも、以下のように、2番目のパワーオプティマイザ20をVocモードに切り換える際に、VPGおよびVNGがVoc分変化する。これより、地絡位置を含む2番目の太陽電池モジュール12およびその電路16を精度よく特定できる。
m=3
PG=1V+1V+1V+Voc+V
NG=-1V-1V+V
m=2
PG=1V+1V+1V+1V+V
NG=-1V-Voc+V
14, even if a ground fault occurs near the positive potential side terminal of the second solar cell module 12, VPG and VNG change by Voc when the second power optimizer 20 is switched to the Voc mode as follows. This makes it possible to accurately identify the second solar cell module 12 and its electric circuit 16, including the location of the ground fault.
m=3
V PG = 1V + 1V + 1V + Voc + V G
V NG =-1V-1V+V G
m=2
V PG = 1V + 1V + 1V + 1V + V G
VNG =-1V-Voc+ VG

<自己バイアス法>
次に、M個のパワーオプティマイザ20の全てを低電圧モード(例えば1V)とする。なお、パワーオプティマイザ20の出力が安定するようであれば、M個のパワーオプティマイザ20の全てをVocモード(例えば50V)としてもよい。或いは、上述した検証のように、パワーオプティマイザ20の一部をVocモードとし、残りを低電圧モードとしてもよい。このとき、太陽電池ストリング10の正電位側対地電圧VPGおよび負電位側対地電圧VNGを測定する。
<Self-bias method>
Next, all of the M power optimizers 20 are set to the low voltage mode (e.g., 1 V). If the output of the power optimizers 20 is stable, all of the M power optimizers 20 may be set to the Voc mode (e.g., 50 V). Alternatively, as in the above-mentioned verification, some of the power optimizers 20 may be set to the Voc mode and the rest may be set to the low voltage mode. At this time, the positive potential side voltage to ground VPG and the negative potential side voltage to ground VNG of the solar cell string 10 are measured.

PGおよびVNGの測定値、および、VPGおよびVNGの下記計算式から、パワーオプティマイザ20の入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVを求める。
PG=(M-m)×Vdc+V
NG=m×-Vdc+V
The ground fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer 20 is calculated from the measured values of V PG and V NG and the following calculation formula for V PG and V NG .
V PG = (M-m) x Vdc + V G
V NG = m×-Vdc+V G

そして、求めた地絡バイアスVに基づいて、太陽電池ストリング10の地絡位置を特定する。具体的には、求めた地絡バイアスVが0Vよりも大きくVoc(太陽電池モジュール1つ分)よりも小さい場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12の内部に地絡があると特定する。更には、求めた地絡バイアスVの大きさから、太陽電池モジュール12内のどの太陽電池セル(または太陽電池パネル)に地絡があるかを特定することができる。 Then, the location of the ground fault in the solar cell string 10 is identified based on the obtained ground fault bias V G. Specifically, if the obtained ground fault bias V G is greater than 0 V and smaller than Voc (for one solar cell module), it is identified that the ground fault exists inside the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method. Furthermore, it is possible to identify which solar cell (or solar cell panel) in the solar cell module 12 has a ground fault from the magnitude of the obtained ground fault bias V G.

一方、求めた地絡バイアスVが0Vである場合には、Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュール12に接続された電路16に地絡があると特定する。 On the other hand, if the determined ground fault bias V G is 0 V, it is determined that a ground fault occurs in the electric circuit 16 connected to the m-th solar cell module 12 narrowed down by the ground fault detection using the Voc shift method.

なお、求めた地絡バイアスVがVoc(太陽電池モジュール1つ分)以上または0Vよりも小さい場合、Vocシフト法を用いた地絡検知の絞り込みは正しくないと判断し、2つ以上の位置に地絡が存在することを特定する。 If the obtained ground fault bias V G is equal to or greater than Voc (for one solar cell module) or smaller than 0 V, it is determined that the narrowing down of the ground fault detection using the Voc shift method is incorrect, and it is determined that ground faults exist at two or more locations.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment and various modifications and variations are possible.

1 太陽光発電システム
10 太陽電池ストリング
12 太陽電池モジュール
14 太陽電池セル
16 電路
20 パワーオプティマイザ
22 電力変換部、
24 低電圧生成部
30 パワーコンディショナ
32 地絡検知装置
Reference Signs List 1 Photovoltaic power generation system 10 Solar cell string 12 Solar cell module 14 Solar cell 16 Electric circuit 20 Power optimizer 22 Power conversion unit,
24 Low voltage generating unit 30 Power conditioner 32 Earth fault detection device

Claims (14)

M個の太陽電池モジュールが直列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の地絡を検知する地絡検知装置とを備える太陽光発電システムであって、Mは2以上の整数であり、
前記太陽電池ストリングは、
電路と、
前記電路を介して直列に接続されたM個のパワーオプティマイザと、
前記M個のパワーオプティマイザと1対1に対応し、対応のパワーオプティマイザを介して直列に接続される前記M個の太陽電池モジュールと、
を含み、
前記パワーオプティマイザは、
前記太陽電池モジュールの出力電圧Vocを出力するVocモードと、所定の低電圧を出力する低電圧モードとの切り換え機能を有し、
入力と出力とにおいて共通電位を有し、
前記地絡検知装置は、Vocシフト法を用いた地絡検知と自己バイアス法を用いた地絡検知とを組み合わせ、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの正電位側対地電圧および負電位側対地電圧の変化、および前記パワーオプティマイザの入出力共通電位の極性に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路を絞り込み、mは1以上M以下の整数であり、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧と、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスを求め、ここで、前記パワーオプティマイザの出力電圧はVocまたは低電圧であり、
求めた地絡バイアスに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
太陽光発電システム。
A solar power generation system including a solar cell string in which M solar cell modules are connected in series, and a ground fault detection device that detects a ground fault in the solar cell string, wherein M is an integer of 2 or more,
The solar cell string comprises:
Electric lines and
M power optimizers connected in series via the electric paths;
the M solar cell modules each corresponding to one of the M power optimizers and connected in series via the corresponding power optimizers;
Including,
The power optimizer comprises:
a Voc mode for outputting an output voltage Voc of the solar cell module and a low voltage mode for outputting a predetermined low voltage;
having a common potential at the input and output,
The ground fault detection device combines ground fault detection using a Voc shift method and ground fault detection using a self-bias method,
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in sequence to the Voc mode;
narrowing down an m-th solar cell module including a ground fault location and its electric circuit based on a change in a positive potential side voltage to ground and a negative potential side voltage to ground of the solar cell string and a polarity of an input/output common potential of the power optimizer, where m is an integer between 1 and M;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
a ground fault bias is calculated from a calculation formula for the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage of the power optimizer, and a ground fault bias occurring on an input/output common potential side of the power optimizer, and from measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where the output voltage of the power optimizer is Voc or a low voltage;
Identifying a ground fault location of the solar cell string based on the determined ground fault bias.
Photovoltaic power generation system.
前記地絡検知装置は、前記自己バイアス法を用いた地絡検知において、
求めた地絡バイアスが0Vよりも大きくVocよりも小さい場合には、前記Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュールの内部に地絡があると特定し、
求めた地絡バイアスが0Vである場合には、前記Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュールに接続された電路に地絡があると特定する、
請求項1に記載の太陽光発電システム。
In the ground fault detection using the self-bias method, the ground fault detection device
If the determined earth fault bias is greater than 0 V and smaller than Voc, it is determined that an earth fault exists in the m-th solar cell module narrowed down by the earth fault detection using the Voc shift method;
If the determined earth fault bias is 0 V, it is determined that an earth fault exists in the electric circuit connected to the m-th solar cell module narrowed down by the earth fault detection using the Voc shift method.
The solar power generation system according to claim 1 .
前記地絡検知装置は、前記自己バイアス法を用いた地絡検知において、
求めた地絡バイアスがVoc以上または0Vよりも小さい場合、2つ以上の位置に地絡が存在することを特定する、
請求項1または2に記載の太陽光発電システム。
In the ground fault detection using the self-bias method, the ground fault detection device
if the determined ground fault bias is equal to or greater than Voc or less than 0 V, determining that a ground fault exists at two or more locations;
The solar power generation system according to claim 1 or 2.
前記パワーオプティマイザの入出力共通電位が前記太陽電池ストリングの負電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの正電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの正電位側から昇順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザの1つ前のパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vdcと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。
When the input/output common potential of the power optimizer is on the negative potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the positive potential side of the solar cell string, and
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in ascending order from the positive potential side of the solar cell string to the Voc mode;
when the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down a solar cell module and its electric circuit corresponding to a power optimizer immediately before the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Vdc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The solar power generation system according to any one of claims 1 to 3.
前記パワーオプティマイザの入出力共通電位が前記太陽電池ストリングの負電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの正電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの負電位側から降順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vdcと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。
When the input/output common potential of the power optimizer is on the negative potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the positive potential side of the solar cell string, and
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in descending order from the negative potential side of the solar cell string to the Voc mode;
When the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down the solar cell module and its electric circuit corresponding to the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Vdc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The solar power generation system according to any one of claims 1 to 3.
前記パワーオプティマイザの入出力共通電位が前記太陽電池ストリングの正電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの負電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの負電位側から昇順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザの1つ前のパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vdcと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=(M-m)×Vdc+V
NG=m×-Vdc+V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。
When the input/output common potential of the power optimizers is on the positive potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the negative potential side of the solar cell string, where
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in ascending order from the negative potential side of the solar cell string to the Voc mode;
when the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down a solar cell module and its electric circuit corresponding to a power optimizer immediately before the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Vdc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = (M-m) x Vdc + V G
V NG = m×-Vdc+V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The solar power generation system according to any one of claims 1 to 3.
前記パワーオプティマイザの入出力の共通電位が前記太陽電池ストリングの正電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの負電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの正電位側から降順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vocと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=(M-m)×Vdc+V
NG=m×-Vdc+V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項1~3のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。
When a common potential of input/output of the power optimizers is on the positive potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the negative potential side of the solar cell string, as follows:
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in descending order from the positive potential side of the solar cell string to the Voc mode;
When the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down the solar cell module and its electric circuit corresponding to the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Voc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = (M-m) x Vdc + V G
V NG = m×-Vdc+V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The solar power generation system according to any one of claims 1 to 3.
M個の太陽電池モジュールが直列に接続された太陽電池ストリングを備える太陽光発電システムにおいて、前記太陽電池ストリングの地絡を検知する地絡検知方法であって、Mは2以上の整数であり、
前記太陽電池ストリングは、
電路と、
前記電路を介して直列に接続されたM個のパワーオプティマイザと、
前記M個のパワーオプティマイザと1対1に対応し、対応のパワーオプティマイザを介して直列に接続される前記M個の太陽電池モジュールと、
を含み、
前記パワーオプティマイザは、
前記太陽電池モジュールの出力電圧Vocを出力するVocモードと、所定の低電圧を出力する低電圧モードとの切り換え機能を有し、
入力と出力とにおいて共通電位を有し、
前記地絡検知方法は、Vocシフト法を用いた地絡検知と自己バイアス法を用いた地絡検知とを組み合わせ、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの正電位側対地電圧および負電位側対地電圧の変化、および前記パワーオプティマイザの入出力共通電位の極性に基づいて、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路を絞り込み、mは1以上M以下の整数であり、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧と、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスを求め、ここで、前記パワーオプティマイザの出力電圧はVocまたは低電圧であり、
求めた地絡バイアスに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
太陽光発電システムの地絡検知方法。
A method for detecting a ground fault in a solar cell string in a solar power generation system including M solar cell modules connected in series, the method comprising: detecting a ground fault in the solar cell string, wherein M is an integer of 2 or more;
The solar cell string comprises:
Electric lines and
M power optimizers connected in series via the electric paths;
the M solar cell modules each corresponding to the M power optimizers in one-to-one correspondence and connected in series via the corresponding power optimizers;
Including,
The power optimizer comprises:
a Voc mode for outputting an output voltage Voc of the solar cell module and a low voltage mode for outputting a predetermined low voltage;
having a common potential at the input and output,
The ground fault detection method combines ground fault detection using a Voc shift method and ground fault detection using a self-bias method,
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in sequence to the Voc mode;
narrowing down an m-th solar cell module including a ground fault location and its electric circuit based on a change in a positive potential side voltage to ground and a negative potential side voltage to ground of the solar cell string and a polarity of an input/output common potential of the power optimizer, where m is an integer between 1 and M;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
a ground fault bias is calculated from a calculation formula for the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage of the power optimizer, and a ground fault bias occurring on an input/output common potential side of the power optimizer, and from measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where the output voltage of the power optimizer is Voc or a low voltage;
Identifying a ground fault location of the solar cell string based on the determined ground fault bias.
A method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system.
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
求めた地絡バイアスが0Vよりも大きくVocよりも小さい場合には、前記Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュールの内部に地絡があると特定し、
求めた地絡バイアスが0Vである場合には、前記Vocシフト法を用いた地絡検知によって絞り込んだm番目の太陽電池モジュールに接続された電路に地絡があると特定する、
請求項8に記載の太陽光発電システムの地絡検知方法。
In the earth fault detection using the self-bias method,
If the determined earth fault bias is greater than 0 V and smaller than Voc, it is determined that an earth fault exists in the m-th solar cell module narrowed down by the earth fault detection using the Voc shift method;
If the determined earth fault bias is 0 V, it is determined that an earth fault exists in the electric circuit connected to the m-th solar cell module narrowed down by the earth fault detection using the Voc shift method.
The method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to claim 8.
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
求めた地絡バイアスがVoc以上または0Vよりも小さい場合、2つ以上の位置に地絡が存在することを特定する、
請求項8または9に記載の太陽光発電システムの地絡検知方法。
In the earth fault detection using the self-bias method,
if the determined ground fault bias is equal to or greater than Voc or less than 0 V, determining that a ground fault exists at two or more locations;
The method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to claim 8 or 9.
前記パワーオプティマイザの入出力共通電位が前記太陽電池ストリングの負電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの正電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの正電位側から昇順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザの1つ前のパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vdcと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項8~10のいずれか1項に記載の太陽光発電システムの地絡検知方法。
When the input/output common potential of the power optimizer is on the negative potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the positive potential side of the solar cell string, and
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in ascending order from the positive potential side of the solar cell string to the Voc mode;
when the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down a solar cell module and its electric circuit corresponding to a power optimizer immediately before the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Vdc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = m x Vdc - V G
V NG =(M-m)×-Vdc-V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to any one of claims 8 to 10.
前記パワーオプティマイザの入出力共通電位が前記太陽電池ストリングの負電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの正電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの負電位側から降順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vdcと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=m×Vdc-V
NG=(M-m)×-Vdc-V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項8~10のいずれか1項に記載の太陽光発電システムの地絡検知方法。
When the input/output common potential of the power optimizer is on the negative potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the positive potential side of the solar cell string, and
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in descending order from the negative potential side of the solar cell string to the Voc mode;
When the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down the solar cell module and its electric circuit corresponding to the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Vdc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = m x Vdc - V G
V NG = (M-m)×-Vdc-V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to any one of claims 8 to 10.
前記パワーオプティマイザの入出力共通電位が前記太陽電池ストリングの正電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの負電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの負電位側から昇順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザの1つ前のパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vdcと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=(M-m)×Vdc+V
NG=m×-Vdc+V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項8~10のいずれか1項に記載の太陽光発電システムの地絡検知方法。
When the input/output common potential of the power optimizers is on the positive potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the negative potential side of the solar cell string, where
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in ascending order from the negative potential side of the solar cell string to the Voc mode;
when the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down a solar cell module and its electric circuit corresponding to a power optimizer immediately before the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
placing the M power optimizers in the Voc mode or the low voltage mode;
The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Vdc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = (M-m) x Vdc + V G
V NG = m×-Vdc+V G
Identifying a ground fault position of the solar cell string based on the determined ground fault bias V G.
The method for detecting a ground fault in a photovoltaic power generation system according to any one of claims 8 to 10.
前記パワーオプティマイザの入出力の共通電位が前記太陽電池ストリングの正電位側である場合、前記M個のパワーオプティマイザにおけるm番目のパワーオプティマイザは、前記太陽電池ストリングの負電位側から昇順のm番目とすると、
前記Vocシフト法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザの全てを前記低電圧モードとし、前記M個のパワーオプティマイザを前記太陽電池ストリングの正電位側から降順に1つずつ前記Vocモードに切り換え、
前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧が変化した場合に、切り換えたパワーオプティマイザに対応した太陽電池モジュールおよびその電路を、地絡位置を含むm番目の太陽電池モジュールおよびその電路として絞り込み、
前記自己バイアス法を用いた地絡検知では、
前記M個のパワーオプティマイザを前記Vocモードまたは前記低電圧モードとし、
求めたmと、前記パワーオプティマイザの出力電圧Vocと、前記パワーオプティマイザの入出力共通電位側に生じる地絡バイアスVとに基づく、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧VPGおよび前記負電位側対地電圧VNGの下記計算式、および、前記太陽電池ストリングの前記正電位側対地電圧および前記負電位側対地電圧の測定値から、地絡バイアスVを求め、ここで、VdcはVocまたは低電圧であり、
PG=(M-m)×Vdc+V
NG=m×-Vdc+V
求めた地絡バイアスVに基づいて、前記太陽電池ストリングの地絡位置を特定する、
請求項8~10のいずれか1項に記載の太陽光発電システムの地絡検知方法。
When a common potential of input/output of the power optimizers is on the positive potential side of the solar cell string, an m-th power optimizer among the M power optimizers is the m-th power optimizer in ascending order from the negative potential side of the solar cell string, as follows:
In the earth fault detection using the Voc shift method,
placing all of the M power optimizers in the low voltage mode, and switching the M power optimizers one by one in descending order from the positive potential side of the solar cell string to the Voc mode;
When the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string change, narrowing down the solar cell module and its electric circuit corresponding to the switched power optimizer to an m-th solar cell module and its electric circuit including a ground fault location;
In the earth fault detection using the self-bias method,
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The earth fault bias V G is calculated from the following calculation formula for the positive potential side voltage to ground V PG and the negative potential side voltage to ground V NG of the solar cell string based on the calculated m, the output voltage Voc of the power optimizer, and the earth fault bias V G occurring on the input/output common potential side of the power optimizer, and from the measured values of the positive potential side voltage to ground and the negative potential side voltage to ground of the solar cell string, where Vdc is Voc or a low voltage:
V PG = (M-m) x Vdc + V G
V NG = m×-Vdc+V G
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