DE102008062659A1 - Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung des Solargenerators einer PV-Anlage - Google Patents

Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung des Solargenerators einer PV-Anlage Download PDF

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Jörg Kirchhof
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Inst Solare Energieversorgungstechnik Iset
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    • G08B13/02Mechanical actuation
    • G08B13/14Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (31) zur Diebstahl-Überwachung des Solargenerators (1) einer PV-Anlage beschrieben. Erfindungsgemäß wird hierzu der Umstand genutzt, dass jeder Solargenerator (1) aufgrund inhärenter Induktivitäten und Kapazitäten eine ganz bestimmte Impedanz aufweist, die zu charakteristischen hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators (1) führt, die bei Manipulationen am Solargenerator (1) oder Diebstahl des Solargenerators (1) oder einzelner Module davon verändert werden. Erfindungsgemäß enthält die Vorrichtung (31) Mittel zur Untersuchung und Mittel zur Anzeige von Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften (Fig. 7).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Photovoltaische Anlagen (nachfolgend kurz als PV-Anlagen bezeichnet) enthalten als elektrische Energie erzeugende Elemente eine Vielzahl von Solarzellen, die zu Solarmodulen miteinander verbunden werden. Durch Reihen- und/oder Parallelschaltung derartiger Solarmodule entsteht ein sogenannter Solargenerator. Dieser wird je nach Bedarf im freien Gelände, auf Hausdächern, an Fassaden od. dgl. montiert. Infolgedessen sind die einzelnen Solarmodule oder auch der komplette Solargenerator mehr oder weniger der Gefahr von Diebstählen ausgesetzt.
  • Es sind daher bereits zahlreiche Vorrichtungen zur Diebstahl-Überwachung von Solarmodulen bekannt geworden. Diese bestehen im einfachsten Fall aus den Solargeneratoren unmittelbar zugeordneten, optischen Überwachungssystemen oder aus die Solargeneratoren umgebenden Absperrungen, die ihrerseits unter Ausnutzung von Ultraschall-, Infrarot- oder elektrischen Sensoren überwacht werden. Da derartige Vorrichtungen wenig effektiv sind, sind auch bereits zahlreiche andere Vorrichtungen bekannt geworden, die zwar eine wirkungsvollere Überwachung ermöglichen, aber technisch und finanziell aufwendig sind und bei bereits bestehenden Anlagen nur schwer nachträglich installiert werden können.
  • Eine bekannte Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung ( DE 38 15 691 C2 ) verwendet an den Solargeneratoren montierte, Ruhesignale aussendende Sender und entfernt davon angeordnete Empfänger, die bei einem durch Manipulationen am Solargenerator bedingten Ausbleiben der Ruhesignale einen Alarm auslösen.
  • Eine andere bekannte Vorrichtung ( DE 198 44 977 A1 ) ist mit einer im Solargenerator untergebrachten Unterbrechungseinrichtung versehen, die ein codiertes Signal an eine bei einem Verbraucher angeordnete Freigabeeinrichtung sendet, die ihrerseits ein Antwortsignal an die Unterbrechungseinrichtung übermittelt. Bleibt das Antwortsignal für eine bestimmte Zeitlang aus, wird die Energieübertragung vom Solargenerator zum Verbraucher unterbrochen, was zur Erzeugung eines Alarmsignals genutzt werden kann.
  • Eine weitere bekannte Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung ( DE 20 2005 020 161 U1 ) arbeitet mit der während der Dämmerung oder in der Nacht noch in einem Solargenerator vorhandenen Restspannung und löst einen Alarm aus, wenn diese Restspannung aufgrund eines Diebstahls od. dgl. auf Null absinkt.
  • Schließlich ist es bekannt ( DE 20 2006 000 073 U1 ), die einzelnen Module eines Solargenerators durch eine mechanische Schutzvorrichtung in Form eines alle Module durchsetzenden, gegen Durchtrennen widerstandsfähigen Strangs, z. B. eines Drahtseils, oder durch eine aus Kondensatoren bestehende, unterhalb der Module angeordnete Sensorfläche vor Diebstahl zu schützen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung eines Solargenerators vorzuschlagen, die vergleichsweise geringe Installationskosten verursacht, auch leicht nachträglich an bereits bestehenden Solargeneratoren angebracht werden kann, keine Veränderungen der einzelnen Module der PV-Anlage erfordert und unabhängig davon wirksam ist, ob nur ein Modul oder mehrere oder alle Module des Solargenerators unbefugt entfernt werden.
  • Gelöst wird dieses Problem erfindungsgemäß dadurch, dass die Vorrichtung mit Mitteln zur Untersuchung hochfrequenter Eigenschaften des Solargenerators versehen ist, die durch dem Solargenerator inhärente Induktivitäten und Kapazitäten festgelegt sind, und außerdem Mittel zur Auswertung von Änderungen dieser hochfrequenten Eigenschaften aufweist.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein photovoltaischer Generator aufgrund der elektrischen Verbindungen und der flächigen Anordnung der einzelnen Solarzellen innerhalb der Module unvermeidbar (parasitäre) Induktivitäten und Kapazitäten aufweist. Diese bestimmen die hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators, d. h. insbesondere dessen Wechselstromwiderstand (Impedanz), und können dadurch, dass dem Solargenerator elektrische Wechselsignale zugeführt werden, auf vielfache Weise untersucht und gemessen werden. Ändern sich die hochfrequenten Eigenschaften in unzulässiger Weise, dann kann dies zur Erzeugung von Alarmsignalen benutzt werden. Der Solargenerator wird dadurch selbst zum Sensor gegenüber unerlaubten Manipulationen, wie sie z. B. beim Diebstahl des Solargenerators oder auch einzelner Module eintreten, und kann daher ohne aufwendige Hilfsmittel unmittelbar zur Anzeige eines Diebstahls od. dgl. angewendet werden. Dadurch lässt sich eine insgesamt äußerst preisgünstige und auch nachträglich noch montierbare Überwachungsvorrichtung herstellen.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen aus Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 schematisch eine übliche PV-Anlage mit einem eine Mehrzahl von Modulen aufweisenden Solargenerator und einer an diesen angeschlossenen Messvorrichtung;
  • 2 das Ersatzschaltbild des Solargenerators nach 1;
  • 3 einen idealisierten Impedanzverlauf des Solargenerators nach 1 und 2 in Abhängigkeit von der Frequenz;
  • 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung des Solargenerators nach 1;
  • 5 schematisch des Grundprinzip der Erfindung;
  • 6 schematisch die An- und Auskopplung von Signalen an einer Anschlussleitung des Solargenerators nach 1; und
  • 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung des Solargenerators nach 1.
  • Nach 1 enthält eine übliche PV-Anlage einen Solargenerator 1, der aus durch elektrische Leitungen 2 verbundenen Solarmodulen 3 zusammengesetzt ist. Wie 1 zeigt, bilden mehrere, aus einer Vielzahl von in Serienschaltung verbundenen Modulen 3 jeweils einen String, so dass der Solargenerator auch als Parallelschaltung einer Mehrzahl von Strings aufgefasst werden kann. Jeder Solarmodul 3 besteht seinerseits aus nicht einzeln dargestellten Solarzellen. Über je eine Anschlussleitung 4 und 5, von denen auch eine geerdet sein kann, wird die vom Solargenerator 1 in Form von Gleichstrom und Gleichspannung erzeugte elektrische Energie der weiteren Verwendung, insbesondere einem Verbraucher von elektrischer Energie zugeführt.
  • Wie in 2 anhand eines schematischen Ersatzschaltbildes für den Solargenerator 1 nach 1 angedeutet ist, weisen die elektrischen Leitungen 2, die die Module 3 und deren Zellen elektrisch miteinander verbinden, unvermeidbar Induktivitäten 6 auf. In entsprechender Weise entstehen durch die flächig verteilten Solarzellen, die z. B. ent weder während des Herstellungprozesses auf ein Trägermaterial aufgebracht werden oder aus Halbleiterscheiben bestehen, unvermeidbar parasitäre Kapazitäten 7, die zusammen mit den Induktivitäten 6 dem Solargenerator 1 insgesamt eine von derjeweiligen Bauart und Baugröße abhängige Impedanz verleihen. Außerdem bilden die Induktivitäten 6 und Kapazitäten 7 elektrische Schwingkreise, die zu Resonanzen fähig sind.
  • Die Erfindung macht sich dieses nachfolgend unter dem Begriff ”hochfrequente Eigenschaften” zusammengefasste Verhalten zum Zwecke der Diebstahl-Überwachung des gesamten Solargenerators 1 oder einzelner Teile davon zunutze. Begünstigt wird dies vor allem durch die Feststellung, dass sich die hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators 1 bereits dann charakteristisch verändern, wenn nur ein einziger Modul 3 beschädigt oder entfernt wird.
  • 1 und 2 zeigen eine Möglichkeit, die hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators 1 zu untersuchen und zu messen. Hierzu werden die Anschlussleitungen 4 und 5, an denen zusätzlich die vom Solargenerator 1 erzeugte Gleichspannung anliegt, mit einer hochfrequenten Wechselspannungsquelle 8 verbunden, deren Frequenz bei einer Amplitude von z. B. 1 V z. B zwischen 100 kHz und 10 MHz verändert werden kann. Außerdem wird an die Anschlussleitungen 4 und 5 ein Wechselspannungsmessgerät 9 gelegt, während z. B. in die Anschlussleitung 4 ein Wechselstrommessgerät 10 geschaltet wird. Wird nun die Frequenz der Wechselspannungsquelle 8 kontinuierlich geändert, dann ändern sich die den Solargenerator 1 durchfließenden Ströme und die gemessenen Spannungen. Dies ist in 3 durch eine Kurve 11 angedeutet, die die Abhängigkeit der Impedanz Z des Solargenerators 1 von der Frequenz f angibt, wobei die Impedanzen aus den Quotienten U/i der mit den Messgeräten 9 und 10 erhaltenen Spannungen U und Strömen i bei den entsprechenden Frequenzen berechnet wurden. Alternativ würde dasselbe Ergebnis erhalten, wenn zunächst die Gleichung für den Wechselstromwiderstand z. B. des in 2 dargestellten Schaltkreises ermittelt und anhand dieser Gleichung dann die Impedanzen Z für verschiedene Frequenzen berechnet würden. Wie 3 zeigt, gibt es in der Kurve 11 zahlreiche Maxima 12 und Minima 14, die Parallel- und Serienresonanzstellen entsprechen.
  • Zur Untersuchung und/oder Messung der hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators 1 gibt es zahlreiche Möglichkeiten. Ein Ausführungsbeispiel dafür zeigt 4, gemäß welcher der Solargenerator 1 in bekannter und üblicher Weise z. B. über die Anschlussleitung 4 (1) an einen Wechselrichter 16 angeschlossen ist, der die vom Solargenerator 1 erzeugte Gleichspannung in eine netzkonforme Wechselspannung umformt und diese an ein schematisch dargestelltes Netz 17 liefert. Außerdem ist in 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 18 zur Diebstahl-Überwachung dargestellt. Diese Vorrichtung 18 enthält eine Auskoppeleinheit 19 und eine Einkoppeleinheit 20, die beide induktiv, kapazitiv oder sonstwie derart an die Anschlussleitung 4 gekoppelt sind, dass über sie elektrische Wechselspannungen vom Solargenerator 1 auf die Auskoppeleinheit 19 oder umgekehrt Wechselspannungen von der Einkoppeleinheit 20 auf den Solargenerator 1 übertragen werden können. Außerdem enthält die Vorrichtung 18 einen elektrischen Wechselspannungsverstärker 21, der einen mit der Auskoppeleinheit 19 verbundenen Signaleingang und einen mit der Einkoppeleinheit 20 verbundenen Signalausgang aufweist. Schließlich besitzt der Verstärker 21 einen an eine Auswerteschaltung 22 angeschlossenen Messausgang, über den z. B. die Amplitude, Frequenz oder Phase des verstärkten Wechselsignals an die Auswerteschaltung 22 übermittelt werden kann.
  • Über die beschriebene Vorrichtung 18 wird erfindungsgemäß ein rückgekoppeltes, schwingfähiges Gebilde in Form eines elektrischen Oszillators geschaffen, in welchem der Solargenerator 1 mit seinen Induktivitäten 6 und Kapazitäten 7 (2) als die Frequenz bestimmendes Bauelement betrachtet werden kann. Die Anregung der Schwingungen kann sowohl im Gleichtakt- als auch im Gegentakt-Modus erfolgen.
  • Beim Einschalten der Vorrichtung 18 mittels eines nicht dargestellten Schalters ergibt sich unabhängig davon, ob der Solargenerator 1 aufgrund der Sonneneinstrahlung elektrische Energie abgibt oder nicht, die nachfolgend erläuterte Funktionsweise.
  • Zunächst wird wechselspannungsmäßig in den Leitungen 2 des Solargenerators 1 lediglich das sogenannte thermische Rauschen erzeugt. Das hat zur Folge, dass ein breitbandiges Wechselsignal mit einem breiten Frequenzband über die Auskoppeleinheit 19 zum Verstärker 21 gelangt und von diesem in Abhängigkeit von dessen Frequenz- und Phasengang verstärkt wird. Das verstärkte Signal wird dann über die Einkoppeleinheit 20 wieder dem Solargenerator 1 zugeführt. Aufgrund der Breitbindigkeit des Wechselsignals wird eine von dessen Frequenzen mit einem der Maxima 12 oder Minima 14 gemäß 3 im Wesentlichen zusammenfallen und Resonanz zur Folge haben. Aufgrund dieser Resonanz gelangt bevorzugt ein Signal mit der zugehörigen Resonanzfrequenz wieder zum Eingang des Verstärkers 21, so dass es von diesem weiter verstärkt wird. Dadurch steigt die Amplitude des Wechselsignals bzw. der Schwingung mit dieser Resonanzfrequenz schnell auf große Werte an, während alle anderen Frequenzen mehr oder weniger unterdrückt werden. Dieses Aufschaukeln des Signals mit der sich ergebenden, dominierenden Frequenz setzt allerdings voraus, dass das Produkt aus dem Verstärkungsfaktor des Verstärkers 21 und dem Rückkopplungsfaktor größer als eins ist.
  • Der beschriebene Vorgang schreitet solange fort, bis die Aussteuergrenze des Verstärkers 21 erreicht und ein weiterer Anstieg nicht mehr möglich ist. Bevorzugt wird, gegebenenfalls durch zusätzliche Maßnahmen, sichergestellt, dass die Begrenzung der Amplitude bei vergleichsweise kleinen Spannungen oder Strömen eintritt, um z. B. unerwünschte Funkstörungen zu vermeiden.
  • Welche der möglichen Frequenzen (3) sich bei der beschriebenen Funktion des Solargenerators 1 als die dominierende, sich aufschaukelnde und schließlich vom Verstärker 21 überwiegend verstärkte Frequenz erweist, lässt sich bisher nicht vorhersagen. Dies hängt vielmehr von der im Einzelfall gewählten Form und Größe des Solargenerators 1 ab und muss bei Bedarf im Einzelfall durch Tests ermittelt werden. Vorteilhaft ist jedoch, dass sich nach jedem Aus- und Einschaltvorgang der Vorrichtung 18 stets wieder dieselbe Frequenz als die dominierende Frequenz erweist.
  • Ein für die Erfindung wesentliches Merkmal der beschriebenen Vorrichtung 18 besteht darin, dass Änderungen am Solargenerator 1 zu einer Veränderung der Frequenz des vom Verstärker 21 verstärkten Signals führen. Das gilt einerseits für natürliche Änderungen, die auf sich ändernde klimatische Verhältnisse oder Umweltbedingungen zurückzuführen und vergleichsweise klein sind (z. B. Feuchtigkeit, Regen, Schnee, Strahlung, Tiere usw.). Andererseits tritt aber auch vor allem dann eine Änderung der dominierenden Frequenz ein, wenn am Solargenerator 1 Manipulationen vorgenommen und z. B. Leitungen unterbrochen oder einzelne Module entfernt werden, weil derartige Manipulationen stets mit einer Veränderung der durch die Induktivitäten 6 und Kapazitäten 7 festgelegten Impedanz verbunden sind. In einem solchen Fall bleibt entweder die vom Verstärker 21 zu verstärkende Schwingung ganz aus oder es tritt eine sprunghafte, im Vergleich zu natürlichen Änderungen wesentlich größere Frequenzänderung ein. Beides kann mit Hilfe der Auswerteschaltung 22 und von in dieser vorgesehenen Schwellwertschaltern od. dgl. leicht festgestellt und angezeigt oder zur Abgabe eines Alarmsignals benutzt werden, wobei die Auswerteschaltung 22 wahlweise z. B. zur Messung der Frequenz, Amplitude, Phase od. dgl. des vom Verstärker 21 verstärkten Signals eingerichtet wird. Vorteilhaft ist, dass auf natürlichen Einflüssen beruhende Änderungen der Impedanz des Solargenerators 1 in der Regel um so viel kleiner als die auf unerlaubte Manipulationen zurückgehenden Änderungen sind, dass Fehlalarme weitgehend vermieden werden. Die Abgabe der Alarmsignale kann vorzugsweise drahtlos, z. B. über Mobilfunk, direkt zu einer Überwachungsstation, z. B. zum jeweiligen Anlagenbetreiber, zu einem Wachdienst, zur Polizei od. dgl., erfolgen.
  • Zur Aus- und Einkopplung der elektrischen Wechselsignale werden die Aus- und Einkoppeleinheiten 19, 20 beispielsweise entsprechend 5 ausgebildet, in der das Grundprinzip der Erfindung allgemein dargestellt ist. Der Solargenerator 1 ist hier insgesamt idealisiert als Schwingkreis dargestellt, der ein induktives Element 23 und ein kapazitives Element 24 aufweist und z. B. mit einer vorgegebenen Resonanzfrequenz schwingen kann. Das induktive Element 23 ist, wie schematisch durch einen magnetischen Kern 25 angedeutet ist, induktiv mit einem weiteren induktiven Element 26a gekoppelt, das die oben beschriebene Auskoppeleinheit 19 darstellt. Entsprechend ist der in 5 vereinfacht als Transistor 27 dargestellte Verstärker 21 am Signal ausgang mit einem weiteren induktiven Element 26b verbunden, das die oben beschriebene Einkoppeleinheit 20 darstellt und – wie ebenfalls durch den magnetischen Kern 25 angedeutet ist – induktiv mit dem Element 23 gekoppelt ist. Dadurch ist es mittels des induktiven Elements 23 möglich, einerseits im Solargenerator 1 erzeugte Schwingungen bzw. Wechselsignale über das induktive Element 26a dem Transistor 27 zuzuführen, andererseits von diesem abgegebene Wechselsignale über das induktive Element 26b wieder in den Solargenerator 1 einzukoppeln. Analog zum Fall der 4 wird beim Ausführungsbeispiel nach 5 die mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 23, 24 erfolgende Schwingung immer mehr verstärkt, bis die Grenze des Transistors 27 erreicht ist.
  • In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung, die in 6 gezeigt ist, wird das aus 5 ersichtliche Grundprinzip auf den Solargenerator 1 übertragen, der wie in 1 über die Anschlussleitungen 4, 5 mit dem Wechselrichter 16 verbunden ist. Die Anschlussleitung 4 ist hier durch einen ersten magnetischen Kern 28 gesteckt (oder um diesen gewickelt), um den auch die Wicklung des induktiven Elements 26a gewickelt ist. Mit einer einzigen Schleife der Anschlussleitung 4 kann auf diese Weise eine Transformatorwicklung für die Wechselsignale erzeugt werden. In entsprechender Weise kann die Anschlussleitung 4 durch einen Kern 29 gesteckt (oder um diesen gewickelt) werden, auf den auch die Wicklung des induktiven Elements 26b nach 5 gewickelt ist. Dadurch ist erkennbar, dass am Solargenerator 1 selbst keinerlei Änderungen vorgesehen werden müssen, um dessen hochfrequente Eigenschaften zu untersuchen und/oder zu messen. Außerdem können die Koppelstellen in der Praxis leicht derart versteckt angebracht werden, dass sie von außen nicht oder wenigstens nicht ohne weiteres erkannt werden können, um dadurch einen etwaigen Dieb in der Ungewissheit zu lassen, ob die Anlage mit einer Überwachungsanlage versehen ist oder nicht. Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 18 leicht an bereits bestehenden PV-Anlagen angebracht werden, da sie lediglich an die Anschlussleitungen 4 oder 5 angeschlossen werden muss.
  • 7 zeigt ein zweites, derzeit für am besten gehaltenes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 31 zur Diebstahl-Überwachung. Im Gegensatz zu 4 ist die Einkoppeleinheit 20 hier nicht mit dem Signalausgang des Verstärkers 21, sondern mit der Wechselspannungsquelle 8 nach 1 verbunden. Dadurch ist es möglich, über die Einkoppeleinheit 20 ein Wechselsignal mit einer an sich beliebigen Frequenz in den Solargenerator 1 einzukoppeln. Mit Hilfe der Auskoppeleinheit 19 wird in diesem Fall die Reaktion des Solargenerators 1 auf dieses Wechselsignal gemessen. Durch Messung des Stroms und der Spannung des an der Auskoppeleinheit 19 erscheinenden Signals ist es außerdem möglich, die Impedanz des Solargenerators 1 bei der an der Signalquelle 8 eingestellten Frequenz zu messen, wie in 3 beispielhaft durch den Buchstaben A angedeutet ist. Auch die auf diese Weise ermittelte Impedanz Z, die die Hochfrequenz-Eigenschaften des Solargenerators 1 widerspiegelt, ändert sich bei Manipulationen am Solargenerator 1 bzw. dessen Modulen, so dass sie zur Auslösung eines Alarmsignals genutzt werden kann, wenn sie vorgegebene Grenzwerte überschreitet. Entsprechendes gilt, wenn anstatt der Impedanz ein Verhältnis zwischen einer eingespeisten Größe (Strom, Spannung) zu einer ausgekoppelten Größe (Strom, Spannung) bei einer vorgewählten Frequenz gemessen wird, da auch dieses Verhältnis die Hochfrequenz-Eigenschaften des Solargenerators wiedergibt.
  • Die Vorrichtung 31 nach 7 bringt gegenüber der Vorrichtung nach 4 den Vorteil mit sich, dass die Überwachung des Solargenerators 1 mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen vorgenommen werden kann. Das kann vor allem vorteilhaft sein, wenn eine einzelne, willkürlich gewählte Frequenz oder die anhand der 4 beschriebene, dominierende Frequenz zufällig in einem Bereich liegt, der zu schlecht auswertbaren Ergebnissen führt, weil z. B. Manipulationen am Solargenerator 1 in diesem Bereich nur vergleichsweise kleine Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften zur Folge haben. Durch die Wahl mehrerer Frequenzen wird dagegen stets ein Bereich angetroffen werden können, der bei Manipulationen markante Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften zur Folge hat. Werden mehrere, unterschiedliche Frequenzen gewählt, dann ist es lediglich erforderlich, die Frequenz der Wechselspannungsquelle 8 periodisch zu ändern bzw. nacheinander auf verschiedene Frequenzen einzustellen und die Auswerteschaltung 22 synchron dazu auf diesen Frequenzen zugeordnete Grenzwerte einzustellen.
  • Die Auswerteschaltung 22 wird im Übrigen mit besonderem Vorteil selbstlernend ausgebildet. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung 18, 31 nach ihrer Installation an einer PV-Anlage zunächst mit vergleichsweise großen Grenzwerten arbeiten zu lassen, solange die Auswirkungen natürlicher Störungen der Anlage auf die Messergebnisse durch die Witterung, durch Tiere od. dgl. noch nicht bekannt sind. Die Auswerteschaltung 22 wird in diesem Fall z. B. so ausgebildet, dass sie in bestimmten Zeitabständen Mittelwerte der Amplituden od. dgl. der vom Verstärker 21 abgegebenen Spannungen ermittelt und unter Berücksichtigung dieser Mittelwerte die Grenzwerte schrittweise reduziert, um sie dadurch an natürliche Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators 1 anzupassen. In entsprechender Weise könnten nach der Installation solche Änderungen am Solargenerator 1 simuliert werden, die einem Diebstahl od. dgl. entsprechen, um der Vorrichtung 18, 31 dadurch Messwerte vorzugeben, die in jedem Fall zur Abgabe eines Alarmsignals führen müssen. Derartige selbstlernende Auswerteschaltungen lassen sich durch Anwendung üblicher Mikroprozessortechniken problemlos einrichten und ermöglichen eine hohe Empfindlichkeit der Vorrichtung 18, 31 gegenüber den tatsächlich zu überwachenden Situationen. Ein Vorteil dieser Maßnahme ist, dass Fehlalarme leichter als bei Vorgabe fester Grenzwerte vermieden werden können.
  • Ein zusätzlicher Schutz gegen Manipulationen kann beispielsweise durch periodische Frequenz- oder Amplitudenmodulation oder durch Codierung der erzeugten hochfrequenten Signale oder durch aktive Frequenzverschiebung erfolgen. Würde für Manipulationszwecke ein fremdes Hochfrequenz-Signal passender Amplitude und Frequenz extern in den Solargenerator 1 eingekoppelt, so würde dies auffallen, wenn die Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung eine aktive Modulation oder aktive Frequenzverschiebung als Manipulationsschutz durchführt, da das extern zur Manipulation eingespeiste Signal nicht der Modulation oder Frequenzverschiebung folgt. Einen solchen Manipulationsschutz kann die Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung z. B. nach intern erzeugten Zufallsmustern oder Quasi-Zufallsmustern oder mit ver schiedenen Frequenzen in pseudozufälliger Reihenfolge durchführen, so dass das Verhalten der Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung extern nicht vorhergesagt werden kann. Die zufallsbedingte Modulation hat zusätzlich den Vorteil, dass durch Verteilung der von der Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung in den Solargenerator eingespeisten Hochfrequenzenergie über ein breites Frequenzspektrum die hochfrequente Störung benachbarter Geräte, Anlagen oder Funkdienste verhindert werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist klar, dass die Untersuchung und/oder Messung der hochfrequenten Eigenschaften des Solargenerators 1 auch auf eine andere als die beschriebene Weise durchgeführt werden kann. Beispielsweise wäre es möglich, die in 3 angedeuteten Impedanzen mit Hilfe von speziellen Impedanzanalysatoren oder kalibrierten Schwingkreisen direkt zu messen. Möglich wäre ferner, lediglich die im Solargenerator 1 erzeugten Wechselströme zu messen, da diese wie die Impedanzen ein Maß für die hochfrequenten Eigenschaften der Solargeneratoren 1 sind. Auch eine Frequenzmessung mit Hilfe von Frequenzzählern, Phasenregelschleifen (PLL) oder eine Phasenmessung sind möglich. Der Begriff ”hochfrequente Eigenschaften” soll daher nicht einschränkend verstanden werden, sondern vielmehr im Rahmen der vorliegenden Anmeldung alle Eigenschaften umfassen, die durch die dem Solargenerator 1 inhärenten Induktivitäten 6 und Kapazitäten 7 festgelegt sind und messtechnisch erfasst werden können. Außerdem soll der Begriff ”Mittel zur Anzeige von Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften” alle diejenigen Mittel erfassen, die es ermöglichen, insbesondere die durch unzulässige Manipulationen am Solargenerator 1 bewirkten Änderungen der Impedanz des Solargenerators 1 zu ermitteln. Dabei ist gleichgültig, ob die durch Manipulationen am Solargenerator 1 bewirkten Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften als Folge einer automatischen Reaktion (4) oder als Folge einer Stimulation von außen mit Hilfe eines Wechselsignals (7), das auch aus einzelnen Impulsen bestehen könnte, messbar bzw. erkennbar gemacht werden. Weiter kann es vorteilhaft sein, die beschriebene Vorrichtung mit einer vom üblichen Stromnetz unabhängigen Stromversorgung, z. B. einer Batterie, zu versehen. Damit kann die Vorrichtung auch bei ungewollter Abschaltung des Stromnetzes funktionsfähig bleiben. Außerdem erstreckt sich die erfindungsgemäße Diebstahl-Überwachung des Solargenerators nicht nur auf dessen Leitungen 2 und Solarmodule 3, sondern auch auf alle mit diesem verbundenen Teile, die bei einer unberechtigten Entfernung oder Zerstörung zu entsprechenden Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften führen. Das gilt insbesondere für den Wechselrichter 16, der ebenfalls an die Überwachungsschleife, insbesondere die Anschlußleitung 4 angeschlossen ist. Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch in anderen als beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3815691 C2 [0004]
    • - DE 19844977 A1 [0005]
    • - DE 202005020161 U1 [0006]
    • - DE 202006000073 U1 [0007]

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Diebstahl-Überwachung eines Solargenerators (1) und damit verbundener Teile (z. B. 16), dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (8, 19 bis 21) zur Untersuchung hochfrequenter Eigenschaften des Solargenerators (1), die durch dem Solargenerator (1) inhärente Induktivitäten (6) und Kapazitäten (7) festgelegt sind, und Mittel (22) zur Auswertung von Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertemittel (22) eine elektronische Auswerteschaltung enthalten, die bei oberhalb eines Grenzwerts liegenden Änderungen der hochfrequenten Eigenschaften ein Alarmsignal abgibt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (8, 19 bis 21) zur Untersuchung der hochfrequenten Eigenschaften eine Einheit (20) zum Einkoppeln eines hochfrequenten Signals in den Solargenerator (1) und eine Einheit (19) zum Auskoppeln eines dadurch im Solargenerator (1) erzeugten, hochfrequenten Wechselsignals aufweisen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Einheit (20) zum Einkoppeln des hochfrequenten Signals ein Ausgang eines Wechselspannungsverstärkers (21) angeschlossen ist, der einen mit der Einheit (19) zum Auskoppeln des hochfrequenten Signals verbundenen Eingang aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Einheit (20) zum Einkoppeln des hochfrequenten Signals eine Spannungsquelle (8) mit einstellbarer Frequenz angeschlossen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an die Einheit (19) zum Auskoppeln des hochfrequenten Signals ein Wechselspannungsverstärker (21) angeschlossen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten (19, 20) zum Aus- und Einkoppeln kapazitive oder induktive Koppelelemente (26a, 26b) enthalten.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine selbstlernende Auswerteschaltung vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der hochfrequenten Eigenschaften durch Frequenz- oder Amplitudenmodulation oder durch Codierung der hochfrequenten Signale erfolgt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der hochfrequenten Eigenschaften bei verschiedenen Frequenzen in pseudozufälliger Reihenfolge durchgeführt wird.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie über eine vom Stromnetz unabhängige Stromversorgung, z. B. eine Batterie, verfügt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (22) zur Abgabe von Fehlersignalen an eine Überwachungsstation eingerichtet sind.
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