CH719798A1 - Photovoltaic installation with proximity detection, intrusion, degradation or theft and corresponding method. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation photovoltaïque avec des fonctions de détection de proximité et/ou intrusion, par le monitorage du courant photovoltaïque ou d'un courant inversé injecté à dessein. Elle comporte des panneaux photovoltaïques reliés à des appareils de mesure capables d'enregistrer le courant photovoltaïque et/ou le courant inversé avec une résolution temporelle suffisante pour déceler un ombrage occasionné par l'approche d'une personne. L'invention concerne également un procédé de détection de proximité ou d'intrusion apparenté (93, 95, 97, 100).The invention relates to a photovoltaic installation with proximity and/or intrusion detection functions, by monitoring the photovoltaic current or a reverse current injected on purpose. It comprises photovoltaic panels connected to measuring devices capable of recording the photovoltaic current and/or the reverse current with sufficient temporal resolution to detect shading caused by the approach of a person. The invention also relates to a related proximity or intrusion detection method (93, 95, 97, 100).
Description
Domaine techniqueTechnical area
[0001] La présente invention concerne un système modulaire permettant l'entretien aisé de systèmes photovoltaïques, par la détection de dégâts, vols, ou d'obstruction sur un panneau photovoltaïque [0001] The present invention relates to a modular system allowing easy maintenance of photovoltaic systems, by detecting damage, theft, or obstruction on a photovoltaic panel
Etat de la techniqueState of the art
[0002] Les installations photovoltaïques revêtent déjà une importance significative et leur nombre est toujours en croissance grâce, entre autres, au prix toujours plus faible des panneaux photovoltaïques en silicium et au besoin toujours croissant de sources d'énergie renouvelables. Les installations solaires restent toutefois visuellement imposantes et occupent des surfaces importantes. En dehors des toitures, il est difficile de trouver des locations pouvant accueillir des nouvelles installations. [0002] Photovoltaic installations are already of significant importance and their number is still growing thanks, among other things, to the ever-lowering price of silicon photovoltaic panels and the ever-increasing need for renewable energy sources. However, solar installations remain visually imposing and occupy large areas. Apart from roofs, it is difficult to find rentals that can accommodate new installations.
[0003] On peut pallier ces inconvénients par des installations photovoltaïques polyvalentes qui combinent d'autres fonctions à la production d'énergie. Cela est parfois requis par la loi et les règlements locaux. Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant la réalisation d'installations solaires efficaces et économique. On connaît par exemple des installations de modules photovoltaïques verticaux utilisés pour délimiter des espaces, créer des clôtures, des parkings, en bordure des voies de communication, et ainsi de suite. Les panneaux photovoltaïques bifaciaux sont particulièrement adaptés à ces applications. [0003] These drawbacks can be overcome by versatile photovoltaic installations which combine other functions with energy production. This is sometimes required by local law and regulations. There is therefore a need for a solar product allowing the creation of efficient and economical solar installations. For example, we know of installations of vertical photovoltaic modules used to delimit spaces, create fences, parking lots, along communication routes, and so on. Bifacial photovoltaic panels are particularly suited to these applications.
[0004] Les installations photovoltaïques à vocations polyvalente présentent toutefois des défis spéciaux. Entre-autres, beaucoup d'installations polyvalentes sont facilement accessibles, à la différence de celles en toiture. Il convient alors de protéger les panneaux des dégâts occasionnés par des collisions ou actes de vandalisme. Lorsque l'installation sert à délimiter et clôturer un lieu, il convient aussi de contrôler les accès non autorisés. [0004] Photovoltaic installations with multipurpose purposes, however, present special challenges. Among other things, many multi-purpose installations are easily accessible, unlike those on the roof. It is then necessary to protect the panels from damage caused by collisions or acts of vandalism. When the installation is used to demarcate and enclose a place, unauthorized access should also be controlled.
Bref résumé de l'inventionBrief summary of the invention
[0005] Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant de protéger des installations solaires accessibles au public et contrôler des accès, détecter la proximité d'intrus ou encore les vols ou les vandalismes qui dégradent les performances des panneaux photovoltaïques. [0005] There is therefore a need for a solar product making it possible to protect solar installations accessible to the public and control access, detect the proximity of intruders or even theft or vandalism which degrade the performance of photovoltaic panels.
[0006] Ce buts sont atteints par l'objet des revendications annexées et notamment par une installation photovoltaïque comprenant une pluralité de panneaux photovoltaïques plats verticaux, préférablement bifaciaux, chaque panneaux photovoltaïque étant associé à un module électronique de gestion d'énergie configuré pour mesurer un courant photovoltaïque généré par le panneau photovoltaïque et son évolution temporelle, l'installation comprenant un circuit d'alarme configuré pour comparer le courant photovoltaïque mesuré avec un courant photovoltaïque attendu et générer un alarme de proximité sur la base d'une différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu. [0006] These goals are achieved by the subject of the appended claims and in particular by a photovoltaic installation comprising a plurality of flat vertical photovoltaic panels, preferably bifacial, each photovoltaic panel being associated with an electronic energy management module configured to measure a photovoltaic current generated by the photovoltaic panel and its temporal evolution, the installation comprising an alarm circuit configured to compare the measured photovoltaic current with an expected photovoltaic current and generate a proximity alarm on the basis of a difference between the photovoltaic current measured and the expected photovoltaic current.
[0007] Les buts sont aussi atteints par le procédé qui est l'objet de la revendication de catégorie correspondante, soit un procédé de détection de proximité à un panneau photovoltaïque, comprenant la mesure d'un courant photovoltaïque généré par le panneau, la comparaison entre le courant photovoltaïque mesuré et un courant photovoltaïque attendu, la génération d'une alarme se basant sur une différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu. [0007] The goals are also achieved by the method which is the subject of the corresponding category claim, namely a method for detecting proximity to a photovoltaic panel, comprising the measurement of a photovoltaic current generated by the panel, the comparison between the measured photovoltaic current and an expected photovoltaic current, generating an alarm based on a difference between the measured photovoltaic current and the expected photovoltaic current.
[0008] Par ce dispositif et procédé on peut détecter l'approche d'une personne (ou d'un véhicule ou d'un autre corps étendu) grâce à l'ombre portée sur le panneau ou, dans le cas d'éclairage diffus, la réduction de l'éclairement lumineux occasionné par l'approche d'un corps opaque. [0008] By this device and method it is possible to detect the approach of a person (or a vehicle or another extended body) thanks to the shadow cast on the panel or, in the case of diffuse lighting , the reduction in luminous illumination caused by the approach of an opaque body.
[0009] Les revendications auxiliaires introduisent des caractéristiques utiles et avantageuses, mais pas indispensables ou essentielles au fonctionnement de l'invention, par exemple une structure dans laquelle les panneaux photovoltaïques sont organisés en modules comportant chacun deux poteaux reliés l'un à l'autre par une première traverse et par une deuxième traverse orthogonales un, deux, ou plus panneaux photovoltaïques verticaux entre les poteaux avec un espace libre entre eux abritant les modules électroniques de gestion d'énergie, qui peuvent être couvert par un cache. L'espace libre vertical au milieu des panneaux permet d'accueillir un deuxième module photovoltaïque identique ou compatible à angle droit. Un circuit électrique entre les poteaux permet, avantageusement, de relier électriquement des modules photovoltaïques adjacents en chaine, la résolution temporelle appropriée pour détecter des approches ou des intrusions : préférablement le courant photovoltaïque est mesuré avec une résolution meilleure de 5 minutes, préférablement meilleure que 30 secondes secondes, mieux, de 1 seconde environ. Dans le cadre de ce document, on peut considérer que la résolution temporelle de la mesure du courant et son taux d'échantillonnage comme des termes interchangeables. [0009] The auxiliary claims introduce useful and advantageous characteristics, but not essential or essential to the operation of the invention, for example a structure in which the photovoltaic panels are organized into modules each comprising two poles connected to each other. by a first crosspiece and by a second orthogonal crosspiece one, two, or more vertical photovoltaic panels between the posts with a free space between them housing the electronic energy management modules, which can be covered by a cover. The vertical free space in the middle of the panels makes it possible to accommodate a second identical or compatible photovoltaic module at a right angle. An electrical circuit between the posts advantageously makes it possible to electrically connect adjacent photovoltaic modules in a chain, with the appropriate temporal resolution to detect approaches or intrusions: preferably the photovoltaic current is measured with a resolution better than 5 minutes, preferably better than 30 seconds seconds, better, about 1 second. In the context of this document, the temporal resolution of the current measurement and its sampling rate can be considered as interchangeable terms.
[0010] Le courant photovoltaïque attendu est soit un courant photovoltaïque généré d'un panneau photovoltaïque identique loin de tout obstacle dans des conditions d'ensoleillement similaires, soit un courant photovoltaïque attendu issu d'une simulation. On peut limiter la génération du signal d'alarme seulement aux événements dans lesquels la différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu augmente brusquement dans un intervalle temporel prédéterminé. [0010] The expected photovoltaic current is either a photovoltaic current generated from an identical photovoltaic panel far from any obstacle in similar sunlight conditions, or an expected photovoltaic current resulting from a simulation. We can limit the generation of the alarm signal only to events in which the difference between the measured photovoltaic current and the expected photovoltaic current increases suddenly within a predetermined time interval.
[0011] La description et les revendications utilisent les termes „vertical“ et „horizontal“ pour indiquer l'orientation usuelle du module photovoltaïque lorsqu'il est installé. [0011] The description and the claims use the terms “vertical” and “horizontal” to indicate the usual orientation of the photovoltaic module when it is installed.
[0012] La description et les revendications se réfèrent à plusieurs endroits à un courant photovoltaïque. Ils existent cependant des optimiseurs configurés pour mesurer et transmettre la puissance photovoltaïque instantanée plutôt que le courant photovoltaïque instantané. Il faut comprendre qu'on pourrait utiliser la puissance photovoltaïque générée en lieu du courant photovoltaïque, sans changement significatifs. Dans le cadre de cette invention, ces deux quantités sont équivalentes et interchangeables. [0012] The description and the claims refer in several places to a photovoltaic current. However, there are optimizers configured to measure and transmit instantaneous photovoltaic power rather than instantaneous photovoltaic current. It must be understood that we could use the photovoltaic power generated instead of the photovoltaic current, without significant change. In the context of this invention, these two quantities are equivalent and interchangeable.
[0013] L'orientation verticale et l'utilisation de panneaux bifaciaux, quoiqu'intéressants, ne sont pas non plus des caractéristiques essentielles. L'invention peut s'appliquer aussi à des installations photovoltaïques à développement horizontal. Dans ce cas, l'installation de l'invention peut détecter la présence de corps étrangers sur la surface des panneaux. Un exemple parmi d'autres est celui des installations solaires dans des parcs éoliens. L'alarme générée par l'invention peut signaler la chute d'oiseaux sur les panneaux. Cette divulgation couvrira seulement une installation modulaire de panneaux verticaux, dans un souci de concision. Il est entendu que cet exemple spécial n'est pas une limitation de l'invention, laquelle est définie par le libellé des revendications annexées. [0013] The vertical orientation and the use of bifacial panels, although interesting, are not essential characteristics either. The invention can also be applied to photovoltaic installations with horizontal development. In this case, the installation of the invention can detect the presence of foreign bodies on the surface of the panels. One example among others is solar installations in wind farms. The alarm generated by the invention can signal the fall of birds on the panels. This disclosure will only cover a modular installation of vertical panels, for the sake of brevity. It is understood that this special example is not a limitation of the invention, which is defined by the wording of the appended claims.
[0014] La mesure du courant photovoltaïque permet de détecter la proximité d'une personne par la réduction du courant liée à l'ombre projetée ou, dans de conditions d'éclairage diffus, à la présence d'un corps opaque à proximité. [0014] Measuring the photovoltaic current makes it possible to detect the proximity of a person by the reduction of the current linked to the projected shadow or, in diffuse lighting conditions, to the presence of an opaque body nearby.
[0015] Lorsque l'éclairage naturel est insuffisant pour générer un courant photovoltaïque convenable, par exemple la nuit, on peut injecter un courant inversé dans les panneaux et monitorer ses variations. Ce mode de fonctionnement ne permet pas de détecter l'approche de personnes ou corps opaques, mais il permet de détecter des heurts avec les panneaux photovoltaïques, ainsi que la déconnexion ou le vol d'un panneau photovoltaïque. Le courant constant est interrompu soudainement lorsque le panneau est enlevé ou brisé. [0015] When natural lighting is insufficient to generate a suitable photovoltaic current, for example at night, we can inject a reverse current into the panels and monitor its variations. This operating mode does not make it possible to detect the approach of people or opaque bodies, but it does make it possible to detect collisions with photovoltaic panels, as well as the disconnection or theft of a photovoltaic panel. The constant current is interrupted suddenly when the panel is removed or broken.
[0016] Ce mode de détection peut être combiné avantageusement avec l'objet de la revendication principale, ou bien être une invention indépendante, dont l'objet est un système équipé pour la détection de vandalismes ou vols de panneaux par le monitorage d'un courant électrique inversé injecté à dessein dans les panneaux, ou un procédé de générer une alarme comprenant l'injection et la mesure d'un courant inversé à travers le panneau photovoltaïque lorsque le module photovoltaïque est dans l'obscurité, et l'activation du signal d'alarme lorsqu'on observe des variations soudaines (à l'échelle temporelle de quelques minutes, 30 secondes, ou de une seconde, ou d'une fraction de seconde) du courant inversé mesuré. La mesure du courant inversé peut être obtenue par des optimiseurs ou des micro-onduleurs reliés en réseau, comme pour les variantes précédentes. [0016] This detection mode can be advantageously combined with the subject of the main claim, or else be an independent invention, the subject of which is a system equipped for the detection of vandalism or theft of panels by monitoring a reverse electric current purposely injected into the panels, or a method of generating an alarm comprising injecting and measuring a reverse current through the photovoltaic panel when the photovoltaic module is in darkness, and activating the signal alarm when sudden variations are observed (on a time scale of a few minutes, 30 seconds, or a second, or a fraction of a second) of the measured reverse current. Reverse current measurement can be obtained by networked optimizers or microinverters, as with previous variants.
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0017] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : La figure 1 illustre un module photovoltaïque selon l'invention. La figure 2 illustre trois modules photovoltaïques installés l'un adjacent à l'autre. Les figures 2A et 2B sont deux coupes de l'installation de la figure 2 qui montrent des dispositifs de gestion et guide des câbles électriques La figure 3 montre deux modules photovoltaïques assemblés et liés en croix. Les figures 4-5 illustrent deux procédés utilisés dans le cadre de l'invention pour détecter des intrusions ou des approches.[0017] Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which: Figure 1 illustrates a photovoltaic module according to the invention. Figure 2 illustrates three photovoltaic modules installed adjacent to each other. Figures 2A and 2B are two sections of the installation of Figure 2 which show devices for managing and guiding electrical cables. Figure 3 shows two photovoltaic modules assembled and linked crosswise. Figures 4-5 illustrate two methods used in the context of the invention to detect intrusions or approaches.
Exemple(s) de mode de réalisation de l'inventionExample(s) of embodiment of the invention
[0018] Lafigure 1montre un module photovoltaïque15selon l'invention, vu de face. Le module comporte deux poteaux verticaux31a,31breliés par deux traverses32et34, l'une supérieure, entre les sommets des poteaux, et l'autre inférieure, proche et parallèle au sol. [0018] Figure 1 shows a photovoltaic module 15 according to the invention, seen from the front. The module comprises two vertical posts 31a, 31 connected by two crosspieces 32 and 34, one upper, between the tops of the posts, and the other lower, close and parallel to the ground.
[0019] Dans l'espace délimité par les poteaux31a, 31b, la première traverse32et la deuxième traverse34sont placés verticalement deux panneaux photovoltaïque21, préférablement bifaciaux, en sorte que le module photovoltaïque15est prêt à générer de l'électricité lorsqu'il est installé verticalement. [0019] In the space delimited by the posts 31a, 31b, the first crosspiece 32 and the second crosspiece 34 are placed vertically two photovoltaic panels 21, preferably bifacial, so that the photovoltaic module 15 is ready to generate electricity when it is installed vertically.
[0020] Les panneaux photovoltaïques21sont préférablement séparés au milieu par un espace libre18, essentiellement aligné avec un axe vertical25équidistant des poteaux31a, 31b. On pourrait imaginer aussi des variantes dans lesquelles la fente18n'est pas centrée symétriquement entre les poteaux, par exemple avec une fente accolée à un des deux poteaux. The photovoltaic panels 21 are preferably separated in the middle by a free space 18, essentially aligned with a vertical axis 25 equidistant from the posts 31a, 31b. We could also imagine variants in which the slot18 is not centered symmetrically between the posts, for example with a slot attached to one of the two posts.
[0021] L'espace libre18entre les panneaux, si présent, permet de loger des dispositifs de gestion d'énergie80, tel que des optimiseurs ou des micro-onduleurs. Dans une installation photovoltaïque polyvalente, en effet, on ne peut pas assurer que tous les panneaux photovoltaïques reçoivent le même rayonnement solaire. Il est opportun que chaque panneau dispose de ses propres dispositifs de gestion80configurés pour transmettre l'énergie générée à un circuit commun de manière optimale, même lorsque certains des panneaux sont moins illuminés, voire ombragés. On peut également utiliser l'espace18entre les panneaux solaires pour accueillir d'autres éléments techniques, comme un connecteur83pour la recharge de batteries. [0021] The free space18 between the panels, if present, makes it possible to accommodate energy management devices80, such as optimizers or microinverters. In a multi-purpose photovoltaic installation, in fact, we cannot ensure that all the photovoltaic panels receive the same solar radiation. It is appropriate that each panel has its own management devices80configured to transmit the energy generated to a common circuit in an optimal manner, even when some of the panels are less illuminated or even shaded. We can also use the space18 between the solar panels to accommodate other technical elements, such as a connector83 for battery charging.
[0022] Quoiqu'avantageux, il n'est pas indispensable de pourvoir un espace libre entre deux panneaux photovoltaïques. L'invention comprend aussi des variantes sans espaces libres, ou avec un espace libre adjacent à un des poteaux31a, 31b. Le nombre de panneaux photovoltaïques par module n'est pas non plus limité à deux : chaque module peut comporter un, deux, trois, quatre ou n'importe quel nombre de panneaux photovoltaïques. Les dispositifs de gestion80et/ou le connecteur de recharge83peuvent être fixés à l'un des poteaux31a, 31b, ou à l'une des traverses32, 34, par exemple. [0022] Although advantageous, it is not essential to provide a free space between two photovoltaic panels. The invention also includes variants without free spaces, or with a free space adjacent to one of the posts 31a, 31b. The number of photovoltaic panels per module is also not limited to two: each module can have one, two, three, four or any number of photovoltaic panels. The management devices 80 and/or the charging connector 83 can be attached to one of the posts 31a, 31b, or to one of the crosspieces 32, 34, for example.
[0023] L'espace libre18entre les panneaux peut aussi être utilisé pour d'autres dispositifs, par exemple des panneaux d'information, des dispositifs de communication, des compteurs d'énergie ou autre, selon les besoins. [0023] The free space18 between the panels can also be used for other devices, for example information panels, communication devices, energy meters or other, as required.
[0024] Les dispositifs de gestion80sont préférablement montés sur des barres de montage amovibles85ou un autre support amovible, et peuvent être déplacés lors de l'installation. Comme on le verra par la suite, cela permet, dans certaines variantes de l'invention, d'imbriquer deux modules identiques ou compatibles en croix. Les dimensions du module peuvent varier selon les besoins. Dans un cas typique, la largeur d'un module photovoltaïque15peut être de 2,4 m, dont 0,3 occupés par la fente centrale18. [0024] The management devices80 are preferably mounted on removable mounting bars85 or another removable support, and can be moved during installation. As will be seen later, this allows, in certain variants of the invention, to nest two identical or cross-compatible modules. Module dimensions may vary depending on requirements. In a typical case, the width of a photovoltaic module15 can be 2.4 m, of which 0.3 is occupied by the central slot18.
[0025] Le module15comporte également un circuit électrique préinstallé65allant d'un poteau à l'autre, en sorte de pouvoir connecter aisément une pluralité de modules compatibles juxtaposés. Le circuit électrique65court préférablement le long de la deuxième traverse inférieure34. [0025] The module 15 also includes a pre-installed electrical circuit 65 going from one post to another, so that it can easily connect a plurality of juxtaposed compatible modules. The electrical circuit 65 preferably runs along the second lower crosspiece 34.
[0026] La figure 2A montre un système (optionnel) de guidage et gestion de câbles intégré à la traverse34, en correspondance avec la section A-A de la figure 2. Un guide69, préférablement métallique est fixé sous la traverse34et permet le guidage des conducteurs65a, 65bd'une extrémité à l'autre de cette dernière. Des cloisons longitudinales peuvent être prévues pour séparer les câbles selon leur fonction ou de leur niveau de tension. Par exemple, des câbles en CA à 240V et des câbles CC à basse tension, ou des câbles de communication. Le nombre de compartiments et de cloisons n'est pas limité. Un couvercle66permet l'accès, par exemple pour permettre les opérations de maintenance. [0026] Figure 2A shows an (optional) cable guidance and management system integrated into the crosspiece 34, corresponding to section A-A of Figure 2. A guide69, preferably metallic, is fixed under the crosspiece 34 and allows the conductors 65a to be guided, 65b from one end to the other of the latter. Longitudinal partitions can be provided to separate the cables according to their function or their tension level. For example, 240V AC cables and low voltage DC cables, or communication cables. The number of compartments and partitions is not limited. A cover66 allows access, for example to enable maintenance operations.
[0027] Entre deux modules photovoltaïques15, les conducteurs65a,65bpeuvent être couverts par des caches67, préférablement métalliques, visibles sur la figure 2B, en correspondance avec la section B-B de la figure 2. Les caches67protègent et dissimulent les câbles65aet65bet sont fixées de manière amovible sur les cales supérieures40. La liaison entre un module et l'autre peut prévoir des connecteurs, dans les caches67ou dans le guide69. La séparation des circuits au niveau du poteau peut avoir lieu en utilisant les deux côtés avant/arrière, comme illustrés, ou par es cloisons. [0027] Between two photovoltaic modules 15, the conductors 65a, 65b can be covered by covers 67, preferably metallic, visible in Figure 2B, in correspondence with section B-B of Figure 2. The covers 67 protect and conceal the cables 65a and 65 and are removably fixed on the upper wedges40. The connection between one module and the other can provide connectors, in the caches67or in the guide69. Circuit separation at the pole can take place using both front/rear sides, as shown, or through partitions.
[0028] Les poteaux sont configurables pour se connecter avec les poteaux de modules identiques ou compatibles, de façon à construire des alignements. Dans la variante représentée, le poteau13bà droite sur la figure) comporte une équerre inférieure44avec un axe vertical46. L'axe46est configuré pour s'engager dans une cavité de forme correspondante dans le poteau13ad'un autre module photovoltaïque. Les colliers48permettent de solidariser les modules et peuvent servir aussi de poignée pour le levage. The posts are configurable to connect with the posts of identical or compatible modules, so as to construct alignments. In the variant shown, the post 13b on the right in the figure) has a lower bracket 44 with a vertical axis 46. The axis 46 is configured to engage in a correspondingly shaped cavity in the post 13 of another photovoltaic module. The collars48 allow the modules to be joined together and can also be used as a handle for lifting.
[0029] La figure 2 illustre un alignement de trois modules photovoltaïques15de mêmes dimensions et un module de rallonge16de largeur réduite liés ensemble comme décrit ci-dessus. Les fentes18abritant les modules de gestion80sont couvertes par des caches37qui servent à protéger et dissimuler les modules80, et peuvent avoir aussi une fonction antibruit. Pour cette application qui ne prévoient pas de liaisons en croix, les éléments centraux électriques80et les caches37peuvent être entièrement prémontées. Dans l'exemple illustré les caches37ont des ouvertures pour permettre l'utilisation des connecteurs de recharge. [0029] Figure 2 illustrates an alignment of three photovoltaic modules 15 of the same dimensions and an extension module 16 of reduced width linked together as described above. The slots18 housing the management modules80 are covered by covers37 which serve to protect and conceal the modules80, and can also have a noise-canceling function. For this application which does not provide for cross connections, the central electrical elements80 and the covers37 can be entirely pre-assembled. In the example illustrated, the covers37 have openings to allow the use of the charging connectors.
[0030] Optionnellement, des cales40, 41au-dessus et au-dessous des équerres44permettent de compenser les inégalités du terrain. Préférablement, les cales41basses intègrent aussi une conduite pour le circuit électrique65mentionné auparavant. Avantageusement, deux poteaux juxtaposés partagent une fondation commune50. On peut utiliser des fondations vissées directement dans le sol, en béton, ou n'importe quel moyen de fondation approprié. [0030] Optionally, wedges 40, 41 above and below the brackets 44 make it possible to compensate for unevenness in the ground. Preferably, the low holds41also integrate a conduit for the electrical circuit65mentioned previously. Advantageously, two juxtaposed posts share a common foundation50. Foundations screwed directly into the ground, made of concrete, or any suitable foundation means can be used.
[0031] La figure 3 montre deux modules photovoltaïques identiques liés en croix. Le cache cylindrique37est partiellement transparent pour laisser voir les modules de gestion d'énergie80à l'intérieur. En ce cas, les barres de montage85et le cache37sont amovibles, de façon à pouvoir installer les dispositifs électriques80seulement après la liaison en croix des modules15, dans l'espace vide central. Les traverses32présentent des éléments escamotables38permettant de créer une ouverture et imbriquer deux modules. D'autres dispositions sont toutefois possibles. [0031] Figure 3 shows two identical photovoltaic modules linked in a cross. The cylindrical cover37 is partially transparent to reveal the energy management modules80 inside. In this case, the mounting bars85 and the cover37 are removable, so that the electrical devices80 can be installed only after the modules are cross-connected15, in the central empty space. The crosspieces32 have retractable elements38 allowing you to create an opening and nest two modules. Other arrangements are, however, possible.
[0032] Comme on l'a vu, les modules photovoltaïques de l'invention permettent la réalisation d'un grand nombre de structures, comme des clôtures, des parkings, des abris, ... dans lesquels les modules photovoltaïques font office de barrières. Dans bien de cas, on souhaite monitorer ces structures et générer un signal de proximité lorsqu'une personne s'approche ou essaie de franchir ces barrières. [0032] As we have seen, the photovoltaic modules of the invention allow the creation of a large number of structures, such as fences, car parks, shelters, etc. in which the photovoltaic modules act as barriers . In many cases, we want to monitor these structures and generate a proximity signal when a person approaches or tries to cross these barriers.
[0033] On a constaté que le courant photovoltaïque généré par un panneau solaire vertical est sensible à l'approche de personne ou de corps opaques. Dans des conditions d'éclairage direct, le courant est réduit à peu près de façon proportionnelle à la surface de l'ombre portée sur le panneau. Dans de situation d'éclairage indirect, on observe toujours une réduction de l'éclairement lumineux incident sur les panneaux lorsqu'un corps opaque est assez proche. Même dans ces cas, on observe une baisse de puissance. [0033] It has been noted that the photovoltaic current generated by a vertical solar panel is sensitive to the approach of people or opaque bodies. Under direct lighting conditions, the current is reduced approximately in proportion to the area of the shadow cast on the panel. In indirect lighting situations, we always observe a reduction in the light illuminance incident on the panels when an opaque body is close enough. Even in these cases, a drop in power is observed.
[0034] Les dispositifs de gestion de l'énergie80, par exemple des optimiseurs ou micro-onduleurs, sont équipés pour mesurer le courant photovoltaïque généré à chaque instant et peuvent transmettre cette information à un serveur central, configuré pour analyser le courants et leur évolution dans le temps, détecter les approches des personnes et, le cas échéant, générer un signal d'alarme. Beaucoup d'optimiseurs ou micro-onduleurs ont une interface de données, par exemple une interface Ethernet ou sérielle, que l'on peut utiliser à ce but. [0034] The energy management devices80, for example optimizers or micro-inverters, are equipped to measure the photovoltaic current generated at each moment and can transmit this information to a central server, configured to analyze the currents and their evolution over time, detect the approaches of people and, if necessary, generate an alarm signal. Many optimizers or microinverters have a data interface, for example an Ethernet or serial interface, which can be used for this purpose.
[0035] Le serveur d'alarme implémente un algorithme qui suit, avec une résolution temporelle fine (par exemple avec une cadence de 5 minutes, 30 secondes, 1 seconde ou inférieure, selon les possibilités techniques des optimiseurs ou micro-onduleurs) la production de chaque panneau ou d'une chaine de panneau avec des orientations et des configurations d'ombrage similaire. [0035] The alarm server implements an algorithm which follows, with a fine temporal resolution (for example with a cadence of 5 minutes, 30 seconds, 1 second or less, depending on the technical possibilities of the optimizers or microinverters) the production of each panel or a chain of panels with similar orientations and shading configurations.
[0036] Le courant photovoltaïque généré peut changer non seulement à la suite de l'approche d'un intrus, mais aussi pour d'autres raisons accidentelles. On peut s'attendre, par exemple, à des réductions de courant occasionnées par des passages de nuage devant le soleil, ou bien à des ombres portées par des corps lointains, tels que des bâtiments ou des arbres, au fil de la journée. [0036] The photovoltaic current generated can change not only following the approach of an intruder, but also for other accidental reasons. We can expect, for example, reductions in current caused by clouds passing in front of the sun, or shadows cast by distant bodies, such as buildings or trees, throughout the day.
[0037] Pour discriminer entre les changements de courant photovoltaïques accidentels et les approches de personnes, l'invention propose de comparer le courant photovoltaïque mesuré avec un courant photovoltaïque attendu, à savoir le courant qui serait généré par un panneau photovoltaïque donné dans les conditions d'éclairement présent à un instant, sans approche de personne. De cette manière on évite des fausses alarmes générées, par exemple, par un passage de nuages. Si un panneau s'écarte de la moyenne corrigée de l'ajustement éventuel, une anomalie de production ponctuelle peut être détectée, et l'alarme peut être déclenché. [0037] To discriminate between accidental photovoltaic current changes and the approaches of people, the invention proposes to compare the measured photovoltaic current with an expected photovoltaic current, namely the current which would be generated by a given photovoltaic panel under the conditions of illumination present at a moment, without anyone approaching. In this way false alarms generated, for example, by passing clouds are avoided. If a panel deviates from the average corrected for the possible adjustment, a one-off production anomaly can be detected, and the alarm can be triggered.
[0038] Le courant photovoltaïque attendu peut être le résultat d'une mesure, par exemple peut être obtenu en mesurant le courant généré par un panneau photovoltaïque de référence, identique ou similaire, ayant la même orientation. Lorsqu'une installation comprend une pluralité de panneaux identiques avec la même orientation, ils peuvent servir mutuellement de référence. The expected photovoltaic current can be the result of a measurement, for example can be obtained by measuring the current generated by a reference photovoltaic panel, identical or similar, having the same orientation. When an installation includes a plurality of identical panels with the same orientation, they can serve as mutual reference.
[0039] Par ailleurs, on peut aussi avoir des installations photovoltaïques avec des panneaux à différents hauteurs. On peut en ce cas utiliser les que les panneaux situés en hauteur comme référence, car ils seront peu affectés par l'approche de personnes. [0039] Furthermore, we can also have photovoltaic installations with panels at different heights. In this case, we can use the panels located at height as a reference, because they will be little affected by the approach of people.
[0040] La figure 4 illustre, de manière idéalisée, un procédé de détection de proximité tel que décrit et revendiqué. L'étape 93 est la mesure, pour un panneau photovoltaïque donné, du courant photovoltaïque IP(ou, de manière équivalente, de la puissance photovoltaïque instantanée). Ce courant est comparé avec le courant attendu Is(étape 95) et le test 97 génère le cas échéant un signal d'alarme 100. [0040] Figure 4 illustrates, in an idealized manner, a proximity detection method as described and claimed. Step 93 is the measurement, for a given photovoltaic panel, of the photovoltaic current IP (or, equivalently, of the instantaneous photovoltaic power). This current is compared with the expected current Is (step 95) and the test 97 generates, if necessary, an alarm signal 100.
[0041] Le courant photovoltaïque attendu peut être également le résultat d'un calcul ou d'une simulation, qui utilise comme variables d'entrée une ou plus parmi : l'heure, la position du soleil, la couverture nuageuse, les courants photovoltaïques générées par tous les panneaux photovoltaïques de l'installation à un instant donnée, ou des données de capteurs environnementaux, tels que des sondes d'irradiation. On peut alors détecter avec une excellente fiabilité les variations anormales de courant. Dans une variante simplifiée le courant attendu peut être un courant moyen déterminé a priori. [0041] The expected photovoltaic current can also be the result of a calculation or a simulation, which uses as input variables one or more of: the time, the position of the sun, the cloud cover, the photovoltaic currents generated by all the photovoltaic panels of the installation at a given time, or data from environmental sensors, such as irradiation probes. Abnormal current variations can then be detected with excellent reliability. In a simplified variant the expected current can be an average current determined a priori.
[0042] L'algorithme peut établir un profil de référence pour chaque panneau (ou groupe de panneaux) sur la base des données historiques, des jours ou éventuellement des années précédentes, et l'ajuster par rapport aux données environnementaux, par exemple la sortie d'une sonde d'irradiation. [0042] The algorithm can establish a reference profile for each panel (or group of panels) on the basis of historical data, days or possibly previous years, and adjust it in relation to environmental data, for example the output of an irradiation probe.
[0043] Le procédé de l'invention peut aussi exploiter la structure temporelle spéciale des signaux de courant occasionnés par un approche. Si d'une part les nuages ou les ombres portées sur les panneaux à la suite du mouvement apparent du soleil sont graduelles et ont une durée considérable, l'approche d'une personne est caractérisée par des variations soudaines et de courte durée, limitées à un panneau photovoltaïque, ou bien à un groupe limité de panneaux adjacents. L'installation sera donc équipée pour mesurer le courant généré individuellement par chaque panneau (ou par chaque petit groupe de panneaux) à des échelles de temps suffisamment courtes pour détecter l'ombre portée par l'approche d'une personne. Typiquement, on cherche une résolution de meilleure que cinq minutes ou mieux, préférablement de trente secondes ou, plus préférablement, de 1 seconde ou plus courte. [0043] The method of the invention can also exploit the special temporal structure of the current signals caused by an approach. If on the one hand the clouds or the shadows cast on the panels following the apparent movement of the sun are gradual and have a considerable duration, the approach of a person is characterized by sudden and short-term variations, limited to a photovoltaic panel, or a limited group of adjacent panels. The installation will therefore be equipped to measure the current generated individually by each panel (or by each small group of panels) at time scales short enough to detect the shadow cast by the approach of a person. Typically, we seek a resolution of better than five minutes or better, preferably thirty seconds or, more preferably, 1 second or shorter.
[0044] Par rapport aux systèmes courants de suivi, qui s'intéressent à des comparaisons des chaînes, des onduleurs ou de l'installation par rapport à une production souhaitée dans des échelles de temps bien plus longues, par exemple des heures ou une entière journée et dont le but n'est pas de détecter une proximité, mais de vérifier le bon fonctionnement de l'installation, l'invention essaye de détecter les variations rapides du courant photovoltaïque causés par l'approche d'une personne, par la dégradation du panneau suite à un vandalisme, ou encore parce que le panneau est déconnecté. On peut concevoir plusieurs façons de qualifier une variation de courant comme „rapide“, dans l'invention. Le circuit d'alarme génère un signal d'alarme, par exemple, lorsque la variation de la différence dans un intervalle temporel prédéterminé dépasse un seuil établi préalablement. De manière équivalente, on peut utiliser des filtres numériques, analogiques, ou une infinité de circuits électroniques capables de comparer le courant photovoltaïque avec le courant attendu et générer une alarme lorsqu'il y a une variation soudaine de leur différence. L'invention peut utiliser aussi des systèmes basés sur une intelligence artificielle, par exemple des réseaux de neurones, entraînés spécialement à ce but. [0044] Compared to current monitoring systems, which focus on comparisons of chains, inverters or the installation in relation to a desired production in much longer time scales, for example hours or an entire day and the aim of which is not to detect proximity, but to check the proper functioning of the installation, the invention tries to detect rapid variations in the photovoltaic current caused by the approach of a person, by the degradation of the panel following vandalism, or even because the panel is disconnected. We can conceive of several ways of qualifying a current variation as “rapid”, in the invention. The alarm circuit generates an alarm signal, for example, when the variation of the difference in a predetermined time interval exceeds a previously established threshold. Equivalently, we can use digital, analog filters, or an infinite number of electronic circuits capable of comparing the photovoltaic current with the expected current and generating an alarm when there is a sudden variation in their difference. The invention can also use systems based on artificial intelligence, for example neural networks, trained especially for this purpose.
[0045] On peut mettre à point la sensibilité de l'algorithme par un procédé de calibration, par exemple en créant de manière volontaire des ombrages. La calibration est préférablement indépendante pour chaque panneau. On peut aussi avoir des calibrations spéciales pour différents moments de la journée et des saisons pour améliorer la fiabilité de l'algorithme. On peut également utiliser des systèmes d'intelligence artificielle, entraînées pour générer le courant photovoltaïque attendu par chaque panneau à tout moment, sur la base de toutes les variables d'entrée disponibles. [0045] The sensitivity of the algorithm can be adjusted by a calibration process, for example by deliberately creating shading. The calibration is preferably independent for each panel. We can also have special calibrations for different times of the day and seasons to improve the reliability of the algorithm. Artificial intelligence systems can also be used, trained to generate the photovoltaic current expected by each panel at any time, based on all available input variables.
[0046] Selon les résultats, on peut estimer des éléments comme la taille ou la nature de l'objet proche, et répartir les alarmes selon des classes prédéfinies. En comparant les signaux provenant de panneaux adjacents on peut également détecter le mouvement, ou la vitesse de l'objet, et adapter la réponse automatique générée. [0046] Depending on the results, we can estimate elements such as the size or nature of the nearby object, and distribute the alarms according to predefined classes. By comparing signals from adjacent panels we can also detect the movement, or speed of the object, and adapt the automatic response generated.
[0047] Pendant le fonctionnement, grâce au suivi fin de la puissance générée par panneau et sa comparaison par rapport aux profils références, il est ainsi possible d'identifier une anomalie de production et alors la présence d'un objet ou d'une personne à proximité de la clôture, par l'ombrage direct ou indirect crée : détection d'une anomalie de production par rapport à la référence, et comparaison aux éventuelles anomalies standardisées pour en identifier l'ampleur. [0047] During operation, thanks to the fine monitoring of the power generated by panel and its comparison with reference profiles, it is thus possible to identify a production anomaly and then the presence of an object or a person near the fence, by direct or indirect shading creates: detection of a production anomaly compared to the reference, and comparison with any standardized anomalies to identify their extent.
[0048] L'algorithme transmet alors une alarme dédiée au système de monitoring en identifiant si possible le type d'obstacle, dans tous les cas le panneau, et donc le site de l'ombrage surveillé. [0048] The algorithm then transmits a dedicated alarm to the monitoring system, identifying if possible the type of obstacle, in all cases the panel, and therefore the site of the monitored shade.
[0049] Il est ainsi possible de détecter une personne, une personne escaladant la barrière, un dégât au panneau, un vol du panneau, une affiche, un animal (un chevreuil/sanglier/chien qui souhaiterait passer ou notamment un oiseau qui aurait été blessé dans un mode horizontal aussi utile pour l'innovation des éoliennes solaires) [0049] It is thus possible to detect a person, a person climbing the barrier, damage to the panel, theft of the panel, a poster, an animal (a deer/wild boar/dog which would like to pass or in particular a bird which would have been injured in a horizontal mode also useful for the innovation of solar wind turbines)
[0050] En identifiant un déplacement de l'anomalie de production sur les panneaux contigus, il est possible de détecter et discriminer également un mouvement d'objet (engin agricole ou d'entretien, personne, animal) [0050] By identifying a movement of the production anomaly on the adjacent panels, it is possible to also detect and discriminate a movement of an object (agricultural or maintenance equipment, person, animal)
[0051] En cas de panneaux au bord d'une rue ou trottoir, il est possible de désactiver spécifiquement la détection de certains panneaux. [0051] In the case of signs at the edge of a street or sidewalk, it is possible to specifically deactivate the detection of certain signs.
[0052] Les inventeurs ont vérifié qu'un panneau solaire peut supporter un courant inversé considérable sans dommage. Il est possible d'appliquer un léger courant inversé, ou un potentiel inversé, même la nuit pour valider l'intégrité de la chaine électrique reliée par les modules solaires. Le courant inversé sera mesuré et monitoré avec une résolution temporelle fine (par exemple avec une cadence de 5 minutes, préférablement 30 secondes, mieux, de 1 seconde environ). Cela peut se faire par les mêmes optimiseurs ou micro-onduleurs mentionnés plus haut. [0052] The inventors have verified that a solar panel can withstand a considerable reverse current without damage. It is possible to apply a slight reverse current, or a reverse potential, even at night to validate the integrity of the electrical chain connected by the solar modules. The reverse current will be measured and monitored with a fine temporal resolution (for example with a cadence of 5 minutes, preferably 30 seconds, better still, approximately 1 second). This can be done by the same optimizers or microinverters mentioned above.
[0053] Le monitoring fin du courant passant dans les panneaux permet d'identifier une modification de la résistance (dégât à un panneau) ou un circuit ouvert (vol ou détérioration majeure du panneau). [0053] Fine monitoring of the current passing through the panels makes it possible to identify a change in resistance (damage to a panel) or an open circuit (theft or major damage to the panel).
[0054] La figure 5 illustre, de manière idéalisée, un procédé de détection de proximité tel que décrit et revendiqué. L'étape 92 est la mesure, pour un panneau photovoltaïque donné, du courant inversé Il. Un changement soudain vers une valeur anormale du courant inversé, éloignée du valeur nominal du courant inversé du panneau, est considérée comme une indication qu'un panneau photovoltaïque a été endommagé ou volé, et génère une alarme (étape 94). [0054] Figure 5 illustrates, in an idealized manner, a proximity detection method as described and claimed. Step 92 is the measurement, for a given photovoltaic panel, of the reverse current Il. A sudden change to an abnormal reverse current value, away from the reverse current rating of the panel, is taken as an indication that a photovoltaic panel has been damaged or stolen, and generates an alarm (step 94).
[0055] Ce procédé de détection basé sur le courant inversé intervient uniquement en cas de vol ou brisure du panneau ou, tout au plus, lors d'un choc assez fort sur le panneau pour affecter, au moins momentanément, le courant inversé. En revanche, il est efficace aussi la nuit et dans l'obscurité. Il peut être combiné à la détection basée sur le monitorage du courant photovoltaïque, ou bien utilisé seul. [0055] This detection method based on the reverse current only intervenes in the event of theft or breakage of the panel or, at most, during a shock strong enough on the panel to affect, at least momentarily, the reverse current. On the other hand, it is also effective at night and in the dark. It can be combined with detection based on photovoltaic current monitoring, or used alone.
Numéros de référence employés sur les figuresReference numbers used in the figures
[0056] 15module photovoltaïque16module réduit18espace, fente21panneau photovoltaïque25axe vertical31a,bpoteau32première traverse34deuxième traverse37cache38fermeture escamotable'40cale haute41cale basse44équerre46axe48colliers50fondation à vis65circuit électrique65acâbles65bcâbles66couvercle67cache69guide-câbles80dispositif de gestion d'énergie83borne de recharge85support89câble de recharge92mesure du courant inversé93mesure du courant ou de la puissance photovoltaïque94comparaison avec la valeur attendue95comparaison avec la valeur attendue96test97test100alarme [0056] 15 photovoltaic module 16 reduced module 18 space, slot 21 photovoltaic panel 25 vertical axis 31 a, bpost 32 first crossbar 34 second crossbar 37 cover 38 retractable closure' 40 upper block 41 lower block 44 square 46 axis 48 collars 50 screw foundation 65 electrical circuit 65 cables 65 b cables 66 cover 67 cover 69 cable guide 80 energy management device83charging station85support89charging cable92measurement of reverse current93measurement of photovoltaic current or power94comparison with expected value95comparison with value expected96test97test100alarm
Claims (11)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| CH000742/2022A CH719798A1 (en) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | Photovoltaic installation with proximity detection, intrusion, degradation or theft and corresponding method. |
| PCT/IB2023/056212 WO2023248069A1 (en) | 2022-06-20 | 2023-06-15 | Photovoltaic system with detection of proximity, intrusion, degradation or theft, and corresponding method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH000742/2022A CH719798A1 (en) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | Photovoltaic installation with proximity detection, intrusion, degradation or theft and corresponding method. |
Publications (1)
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| CH719798A1 true CH719798A1 (en) | 2023-12-29 |
Family
ID=84569209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH000742/2022A CH719798A1 (en) | 2022-06-20 | 2022-06-20 | Photovoltaic installation with proximity detection, intrusion, degradation or theft and corresponding method. |
Country Status (2)
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Citations (3)
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| CN111628722A (en) * | 2020-04-25 | 2020-09-04 | 江苏爱克赛实业有限公司 | Photovoltaic power generation equipment fault diagnosis method based on monitoring system |
| CN114006579A (en) * | 2021-07-22 | 2022-02-01 | 汉伏光能科技(南京)有限公司 | Photovoltaic module fault detection processing apparatus |
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- 2022-06-20 CH CH000742/2022A patent/CH719798A1/en unknown
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- 2023-06-15 WO PCT/IB2023/056212 patent/WO2023248069A1/en unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023248069A1 (en) | 2023-12-28 |
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