図面 (/)

技術 太陽光発電システムの監視装置

出願人 東朋テクノロジー株式会社
発明者 中村忠彦伊藤克梶川浩一
出願日 2014年6月3日 (6年1ヶ月経過) 出願番号 2014-114866
公開日 2015年12月21日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2015-231249
状態 特許登録済
技術分野 光起電力装置
主要キーワード 耐圧抵抗 有線通信モジュール 電圧値データ 電流値データ フラックスゲート型 電磁開閉器 電流測定用 漏れ電流値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年12月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

太陽電池ストリングの異常を一層精度良く検出することができる太陽光発電システム監視装置を提供する。

解決手段

複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリング101を備える太陽光発電システム100の監視装置10は、太陽電池ストリング101の電流を測定する電流測定機能部11と、太陽電池ストリング101の電圧を測定する電圧測定機能部12と、太陽電池ストリング101の漏れ電流を測定する漏れ電流測定機能部13と、電流測定機能部11が測定する電流、電圧測定機能部12が測定する電圧、漏れ電流測定機能部13が測定する漏れ電流に基づいて、太陽電池ストリング101の異常を検出する異常検出機能部14と、を備える。

概要

背景

太陽光発電システムは、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備えている。そして、この太陽電池ストリングの異常を検出する監視装置が、従来から提供されている。

概要

太陽電池ストリングの異常を一層精度良く検出することができる太陽光発電システムの監視装置を提供する。複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリング101を備える太陽光発電システム100の監視装置10は、太陽電池ストリング101の電流を測定する電流測定機能部11と、太陽電池ストリング101の電圧を測定する電圧測定機能部12と、太陽電池ストリング101の漏れ電流を測定する漏れ電流測定機能部13と、電流測定機能部11が測定する電流、電圧測定機能部12が測定する電圧、漏れ電流測定機能部13が測定する漏れ電流に基づいて、太陽電池ストリング101の異常を検出する異常検出機能部14と、を備える。

目的

本発明は、太陽電池ストリングの異常を一層精度良く検出することができる太陽光発電システムの監視装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングを備える太陽光発電システム監視装置であって、前記太陽電池ストリングの電流を測定する電流測定機能部と、前記太陽電池ストリングの電圧を測定する電圧測定機能部と、前記太陽電池ストリングの漏れ電流を測定する漏れ電流測定機能部と、前記電流測定機能部が測定する電流、前記電圧測定機能部が測定する電圧、前記漏れ電流測定機能部が測定する漏れ電流に基づいて、前記太陽電池ストリングの異常を検出する異常検出機能部と、を備える太陽光発電システムの監視装置。

請求項2

前記太陽光発電システムには複数の前記太陽電池ストリングが備えられており、1つの前記太陽電池ストリングに対して1つの前記電流測定機能部が備えられている請求項1に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項3

前記太陽光発電システムには複数の前記太陽電池ストリングが備えられており、1つの前記太陽電池ストリングに対して1つの前記漏れ電流測定機能部が備えられている請求項1または2に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項4

前記電流測定機能部が正常であるか否かを検出する電流測定機能部用チェック機能部と、前記漏れ電流測定機能部が正常であるか否かを検出する漏れ電流測定機能部用のチェック機能部と、をさらに備える請求項1から3の何れか1項に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項5

前記異常検出機能部が前記太陽電池ストリングの異常を検出した場合に、前記太陽電池ストリングへの電流の逆流を防止する逆流防止機能部と、前記異常検出機能部が前記太陽電池ストリングの異常を検出していない場合に、前記逆流防止機能部をバイパスするバイパス機能部と、を備える請求項1から4の何れか1項に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項6

前記バイパス機能部は、前記逆流防止機能部をバイパスするための電路開閉する開閉器と、前記開閉器を開状態閉状態とに切り換えるために当該開閉器に駆動用電圧を与える駆動用電圧供給部と、開状態または閉状態に切り換えられた前記開閉器を保持するために当該開閉器に保持用電圧を与える保持用電圧供給部と、を備える請求項5に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項7

前記電流測定機能部が測定する電流、前記電圧測定機能部が測定する電圧、前記漏れ電流測定機能部が測定する漏れ電流を外部に送信する通信機能部をさらに備える請求項1から6の何れか1項に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項8

前記太陽電池ストリングに接続する回路遮断する開閉器をさらに備える請求項1から7の何れか1項に記載の太陽光発電システムの監視装置。

請求項9

各機能部が同一の基板実装されており、この基板に、さらに前記開閉器が実装されている請求項8に記載の太陽光発電システムの監視装置。

技術分野

0001

本発明は、太陽光発電システム監視装置に関する。

背景技術

0002

太陽光発電システムは、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備えている。そして、この太陽電池ストリングの異常を検出する監視装置が、従来から提供されている。

先行技術

0003

特開2014−45073号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、従来の監視装置は、太陽電池ストリングの電流電圧のみに基づいて異常の有無を判断している。そのため、太陽電池ストリングの異常を精度良く検出することができない。
そこで、本発明は、太陽電池ストリングの異常を一層精度良く検出することができる太陽光発電システムの監視装置を提供する。

課題を解決するための手段

0005

本発明に係る太陽光発電システムの監視装置によれば、電流測定機能部は、太陽電池ストリングの電流を測定する。電圧測定機能部は、太陽電池ストリングの電圧を測定する。漏れ電流測定機能部は、太陽電池ストリングの漏れ電流を測定する。異常検出機能部は、電流測定機能部が測定する電流、電圧測定機能部が測定する電圧、漏れ電流測定機能部が測定する漏れ電流に基づいて、太陽電池ストリングの異常を検出する。
この構成によれば、太陽電池ストリングの電流および電圧に加えて、さらに太陽電池ストリングの漏れ電流にも基づいて異常の有無を判断することができる。これにより、太陽電池ストリングの異常を一層精度良く検出することができる。

図面の簡単な説明

0006

一実施形態に係る太陽光発電システムの監視装置の構成例を概略的に示す図
漏れ電流の測定原理を示す図
バイパス機能部の構成例を示す図

実施例

0007

以下、本発明に係る太陽光発電システムの監視装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、太陽光発電システム100は、複数の太陽電池ストリング101を備える。図示はしないが、太陽電池ストリング101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構成である。そして、太陽光発電システム100は、太陽電池ストリング101が生成する発電電力を、監視装置10を介してパワーコンディショナーステム102に供給する。パワーコンディショナーシステム102(PCS:Power Conditioning System)に供給された電力は、例えば家庭用の電力などに変換される。

0008

次に、監視装置10の構成について詳細に説明する。監視装置10は、電流測定機能部11、電圧測定機能部12、漏れ電流測定機能部13、異常検出機能部14、電流測定機能部用チェック機能部15、漏れ電流測定機能部用のチェック機能部16、逆流防止機能部17、バイパス機能部18、通信機能部19、開閉器20などを備える。また、監視装置10は、当該監視装置10の動作全体を制御するメイン制御部21を備える。

0009

電流測定機能部11は、太陽電池ストリング101が生成する電流を測定する。そして、電流測定機能部11は、測定した電流値をメイン制御部21に出力する。この場合、監視装置10は、1つの太陽電池ストリング101に対して1つの電流測定機能部11を備える。即ち、監視装置10は、複数の太陽電池ストリング101ごとに、それぞれの電流を測定する構成である。電流測定機能部11は、磁気センサ、この場合、いわゆるホール型のセンサにより構成されている。なお、電流測定機能部11の構成は、ホール型のセンサによる構成に限られるものではなく、例えば高精度のシャント抵抗による構成など、各種の電流測定用の構成を採用することができる。

0010

電圧測定機能部12は、太陽電池ストリング101が生成する電圧を測定する。そして、電圧測定機能部12は、測定した電圧値をメイン制御部21に出力する。この場合、監視装置10は、1つの電圧測定機能部12を備える。即ち、監視装置10は、複数の太陽電池ストリング101の電圧を1つの電圧測定機能部12により測定する構成である。電圧測定機能部12は、例えば、DCPT(Direct Current Potential Transformer)などといった電圧検出器による構成、高耐圧抵抗による構成など、各種の電圧測定用の構成を採用することができる。また、監視装置10は、1つの太陽電池ストリング101に対して1つの電圧測定機能部12を備える構成、つまり、複数の太陽電池ストリング101ごとに電圧を測定する構成としてもよい。また、監視装置10は、所定数の太陽電池ストリング101に対して1つの電圧測定機能部12を備える構成としてもよい。

0011

漏れ電流測定機能部13は、太陽電池ストリング101の漏れ電流を測定する。そして、漏れ電流測定機能部13は、測定した漏れ電流をメイン制御部21に出力する。この場合、監視装置10は、1つの太陽電池ストリング101に対して1つの漏れ電流測定機能部13を備える。即ち、監視装置10は、複数の太陽電池ストリング101ごとに、それぞれの漏れ電流を測定する構成である。漏れ電流測定機能部13は、磁気センサ、この場合、いわゆるフラックスゲート型のセンサにより構成されている。なお、漏れ電流測定機能部13の構成は、フラックスゲート型のセンサによる構成に限られるものではなく、各種の漏れ電流測定用の構成を採用することができる。

0012

ここで、漏れ電流測定機能部13による漏れ電流の測定原理を簡単に説明する。即ち、図2(a)に示すように、漏れ電流が発生していない正常時においては、太陽電池ストリング101からパワーコンディショナーシステム102に流れる電流P−Aと、パワーコンディショナーシステム102から太陽電池ストリング101に流れる電流N−Aとは、流れる方向は互いに逆向きであるが、流れる電流値の大きさは等しくなる。そのため、電流P−Aと電流N−Aは打消し合い、これにより、漏れ電流測定機能部13が測定する漏れ電流値は0mAとなる。

0013

しかし、図2(b)に示すように、漏れ電流Lが発生している異常時においては、電流P−Aと電流N−Aとが等しくなくなり差が発生する。そして、その差が、漏れ電流として漏れ電流測定機能部13により測定される。漏れ電流測定機能部13は、このようにして測定した漏れ電流値をメイン制御部21に出力する。

0014

異常検出機能部14は、メイン制御部21が制御プログラムを実行することによりソフトウェアにより仮想的に実現されている。なお、異常検出機能部14は、ハードウェアにより構成してもよい。異常検出機能部14は、電流測定機能部11が測定する電流、電圧測定機能部12が測定する電圧、漏れ電流測定機能部13が測定する漏れ電流に基づいて、太陽電池ストリング101の異常を検出する。即ち、異常検出機能部14は、太陽電池ストリング101の電流、電圧、漏れ電流を総合的に監視することにより、太陽電池ストリング101の異常の有無を精度良く検出する。

0015

例えば、異常検出機能部14は、太陽電池ストリング101の電流および電圧が正常、つまり異常値でない場合であっても、太陽電池ストリング101の漏れ電流が異常、つまり異常値である場合には、太陽電池ストリング101に異常が発生していると判定するように設定することができる。なお、太陽電池ストリング101の電流値、電圧値、漏れ電流値が正常であるか否かを判定するための基準値は、それぞれ適宜変更して設定することができる。その他、異常検出機能部14による太陽電池ストリング101の異常判定方法は、適宜変更して実施することができる。

0016

電流測定機能部用のチェック機能部15は、電流測定機能部11に発生する誘導電流などに基づいて、電流測定機能部11が正常に動作しているか否かを検出する機能部である。この場合、監視装置10は、1つのチェック機能部15を備える。即ち、監視装置10は、複数の電流測定機能部11の動作チェックを1つのチェック機能部15により行う構成である。なお、監視装置10は、1つの電流測定機能部11に対して1つのチェック機能部15を備える構成としてもよい。

0017

漏れ電流測定機能部用のチェック機能部16は、漏れ電流測定機能部13に発生する誘導電流などに基づいて、電圧測定機能部12が正常に動作しているか否かを検出する機能部である。この場合、監視装置10は、1つのチェック機能部16を備える。即ち、監視装置10は、複数の漏れ電流測定機能部13の動作チェックを1つのチェック機能部16により行う構成である。なお、監視装置10は、1つの漏れ電流測定機能部13に対して1つのチェック機能部16を備える構成としてもよい。

0018

逆流防止機能部17は、逆流防止用ダイオードで構成されており、異常検出機能部14が太陽電池ストリング101の異常を検出した場合に、太陽電池ストリング101への電流の逆流を防止する機能を担う。即ち、逆流防止機能部17は、異常発生時において逆流防止機能部17を迂回する電路開路された場合に、太陽電池ストリング101に電流が逆流することを防止する。この場合、監視装置10は、1つの太陽電池ストリング101に対して1つの逆流防止機能部17を備える。即ち、監視装置10は、複数の太陽電池ストリング101に、それぞれ専用の逆流防止機能部17を備える構成である。

0019

バイパス機能部18は、異常検出機能部14が太陽電池ストリング101の異常を検出していない場合に、逆流防止機能部17を迂回する電路を形成し、これにより、逆流防止機能部17をバイパスする。この場合、バイパス機能部18は、複数の逆流防止機能部17にそれぞれ併設されている。

0020

図3に示すように、バイパス機能部18は、開閉器18a、リレー18b、駆動用電圧供給部18c、保持用電圧供給部18dを備える。開閉器18aは、逆流防止機能部17をバイパスするための電路を開閉する。リレー18bは、開閉器18aの接点オンオフする。リレー18bは、開閉器18aの接点をオン状態あるいはオフ状態に駆動する場合には大きめの電圧が必要であるが、接点をオン状態あるいはオフ状態に維持する場合には比較的小さめの電圧で十分である。

0021

駆動用電圧供給部18cは、開閉器18aの接点を開状態閉状態とに切り換えるために当該開閉器18aに駆動用電圧を与える。この場合、駆動用電圧は12Vである。保持用電圧供給部18dは、接点が開状態に切り換えられた開閉器18aを開状態のまま保持するために、および、接点が閉状態に切り換えられた開閉器18aを閉状態のまま保持するために、当該開閉器18aに保持用電圧を与える。保持用電圧は、駆動用電圧よりも低い電圧が設定されており、この場合、5Vである。

0022

通信機能部19は、周知の無線通信モジュールあるいは有線通信モジュールにより構成されている。通信機能部19は、電流測定機能部11が測定する電流値を示す電流値データ、電圧測定機能部12が測定する電圧値を示す電圧値データ、漏れ電流測定機能部13が測定する漏れ電流値を示す漏れ電流値データを、図示しない外部の装置に送信する。

0023

開閉器20は、監視装置10を経由して太陽電池ストリング101とパワーコンディショナーシステム102とを接続する回路遮断する。監視装置10は、異常検出機能部14が太陽電池ストリング101の異常を検出した場合に、開閉器20により太陽電池ストリング101との電路を遮断する。

0024

また、監視装置10は、電流測定機能部11、電圧測定機能部12、漏れ電流測定機能部13、異常検出機能部14、電流測定機能部用のチェック機能部15、漏れ電流測定機能部用のチェック機能部16、逆流防止機能部17、バイパス機能部18、通信機能部19などの各機能部を同一の基板30に実装した構成である。そして、監視装置10は、この基板30に、さらに開閉器20も実装した構成である。

0025

本実施形態に係る太陽光発電システムの監視装置10によれば、次の効果を奏することができる。
即ち、監視装置10によれば、太陽電池ストリング101の電流および電圧に加えて、さらに太陽電池ストリング101の漏れ電流にも基づいて異常の有無を判断することができる。これにより、太陽電池ストリング101の異常を一層精度良く検出することができる。

0026

また、監視装置10によれば、1つの太陽電池ストリング101に対して1つの電流測定機能部11が備えられている。これにより、複数の太陽電池ストリング101の電流を、それぞれ個別に精度良く測定することができる。また、監視装置10によれば、1つの太陽電池ストリング101に対して1つの漏れ電流測定機能部13が備えられている。これにより、複数の太陽電池ストリング101の漏れ電流を、それぞれ個別に精度良く測定することができる。

0027

また、監視装置10によれば、電流測定機能部用のチェック機能部15が備えられている。これにより、電流測定機能部11の動作が正常であるのか否かを確認することができ、ひいては、太陽電池ストリング101の電流を精度良く測定することができる。また、チェック機能部15に校正機能を備えることで、電流測定機能部11を校正することができる。

0028

また、監視装置10によれば、漏れ電流測定機能部用のチェック機能部16が備えられている。これにより、漏れ電流測定機能部13の動作が正常であるのか否かを確認することができ、ひいては、太陽電池ストリング101の漏れ電流を精度良く測定することができる。また、チェック機能部16に校正機能を備えることで、漏れ電流測定機能部13を校正することができる。

0029

また、監視装置10によれば、逆流防止機能部17は、異常検出機能部14が太陽電池ストリング101の異常を検出した場合に、太陽電池ストリング101への電流の逆流を防止する。これにより、異常発生時における電流の逆流を確実に防止することができる。また、監視装置10によれば、バイパス機能部18は、異常検出機能部14が太陽電池ストリング101の異常を検出していない場合に、逆流防止機能部17をバイパスする。バイパス機能部18を備えない構成では、正常時に逆流防止機能部17において電力の損失が発生する。よって、本実施形態の監視装置10によれば、正常時に逆流防止機能部17をバイパスすることができ、逆流防止機能部17における電力の損失を抑えることができる。本実施形態の場合、逆流防止機能部17における電力の損失を、例えば従来の1/30程度に低減することができる。

0030

また、バイパス機能部18は、駆動用電圧供給部18cにより開閉器18aの接点を開状態あるいは閉状態に切り換え、保持用電圧供給部18dにより、接点が開状態または閉状態に切り換えられた開閉器18aをその状態で保持する構成である。即ち、バイパス機能部18は、開閉器18aの開閉駆動用の電圧供給部と開閉器18aの状態保持用の電圧供給部とを別個に備えている。この構成によれば、開閉器18aの開閉状態を切り換えた後には、駆動時よりも少ない電圧で開閉器18aの状態を保持することができ、電力の消費量を抑えることができる。
また、監視装置10によれば、通信機能部19により、太陽電池ストリング101の測定電流測定電圧、測定漏れ電流を外部の装置に送信することができる。これにより、外部の装置から遠隔により太陽電池ストリング101の異常監視を行うことができる。

0031

また、監視装置10によれば、開閉器20は、太陽電池ストリング101に異常が発生した場合には、監視装置10を経由して太陽電池ストリング101とパワーコンディショナーシステム102とを接続する回路を遮断する。これにより、異常が発生しているにも関わらず太陽電池ストリング101から電力が供給されてしまうことを防止することができる。また、電路が遮断されているのか否かに基づいて、異常が発生した太陽電池ストリング101を容易に特定することができる。なお、開閉器20は、作業者手動により操作する断路器で構成してもよいし、自動で操作できる電磁開閉器などで構成してもよい。開閉器20を電磁開閉器で構成した場合には、例えば、太陽電池ストリング101の異常が発生した場合に、遠隔操作などにより自動で電路を遮断することができる。

0032

また、監視装置10によれば、各機能部は、同一の基板30に実装されており、この基板30に、さらに開閉器20も実装されている。即ち、監視装置10は、少なくとも、その主要な構成要素を全て同一の基板30に実装してユニット化した構成である。この構成によれば、監視装置10の小型化を図ることができ、また、各機能部や開閉器20を接続するための配線を省略することができる。また、同一の基板30に実装された各機能部および開閉器20を一体的に取り扱うことができ、監視装置10の組み立て作業メンテナンス作業を容易に行うことができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

0033

図面中、10は太陽光発電システムの監視装置、11は電流測定機能部、12は電圧測定機能部、13は漏れ電流測定機能部、14は異常検出機能部、15は電流測定機能部用のチェック機能部、16は漏れ電流測定機能部用のチェック機能部、17は逆流防止機能部、18はバイパス機能部、18aは開閉器、18cは駆動用電圧供給部、18dは保持用電圧供給部、19は通信機能部、20は開閉器、30は基板、100は太陽光発電システム、101は太陽電池ストリング、を示す。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 日本放送協会の「 有機素子」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】 ポリアミンを含む層を有しながら耐熱性に優れる有機素子を提供する。【解決手段】 陽極と陰極との間に複数の層が積層された構造を有する有機素子であって、該有機素子は、第一級アミノ基及び/又は第... 詳細

  • PVJapan株式会社の「 太陽光パネル保守装置」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】太陽光パネルの各パネル面の縦方向の一列全体に一度に影を落とすことなく、発電能力の低下を防止することができ、安定した清掃作業等の保守作業を行うことができる太陽光パネル保守装置とする。【解決手段】... 詳細

  • パナソニックIPマネジメント株式会社の「 機能パネルシステム」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】複数の領域の状態を制御する技術を提供する。【解決手段】第1機能部材100aから第3機能部材100cは、透明状態と不透明状態とを切替可能な透明液晶である。第4機能部材100dは、第1機能部材10... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ