CN115176407A - 异常探测装置、异常探测方法、程序、室内布线系统、功率调节器、断路器、太阳能板、太阳能板附属模块以及连接箱 - Google Patents

异常探测装置、异常探测方法、程序、室内布线系统、功率调节器、断路器、太阳能板、太阳能板附属模块以及连接箱 Download PDF

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CN115176407A CN202180017304.7A CN202180017304A CN115176407A CN 115176407 A CN115176407 A CN 115176407A CN 202180017304 A CN202180017304 A CN 202180017304A CN 115176407 A CN115176407 A CN 115176407A
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木寺和宪
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Abstract

异常探测装置(10)具备：判定部(11)，其判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，该通信线将具有通信功能的DC/DC转换器(31)与DC/DC转换器(32和33)及逆变器(34)连接；以及输出部(12)，在判定为通信连接丢失的情况下，该输出部(12)输出异常信号。

Description

异常探测装置、异常探测方法、程序、室内布线系统、功率调节 器、断路器、太阳能板、太阳能板附属模块以及连接箱
技术领域
本发明涉及一种异常探测装置、异常探测方法、程序、室内布线系统、功率调节器、断路器、太阳能板、太阳能板附属模块以及连接箱。
背景技术
以往，已知将从PV(Photo Voltaic：光伏)板(太阳能板)等经由布线供给的直流电力利用逆变器等设备变换为交流电力的系统。关于将这样的直流电源与设备连接的布线，报告有该布线因外部因素或经年劣化等而发生损伤或者断裂的情况。有时会因这样的布线的损伤等而产生电弧(即电弧放电)等异常。因此，提出了用于探测布线中的电弧等异常的检测单元(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-7765号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述专利文献1中，需要设置用于测定布线的电压的电压检测单元以及用于测定布线的电流的电流检测单元来作为布线的异常的检测单元，系统会大型化、还会高成本化。
因此，本发明提供一种能够容易地探测布线的异常的异常探测装置等。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的异常探测装置的一个方式具备：判定部，其判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，所述通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接；以及输出部，在判定为所述通信连接丢失的情况下，所述输出部输出异常信号。
本发明所涉及的异常探测方法的一个方式包括以下步骤：判定步骤，判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，所述通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接；以及输出步骤，在判定为所述通信连接丢失的情况下，输出异常信号。
本发明所涉及的程序的一个方式是用于使计算机执行上述的异常探测方法的程序。
本发明所涉及的室内布线系统的一个方式具备上述的异常探测装置、所述通信线以及设置于室内并与所述通信线连接的设备。
本发明所涉及的功率调节器的一个方式具备上述的异常探测装置、所述电压变换器以及对所述电压变换器的输出电力进行变换的变换器。
本发明所涉及的断路器的一个方式具备上述的异常探测装置，在判定为所述通信连接丢失的情况下，所述断路器将所述通信线中流动的电流切断。
本发明所涉及的太阳能板的一个方式具备上述的异常探测装置，所述太阳能板利用太阳能进行发电。
本发明所涉及的太阳能板附属模块的一个方式具备上述的异常探测装置，所述太阳能板附属模块对从太阳能板输出的信号进行变换。
本发明所涉及的连接箱的一个方式具备上述的异常探测装置，所述连接箱将太阳能板与功率调节器连接。
发明的效果
根据本发明的一个方式，能够容易地探测布线的异常。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的太阳能发电系统的一例的结构图。
图2是示出实施方式1所涉及的异常探测装置的动作的一例的流程图。
图3是示出实施方式2所涉及的室内布线系统的一例的结构图。
图4是用于说明本发明所涉及的异常探测装置的应用例的图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施方式。以下所说明的实施方式均表示本发明的一个具体例。因而，以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接方式、步骤以及步骤的顺序等是一个例子，其主旨并不在于限定本发明。
此外，各图是示意图，未必严格地进行图示。另外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记并省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
图1是示出实施方式1所涉及的太阳能发电系统1的一例的结构图。
太阳能发电系统1具备太阳能板41、蓄电池51及52、DC/DC转换器31、32及33、逆变器34以及异常探测装置10。
太阳能板41利用太阳能来进行发电并产生直流电力。由太阳能板41产生的直流电力被供给到DC/DC转换器31。
蓄电池51对来自DC/DC转换器32的直流电力进行蓄电，蓄电池52对来自DC/DC转换器33的直流电力进行蓄电。例如，蓄电池51及52可以搭载于电动汽车或者电动自行车等，也可以被用于向家庭用电气设备等供给电力。
DC/DC转换器31、32及33是将所供给的直流电力的直流电压进行升压或者降压后输出的电压变换器。DC/DC转换器31、32及33的电压变换功能例如通过电容器、线圈以及半导体开关等实现。
DC/DC转换器31将从太阳能板41供给的直流电力进行升压或者降压后输出到DC/DC转换器32及33以及逆变器34。DC/DC转换器31具有正极和负极，正极与正极侧直流电力线连接，负极与负极侧直流电力线连接。将该正极侧直流电力线和该负极侧直流电力线统称为布线21。布线21例如从DC/DC转换器31向DC/DC转换器32及33以及逆变器34分支。利用布线21从DC/DC转换器31向DC/DC转换器32及33以及逆变器34供给直流电力。例如，DC/DC转换器31具备半导体开关，该半导体开关对经由布线21的向DC/DC转换器32及33以及逆变器34的电力供给的接通/断开进行切换。
DC/DC转换器31是具有通信功能的电压变换器的一例。DC/DC转换器32及33以及逆变器34是与DC/DC转换器31进行通信的设备的一例。DC/DC转换器31与DC/DC转换器32及33以及逆变器34的通信连接是经由通信线来进行的。布线21是通信线的一例。如上所述，布线21是直流电力线，通信线兼用作将DC/DC转换器31与DC/DC转换器32及33以及逆变器34连接的直流电力线。例如，通过使用兼作通信线和直流电力线的布线21的PLC(Power LineCommunication：电力线通信)或者PoE(Power over Ethernet(注册商标)：以太网供电)，来进行DC/DC转换器31与DC/DC转换器32及33以及逆变器34的通信。
DC/DC转换器32将从DC/DC转换器31供给的直流电力进行升压或者降压后输出到蓄电池51。DC/DC转换器32具有正极和负极，正极与正极侧直流电力线连接，负极与负极侧直流电力线连接。将该正极侧直流电力线和该负极侧直流电力线统称为布线22。利用布线22从DC/DC转换器32向蓄电池51供给直流电力。例如，DC/DC转换器32具备半导体开关，该半导体开关对经由布线22的向蓄电池51的电力供给的接通/断开进行切换。
DC/DC转换器32是具有通信功能的电压变换器的一例。也就是说，DC/DC转换器32既是与作为电压变换器的DC/DC转换器31进行通信的设备，也是电压变换器。蓄电池51是与DC/DC转换器32进行通信的设备的一例。DC/DC转换器32与蓄电池51的通信连接是经由通信线来进行的。布线22是通信线的一例。如上所述，布线22是直流电力线，通信线兼用作将DC/DC转换器32与蓄电池51连接的直流电力线。例如，通过使用兼作通信线和直流电力线的布线22的PLC或者PoE，来进行DC/DC转换器32与蓄电池51的通信。
DC/DC转换器33将从DC/DC转换器31供给的直流电力进行升压或者降压后输出到蓄电池52。DC/DC转换器33具有正极和负极，正极与正极侧直流电力线连接，负极与负极侧直流电力线连接。将该正极侧直流电力线和该负极侧直流电力线统称为布线23。利用布线23从DC/DC转换器33向蓄电池52供给直流电力。例如，DC/DC转换器33具备半导体开关，该半导体开关对经由布线23的向蓄电池52的电力供给的接通/断开进行切换。
DC/DC转换器33是具有通信功能的电压变换器的一例。也就是说，DC/DC转换器33既是与作为电压变换器的DC/DC转换器31进行通信的设备，也是电压变换器。蓄电池52是与DC/DC转换器33进行通信的设备的一例。DC/DC转换器33与蓄电池52的通信连接是经由通信线来进行的。布线23是通信线的一例。如上所述，布线23是直流电力线，通信线兼用作将DC/DC转换器33与蓄电池52连接的直流电力线。例如，通过使用兼作通信线和直流电力线的布线23的PLC或者PoE，来进行DC/DC转换器33与蓄电池52的通信。
逆变器34将从DC/DC转换器31供给的直流电力变换为交流电力后输出。逆变器34例如采用MPPT(Maximum Power Point Tracking：最大功率点跟踪)方式，将从DC/DC转换器31供给的直流电力的电流和电压分别调整为使电力最大的值。例如，逆变器34将直流电力变换为电压为100V、频率为50Hz或者60Hz的交流电力。该交流电力被用在家庭用电气设备等中。
例如，虽然能够通过在布线设置电流检测单元或者电压检测单元等来探测布线的异常(例如损伤或者断裂等)，但当设置了电流检测单元或者电压检测单元等时，系统会大型化、高成本化。
因此，为了容易地探测布线的异常，使用异常探测装置10。异常探测装置10例如通过微型计算机(微控制器)实现。微型计算机是具有保存有程序的ROM、RAM、执行程序的处理器(CPU：Central Processing Unit，中央处理单元)、计时器、A/D变换器以及D/A变换器等的半导体集成电路等。此外，异常探测装置10也可以通过由A/D变换器、逻辑电路、门阵列以及D/A变换器等构成的专用的电子电路来以硬件的方式实现。异常探测装置10例如以能够通过无线或者有线进行通信的方式与DC/DC转换器31、32及33以及逆变器34连接，能够接收来自DC/DC转换器31、32及33以及逆变器34的通知。
异常探测装置10具备判定部11和输出部12。判定部11和输出部12是通过由处理器执行存储器中存储的程序而实现的。使用图2来说明判定部11和输出部12的动作。
图2是示出实施方式1所涉及的异常探测装置10的动作的一例的流程图。
判定部11判定经由通信线的通信连接是否丢失，其中，该通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接(步骤S11)。例如，DC/DC转换器31与DC/DC转换器32定期地进行用于确认DC/DC转换器31与DC/DC转换器32的通信连接有效的心跳信号(heartbeat)的发送接收。同样地，例如，DC/DC转换器31与DC/DC转换器33也进行心跳信号的发送接收，DC/DC转换器31与逆变器34也进行心跳信号的发送接收，DC/DC转换器32与蓄电池51也进行心跳信号的发送接收，DC/DC转换器33与蓄电池52也进行心跳信号的发送接收。例如，DC/DC转换器31、32及33以及逆变器34在不再能够定期地从通信对方接收到心跳信号时，将该意思通知给异常探测装置10。由此，判定部11能够判定经由将具有通信功能的电压变换器与设备连接的通信线进行的通信连接是否丢失。例如，异常探测装置10在从DC/DC转换器32被通知了不再能够定期地从蓄电池51接收到心跳信号的情况下，能够判定为经由将DC/DC转换器32与蓄电池51连接的布线22进行的通信连接丢失。
判定部11在判定为经由将电压变换器与设备连接的通信线进行的通信连接未丢失的情况下(在步骤S11中为“否”)，继续进行步骤S11中的处理。
在判定为通信连接丢失的情况下(在步骤S11中为“是”)，输出部12输出异常信号(步骤S12)。例如，异常信号包括用于将从电压变换器向设备的电力供给切断的信号。例如，在判定为DC/DC转换器32与蓄电池51的通信连接丢失的情况下，输出部12向DC/DC转换器32输出用于将从DC/DC转换器32向蓄电池51的电力供给切断的信号。DC/DC转换器32接收该信号，由此，例如控制对经由布线22的向蓄电池51的电力供给的接通/断开进行切换的半导体开关来将向蓄电池51的电力供给切断。另外，异常信号也可以包括用于使太阳能发电系统1的用户或者管理者等获知异常的信号，输出部12也可以利用该信号来通知布线22存在异常。
此外，异常探测装置10也可以由DC/DC转换器31、32及33以及逆变器34中的任一方具备。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的异常探测装置10具备：判定部11，其判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，该通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接；以及输出部12，在判定为通信连接丢失的情况下，该输出部12输出异常信号。
据此，能够仅通过判定通信连接是否丢失来探测布线的异常。换言之，也可以不在布线设置电压检测单元或者电流检测单元等，能够容易地探测布线的异常。
例如，通信线也可以兼用作将电压变换器与设备连接的直流电力线。
电力供给中使用的直流电力线涉及到安全性，因此探测直流电力线的异常的重要性高。这是由于直流电力线的异常存在因漏电、短路或者电弧放电等引起的电火灾的危险性。根据本方式，能够通过判定通信连接是否丢失来容易地探测这样的直流电力线的异常。
例如，异常信号也可以包括用于将从电压变换器向设备的电力供给切断的信号。
据此，在探测出布线的异常的情况下，能够将从电压变换器向设备的电力供给切断，从而能够确保安全。
(实施方式2)
在实施方式1中，说明了在太阳能发电系统中具备异常探测装置的例子，但也可以是，在室内布线系统中具备异常探测装置。使用图3来对此进行说明。
图3是示出实施方式2所涉及的室内布线系统2的一例的结构图。此外，图3中还示出了与室内布线系统2连接的系统电源40。
系统电源40是供给由发电厂等生成的交流电力的电源。
室内布线系统2具备AC/DC转换器30、布线20、照明器具53、54及55以及异常探测装置10。AC/DC转换器30、布线20、照明器具53、54及55以及异常探测装置10设置于独立式住宅、集体住宅、大厦或者工厂等设施的室内。
AC/DC转换器30是从系统电源40被供给交流电力、并将所供给的交流电力变换为直流电力后输出的电压变换器。AC/DC转换器30将变换得到的直流电力输出到照明器具53、54及55。AC/DC转换器30具有正极和负极，正极与正极侧直流电力线连接，负极与负极侧直流电力线连接。将该正极侧直流电力线和该负极侧直流电力线统称为布线20。布线20例如从AC/DC转换器30向照明器具53、54及55分支。利用布线20从AC/DC转换器30向照明器具53、54及55供给直流电力。例如，AC/DC转换器30具备半导体开关，该半导体开关对经由布线20的向照明器具53、54以及55的电力供给的接通/断开进行切换。
AC/DC转换器30是具有通信功能的电压变换器的一例。照明器具53、54及55是与AC/DC转换器30进行通信的设备的一例。AC/DC转换器30与照明器具53、54及55的通信连接是经由通信线来进行的。布线20是通信线的一例。如上所述，布线20是直流电力线，通信线兼用作将AC/DC转换器30与照明器具53、54及55连接的直流电力线。例如，通过使用兼作通信线和直流电力线的布线20的PLC或者PoE，来进行AC/DC转换器30与照明器具53、54及55的通信。
此外，设备不限于照明器具，只要是设置于室内的设备即可，没有特别限定。例如，设备也可以是扬声器或者麦克风等。
例如，虽然能够通过在布线20设置电流检测单元或者电压检测单元等来探测布线的异常(例如损伤或者断裂等)，但当设置了电流检测单元或者电压检测单元等时，系统会大型化、高成本化。
因此，为了容易地探测布线的异常，在本实施方式中也使用异常探测装置10。异常探测装置10与实施方式1中的异常探测装置相同，在应用目的地成为室内布线系统2这一方面与实施方式1不同。
例如，AC/DC转换器30与照明器具53定期地进行用于确认AC/DC转换器30与照明器具53的通信连接有效的心跳信号的发送接收。同样地，例如，AC/DC转换器30与照明器具54也进行心跳信号的发送接收，AC/DC转换器30与照明器具55也进行心跳信号的发送接收。例如，AC/DC转换器30在不再能够定期地从照明器具53、54或者55接收到心跳信号时，将该意思通知给异常探测装置10。
判定部11和输出部12的动作与实施方式1中所说明的动作相同，因此省略说明。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的室内布线系统2具备异常探测装置10、通信线(例如布线20)以及设置于室内的设备(例如照明器具53、54及55)。
这样，也可以将异常探测装置10应用于室内布线系统2，能够提供能够容易地探测布线的异常的室内布线系统2。
(其它实施方式)
以上，说明了实施方式所涉及的异常探测装置等，但本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中，说明了通信线兼用作将电压变换器与设备连接的直流电力线的例子，但也可以是，通信线不兼用作直流电力线。
例如，在上述实施方式中，说明了不在布线设置电流检测单元或者电压检测单元的例子，但也可以在布线设置电流检测单元或者电压检测单元。而且，也可以是，判定部11在判定为通信连接丢失之后，对从电流检测单元或者电压检测单元获取的电气参数(例如电流或者电压)的频率成分进行分析，确定异常的种类等。
例如，在上述实施方式中，说明了将异常探测装置应用于太阳能发电系统和室内布线系统的例子，但应用例不限于此。使用图4来说明本发明所涉及的异常探测装置(即能够容易地探测布线的异常的异常探测装置)的其它应用例。
图4是用于说明本发明所涉及的异常探测装置的应用例的图。
本发明所涉及的异常探测装置例如应用于将从太阳能板310经由布线供给的直流电力使用功率调节器500变换为交流电力的系统。在本应用例中，多组(例如3组)将多个(例如3个)太阳能板310通过1个布线600(串)串联连接而成的太阳能板组被进行排列，从而形成了太阳能电池阵列300。多个布线600通过连接箱400被汇总后与功率调节器500连接。布线600是通信线。
例如，针对每个布线600设置有断路器410，在此，将断路器410设置于连接箱400内。此外，断路器410也可以不设置于连接箱400内。例如，断路器410也可以设置于连接箱400与太阳能电池阵列300之间，还可以不针对每个布线600设置而是设置于连接箱400与功率调节器500之间。
太阳能板310例如具有对从太阳能板310输出的信号进行变换的太阳能板附属模块320。太阳能板附属模块320例如是优化每个太阳能板310的发电量的DC/DC转换器。此外，太阳能板310也可以不具有太阳能板附属模块320。
功率调节器500具备电压变换器(例如DC/DC转换器)以及将电压变换器的输出电力(直流电力)变换为交流电力的变换器(例如逆变器)。
例如，也可以是，功率调节器500具备异常探测装置。在判定为产生了电弧的情况下，停止功率调节器500。
例如，也可以是，断路器410具备异常探测装置。在判定为发生了异常的情况下，断路器410将布线600中流动的电流切断。
另外，例如，也可以是，太阳能板310或者太阳能板附属模块320具备异常探测装置。在判定为发生了异常的情况下，太阳能板310或者太阳能板附属模块320停止向布线600的输出。
另外，例如，也可以是，连接箱400具备异常探测装置。在判定为发生了异常的情况下，连接箱400例如通过断路器410等将布线600中流动的电流切断。
此外，本发明所涉及的异常探测装置不限于这些，而是能够应用于需要探测布线的异常的所有系统。
这样，功率调节器500也可以具备异常探测装置、电压变换器以及对电压变换器的输出电力进行变换的变换器。断路器410也可以具备异常探测装置，在判定为通信连接丢失的情况下，将通信线中流动的电流切断。另外，太阳能板310也可以具备异常探测装置，该太阳能板310利用太阳能进行发电。另外，太阳能板附属模块320也可以具备异常探测装置，该太阳能板附属模块320对从太阳能板310输出的信号进行变换。另外，连接箱400也可以具备异常探测装置，该连接箱400将太阳能板310与功率调节器500连接。
另外，本发明不仅能够实现为异常探测装置，还能够实现为包括构成异常探测装置的各构成要素所进行的步骤(处理)的异常探测方法。
具体地说，如图2所示，异常探测方法包括以下步骤：判定步骤(步骤S11)，判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，该通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接；以及输出步骤(步骤S12)，在判定为通信连接丢失的情况下(在步骤S11中为“是”)，输出异常信号。
例如，这些步骤也可以由计算机(计算机系统)执行。而且，本发明能够实现为用于使计算机执行这些方法所包括的步骤的程序。并且，本发明能够实现为记录有该程序的作为CD-ROM等的非暂时性的计算机可读取的记录介质。
例如，异常探测装置也可以在个人计算机等通用计算机中以软件的方式实现。
此外，对各实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方式、通过在不脱离本发明的主旨的范围内对各实施方式中的构成要素和功能进行任意组合而实现的方式也包含在本发明中。
附图标记说明
1：太阳能发电系统；2：室内布线系统；10：异常探测装置；11：判定部；12：输出部；20、21、22、23、600：布线；30：AC/DC转换器；31、32、33：DC/DC转换器；34：逆变器；40：系统电源；41、310：太阳能板；51、52：蓄电池；53、54、55：照明器具；300：太阳能电池阵列；320：太阳能板附属模块；400：连接箱；410：断路器；500：功率调节器。

Claims (11)

1.一种异常探测装置，具备：
判定部，其判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，所述通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接；以及
输出部，在判定为所述通信连接丢失的情况下，所述输出部输出异常信号。
2.根据权利要求1所述的异常探测装置，其中，
所述通信线兼用作将电压变换器与设备连接的直流电力线。
3.根据权利要求1或2所述的异常探测装置，其中，
所述异常信号包括用于将从所述电压变换器向所述设备的电力供给切断的信号。
4.一种异常探测方法，包括以下步骤：
判定步骤，判定经由通信线进行的通信连接是否丢失，其中，所述通信线将具有通信功能的电压变换器与设备连接；以及
输出步骤，在判定为所述通信连接丢失的情况下，输出异常信号。
5.一种程序，用于使计算机执行根据权利要求4所述的异常探测方法。
6.一种室内布线系统，具备：
根据权利要求1～3中的任一项所述的异常探测装置；
所述通信线；以及
设备，其设置于室内，并与所述通信线连接。
7.一种功率调节器，具备：
根据权利要求1～3中的任一项所述的异常探测装置；
所述电压变换器；以及
变换器，其对所述电压变换器的输出电力进行变换。
8.一种断路器，
具备根据权利要求1～3中的任一项所述的异常探测装置，
其中，在判定为所述通信连接丢失的情况下，所述断路器将所述通信线中流动的电流切断。
9.一种太阳能板，
具备根据权利要求1～3中的任一项所述的异常探测装置，
其中，所述太阳能板利用太阳能进行发电。
10.一种太阳能板附属模块，
具备根据权利要求1～3中的任一项所述的异常探测装置，
其中，所述太阳能板附属模块对从太阳能板输出的信号进行变换。
11.一种连接箱，
具备根据权利要求1～3中的任一项所述的异常探测装置，
其中，所述连接箱将太阳能板与功率调节器连接。
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