CN106256085A - 异常检测装置 - Google Patents

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Abstract

异常检测装置具备：电流传感器(2a)，测定在连接部(14)与各串组(S)之间流动的电流；转换器(15)，将表示电流传感器(2a)的测定结果的传感器输出转换成与预定的比率相应的信号并输出；以及检测部(3a)，根据转换器(15)所输出的信号来检测防逆流二极管(16)是否有异常。转换器(15)具有输出对表示电流从连接部(14)朝向串组(S)流动的传感器输出进行转换而得到的电流测定信号的输出特性。

Description

异常检测装置
技术领域
本发明涉及一种用于太阳能发电系统的异常检测装置。
背景技术
在太阳能发电中，采用如下结构：将预定大小的太阳能发电面板大量排列并且通过接线箱将它们的输出集中(例如，参照专利文献1)。另外，例如在所谓的百万瓦级太阳能发电所(大规模太阳能发电所)中，有时构成为大量设置将多个太阳能发电面板连接而成的串组，通过将这些串组连接到接线箱，集中各串组的输出并送入到电力转换装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-205078号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述系统中，由于在接线箱中并联连接有大量串组，例如在由于太阳能发电面板的劣化、日照量的减少等而使大量串组中的一个串组的发电电压小于其他串组的发电电压时，有时电流朝向该一个串组逆流。
如果电流朝向串组逆流，则构成串组的太阳能发电面板提前发生劣化，因此，在上述系统中，通常在各串组与将该各串组并联连接的连接部之间连接有防止电流朝向串组(太阳能发电面板侧)逆流的防逆流二极管。
但是，在该防逆流二极管由于故障等某种原因而丧失其功能的情况下，存在逆流电流流过该串组的可能性，有可能使太阳能发电面板提前发生劣化。
进而，即使防逆流二极管发生故障，也不一定总是产生逆流，因此难以检测防逆流二极管是否丧失其功能，当识别到防逆流二极管的故障时，也有可能已经是在逆流电流长期地流过串组之后。
本发明鉴于这种情形而完成，其目的在于，提供一种能够检测太阳能发电系统中的防逆流二极管的异常的异常检测装置。
用于解决课题的技术方案
作为一个实施方式的异常检测装置，检测太阳能发电系统的异常，该太阳能发电系统具备多个太阳能发电面板以及将该多个太阳能发电面板并联连接的连接部，在所述连接部与各太阳能发电面板之间连接有防逆流二极管，在所述异常检测装置中，包括：传感器，测定在所述连接部与各太阳能发电面板之间流动的电流；转换部，将表示所述传感器的测定结果的传感器输出转换成与预定的比率相应的信号并输出；以及检测部，根据所述转换部输出的信号来检测所述防逆流二极管是否有异常，所述转换部具有如下两种输出特性：输出对表示电流从所述太阳能发电面板朝向所述连接部流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性；以及输出对表示电流从所述连接部朝向所述太阳能发电面板流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性。
此外，上述实施方式不仅能够实现为上述异常检测装置，还能够实现为以上述各功能部进行的处理作为步骤的异常检测方法，或者实现为以上述各功能部进行的处理作为步骤的用于使计算机执行的程序。
发明效果
根据本发明的异常检测装置，能够检测太阳能发电系统中的防逆流二极管的异常。
附图说明
图1是示出太阳能发电系统的整体结构例的单线系统图。
图2是示出多个太阳能发电面板和连接有太阳能发电面板的接线箱的结构的一个例子的电路图。
图3是接线箱内的电流传感器周围的放大图，示出异常检测装置的结构。
图4是示出提供给转换器的来自电流传感器的传感器输出和转换器与此相应地输出的电流测定信号的关系的一个例子的图。
图5是示出其他结构所涉及的异常检测装置的结构的图。
具体实施方式
[本申请发明的实施方式的说明]
首先，在最开始列出本申请发明的实施方式的内容来进行说明。
(1)作为一个实施方式的异常检测装置，检测太阳能发电系统的异常，该太阳能发电系统具备多个太阳能发电面板以及将该多个太阳能发电面板并联连接的连接部，在所述连接部与各太阳能发电面板之间连接有防逆流二极管，在所述异常检测装置中，包括：传感器，测定在所述连接部与各太阳能发电面板之间流动的电流；转换部，将表示所述传感器的测定结果的传感器输出转换成与预定的比率相应的信号并输出；以及检测部，根据所述转换部输出的信号来检测所述防逆流二极管是否有异常，所述转换部具有如下两种输出特性：输出对表示电流从所述太阳能发电面板朝向所述连接部流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性；以及输出对表示电流从所述连接部朝向所述太阳能发电面板流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性。
根据以上述方式构成的异常检测装置，转换部具有输出对表示电流从连接部朝向上述太阳能发电面板流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性，因此检测部能够检测到产生朝向太阳能发电面板流动的逆流电流的情况。其结果是，能够检测与该太阳能发电面板连接的防逆流二极管未发挥功能而防逆流二极管发生异常的情况。
(2)在所述异常检测装置中，优选还具备切断部，该切断部在所述检测部检测到所述防逆流二极管有异常时，将与所述防逆流二极管对应的太阳能发电面板电切断。
在该情况下，在检测部检测到逆流电流的产生而检测到防逆流二极管发生异常时，将对应的太阳能发电面板电切断，因此能够抑制逆流电流流过太阳能发电面板而使该太阳能发电面板劣化的情况。
此外，上述实施方式不仅能够实现为上述异常检测装置，还能够实现为以上述各功能部进行的处理作为步骤的异常检测方法，或者实现为以上述各功能部进行的处理作为步骤的用于使计算机执行的程序。
[本申请发明的实施方式的详细内容]
以下，参照附图说明优选的实施方式。
〔1.关于系统的整体结构〕
图1是示出太阳能发电系统的整体结构例的单线系统图。此外，图示的各要素、各结构的个数只不过是一个例子。
在图中，该系统具备1个集电系统P1。在集电系统P1中，将大量的太阳能发电面板1的直流输出按每预定数量一组地分别集中到多个接线箱4(在图例中，4个)。另外，从4个接线箱4再将输出集中到上级的集电箱5。来自集电箱5的输出能够被电力转换装置7转换成交流，经由变压器11对商用电力系统提供交流电力。
上述各接线箱4具备测定与各接线箱4连接的太阳能发电面板1的发电电力(电流/电压)的传感器以及发送表示其测定结果的信息的电力线通信用的子机(以下，也称为PLC(Power Line Communication，电力线通信)子机)(详细后述)。
在从集电箱5到电力转换装置7的直流电路连接电力线通信用的母机(以下，也称为PLC母机)9。PLC母机9接收并取得从上述PLC子机通过电力线通信发送的信息。
另外，PLC母机9经由例如LAN(Local Area Network，局域网)配线而与监视装置10连接。PLC母机9与电力转换装置7一起搭载于功率调节器PC1。
此外，PLC母机9也并不是必须搭载于功率调节器PC1的内部，也可以处于功率调节器PC1周围。总之，附随于集电系统P1的集电终端(电力转换装置7的输入侧)地设置PLC母机9即可。不过，在此设为在功率调节器PC1的内部设置PLC母机9来进行说明。
图2是示出多个太阳能发电面板1和连接有太阳能发电面板1的接线箱4的结构的一个例子的电路图。
在图2中，与接线箱4连接的多个太阳能发电面板1构成多个串组S。
串组S是通过将预定数量的太阳能发电面板1例如串并联连接而构成的，构成用于将多个太阳能发电面板1连接到接线箱4的单元。在接线箱4连接有多个串组S。
在接线箱4的内部设置有将多个串组S并联连接的连接部14。连接部14通过将多个串组S并联连接而集中各串组S的发电电力。
另外，在接线箱4的内部设置有分别计测与各串组S对应地输出的电流和电压的电流传感器2a和电压传感器2v。电流传感器2a测定在连接部14与串组S之间流动的电流。另外，电压传感器2v测定连接部14与串组S之间的电压。
电流传感器2a和电压传感器2v将表示计测到的电流和电压的信息作为传感器输出而输出。根据电流传感器2a和电压传感器2v的传感器输出所示的电流和电压，求出作为对应的串组S的发电量的发电电力值。
此外，由于电压的变化较小，因此也能够将电流传感器2a所计测的电流看作对应的串组S的发电量。
进而，在接线箱4的内部设置有作为被提供电流传感器2a和电压传感器2v的传感器输出的转换部的转换器15以及上述PLC子机3。
转换器15收集表示电流传感器2a的测定结果的传感器输出和表示电压传感器2v的测定结果的传感器输出，将两个传感器输出转换成与预定的比率相应的电流测定信号和电压测定信号并输出到PLC子机3。上述两个测定信号是其他设备能够识别为电流值和电压值的信号，转换器15将两个传感器输出转换成在其他设备中能够识别为电流值和电压值的信号。
PLC子机3取得转换器15所输出的两个测定信号，根据两个测定信号而得到串组S1的电流值和电压值。PLC子机3将串组S1的电流值和电压值作为测定信息而通过电力线通信发送到PLC母机9。
另外，PLC子机3具有根据转换器15所输出的电流测定信号来检测后述的防逆流二极管是否有异常的功能。关于这一点，在后文中详细叙述。
此外，PLC子机3也并不是必须设置于接线箱4的内部，也可以处于接线箱4周围。总之，附随于接线箱4地设置PLC子机3即可。不过，在此设为在接线箱4的内部设置PLC子机3来进行说明。
PLC子机3与直流电路LP、LN连接，将表示串组S1的电流值和电压值的测定信息载于直流电路LP、LN而通过电力线通信发送。通过该电力线通信发送的发送信号经由上级的集电箱5(图1)而被送到作为集电终端的电力转换装置7的输入侧。
这样，PLC子机3所发送的测定信息从接线箱4输出，通过集电箱5而到达电力转换装置7的输入侧，并被提供给PLC母机9(图1)。
进而，测定信息从PLC母机9被提供给监视装置10。
监视装置10根据从PLC子机3提供的测定信息来识别各串组S(太阳能发电面板1)的电流值和电压值，监视各串组S。
〔2.关于异常检测装置〕
图3是接线箱4内的电流传感器2a周围的放大图，示出检测太阳能发电系统中的异常的异常检测装置的结构。此外，在图3中，着眼于作为多个串组S之一的串组S1而示出，但其他串组S也形成为同样的结构。
如图所示，对于将连接部14与串组S1(太阳能发电面板1)连接的电路L，除电流传感器2a之外，还连接有上述防逆流二极管16和切断开关17。
防逆流二极管16连接在连接部14与串组S1之间，具有防止逆流电流朝向串组S1流动的功能。
假设在由于串组S1的发电电压降低而其他串组S的发电电压变高使得电流将要朝向串组S1逆流时，通过该防逆流二极管16能够防止逆流电流流过串组S1。
切断开关17配置在连接部14与防逆流二极管16之间。切断开关17具有通过其开闭动作而使串组S1从连接部14电断开或电连接的功能。切断开关17通过从监视装置10提供的控制信号而控制其开闭动作。
此外，切断开关17通常闭合，并根据检测到异常的情况而被控制成开路，将串组S1从连接部14电切断。
在此，如上所述，本实施方式的转换器15将两个传感器2a、2v的传感器输出转换成电流测定信号和电压测定信号，而对于从电流传感器2a提供的传感器输出，构成为具有具有如下两种输出特性：将表示电流从串组S1朝向连接部14流动的传感器输出转换成电流测定信号并输出的输出特性；以及将表示电流从连接部14朝向串组S1流动的传感器输出转换成电流测定信号并输出的输出特性。
图4是示出提供给转换器15的来自电流传感器2a的传感器输出和转换器15与此相应地输出的电流测定信号的关系的一个例子的图。在图中，横轴表示电流传感器2a的传感器输出，在正的范围中示出表示电流从串组S1朝向连接部14流动的传感器输出，在负的范围中示出表示电流从连接部14朝向串组S1流动的传感器输出。另外，纵轴表示基于转换器15的电流测定信号。
转换器15在图中依照线图g而将传感器输出转换成电流测定信号(输出信号)。
如图所示，当从电流传感器2a提供表示电流从串组S1朝向连接部14流动的传感器输出时，转换器15将电流传感器2a的传感器输出转换成与预定的比率相应的正值的电流测定信号并输出。
另一方面，当从电流传感器2a提供表示电流从连接部14朝向串组S1流动的传感器输出时，转换器15将电流传感器2a的传感器输出转换成与预定的比率相应的负值的电流测定信号并输出。
因此，转换器15所输出的电流测定信号通过其正负来示出是对表示电流从串组S1朝向连接部14流动的传感器输出进行转换而得到的电流测定信号、还是对表示电流从连接部14朝向串组S1流动的传感器输出进行转换而得到的电流测定信号。
返回到图3，本实施方式的PLC子机3具备检测防逆流二极管16是否有异常的检测部3a。
PLC子机3构成为除了执行电力线通信的功能部之外还包括具有处理器、ROM、RAM等、存储部的微型计算机。在存储部中存储有用于实现PLC子机3所具有的功能的各种计算机程序。PLC子机3通过执行这些计算机程序来实现上述检测部3a等的各功能。
PLC子机3的检测部3a具有根据转换器15所输出的电流测定信号来检测防逆流二极管16是否有异常的功能。
更具体来说，检测部3a在从转换器15提供的电流测定信号是负值的情况下，检测到防逆流二极管16发生异常。
如上所述，在从转换器15提供的电流测定信号是负值的情况下，来自电流传感器2a的传感器输出表示电流从连接部14朝向串组S1流动，表示产生朝向串组S1流动的逆流电流。
产生朝向串组S1流动的逆流电流这一情况表示防逆流二极管16未发挥功能。
因此，检测部3a在从转换器15提供的电流测定信号是负值的情况下，能够检测为防逆流二极管16未发挥功能而防逆流二极管16发生异常。
如上所述，电流传感器2a、将表示电流传感器2a的测定结果的传感器输出转换成电流测定信号并输出的转换器15以及根据转换器15所输出的电流测定信号来检测防逆流二极管16是否有异常的检测部3a构成检测太阳能发电系统的异常的异常检测装置。
此外，转换器15对于测定各串组S的电流值的其他电流传感器2a的传感器输出，进行与上述相同的转换。
另外，检测部3a对于与各串组S对应地连接的其他防逆流二极管16，与上述同样地检测是否有异常。
根据上述结构，转换器15具有将对表示电流从连接部14朝向串组S流动的传感器输出进行转换而得到的电流测定信号输出为负值的输出特性，因此检测部3a能够检测到产生朝向串组S流动的逆流电流的情况。其结果是，能够检测到与该串组S连接的防逆流二极管16未发挥功能而防逆流二极管16发生异常的情况。
当检测到防逆流二极管16发生异常时，PLC子机3通过电力线通信将表示防逆流二极管16发生异常的异常通知发送到PLC母机9(图1)。
该异常通知包括表示多个串组S中的哪个串组S的防逆流二极管16发生异常的信息。
异常通知通过PLC母机9提供给监视装置10。
监视装置10在被提供异常通知时，将用于使在由该异常通知示出的串组S与接线箱4之间配置的切断开关17开路的控制信号提供给PLC母机9，通过电力线通信将该控制信号发送到PLC子机3。
接收到上述控制信号的PLC子机3将该控制信号提供给切断开关17。
切断开关17在被提供用于使切断开关17开路的控制信号时，从闭合状态执行开路动作。
切断开关17通过开路动作而将串组S从连接部14电切断。由此，能够防止逆流电流流过串组S。
这样，在本实施方式中，由于具备当检测部3a检测到防逆流二极管16有异常时将与防逆流二极管16对应的串组S(太阳能发电面板1)电切断的切断开关17(切断部)，因此能够抑制逆流电流流过串组S而使该串组S劣化的情况。
〔3.其他〕
此外，本发明不限定于上述实施方式。
在上述实施方式中，例示了当检测部3a检测到防逆流二极管16发生异常时控制切断开关17以使其进行开路动作的情况，但也可以构成为当检测部3a检测到防逆流二极管16的异常时，将表示发生异常的信息通过通知给外部而进行输出。
在该情况下，能够构成为，当检测部3a将表示防逆流二极管16发生异常的信息发送到监视装置10时，监视装置10将从检测部3a发送来的上述信息通知给外部。
根据上述构成，能够通过监视装置10的通知而使系统的操作者等认识到发生异常的情况。
另外，进而，在该情况下，也可以设为能够通过手动操作使切断开关17断开或连接，通过监视装置10的通知而认识到发生异常的操作者等能够通过操作切断开关17来将串组S从连接部14电切断。
另外，在上述实施方式中，示出了PLC子机3具有检测部3a的情况，但是，例如也可以构成为PLC母机9具有检测部。在该情况下，转换器15所输出的电流测定信号通过电力线通信发送。
另外，如图5所示，也可以在接线箱4内部设置具有上述实施方式中的检测部3a的功能的检测控制装置30。
在该情况下，检测控制装置30具有根据转换器15所输出的电流测定信号来检测防逆流二极管16是否有异常的功能，并且具有当检测到防逆流二极管16有异常时向用于将与该防逆流二极管16对应的串组S切断的切断开关17发送用于使该切断开关17开路的控制信号的功能。
根据该结构，检测控制装置30能够通过接线箱4内的结构而执行对防逆流二极管16的异常的检测以及对切断开关17的控制。
此外，应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是示例性的而非限制性。本发明的范围不通过上述意义来表示，而通过权利要求书来表示，旨在包括与权利要求书均等的意义和范围内的所有变更。
标号说明
1 太阳能发电面板
2a 电流传感器
2v 电压传感器
3 PLC子机
3a 检测部
4 接线箱
5 集电箱
7 电力转换装置
9 PLC母机
10 监视装置
11 变压器
14 连接部
15 转换器(转换部)
16 防逆流二极管
17 切断开关
30 检测控制装置
P1 集电系统
PC1 功率调节器
S、S1 串组。

Claims (2)

1.一种异常检测装置，检测太阳能发电系统的异常，该太阳能发电系统具备多个太阳能发电面板以及将该多个太阳能发电面板并联连接的连接部，在所述连接部与各太阳能发电面板之间连接有防逆流二极管，
所述异常检测装置的特征在于，包括：
传感器，测定在所述连接部与各太阳能发电面板之间流动的电流；
转换部，将表示所述传感器的测定结果的传感器输出转换成与预定的比率相应的信号并输出；以及
检测部，根据所述转换部输出的信号来检测所述防逆流二极管是否有异常，
所述转换部具有如下两种输出特性：
输出对表示电流从所述太阳能发电面板朝向所述连接部流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性；以及
输出对表示电流从所述连接部朝向所述太阳能发电面板流动的传感器输出进行转换而得到的信号的输出特性。
2.根据权利要求1所述的异常检测装置，其特征在于，
还具备切断部，该切断部在所述检测部检测到所述防逆流二极管有异常时，将与所述防逆流二极管对应的太阳能发电面板电切断。
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