JP7300540B2 - 発電システムにおけるアーク検出及び防止 - Google Patents

Description

本開示は、分散型発電システム、特に、太陽光発電システムにおけるアークの検出及び防止に関する。

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１１月９日に出願された英国出願第ＧＢ１０１８８７２．０号に対する優先権を主張する、２０１１年１１月７日に出願された米国出願第１３／２９０，５２８号の一部継続（ＣＩＰ）出願である、２０１７年１月１７日に出願された米国出願第１５／４０７，８８１号の外国条約出願であり、この全てがこれらの全体の参照によって本明細書に組み込まれる。米国出願第１５／４０７，８８１号はまた、２０１６年４月５日に出願された米国仮特許出願第６２／３１８，３０３号及び２０１６年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／３４１，１４７号に対する優先権を主張する、２０１６年８月２９日に出願された米国出願第１５／２５０，０６８号の一部継続（ＣＩＰ）出願であり、この全てがこれらの全体の参照によって本明細書に組み込まれる。米国出願第１５／４０７，８８１号はまた、その全体の参照によって本明細書に組み込まれる、２０１６年９月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／３９５，４６１号に対する優先権を主張する。

分散型太陽光発電システムは、例えば、建物の屋根の上等で太陽光を受容する様式で設置された１つ以上の太陽光発電パネルを搭載するように様々に構成され得る。インバータが、太陽光発電パネルに接続され得る。インバータは、一般に、太陽光発電パネルからの直流（ＤＣ）電力を交流電流（ＡＣ）に変換する。

アーク発生が、スイッチ、回路遮断器、リレー接点、ヒューズ及び粗悪なケーブル終端において起こり得る。回路がオフに切り替えられるかまたはコネクタにおいて接続不良が起こると、アーク放電がコネクタの接点間に形成し得る。アーク放電は、気体の絶縁破壊であり、進行するプラズマ放電を生成し、通常、非導電性である空気等の媒体を通る電流から結果としてもたらされる。断線が始まったとき、２つの接点間の離隔距離は、非常に小さい。結果として、接点間の空隙間の電圧が、ボルト毎ミリメートルに関して非常に大きな電界を生成する。この大きな電界は、切断の２つの側の間の電気アークの点火を引き起こす。回路がアークを持続させるのに十分な電流及び電圧を有する場合、アークは、導体の溶融、絶縁破壊、及び発火等の、設備に対する損傷を引き起こし得る。交流（ＡＣ）電力システムのゼロクロスは、再点火しないアークを引き起こし得る。直流システムは、ＤＣ電力システムにおいてゼロクロスが起こらないので、ＡＣシステムよりもアーク発生し易い傾向にある。

電気アーク発生は、配電システム及び電気設備、特に、アークのリスクが増す様式でしばしば配置される太陽光発電システムに有害な影響を与え得る。例えば、太陽光発電パネルは、それらの太陽に露光する必要性によって、温度限界においてしばしば動作する。このような条件は、露出した配線をもたらし得る絶縁体及び他の設備の加速した劣化を引き起こす。このようなシステムはまた、雨、雪、及び高湿等の環境条件にもさらされる。さらに、一般の住居用及び／または工業用太陽光発電用途は、高電圧を生成するために直列に接続された数個のパネルをしばしば利用する。湿った／湿潤な条件における高電圧を有する露出した導体は、アーク発生の可能性が増す環境を作り出す。

アーク発生のこの問題は、太陽光発電パネル及び他の関連設備がより高頻度に修理及び／または交換されることを必要とすることになるので、システム保守コストを上昇させ、太陽光発電パネルの寿命を縮める。太陽光発電システムにおけるアーク発生はまた、発火のリスクを上昇させ、これによって、太陽光発電システムを有する設備における動作及び／または保険コストを上昇させる。太陽光発電システムにおけるアーク発生の正味の影響は、太陽光発電システムが、天然ガス、石油、及び石炭等の再生不可能なエネルギー源とのコスト競争力を有するようになる閾値を上昇させることである。

本明細書において新規に説明されるように、システム及び方法は、太陽光発電システムにおけるアーク発生の問題を克服し、これによって全体コストを低下させ、このようなシステムの有用な寿命を延ばす。本明細書において説明される実施形態は、このため、再生不可能な代替エネルギーとの競争力がより高い、住居及び工業用途における太陽光発電システムの展開を実現する。

方法は、電力線、例えば、ＤＣ電力線等の１つ以上の機構を有する太陽光発電パネルに接続可能な負荷を含み得る太陽光発電パネルシステムのアーク検出のために提供される。代表的な方法は、負荷に届けられる電力及び太陽光発電パネルによって生成される電力を測定し得る。これらの測定値は、適切な技術を使用して分析され得る。適切な技術の一例は、例えば、差分電力測定結果を生成する比較を含む。差分電力測定結果は、例えば、１つ以上の静的及び／または動的閾値を使用してさらに分析され得る。分析は、例えば、瞬間または信号が統合されるか若しくは平滑化される一定期間にわたるいずれかにおいて、差分電力測定結果が１つ以上の閾値から逸脱しているときに警報条件をトリガーし得る。測定値の１つ以上（例えば、第２の測定値）、静的及び／若しくは動的閾値、ならびに／または電力測定値は、適切な形式及び／または変調方式に変換され、遠隔位置に伝送され得る。一代表的方法において、１つ以上の上記項目（例えば、第２の測定値）は、変調され遠隔位置に伝送され得る（例えば、ＤＣ電力線越しに）。

更なる態様によると、システムのアーク検出用の機器は、太陽光発電パネル及び、例えば、電力線（例えば、ＤＣ電力線）を使用して太陽光発電パネルに接続可能な負荷を含み得る。この態様において、機器は、１つ以上のパネルによって生成された電力を測定するために適合された１つ以上の電気モジュールならびに／または、例えば、負荷に届けられた電力を測定するために適合された分散及び／若しくは集中コントローラを含むように様々に構成され得る。態様は、太陽光発電パネル及び／または負荷に届けられた電力と関連付けられた電力を、動的及び／または静的に、瞬間的及び／または統合的様式で分析するために１つ以上の機構を含むように様々に構成され得る。分析は、例えば、瞬間的及び／または統合的信号の動的及び／または静的比較を含むように様々に構成され得る。適切な比較は、１つ以上の閾値を含んでいてもよく、または含んでいなくてもよい。分析は、時系列データを収集し、この時系列データから変動を判定し得る。加えて、分析は、以前のテストデータに基づく所定閾値を含み得る。動的及び／または静的比較に基づいて、機構の１つ以上は、１つ以上の太陽光発電パネルの電力出力が負荷に届けられた電力よりも大きいときにアーク発生を検出するように動作可能であり得る。

更なる態様によると、アーク検出のための方法は、例えば、太陽光発電ストリング及び、例えば、ＤＣ電力線を使用して太陽光発電ストリングに接続可能な負荷を有するシステムにおいて実施され得る。アーク検出測定のための方法は、例えば、負荷のノイズ電圧及び／または太陽光発電ストリングの太陽光発電パネルの１つ以上のノイズ電圧と関連付けられた値を定量化するように様々に構成され得る。種々の測定されたノイズ電圧と関連付けられた量は、適切な技術を使用して分析され得る。一技術において、動的及び／または静的比較が、差分ノイズ電圧値等の定量値を生成する種々のノイズ電圧例えば、（太陽光発電ストリングの太陽光発電パネルのうちの１つ以上（例えば、全て）のノイズ電圧と比較された、負荷のノイズ電圧）間でなされる。差分ノイズ電圧値は、その後、静的及び／または動的に分析され得る。一実施形態において、差分ノイズ電圧値は、１つ以上の閾値に対して、静的及び／または動的に、瞬間的に比較され、かつ／または経時的に統合され比較され得る。閾値が利用される場合において、警報条件が、上記の値のうちの１つ以上が閾値を超える場合にトリガーされ得る。例えば、差分ノイズ電圧結果が閾値よりも大きくなる際に、その後、警報条件が設定され得、警報条件が設定される際に、太陽光発電ストリングが遮断され得る。上述の種々のパラメータは、ローカルで分析され、かつ／または遠隔位置に伝送され得る。一実施形態において、値の１つ以上は、変調され、ＤＣ電力線越しに伝送され得る。太陽光発電パネルの１つ以上若しくは全ての電力、または太陽光発電ストリングの電力が、負荷に届けられた電力よりも大きくなることに際し、その後、警報条件が、事前に定義された静的及び／または動的基準によって設定される。

更なる態様によると、アーク検出のための方法の１つは、負荷に届けられた電力及び／または太陽光発電ストリングによって生成された電力を測定するためのソフトウェア及び／または回路を含み得る。

太陽光発電ストリングの電力の測定は、様々に構成され得る。一例において、測定は、各太陽光発電パネルの電力出力を測定するために命令を送信することを含む。各太陽光発電パネルの電力値は、その後、伝送され受信され得る。各太陽光発電パネルの電力値は、加算され得、これによって第２の測定結果を与える。第２の測定結果は、その後、続いて変調され、ＤＣ電力線越しに伝送され得る。

負荷インピーダンスは、所定値によって変化され得る。太陽光発電ストリングの電力は、この例において、その後、再び測定され、これによって、太陽光発電ストリングの電力の第３の測定結果を生成する。負荷の電力が測定されることが後に続き、これによって、負荷の電力の測定結果を生成する。種々の測定値が比較され得、これによって、別の差分電力結果を生成する。種々の差分電力結果は、これによって、総差分電力結果を生成し得る。この例において、総差分電力結果が閾値よりも大きくなるに際し、警報条件が設定され得る。警報条件が設定されることに際し、太陽光発電ストリングは、この例において遮断され得る。第３の測定結果が、変調されＤＣ電力線越しに伝送され得る。

この例において、太陽光発電ストリングの電力の測定は、各太陽光発電パネルの電力を測定するために１つ以上の命令を送信することを含み得る。各太陽光発電パネルの電力値は、その後、伝送され受信され得る。各太陽光発電パネルの電力値は、加算され、これによって、第３の測定結果を与える。第３の測定結果は、その後、続いて変調され、ＤＣ電力線越しに伝送され得る。

更なる例において、ストリングにおいて電力を測定するための命令の送信は、ストリングのパネルの１つに接続されたマスターモジュールに対するものであり得る。実施形態はまた、電力を測定するように命令され得る、ストリングの他のパネルにそれぞれ接続されたスレーブモジュールを含み得る。電力測定結果は、その後、スレーブモジュールからマスターモジュールに伝送され得る。電力測定結果は、その後、マスターモジュールによって受信され、ストリング電力結果を生成するためにマスターモジュールによって加算され、これは、この例において集中及び／または分散コントローラに伝送され得る。

本明細書において開示された、いくつかの実施形態において、複数の太陽光発電電力機器は、合計電圧測定値の向上した正確性を提供し得る同期化様式で電圧を測定するように構成され得る。いくつかの実施形態において、電圧測定値及び関連電圧測定値の伝送は、同期化され得る（例えば、時間同期化等）。電圧測定値は、直列または並列太陽光発電ストリングにおいて、太陽光発電装置（例えば、太陽光発電パネル、セル、サブストリング等）の入力及び／または出力端子で取られ得る。いくつかの態様によると、電圧測定値は、伝送エラーに応答してか、または伝送エラーを防止し得るか若しくは他の問題を克服し得る冗長性特徴として、再伝送され得る。

いくつかの実施形態において、太陽光発電電力機器は、複数出力電圧端子を特徴とする。いくつかの実施形態において、太陽光発電装置及び太陽光発電電力機器は、共に結合され得、かつ／または複数の低インピーダンス電圧ループを提供するように配置され得る。低インピーダンス電圧ループを有するように太陽光発電ストリングを設計することは、いくつかの実施形態において、一定の利点を提供し得る。これらの利点は、アーク発生条件を示し得る、高周波数電圧成分を検出するように電圧センサの性能を向上することを含み得る。いくつかの態様によると、低インピーダンス電圧ループはまた、アーク発生条件の位置を判定する方式を提供し得る。

本明細書における開示は、添付図面を参照してなされる。

直列アーク発生を示す回路の例を例示する。 並列または分流アーク発生の例を示す図１ａの回路を例示する。 アーク検出特徴部を含む発電システムを示す。 直列及び／または並列アーク発生を検出する方法を示す。 直列及び／または並列アーク発生を検出する方法を示す。 発電回路を示す。 負荷電力をストリング電力と比較する方法を示す。 ストリングの電力を測定する方法を示す。 直列アーク検出のための方法を示す。 電気アークを検出する方法を示す。 出力電圧を測定する方法を示す。 データパケットの例を示す。 電気アークを検出する方法を示す。 太陽光発電システムにおける電圧を推定する方法を示す。 電気アークを検出する方法を示す。 アーク検出特徴部を含む発電システムを示す。 アークを検出する方法を示す。 太陽光発電電力機器を示す。 アーク検出特徴部を含む発電システムを示す。 アーク検出特徴部を含む発電システムを示す。 アークを検出する方法を示す。 太陽光発電システム構成を例示する。 電気アークを消す方法を示す。 電気アークを検出して消す方法を示す。 図１０ｂの方法を実行する第１の結果例を示す。 図１０ｂの方法を実行する第２の結果例を示す。

ここで、同様の参照番号が全体を通して同様の要素を参照する、添付の図面において例が例示される実施形態を詳細に参照することになる。実施形態は、図を参照することによって本開示を明白にするために以下に説明される。

背景技術による、回路１０ａにおける直列アーク発生１０６を示す図１ａを参照する。図１ａにおいて、直流（ＤＣ）電源１０２は、電力線１０４ａ及び１０４ｂ間に電力を提供する。電力線１０４ｂは、接地電位において示される。負荷１００は、電力線１０４ｂを電力線１０４ａに接続する。直列アーク発生は、例えば、電力線１０４ａ、１０４ｂにおけるかまたは負荷１００若しくは電源１０２の内部における回路１０ａの任意の部位において起こり得る。地点Ｃと地点Ａとの間の電力線１０４ａにおける断線または粗悪な接続が示され、直列アーク発生の事例１０６を引き起こしている。一般に、直列アーク発生１０６が検出されることができる場合、電源１０２または負荷１００に位置する回路遮断器（示されない）は、連続直列アーク発生１０６を防止するためにトリップされ得る。

背景技術による、回路１０ｂにおける並列または分流アーク発生１０８を示す図１ｂを参照する。回路１０ｂにおいて、直流（ＤＣ）電源１０２は、電力線１０４ａ及び１０４ｂ間に提供される。負荷１００は、電力線１０４ａ及び１０４ｂを接続する。並列アーク発生は、回路１０ｂの多くの部位で起こり得、例としては、電源１０２の正極と電源１０２の接地／シャーシとの間のアーク発生を含み、電源ケーブル１０４ａ／ｂが二心ケーブルである場合、アーク発生は、二心間または負荷１００の正極端子１０４ａと接地１０４ｂとの間で起こり得る。並列アーク発生１０８は、示されるように、地点Ｄの電力線１０４ｂと地点Ｃの電力線１０４ａにおける高電位との間で起こり得る。

アークノイズは、ホワイトノイズに近く、電力スペクトル密度が全体の周波数スペクトルにほとんど等しいことを意味する。加えて、アークノイズ信号の振幅は、ガウス確率密度関数に非常に近い。二乗平均平方根（ＲＭＳ）アークノイズ電圧信号（Ｖ_ｎ）は、以下のように方程式１で与えられ、

・・・方程式１、
ここで、
Ｋ＝ボルツマン定数＝１．３８×１０^－２３ジュール毎ケルビン、
Ｔ＝絶対温度における温度、
Ｂ＝ノイズ電圧（Ｖ_Ｎ）が測定される、ヘルツ（Ｈｚ）における帯域幅、
Ｒ＝抵抗器／回路／負荷の抵抗値（オーム）である。

ここで、実施形態によるアーク検出特徴部を含む発電システム２０１を示す図２を参照する。太陽光発電パネル２００は、モジュール２０２の入力に接続されることが好ましい。複数パネル２００及び複数モジュール２０２は、直列ストリングを形成するために一緒に接続され得る。直列ストリングは、モジュール２０２の出力を直列に接続することによって形成され得る。複数直列ストリングは、負荷２５０間で並列に接続され得る。負荷２５０は、例えば、直流（ＤＣ）から交流（ＡＣ）へのインバータまたはＤＣからＤＣへのコンバータであり得る。電子モジュール２０２は、パネル２００によって生成される電圧及び／または電流を測定するために含まれ得る。モジュール２０２は、パネル２００の電力出力を示すことが可能であり得る。負荷２５０に取り付けられたものは、コントローラ２０４であり得る。コントローラ２０４は、負荷２５０を直列ストリングに接続しているＤＣ電力線越しの電力線通信を介してかまたは無線接続によってモジュール２０２に動作自在に取り付けられ得る。コントローラ２０４は、センサ２０６を介して、負荷２５０によって受容された電力を測定するように構成され得る。直列アーク発生１０６の事例は、２つのパネル２００間で起こり得る。並列アーク発生１０８の事例は、パネル２００の正極端子とパネル２００の接地との間に示され得る。

ここで、直列及び／または並列アーク発生を検出する方法３０１を示す図３を参照する。集中コントローラ２０４は、負荷２５０によって受容された電力等の１つ以上のパラメータを測定する等のように構成され得る（ステップ３００）。モジュール２０２は、例えば、１つ以上のパネル２００の電力を測定するように、様々に構成され得る（ステップ３０２）。モジュール２０２は、様々に構成され得る。一実施形態において、モジュールは、無線または電力線通信を介してコントローラ２０４に１つ以上のパネル２００の測定された電力を表すデータを伝送する。コントローラ２０４は、パネル２００で発電された電力と負荷２５０で受容された電力との差を計算する（ステップ３０４）。この例において、ステップ３０４で計算された差が、所定基準に従って、パネル２００で発電された電力が負荷２５０で受容された電力よりも大きいものであり得ることを示す場合（ステップ３０６）、潜在的アーク発生の警報条件が設定され得る（ステップ３０８）。そうでない場合、この例において、アーク検出がステップ３００により継続する。

ここで、直列及び／または並列アーク発生を検出する例示的方法４０１を示す図４を参照する。この例による方法において、集中コントローラ２０４は、負荷２５０の二乗平均平方根（ＲＭＳ）ノイズ電圧を測定する（ステップ４００）。モジュール２０２は、その後、１つ以上のパネル２００の二乗平均平方根（ＲＭＳ）ノイズ電圧を測定し得る（ステップ４０２）。モジュール２０２は、無線または電力線通信を介してコントローラ２０４にパネル２００の測定されたＲＭＳノイズ電圧を表すデータを伝送するように構成され得る。

１つ以上のコントローラは、例えば、パネル２００で測定されたノイズ電圧と負荷２５０で測定されたノイズ電圧との間の差を計算することによってパネル２００でのノイズ電圧を負荷２５０でのノイズ電圧と比較するように構成され得る（ステップ４０４）。この例において、ステップ４０４において計算された差が、１つ以上の所定基準に従って、パネル２００で測定されたノイズ電圧が負荷２５０（ステップ４０６）で測定されたノイズ電圧よりも大きいものであり得ることを示す場合、潜在的アーク発生の警報条件が設定され得る（ステップ４０８）。

さらにこの例に対し、比較（ステップ４０４）はまた、種々の時間、例えば、発電システム２０１の設置直後の時間にコントローラ２０４のメモリにおいてパネル§２００及び／または負荷２５０の事前に記憶されたＲＭＳノイズ電圧レベルの比較を含み得る。パネル§２００及び負荷２５０の両方の事前に記憶されたＲＭＳノイズ電圧レベルは、この例において、コントローラ２０４のメモリに記憶されたルックアップテーブルの形式である。ルックアップテーブルは、例えば、１日のうちの種々の時間、週のうちの１日または年のうちの時間でのパネル２００及び負荷２５０の両方のＲＭＳノイズ電圧を有し、これがパネル２００及び負荷２５０の両方の現在の測定されたＲＭＳノイズ電圧と比較され得る。

この代表的な例において、測定されたパネル２００のＲＭＳノイズ電圧データとの測定された負荷２５０のＲＭＳノイズ電圧データの比較がＲＭＳノイズ電圧差の一定の閾値を超え得る場合（ステップ４０６）、潜在的アーク発生の警報条件が設定され（ステップ４０８）、そうでない場合、アーク検出をステップ４００によって継続する。

ここで、本開示の実施形態による発電回路５０１ａを示す図５ａを参照する。発電回路５０１ａは、モジュール２０２の入力に接続されたパネル２００の出力を有する。パネル２００の出力は、ＤＣ電力入力（Ｐ_ＩＮ）をモジュール２０２に提供するように構成され得る。モジュール２０２は、降圧回路、昇圧回路、昇降圧回路、設定可能な昇降圧回路、昇降圧ステージを無効にする設定可能なバイパスを有するカスケード型昇降圧回路、または任意のＤＣ－ＤＣコンバータ回路等の直流（ＤＣからＤＣへの）スイッチング電力コンバータを含み得る。モジュール２０２の出力電圧は、Ｖ_ｉとして符合付けされる。

モジュール２０２及びモジュール２０２ａの出力は、直列ストリング５２０を形成するために直列に接続され得る。２つのストリング５２０は、並列に接続されて示され得る。１つのストリング５２０において、ストリング５２０に直列に起こり得るアーク電圧（Ｖ_Ａ）の状況が示される。負荷２５０は、ＤＣからＡＣへのインバータであり得る。負荷２５０に取り付けられたものは、集中コントローラ２０４であり得る。コントローラ２０４は、負荷２５０間の電圧（Ｖ_Ｔ）及び電流センサ２０６を介して負荷２５０の電流を任意に測定する。電流センサ２０６は、コントローラ２０４に取り付けられ、負荷２５０の電力線接続に結合され得る。

パネル２００に対する太陽照射に依存して、第１の場合において、いくつかのモジュール２０２は、ストリング５２０に流れる電流に依存し得るモジュール２０２の固定出力電圧（Ｖ_ｉ）及び出力電圧を与えるために、入力に対する電力を変換するように動作し得る。ストリング５２０に流れる電流は、パネル２００の照射量のレベルに関連し得、例えば、照射量が増加すると、ストリング５２０に流れる電流が上昇し、モジュール２０２の出力電力が上昇する。

第２の場合において、モジュール２０２は、入力における電力を出力における同一電力に変換するように動作し、このため、例えば、２００ワットがモジュール２０２の入力にある場合、モジュール２０２は出力に２００ワットを有するように努め得る。しかしながら、モジュール２０２がストリング５２０において直列に接続され得るので、ストリング５２０において流れる電流は、キルヒホッフの法則によって同一であり得る。ストリング５２０において流れる電流が同一であることは、モジュール２０２の出力における電力がモジュール２０２の入力における電力と同一であり得ることを成立するために、モジュールの出力電圧（Ｖ_ｉ）が変化すべきであることを意味する。このため、この例において、ストリング５２０の電流が上昇すると、モジュール２０２の出力電圧（Ｖ_ｉ）が低下するか、またはストリング５２０の電流が低下すると、モジュール２０２の出力電圧が最大値まで上昇する。モジュール２０２の出力電圧が最大値まで上昇すると、第２の場合は、出力電圧（Ｖ_ｉ）がここで効果的に固定される点において第１の場合に類似し得る。

ストリング５２０におけるモジュール２０２は、マスターとして構成されたモジュール２０２ａの１つ、及びスレーブとして構成された他のモジュール２０２を含むマスター／スレーブ関係を有し得る。

電流がこの例においてストリング５２０全体で同一であり得るので、マスターモジュールは、ストリング５２０の電流を測定するように構成され得る。モジュール２０２は、総ストリング電力が判定され得るように、それらの出力電圧Ｖ_ｉを任意に測定する。スレーブモジュール２０２の出力電圧は、この例において、測定され、モジュール２０２ａからコントローラ２０４への単一遠隔測定法がストリングの出力電圧を通信するために十分であり得るように、例えば、マスターユニット２０２ａに無線または電力線通信越しに通信される。ストリング５２０においてマスターモジュール２０２ａは、スレーブモジュール２０２の制御のために他のスレーブモジュール２０２と通信する等のように、様々に構成され得る。マスターモジュール２０２ａは、この例において、コントローラ２０４から「キープアライブ」信号を受信するように構成され得る。無線によってまたは電力線通信越しに通信されたコントローラ２０４から送信された任意の「キープアライブ」信号は、存在であるかまたは非存在であり得る。「キープアライブ」信号の存在は、モジュール２０２の及び／またはマスターモジュール２０２ａを介した継続した動作を引き起こし得る。「キープアライブ」信号の非存在は、モジュール２０２及び／またはマスターモジュール２０２ａを介した動作の終了を引き起こし得る（つまり、電流がストリング５２０に流れなくなる）。各ストリング５２０に対応する異なる頻度を有する複数「キープアライブ」信号検索は、アーク発生が存在し得る特定ストリング５２０が電力を生成することを停止させられ、一方で他のストリング５２０が電力の生成を継続するように、使用され得る。

ここでまた、負荷電力をストリング電力と比較する方法５０３を示す図５ｂを参照する。ステップ５００において、１つ以上のストリング５２０に対する電力が測定され得る。ステップ５０２において、負荷２５０の電力が集中コントローラ２０４及びセンサ２０６を使用して測定され得る。測定された負荷電力及び測定されたストリング電力は、ステップ５０４において比較され得る。ステップ５００、５０２及び５０４は、この例において、図５ａに対する参照と共に、以下のように方程式２（１つのストリング５２０を仮定する）によって数学的に表され得、

・・・方程式２、
ここで、
Ｖ_Ａ［Ｉ_Ｌ］＝電流Ｉ_Ｌの関数としてのアーク電圧、
Ｖ_ＴＩ_Ｌ＝負荷２５０の電力、
ΣＰ_ＩＮ＝モジュール２０２の出力における電力がモジュール２０２の入力における電力（Ｐ_ＩＮ）と同一であることを成立するために、モジュールの出力電圧（Ｖ_ｉ）が変化するようにモジュール２０２が動作し得るときのモジュール２０２の電力出力、
ΣＶ_ｉＩ_Ｌ＝モジュール２０２の出力電力（Ｖ_ｉ）が最大出力電圧レベル値まで上昇するように、ストリング５２０電流が十分に低下するときのモジュール２０２の固定電圧出力（Ｖ_ｉ）及び／または電力出力を含むモジュール２０２の電力出力である。全ての場合において、最大出力電圧レベル値（Ｖ_ｉ）及び固定電圧出力（Ｖ_ｉ）は、発電回路５０１ａにおいて同一であるように予め構成され得る。

ストリング５２０のストリング電力と負荷２５０に届けられた電力（Ｖ_Ｔ×Ｉ_Ｌ）との比較は、差を生成するために、負荷２５０（Ｖ_Ｔ×Ｉ_Ｌ）に届けられた電力からストリング５２０の電力の合計（ΣＰ_ＩＮ＋ΣＶ_ｉＩ_Ｌ）を減算することによって実現され得る。差が所定閾値よりも小さくなり得る場合（ステップ５０６）、ストリング５２０（ステップ５００）及び負荷２５０（ステップ５０２）に利用可能な電力の測定が継続する。決定ブロック５０６において、差が所定閾値よりも大きくなり得る場合、その後、警報条件が設定され、直列アーク条件が起こり得る。直列アーク発生の状況は、一般に、中断させるためにコントローラ２０４からモジュール２０２に「キープアライブ」信号の伝送を引き起こし、これは、モジュール２０２がシャットダウンすることを引き起こす。モジュール２０２がシャットダウンすることは、ストリング５２０における直列アーク発生を停止するための好ましい方式であり得る。

ここでまた、ストリング５２０の電力を測定するためにより詳細に方法ステップ５００（図５ｂに示された）を示す図５ｃを参照する。集中コントローラ２０４は、電力線通信を介してマスターモジュール２０２ａに命令（ステップ５５０）を送信し得る。マスターモジュール２０２ａは、モジュール２０２ａの出力電力及び入力電力それぞれを与えるために、ストリング５２０の電流、ならびにマスターモジュール２０２ａの出力における電圧及び／またはマスターモジュール２０２ａの入力における電流を測定し得る。マスターモジュールは、モジュール２０２の出力電力及び入力電力を与えるために、ストリング５２０におけるスレーブモジュール２０２に、出力電圧及びストリング５２０の電流ならびに／またはモジュール２０２の入力電圧及び電流を測定することを命令し得る（ステップ５５２）。スレーブモジュール２０２は、その後、ステップ５５２において測定された入力及び出力電力をマスターモジュール２０２ａに伝送する（ステップ５５４）ように構成され得る。マスターモジュール２０２ａは、ステップ５５４においてなされた、伝送された電力測定値を受信する（ステップ５５６）。マスターモジュール２０２ａは、その後、方程式２に従って、マスターモジュール２０２ａ（ステップ５５８）によってなされた電力測定値に、受信された電力測定値を加算する。方程式２によると、ΣＰ_ＩＮ＝モジュール２０２の出力における電力がモジュール２０２の入力における電力（Ｐ_ＩＮ）と同一であることを成立するために、モジュールの出力電圧（Ｖ_ｉ）が変化するようにモジュール２０２が動作し得るときのモジュール２０２の電力出力であり、ΣＶ_ｉＩ_Ｌ＝モジュール２０２の出力電力（Ｖ_ｉ）が最大出力電圧レベル値まで上昇するように、ストリング５２０電流が十分に低下するときのモジュール２０２（可変出力電圧Ｖｉを有する）の固定電圧出力（Ｖ_ｉ）及び／または電力出力を含むモジュール２０２の電力出力である。全ての場合において、最大出力電圧レベル値（Ｖ_ｉ）及び固定電圧出力（Ｖ_ｉ）は、発電回路５０１ａにおいて同一であるように予め構成され得る。ステップ５５８において加算された電力測定値は、その後、マスターモジュール２０２ａによって集中コントローラ２０４に伝送され得る（ステップ５６０）。

ここで、直列アーク検出のための方法５０５を示す図５ｄを参照する。第１の差分電力結果５０８が回路５０１ａにおいて起こり、ここでＩ_１として符合付けされた負荷電流Ｉ_Ｌ及び負荷２５０間の電圧Ｖ_Ｔを有する（図５ａに示されるように）。第１の差分電力結果５０８は、図５ａを参照して、方法５０３（図５ｂに示された）を実施する結果として方程式３（以下に示す）により生成され得る。方程式３は、以下のように、

・・・方程式３、
ここで、
Ｖ_Ａ［Ｉ_１］＝電流Ｉ_１の関数としてのアーク電圧、
Ｖ_ＴＩ_１＝負荷２５０の電力、
ΣＰ_ＩＮ＝モジュール２０２の出力における電力がモジュール２０２の入力における電力（Ｐ_ＩＮ）と同一であることを成立するために、モジュールの出力電圧（Ｖ_ｉ）が変化するようにモジュール２０２が動作し得るときのモジュール２０２の電力出力、
ΣＶ_ｉＩ_Ｌ＝モジュール２０２の出力電力（Ｖ_ｉ）が最大出力電圧レベル値まで上昇するように、ストリング５２０電流が十分に低下するときのモジュール２０２（可変出力電圧Ｖ_ｉを有する）の固定電圧出力（Ｖ_ｉ）及び／または電力出力を含むモジュール２０２の電力出力である。全ての場合において、最大出力電圧レベル値（Ｖ_ｉ）及び固定電圧出力（Ｖ_ｉ）は、発電回路５０１ａにおいて同一であるように予め構成され得る。

負荷２５０のインピーダンスは、集中コントローラ２０４の制御下で任意に調節され得る（ステップ５１０）。一般に、負荷２５０がインバータである場合、コントローラ２０４は、インバータの制御パラメータの変更によって負荷２５０の入力インピーダンスを調節する。負荷２５０の入力インピーダンスにおける変化は、負荷２５０の入力間の電圧がオームの法則の効果によって変化することを引き起こす。回路５０１ａにおいて示される負荷２５０間の電圧（Ｖ_Ｔ）は、このため、負荷２５０の入力インピーダンスが調節されている結果として合計ΔＶ、変化させられ得る。負荷２５０間の電圧はここで、Ｖ_Ｔ＋ΔＶであり得、負荷２５０電流（Ｉ_Ｌ）はここで、Ｉ_２であり得る。

第２の差分電力結果５２２はここで、ステップ５１０において実施された負荷２５０の調節された入力インピーダンスにおいて方法５０３（図５ｃに示される）を再び実施する結果として生成され得る。第２の差分電力結果５２２は、以下のように方程式４によって数学的に表され得、

・・・方程式４、
ここで、
Ｖ_Ａ［Ｉ_２］＝電流Ｉ_２の関数としてのアーク電圧、
（Ｖ_Ｔ＋ΔＶ）Ｉ_２＝負荷２５０に届けられた電力、
ΣＰ_ＩＮ＝モジュール２０２の出力における電力がモジュール２０２の入力における電力（Ｐ_ＩＮ）と同一であることを成立するために、モジュールの出力電圧（Ｖ_ｉ）が変化するようにモジュール２０２が動作し得るときのモジュール２０２の電力出力、
ΣＶ_ｉＩ_Ｌ＝モジュール２０２の出力電力（Ｖ_ｉ）が最大出力電圧レベル値まで上昇するように、ストリング５２０電流が十分に低下するときのモジュール２０２（可変出力電圧Ｖ_ｉを有する）の固定電圧出力（Ｖ_ｉ）及び／または電力出力を含むモジュール２０２の電力出力である。全ての場合において、最大出力電圧レベル値（Ｖ_ｉ）及び固定電圧出力（Ｖ_ｉ）は、発電回路５０１ａにおいて同一であるように予め構成され得る。

第１の異なる電力結果５０８は、例えば、差を生成するために、第２の異なる電力結果５２２から第１の差分電力結果５０８を減算するようにコントローラ２０４を使用して、第２の差分電力結果５２２と比較され得る（ステップ５２４）。差は、方程式４から方程式３を減算する結果であり得る、以下のように方程式５によって表現され得る。

・・・方程式５

回路５０１ａに対する各モジュール２０２の合計された出力電力（Ｐ_ＩＮ）は、したがって除去され得る。

方程式５は、コントローラ２０４によって、方程式６において示されるアーク係数αを
取得するために、方程式５における剰余演算関数を実施することによって再び整理され得る。

・・・方程式６
ここでアーク係数αは、方程式７において示される。

・・・方程式７

コントローラ２０４は、例えば、上記の定式及び測定値によって係数αを計算するように構成され得る。方程式７において示されるアーク係数αの非ゼロ値は、警報条件が設定されることを引き起こすか（ステップ５２８）、そうでなければ別の第１の差分電力結果５０８が生成され得る（ステップ５０３）。直列アーク発生の状況は、一般に、「キープアライブ」信号がコントローラ２０４によって除去されることを引き起こし、モジュール２０２がシャットダウンすることを引き起こす。モジュール２０２がシャットダウンすることは、ストリング５２０において直列アーク発生を停止する好ましい方式であり得る。

ここで、アークを検出するフロープロセス（例えば、方法）６０１を示す図６ａを参照する。１つ以上の実施形態において、図６ａにおいて例示されるプロセス６０１及び／またはそれらの１つ以上のステップは、図２のコントローラ２０４に類似するかまたは同一であり得る、コントローラコンピューティング機器等の１つ以上のコンピューティング機器によって実施され得る。例えば、コンピューティング機器（例えば、コントローラ等）は、アナログ回路、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であるかまたはこれらを含み得る。コントローラは、モジュール２０２に類似するかまたは同一の１つ以上のモジュールと通信し、電力線通信（ＰＬＣ）、無線通信（例えば、セルラー方式通信、ＷｉＦｉ（商標）、ＺｉｇＢｅｅ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）または代替的プロトコル）及び／または音響通信等の１つ以上の通信方法を使用し得る。いくつかの実施形態において、プロセス６０１の１つ以上の態様またはステップは、マスターモジュールコントローラ、例えば、マスターモジュール（例えば、モジュール２０２ａ）の一部であり得るコントローラによって実行され得る。

例示的、非限定的目的のために、プロセス６０１は、図２において示されこれに関して説明されたモジュール２０２と通信し得る（例えば、通信及び／または制御機器を備えるモジュール２０２と通信する）コントローラ２０４によって実行されるように説明されることになる。プロセス６０１は、電力モジュール、コントローラ、及び他の機器の異なる配置に関して同様に使用され得る。いくつかの実施形態によると、コントローラ２０４は、電力モジュール（例えば、電力モジュール２０２）、コンバイナボックス、太陽光発電インバータ等の機器に含まれ得、かつ／またはこれらと通信し得る。いくつかの機器によると、コントローラ２０４は、電力モジュール及び／または他のＰＶ機器に接続され得、かつ／または無線で結合され得る。いくつかの機器によると、コントローラ２０４は、ＰＶ電力システムの遠隔制御のために構成された遠隔サーバであり得る。図６ａの任意の開示されたステップ（及び／または本明細書における関連する説明）は、省略されてもよく、列挙された以外の他のものであるか、反復されるか、及び／または組み合わされて実施されてもよい。

プロセス６０１は、ステップ６０２で開始し、コンピューティング機器（例えば、コントローラ２０４）が、複数のストリング接続モジュール（例えば、モジュール２０２）に、１つ以上の電気パラメータを測定することを命令し得る（例えば、本明細書において開示された１つ以上の通信方法を介して）。これらの電気パラメータは、モジュール基盤パラメータ（例えば、モジュール出力電圧Ｖ_ｉ）であり得る。いくつかの実施形態において、命令は、モジュールが出力電圧を開始し得る時間若しくはタイムスタンプを示し得るか、及び／またはコントローラ２０４からの命令の受信後等のイベント後にモジュールが出力電圧を測定することを開始し得る時間間隔を示し得る。

いくつかの実施形態において、電気パラメータの測定値を取ることが同期化され得、これは、測定されたパラメータの合計を容易化するために使用され得る。例えば、コントローラ２０４は、電圧測定を同期化するために命令を送信し得、これは、個々の時間同期化電圧測定値の１つ以上を合計することによって総ストリング電圧を判定するために使用され得る。

別の例において、ステップ６０２で送信された命令は、モジュールによって命令が受信された瞬間または直後における出力電圧Ｖ_ｉをサンプルするためにモジュール（例えば、モジュールの直列ストリングにおける）に対する命令を含み得る。いくつかの態様によると、ステップ６０２で送信された命令は、光の速度、つまり、３・１０^８ｍ／秒に相当する速度またはいくつかの他の速度で移動し得る。例示的数値例として、コントローラ２０４とモジュール２０２との間の通信が光の速度の約３分の１（例えば、約１０^８ｍ／秒）のみで行われ、複数のストリング接続モジュール２０２の任意の２つのモジュール２０２間の最大通信経路距離が１００ｍである場合、各それぞれ一組のモジュール２０２が命令を受信する時間におけるそれぞれの地点は、約１００／１０^８＝１μｓ以下で異なり得る。複数のストリング結合モジュール２０２の各々が命令を受信すると即座に測定を行う場合、その後、複数の測定値は、実質的に同時であると考えられ得る（つまり、時間における単一地点の総ストリング電圧の測定値の合計を正確に表すために、測定の合計に対して十分に近い時間における地点に対応する）。

いくつかの実施形態において、ステップ６０２で送信された命令は、モジュール２０２によって取られた電圧測定値等の測定値の伝送を同期化するための情報を含み得る。例えば、命令は、図５ａのモジュール２０２の１つ以上に対し、命令を受信した１０秒後に出力電圧を測定することを命令し得、第１のモジュール（例えば、２０２ａ）に対し、出力電圧を測定した１秒（またはモジュールに含まれ得るクロックによる、対応するクロックサイクル数）後に測定された出力電圧を伝送することを命令し得、第２のモジュール２０２に対し、出力電圧を測定した２秒後に測定された出力電圧を伝送することを命令し得るなどの命令を行う。この様式において、複数のモジュール２０２の各々は、モジュール出力電圧を実質的に同時に測定し得るが、別のモジュール２０２に対して異なる時間で測定値を伝送し得、これは、同時転送の尤度及び起こり得るデータの消失（例えば、ドロップしたデータパケット）の尤度を低下させ得る。

いくつかの実施形態において、ステップ６０２で送信された命令は、モジュール２０２に、測定値伝送を同期化することを命令しない可能性があるが、１つ以上のモジュール２０２に、測定値を伝送する前にランダム期間待つことを命令し得る。広い時間窓が伝送に対して許容される場合、重複伝送の蓋然性が低下する。例示的、数値例として、各モジュール２０２が１００ミリ秒内で測定値を伝送することが可能であり得る。４０個のモジュール２０２が５分の窓の間に測定値を伝送し、各モジュール２０２が５分の窓の間にランダム時間で測定値を一斉送信する場合、

の蓋然性により、２つの測定値伝送が重複せず、各伝送が受信され得る。いくつかの態様によると、２つの伝送重複がない蓋然性は、以下の方程式８によって推定、判定または計算され、

・・・方程式８
ここで、Ｎは、伝送するモジュール２０２の数を示し、伝送時間及び窓サイズは、非重複伝送の所望の蓋然性を取得するために選択され得、Ｎ×伝送時間≦窓サイズを含む。いくつかの態様によると、好ましい構成は、伝送時間＜＜窓サイズを含み得る。

プロセス６０１に関して開示された測定同期化の要素が、本明細書において開示された他の方法に同様に適用され得ることが理解される。例えば、図５ｃに図示された方法５００の１つ以上のステップは、図６ａに関して説明された測定値及び／または伝送同期化を使用し得る。

いくつかの実施形態において、ステップ６０２は、実装されなくてもよく、モジュール２０２のストリングにおける各モジュール２０２は、コントローラ２０４から命令を受信することなく出力電圧測定値を独立的に測定してもよい。例えば、各モジュール２０２は、数分ごと（例えば、毎分、５分ごと、または１５分ごと等）に出力電圧を測定してもよい。

いくつかの実施形態において、各モジュール２０２は、直流（ＤＣ）出力電圧及び／または交流（ＡＣ）出力電圧を測定し得る。例えば、各モジュール２０２は、ＤＣ出力電圧（または電流等の他のパラメータ）を出力するＤＣからＤＣへのコンバータを備え、各モジュール２０２は、出力ＤＣ電圧を測定し得る。いくつかの実施形態によると、各モジュール２０２は、ＡＣ出力電圧を出力するＤＣからＡＣへのコンバータ（例えば、インバータ、またはマイクロインバータ等）を備え、各モジュール２０２は、出力ＡＣ電圧（または電流等の他のパラメータ）を測定し得る。

ステップ６０３において、コントローラ２０４は、複数のモジュール２０２の１つ以上から測定値（例えば、出力電圧測定値）を受信し得る。いくつかの実施形態において、各モジュール２０２は、測定値と共にタグ（例えば、固有コード、ＩＤコード等）を伝送し得る。いくつかの態様によると、コントローラ２０４は、電圧測定値が特定モジュールから受信されたか否かを判定するために各固有タグをタグのリスト（例えば、コントローラに接続され得、かつ／または含まれ得る非一時的コンピュータ可読メモリに保持されたリスト）と比較し得る。いくつかの態様によると、タグのリストは、ステップ６０２の前に（つまり、図６ａに明白に示されていない方法ステップにおいて取得され得る。例えば、ステップは、複数のモジュールのうちの１つ以上のモジュールを識別すること、及び各モジュールと関連付けられた固有タグを記憶することを含み得る。

任意に、１つ以上の測定値がコントローラ２０４によって適切に受信されていない可能性がある場合、コントローラ２０４は、１つ以上のモジュール２０２に測定値を再伝送することを命令し得る。例えば、測定値が第１のモジュール２０２及び第２のモジュール２０２から受信されていない場合、いくつかの実施形態においてコントローラ２０４は、モジュール２０２の全て若しくはいくつかに測定値を再伝送することを命令し得るか、ならびに／またはいくつかの実施形態においてコントローラ２０４は、第１のモジュール２０２及び／若しくは第２のモジュール２０２からのみの再伝送をリクエストし得る。

別の実施形態において、１つ以上のモジュール２０２はまず（例えば、ステップ６０２に応答して）、モジュール出力電圧測定値を２回、伝送し得、これは、測定値の消失（例えば、重複する伝送時間による）に対する冗長性及び保護を提供し得る。例えば、上記の方程式８に関して、各測定値が２回、伝送される場合、測定値を消失したイベントにおいて、単一モジュール２０２によって伝送された両方の測定値が消失される蓋然性は、非常に小さくなり得、コントローラ２０４が各モジュール２０２から少なくとも１つの測定値を受信する蓋然性が増す。

ステップ６０４において、コントローラ２０４は、ステップ６０２で受信された測定値と関連付けられたタイムスタンプの１つ以上が略同一時間を示すか否かを判定し得る。例えば、コントローラ２０４は、ステップ６０３で受信された測定値がそれぞれの測定値が取られたであろう略同一時間を示すか否かを判定するために受信された電圧測定値の１つ以上と関連付けられたタイムスタンプを評価し得る。例えば、２つのタイムスタンプが時間において小さいかまたは無視できる差（例えば、数ミリ秒）を示す場合、コントローラ２０４は、測定値が略同一時間で取られたと判定し得る。別の例において、２つのタイムスタンプが時間において大きいかまたは無視できない差（例えば、数秒、数十秒若しくは数分、またはそれ以上）を示す場合、コントローラ２０４は、測定値が異なる時間（つまり、略同一時間ではない）に取られたと判定し得る。測定値の全てまたは関心のある全測定値が同一時間または略同一時間に取られたと判定された場合、コントローラ２０４は、以下により詳細に論じられることになるステップ６０５に進み得る。測定値の全てまたは関心のある全測定値が同一時間または略同一時間に取られていないと判定された場合、コントローラ２０４は、ステップ６１０に進み得、かつ／またはステップ６０２に戻り得る。

いくつかの実施形態において、ステップ６０２に戻る前に、コントローラ２０４は、ステップ６１０を実行し得る。ステップ６１０において、１つ以上の代替的アーク検出ステップ及び／または方法が利用され得る。例えば、ステップ６１０において、複数のモジュール２０２から受信され異なる時間に測定されたと判定されたであろう、１つ以上の電圧測定値は、特定時間における各モジュールに対して対応する電圧を判定するかまたは推定するためにコントローラ２０４によって使用され得る（例えば、以下に詳細に説明される図６ｅのプロセス６５０による）。いくつかの態様によると、コントローラ２０４は、ステップ６０５に進み、ステップ６１０において判定された電圧値を使用し得る。いくつかの態様によると、ステップ６１０において、コントローラ２０４は、受信された電圧測定値を以前に測定された電圧測定値と比較し、アーク発生条件を示す傾向を示す１つ以上のモジュール電圧（例えば、時間内の測定された電圧における昇降）に基づいてアーク発生条件が存在し得ることを判定し得る。

ステップ６０５において、プロセス６０１を実行するコントローラ２０４は、ステップ６０３で受信された出力電圧測定値の１つ以上の合計を計算し得、これは、電圧に対してΣＶｉとして示され得るが、電流、電力等の他のパラメータに対して別の記号として示され得る。いくつかの態様によると、ΣＶｉは、複数の直列接続モジュール２０２を備えるストリング（例えば、５２０）間の電圧（例えば、総電圧）を示し得るか、またはストリングの一部分の間の電圧を示し得る。

ステップ６０６において、コントローラ２０４（または他の機器または実体）は、ΣＶｉを基準パラメータ（例えば、電圧、電流、電力等）と比較し得る。例えば、基準は、単一基準電圧または複数の基準電圧であり得る。いくつかの実施形態において、基準は、方法６０１の以前の実行から取得された電圧の合計ΣＶｉであり得る（例えば、以下に詳細に論じられることになる、ステップ６０８において保存された値）。いくつかの実施形態において、基準は、時間内に測定された一連の電圧であり得る（例えば、方法６０１の以前の実行によって取得されたΣＶｉの１０個の値）。いくつかの実施形態において、基準は、発電回路（例えば、５０１ａ）及び／または発電システム（例えば、２０１）の異なる位置において測定された電圧であり得る。一例において、基準は、図５ａの負荷２５０の入力において測定された電圧であり得る。

ステップ６０７において、コントローラ２０４は、ステップ６０６で実行された比較がアーク発生条件を示すか否かを判定し得る。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ２０４は、Ｖ＿２５０と示され得る、負荷２５０の入力において測定された基準電圧とΣＶｉを比較し、Ｖｄｉｆｆ＝ΣＶｉ－Ｖ＿２５０＞Ｖｔｈｒｅｓｈである場合、アーク発生条件が存在し得ると判定し得、ここでＶｔｈｒｅｓｈは、アーク発生条件を示し得る最小電圧差であるように選択される。いくつかの実施形態において、Ｖｔｈｒｅｓｈは、約１ボルトであり得る。いくつかの実施形態において、Ｖｔｈｒｅｓｈは、約１ボルトよりも小さいかまたは大きい。図２を再び参照すると、直列アーク１０６の場合において、直列アーク１０６間の電圧降下（Ｖａｒｃとしても参照される）は、低電圧（例えば、数十または数百ミリボルト）で時間内に始まり、Ｖａｒｃは、数ボルト等（例えば、１０ボルト、１００ボルト、または更により高く等）まで上昇し得る。いくつかの態様によると、Ｖａｒｃは、モジュール２０２によって測定されない可能性があるが、Ｖａｒｃは、Ｖ＿２５０、つまり、負荷２５０の入力において測定された電圧によって反映され得る。例えば、直列アーク１０６に対応するＶａｒｃは、モジュール２０２によって取られた電圧測定値に含まれない可能性があるが、負荷２５０の入力において取られた電圧測定値は、Ｖａｒｃに対応する構成要素を含み得る。適切なＶｔｈｒｅｓｈを選択することによって、直列アーク１０６は、危険な条件になる前に検出され得る。

いくつかの実施形態において、Ｖｔｈｒｅｓｈは、時系列データによって選択され得る。例えば、Ｖｔｈｒｅｓｈは、１つ以上のアーク発生条件下で発電システムにおいて測定された差動電圧によって選択され得る。いくつかの実施形態において、ΣＶｉは、以前に測定された電圧及び／または差動電圧と比較され得る。例えば、３分ごとに一度、方法６０１を１０回実行することは、１０個の差分ΣＶｉ結果及び１０個の差分電圧結果Ｖｄｉｆｆを生成し得る。これらの１０個のＶｄｉｆｆ結果（例えば、Ｖｄｉｆｆ１、Ｖｄｉｆｆ２、．．．、Ｖｄｉｆｆ１０）がある傾向（例えば、一定期間内で上昇する差動電圧）を示し、新たに取得されたＶｄｉｆｆ１１結果がその傾向を継続する場合、コントローラ２０４は、アーク発生条件が存在し得ると判定し得る。

コントローラ２０４がステップ６０７においてアーク発生条件が存在していない可能性があると判定した場合、コントローラ２０４は、ステップ６０２に戻り、一定期間後、方法６０１を再開し得る。いくつかの実施形態において、コントローラ２０４は、ステップ６０７からステップ６０８に進み、計算された値ΣＶｉ及びＶｄｉｆｆを将来の使用のために保存し、その後、ステップ６０８からステップ６０２に戻るように進み得る。いくつかの実施形態において、コントローラ２０４は、ステップ６０８において、将来の参照及び分析のために、モジュール（例えば、モジュール２０２）から受信された個々の測定値等の追加のデータを保存し得る。実施形態によると、ステップ６０８で保存された測定値は、図６ｅに図示された、方法６５０のステップ６５３～６５４において使用され得る。

コントローラ２０４がステップ６０７においてアーク発生条件が存在する可能性があると判定した場合、コントローラ２０４は、ステップ６０９に進み、警報条件を設定し得る。警報条件を設定することは、結果として種々の安全プロトコルを行うことをもたらし得る。

例えば、方法６０１を実行するコントローラ２０４（または他の機器）は、有線及び／または無線ネットワーク／インターネット／イントラネット、かつ／あるいはコンピュータ、スマートフォン、タブレット、ならびに／またはネットワーク処理センター及び／若しくは発電監視センター等の場所に位置し得るサーバ等の他の機器等の任意の数のエンドユーザ機器に結合され得る。これらの機器は、危険な条件を警告する警告を生成するため、及び／または発電回路５０１ａの一定の部分を出力低下させるかまたはオフにする措置を講じるために利用され得る。例えば、これらの警告は、音声及び／または映像であり得る。いくつかの態様によると、これらの警告は、発信音、音色、光、サイレン、ＬＥＤ、または高輝度ＬＥＤであり得る。これらの警告は、家、建物、車両、航空機、ソーラーファーム、屋根、発電回路５０１ａ等における等の土地建物に位置するかまたは駆動され得る。一例において、警告は、集約化（サーバにおける等の）及び／またはエンドユーザ機器（例えば、コンピュータ、スマートフォン、及び／またはタブレット）に分散され得る。警告は、断路器、スイッチ、ＰＶセル／アレイ、インバータ、マイクロインバータ、オプティマイザ、住居用電流機器、計器、遮断器、幹線、及び／または接続箱等の発電回路５０１ａの種々の構成要素に結合されるか、取り付けられるか、及び／または組み込まれたディスプレイ上で示され得る。警告は、ユーザが危険な状態の回路に近づいているかまたは近接しているときに、ユーザに危険な状態の回路を気づかせ、かつ／またはユーザに警告するために、ユーザのまたは据付者の携帯電話及び／または他の機器（例えば、個人機器、コンピューティング機器等）に様々に結合され得る。警告は、ＧＰＳに結合されるかまたはそうでなければこれと関連付けられ得るか、及び／または危険な条件に近接する場所において動いている機器（例えば、スマートフォン、タブレット等）に応答して生成され得る。モジュール２０２によって送信された測定値及び／または合計された測定値ΣＶｉは、ローカルに分析されるか、及び／または更なる分析、記憶、及び評価のために別の機器に送信され得る。

いくつかの実施形態において、ステップ６０９は、アーク発生に応答して発電システムの発電をシャットダウンすることを含み得る。いくつかの態様によると、ステップ６０７において、コントローラ２０４が、アーク発生条件が存在し得ると判定した場合、コントローラ２０４は、プロセス６０１の１つ以上のステップを繰り返し得、これは、「誤報」のリスクを低下させ得るか、及び／または１つ以上の不正確または信頼できない測定値によるかまたは測定ノイズによる、発電システムのシャットダウンの頻度を低下させ得る。いくつかの態様によると、コントローラ２４は、１回よりも多くプロセス６０１の１つ以上のステップを繰り返し得る。いくつかの態様によると、プロセス６０１のステップの実行及び／または繰り返しは、たて続けに起こり得るか（例えば、１秒離れて、数秒離れて等）、さらに離間され得る（例えば、数分離れて、数時間離れて等）。いくつかの実施形態において、警報条件は、方法６０１の２つ以上の実行がアーク発生条件を示す場合のみ設定され得る。いくつかの態様によると、プロセス６０１は、任意の時間に、及び／または任意のステップ後に終了し得る。

いくつかの実施形態において、方法６０１は、複数ＰＶストリングに結合されたコントローラ２０４によって実行され得る。コントローラ２０４は、各ストリングに関して方法６０１を実行し得る（例えば、１０個のＰＶストリングがコントローラ２０４に結合され、コントローラ２０４は、５分ごとに１０回、方法６０１を実行し得、方法６０１の各実行は、異なるストリングに適用される）。コントローラ２０４が複数ＰＶストリングに結合された、いくつかの実施形態において、ステップ６０９は、どのストリングが警報条件をトリガーしたコントローラ２０４に結合されているか（つまり、どのストリングが警報条件の対象になり得るか）を示すことをさらに含み得る。

ここで、実施形態によるプロセスを示す図６ｂを参照する。プロセス６１１は、コントローラまたは他の機器、例えば、モジュールを制御するように構成された機器（例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ、ＤＣ－ＡＣマイクロインバータ、断路器、監視機器及び類似機器の等の太陽光発電機器）によって実行され得る。例えば、コンピュータ機器（例えば、コントローラ等）は、アナログ回路、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であるかまたはこれらを含み得る。コントローラは、モジュール２０２に類似またはこれと同一の１つ以上のモジュールを制御し、電力線通信（ＰＬＣ）、無線通信（例えば、セルラー方式通信、ＷｉＦｉ（商標）、ＺｉｇＢｅｅ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）または代替的プロトコル）及び／または音響通信等の１つ以上の通信方法を使用し得る。

例示的、非限定的目的のために、プロセス６０１は、図２のモジュール２０２に類似するかまたはこれと同一であり得る電力モジュール８０２の特徴部であり得る、図８ａのコントローラ８０４（コントローラ２０４に類似するかまたはこれと同一であり得、以下により詳細に論じられることになる）によって実行されるとして説明されることになる。方法６１１を実行するコントローラ８０４は、例えば、電力線通信（ＰＬＣ）、無線通信または音響通信を使用して、方法６０１を実行する第２のコントローラ２０４と通信し得る。例えば、方法６１１は、電力モジュールに含まれたコントローラによって実行され、方法６０１は、電力モジュールと電気的に通信するＰＶインバータに含まれたコントローラによって実行され得る。コントローラ８０４は、入力及び／または出力電圧、電流、電力、日射照度及び／または温度等のモジュールと関連付けられた電気パラメータを測定するために１つ以上のセンサ、例えば、図８ａのセンサ／センサインターフェース８０５、センサ２０６に類似するかまたは同一であり、以下により詳細に論じられることになる）を測定制御し得る。センサ／センサインターフェース８０５が電圧センサを含む場合、電圧センサは、例えば、図８ａのモジュール８０２の入力または出力における電圧を検出するために並列に配置され得る。

ステップ６１２において、コントローラ８０４は、関連モジュール（例えば、図２のモジュール２０２）のパラメータ（例えば、入力及び／または出力電圧、電流、電力、日射照度及び／または温度）を測定するために命令（例えば、方法６０１のステップ６０２を実行する第２のコントローラ２０４から由来する）を受信し得る。

ステップ６１３において、コントローラ（例えば、コントローラ８０４）は、関連センサにモジュール（例えば、モジュール２０２）の出力電圧を測定することを命令し、電圧測定値が、メモリ（例えば、以下により詳細に論じられることになる図８ａのメモリ機器８０９）に保存され得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８０４は、ステップ６１３の１つ以上の態様を実行するための一定時間を示し得る命令（例えば、ステップ６１２または別の時間において）を受信し得る。例えば、ステップ６１２で受信された命令は、コントローラ８０４に、ある時間（例えば、午後１：００：００）に出力電圧を測定することを命令し得るか、またはコントローラに、所定期間後（例えば、命令の受信後３秒）に出力電圧を測定することを命令し得る。

ステップ６１４において、コントローラ８０４は、コントローラ８０４がステップ６１５において通信機器８０６に電圧測定値を伝送することを命令する前の一定期間を判定し得る。いくつかの実施形態において、ステップ６１２（または別の時間）で受信された命令は、ステップ６１５が実行されるべき時間を示し得、これは、複数コントローラが同時に伝送することの蓋然性を低下させ得る。例えば、ステップ６１２で受信された命令は、出力電圧が午後１：００：０１（つまり、測定後１秒）において伝送され得ることを示し得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８０４は、伝送前に待機する一定期間（例えば、ランダムまたは擬似ランダム期間等）を選択し得る。例えば、コントローラ８０４は、電圧測定値を伝送する前に待機する、１秒～１５分（例えば、均一分布による）のランダム期間を選択得る。

ステップ６１５において、電圧測定値は、関連コントローラに伝送される（例えば、方法６０１を実行するコントローラ２０４）。いくつかの実施形態において、電圧測定値は、追加の情報、例えば、コントローラと関連付けられた識別（ＩＤ）タグ及び／または電圧測定値が取得された時間／タイムスタンプ（または他の説明）を示すタイムスタンプと共に伝送され得る。いくつかの実施形態において、ステップ６１５で、電圧測定値は、１回よりも多く伝送され、これは、測定値が、受信する第２のコントローラによって少なくとも１回、受信されることになる蓋然性を向上し得る。

ステップ６１６において、コントローラ８０４は、電圧測定値を再伝送する命令を受信し得る。例えば、コントローラ８０４は、伝送エラーによる等で、通信が消失され、かつ／または別の構成要素によって受信されていない場合、電圧測定値を再伝送し得る。このような命令が受信された場合、コントローラ８０４は、ステップ６１５にループバックして再伝送し得る。このような命令が受信されない場合、コントローラ８０４は、ステップ６１２に戻り、出力電圧を測定するために追加の命令を受信することを待機する。いくつかの態様によると、プロセス６１１は、任意の時間に及び／または任意のステップ後に終了し得る。

ここで、１つ以上の開示された態様による、データパケット６３０を例示する図６ｃを参照する。データパケット６３０は、送信者ＩＤタグ６３２、タイムスタンプ６３３及び１つ以上の測定値６３４等の１つ以上の要素を含み得る。送信者ＩＤ６３２タグは、データパケット６３０を送信する関連コントローラまたはモジュールの識別（例えば、固有ＩＤ）を示し得る。測定値６３４は、モジュール（例えば、２０２または８０２）においてセンサによって取得された１つ以上の測定値、例えば、電圧、電流、電力、モジュール（例えば、モジュール２０２）またはその近くにおいて測定された温度及び／または照度を含み得る。タイプスタンプ６３３は、測定値６３４が取得され、かつ／または測定された時間を示し得る。数個の測定値が異なる時間に取られた場合、数個のタイムスタンプ６３３が、それぞれの測定値に対して含まれ得る。いくつかの実施形態（例えば、パケットが意図した最終受信者ではない可能がある機器によって受信され得る場合）において、パケットは、意図されたかまたは後続する受信者に対応するターゲットＩＤタグ６３５を含み得る。いくつかの実施形態において、パケットは、パケット内容に関するメタデータを備えるヘッダ６３１を含み、向上したデータ保全性を提供し得る巡回冗長検査（ＣＲＣ）部分６３６を含み得る。

いくつかの態様によると、データパケット６３０は、方法６１１のステップ６１５で送信され得、かつ／または図６ａのステップ６０３で受信され得る。データパケット６３０のタイムスタンプ６３３は、データパケット６３０が１つ以上の他のデータパケットと略同時に受信されたことを検証するために、ステップ６０４で読み取られ、かつ／または処理され得る（例えば、コントローラ２０４によって）。いくつかの態様によると、データパケット６３０は、複数のモジュール（例えば、２０２）によって測定された電圧（または他のパラメータ）の合計を計算するためにステップ６０５で使用され得る（例えば、コントローラ２０４によって）測定値６３４を含み得る。

ここで、１つ以上の開示された態様による、アーク検出のためのプロセスを例示する図６ｄを参照する。いくつかの態様によると、プロセス６０１のステップ６１０は、プロセス６４０の１つ以上のステップを含み得る。プロセス６４０は、略同時に測定されておらず、かつ／または取得されていない可能性がある、１つ以上のパラメータ測定値（例えば、電圧測定値）を使用してアーク発生条件を検出するかまたは判定するコントローラ（例えば、コントローラ２０４）によって使用され得る。例えば、１つの測定値は、第１の時間に取得されており、第２の測定値は、第２の時間に取得されている可能性がある。

ステップ６４１において、方法６４０を実行するコントローラ（例えば、２０４）は、パラメータ測定値６３４（例えば、電圧測定値、電流測定値等）のグループのそれぞれの測定値６３４に対応するタイムスタンプ６３３のグループを評価し得る。例えば、コントローラは、複数のタイムスタンプ６３３を読み取り、タイムスタンプ６３３が略同一ではない可能性があることを判定し得る（例えば、タイムスタンプ６３３が、数秒、数十秒、数分または数時間で異なる複数の時点を示し得る）。

ステップ６４２において、コントローラ２０４は、基準タイムスタンプを選択し得る。いくつかの実施形態において、基準スタンプは、タイムスタンプ６３３のグループのうちの１つであり得る（例えば、最も早いタイムスタンプ、最も遅いタイムスタンプ、中間のタイムスタンプ、または他の中央のタイムスタンプ等）。いくつかの実施形態において、基準タイムスタンプは、タイムスタンプ６３３のグループのうちの１つに対応していない可能性がある（例えば、タイムスタンプのグループにおける２つ以上のタイムスタンプの平均であり得るか、またはタイムスタンプの範囲内のランダム時間であり得る）。

ステップ６４３において、コントローラ２０４は、複数の電圧推定値、計算値、または基準タイムスタンプにおいて測定された電圧に対応する近似値を判定し得る。例えば、ステップ６４１においてコントローラ２０４が電圧Ｖ_１［ｔ１］、Ｖ_２［ｔ３］、Ｖ_３［ｔ３］及びＶ_４［ｔ４］（例えば、４つの異なるモジュール２０２で測定された電圧）に対応するタイムスタンプｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４を評価する場合、ステップ６４３において、コントローラ２０４は、以下の数１０および数１１の電圧

及び

（つまり、タイムスタンプｔｓでの４つのモジュール２０２における電圧）を判定し得る。いくつかの態様によると、コントローラは、補間、回帰分析等によって電圧推定値を判定し得る。ステップ６４３の態様は、図６ｅに関して以下により詳細に論じられる。

ステップ６４４において、方法６４０を実行するコントローラ（例えば、２０４）は、ΣＶｉで示され得る、ステップ６４３で推定されるかまたは判定された出力電圧測定値の合計を計算し得る。ΣＶｉは、複数の直列接続モジュール２０２を備えるストリング（例えば、５２０）またはストリング５２０の部分間の総電圧を示し得る。

ステップ６４５、６４６及び６４７は、それぞれ、プロセス６０１のステップ６０６、６０７及び６０９に類似するかまたは同一であり得るが、ステップ６４４において判定された値を代わりに使用し得る。ステップ６４８は、方法６０１のステップ６０８に類似するかまたは同一であり得るが、ステップ６４４で判定された値を代わりに使用し得る。いくつかの態様によると、プロセス６４０は、任意の時間に及び／または任意のステップ後に終了し得る。

ここで、実施形態による、特定タイムスタンプにおけるパラメータ（例えば、電圧）を推定するプロセスを例示する図６ｅを参照する。方法６５０は、例えば、図６ｄに図示された方法６４０のステップ６４３のように、基準タイムスタンプにおける電圧降下を推定するかまたは判定するために使用され得る。ステップ６５１において、推定される全電圧（例えば、Ｖ_１［ｔｓ］、Ｖ_２［ｔｓ］等）は、コントローラ２０４によって、「未推定」状態または「未近似」状態に初期化され得る。例えば、コントローラ２０４は、アーク条件の判定においてコントローラ２０４によって使用され得る１つ以上の電圧を認識し得る。

ステップ６５２において、コントローラ２０４は、未推定電圧Ｖ_ｉ（例えば、Ｖ１）を推定用に選択し得る。

推定は、例えば、直接計算、確率的計算、推定されたか若しくは判定された値のルックアップ及び／または受信（例えば、有線または無線通信を介した）を含み得る。

ステップ６５３において、コントローラ２０４は、以前に測定されたかまたは取得された（例えば、方法６０１の過去の実行において方法６０１のステップ６０８で測定された）Ｖ_ｉの測定値を読み出し得る。例えば、コントローラは、ｋ個のＶ_ｉの以前の測定値を読み出し得、ここでｋは、正の整数である。Ｖ_ｉがゆっくり及び／または実質的に予想できる様式において変化し得るシステムにおいて、パラメータｋは、小さい数であり得、例えば、ｋは、１、２または３であり得る。いくつかの態様によると、ｊ番目の以前の電圧測定値のタイムスタンプと基準タイムスタンプｔｓとの間の経過期間は、表記の便宜上、Δｔ_ｊとし、ｊは、ｋ以下の正の整数である。

ステップ６５４において、コントローラ２０４は、

と示された近似を用いて、近似された電圧Ｖ_ｉ［ｔｓ］を判定し得る。いくつかの態様によると、コントローラ２０４は、ステップ６５３で読み出された以前の電圧測定値を近似推定アルゴリズムへの入力として使用し得る。

いくつかの実施形態において、電圧Ｖ_ｉは、経時的にゆっくりと変化し得、基準タイムスタンプにおける推定された電圧は、

、つまり、ｋ＝１であり得、基準タイムスタンプにおける電圧は、最後の測定値と同一であるように判定され得る。別の実施形態において、基準タイムスタンプにおいて推定された電圧は、例えば、以下の定式を使用して、以前の電圧測定値を線形曲線に近似することによって計算され得、

つまり、ここでｋ＝２である。Ｖｉがより急速またはより複雑な様式において変化し得る実施形態において、ｋは、２より大きい数であり得、指数及び／若しくは対数関数等のより高位の多項式の複雑な関数、または統計モデルが、上記「数１２」を推定するために使用され得る。閾値（例えば、電圧の合計と基準電圧との間の不一致がアーク発生条件を示すか否かを判定するために方法６０１ ６０７またはステップ６４６において使用される閾値）が、上記「数１４」の推定における統計誤差によって選択され得る。例えば、上記「数１４」が、高い正確性で推定され得る場合、小さな閾値が使用され得る（つまり、電圧の合計と基準電圧との小さな不一致でさえ、アーク発生を示す警報条件をトリガーし得る）。いくつかの態様によると、電圧Ｖ_ｉは、「判定済み」、「推定済み」または「近似済み」として印付けられる。

ステップ６５５において、コントローラ２０４は、１つ以上（または全て）の電圧Ｖ_ｉが推定されているか否かを判定し得る。全ての電圧（または関心のある電圧）が推定されている場合、コントローラ２０４は、ステップ６５６に進み、更なる分析のために推定された電圧Ｖ_ｉを提供する（例えば、プロセス６４０のステップ６４４においてコントローラ及び／またはコンピューティング機器によって使用されるために）。１つ以上の電圧（つまり、関心のある１つ以上の電圧）が推定されていない可能性がある場合、プロセス６５０は、ステップ６５２にループバックし得る。プロセス６５０は、任意の時間に及び／または任意のステップ後に終了し得る。

ここで、１つ以上の開示された態様による、アーク発生条件を検出するためのプロセス６６０を例示する図６ｆを参照する。機器（例えば、コントローラ２０４またはいくつかの他の機器）は、プロセス６６０の１つ以上のステップを異なるプロセスの一部として（例えば、プロセス６０１のステップ６１０として）実行してもよく、そうでなくてもよい。いくつかの実施形態によると、プロセス６６０を実行するコントローラ（例えば、２０４）は、測定された（例えば、現在測定された、以前に測定された等）パラメータ（例えば、電圧、電流、電力及び／または温度）測定値における制御されていない傾向を検出することによって潜在的なアーク発生条件を検出し得る。例示的目的のために、電圧測定値が、プロセス６６０の態様を例示するために使用される。

ステップ６６１において、コントローラ２０４は、ｋ個（１、２、３等）の測定された電圧測定値（例えば、モジュール２０２の入力若しくは出力または負荷２５０で測定された）を受信し得る（例えば、メモリ構成要素から読み出し、かつ／または通信によって別の機器から受信する）。

ステップ６６２において、コントローラ２０４は、電圧測定値における傾向を検出することを試行し得る。例えば、コントローラ２０４は、電圧測定値が経時的な上昇若しくは低下を示すかまたは実質的に同一に留まるか否かを判定し得る。いくつかの態様によると、他の傾向が、線形回帰、非線形回帰等を使用して検出され得る。一例においてアーク（例えば、アーク１０６）間の電圧降下は、経時的に一貫して増加し（例えば、アーク発生空隙を増大させ、これによってアーク発生電圧を上昇させ得る、導体の溶融によって）、これは、結果として測定された電圧（例えば、モジュール２０２において）が経時的に上昇することをもたらし得る。経時的に観察され得るアーク発生電圧の変化は、限定されるものではないが、アークが起こり得る導体を通って流れる電流、導体材料、温度ならびに他の動作及び環境パラメータを含む、１つ以上のパラメータによって変化し得る。プロセス６６０を実行するコントローラ（例えば、２０４）は、プロセス６６０を実施する構成要素、機器、またはシステムの位置によって既知であるかまたは判定され得る（例えば、経験的に推定される）、これらのパラメータのうちの１つ以上によって構成され得る。

実施形態によると、アーク間の電圧降下は、以下の方程式９によって推定され得、

・・・方程式９
ここでＶ_ａｒｃは、全アーク電圧であり得、Ｖ_ｃは、アーク発生接点における電圧であり得、ｄは、アーク空隙サイズであり得、Ｖ_ｄは、空隙サイズｄに対する空隙間の電圧降下に関するパラメータであり得、Ｉは、アークを通って流れる電流であり得、Ｉ_０は、パラメータ（例えば、導体材料に依存し得るパラメータ）であり得る。いくつかの態様によると、Ｉは、モジュール２０２によって測定され得、このため既知であり得、ｄは、経時的に増加し得（例えば、導体溶融によって）、これは、測定された電圧における変化をもたらし得、これは、アーク発生条件を示し得る。

例示的、数値例として、システムは、

を有し得る。アーク空隙サイズは、０．１ｍｍ／秒で増加し得、アーク電圧は、３分ごとに約１Ｖ上昇し得、これは、モジュール２０２の出力において測定される電圧が３分ごとに５０ｍＶ上昇することを引き起こし得るか（例えば、モジュール２０２の出力インピーダンスが、アークによる「見かけの」総ループインピーダンスの約５％を含む場合において）、またはモジュール２０２の入力において測定される電圧が３分ごとに約５００ｍＶ上昇することを引き起こし得る（例えば、アークがモジュール２０２の入力にあり、モジュール２０２の入力インピーダンスが、アークによる「見かけの」総ループインピーダンスの約５０％である場合において）。

上の数値例において提供された例示的値が、一実施形態において可能性のあるシナリオに対応する起こり得る値を単に示すものであることが理解される。値は、代替的システム及び実施形態において変化し得、上で使用された例示的値は、多少なりとも限定するものではない。

ステップ６６３において、コントローラ２０４は、ステップ６６１で読み出された電圧測定値がある傾向を示すか否かを判定し得、測定値がある傾向を示す場合、傾向が制御されているか否かを判定し得る。制御された傾向の例は、負荷２５０に上昇する電力を提供するために、例えば、１つ以上のモジュール２０２が出力電圧を能動的に上昇させ得る日の開始における起動条件であり得る。制御された傾向の別の例は、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）を実行するモジュール２０２によって引き起こされたモジュール２０２への入力における低減された電圧であり得る。制御された傾向が通常システム動作中に起こり得るので、制御された傾向が検出された場合（例えば、制御機器によって発せられたコマンドまたはモジュール２０２及び／若しくは負荷２５０における動作的変化による傾向を相関することによって）、コントローラ２０４は、方法６０１のステップ６０８に類似するかまたは同一であり得るステップ６６４に進み、測定値を保存し得る。制御されていない傾向がステップ６６３において検出された場合、傾向は、アーク発生条件（例えば、制御されていないアーク発生条件）を示すものであり得、コントローラ２０４は、方法６０１のステップ６０９に類似するかまたは同一であり得るステップ６６５に進み、警報条件を設定し得る。いくつかの態様によると、プロセス６６０は、任意の時間に、かつ／または任意のステップ後に終了し得る。

ここで、例示的実施形態による、太陽光（ＰＶ）発電システム７０１を示す図７ａを参照する。ＰＶ発電システム７０１は、複数のＰＶ発電装置を備え得る。図７ａに示される例示的実施形態において、各ＰＶ発電装置は、パネル２００に類似するかまたは同一であり得る、ＰＶパネル７００を備え得る。いくつかの実施形態において、ＰＶ発電装置は、個々のＰＶセル、ＰＶセルのサブストリング、１つ以上のＰＶパネル及び／またはＰＶアレイを備え得る。いくつかの実施形態において、ＰＶ発電装置は、１つ以上のバッテリー、コンデンサ、スーパーキャパシタ、燃料電池、風力タービンまたは他の発電装置若しくは蓄電源によって、置換されるかまたは補足され得る。

各ＰＶ発電装置（図７ａの場合において、各パネル７００）は、電力モジュール７０２（例えば、７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ等、まとめて「モジュール７０２」として参照される）に結合され得る。いくつかの態様によると、電力モジュール７０２は、モジュール２０２に類似するかまたは同一であり得る。各モジュール７０２は、パネル７００に結合され得る、入力端子及び出力端子を備え得る。各モジュール７０２は、パネル７００から入力端子において入力電力を受容するように構成され、出力端子において出力電力を提供するように構成され得る。複数のモジュール７０２によって提供された電力は、電力バスと接地バスとの間で組み合わせられ得る。図７ａの例示的実施形態において、各モジュール７０２の出力端子は、電力バスと接地バスとの間で並列に結合される。各モジュールは、上昇した電力（例えば、最大電力またはほぼ最大電力）をパネルから引き出すために使用され得る、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）を関連パネル７００に適用し得る。

負荷７５０は、電力バスと接地バスとの間で結合され、パネル７００によって発電された電力を受容し得る。いくつかの実施形態において、負荷７５０は、ＤＣ／ＡＣインバータを備え得る。いくつかの実施形態において、負荷７５０は、ＤＣまたはＡＣコンバイナボックス、１つ以上の安全機器（例えば、１つ以上のヒューズ、漏電遮断器、リレー、断路器）を備え得る。いくつかの実施形態において、負荷７５０は、監視機器、例えば、パラメータ（例えば、電圧、電流、電力、温度及び／または照度）を測定するように構成された１つ以上のセンサと、メッセージ、コマンド及び／またはデータを伝送及び／または受信するための通信機器（有線または無線）とを含み得る。コントローラ７０４は、負荷７５０に結合され得る。いくつかの実施形態において、コントローラ７０４は、ＤＣ／ＡＣインバータに統合されたコントローラであり得、アナログ回路、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して実装され得る。コントローラ７０４は、電力線通信（ＰＬＣ）、無線通信（例えば、セルラー方式通信、ＷｉＦｉ（商標）、ＺｉｇＢｅｅ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）または代替的プロトコル）及び／または音響通信等の通信方法を使用して、モジュール７０２と通信し得る。いくつかの態様によると、コントローラ７０４は、コントローラ２０４と同一であるかまたは類似し得る。

図７ａは、アーク７０６がモジュール７０２ｃの出力端子と電力バスとの間で起こり得るシナリオを例示する。電力バスと接地バスとの間の電圧をＶｐｇとして示すと、出力端子各モジュール７０２が接地バスと電力バスとの間に結合され得るので、モジュール７０２は、約Ｖｐｇの出力電圧を測定し得る。モジュール７０２ｃは、アーク７０６間の電圧降下によって、Ｖｐｇとは異なる出力電圧を測定し得る。本明細書において開示された方法によると、各モジュール７０２は、各モジュール７０２のそれぞれの出力端子間の出力電圧を定期的に測定し得、測定された出力電圧の比較が、アーク発生条件を示し得る。図７ａの例示的な例において、各モジュール７０２（モジュール７０２ｃを除く）は、約３００Ｖの出力電圧を測定し得、アーク７０６間の１０Ｖの電圧降下によって、モジュール７０２ｃは、約３１０Ｖの電圧降下を測定し得る。

いくつかの実施形態において、１つ以上のモジュール７０２は、電圧ノイズを測定し得、各モジュール７０２によって取得された電圧ノイズ測定値が比較され得る（例えば、コントローラ７０４によって）。いくつかの実施形態において、モジュール７０２ｃによって取得された電圧ノイズ測定値は、アーク７０６を示し得る。例えば、モジュール７０２ｃによって測定された電圧スペクトルが、他の電圧測定値では見られない、振幅における著しく高い周波数成分を含む場合、本明細書において開示された１つ以上のプロセスまたはステップは、測定値がモジュール７０２ｃまたはその近くにおけるアーク発生条件を示し得ることを判定し得る。

ここで、一実施形態による、アークを検出する方法７１１を例示する図７ｂを参照する。いくつかの実施形態において、方法７１１は、図７ｂのコントローラ７０４に類似するかまたは同一であるコントローラによって実行され得る。いくつかの実施形態において、方法７１１は、モジュール７０２によって特徴付けられるマスターコントローラによって実行され得る。例示的目的のために、方法７１１は、コントローラ７０４によって実行されるものとして説明されることになる。ステップ７１２～７１４は、方法６０１のそれぞれステップ６０２～６０４に類似するかまたは同一であり得る。ステップ７１５において、方法７１１を実行するコントローラ（例えば、７０４）は、ステップ７１４で受信した電圧測定値を互いに比較し得る。ステップ７１５において、コントローラ７０４は、モジュールから受信された測定値が異なるか否かを判定し得る（例えば、電圧測定値が他の測定値から５０ｍＶ、５００ｍＶよりも大きく若しくは１Ｖよりも大きく異なること、または電圧ノイズ測定値が他の電圧ノイズ測定値から数十ミリボルト異なること）。いくつかの態様によると、電圧差は、コントローラまたはいくつかの他の機器によって設定され得る、いくつかの閾値と比較され得る。いくつかの態様によると、この閾値は、電圧測定値間で実質的に異なり得る。いくつかの態様によると、この閾値は、電圧の比率であり得る。例えば、電圧差が、低い方の電圧測定値の２倍大きい（２の閾値比率に対応する）か、若しくは低い方の電圧測定値の１０倍大きい（１０の閾値比率に対応する）場合、または電圧差が、低い方の電圧測定値に等しい（１の閾値比率に対応する）場合、電圧差が閾値を超えていると考慮され得る。ステップ７１６においてアーク発生が起こりそうにないという判定がなされた場合、プロセスは、コントローラ７０４が、ステップ７１４で受信された測定値をメモリに保存し得るステップ７１８に進み得る。プロセス７１１を実行するコントローラ７０４は、方法７１１の新たな実行のために、一定期間（例えば、５分）経過後等に、ステップ７１２に戻り得る。いくつかの実施形態において、過去の測定値が基準のために使用されていない可能性があるとき、プロセスは、ステップ７１６から直接、ステップ７１２に戻るように進み得る。

ステップ７１６においてアーク発生条件が存在し得ると判定された場合（例えば、電圧測定値が他の電圧測定値とは実質的に異なるとき）、プロセスは、方法６０１のステップ６０９に類似し得るステップ７１７に進み、警報条件を設定し得る。いくつかの実施形態において、コントローラは、方法７１１を繰り返し、追加の繰り返しがアーク発生条件を示す場合、ステップ７１７に進むのみとなり得る（例えば、「誤報」のリスクを低減するために）。

いくつかの実施形態において、ステップ７１８で記録された測定値は、方法７１１の将来の実行中の基準のために使用され得る。例えば、第１のモジュール７０２は、他のモジュールの出力電圧とは異なる出力電圧測定値を一貫して提供し得る（例えば、欠陥のあるセンサまたは損傷した配線等の損失要素による）。ステップ７１５及び７１６は、一定または予測可能な測定差の原因を校正され、ステップ７１６は、測定差が経時的に連続的に変化（例えば、増大する）場合、ステップ７１７をトリガーするように適合され得る。

ここで、１つ以上の態様によって、太陽光発電電力機器８０２において見られ得る回路等の回路８１１を例示する図８ａを参照する。太陽光発電電力機器８０２は、図２及び図５ａのモジュール２０２ならびに／または図７ａのモジュール７０２に類似するかまたはそれとして使用され得る。いくつかの実施形態において、回路８１１は、電力コンバータ８０１を含み得る。電力コンバータ８０１は、チャージポンプ、降圧、昇圧、降圧／昇圧、降圧＋昇圧、Ｃｕｋ、フライバック、及び／またはフォワードコンバータ等の直流－直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータを備え得る。いくつかの実施形態において、電力コンバータ８０１は、マイクロインバータ等の直流－交流（ＤＣ／ＡＣ）コンバータ（インバータとしても知られる）を備え得る。いくつかの実施形態において、回路８１１は、電力機器が結合される電源（例えば、太陽光パネル、太陽光セル等）から上昇した電力（例えば、最大電力またはほぼ最大電力）を引き出すように構成された、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ）回路８０３を含み得る。いくつかの実施形態において、電力コンバータ８０１は、ＭＰＰＴ機能を含み得る。回路８１１は、アナログ回路、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり得る、コントローラ８０４をさらに備え得る。コントローラ８０４は、図２のコントローラ２０４に類似するかまたは同一であり得、図２の制御モジュール２０２に使用される制御機器に類似するかまたは同一であり得る。

引き続き図８ａを参照すると、コントローラ８０４は、共通バス８１０越しに回路８１１の他の要素を制御し、かつ／またはそれらと通信し得る。いくつかの実施形態において、回路８１１は、パラメータを直接、測定するか、または電源に対するか、これにおけるか、若しくはこれの近くのパラメータを測定するように構成された、接続されたセンサ／センサインターフェース８０５から測定されたパラメータを受信するように構成された回路及び／またはセンサ／センサインターフェース８０５を含み得る。これらのパラメータは、電源及び／または電源からの電力出力による、電圧及び／または電流出力等を含み得る。いくつかの実施形態において、電源は、ＰＶモジュールであり得、センサまたはセンサインターフェース８０５は、モジュールによる照度及び／またはモジュールに対するか、それにおけるか、若しくはその近くの温度の測定値を測定し得るかまたは受信し得る。いくつかの実施形態において、回路及び／またはセンサ／センサインターフェース８０５は、パラメータを直接、測定するか、またはＰＶ電力機器８０２の出力におけるか若しくはその近くのパラメータを測定するように構成された、接続されたセンサ及び／またはセンサインターフェース８０５から測定されたパラメータを受信するように構成され得る。これらのパラメータは、ＰＶ電力機器８０２及び／またはＰＶ電力機器８０２からの出力による、電圧及び／または電流出力を含み得る。

引き続き図８ａを参照すると、いくつかの実施形態において、回路８１１は、伝送するかならびに／または他の機器からのデータ及び／若しくはコマンドを受信するように構成された、通信機器８０６を含み得る。通信機器８０６は、電力線通信（ＰＬＣ）技術、音響通信技術またはＺｉｇＢｅｅ（商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）、セルラー方式通信若しくは他の無線方法等の無線技術を使用して通信し得る。いくつかの実施形態において、回路８１１は、コード、動作プロトコルまたは他の動作情報を記憶するために、センサ／センサインターフェース８０５によって取られた測定値を記録するためのメモリ機器８０９を含み得る。メモリ機器８０９は、フラッシュ、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ソリッドステートデバイス（ＳＳＤ）または他の形式の適切なメモリ機器であり得る。

引き続き図８ａを参照すると、いくつかの実施形態において、回路８１１は、安全機器８０７（例えば、回路遮断器及び漏電遮断器）を含み得る。安全機器８０７は、受動的または能動的であり得る。例えば、安全機器８０７は、回路８１１内に配設され一定電流がそこを通って流れると溶融するように設計され、損傷を回避するために回路８１１の一部を遮断する、１つ以上の受動的ヒューズを備え得る。いくつかの実施形態において、安全機器８０７は、回路８１１の一部分を遮断するためにコントローラ（例えば、コントローラ８０４または外部コントローラ）からコマンドを受信するように構成されるか、またはセンサによって測定された測定値（例えば、センサ／センサインターフェース８０５によって測定された測定値）に応答して回路８１１の一部分を断線するように構成される、能動的断路器を備え得る。いくつかの実施形態において、回路８１１は、回路８１１に結合された電源から電力を受信し、他の回路構成要素（例えば、コントローラ８０４、通信機器８０６等）を動作するために適切な電力を出力するように構成された、補助電力ユニット８０８を備え得る。回路８１１の種々の構成要素間の通信、電気結合及び／またはデータ共有は、共通バス８１０越しに実行され得る。

いくつかの実施形態によると、コントローラ８０４は、図６ｂのプロセス６１１を実行するように構成され得る。いくつかの実施形態によると、センサ／センサインターフェース８０５は、プロセス６１１のステップ６１３においてＰＶ電力機器８０２の出力電圧を測定するように構成され得る。いくつかの実施形態によると、通信機器８０６は、伝送するかまたは結合された通信機器からメッセージを受信し、受信した命令をコントローラ８０４に中継することによって、プロセス６１１のステップ６１２、６１５及び／または６１６を実行するように構成され得る。いくつかの実施形態において、通信機器８０６は、図５ｃのプロセス５００のステップ５５４を実行するように構成され得る。いくつかの実施形態において、コントローラ８０４は、「マスターコントローラ」として機能し、図６ａのプロセス６０１、図７ｂのプロセッサ７１１、及び図５ｃの方法５００のステップ５５２、５５６、５５８及び（通信機器８０６と共に）５６０を実行するように構成され得る。

電気回路構成８１１は、図８ａに図示された構成要素の一部分を備え得る。例えば、いくつかの実施形態において、ＰＶ電力機器８０２は、電力変換及び／またはＭＰＰＴ機能を含まない可能性がある（つまり、電気回路構成８１１が電力コンバータ８０１及び／またはＭＰＰＴ回路８０３を備えない可能性がある）、監視及び／または安全機器であり得る。いくつかの実施形態において、ＰＶ電力機器８０２は、電力変換及び／またはＭＰＰＴ機能を備え得るが、１つ以上の通信特徴部を備えない可能性がある（つまり、電気回路構成８１１が通信機器８０６を備えない可能性がある。例えば、コントローラ８０４は、例えば、他の機器から通信を受信することなく、アーク発生条件を検出することに応答してＰＶストリングから電気回路構成８１１を遮断するように構成され得る）。

いくつかの実施形態において、ＰＶ電力機器８０２及び／または電気回路構成８１１の１つ以上の構成要素は、太陽光発電装置に統合され得る。例えば、電気回路構成８１１は、太陽光発電装置接続箱に統合され得る。別の例として、電気回路構成８１１の要素（例えば、電力コンバータ８０１、コントローラ８０４及び／または安全機器８０７）は、ＰＶパネルまたは他の電力機器に組み込まれ得る。

ここで、実施形態による、太陽光発電システムの一部分を例示する図８ｂを参照する。図８ｂに図示される例示的実施形態において、複数のＰＶ電力機器８０２（例えば、８０２ａ、８０２ｂ、．．．８０２ｎ）は、太陽光発電ストリング８２０を形成するために複数のＰＶ発電装置８００（例えば、８００ａ、８００ｂ、．．．８００ｎ）に結合され得る。いくつかの態様によると、太陽光発電ストリング８２０の１つの端子は、電力（例えば、直流）バスに結合され、ストリング８２０の他の端子は、接地バスに結合され得る。いくつかの実施形態において、電力及び接地バスは、システム電力機器８５０に対する入力であり得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器８５０は、ＤＣ／ＡＣインバータを含み、交流（ＡＣ）電力を電力グリッド、家または他の出力先に出力し得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器８５０は、コンバイナボックス、ＤＣリンク、変圧器及び／または安全遮断回路を備え得る。例えば、システム電力機器８５０は、８２０に類似するかまたは同一である複数のＰＶストリングからＤＣ電力を受信し、組み合わせられたＤＣ電力を出力するためのＤＣコンバイナボックスを備え得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器８５０は、複数の並列接続ＰＶストリングに結合され、過電流保護のために各ＰＶストリングに結合されたヒューズ、及び／または１つ以上のＰＶストリングを遮断するための１つ以上の断路器を含み得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器８５０は、潜在的に安全ではない条件に応答してシステム電力機器８５０への入力電圧を急速に低下させるように構成された急速シャットダウン回路を備え得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器８５０は、図２の負荷２５０及び／または図７ａの負荷７５０に類似するかまたは同一であり得る。

いくつかの実施形態において、太陽光発電（ＰＶ）電力機器８０２ａは、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの変形例を使用する電力コンバータ８０１ａを備え得る。電力コンバータ８０１ａは、Ｖｉｎ及びコモンで示された２つの入力端子、及び同一電圧Ｖｏｕｔを出力する２つの出力端子を含み得る。出力電圧は、コモン端子に関連する。回路は、コモン端子とＶｉｎ端子との間に結合された入力コンデンサＣｉｎ、及びコモン端子とＶｏｕｔ端子との間に結合された出力コンデンサを含み得る。回路は、基準のために使用される第１の中心点及び第２の中心点を含み得る。回路は、複数のスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４を含み得、Ｑ１がＶｉｎと第１の中心点との間に接続され、Ｑ２がコモン端子と第１の中心点との間に接続される。Ｑ３は、Ｖｏｕｔ端子と第２の中心点との間に接続され、Ｑ４は、コモン端子と第２の中心点との間に接続され得る。回路は、２つの中心点間に結合されたインダクタＬをさらに含み得る。

ＰＶ電力機器８０２ａにおける昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作は、様々に構成され得る。例えば、出力電圧が入力電圧よりも低いことが所望される場合、Ｑ３は、静的にオンであり得、Ｑ４は、静的にオフであり得、Ｑ１及びＱ２は、互いに相補的様式でＰＷＭスイッチングされ、回路は、一時的に降圧コンバータと等価であり、入力電圧は、降圧される。出力電圧が入力電圧よりも高いことが所望される場合、Ｑ１は、静的にオンであり得、Ｑ２は、静的にオフであり得、Ｑ３及びＱ４は、互いに相補的様式でＰＷＭスイッチングされ、入力電圧は、昇圧される。スイッチＱ１及びＱ２のスイッチングをずらすことで、回路は、入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換し得る。電流がＶｉｎ及びコモン端子によって回路に入力され、コンデンサＣｉｎ及びＣｏｕｔ間の電圧降下が、それぞれ略一定電圧Ｖｉｎ及びＶｏｕｔである場合、回路に入力された電流は、Ｖｉｎ及びコモン端子において入力された電流の方形と等しいインダクタ電流を形成するためにインダクタＬにおいて組み合わせられる。インダクタ電流は、一組の出力端子Ｖｏｕｔによって出力され得る。いくつかの実施形態において、２つよりも多いＶｏｕｔ端子が、２つよりも多い部分に出力電流を分けるために利用され得る。いくつかの実施形態において、単一出力端子が含まれ得、システム設計者は、所望であれば、出力端子を外部的に分け得る（つまり、ＰＶ電力機器回路の外側）。

代替的実施形態において、電力コンバータ８０１ａは、標準的な降圧コンバータであるように変更されるか若しくは構成され得る（例えば、スイッチＱ３及びＱ４を除去し、Ｖｏｕｔ端子を直接、第２の中心点に接続することによって）か、または標準的な昇圧コンバータであるように変更されるか若しくは構成され得る（例えば、スイッチＱ１及びＱ２を除去し、Ｖｉｎ端子を直接、第１の中心点に接続することによって）。

ＰＶストリング８２０に類似する様式でＰＶストリングを配置することは、数個の利益を提供し得る。例えば、２つの電流経路を通してストリング電流を導くことによって、各電流経路は、総ストリング電流の一部分を運び、ストリング８２０と関連付けられた配線コストが低下され得る（例えば、ＰＶ発生装置８００と共に提供される導体が総ストリング電流の一部を運ぶために利用され得るので）。第２の例のように、ＰＶ発電装置（例えば、８００ｂ）が第１のＰＶ電力機器と第２のＰＶ電力機器との間に結合されるように、第１のＰＶ電力機器（例えば、８０２ａ）の出力を第２のＰＶ電力機器（例えば、８０２ｂ）のコモン端子に直接、結合することによって、第１のＰＶ電力機器及び第２のＰＶ電力機器は、二地点間電力線通信（ＰＴＰＰＬＣ）を実行するように構成され得るか、及び／または第１の電力機器及び第２の電力機器が互いに隣接し、ＰＶ発電システムの局在化及びマッピングを潜在的に補助することを判定し得る（例えば、第１のＰＶ電力機器と第２のＰＶ電力機器との間の導電経路に沿って流れる電流の振幅及び波形を検出することによって）。本明細書において開示される追加の利点は、ＰＶストリング８２０の配置によって提供された低インピーダンス電圧ループを使用する、改善されたアーク検出及び局在化性能を含む。

ＰＶ電力機器８０２ａの第１のＶｏｕｔ端子は、接続点１（ＣＰ１と示される）においてＰＶ発電装置８００ｂの負の出力に結合され得る。ＰＶ電力機器８０２ａの第２のＶｏｕｔ端子は、接続点３（ＣＰ３と示される）においてＰＶ電力機器８０２ｂのコモン端子に結合され得る。ＰＶ発電装置８００ｂの正の出力は、接続点２（ＣＰ２と示される）においてＰＶ電力機器８０２ｂのＶｉｎ端子に結合され得る。

ＰＶストリング８２０の接地バス端において、ＰＶ発電装置８００ａは、接続点４（ＣＰ４と示される）において接地バスに結合され得る。ＰＶストリング８２０の電力バス端において、ＰＶ電力機器８００ｎは、接続点５（ＣＰ５と示される）において接地バスに結合され得る。表記の便宜上、接地または電力バスに接続されない接続点（例えば、接続点ＣＰ１、ＣＰ２及びＣＰ３）は、「中性接続点」、またはＭＣＰと呼ぶことになり、接地または電力バスに接続される接続点（例えば、接続点ＣＰ４及びＣＰ５）は、「端接続点」、またはＥＣＰと呼ぶことになる。

アーク発生が太陽光発電システムにおける近くの任意の位置で発生し得るが、接続点は、接続不良及び／または埃若しくは湿気の侵入のリスクによってアーク発生が特に起こり易いものであり得る。ＰＶストリングをＰＶストリング８２０に類似するように配置することによって、ＰＶ電力機器８０２に配設されたセンサ（例えば、図８ａのセンサ／センサインターフェース８０５）は、ＰＶ電力機器８０２の２つの端子間の電圧を監視することによってアーク発生条件を検出し得、電圧は、低電圧ループの一部である。

ここで、例示的実施形態による、太陽光発電システムの一部分を例示する図８ｃを参照する。ＰＶストリング８２０、ＰＶ発電装置８００、ＰＶ電力機器８０２及びシステム電力機器８５０は、図８ｂの対応する要素と同一であり得る。第１の電圧ループ８８１は、システム電力機器８５０の入力における電圧（Ｖ８５０と示される）、ＰＶ発電装置８００の端子における接続点間の複数の電圧（例えば、ＣＰ４、ＣＰ１、ＣＰ２）、Ｖ８００と示される、ＰＶ発電装置８００間の複数の電圧、及びＰＶ電力機器８０２間の複数の電圧（つまり、ＰＶ電力機器８０２のＶｏｕｔ端子とＶｉｎ端子との間の電圧）を含む。キルヒホッフの電圧則（ＫＶＬ）によると、第１の電圧ループ８８１は、以下の方程式１０によって説明され、

・・・方程式１０
ここで、αは、ＰＶ発電装置８００の合計電圧を示し、βはＰＶ電力機器８０２の合計Ｖｉｎ～Ｖｏｕｔ電圧を示し、γは、ＭＣＰ間、つまり、ＰＶ発電装置８００とＰＶ電力機器８０２との間の接続点（例えば、ＣＰ１、ＣＰ２）間の合計電圧を示す。電圧Ｖ８５０は、監視され得、ＰＶ電力機器の入力及び出力電圧（つまり、Ｖ_{ｏｕｔ，８０２}及びＶ_{ｉｎ、８０２ｉ}）は、同様に監視され得る。通常の（つまり、アーク発生が起こっていない）動作条件下において、接続点電圧は、約ゼロであり得、電圧Ｖ８５０、Ｖ_{ｏｕｔ，８０２}及びＶ_{ｉｎ、８０２ｉ}は、低周波数で変化するかまたは全く変化しない（つまり、ＤＣ電圧）であろう。アーク発生条件下において、アークは、高周波数電圧成分を第１の電圧ループ８８１の成分内に導入し得る（例えば、アークがＣＰ２に存在する場合、電圧Ｖｃｐ２が、高周波数成分を含み得る）。第１の電圧ループ８８１間のゼロである総電圧を維持するために（つまり、方程式１０を破らないように）、方程式１０において特徴付けられた残留電圧（例えば、ＰＶ電力機器８０２及び／またはシステム電力機器８５０のうちの１つ以上の間の電圧）は、負の高周波数成分、つまり、アーク間の高周波数電圧成分と比べて対極を有する高周波数電圧成分を含み得る。負の高周波数電圧成分は、ＰＶ機器８０２、ＰＶ発電装置８００及び／またはシステム電力機器８５０に結合されたセンサによって検出可能であり得る。例えば、システム電力機器８５０の入力に結合された電圧センサは、Ｖ８５０を測定し、アーク発生条件を示し得る、１０ｍＶを超える振幅の高周波数成分（例えば、１ｋＨｚより上）を含むＶ８５０電圧測定値に応答して、警報を生じさせるかまたは是正処置をとるように構成され得る。

いくつかの実施形態において、ＰＶ電力機器８０２及び／またはシステム電力機器８５０に結合された電圧センサは、二重の目的を有し得る。例えば、図８ａの通信機器８０６は、周波数偏移変調（ＦＳＫ）を実行するように構成された電力線通信（ＰＬＣ）機器であり得、高周波数電圧成分を測定するように構成された電圧センサを備え得る。高周波数の一定情報帯域で測定された電圧成分は、情報用に復号化され、高周波数のノイズ帯域で測定された電圧成分は、アーク発生条件を示すものとして判定され得る。例えば、５５ｋＨｚ～６５ｋＨｚの第１の周波数帯域、７５ｋＨｚ～８０ｋＨｚの第２の周波数帯域及び８５ｋＨｚ～９１ｋＨｚの第３の周波数帯域は全て、情報信号用に監視され得る。１００ｋＨｚ～１２０ｋＨｚの第４の周波数帯域は、アーク発生条件を示す電圧ノイズ用に監視され得る。

いくつかの実施形態において、一定周波数帯域は、アーク発生条件を示すものではない可能性がある電圧ノイズと関連付けられ得るかまたはこれに対応し得る。例えば、アーク検出回路（本明細書において開示される等の）は、高周波数でスイッチングし得る（つまり、動作する等）、１つ以上のスイッチを備え得るＤＣ／ＤＣコンバータまたはＤＣ／ＡＣコンバータに結合され得る。高周波数におけるスイッチのスイッチングは、スイッチング周波数及びその倍数の電圧ノイズを引き起こし得る。例えば、１つ以上のスイッチを１９ｋＨｚでスイッチングするコンバータは、１９ｋＨｚ、３８ｋＨｚ、５７ｋＨｚ等の電圧ノイズを発生し得る。誤検知アーク発生条件を判定するリスクを低下させるために、いくつかの実施形態において、アーク発生条件用の監視のための、またはアーク発生条件を示す、周波数帯域が選択され得るか識別され得る。これを行うことは、アーク発生条件を示さない可能性がある電圧ノイズ（例えば、スイッチング周波数等）を含有し得る１つ以上の周波数を回避し得る。

いくつかの実施形態において、選択周波数または選択周波数のグループは、アーク発生条件を示す電圧ノイズを監視するために使用され得る。選択周波数または選択された周波数は、電圧ループのインピーダンスが低下し得る周波数に対応し得る。例えば、電圧ループ８８１の総インピーダンスは、１０ｋＨｚにおいて最低であり得る（電圧ループ８８１を備える容量性及び誘導性素子を共振することによる）。この場合において、１０ｋＨｚに対応する電圧成分が、アーク兆候用に測定され得るか、または５ｋＨｚ～２０ｋＨｚの間に対応する電圧成分（つまり、低インピーダンス周波数の２倍または半分）が、アーク兆候用に測定され得る。いくつかの実施形態において、ループインピーダンスは、選択された周波数で共振するように調節され得（例えば、調節式容量性及び／または誘導性素子を接続することによって）、これによって、選択された周波数に対応する電圧成分の検出を改善する。

いくつかの実施形態において、追加の電圧（または他のパラメータ）検知回路が加えられ、高周波数電圧成分を測定するために構成され得る。例えば、電圧検知回路（例えば、電圧検知インダクタ回路）は、ＰＶ電力機器、システム電力機器及び／または太陽光発電装置の入力または出力端子に直列に結合され、入力または出力端子において高周波数電圧成分を測定するように構成され得る。

引き続き図８ｃを参照すると、第２の電圧ループ８８０は、ＰＶ発電装置（例えば、８００ｂ）間の電圧、２つのＭＣＰ（例えば、ＣＰ１及びＣＰ２）間の電圧、２つのＰＶ電力機器（例えば、８０２ａ及び８０２ｂ）間の接続点間の電圧、及びＰＶ電力機器の２つの端子間の電圧（例えば、ＰＶ電力機器８０２ｂのＶｉｎ～コモン電圧）を含み得る。電圧ループ８８０に類似する複数の電圧ループは、ＰＶストリング８２０に存在し得、類似の電圧ループが、ＰＶストリング８２０の各ＰＶ発電装置に関して画定され得る。キルヒホッフの電圧則（ＫＶＬ）方程式が、以下の方程式１１によって電圧ループ８８０を表現し得る。

・・・方程式１１

通常の動作条件（つまり、アークなし）下において、電圧Ｖｃｐ１、Ｖｃｐ２及びＶｃｐ３は、略ゼロであり得、方程式１１は、以下の方程式１２に変形され得る。

・・・方程式１２
電圧Ｖ_{ｉｎ，８０２}－Ｖ_{ｃｏｍｍｏｎ，８０２}は、ＰＶ電力機器８０２ａにおいてか、その近くか、またはその中に配設される得る電圧センサによって継続的に監視され得る。電圧ループ８８０内の接続点のうちの１つにおけるアークの場合において、高周波数電圧成分は、ＰＶ電力機器８０２（例えば、８０２ｂ）の入力で測定され得、応答して、警報が生じ得る。通常の動作条件下において、センサは、情報信号周波数に対応し得る１つ以上の周波数で電圧成分を検出及び／または復号化し得る。いくつかの態様によると、センサは、アーク発生条件を示し得る、情報信号周波数に対応しない可能性がある１つ以上の周波数における電圧成分を検出及び／または復号化し得る。

本明細書において開示される実施形態によって認識され得る利点は、第２の電圧ループ８８０の低ループインピーダンスであり得る。いくつかの態様によると、電圧センサは、ＰＶ電力機器８０２の１つ以上の端子においてか、その近くか、またはその間に配設され、より高いループインピーダンスを含む、より大きなループ内で測定された高周波数電圧成分よりも実質的に大きいものであり得る（つまり、より大きい振幅を有する）高周波数電圧成分を検出するように構成され得る。高周波数電圧成分の増大した振幅は、アーク発生条件の早期検出を容易化し、高速応答及び安全性の向上を可能にし得る。

追加の利点は、アークの高速局在化を含み得る。例えば、アークがＣＰ１で起こった場合、高周波数電圧成分は、ＰＶ電力機器８０２ｂ（電圧ループ８８０の一部であり得る）における第１の高振幅、及び追加のＰＶ電力機器（例えば、電圧ループ８８１の一部であり得るＰＶ電力機器８０２ａ、８０２ｎ）による第２の低振幅において検出され得る。測定された高周波数電圧成分の振幅を比較することは、ＰＶ電力機器が、アークがＰＶ電力機器８０２ｂにおいてかまたはそこに近接して起こったであろうことを示し得る、より大きな高周波数電圧成分が測定されたであろうことを示し得る。

ストリング８２０の配置のさらに別の利点は、１つ以上または全ての接続点に対する低インピーダンスループの提供であり得る。いくつかの従来の電力システムにおいて、ＰＶ電力機器と関連付けられた相当な数の接続点は、低インピーダンス電圧ループではない可能性があり、アーク発生条件の検出時間を潜在的に増大させる。ストリング８２０による配置において、接続点の一部分または全て（例えば、接続点ＣＰ５を除いて）は、任意の与えられた接続点でアークを検出する時間を低減し得る、少なくとも１つの低インピーダンス電圧ループの一部であり得、アーク発生条件の位置を判定する方法を提供し得る。

いくつかの態様によると、アークが接続点以外の位置（例えば、電力バス、接地バスまたはＰＶストリング８２０に配設された導体等）で起こった場合、アークは、第１の電圧ループ８８１内及び／または第２の電圧ループ８８０内の位置で取られた電圧測定値に影響を及ぼし得る高周波数電圧成分を導入し得る。アークの位置に依存して、高周波数電圧成分の増大した振幅が測定され得る。例えば、アークがＣＰ１とＰＶ発電装置８００ｂとの間に配設された導体で起こった場合、増大した高周波数電圧振幅は、電力機器８０２ｂによって測定され得る。別の例のように、アークがＣＰ４で起こった場合、増大した高周波数電圧振幅は、ＰＶ電力機器８０２ａによって測定され得る。高周波数電圧振幅は、グリッド周波数の実質的に上の周波数、例えば、２００Ｈｚ、１ｋＨｚ、５ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、１００ｋＨｚまたはそれよりも高い周波数における電圧振幅を含み得る。さらに別の例のように、アークが、接地バス、電力バス、またはＣＰ４で起こった場合、増大した高周波数電圧振幅は、全ＰＶ電力機器によって測定されない可能性がある。

ここで、いくつかの態様による、アークを検出するためのプロセス８４０を例示する図８ｄを参照する。プロセス８４０は、ＰＶ電力機器（例えば、ＰＶ電力機器８０２に結合された、図８ａのコントローラ８０４）及び／またはシステム電力機器（例えば、図８ｃのシステム電力機器８５０）に結合されたコントローラに結合された１つ以上の機器（例えば、コントローラ７０４等）によって実行され得る。

ステップ８４１において、電圧は、コントローラを備える電力機器への入力で測定され得る。例えば、電圧は、入力端子間においてかまたはＰＶ電力機器の入力若しくは出力端子と直列に測定され得る。

ステップ８４２において、コントローラは、ステップ８４１で取得された電圧測定値が閾値の上であり得る高周波数成分を含むか否かを判定し得る。閾値は、「通常」または一般的な（例えば、アーク発生がない）システム動作に対応するような電圧レベルの上である電圧レベルに対応し得る。閾値は、例示的数値例として、１０ｍＶ若しくは１００ｍＶ、またはいくつかの他の値であり得る。別の例として、閾値は、別の周波数帯域または結合された回路の別の地点で測定された電圧であり得る。例えば、電圧測定値のグループは、電圧測定値のうちの最大の２つの間の電圧の差として設定されている閾値を用いて、複数の高周波数において測定され得る。別の例として、閾値は、電圧差の比率であり得る。例えば、第１の高周波数における電圧レベルが、第２の高周波数における電圧レベルの大きさの２倍（２の閾値比率に対応する）、または第２の高周波数における電圧レベルの大きさの１０万倍（１０万の閾値比率に対応する）である場合、電圧差が、閾値よりも大きいと考慮され得る。さらに別の例として、閾値は、低周波数電圧に関して設定され得る。例えば、ＤＣ電圧が測定され得、高周波数電圧成分用の閾値が、例えば、ＤＣ電圧の値の２％で設定され得る。

このような閾値の上の電圧成分が検出されない場合、コントローラは、ステップ８４１に戻り、一定期間経過後（例えば、数秒または数分）、プロセス８４０を再開するかまたは前のステップに戻り得る。

ステップ８４２において、閾値の上の高周波数電圧成分が検出された場合、プロセス８４０は、ステップ８４３に進み、電圧成分が通信用に使用され得る周波数帯域に位置するか否かを判定する。実施形態において、情報が高周波数電圧信号として変調されていない可能性がある場合、プロセス８４０は、ステップ８４２から直接、ステップ８４５に進み得る。

ステップ８４３において、コントローラが、高周波数成分が変調された情報（例えば、パラメータ測定値、命令、または他の情報を含む電力線通信メッセージ）に対応すると判定した場合、コントローラはステップ８４４に進み得る。ステップ８４４において、コントローラは、電圧測定値に含有された任意の情報を判定するために電圧測定値を復号化し得る。プロセス８４０は、その後、ステップ８４１に戻り得る。

ステップ８４３において、コントローラが、高周波数電圧成分が変調された情報に対応しない可能性があると判定した（例えば、コントローラが、高周波数電圧成分がノイズに対応し得ると判定した）場合、プロセス８４０は、ステップ８４５に進み得、コントローラは、警報条件を設定し得る。ステップ８４５は、図４のステップ４０８、図５ｄのステップ５２８、図６ａのステップ６０９、及び／または図７ｂのステップ７１７に類似するかまたは同一であり得る。

例示的実施形態において、ステップ８４５は、アークの位置を判定すること、及び局在化情報を有線及び／若しくは無線ネットワーク／インターネット／イントラネット、ならびに／またはネットワーク処理センター及び／若しくは発電監視センターに位置し得るサーバ等の任意の数のエンドユーザ機器に伝送することを含む。アークの位置を判定することは、ストリングの複数のＰＶ電力機器によって測定された電圧測定値を比較すること、及び他のＰＶ電力機器によって測定された成分よりも大きい高周波数電圧成分を測定したＰＶ電力機器の近くにアークが存在しそうであることを判定することを含み得る。

いくつかの実施形態において、プロセス８４０は、ローカルＰＶ電力機器（例えば、図７ａのモジュール７０２）によって実行され、測定された高周波数電圧成分を閾値と比較することを含み得る、アークの位置を判定することを含み得る。コントローラは、測定された高周波数電圧成分が閾値の上である場合、アークがローカルＰＶ電力機器に隣接することを判定するように構成され得る。いくつかの実施形態において、数個のＰＶ電力機器コントローラは、アーク発生条件が存在し得ることをＰＶ電力機器コントローラの１つよりも多くが判定する場合に警報条件を設定するように構成されたマスターコントローラによって各プロセス８４０の集約された結果が考慮され得る、プロセス８４０を同時または連続的に実行し得る。

ここで、例示的実施形態による、太陽光発電（ＰＶ）システムを示す図９を参照する。ＰＶシステム９０１は、複数のＰＶストリング９２０を備え得、各ＰＶストリング９２０がストリング機器９１０に結合され、複数のストリング機器９１０が接地バスと電力バスとの間に直列または並列に結合されている。ＰＶストリング９２０の各々は、複数の直列接続されたＰＶ発電装置９００を備え得る。ＰＶ発電装置９００は、図２のＰＶパネル２００、図７ＡのＰＶパネル７００及び／または図８ＢのＰＶ発電装置８００に類似するかまたは同一であり得る。ＰＶ発電装置９００は、１つ以上の太陽光発電セル、モジュール、サブストリング、パネルまたは屋根板を備え得る。いくつかの実施形態において、ＰＶ発電装置９００は、直流（ＤＣ）バッテリーまたは代替の直流若しくは交流（ＡＣ）電源によって置換され得る。

安全機器９０２は、ＰＶストリング９２０の種々の位置に結合され得る。例えば、いくつかの実施形態（例えば、図９に示される実施形態）において、安全機器９０２は、各組のＰＶ発電装置９００の間に配設され得る。いくつかの実施形態において安全機器９０２は、１つよりも多い直接接続されたＰＶ発電装置９００のグループの間に配設され得る。

いくつかの実施形態において、安全機器９０２は、電気または熱パラメータ（例えば、電流、電圧、電力、温度、照度等）を測定するためのセンサ／センサインターフェースを備え得る。いくつかの実施形態において、安全機器９０２は、潜在的に安全な条件の場合においてＰＶ発電装置９００を遮断するためのスイッチ、及びスイッチを制御するための制御／駆動回路を備え得る。いくつかの実施形態において、安全機器９０２は、電気パラメータ（例えば、電流、電圧、電力）を監視し、アーク発生条件が存在するかどうかを判定するために電気パラメータを分析するように構成されたアーク検出回路を備え得る。いくつかの実施形態において、安全機器９０２は、測定値及び／またはメッセージを伝送し、かつ／または受信するための有線または無線通信機器を備え得る。

ストリング機器９１０は、図２のモジュール２０２、図７Ａの電力モジュール７０２及び／または図８ａの電力モジュール８０２に類似し得る。ストリング機器９１０は、通信機器８０６、メモリ機器８０９、電力コンバータ８０１、補助電力ユニット８０８、センサ／センサインターフェース８０５、コントローラ８０４、ＭＰＰＴ回路８０３及び安全機器８０７のうちの１つ以上を備え得る。

いくつかの実施形態において、複数のストリング機器９１０は、図９に示されるように、接地バスと電力バスとの間に並列に結合され得る。いくつかの実施形態において、複数のストリング機器９１０は、接地バスと電力バスとの間に直列に結合され得る。いくつかの実施形態において、複数のストリング機器９１０は、接地バスと電力バスとの間に直列並列配置において結合され得る。いくつかの実施形態において、複数のストリング機器９１０は、複数ＰＶストリング用の複数入力を有する単一筐体によって収容され得る。

安全規定が、正常動作条件及び潜在的に不安全な条件（例えば、発火、グリッド停電、単独運転条件、アーク発生等）の両方の間において、接地バスとＰＶシステム９０１の任意の他の電圧点との間における最大許容電圧を定義し得る。同様に、安全規定は、ＰＶシステム９０１の任意の２つの電圧点間の最大許容電圧を定義し得る。いくつかのシナリオにおいて、ＰＶシステム９０１の不安全な条件は、ＰＶストリング９２０のＰＶ発生装置９００の１つ以上またはストリング機器９１０の１つ以上を遮断するかまたは短絡することを要求し得る。

いくつかの実施形態において、ストリング機器９１０は、ＰＶストリング９２０間または電力バスと接地バスとの間の電圧を制限することによって潜在的に不安全なシステム条件に対応し得る。例えば、ストリング機器９１０は、潜在的に不安全な条件の場合において、各ＰＶストリング９２０間の電圧を約６０Ｖに調整するように構成されたコンバータを備え得る。

いくつかの実施形態において、電力及び接地バスは、システム電力機器９５０に接続し、かつ／または入力され得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、ＤＣ／ＡＣインバータを含み、交流（ＡＣ）電力を負荷、電力グリッド、家、または他の機器若しくは出力先に出力し得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、コンバイナボックス、変圧器、及び／または安全遮断回路を備え得る。例えば、システム電力機器９５０は、複数のＰＶストリング９２０からＤＣ電力を受信し、組み合わせられたＤＣ電力を出力するためのＤＣコンバイナボックスを備え得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、過電流保護用のストリング機器９１０に結合されたヒューズを含み得、かつ／または１つ以上のストリング機器９１０を遮断するための１つ以上の断路器を含み得る。

いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、１つ以上の安全機器９０２及び／または１つ以上のストリング機器９１０を制御するかまたは通信するための制御機器及び／または通信機器を含むかまたはこれらに結合され得る。例えば、システム電力機器９５０は、ストリング機器９１０の動作を制御するように構成された、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）及び／またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の制御機器を備え得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、複数相互作用制御機器を備え得る。システム電力機器９５０は、安全機器９０２及び／またはストリング機器９１０に含まれるかまたはこれに結合された、リンクされた通信機器と通信するように構成された通信機器（例えば、電力線通信回路、無線送受信機等）を備え得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、制御機器及び通信機器の両方を備え得、制御機器は、安全機器９０２及び／またはストリング機器９１０に対する動作の所望のモードを判定するように構成され得、通信機器は、動作コマンドを伝送するか、ならびに／または安全機器９０２及び／若しくはストリング機器９１０に含まれるか若しくはこれに結合された通信機器からレポートを受信するように構成され得る。

システム電力機器９５０は、ＰＶシステム１００及び／または７０１等の任意の数の他の機器及び／またはシステムに結合され、かつ／または接続され得る。例えば、システム電力機器９５０は、断路器、ＰＶセル／アレイ／パネル、インバータ、マイクロインバータ、ＰＶ電力機器、安全機器、計器、遮断器、ＡＣ幹線、接続箱、カメラ等の１つ以上の別個の及び／または相互接続された機器に結合され得る。いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、ネットワーク／イントラネット／インターネット、コンピューティング機器、スマートフォン機器、タブレット機器、カメラ、データベース及び／またはワークステーションを含み得る１つ以上のサーバに結合され、かつ／または接続され得る。システム電力機器９５０は、ＰＶシステム９０１内の構成要素の動作を制御するため、及び／またはＰＶシステム９０１に結合された他の要素との相互作用を制御するために構成され得る。

いくつかの実施形態において、システム電力機器９５０は、電力バスと接地バスとの間の電圧を制限する（例えば、より低い電圧に低下する、ゼロ電圧まで低下する等）ことによって、潜在的に不安全なシステム条件に対応し得る。

いくつかの実施形態において、電力及び接地バスは、バッテリー、フライホイール、コンデンサ、インダクタ、または他の機器等のエネルギー貯蔵機器にさらに結合され得る。

いくつかの実施形態において、安全機器９０２及び／またはストリング機器９１０は、最も近いアーク発生条件を検出し、是正処置をとり、かつ／または異なる機器にアーク発生条件を示す信号を生成するように構成され得る。例えば、安全機器９０２は、ＰＶ発電装置９００の端子において起こり得るアーク発生条件を検出し（例えば、図８ｄのプロセス８４０に類似するプロセスを使用して）、危険を防止するかまたは低減するためにＰＶ発電装置９００を遮断し得る。いくつかの実施形態において、安全機器９０２は、有線または無線通信信号を介してストリング機器９１０及び／またはシステム電力機器９５０に起こり得るアーク発生条件を示し、かつ／または報告し得る。ストリング機器９１０及び／またはシステム電力機器９５０は、１つ以上のＰＶ発生装置９００若しくはＰＶストリング９２０における電圧を低下させるように構成され得るか、または危険を防止するかまたは低減するために１つ以上のＰＶストリング９２０を遮断するように構成され得る。いくつかの実施形態において、安全機器９０２は、アーク発生条件を示し、ストリング機器９１０によって検出可能な電圧及び／または電流ノイズ信号を生成し得る（例えば、スイッチの高速スイッチング等によって）。

別の例において、ストリング機器９１０は、ストリング機器９１０の入力端子またはＰＶストリング９２０の中間点（例えば、２つのＰＶ発電装置９００の間）におけるアーク発生条件を検出し得る（例えば、図８ｄのプロセス８４０に類似するプロセスを使用して）。ストリング機器９１０は、ＰＶストリング９２０間の電圧を遮断し、かつ／若しくは低下させることによって是正処置をとり得るか、ならびに／またはシステム電力機器９５０にアーク発生条件を示す信号を伝送し得る。例えば、ストリング機器９１０は、システム電力機器９５０ａにアーク発生条件を示す有線または無線通信信号を送信し得る。別の例として、ストリング機器９１０は、ノイズのある電圧及び／または電流信号を電力バスと接地バスとの間において生成し得る。ノイズのある電圧または電流信号は、システム電力機器９５０によって検出可能であり、アーク発生条件を示し得る。システム電力機器９５０は、例えば、１つ以上のストリング機器９１０若しくはＰＶストリング９２０を遮断することによって、またはストリング機器９１０若しくはＰＶストリング９２０間の電圧若しくはこれらを通る電流を低下させるコマンドを送信することによってアーク発生条件を示す信号に対応するように構成され得る。

ここで、アークを消すためのフロープロセスを例示する図１０ａを参照する。プロセス１０００は、ＰＶ電力機器（例えば、ＰＶ電力機器８０２に結合された図８ａのコントローラ８０４）に結合された１つ以上の制御機器（例えば、コントローラ７０４等）によって実行され得る。追加的または代替的に、制御機器は、システム電力機器（例えば、図８ｃのシステム電力機器８５０）に結合され得る。ステップ１００１において、制御機器は、電力機器（例えば、ＰＶ電力機器及び／またはシステム電力機器）が１つ以上のＰＶ発電装置から入力電力を引き込み、１つ以上のＰＶ発電装置によって発電された電力を出力することを引き起こし得る。ステップ１００３において、制御機器は、第１のレベル（例えば、第１の電圧レベルまたは第１の電流レベル）から第２の（低下した）レベルに、ＰＶ発電装置から引き込まれた電力の電気パラメータの大きさを低下させ得る。ステップ１００３が実行されるときにアークがシステムに存在する場合、電力機器に入力された電圧、電流及び／または電力の低下は、アークを消し得る。ステップ１００５において、機器は、第１の所定期間（例えば、数マイクロ秒、数ミリ秒、数十ミリ秒または数百ミリ秒）待機し、ステップ１００７に進み、ステップ１００３で低下した入力電気パラメータが上昇させられる（例えば、実質的に（例えば、最大または略最大）入力電力を引き込むための値にリセットされる）。

プロセス１０００は、その後、定期的間隔で繰り返し得る、ステップ１００３～１００７を繰り返す前に第２の所定期間、待機するためにステップ１００９に進み得る。例えば、第１の所定期間及び第２の所定期間の値に基づいて、プロセス１０００を実行する機器は、数百ミリ秒ごと、毎秒、または数秒ごとに電気パラメータを繰り返し増減し得る。したがって、第２の所定期間は、第１の所定期間よりも相当長いもの（例えば、１００～１０，０００倍以上）であり得る。この様式において、アークが一過性及び／または一時的条件によって引き起こされる場合、アークが消された後にシステムをシャットダウンし、かつ／またはシステムを再開するために手動の介在を必要とすることなく、安全な時間間隔内でアークが消され得る。

ステップ１００３においてアークが消される場合において、ステップ１００７における正常システム動作の再開は、アーク発生条件の再開なく進み得る。いくつかのアークは、全システムシャットダウン及び手動の介在を要求することなく、単一アークの消滅によって解決され得る、湿気、温度または他の条件等の一時的及び／または一過性の条件によって引き起こされ得る。

ここで、開示された態様による、フロープロセスを示す図１０ｂを参照する。プロセス１０１０は、ＰＶ電力機器（例えば、ＰＶ電力機器８０２に結合された、図８ａのコントローラ８０４）に結合された１つ以上の制御機器（例えば、コントローラ７０４等）によって実行され得るによって実行され得る。追加的または代替的に、制御機器は、システム電力機器（例えば、図８ｃのシステム電力機器８５０）に結合され得る。ステップ１０１１において、制御機器は、電力の電気パラメータのノイズ（例えば、電力機器入力で測定された電圧の高周波数成分、または電力機器入力に流れる測定された電流の高周波数成分）を測定し得る。測定された電気ノイズは、第１の測定値として保存され得る（例えば、メモリ機器に保存される）。ステップ１０１３において、制御機器は、第１の測定値を第１の閾値と比較し得る。ステップ１０１５において、制御機器が、第１の測定値が第１の閾値の上ではないと判定した場合、制御機器は、比較結果がアーク発生を示していないとして判断し得、適切な期間後（例えば、数十または数百ミリ秒）、制御機器は、ステップ１０１１に戻り得る。

ステップ１０１５において、制御機器が、第１の測定値が第１の閾値の上であると判定した場合、制御機器は、結果が起こり得るアーク発生を示すとして判断し得、電力機器への電力入力を低下させるように電力機器を動作させるためにステップ１０１７に進む。例えば、制御機器は、電力機器入力間の電圧及び／またはこれに流れる電流を低下させるように電力機器を動作させ得る。ステップ１０１７において、制御機器は、所定期間（例えば、電気パラメータが低下したレベルに落ち着くこと及び／またはアークが消えることを許容するように）待機し得る。ステップ１０１９において、制御機器は、電力の電気パラメータのノイズ（例えば、電力機器入力で測定された電圧の高周波数成分、または電力機器入力に流れる測定された電流の高周波数成分）を再び測定し、第２の測定値として測定値を保存し得る。ステップ１０２１において、制御機器は、第２の測定値を第１の測定値と比較し、例えば、第２の測定値を第１の測定値から減算することによって、差を計算し得る。ステップ１０２３において、制御機器は、差を第２の閾値と比較し得る。差が第２の閾値の上である場合、制御機器は、アークが電気パラメータの低下の前に電気システムに存在していたであろうことを判定し得、したがってステップ１０２５において警報条件を設定する（例えば、図８ｄのステップ８４５の警報条件に類似するかまたは同一である）。

差が第２の閾値の上ではない場合、制御機器は、アーク発生がなかったと判定し得る（例えば、ノイズは、電気アークではなく、別の発生源からの干渉によるものであった可能性がある）。したがって、適切な期間後（例えば、数ミリ秒、または数十若しくは数百ミリ秒）、制御機器は、ステップ１０２７において電力機器の通常動作を再開し（ステップ１０１７において低下した電気パラメータの値を上昇させることによって）、ステップ１０１１に戻り得る。

本開示の態様によると、ステップ１０２３において、差を第２の閾値と比較することに代えて、制御機器は、第２の測定値を第２の閾値と直接、比較してもよい。同様に、プロセス１０１０を実行する制御機器は、第１の測定値が第１の閾値の下である場合に制御機器がステップ１０１５からステップ１０１７に進み得るように構成されてもよく、及び／またはプロセス１０１０を実行する制御機器は、第２の測定値若しくは差が第２の閾値の下である場合（例えば、ステップ１０２１において計算された差が第２の測定値から第１の測定値を減算することによって計算された場合）に制御機器がステップ１０２３からステップ１０２５に進み得るように構成されてもよい。

プロセス１０１０の実行前及び／または実行中に、電力機器を含むシステムにアークが存在した場合、ステップ１０１７における電気パラメータ（例えば、電圧、電流、電力）の低下は、アークを消し得る。ステップ１０１７における低下によってアークが消された場合、制御機器は、ステップ１０２３において、差が第２の閾値の上であると判定し得る。アークが消えた後、同一安全規定が、通常動作に戻る前に電気システムの手動の点検を要求し得る。したがって、アークが消えたが、制御機器は、ステップ１０２５において警報条件を設定し得る。同一安全規定は、アークが消えた後にシステムが通常動作を自動的に再開することを許容し得る。このため、制御機器はまた、アークが消えた後に警報条件を設定することなく、電力機器がステップ１０２７において通常動作を再開することを引き起こすように構成され得る。加えて、プロセス１０１０の実装に使用されるいくつかのパラメータ（例えば、第１の閾値、または第１の測定値に対するノイズを測定するために使用されるパラメータ）は、ステップ１０１９～１０２３が、アークが存在することの判定に対する追加の検証層を提供する、ステップ１０１５において潜在的な誤報を生成し得る様式で較正されてもよい。

プロセス１０１０によって例示される二段階の方法は、誤報のリスクを低下させつつアークを検出する正確かつ強固な様式を提供し得る。例えば、高振幅ノイズ測定値は、一時的干渉または不完全なサンプルによって取得され得、高振幅ノイズ測定値がアークを示すとして誤って判断するリスクは、ステップ１０１７～１０２３を実装することによって低下され得る。加えて、プロセス１０１０は、警報条件を設定する（ステップ１０２５において）前に、アークを消し得（例えば、ステップ１０１７において）、これは、いくつかの潜在的な安全規定による、システムが手動の介在なく通常動作に戻ることを許容することによってシステムダウン時間を低減し得る。

ここで、本明細書における開示の１つ以上の例示的態様による、プロセス１０１０を実行する第１の結果例を例示する図１１ａを参照する。図１１ａは、プロセス１０１０が実装された太陽光発電設備において、経時的に測定された例示的電流１１０１及びノイズ１１０２を示すプロット１１００を示す。電流１１０１は、システム電力機器（例えば、図９のシステム電力機器９５０）によるＡＣ電流出力、システム電力機器へのＤＣ電流入力、ＰＶ電力機器（例えば、図７ａのＰＶ電力機器７０２）によるＤＣ電流出力またはＰＶ電力機器へのＤＣ電流入力の振幅であり得る。ノイズ１１０２は、高周波数電流または電圧成分をサンプルして計算しすることによって取得するノイズ信号であり得る。ノイズ１１０２は、デシベル（ｄＢ）単位を使用して参照され得る。プロット１１００のｘ軸は、ミリ秒における時間軸である。

この例において、時間ｔ１まで、プロット１１００において表現されるシステムは、約１２［Ａ］の値を有する電流１１０１、及び約３～７［ｄＢ］であるノイズ１１０２サンプルを有する、通常動作条件下で動作され得る。例えば、プロセス１０１０を実行するための制御機器が、第１の閾値が２０［ｄＢ］であるように実装された場合、電力機器またはシステム電力機器を動作させる（及びプロセス１０１０を実行する）制御機器は、ステップ１０１１～１０１５を循環し得る。時間ｔ１において、アークがシステムにおいて突然、発現し得、結果としてノイズ１１０２が約４０［ｄＢ］に上昇している。次に機器がプロセス１０１０のステップ１０１５に到達し、時間ｔ２において、機器は、ステップ１０１７に進み、この例示的例によると、電流１１０１を時間ｔ２の約１２［Ａ］から時間ｔ３の約１［Ａ］に低下させる。電流１１０１の低下は、ノイズ１１０２を約４０［ｄＢ］から約０ｄＢに低下させるように示される。ステップ１０１９において、第２の測定値が約０ｄＢになり、ステップ１０２１で計算される差は、約４０［ｄＢ］になる。ステップ１０２３（時間ｔ３の後のいつか）において、差が第２の閾値（例えば、例示的目的のために、２０［ｄＢ］であり得る）の上であると判定され得、機器は、アークが消されたと判定し得る。プロット１１００は、アーク発生条件がプロセス１０１０のステップ１０１７で消される例を例示する。いくつかの安全規定は、アーク条件が消された場合（例えば、ステップ１０１７において）に、警報条件が生じなければならないか（例えば、制御機器がステップ１０２５に進み得る）及び／または手動の介在（例えば、保守作業者が不具合構成要素を確認するためにシステムを物理的に検査し、手動スイッチをリセットする）がシステムを通常動作に復旧するために要求され得ることを要求し得る。したがって、図１１ａに例示されるように、システムは、システムが検査され通常モードに復旧される（例えば、手動スイッチを使用して）後の期間まで低電力モードにおいて動作することを継続し得る。

ここで、本明細書における開示の１つ以上の例示的態様による、プロセス１０１０を実行する第２の結果例を例示する図１１ｂを参照する。図１１ｂは、プロセス１０１０が実装された太陽光発電設備において経時的に測定された例示的電流１１０４及びノイズ１１０５を示すプロット１１０３を示す。図１１ｂの例において、時間ｔ２で電流１１０４を低下させることは、ノイズ１１０５を約４０［ｄＢ］から約３０［ｄＢ］に低下させる。１０［ｄＢ］の低下は、ノイズ１１０５がアークによるものではないことを示し得る（例えば、ノイズ１１０５が、近くの電子機器からの電磁干渉等の外部要因によって引き起こされ得る）。図１０ｂのプロセス１０１０のステップ１０２１で計算された差は、約１０［ｄＢ］であり得、これは、第２の閾値（例示的目的のため、２０［ｄＢ］であり得る）の下であり得る。時間ｔ３において（またはいくつかの後の時点において）、プロセス１０１０を実行している制御機器は、アーク発生条件が存在しないことを判定し（ステップ１０２３において）、ステップ１０２７において電力機器の通常動作を再開し（例えば、プロット１１０３の時間ｔ４で示されるように、ステップ１０１７で低下した電気パラメータの値を上昇させることによって）、ステップ１０１１に戻り得る。

定冠詞「ａ」、「ａｎ」は、「ａｎ ａｒｃ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ／ｏｒ ａｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ」、「ａ ｌｏａｄ」が、「１つ以上」、つまり、「１つ以上のアーク電圧及び／または電流」または「１つ以上の負荷」の意味を有するように、本明細書において使用される。

本開示は、限定された数の例を含有するが、多くの変形例、変更例及び開示に基づいた他の適用例がなされ得ることが認められるであろう。例えば、プロセス６０１に関して開示された測定同期化の要素は、本明細書において開示された他のプロセス及び態様に同様に適用され得る。例えば、図５ｃにおいて示されたプロセス５００のステップ５５２～５５４は、図６ａに関して説明された測定及び／または伝送同期化の類似の使用を行い得る。別の例として、プロセス８４０は、単一コントローラ（例えば、図８ａのコントローラ８０４）または連動して作用する数個のコントローラによって実行され得る。さらに別の例として、本明細書において開示された態様は、他の開示された態様と組み合わせられ得る。例えば、方法６０１に関して説明されたステップ６１０は、方法７１１のステップ７１４が、全電圧測定値が略同時に測定されていないと判定した場合に、方法７１１を実行しているコントローラがステップ６１０に類似するステップに進むように、方法７１１に加えられてもよい。

ＰＶ発電装置及びＰＶパネルが、本明細書において開示された発電システムにおける例示的電源を例証するために使用された。本明細書において開示された装置及び方法は、ＰＶ発電装置及び／またはＰＶパネルに加えてかまたはこれに代えて、バッテリー、コンデンサ、スーパーキャパシタ、燃料電池、風力タービン、水力発電装置、または他の電源を備える発電システムにおいて実装され得る。

Claims (16)

1. 電力機器によって、前記電力機器の入力において第１の電圧レベル及び第１の電流レベルである入力電力を太陽光発電装置から引き込むことと、
   前記電力機器の出力において出力電力を提供することと、
   前記太陽光発電装置の出力を短絡することなく、前記入力電力の電圧及び電流を、前記出力電力の少なくとも一部を維持しながらアークが消されるレベルにまで低下させることと、
   所定期間待機することと、
   前記所定期間の経過に応答して、前記入力電力の前記電圧を前記第１の電圧レベルまで上昇させることと、前記入力電力の前記電流を前記第１の電流レベルまで上昇させることと、
   を含む、方法。
2. 前記電力機器は、太陽光発電インバータである、請求項１に記載の方法。
3. 前記電力機器は、直流から直流への電力コンバータである、請求項１に記載の方法。
4. 前記電力機器は、複数の太陽光発電装置から前記入力電力を引き込むシステム電力機器である、請求項１に記載の方法。
5. 前記電力機器の前記入力または前記出力における電気ノイズを測定して第１の測定値を取得することをさらに含み、
   前記低下させることは、前記第１の測定値に応じて実行される、請求項１に記載の方法。
6. 前記電力機器の前記入力または前記出力における電気ノイズを測定して第２の測定値を取得することをさらに含み、
   前記上昇させることは、追加的に前記第２の測定値に応じて実行される、請求項１に記載の方法。
7. 第１の測定値を取得するために電気システムにおける電気ノイズを測定することと、ここで、前記電気システムは、出力電力を負荷に送るように動作しており、
   前記電気システムの出力を短絡することなく、前記第１の測定値が第１の閾値よりも大きいという判定に応答して、前記出力電力の少なくとも一部を維持しながら、前記電気システムの電圧及び電流を低下させることと、
   前記電圧及び前記電流の前記低下後に、第２の測定値を取得するために前記電気システムにおける電気ノイズを測定することと、
   前記第１の測定値と前記第２の測定値との間の差が第２の閾値を超えていないことに基づいて、前記電気システムの前記電圧及び前記電流を上昇させて前記出力電力を前記負荷に送ることと、
   を含む、方法。
8. 前記第１の測定値と前記第２の測定値との間の差が前記第２の閾値を超えているとの決定に基づいて、警報条件を設定することを決定することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 電力機器であって、
   前記電力機器が、
   前記電力機器の入力において第１の電圧レベル及び第１の電流レベルである入力電力を太陽光発電装置から引き込むことと、
   前記電力機器の出力において出力電力を提供することと、
   前記太陽光発電装置の出力を短絡することなく、前記入力電力の電圧及び電流を、前記出力電力の少なくとも一部を維持しながらアークが消されるレベルにまで低下させることと、
   所定期間待機することと、
   前記所定期間の経過に応答して、前記入力電力の前記電圧を前記第１の電圧レベルまで上昇させることと、前記入力電力の前記電流を前記第１の電流レベルまで上昇させることと、
   を引き起こすように構成された１つ以上のコントローラを備える、電力機器。
10. 前記電力機器は、太陽光発電装置インバータである、請求項９に記載の電力機器。
11. 前記電力機器は、直流から直流への電力コンバータである、請求項９に記載の電力機器。
12. 前記電力機器は、複数の太陽光発電装置から前記入力電力を引き込むシステム電力機器である、請求項９に記載の電力機器。
13. 前記電力機器の前記入力または前記出力における電気ノイズを測定して第１の測定値を取得することをさらに引き起こすように前記１つ以上のコントローラが構成され、
    前記低下させることは、前記第１の測定値に応じて実行される、請求項９に記載の電力機器。
14. 前記電力機器の前記入力または前記出力における電気ノイズを測定して第２の測定値を取得することをさらに引き起こすように前記１つ以上のコントローラが構成され、
    前記上昇させることは、追加的に前記第２の測定値に応じて実行される、請求項９に記載の電力機器。
15. 前記所定期間はあらかじめ設定されている、請求項１に記載の方法。
16. 前記所定期間はあらかじめ設定されている、請求項９に記載の電力機器。

Images