CN105141254A

CN105141254A - 太阳光发电系统的监视装置

Info

Publication number: CN105141254A
Application number: CN201410635423.0A
Authority: CN
Inventors: 中村忠彦; 伊藤克; 梶川浩一
Original assignee: Toho Technology Corp
Current assignee: Toho Technology Corp
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-11-05
Publication date: 2015-12-09
Also published as: JP2015231249A; JP6352682B2

Abstract

本发明涉及一种太阳光发电系统的监视装置，该太阳光发电系统具备连接多个太阳能电池模块而形成的太阳能电池串，该监视装置具备：电流测定功能部，用于测定太阳能电池串的电流；电压测定功能部，用于测定太阳能电池串的电压；漏电流测定功能部，用于测定太阳能电池串的漏电流；以及异常检测功能部，基于电流测定功能部测定的电流、电压测定功能部测定的电压、以及漏电流测定功能部测定的漏电流，来检测太阳能电池串的异常。

Description

太阳光发电系统的监视装置

技术领域

本发明涉及太阳光发电系统的监视装置。

背景技术

太阳光发电系统具备以串联方式连接多个太阳能电池模块而形成的太阳能电池串(string)。而且，以往提供了一种用于检测该太阳能电池串的异常的监视装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-45073号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，以往的监视装置仅仅根据太阳能电池串的电流和电压来判断有无异常。因此，无法高精度地检测太阳能电池串的异常。

因此，本发明提供一种太阳光发电系统的监视装置，其能够更高精度地检测太阳能电池串的异常。

用于解决技术问题的方案

根据本发明涉及的太阳光发电系统的监视装置，电流测定功能部用于测定太阳能电池串的电流。电压测定功能部用于测定太阳能电池串的电压。漏电流测定功能部用于测定太阳能电池串的漏电流。异常检测功能部基于电流测定功能部测定的电流、电压测定功能部测定的电压、以及漏电流测定功能部测定的漏电流，来检测太阳能电池串的异常。

根据该结构，除了基于太阳能电池串的电流以及电压之外，还能够进一步基于太阳能电池串的漏电流来判断有无异常。由此，能够更高精度地检测太阳能电池串的异常。

附图说明

图1是涉及一个实施方式的太阳光发电系统的监视装置的结构例的概略示意图。

图2是漏电流的测定原理的示意图。

图3是旁路(bypass)功能部的结构例的示意图。

附图标记说明：

10：太阳光发电系统的监视装置11：电流测定功能部

12：电压测定功能部13：漏电流测定功能部

14：异常检测功能部

15：电流测定功能部用的检查功能部

16：漏电流测定功能部用的检查功能部

17：防逆流功能部18：旁路功能部

18a：开关18c：驱动用电压供给部

18d：保持用电压供给部19：通信功能部

20：开关30：基板

100：太阳光发电系统101：太阳能电池串

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明涉及的太阳光发电系统的监视装置的一个实施方式进行说明。如图1所示，太阳光发电系统100具备多个太阳能电池串101。太阳能电池串101是分别以串联方式连接了多个太阳能电池模块而形成的结构，此处省略其图示。而且，太阳光发电系统100将太阳能电池串101生成的发电电力经由监视装置10供给到功率调节系统102。供给到功率调节系统102(PCS：PowerConditioningSystem)的电力被转换为例如家用电力等。

接着，详细说明监视装置10的结构。监视装置10具备电流测定功能部11、电压测定功能部12、漏电流测定功能部13、异常检测功能部14、电流测定功能部用的检查功能部15、漏电流测定功能部用的检查功能部16、防逆流功能部17、旁路功能部18、通信功能部19以及开关20等。另外，监视装置10具备用于控制该监视装置10的全体动作的主控制部21。

电流测定功能部11用于测定太阳能电池串101生成的电流。而且，电流测定功能部11将测得的电流值输出到主控制部21。这种情况下，监视装置10对于每一个太阳能电池串101均具备一个电流测定功能部11。即，监视装置10构成为，测定多个太阳能电池串101中的每个太阳能电池串101各自的电流。电流测定功能部11由磁性传感器、这种情况下由所谓的霍尔式传感器构成。此外，电流测定功能部11的结构不仅限于基于霍尔式传感器的结构，可以采用例如基于高精度的分流电阻的结构等、各种用于测定电流的结构。

电压测定功能部12用于测定太阳能电池串101生成的电压。而且，电压测定功能部12将测得的电压值输出到主控制部21。这种情况下，监视装置10具备一个电压测定功能部12。即，监视装置10构成为，通过一个电压测定功能部12测定多个太阳能电池串101的电压。电压测定功能部12例如可以采用基于DCPT(DirectCurrentPotentialTransformer：直流电压互感器)等电压检测器的结构、基于高耐压电阻的结构等、各种用于测定电压的结构。另外，监视装置10也可以构成为，对于每一个太阳能电池串101均具备一个电压测定功能部12，即，测定多个太阳能电池串101中的每个太阳能电池串101各自的电压。另外，监视装置10还可以构成为，对于规定数量的太阳能电池串101具备一个电压测定功能部12。

漏电流测定功能部13用于测定太阳能电池串101的漏电流。而且，漏电流测定功能部13将测得的漏电流输出到主控制部21。这种情况下，监视装置10对于每一个太阳能电池串101均具备一个漏电流测定功能部13。即，监视装置10构成为，测定多个太阳能电池串101中的每个太阳能电池串101各自的漏电流。漏电流测定功能部13由磁性传感器、这种情况下由所谓的磁通门传感器构成。此外，漏电流测定功能部13的结构不仅限于基于磁通门传感器的结构，可以采用各种用于测定漏电流的结构。

在此，对基于漏电流测定功能部13的漏电流测定原理进行简单说明。即，如图2(a)所示，在未产生漏电流的正常时，从太阳能电池串101流向功率调节系统102的电流P-A与从功率调节系统102流向太阳能电池串101的电流N-A的流向相反，且流动的电流值大小相等。因此，电流P-A与电流N-A相互抵消，由此，漏电流测定功能部13测出的漏电流值为0mA。

但是，如图2(b)所示，在产生了漏电流L的异常时，电流P-A与电流N-A不相等，两者之间将产生差。于是，该差作为漏电流被漏电流测定功能部13测出。漏电流测定功能部13将如此测得的漏电流值输出到主控制部21。

异常检测功能部14，是由主控制部21执行控制程序，从而通过软件以虚拟的方式实现的。此外，异常检测功能部14也可以通过硬件来构成。异常检测功能部14基于电流测定功能部11测定的电流、电压测定功能部12测定的电压、以及漏电流测定功能部13测定的漏电流，来检测太阳能电池串101的异常。即，异常检测功能部14通过综合监视太阳能电池串101的电流、电压和漏电流，从而高精度地检测太阳能电池串101有无异常。

例如，异常检测功能部14可以设定为，即使太阳能电池串101的电流以及电压正常、即不是异常值时，而太阳能电池串101的漏电流异常、即为异常值时，则判定太阳能电池串101发生了异常。此外，用于判定太阳能电池串101的电流值、电压值、漏电流值是否正常的基准值可以分别做出适当变更进行设定。此外，基于异常检测功能部14的太阳能电池串101的异常判定方法可以做出适当变更进行实施。

电流测定功能部用的检查功能部15是基于电流测定功能部11产生的感应电流等来检测电流测定功能部11是否正常动作的功能部。这种情况下，监视装置10具备一个检查功能部15。即，监视装置10构成为，通过一个检查功能部15执行对多个电流测定功能部11的动作检查。此外，监视装置10也可以构成为，对于每一个电流测定功能部11均具备一个检查功能部15。

漏电流测定功能部用的检查功能部16是基于漏电流测定功能部13产生的感应电流等来检测漏电流测定功能部13是否正常动作的功能部。这种情况下，监视装置10具备一个检查功能部16。即，监视装置10构成为，通过一个检查功能部16执行对多个漏电流测定功能部13的动作检查。此外，监视装置10也可以构成为，对于每一个漏电流测定功能部13均具备一个检查功能部16。

防逆流功能部17由防逆流用的二极管构成，当异常检测功能部14检测出太阳能电池串101的异常时，承担防止电流朝太阳能电池串101逆流的功能。即，当异常发生时，在迂回过防逆流功能部17的电路被断开的情况下，防逆流功能部17防止电流逆流到太阳能电池串101。这种情况下，监视装置10对于每一个太阳能电池串101均具备一个防逆流功能部17。即，监视装置10构成为，对多个太阳能电池串101具备各自专用的防逆流功能部17。

当异常检测功能部14未检测出太阳能电池串101的异常时，旁路功能部18形成迂回过防逆流功能部17的电路，由此绕开防逆流功能部17。这种情况下，旁路功能部18分别附设于多个防逆流功能部17。

如图3所示，旁路功能部18具备开关18a、继电器18b、驱动用电压供给部18c以及保持用电压供给部18d。开关18a用于打开和关闭用来绕开防逆流功能部17的电路。继电器18b接通/断开开关18a的接点。继电器18b在将开关18a的接点驱动为接通状态或者断开状态时需要稍大的电压，在将接点维持在接通状态或者断开状态时需要相对稍小的电压。

为了将开关18a的接点切换为接通状态和断开状态，驱动用电压供给部18c向该开关18a施加驱动用电压。这种情况下，驱动用电压为12V。为了将接点已被切换为接通状态的开关18a保持在接通状态、以及为了将接点已被切换为断开状态的开关18a保持在断开状态，保持用电压供给部18d向该开关18a施加保持用电压。保持用电压设定为小于驱动用电压，这种情况下为5V。

通信功能部19由众所周知的无线通信模块或者有线通信模块构成。通信功能部19将表示电流测定功能部11所测定的电流值的电流值数据、表示电压测定功能部12所测定的电压值的电压值数据、以及表示漏电流测定功能部13所测定的漏电流值的漏电流值数据发送到未图示的外部装置。

开关20用于切断经由监视装置10连接太阳能电池串101与功率调节系统102的电路。当异常检测功能部14检测出太阳能电池串101的异常时，监视装置10通过开关20切断与太阳能电池串101之间的电路。

另外，监视装置10构成为，将电流测定功能部11、电压测定功能部12、漏电流测定功能部13、异常检测功能部14、电流测定功能部用的检查功能部15、漏电流测定功能部用的检查功能部16、防逆流功能部17、旁路功能部18以及通信功能部19等各个功能部安装在同一个基板30上。而且，监视装置10构成为，在该基板30上进一步安装有开关20。

根据本实施方式的太阳光发电系统的监视装置10，可以起到以下效果。

即，根据监视装置10，除了基于太阳能电池串101的电流和电压以外，还能够进一步基于太阳能电池串101的漏电流来判断有无异常。由此，能够更高精度地检测太阳能电池串101的异常。

另外，根据监视装置10，对于每一个太阳能电池串101均具备一个电流测定功能部11。由此，能够分别高精度地测定多个太阳能电池串101各自的电流。另外，根据监视装置10，对于每一个太阳能电池串101均具备一个漏电流测定功能部13。由此，能够分别高精度地测定多个太阳能电池串101各自的漏电流。

另外，根据监视装置10，具备电流测定功能部用的检查功能部15。由此，能够确认电流测定功能部11的动作是否正常，进而能够高精度地测定太阳能电池串101的电流。另外，通过在检查功能部15中备置校准功能，能够对电流测定功能部11进行校准。

另外，根据监视装置10，具备漏电流测定功能部用的检查功能部16。由此，能够确认漏电流测定功能部13的动作是否正常，进而能够高精度地测定太阳能电池串101的漏电流。另外，通过在检查功能部16中备置校准功能，能够对漏电流测定功能部13进行校准。

另外，根据监视装置10，当异常检测功能部14检测出太阳能电池串101的异常时，防逆流功能部17防止电流朝太阳能电池串101逆流。由此，能够可靠地防止发生异常时的电流逆流。另外，根据监视装置10，当异常检测功能部14未检测出太阳能电池串101的异常时，旁路功能部18对防逆流功能部17进行迂回。在不具备旁路功能部18的结构中，在正常时会在防逆流功能部17中产生电力损耗。因此，根据本实施方式的监视装置10，能够在正常时绕开防逆流功能部17，从而能够抑制防逆流功能部17中的电力损耗。在本实施方式的情况下，能够将防逆流功能部17中的电力损耗降低到例如以往的1/30左右。

另外，旁路功能部18构成为，通过驱动用电压供给部18c将开关18a的接点切换为接通状态或者断开状态，通过保持用电压供给部18d将接点已被切换为接通状态或者断开状态的开关18a保持在该状态。即，旁路功能部18分别具备开关18a的开关驱动用的电压供给部、以及开关18a的状态保持用的电压供给部。根据该结构，切换了开关18a的接通状态和断开状态之后，能够通过比驱动时小的电压来保持开关18a的状态，从而能够抑制耗电量。

另外，根据监视装置10，能够通过通信功能部19将太阳能电池串101的测定电流、测定电压、测定漏电流发送到外部装置。由此，能够通过远程方式从外部装置对太阳能电池串101进行异常监视。

另外，根据监视装置10，当太阳能电池串101发生了异常时，开关20将会切断经由监视装置10连接太阳能电池串101与功率调节系统102的电路。由此，能够防止出现尽管发生了异常还仍然从太阳能电池串101供给电力的情况。另外，根据电路是否已被切断，能够容易地确定发生了异常的太阳能电池串101。此外，开关20可以由基于操作者手动操作的断路器构成，也可以由可自动操作的电磁开关等构成。由电磁开关构成开关20的情况下，例如当太阳能电池串101发生了异常时，能够通过远程操作等自动切断电路。

另外，根据监视装置10，各个功能部被安装在同一个基板30上，在该基板30上还进一步安装有开关20。即，监视装置10为，至少其主要构成要素全部安装在同一个基板30上而形成为单元化的结构。根据该结构，能够实现监视装置10的小型化，而且，能够省略用于连接各个功能部和开关20的配线。另外，能够一体地对安装在同一个基板30上的各个功能部以及开关20进行处理，并且能够容易地进行监视装置10的组装作业和维护作业。

此外，本发明不仅限定于上述实施方式，可以在不偏离该宗旨的范围内应用于各种实施方式。

Claims

1.一种太阳光发电系统的监视装置，所述太阳光发电系统具备连接多个太阳能电池模块而形成的太阳能电池串，其中，

所述监视装置具备：

电流测定功能部，用于测定所述太阳能电池串的电流；

电压测定功能部，用于测定所述太阳能电池串的电压；

漏电流测定功能部，用于测定所述太阳能电池串的漏电流；以及

异常检测功能部，基于所述电流测定功能部测定的电流、所述电压测定功能部测定的电压、以及所述漏电流测定功能部测定的漏电流，来检测所述太阳能电池串的异常。

2.根据权利要求1所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，

在所述太阳光发电系统中具备多个所述太阳能电池串；

每一个所述太阳能电池串具备一个所述电流测定功能部。

3.根据权利要求1所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，

在所述太阳光发电系统中具备多个所述太阳能电池串；

每一个所述太阳能电池串具备一个所述漏电流测定功能部。

4.根据权利要求1所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，进一步具备：

电流测定功能部用的检查功能部，用于检测所述电流测定功能部是否正常；以及

漏电流测定功能部用的检查功能部，用于检测所述漏电流测定功能部是否正常。

5.根据权利要求1所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，进一步具备：

防逆流功能部，在所述异常检测功能部检测出所述太阳能电池串的异常时，防止电流朝所述太阳能电池串逆流；以及

旁路功能部，在所述异常检测功能部未检测出所述太阳能电池串的异常时，绕开所述防逆流功能部。

6.根据权利要求5所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，

所述旁路功能部具备：

开关，用于接通和断开用来绕开所述防逆流功能部的电路；

驱动用电压供给部，用于对所述开关施加驱动用电压，从而将所述开关切换为接通状态和断开状态；以及

保持用电压供给部，用于对所述开关施加保持用电压，从而保持已被切换为接通状态或者断开状态的所述开关的状态。

7.根据权利要求1所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，进一步具备：

通信功能部，用于将所述电流测定功能部测定的电流值、所述电压测定功能部测定的电压值、以及所述漏电流测定功能部测定的漏电流值发送到外部。

8.根据权利要求1所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，进一步具备：

开关，用于切断连接到所述太阳能电池串的电路。

9.根据权利要求8所述的太阳光发电系统的监视装置，其特征在于，

各个功能部被安装在同一个基板上，该基板上还安装有所述开关。