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技術 接続箱、故障診断システム、プログラム、記録媒体及び故障診断方法

出願人 株式会社システム・ジェイディー
発明者 重村敏行松尾茂則山下博行伊達博
出願日 2012年7月31日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2012-170183
公開日 2014年2月13日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2014-029943
状態 特許登録済
技術分野 短絡、断線、漏洩,誤接続の試験 光起電力装置
主要キーワード 断路スイッチ 選択リレー パルス反射波 気象計 極入力 正極入力 出力開閉器 遠隔監視用
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

発電ロスを生じさせずに、診断対象太陽電池ストリングのみを診断することが可能な接続箱等を提供することを目的とする。

解決手段

複数の太陽電池モジュール直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、太陽電池ストリングの正極に接続されて、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、太陽電池ストリングの負極に接続されて、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部とを備えた接続箱である。

概要

背景

近年、メンテナンスフリーと標榜されていた太陽電池アレイについての故障事例が散見されるようになってきた。発明者らは、これまでに太陽電池アレイの故障診断を行う技術を開発してきた(例えば、特許文献1及び2参照)。

パルス方式故障診断方法太陽電池ストリングを故障診断する場合、診断対象の太陽電池ストリングを断路して太陽電池発電システムから分離する必要がある。これは、太陽電池システム上で診断対象の太陽電池ストリングと並列接続される非診断対象の太陽電池ストリングや、パワーコンディショナーへの診断信号パルス伝搬遮断し、診断対象の太陽電池ストリング中の故障点からのパルス反射波を検知できるようにするためである。

概要

発電ロスを生じさせずに、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能な接続箱等を提供することを目的とする。 複数の太陽電池モジュール直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、太陽電池ストリングの正極に接続されて、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、太陽電池ストリングの負極に接続されて、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部とを備えた接続箱である。

目的

本発明は、発電ロスを生じさせずに、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能な接続箱等を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

複数の太陽電池モジュール直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部とを備えた接続箱。

請求項2

前記太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイに接続されるものであって、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号観測することが可能な波形観測部と、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部とをさらに備え、前記ストリング選択部は、前記信号発生部及び前記波形観測部を、故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続する、請求項1記載の接続箱。

請求項3

前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との接続の有無を前記太陽電池ストリングごとに切り替え切替部をさらに備え、前記信号発生部は、前記切替部と、前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続されている、請求項2記載の接続箱。

請求項4

直流電流を遮断する直流遮断部をさらに備え、前記直流遮断部は、前記接続点と前記波形観測部との間に接続される、請求項2又は3記載の接続箱。

請求項5

複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムであって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部と、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測部と、前記太陽電池アレイの発電量計測する計測部と、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部と、前記信号発生部、前記波形観測部及び前記ストリング選択部を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記計測部が計測した発電量に基づいて、前記ストリング選択部を制御して、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間に接続させ、前記信号発生部を制御して、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させ、前記波形観測部を制御して、前記正極出力信号及び前記負極出力信号を観測させる、故障診断システム。

請求項6

前記制御手段は、前記信号発生部を制御して、定期的に前記正極入力信号及び/又は前記負極入力信号を発生させる、請求項5記載の故障診断システム。

請求項7

コンピュータを、請求項5又は6記載の制御手段として機能させるためのプログラム

請求項8

請求項7に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

請求項9

複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムにおける故障診断方法であって、前記故障診断システムは、前記太陽電池ストリングに接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに印加される入力信号又はその反射信号が他の太陽電池ストリングに伝達するのを遮断する入力信号遮断部と、前記入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間の接続点に接続されており、前記入力信号を発生させる信号発生部と、前記入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間の接続点に接続されており、前記入力信号に対する反射波である出力信号を観測する波形観測部とを有するものであり、前記信号発生部が、前記入力信号を発生するステップを含む、故障診断方法。

技術分野

0001

本発明は、接続箱故障診断システムプログラム記録媒体及び故障診断方法に関し、特に、複数の太陽電池モジュール直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱等に関する。

背景技術

0002

近年、メンテナンスフリーと標榜されていた太陽電池アレイについての故障事例が散見されるようになってきた。発明者らは、これまでに太陽電池アレイの故障診断を行う技術を開発してきた(例えば、特許文献1及び2参照)。

0003

パルス方式故障診断方法で太陽電池ストリングを故障診断する場合、診断対象の太陽電池ストリングを断路して太陽電池発電システムから分離する必要がある。これは、太陽電池システム上で診断対象の太陽電池ストリングと並列接続される非診断対象の太陽電池ストリングや、パワーコンディショナーへの診断信号パルス伝搬遮断し、診断対象の太陽電池ストリング中の故障点からのパルス反射波を検知できるようにするためである。

先行技術

0004

特開2011−124401号公報
特開2011−035000号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、診断対象の太陽電池ストリングを遮断して故障診断を行うことで、診断時の発電ロスが生じていた。

0006

また、太陽電池ストリング別の故障診断を自動化するために太陽電池ストリングの大電流に耐えうる電磁リレーを用いると、1個当たり数万円のコスト増となり、実用的ではない。

0007

ゆえに、本発明は、発電ロスを生じさせずに、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能な接続箱等を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1の観点は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部とを備えた接続箱である。

0009

本発明の第2の観点は、第1の観点の接続箱であって、前記太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイに接続されるものであって、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号観測することが可能な波形観測部と、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部とをさらに備え、前記ストリング選択部は、前記信号発生部及び前記波形観測部を、故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続する。

0010

本発明の第3の観点は、第2の観点の接続箱であって、前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との接続の有無を前記太陽電池ストリングごとに切り替え切替部をさらに備え、前記信号発生部は、前記切替部と、前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続されている。

0011

本発明の第4の観点は、第2又は第3の観点の接続箱であって、直流電流を遮断する直流遮断部をさらに備え、前記直流遮断部は、前記接続点と前記波形観測部との間に接続される。

0012

本発明の第5の観点は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムであって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部と、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測部と、
前記太陽電池アレイの発電量計測する計測部と、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部と、前記信号発生部、前記波形観測部及び前記ストリング選択部を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記計測部が計測した発電量に基づいて、前記ストリング選択部を制御して、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間に接続させ、前記信号発生部を制御して、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させ、前記波形観測部を制御して、前記正極出力信号及び前記負極出力信号を観測させる、故障診断システムである。

0013

本発明の第6の観点は、第5の観点の故障診断システムであって、前記制御手段は、前記信号発生部を制御して、定期的に前記正極入力信号及び/又は前記負極入力信号を発生させる。

0014

本発明の第7の観点は、コンピュータを、本発明の第5又は6の観点における制御手段として機能させるためのプログラムである。

0015

本発明の第8の観点は、本発明の第7の観点のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

0016

本発明の第9の観点は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムにおける故障診断方法であって、前記故障診断システムは、前記太陽電池ストリングに接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに印加される入力信号又はその反射信号が他の太陽電池ストリングに伝達するのを遮断する入力信号遮断部と、前記入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間に接続されており、前記入力信号を発生させる信号発生部と、前記入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間に接続されており、前記入力信号に対する反射波である出力信号を観測する波形観測部とを有するものであり、前記信号発生部が、前記入力信号を発生するステップを含む、故障診断方法である。

発明の効果

0017

本発明の各観点によれば、接続箱又は故障診断システムに接続された太陽電池アレイが有する太陽電池ストリングのうち、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能となる。そのため、正確な故障診断が容易となる。

0018

しかも、発電稼働状態のまま故障診断が可能となる。そのため、発電ロスを生じさせずに故障診断を行える。

0019

従来、逆流防止目的でダイオードを内蔵する接続箱は存在した。しかし、光電流が正極から負極へと一方向にしか流れないことと対応して、太陽電池ストリングの正極側又は負極側のいずれか一方にのみ逆流防止のダイオードを接続していた。すなわち、太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両方に逆流防止の素子を接続箱に内蔵させる動機づけ欠けていた。

0020

本発明は、発明者らがこれまでに開発した、故障診断のために入力信号を太陽電池ストリングの両極から入れる技術を接続箱に応用することで、太陽電池ストリングの両極に信号遮断部を接続させる技術上の意義が見出されたものである。

0021

本発明の第2の観点によれば、接続箱が故障診断に必要な機能を備える。そのため、無人又は遠隔操作にて、太陽電池アレイを診断可能な接続箱を提供できる。しかも、診断対象となる太陽電池ストリングのみを選択することが可能となる。

0022

本発明の第3の観点によれば、故障診断が必要な太陽電池ストリングに限って、故障診断のログをとることが可能となる。

0023

本発明の第4の観点によれば、太陽電池アレイの発電中に高精度な故障診断を行うことが可能となる。

0024

本発明の第5の観点によれば、計測結果に基づく故障診断が可能となる。例えば、発電量が所定の基準値を下回った太陽電池ストリングについて故障診断を実施可能となる。そのため、出力が落ちて故障が疑われる太陽電池ストリングを効率よく故障診断することや、夜間に故障診断を行うといった運用が容易となる。

0025

本発明の第6の観点によれば、定期的に故障診断を行うことにより、太陽電池モジュールの盗難を無人又は遠隔操作にて監視することが可能となる。

図面の簡単な説明

0026

太陽発電設備遠隔監視システムの一例を示す図である。
本実施例に係る接続箱の構成の概要を示すブロック図である。
本実施例に係る故障診断方法の一例を示すフロー図である。
太陽電池モジュールの回路の一例を示す図である。
故障診断結果の一例を示す図である。

0027

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

0028

図1は、本実施例に係る太陽電池アレイ11及び12(本願請求項の「太陽電池アレイ」の一例である。)の遠隔監視システム3の一例を示す図である。図1を参照して、太陽電池アレイ11及び12(以下、両者を特に区別せずに添え字を略して「太陽電池アレイ1」と表記することがある。他の符合についても同様である。)は、それぞれ複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリング(本願請求項の「太陽電池ストリング」の一例である。)を複数有する。遠隔監視システム3は、接続箱51及び52(本願請求項の「接続箱」の一例である。)と、パワーコンディショナー(PCS)7と、気温計9と、日射計11と、データロガー13と、カメラ15と、モニタ17と、Webサーバ19と、遠隔監視用PC21とを備える。

0029

接続箱5は、それぞれ、太陽電池ストリングごとに、及び、太陽電池アレイ全体の接続の有無を切り替える。また、故障診断対象とする太陽電池ストリングを切り替える。PCS7は、太陽電池アレイ1の発電量に応じて出力電力を制御する。また、直流電流を交流電流に変換する。変換された交流電流は、変電設備を経由して系統連係される。また、PCS7は、発電量を計測する。さらに、PCS7は、気温計9や日射計11のような気象計が接続されており、気温や日射量等の気象データに関する計測結果を受信する。データロガー13は、PCS7から、発電量や気象データ等のデータを受信する。また、接続箱5から、故障診断結果に関するログを受信する。さらに、カメラ15から画像や映像のデータを受信する。データロガー13が受信したデータは、モニタ17に表示される。また、データロガー13は、データをWebサーバ19に送信する。Webサーバ19は、インターネットを経由して、データを遠隔監視用PC21に送信する。ユーザ22は、Webサーバから受信したデータを遠隔監視用PC21で確認し、必要に応じて故障診断や発電制御等に関する指示を行う。接続箱5同士の通信プロトコルには、RS−485を用いる。接続箱5とデータロガー13、PCS7とデータロガー13の通信も同様である。

0030

図1において、接続箱5と、PCS7と、遠隔監視用PC21とは、全体として本願請求項の「故障診断システム」の一例である。

0031

続いて、太陽電池ストリングごとに正確な故障診断を可能とする接続箱5の構成について述べる。図2は、本実施例に係る接続箱5の構成の概要を示すブロック図である。

0032

接続箱5は、正極逆流防止ダイオード251、252及び253(本願請求項の「正極入力信号遮断部」の一例である。)と、負極側ダイオード271、272及び273(本願請求項の「負極入力信号遮断部」の一例である。)と、断路スイッチ291、292及び293(本願請求項の「切替部」の一例である。)と、出力開閉器31と、パルス発生部33(本願請求項の「信号発生部」の一例である。)と、波形観測部35(本願請求項の「波形観測部」の一例である。)と、リレー制御部37と、ストリング選択リレー39(本願請求項の「ストリング選択部」の一例である。)と、極性切替リレー41と、減衰器43と、減衰器切替部44と、直流カットコンデンサ451及び452と、アース47とを備える。太陽電池アレイ1は、太陽電池ストリング231、232及び233ごとに断路スイッチ29、正極逆流防止ダイオード25及び負極側ダイオード27に接続される。太陽電池アレイ1全体は、出力開閉器31を経由してPCS7に接続される。

0033

本実施例の故障診断方法において重要な役割を果たすパルス発生部33及び波形観測部35は、並列に接続される。また、パルス発生部33及び波形観測部35は、極性切替リレー41に直列に接続される。極性切替リレー41の正極側及び負極側は、それぞれ直流カットコンデンサ451及び452(本願請求項の「直流遮断部」の一例である。)に直列に接続される。また、直流カットコンデンサ451及び452のそれぞれは、ストリング選択リレー39を経由して、断路スイッチ29と正極逆流防止ダイオード25との間又は断路スイッチ29と負極側ダイオード27との間に接続される。減衰器43は、減衰器切替部44及び極性切替リレー41に順に直列に接続される。ただし、パルス発生部33及び波形観測部35とは反対側の極に接続される。

0034

正極逆流防止ダイオード25は、従来の接続箱においてと同様、太陽電池ストリング23の一方の極(ここでは正極)に接続されて、太陽電池ストリング23が発電した光電流が他の太陽電池ストリングに逆流しないよう遮断する。本実施例においては、さらに、正極入力信号又はその反射信号が故障診断対象の太陽電池ストリング以外に伝達されないように遮断する役割をも果たす。正極入力信号とは、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに正極から印加される入力信号である。

0035

負極側ダイオード27は、従来の接続箱にはなかったもので、太陽電池ストリング23の負極に接続されて、負極入力信号又はその反射信号が正極逆流防止ダイオード25と共に、パルス波を遮断する。故障診断対象の太陽電池ストリング以外に伝達されないように遮断する役割をも果たす。負極入力信号とは、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに負極から印加される入力信号である。これらの2つのダイオードにより、高価な電磁リレーを用いずとも、波形観測部35が診断対象である太陽電池ストリングからのみ反射波を受信することが保証され、正確な故障診断が可能となる。

0036

パルス発生部33は、正極入力信号又は負極入力信号としてパルス波を発生させる。波形観測部35は、正極出力信号及び負極出力信号を観測する。ここで、正極(負極)出力信号とは、正極(負極)入力信号に対する反射波であって、正極(負極)から出力される太陽電池ストリングからの反射波である。

0037

断路スイッチ29は、太陽電池ストリング23ごとに、太陽電池ストリング23と正極逆流防止ダイオード25(又は負極側ダイオード27)との接続の有無を切り替える。出力開閉器31は、太陽電池アレイ1全体の回路の接続の有無を切り替える。リレー制御部37は、ストリング選択リレー39を制御し、故障診断対象である太陽電池ストリング23と、パルス発生部33及び波形観測部35とを接続させる。また、リレー制御部37は、極性切替リレー41を制御し、パルス発生部33及び波形観測部35を断路スイッチ29と正極逆流防止ダイオード25(又は負極側ダイオード27)との間の接続点281、282、283、284、285又は286(本願請求項の「接続点」の一例である。)に接続させる。減衰器43は、終端抵抗として機能し、太陽電池ストリング23を通過した入力信号を減衰させる。例えば、太陽電池ストリング23に正極入力信号を入力した場合、太陽電池ストリング23の太陽電池モジュール24間の断線故障等がなければ、負極から出てくる入力信号は、減衰器43で減衰し、波形観測部35に観測されない。減衰器切替部44は、減衰器43と回路との接続の有無を切り替える。

0038

直流カットコンデンサ45は、太陽電池ストリング23から波形観測部33への電流のうち、出力信号であるパルス波を通過させ、光電流などの直流成分を遮断する。直流カットコンデンサ45は、接続点28とパルス発生部33との間に接続される。アース47は、太陽電池アレイ1、パルス発生部33、波形観測部35及び減衰器43を接地させる。

0039

また、PCS7は、計測部49(本願請求項の「計測部」の一例である。)及び制御部51(本願請求項の「制御手段」の一例である。)を備える。計測部49は、太陽電池アレイ1の発電量を計測する。制御部51は、リレー制御部37を制御して、ストリング選択リレー39、極性切替リレー41及び減衰器切替部44を制御させる。また、制御部51は、パルス発生部33、波形観測部35、断路スイッチ29及び出力開閉器31を制御する。

0040

修理待ちなどの理由により、発電に用いない太陽電池ストリング23は、断路スイッチ29で回路から切り離し可能である。これにより、パルス発生部33が発生する入力信号は、太陽電池ストリング23に入力されない。そのため、不要なログをとらずに済む。

0041

また、直流カットコンデンサ45が光電流の直流成分を遮断するため、パルス発生部33や波形観測部35や減衰器43には大電流が流れずに保護される。

0042

続いて、図3を参照して、本実施例に係る接続箱を用いた故障診断方法について述べる。図3は、本実施例に係る故障診断方法の一例を示すフロー図である。

0043

図3のステップST001において、故障診断対象の太陽電池ストリング23を選択する。この際、計測部49の計測結果を参照する。続いて、ステップST002において、リレー制御部37がストリング選択リレー39を制御して、パルス発生部33及び波形観測部35を選択された太陽電池ストリング23に接続させる。このとき、パルス発生部33及び波形観測部35は、太陽電池ストリング23の正極側及び負極側において、正極逆流防止ダイオード25又は負極側ダイオード27と太陽電池ストリング23との間に接続される。ステップST003において、パルス発生部33が発生させた入力信号が正極から太陽電池ストリング23に入力され、正極からの反射信号を波形観測部35が観測する。続いて、パルス発生部33が発生させた入力信号が負極から太陽電池ストリング23に入力され、負極からの反射信号を波形観測部35が観測する。このとき、正極逆流防止ダイオード25及び負極側ダイオード27が故障診断対象の太陽電池ストリング23以外への入力信号の伝搬を遮断するため、波形観測部35は、反射波を正確に観測できる。ステップST004において、他に故障診断対象とすべき太陽電池ストリングがあるかどうか判定される。「有」と判定されれば、ステップST001に戻る。「無」と判定されれば、フローを終了する。

0044

本実施例に係る接続箱5を用いることにより、日中の発電中にも故障診断を行うことが可能となる。計測部の計測結果に基づいて故障診断の太陽電池ストリングを選択することにより、発電量が低下した太陽電池ストリングを効率よく診断することも可能である。ただし、故障の種類によっては夜間の故障診断が望ましい場合もある。図4は、太陽電池モジュールの回路の一例を示す図である。

0045

図4において、太陽電池モジュール24は、複数の太陽電池セル53と、バイパスダイオード551、552及び553を内蔵した端子ボックス57とを備える。複数の太陽電池セル53は、互いに直列に接続されている。また、太陽電池モジュール24は、2列を1つの単位として、端子ボックス57内のバイパスダイオード55と並列に接続されている。図4の太陽電池モジュール24内の矢印は、電流の流れる方向を示す。

0046

太陽電池モジュール24間の断線等の故障の場合、反射波から故障診断が可能である。しかし、太陽電池モジュール24内が故障した場合、並列に接続されたバイパスダイオード55が導通し、故障していない2列から光電流を取り出すことが可能となる。一方、入力信号もバイパスダイオード55を通過するため、太陽電池モジュール24内の故障を検出しない可能性がある。

0047

そこで、夜間又は発電量が小さい時間帯に故障診断を行うことにより、太陽電池モジュール24内の故障も検出可能となる。このような時間帯では、バイパスダイオード55に順バイアスが印加されておらず、バイパスダイオード55が入力信号を遮断し、確実に太陽電池モジュール24内に入力信号が伝わるからである。

0048

また、発電しない時間帯は、太陽電池モジュール24等の盗難が起きても発電量の変化で確認することができない。カメラ15による監視も限界がある。そこで、制御部51がパルス発生部33を制御して、定期的にパルス波を発生させて故障診断を行うことにより、夜間でも盗難監視を行うことが容易となる。

0049

次に、図5を参照して、故障診断の実験結果について述べる。故障診断対象としたのは、太陽電池モジュール12枚を直列接続した太陽電池ストリングである。この太陽電池ストリングは、実際には9枚目と10枚目の間に断線故障を有する。図5は、太陽電池ストリングにパルス波を印加した場合のパルス反射波形を示しており、(a)太陽電池ストリングの正極側にのみダイオードを接続していた場合と、(b)正極及び負極の両方にダイオードを接続していた場合の反射波形を示す。縦軸は、電圧(V)を示す。横軸は、経過時間(ns)を示す。図5(a)において、波形59は、正極入力信号を印加した場合に観測された波形であり、波形61は、負極入力信号を印加した場合に観測された波形である。図5(b)において、波形63は、正極入力信号を印加した場合に観測された波形であり、波形65は、負極入力信号を印加した場合に観測された波形である。

0050

図5に示すように、両極にダイオードを接続した本実施例に係る接続箱を用いる場合にのみ、両極からの入力信号から反射波が観測された。正極のみにダイオードを接続した場合、正極入力信号に対する反射波は観測されたが、負極入力信号に対する反射波が観測されなかった(図5(a))。これは、負極入力信号がPCSの負荷や診断対象外の太陽電池ストリングに伝播したことによると考えられる。一方、両極にダイオードを接続した場合は、正極入力信号及び負極入力信号の両方から反射波が観測された(図4(b))。そのため、反射波到達時間の比率から故障位置推定が可能であった。

0051

結果として、正極のみにダイオードを接続したものでは故障位置の推定ができなかったが、本実施例に係る接続箱を用いると9枚目が故障していることが推定された。

0052

さらに、減衰器を用いることにより、正極側からの反射波到達時間と負極側からの反射波到達時間の差が小さくとも太陽電池ストリングの故障診断が容易となる。減衰器を接続したときの反射波の有無からも太陽電池ストリングが故障を有するか否かの診断を行うことが可能となるためである。したがって、故障箇所が中心部付近であっても、太陽電池ストリングの故障診断を行うことが容易となる。あるいは、最初の極に入力信号を印加する際に減衰器を接続させておくことにより、太陽電池ストリングの正極又は負極のいずれか一方の極から入力信号を印加して反射波が観測されない場合、その時点で故障診断対象の太陽電池ストリングが正常であると診断することが可能である。

0053

なお、上記の実施例において、太陽電池アレイは、1つの太陽電池ストリングのみを有するものでもよい。

0054

また、パルス発生部、波形観測部、リレー制御部、ストリング選択リレー、直流カットコンデンサ、減衰器は、これらの一部又は全部が接続箱内蔵型でなくともよい。例えば、携帯型の故障診断装置に含まれていてもよい。この場合、故障診断装置のセンサが太陽電池アレイとダイオードとの間に接続されればよい。より好ましくは、断路スイッチとダイオードとの間に接続されればよい。

0055

さらに、入力信号遮断部としては、ダイオード以外にもコイルを用いてもよい。コイルは、光電流を含めて直流電流は通過させる一方、パルス波を遮断する。

0056

さらに、リレー制御部は、制御部と一体であってもよい。また、制御部は、接続箱、Webサーバ又は監視用PCが備えるものであってもよい。

実施例

0057

さらに、パルス発生部は、診断対象の太陽電池ストリングに対して、負極、正極の順に入力信号を印加してもよい。

0058

1・・・太陽電池アレイ、5・・・接続箱、7・・・PCS、13・・・データロガー、21・・・監視用PC、23・・・太陽電池ストリング、24・・・太陽電池モジュール、25・・・正極逆流防止ダイオード、27・・・負極側ダイオード、28・・・接続点、29・・・断路スイッチ、33・・・パルス発生部、35・・・波形観測部、37・・・リレー制御部、39・・・ストリング選択リレー、41・・・極性切替リレー、43・・・減衰器、45・・・直流カットコンデンサ、49・・・計測部、51・・・制御部、53・・・太陽電池セル

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