DE102011053616A1 - Method for monitoring critical temperature trends of solar energy system installed in building, involves evaluating signals based on evaluation pattern delivered by temperature sensors at specific time - Google Patents

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Abstract

The method involves analyzing module arrangement based on installation environment including assembly parameters such as assembly location, size, geometry, self-structure, topography and orientation. The points over temperature trends at reliable statement in presence of critical state are selected. The points close to photovoltaic modules (12-1) are provided with temperature sensor (28). The signals are evaluated based on evaluation pattern delivered by temperature sensors at specific time. Independent claims are included for the following: (1) a monitoring device; and (2) a function module.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen an Solaranlagen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring critical temperature developments in solar systems and to an apparatus for carrying out this method.

Solaranlagen mit Photovoltaik-Modulen werden zunehmend in verschiedenster Ausgestaltung, Größe und Konfiguration genutzt. Neben sogenannten Solar-Parks, in denen eine große Zahl von Photovoltaik-Modulen in einer Fläche zusammengestellt sind, werden zunehmend Solaranlagen an Gebäuden, wie zum Beispiel auf Hausdächern oder anderen Fassadenteilen installiert. Dabei werden die Photovoltaik-Module in der Regel in Gruppen, d. h. über sogenannte „strings” in Reihe geschaltet, so dass die bereitgestellte elektrische Gleichspannung über einen Wechselrichter in ein öffentliches Stromnetz eingespeist werden kann.Solar systems with photovoltaic modules are increasingly used in a variety of design, size and configuration. In addition to so-called solar parks, in which a large number of photovoltaic modules are put together in one area, solar systems are increasingly installed on buildings, such as on rooftops or other facade parts. The photovoltaic modules are usually in groups, d. H. Connected in series via so-called "strings", so that the electrical DC voltage provided can be fed via an inverter into a public power grid.

Die von solchen Solaranlagen bereitgestellten elektrischen Spannungswerte können beträchtlich sein, so dass dafür Sorge getragen werden muss, dass im Schadens- oder Störfall, wie zum Beispiel beim Auftreten eines Brandes, das Löschpersonal der Feuerwehr vor Stromschlägen geschützt ist. Dieses Problem wurde frühzeitig erkannt und es wird beispielsweise im Dokument DE 20 2006 007 613 U1 eine Brandschutzsicherung für eine Photovoltaik-Solaranlage beschrieben, mit der es bei einem Brand gelingt, eine Gefährdung der Brandbekämpfer dadurch zu verhindern, dass in der elektrischen Verbindungsleitung zwischen einem Photovoltaik-Element und der Übergabestelle der elektrischen Spannung in das öffentliche Netz eine thermische Sicherung eingebaut wird, die bei einer Temperatur, wie sie typischerweise bei Bränden auftritt, für eine Unterbrechung der Leitungsverbindung sorgt. Das Leistungsspektrum dieser Brandschutzsicherung ist allerdings verhältnismäßig beschränkt.The electrical voltage levels provided by such solar systems can be considerable, so care must be taken that, in the event of damage or incidents, such as the occurrence of a fire, the firefighting personnel are protected against electric shock. This problem was detected early and it is for example in the document DE 20 2006 007 613 U1 described a fire protection for a photovoltaic solar system, with which it is possible in a fire to prevent a threat to fire fighters by the fact that a thermal fuse is installed in the electrical connection line between a photovoltaic element and the transfer point of the electrical voltage in the public network which provides a break in line connection at a temperature typically encountered in fires. The range of services of this fire protection is however relatively limited.

Aus dem Dokument DE 10 2005 018 173 B4 ist es bekannt, eine Photovoltaik-Anlage an Gebäuden mittels einer Schutzeinrichtung in einen sicheren Arbeitspunkt zu schalten, wenn ein Rauch-, Wasser- oder Gassensor ein entsprechendes Signal abgibt. Die Schutzeinrichtung kann das Generatorfeld kurzschließen oder in einen Arbeitspunkt „Leerlauf” schalten. Die Betriebssicherheit dieser bekannten Schalteinrichtung ist jedoch beschränkt, denn sie hängt davon ab, wie intelligent die Rauch-, Wasser- oder Gassensoren positioniert werden.From the document DE 10 2005 018 173 B4 It is known to switch a photovoltaic system on buildings by means of a protective device in a safe operating point when a smoke, water or gas sensor emits a corresponding signal. The protective device can short-circuit the generator field or switch it to an "idle" operating point. However, the reliability of this known switching device is limited because it depends on how smart the smoke, water or gas sensors are positioned.

Es sind auch vielfältig Vorrichtungen zur Überwachung von Solarmodulen vorgeschlagen worden, beispielsweise in den Dokumenten WO 2010/031394 A1 , WO 2009/026602 A1 , WO 2007/041693 A2 , EP 2 136 411 A1 , EP 1 587 148 A1 oder DE 10 2008 008 504 A1 . Diesen Systemen ist allerdings gemeinsam, dass sie auf die reine Diebstahlsicherungsfunktion beschränkt bleiben.Various devices for monitoring solar modules have also been proposed, for example in the documents WO 2010/031394 A1 . WO 2009/026602 A1 . WO 2007/041693 A2 . EP 2 136 411 A1 . EP 1 587 148 A1 or DE 10 2008 008 504 A1 , However, these systems have in common that they remain limited to the pure anti-theft function.

Im Dokument DE 10 2008 003 272 A1 wird schließlich eine Überwachungseinheit für Photovoltaik-Module beschrieben, mit der es gelingt, individuell jedes einzelne Photovoltaik-Modul auf Vorhandensein oder Fehlen einer Vielzahl von Funktionen zentral zu überwachen. Hierzu wird in der Anschlussdose eines jeden Photovoltaik-Moduls zusätzlich eine Platine angeordnet, auf der eine Vielzahl von Funktionsüberwachungsmodulen angeordnet ist, wie zum Beispiel ein Bewegungssensor, ein Temperatursensor, ein WLAN-Modul, eine Spannungs- und Strommessung, eine Stromversorgungseinheit der Platine oder ein Baustein zur Konfiguration der Anschlussdose.In the document DE 10 2008 003 272 A1 Finally, a monitoring unit for photovoltaic modules is described, which manages to individually monitor each individual photovoltaic module for the presence or absence of a variety of functions centrally. For this purpose, in the junction box of each photovoltaic module additionally arranged a board on which a plurality of function monitoring modules is arranged, such as a motion sensor, a temperature sensor, a WLAN module, a voltage and current measurement, a power supply unit of the board or a Component for the configuration of the junction box.

Diese bekannte Überwachungseinheit hat jedoch den Nachteil, dass zum einen das Nachrüsten bereits installierter Photovoltaik-Solaranlagen enorm aufwändig ist, und dass die Nachrüstung an den Photovoltaik-Modulen auf die Funktionsüberwachung beschränkt bleibt.However, this known monitoring unit has the disadvantage that on the one hand the retrofitting of already installed photovoltaic solar systems is enormously complex, and that the retrofitting of the photovoltaic modules remains limited to the function monitoring.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen an Solaranlagen mit Photovoltaik-Modulen und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. mit der es gelingt, mit geringstmöglichem Hardware-Aufwand die Überwachungszuverlässigkeit zu verbessern und für eine zuverlässige Abschaltung der Solaranlage zu nutzen.The invention is therefore based on the object to provide a method for monitoring critical temperature developments of solar systems with photovoltaic modules and a corresponding device, with which it is possible to improve the monitoring reliability with the least possible hardware outlay and for a reliable Shutdown of the solar system to use.

Diese Aufgabe wird zum Einen durch das Verfahren des Anspruchs 1 und zum Anderen durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved, on the one hand, by the method of claim 1 and, on the other hand, by the device according to claim 13.

Erfindungsgemäß bilden die jeweils vorliegenden Montage-Parameter der Solaranlage den Ausgangspunkt für das Verfahren bzw. für die Ausgestaltung der Vorrichtung. Je nach Montageort, Größe der Solaranlage, Geometrie der Anlage und/oder der Photovoltalk-Module, der Eigenstruktur, der Topographie und der Orientierung der einzelnen Photovoltaik-Module bzw. der Solaranlage an sich werden zunächst aussagekräftige Punkte ausgewählt, über deren Temperaturentwicklungen eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen eines kritischen Zustands im Bereich der Anlage getroffen werden kann. Parameter, die die Auswahl dieser Punkte beeinflussen sind beispielsweise die Gebäudegeometrie, die Dachgeometrie (Dachsteigung, Materialbeschaffenheit des Dachs, wie zum Beispiel Ziegel- oder Blechdach), Anordnung von Öffnungen oder Freiflächen, wie zum Beispiel von Dachfenstern, Kaminen oder Lüftungsschächten, die Fassadengeometrie, andere Strömungsparameter, die durch äußere Einflüsse bzw. durch die Topographie entstehen, wie zum Beispiel Windrichtungen, Windgeschwindigkeiten oder durch benachbarte Gebäude induzierte Strömungen. Lediglich diejenigen Module bzw. Kopplungsstellen zwischen denjenigen Modulen, die diesen Punkten nahekommen, werden erfindungsgemäß mit Temperatursensoren bestückt, wobei die von diesen Temperatursensoren über die Zeit abgegebenen Signale dann auf der Basis eines Auswertemusters ausgewertet werden, welches auf das Gesamtsystem zugeschnitten ist. Dies verleiht dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren eine zusätzliche Intelligenz, die es ermöglicht, wesentlich zuverlässiger als bekannte Systeme zwischen harmlosen punktuellen Temperaturentwicklungen an einzelnen Positionen der Solaranlage und dem Entwickeln einer gefährlichen Situation zu unterscheiden. Dadurch gelingt es gleichzeitig, die Einstufung eines kritischen Temperaturentwicklung frühzeitiger als bisher zu treffen, da das zugeschnittene Auswertemuster die von den Temperatursensoren angegebenen Signale über die Zeit auswertet, so dass bereits Entwicklungen kritischer Situationen frühzeitig erfassbar sind. Erfindungsgemäß wird also die Temperaturverteilung in der Solaranlage und deren Entwicklung in das Verfahren zur Überwachung einbezogen, wodurch es zuverlässiger als bislang gelingt, eine Aussage über den tatsächlichen Sicherheitszustand der Anlage zu treffen.According to the present invention, the respectively present installation parameters of the solar system form the starting point for the method or for the design of the device. Depending on the installation site, the size of the solar system, the geometry of the system and / or the photovoltaic modules, the intrinsic structure, the topography and the orientation of the individual photovoltaic modules or the solar system itself, meaningful points are selected first, on the temperature developments of a reliable statement can be made about the presence of a critical condition in the area of the plant. Parameters that influence the selection of these points are, for example, the building geometry, the roof geometry (roof pitch, material quality of the roof, such as brick or tin roof), arrangement of openings or open spaces, such as skylights, fireplaces or ventilation shafts, the facade geometry, other flow parameters that are caused by external influences or by the topography, such as wind directions, wind speeds or induced by neighboring buildings currents. Only those modules or coupling points between those modules that are close to these points, according to the invention equipped with temperature sensors, the signals emitted by these temperature sensors over time signals are then evaluated on the basis of a Auswertemusters which is tailored to the overall system. This gives the monitoring method according to the invention an additional intelligence, which makes it possible to differentiate much more reliably than known systems between harmless punctual temperature developments at individual positions of the solar system and the development of a dangerous situation. As a result, it is possible at the same time to classify a critical temperature development earlier than previously, because the tailored evaluation pattern evaluates the signals indicated by the temperature sensors over time, so that developments in critical situations can be detected at an early stage. According to the invention, therefore, the temperature distribution in the solar system and its development is included in the method for monitoring, which makes it more reliable than previously possible to make a statement about the actual safety status of the system.

Der Modus, nach dem das Auswertemuster abgearbeitet wird, muss nicht im gesamten Betriebsspektrum des Überwachungsverfahren unverändert bleiben. Es ist von Vorteil, den Auswerte-Modus so zu gestalten, dass er bis zu einem bestimmten Zustandspunkt der Anlage, beispielsweise bis zu dem Zeitpunkt, zu dem zumindest ein Temperatursensor einen Signal-Schwellwert erreicht, auf einem einfachen Level, wie zum Beispiel auf einem ereignisgesteuerten Level bleibt. Erst dann gilt das Auswertemuster in einen Auswerte-Modus über, in dem die zeitliche Entwicklung der Signale der Temperatursensoren einzeln und/oder zueinander ausgewertet wird. Auf diese Weise kann der Signalfluss minimiert werden, ohne spürbare Funktionsbeeinträchtigungen des Verfahrens in Kauf nehmen zu müssen.The mode according to which the evaluation pattern is processed does not have to remain unchanged in the entire operating spectrum of the monitoring method. It is advantageous to configure the evaluation mode so that it can be up to a certain state point of the system, for example up to the time at which at least one temperature sensor reaches a signal threshold, at a simple level, such as on a event-driven level remains. Only then does the evaluation pattern apply to an evaluation mode in which the temporal development of the signals of the temperature sensors is evaluated individually and / or to one another. In this way, the signal flow can be minimized without having to accept significant functional impairments of the process.

Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dann, wenn die Signale der Temperatursensoren zentral verarbeitet und vorzugsweise mit einem Zeitstempel abgespeichert werden. Auf diese Weise kann das Verfahren mit geringem Mehraufwand zur Dokumentation des Entstehens einer kritischen thermischen Situation, wie zum Beispiel eines Brandes, herangezogen werden.Another particular advantage of the method according to the invention arises when the signals of the temperature sensors are processed centrally and preferably stored with a time stamp. In this way, the method can be used with little extra effort to document the emergence of a critical thermal situation, such as a fire.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 5 gelingt es, dass erfindungsgemäße Verfahren gleichzeitig für eine Diebstahlsicherung zu verwenden. Mit anderen Worten, dass erfindungsgemäße Verfahren kann sehr flexibel eingesetzt werden, in dem es entweder für ein Feuermeldesystem oder für eine Diebstahlsicherung von Photovoltaik-Modulen oder als Kombination aus beiden verwendet wird.With the development of claim 5, it is possible to use the inventive method simultaneously for an anti-theft device. In other words, the method according to the invention can be used very flexibly, by being used either for a fire alarm system or for theft protection of photovoltaic modules or as a combination of both.

Wenn das Gleichstrom-Versorgungsnetz, d. h. das DC-String-Netz der Photovoltaik-Module als Bestandteil des Datenkommunikationsnetzes genutzt wird, kann der Aufwand für eine Nachrüstung bereits im Betrieb befindlicher Photovoltaik-Solaranlagen weiter verringert werden.When the DC power grid, i. H. the DC string network of photovoltaic modules is used as part of the data communication network, the cost of retrofitting already in operation photovoltaic solar systems can be further reduced.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit der Weiterbildung des Anspruchs 7 zu einem Verfahren, mit dem die Photovoltaik-Solaranlage bei auftretenden kritischen thermischen Belastungen, wie zum Beispiel bei Brand, in einen sicheren Zustand überführt werden kann.With the further development of claim 7, the method according to the invention becomes a method with which the photovoltaic solar system can be converted into a safe state when critical thermal loads occur, for example during a fire.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 8 wird die Sicherheit der Solaranlage weiter erhöht. Neben einer elektronischen Abschaltung durch Auftrennung der einzelnen „strings” kann auf diese Weise ein gezieltes Kurzschließen bzw. Verbinden der Module gegen Masse erfolgen, wodurch selbst große Photovoltaik-Solaranlagen im Brandfall problemlos mit beliebigen Löschmitteln und ohne Gefahr für die Brandbekämpfung behandelt werden können.With the development of claim 8, the safety of the solar system is further increased. In addition to an electronic shutdown by separation of the individual "strings" can be done in this way a targeted short-circuiting or connecting the modules to ground, which even large photovoltaic solar systems can be treated easily in the event of fire with any extinguishing agents and without risk to firefighters.

Das Kurzschließen der „strings” an ausgewählten Positionen erfolgt vorteilhafterweise gemäß Anspruch 9 an den Punkten, die erfindungsgemäß mit den Temperatursensoren bestückt sind. Eine besonders einfache Verwirklichung des Gedankens ergibt sich dann, wenn die Temperatursensoren jeweils in einem Funktionsmodul integriert sind, über den der ausgewählte „string” der Solaranlage dann entsprechend einem von einer Steuerzentrale kommenden Steuersignal kurzgeschlossen wird. Dabei ist es von weiterem Vorteil, wenn das Kurzschließen des „strings” unter bestimmten Voraussetzungen und beispielsweise dann, wenn ein Steuersignal von der Steuerzentrale den Funktionsmodul nicht mehr erreicht, autark erfolgt.The shorting of the "strings" at selected positions is advantageously carried out according to claim 9 at the points which are equipped according to the invention with the temperature sensors. A particularly simple realization of the idea results when the temperature sensors are each integrated in a functional module via which the selected "string" of the solar system is then short-circuited in accordance with a control signal coming from a control center. It is of further advantage if the short-circuiting of the "strings" under certain conditions and, for example, when a control signal from the control center no longer reaches the functional module, is self-sufficient.

Wenn die Solaranlage vor dem Auftrennen zumindest eines ausgewählten „strings” vom Netz genommen wird, und zwar vorzugsweise auf der Wechselstromseite, wird die thermische Belastung der für das Kurzschließen benötigten Komponenten wesentlich verringert, wodurch der vorrichtungstechnische Aufwand zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter herabgesetzt wird.If the solar system is disconnected from the grid before disconnecting at least one selected "string", preferably on the AC side, the thermal load on the components required for short-circuiting is significantly reduced, thereby further reducing the device complexity required to implement the method according to the invention.

Durch die Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 12 kann die Vorhersagegenauigkeit des Verfahrens weiter verbessert werden. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichte Lokalisierung eines Brandherdes kann durch diese Weiterbildung noch verfeinert werden.The development of the method according to claim 12, the prediction accuracy of the method can be further improved. The localization of a source of fire made possible by the method according to the invention can be further refined by this development.

Eine vorteilhafte Vorrichtung, mit der das vorstehend beschriebene Verfahren zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen an Solaranlagen durchgeführt werden kann, ist Gegenstand der Ansprüche 13 bis 29. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 13 ist ebenso wie das Verfahren nach Anspruch 1 in der Lage, kritische thermische Entwicklungen der Photovoltaik-Solaranlage mit bislang nicht erreichter Intelligenz und frühzeitig zu erkennen und – in einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 14 – zu dokumentieren, wobei der Aufbau so getroffen ist, dass ein Minimum an Hardware benötigt wird. Auf diese Weise lässt sich die Vorrichtung als kostengünstiger Nachrüstsatz an bereits installierten Photovoltaik-Solaranlagen montieren. Dadurch, dass die Temperatursensoren nur an ganz gezielt ausgewählten Punkten montiert werden, auf die das Auswertemuster zugeschnitten ist, wird der Umrüst-Aufwand minimiert und es ist trotzdem möglich, eine Überwachung der Temperaturverteilung und -entwicklung an Photovoltaik-Solaranlagen bereitzustellen. Durch die Einbeziehung der Überwachung der Temperaturverteilung und -entwicklung in die Auswertung und Dokumentation wird die Überwachung nicht nur genauer, sondern sie wird auch zeitlich schneller, da auf diese Weise bereits auf Gefahrensituationen, die im Entstehen begriffen sind, früher reagiert werden kann. An advantageous device with which the above-described method for monitoring critical temperature developments of solar systems can be carried out is subject matter of claims 13 to 29. The device according to claim 13 as well as the method according to claim 1 capable of critical thermal developments of photovoltaics -Solaranlage with hitherto unachieved intelligence and early to detect and - to document in an advantageous development according to claim 14, wherein the structure is made such that a minimum of hardware is needed. In this way, the device can be mounted as a low-cost retrofit kit to already installed photovoltaic solar systems. The fact that the temperature sensors are mounted only at very selectively selected points to which the evaluation pattern is tailored, the conversion effort is minimized and it is still possible to provide a monitoring of the temperature distribution and development of photovoltaic solar systems. By incorporating the monitoring of temperature distribution and evolution into the evaluation and documentation, the monitoring will not only be more accurate, but it will also be faster in time as it will allow early response to emerging hazards.

Vorteilhafterweise ist – gemäß Anspruch 15 – die Analyse- und Steuereinheit mit einer Auswerte-Logik ausgestattet, die frei programmierbar ist, so dass eine einfache Anpassung der Vorrichtung an unterschiedlichste Konfigurationen auszustattender Photovoltaik-Solaranlagen möglich ist. Vorteilhafterweise wird das Gleichstrom-Versorgungsnetz (DC-String-Netz) der Photovoltaik-Module auch für das Datenkommunikationsnetz genutzt. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, die Mess- und Steuersignale moduliert über die Gleichstromverkabelung der Photovoltaik-Module zu übertragen.Advantageously - according to claim 15 - the analysis and control unit equipped with an evaluation logic that is freely programmable, so that a simple adaptation of the device to a variety of configurations auszustattender photovoltaic solar systems is possible. Advantageously, the DC power supply network (DC string network) of the photovoltaic modules is also used for the data communication network. For this purpose, it is advantageous to transmit the measurement and control signals modulated via the DC cabling of the photovoltaic modules.

Wenn das Gleichstrom-Versorgungsnetz (DC-String-Netz) der Photovoltaik-Module als Bestandteil des Datenkommunikationsnetzes genutzt wird (Anspruch 17), wird die Vorrichtung automatisch mit einer Diebstahlschutzfunktion ausgestattet. In diesem Fall ist es vorteilhaft, einen eigenen, sogenannten Diebstahlschutz-Modul in die Anlage zu integrieren, der speziell zur Abarbeitung der Auswerte-Routinen für die Diebstahl-Schutz-Funktion ausgebildet ist.If the DC power supply network (DC string network) of the photovoltaic modules is used as part of the data communication network (claim 17), the device is automatically equipped with an anti-theft function. In this case, it is advantageous to integrate a separate, so-called anti-theft module in the system, which is specially designed for processing the evaluation routines for the theft-protection function.

Mit der Weiterbildung der Ansprüche 18 bis 24 wird die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zu einem besonders effektiv arbeitenden Brandschutz. Dadurch, dass die Temperatursensoren jeweils in einem Funktions-Modul integriert werden, kann dieser Modul so gestaltet werden, dass er das Potential der „strings”, in dem er sich befindet, zuverlässig auf das Erdpotential bringt. Ein solcher Funktions-Modul ist zwar vorrichtungstechnisch aufwändiger als beispielsweise eine Platine, wie sie im Stand der Technik verwendet wird. Dadurch, dass diese Funktions-Module jedoch erfindungsgemäß nur an ganz gezielt ausgewählten, wenigen Punkten innerhalb der Solaranlage vorgesehen werden müssen, kann der vorrichtungstechnische Aufwand dennoch kleiner als bislang üblich gehalten werden.With the development of claims 18 to 24, the monitoring device according to the invention becomes a particularly effective fire protection. The fact that the temperature sensors are each integrated in a function module, this module can be designed so that it brings the potential of the "strings" in which it is located reliably to the ground potential. Although such a function module is more expensive in terms of device technology than, for example, a circuit board as used in the prior art. Due to the fact that these functional modules, however, according to the invention only have to be provided at a very selectively selected, few points within the solar system, the device complexity can still be kept smaller than hitherto usual.

Vorzugsweise wird jedem Funktions-Modul ein individueller, vorzugsweise einstellbarerer Temperatur-Schwellwert zugeordnet, ab dem die Vorrichtung von einer Ereignissteuerung zu einer Steuerung nach dem „polling”-Prinzip übergeht, bei dem der Status der Funktions-Module und/oder die Signale der Temperatursensoren mittels zyklischem Abfragen erfasst wird. Dadurch gelingt es, den Signalfluss in der Vorrichtung minimal zu halten.Preferably, each functional module is assigned an individual, preferably adjustable temperature threshold, at which the device passes from an event control to a control according to the "polling" principle, in which the status of the functional modules and / or the signals of the temperature sensors is detected by means of cyclic queries. This makes it possible to minimize the signal flow in the device.

Wenn der Funktions-Modul in die Verbindungsleitung zwei benachbarter Photovoltaik-Module integriert ist, wobei hier vorzugsweise die Steckverbindung benachbarter Photovoltaik-Module genutzt wird, wird es besonders einfach bestehende Photovoltaik-Solaranlagen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachzurüsten.If the functional module is integrated in the connecting line of two adjacent photovoltaic modules, in which case preferably the plug-in connection of adjacent photovoltaic modules is used, it becomes particularly easy to retrofit existing photovoltaic solar systems with the device according to the invention.

Der Funktions-Modul erhält vorteilhafterweise ein den betreffenden Umgebungsbedingungen angepasstes Gehäuse, wie zum Beispiel ein Metallgehäuse, in dem vorzugsweise voll vergossen, die einzelnen Funktionskomponenten des Moduls aufgenommen sind. Ein solcher Funktions-Modul ist in der Lage, in einem kritischen Zustand der Solaranlage den betreffenden „string” kurzzuschließen. Um die dabei auftretenden thermischen Belastungen so gering wie möglich zu halten, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Vorrichtung zusätzlich mit einem Netz-Abwurf-Modul gemäß Anspruch 23 ausgestattet wird, der dafür sorgt, dass vor dem Kurzschließen der betreffenden „strings” die Solaranlage im Wechselstromsektor vom Netz genommen wird.The functional module advantageously receives a housing adapted to the relevant ambient conditions, such as, for example, a metal housing, in which preferably the entire functional components of the module are fully encapsulated. Such a functional module is able to short-circuit the respective "string" in a critical state of the solar system. In order to keep the occurring thermal loads as low as possible, it is of particular advantage if the device is additionally equipped with a power-shedding module according to claim 23, which ensures that before shorting the respective "strings" the Solar system in the AC sector is taken off the grid.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 27, durch die es gelingt, eine Ereignisprotokollierung der Anlage und eine fernmeldetechnische Überwachungssteuerung der Anlage zu implementieren.A particularly advantageous embodiment of the device is the subject of claim 27, by which it is possible to implement an event logging of the system and a telecommunications monitoring control of the system.

Die Weiterbildung des Anspruchs 29 vereinfacht die Vorrichtung zusätzlich, denn es wird keine gesonderte externe Stromversorgung für die einzelnen Komponenten erforderlich. Mittels des zusätzlichen, elektrischen Energiespeichers bleibt die Vorrichtung auch beim Abfall der Versorgungsspannung der Solaranlage, wie zum Beispiel nachts, voll funktionsfähig.The development of claim 29 simplifies the device in addition, because there is no separate external power supply for the individual components required. By means of the additional electrical energy storage device, the device remains fully functional even when the supply voltage of the solar system, such as at night, falls.

Gegenstand einer eigenen Erfindung, für die selbständig Schutz beansprucht wird, ist ein Funktions-Modul gemäß Anspruch 31 bzw. 32. Dadurch, dass der Temperaturfühler an der Montagelasche im Inneren des Gehäuses angebracht ist, ergibt sich eine besonders hohe Dynamik bei der Temperaturmessung, denn auf diese Weise erhält der Temperaturfühler direkten Kontakt zur Aluminium-Unterkonstruktion, auf der die Photovoltaik-Module verlegt sind. Subject of a separate invention for which self-protection is claimed is a functional module according to claim 31 or 32. The fact that the temperature sensor is mounted on the mounting bracket inside the housing, results in a particularly high dynamics in the temperature measurement, because In this way, the temperature sensor is in direct contact with the aluminum substructure on which the photovoltaic modules are laid.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the remaining dependent claims.

Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to schematic representations. Show it:

1 eine schematische Seitenansicht eines Gebäudes, auf dessen Dachkonstruktion eine Photovoltaik-Solaranlage installiert ist, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen ausgestattet ist; 1 a schematic side view of a building, on the roof construction, a photovoltaic solar system is installed, which is equipped with a device according to the invention for monitoring critical temperature developments;

2 die Seitenansicht des Gebäudes nach 1 mit angedeuteter Umgebungs-Bebauung; 2 the side view of the building 1 with implied environmental development;

3 in vergrößerter Darstellung eine Seitenansicht der Dachkonstruktion mit montierter Solaranlage zur Verdeutlichung der Umgebungseinflüsse auf die Bestückung der Solaranlage mit den erfindungsgemäßen Komponenten; 3 in an enlarged view a side view of the roof construction with mounted solar system to illustrate the environmental influences on the assembly of the solar system with the components according to the invention;

4 eine schematische Teil-Ansicht von Photovoltaik-Modulen eines „strings”; 4 a schematic partial view of photovoltaic modules of a "strings";

5 die Ansicht der 4 von unten; 5 the view of 4 from underneath;

6 eine schematische Funktionsdarstellung eines bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Funktions-Moduls; 6 a schematic functional representation of a functional module used in the inventive device;

7 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Funktionsweise der Unterbrecher und Modulator-Demodulator-Komponente im Funktions-Modul gemäß 6; 7 a schematic representation to illustrate the operation of the breaker and modulator-demodulator component in the function module according to 6 ;

8 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Gesamtverschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 8th a schematic representation to illustrate the total interconnection of the device according to the invention; and

9 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Einzelheit gemäß „IX” in 8. 9 a schematic representation of the structure of the detail according to "IX" in 8th ,

Die 1 und 2 zeigen Ansichten eines Gebäudes, das mit einer Solaranlage mit Photovoltaik-Modulen ausgestattet ist. Die Solaranlage kann beliebig aufgebaut sein, beispielsweise Photovoltaik-Module unterschiedlichen Typs aufweisen. Diese sind in 1 mit den Bezugszeichen 12-1 bzw. 12-2 bezeichnet. Die einzelnen Photovoltaik-Module 12-1 und 12-2 können in unterschiedlichster Form über ihre betreffenden, elektrischen Verbindungsleitungen 14 zu sogenannten ”Strings” zusammengefasst sein.The 1 and 2 show views of a building that is equipped with a solar system with photovoltaic modules. The solar system can be constructed arbitrarily, for example, have photovoltaic modules of different types. These are in 1 with the reference numerals 12-1 respectively. 12-2 designated. The individual photovoltaic modules 12-1 and 12-2 can be done in a variety of ways via their respective electrical connection lines 14 be summarized into so-called "strings".

In der Regel werden derartige Solaranlagen auf einer Tragkonstruktion (in 1 nicht näher dargestellt) fixiert, die in der Regel von an der Dachkonstruktion befestigten Tragschienen, beispielsweise Aluminiumschienen 24 (siehe 3), gebildet ist. Mit den Bezugszeichen 16 sind Fenster bzw. Dachfenster bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 18 ein Kamin, der aus der Dachkonstruktion herausragt.In general, such solar systems on a support structure (in 1 not shown in detail), which are usually mounted on the roof structure mounting rails, such as aluminum rails 24 (please refer 3 ) is formed. With the reference numerals 16 windows or roof windows are designated and with the reference numeral 18 a fireplace that protrudes from the roof construction.

Die Seitenansicht des Gebäudes gemäß 1 lässt erkennen, dass die Solaranlage in dieser gezeigten Ausführungsform der Dachneigung folgt. Es soll jedoch bereits an dieser Stelle hervorgehoben werden, dass die Erfindung selbstverständlich auch in Verbindung mit Solaranlagen verwendet werden kann, die in beliebiger räumlicher Anordnung, beispielsweise in Solarparks oder auf Flachdächern montiert sind.The side view of the building according to 1 indicates that the solar system follows the roof pitch in this embodiment shown. However, it should be emphasized at this point that the invention can of course also be used in conjunction with solar systems that are mounted in any spatial arrangement, for example in solar parks or on flat roofs.

Mit der nachfolgend näher zu beschreibenden zusätzlichen Ausstattung von Photovoltaik-Solaranlagen soll ein System geschaffen werden, mit dem es unter Minimierung des technischen Aufwands gelingt, die Photovoltaik-Solaranlage selbst ebenso wie die an die Solaranlage angrenzende Umgebung hinsichtlich unzulässiger Temperaturentwicklungen zu überwachen und mit größtmöglicher Sicherheit zu betreiben.With the additional equipment of photovoltaic solar systems to be described in more detail below, a system is to be created which, while minimizing the technical complexity, succeeds in monitoring the photovoltaic solar system itself as well as the surroundings adjacent to the solar system with regard to inadmissible temperature developments and with the greatest possible safety to operate.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass die individuell vorliegenden Montageparameter der Solaranlage von entscheidender Bedeutung dafür sind, welche Aussagekraft einer oder mehrerer Zustandsmessungen im Bereich einer Photovoltaik-Solaranlage zukommt. Deshalb wird erfindungsgemäß die Solaranlage hinsichtlich ihrer Installationsumgebung unter Einbeziehung der jeweils vorliegenden Montageparameter analysiert, woraufhin eine Auswahl aussagekräftiger Punkte X (1) vorgenommen wird, deren Temperaturentwicklung eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen eines kritischen Zustands im Bereich der Anlage getroffen werden kann.The invention is based on the consideration that the individually present installation parameters of the solar system are of decisive importance for the validity of one or more state measurements in the area of a photovoltaic solar system. For this reason, according to the invention, the solar installation is analyzed with regard to its installation environment, taking into account the respective assembly parameters in each case, whereupon a selection of meaningful points X (FIG. 1 ), the temperature development of which a reliable statement about the presence of a critical condition in the area of the plant can be made.

Als Montage-Parameter wird beispielsweise der Montageort und/oder die Größe der Solaranlage und/oder die Geometrie der Anlage und/oder die Eigenstruktur der Anlage, d. h. die Formgebung und der Abstand der einzelnen Photovoltaik-Module zueinander, und/oder die Topographie der Solaranlage und/oder die Orientierung der Solaranlage im Raum herangezogen. Bei der Auswahl der Aussagekräftigen Punkte X, über deren Temperaturentwicklungen eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen eines kritischen Zustands im Bereich der Anlage getroffen werden kann, wird also neben der Geometrie der Solaranlage auch die Umgebung einbezogen. Für das gezeigte Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass bei der Auswahl der Punkte X, deren Temperaturentwicklung überwacht werden soll, die Dachneigung, die Materialbeschaffenheit des Dachs (Ziegeldach, Blechdach, andere Materialien und Materialverbund), die Lage der Öffnungen, d. h. des Dachfensters 16 und des Kamins, die Fassadengeometrie des Hauses und deren Öffnungen, wie zum Beispiel der Fenster 16 oder das Vorhandensein von Vorbauten wie einer Terrasse oder dgl., der elektromechanische Aufbau der Photovoltaik-Solaranlage und die Gesamt-Topographie, d. h. die Einbindung der Solaranlage in die Nachbarschaft, d. h. die Lage der Solaranlage in Bezug zu benachbarten Gebäuden 20, 22, berücksichtigt werden. Damit können die entscheidenden äußeren Einflüsse unter Berücksichtigung der strömungsmechanischen Aspekte einschließlich der meteorologischen Windrichtung und Windgeschwindigkeit und der gebäudetechnisch induzierten Strömungen, wie sie beispielsweise in der Nachbarschaft von Hochhäusern 22 auftreten, mit in die Auswahl der aussagekräftigen bzw. neuralgischen Punkte X einbezogen werden.As a mounting parameter, for example, the mounting location and / or the size of the solar system and / or the geometry of the system and / or the intrinsic structure of the system, ie the shape and spacing of the individual photovoltaic modules to each other, and / or the topography of the solar system and / or the orientation of the solar system used in the room. In the selection of the meaningful points X, over the temperature developments of which a reliable statement about the presence of a critical state in the area of the plant can be made, is therefore in addition to the geometry of Solar system also included the environment. For the embodiment shown, this means that when selecting the points X whose temperature development is to be monitored, the roof pitch, the material properties of the roof (tile roof, sheet metal roof, other materials and composite material), the position of the openings, ie the roof window 16 and the fireplace, the facade geometry of the house and its openings, such as the windows 16 or the presence of stems such as a terrace or the like, the electromechanical structure of the photovoltaic solar system and the overall topography, ie the integration of the solar system in the neighborhood, ie the location of the solar system in relation to adjacent buildings 20 . 22 , be taken into account. Thus, the decisive external influences, taking into account the fluid mechanics aspects including the meteorological wind direction and wind speed and the building-technically induced currents, such as those in the vicinity of high-rise buildings 22 be included in the selection of meaningful or neuralgic points X.

Es wird dadurch beispielsweise – wie in 3 schematisch angedeutet – berücksichtigt, dass die Photovoltaik-Module 12-1 bzw. 12-2 über eine Unterkonstruktion 24 auf der Dachfläche 26, d. h. in einem Abstand A montiert sind, so dass – wie durch den Pfeil TKL angedeutet – am unteren Ende der Solaranlage kalte Luft angesaugt wird, so dass diese kältere Luft eine der Dachfläche 26 folgende Thermik TKL erzeugt.It becomes thereby for example - as in 3 indicated schematically - takes into account that the photovoltaic modules 12-1 respectively. 12-2 over a substructure 24 on the roof surface 26 , ie are mounted at a distance A, so that - as indicated by the arrow TKL - cold air is sucked in at the lower end of the solar system, so that this colder air one of the roof surface 26 following thermals TKL generated.

Mit dem Pfeil HL in 3 ist angedeutet, dass im Fall eines im Gebäude auftretenden Brandes sich ein Zustand einstellt, bei dem heiße Luft am höchsten Punkt austritt. Der Fall RT deutet an, dass sich im Bereich des Dachs im Brandfall eine bestimmte Rauch-Thermik ergibt, wobei sich durch das Zusammenwirken der Heißluftströmung und der Rauch-Thermik ein Zustand ergibt, bei dem – wie durch den Pfeil KL angedeutet – kalte Luft nachgesaugt wird. Unter Berücksichtigung der in 2 schematisch angedeuteten meteorologischen Windrichtung WR und der sich durch die Einbindung des Gebäudes in die Umgebung ergebenden Gebäude-Thermik – wie durch die Pfeile GT1, GT2 und GT3 angedeutet – lassen sich also Punkte X finden, über deren Einzel-Temperaturentwicklung und/oder über deren Temperaturentwicklung zueinander eine besonders zuverlässige Aussage drüber getroffen werden kann, ob im Bereich der Solaranlage ein kritischer thermischer Zustand vorliegt, der entweder die Solaranlage oder das Gebäude, beispielsweise beim Ausbrechen eines Brandes, bedroht.With the arrow HL in 3 is indicated that in the case of a fire occurring in the building, a state is established in which hot air exits at the highest point. The case RT indicates that in the area of the roof in case of fire, a certain smoke thermals results, with the interaction of the hot air flow and the smoke thermals results in a state in which - as indicated by the arrow KL - sucked cold air becomes. Taking into account the in 2 schematically indicated meteorological wind direction WR and resulting from the integration of the building into the environment building thermals - as indicated by the arrows GT1, GT2 and GT3 - thus points X can be found on their individual temperature development and / or on their temperature development To each other a particularly reliable statement can be made about whether there is a critical thermal state in the area of the solar system, which threatens either the solar system or the building, for example, when breaking out of a fire.

Die Kriterien, nach denen die für diese Vorhersage entscheidenden Punkte X ausgewählt werden, bestimmen auch das weiter unten näher zu beschreibende, vorzugsweise als individuell zusammengestellte Software vorliegende Auswertemuster, nach dem die Temperaturentwicklung an diesen ausgewählten Punkten ausgewertet wird.The criteria according to which the decisive points X are selected for this prediction also determine the evaluation pattern to be described in more detail below, preferably as individually compiled software, according to which the temperature development at these selected points is evaluated.

Diejenigen Photovoltaik-Module, die den vorstehend beschriebenen aussagekräftigen Punkten X jeweils am nächsten kommen, werden erfindungsgemäß mit Temperatursensoren 28 bestückt, die vorzugsweise in einem Funktions-Modul 30 integriert sind. Nachfolgend wird anhand der 4 bis 7 beschrieben, wie die Funktions-Module 30 vorzugsweise aufgebaut und in die Vorrichtung zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen integriert sind.Those photovoltaic modules which come closest to the meaningful points X described above in accordance with the invention are provided with temperature sensors 28 equipped, preferably in a functional module 30 are integrated. The following is based on the 4 to 7 described how the function modules 30 preferably constructed and integrated into the apparatus for monitoring critical temperature developments.

Aus den 4 und 5 geht hervor, dass die Funktions-Module jeweils an einer Montageschiene 24 montiert und – vorzugsweise über eine Steckerverbindung – in das Gleichstromnetz bzw. das DC-String-Netz 32 der Photovoltaik-Module 12-1 bzw. 12-2 integriert sind.From the 4 and 5 shows that the function modules each on a mounting rail 24 mounted and - preferably via a plug connection - in the DC network or the DC string network 32 the photovoltaic modules 12-1 respectively. 12-2 are integrated.

Wie sich aus der 5 ergibt, erfolgt die Einbindung des Funktions-Moduls 30 in die Photovoltaikanlage derart, dass die Gleichstromnetz-Verbindungsleitung zwischen zwei Photovoltaik-Modulen 12-1 bzw. 12-2 vorzugsweise an einer Steckverbindung aufgetrennt wird und dass an dieser Stelle der Funktions-Modul eingegliedert wird. Der Aufbau des Funktions-Moduls geht im Einzelnen aus den 6 und 7 hervor.As is clear from the 5 results, the integration of the function module takes place 30 in the photovoltaic system such that the DC power connection line between two photovoltaic modules 12-1 respectively. 12-2 is preferably separated at a connector and that at this point the function module is incorporated. The structure of the function module goes in detail from the 6 and 7 out.

Das mit 34 bezeichnete und schematisch dargestellte Gehäuse hat eine Befestigungs- bzw. Montagelasche 36, mit der eine vorzugsweise thermisch gut leitende Verbindung mit der betreffenden Montageschiene 24 erfolgen kann. Die Montagelasche 36, die vorzugsweise aus einem thermisch gut leitenden Material besteht, trägt einen Temperaturfühler bzw. -sensor 28, der vorzugsweise innerhalb des Gehäuses 34 liegt. Damit hat der Temperatursensor 28 einen direkten Kontakt zur Montagelasche 36, die beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist, und damit zur Unterkonstruktion bzw. zu der betreffenden Montageschiene 24, wodurch es gelingt, die von der in der Regel aus Metall wie z. B. Aluminium gebildeten Unterkonstruktion weitergeleitete Wärme messtechnisch gut und schnell zu erfassen. Aufgrund der Anbringung des Temperatursensors im Inneren des Gehäuses 34 ergibt sich eine hohe Dynamik bei der Temperaturmessung. Schließlich kann über das Gehäuse eine Anpassung des Funktions-Moduls an die Umgebungsbedingungen erfolgen. Zu diesem Zweck kann es von Vorteil sein, das Gehäuse 34 als Metallgehäuse auszuführen und die im Inneren aufgenommenen Komponenten zu vergießen.That with 34 designated and schematically illustrated housing has a mounting or mounting tab 36 , with a preferably thermally good conductive connection with the relevant mounting rail 24 can be done. The mounting tab 36 , which preferably consists of a thermally highly conductive material, carries a temperature sensor or sensor 28 preferably within the housing 34 lies. This has the temperature sensor 28 a direct contact to the mounting bracket 36 , which is made of aluminum, for example, and thus to the substructure or to the relevant mounting rail 24 , which succeeds, which is usually made of metal such. B. aluminum formed substructure forwarded heat metrologically well and quickly detect. Due to the mounting of the temperature sensor inside the housing 34 results in a high dynamics in the temperature measurement. Finally, the housing can be used to adapt the function module to the ambient conditions. For this purpose, it may be beneficial to the housing 34 designed as a metal housing and to shed the components housed inside.

Zu beiden Seiten des Gehäuses 34 ist ein Stecker 38 zum Anschluss an das DC-String-Netz vorgesehen. On both sides of the case 34 is a plug 38 intended for connection to the DC-String network.

Die Einbindung des Funktions-Moduls 30 in die Überwachungsanlage erfolgt derart, dass das DC-String-Netz 32 für die Datenkommunikation genutzt wird. Hierzu ist ein Mikrocontroller (μC) 40 vorgesehen, der die Datenkommunikation über einen Modulator/Demodulator 42 steuert, die Temperaturmessung vornimmt und bei Erhalt eines entsprechenden Steuerbefehls eine elektronische Stringauftrennung vornehmen kann. Zu diesem Zweck ist ein Unterbrecher 44 vorgesehen, der zum einen dazu dient, bei Bedarf einen elektrischen Schalt- bzw. Relais-Kontakt zur Unterbrechung des Strings zu öffnen, und der zum anderen zusätzlich als mechanischer Öffner fungieren kann, welcher bei zu hoher Temperatur auslöst. Diesbezüglich kann er beispielsweise als Bimetallschalter ausgebildet sein, der für eine zusätzliche Sicherheit bei Ausfall der Elektronik sorgen kann.The integration of the functional module 30 in the monitoring system is such that the DC string network 32 is used for data communication. For this purpose, a microcontroller (μC) 40 provided the data communication via a modulator / demodulator 42 controls, makes the temperature measurement and can make an electronic string separation upon receipt of a corresponding control command. For this purpose is a breaker 44 provided, on the one hand serves to open if necessary, an electrical switching or relay contact to interrupt the string, and on the other hand can act as a mechanical NC, which triggers at too high a temperature. In this regard, he may for example be designed as a bimetal switch, which can provide additional security in case of failure of the electronics.

Mit dem Bezugszeichen 46 ist eine Stromversorgung angedeutet, welche die elektrische Energie aus den angeschlossenen Gleichstromkabeln 32 zur Versorgung des Funktions-Moduls 30 umwandelt, beispielsweise auf ein Spannungslevel von 5 V. Die Stromversorgung wird darüber hinaus vorteilhafterweise dazu herangezogen, alle Funktionsblöcke des Moduls mit elektrischer Energie passenden Spannungsniveaus zu versorgen, und zwar zum einen aus der angeschlossenen Gleichspannung und zum anderen aus einem weiteren, integrierten elektrischen Energiespeicher 48, der beispielsweise von einem Li-Ionen-Akku gebildet ist. Die Stromversorgung 46 dient in diesem Fall zugleich dazu, elektrische Energie in diesen elektrischen Energiespeicher bzw. Akku, einzuspeichern, sodass der Funktions-Modul 30 auch nachts funktionsfähig bleibt.With the reference number 46 is a power supply indicated, which is the electrical energy from the connected DC cables 32 to supply the functional module 30 In addition, the power supply is advantageously used to supply all functional blocks of the module with electrical energy suitable voltage levels, on the one hand from the connected DC voltage and on the other from a further, integrated electrical energy storage 48 , which is formed for example by a Li-ion battery. The power supply 46 serves in this case at the same time to store electrical energy in this electrical energy storage or battery, so that the function module 30 also remains functional at night.

Um das DC-String-Netz für die Datenkommunikation nutzen zu können, wird der Modulator/Demodulator 42 zum Unterbrecher 44 parallel geschaltet, und zwar über ein Paar von Signal-Koppelelementen. Der Modulator/Demodulator 42 wandelt die vom Mikrocontroller 40 kommenden Daten in ein moduliertes Signal um bzw. übersetzt die ankommenden modulierten Signale in ein entsprechendes Steuersignal für den Mikrocontroller. Das modulierte Signal wird über die Signal-Koppelelemente 50 auf die vorhandenen Gleichstromkabel der Photovoltaik-Anlage übertragen, indem die elektrische Funktionseinheit der Koppelelemente 50 die Modulationssignale auf die Gleichspannungsleitungen 32 ein- und auskoppelt. Jeder Funktions-Modul erhält eine Identifikationsnummer (ID) mit der er im Gesamtverbund eindeutig identifizierbar ist.In order to use the DC-String network for data communication, the modulator / demodulator 42 to the breaker 44 connected in parallel, via a pair of signal coupling elements. The modulator / demodulator 42 converts those from the microcontroller 40 incoming data into a modulated signal or translates the incoming modulated signals into a corresponding control signal for the microcontroller. The modulated signal is transmitted via the signal coupling elements 50 transferred to the existing DC cables of the photovoltaic system by the electrical functional unit of the coupling elements 50 the modulation signals on the DC voltage lines 32 coupled and uncoupled. Each function module receives an identification number (ID) with which it can be uniquely identified in the overall network.

Die Gesamt-Verschaltung des Überwachungssystems ist in 8 schematisch dargestellt. Demnach sind die Gleichstromleitungen bzw. die einzelnen DC-Strings 32-1 bis 32-n mit den darin integrierten Funktions-Modulen 30 an einem String-Koppelmodul 52 angeschlossen, der über einen Datenbus 54, welcher gleichzeitig für die Stromversorgung herangezogen wird, mit einer Analyse- und Steuereinheit 56 verbunden ist. Über einen weiteren Datenbus 58 ist die Analyse- und Steuereinheit 56 mit einem Empfangs- und Sendemodul 60 verbunden, der die Daten-Kommunikationsschnittstellen und vorzugsweise ein Daten-Auslesegerät bereitstellt.The overall interconnection of the monitoring system is in 8th shown schematically. Accordingly, the DC lines or the individual DC strings 32-1 to 32-n with the integrated function modules 30 on a string coupling module 52 connected via a data bus 54 , which is used simultaneously for the power supply, with an analysis and control unit 56 connected is. Via another data bus 58 is the analysis and control unit 56 with a receiving and transmitting module 60 connected, which provides the data communication interfaces, and preferably a data read-out device.

Mit dem Bezugszeichen 62 ist ein Modul für die Notabschaltung des Systems und mit dem Bezugszeichen 64 ein Netz-Abwurf-Modul bezeichnet, der sich hinter einem Wechselrichter 66 im Wechselstromnetz (AC-Netz) 68 befindet.With the reference number 62 is a module for emergency shutdown of the system and with the reference numeral 64 A network drop module called behind an inverter 66 in AC network (AC network) 68 located.

Einzelheiten des Aufbaus der Module 52 und 56 ergeben sich aus der 9. Man erkennt, dass ein mit 66 bezeichnetes Gehäuse des String-Koppelmoduls 52 eine Stromversorgung 68, einen Modulator/Demodulator 70 und einen elektrischen Energiespeicher 72 aufnimmt, der auch bei Nacht einen autarken Betrieb des String-Koppelmoduls 52 gewährleistet. Über den Modulator/Demodulator 70 werden die von der Analyse- und Steuereinheit kommenden Signale in das Datenkommunikationssystem eingekoppelt bzw. von diesem ausgekoppelt.Details of the structure of the modules 52 and 56 arise from the 9 , One recognizes that one with 66 designated housing of the string coupling module 52 a power supply 68 , a modulator / demodulator 70 and an electrical energy storage 72 recording, even at night autonomous operation of the string coupling module 52 guaranteed. About the modulator / demodulator 70 the signals coming from the analysis and control unit are coupled into the data communication system or decoupled from this.

Das mit 74 bezeichnete Gehäuse der Analyse- und Steuereinheit 56 nimmt einen Mikrocontroller 76 und ein Bedienelement 78 auf. Vorzugsweise ist der String-Koppelmodul 52 über Stecker 80 in das DC-Netz bzw. in die einzelnen DC-Strings 32 eingebaut.That with 74 designated housing the analysis and control unit 56 takes a microcontroller 76 and a control 78 on. Preferably, the string coupling module 52 over plug 80 into the DC network or into the individual DC strings 32 built-in.

Nachfolgend werden die einzelnen Funktionen der Einzelkomponenten des Überwachungssystems näher erläutert:
Die Funktion der Funktions-Module 30 besteht hauptsächlich darin, die Temperatur an der Montagestelle, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel am Dach unterhalb der Photovoltaik-Module 12-1 bzw. 12-2 flächendeckend und in bestimmten, vorgegebenen zeitlichen Abständen zu messen und bei Überschreitung eines individuell vorgegebenen, vorzugsweise frei programmierbaren Signal-Schwellwerts, der für die verschiedenen Positionen unterschiedlich sein kann, ein Alarmsignal zu generieren, welches zusammen mit der Identifikationsnummer (ID) über den String-Koppelmodul 52 an die Analyse- und Steuereinheit 56 gesendet wird. In der Analyse- und Steuereinheit 56 wird das Messergebnis gespeichert, und zwar vorzugsweise mit einem Zeitstempel.
The individual functions of the individual components of the monitoring system are explained in more detail below:
The function of the function modules 30 consists mainly in the temperature at the mounting location, ie in the embodiment shown on the roof below the photovoltaic modules 12-1 respectively. 12-2 nationwide and to measure in certain, predetermined intervals and to generate an alarm signal when exceeding an individually predetermined, preferably freely programmable signal threshold, which may be different for the different positions, which together with the identification number (ID) on the string coupling module 52 to the analysis and control unit 56 is sent. In the analysis and control unit 56 the measurement result is stored, preferably with a time stamp.

Sobald das erste Messergebnis gespeichert worden ist, geht das Auswertemuster der Analyse- und Steuereinheit in einen Modus über, in dem auch die zeitliche Entwicklung der Signale der Temperatursensoren einzeln und/oder im Verhältnis zueinander ausgewertet wird. Da die einzelnen Messungen in vorbestimmten Zeitabständen bzw. mit festen zeitlichen Abständen für jeden Punkt vorgenommen und abgespeichert werden, kann mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem eine lückenlose Dokumentation einer Brandentwicklung bereitgestellt werden, wobei über den Empfangs- und Sendemodul 60 zu einem beliebigen Zeitpunkt das Auslesen der Temperaturdaten möglich ist.Once the first measurement result has been stored, the evaluation pattern of the analysis and control unit goes into a mode in which the temporal evolution of the signals of the Temperature sensors individually and / or evaluated in relation to each other. Since the individual measurements are made and stored at predetermined time intervals or with fixed time intervals for each point, a complete documentation of a fire development can be provided with the monitoring system according to the invention, wherein the reception and transmission module 60 at any time the reading of the temperature data is possible.

Um den Datenstrom innerhalb des Überwachungssystems möglichst klein zu halten, ist es von Vorteil, die Temperaturaufzeichnung mittels eines sogenannten Standort-Temperatur-Differenz-Messsystems vorzunehmen, welches wie folgt arbeitet. Die zuerst eingegangene ID-Adresse mit dem höchsten Messergebnis erhält für die weiteren Messzyklen keinen Eingang mehr in der Analyse- und Steuereinheit 56. Stattdessen werden zur Differenzmessung die restlichen Funktions-Module 30 bzw. die dort befindlichen Temperatursensoren abgefragt, wobei auf diese Weise festgestellt wird, welche Messung dem nächst höheren Messergebnis gleich kommt. Dieses Messergebnis wird wiederum in einer zweiten Rangstelle abgelegt und gespeichert, woraufhin die betreffende ID-Adresse des zugehörigen Funktions-Moduls wieder gesperrt wird. Auf diese Weise laufen alle Standort-Temperatur-Differenz-Messungen softwaremäßig gesteuert in einem zeitlichen fest definierten Ablaufplan mit minimalem Datenvolumen ab.In order to keep the data flow within the monitoring system as small as possible, it is advantageous to carry out the temperature recording by means of a so-called location temperature difference measuring system, which operates as follows. The first received ID address with the highest measurement result receives no further input in the analysis and control unit for the further measurement cycles 56 , Instead, the remaining function modules are used to measure the difference 30 or the temperature sensors located there interrogated, in which way it is determined which measurement is equal to the next higher measurement result. This measurement result is again stored and stored in a second rank, whereupon the relevant ID address of the associated function module is locked again. In this way, all location-temperature difference measurements are software-controlled and run in a fixed schedule with a minimum data volume.

Wenn die Temperaturentwicklung an den einzelnen Funktions-Modulen 30 im Vergleich mit dem auf das System zugeschnittenen Auswertemuster ergibt, dass eine hinreichend zuverlässige Aussage über das Vorliegen einer kritischen Temperaturentwicklung im Bereich der Anlage getroffen werden kann, wird an der Analyse- und Steuereinheit 56 ein Alarmsignal zur Anzeige gebracht und über den Datenbus 58 zum Empfangs- und Sendemodul 60 gegeben, der eine entsprechende Meldung, vorzugsweise unter Angabe des Ortes und des Umfangs einer Brandentwicklung, an eine Brandmeldezentrale sendet. Gleichzeitig kann vorgesehen werden, dass diese Meldung auch an den Betreiber der Anlage übermittelt wird. Die Übermittlung kann drahtlos, beispielsweise über GSM-Funk, aber auch drahtgebunden, beispielsweise über eine ISDN-Leitung, erfolgen.When the temperature development at the individual function modules 30 Compared with the evaluation pattern tailored to the system, it can be concluded that a sufficiently reliable statement can be made about the existence of a critical temperature development in the area of the installation. This is done with the analysis and control unit 56 an alarm signal is displayed and over the data bus 58 to the receiving and transmitting module 60 given, which sends a corresponding message, preferably stating the location and extent of a fire, to a fire alarm panel. At the same time it can be provided that this message is also transmitted to the operator of the system. The transmission can be wireless, for example via GSM radio, but also by wire, for example via an ISDN line.

Gleichzeitig mit der Meldung der Alarm- bzw. Brandsituation an die Brandmeldezentrale sendet der Empfangs- und Sendemodul 60 oder die Analyse- und Steuereinheit 56 ein entsprechendes Datenpaket an den Netz-Abwurf-Modul 64, über den das Wechselstromnetz abgeworfen wird. Anschließend werden zumindest ausgewählte Funktions-Module 30 über ein zugehöriges Steuerdatenpaket angewiesen, den betreffenden DC-String aufzutrennen und kurzzuschließen. Die elektronische Abschaltung erfolgt über einen elektronisch ansteuerbaren Schalter, vorzugsweise über einen Thyristor, und ist vorzugsweise so aufgebaut, dass die komplette Anlage auch zu Wartungsarbeiten über die Analyse- und Steuereinheit 56 abgeschaltet und kontrolliert wieder eingeschaltet werden kann. Selbstverständlich ist dabei zu berücksichtigen, dass die Komponenten so ausgelegt werden, dass die auftretenden Stromstärken, welche ohne weiteres weit über 20 Ampère DC liegen können, verkraften, wobei darüber hinaus dafür gesorgt werden muss, dass der elektrische Energiespeicher 48 im Funktions-Modul 30 so ausgelegt wird, dass er auch nach mehrstündigem Ausfall der Stromversorgung durch das DC-String-Netz noch ausreichend Energie für die elektronische Abschaltung liefert.Simultaneously with the notification of the alarm or fire situation to the fire panel, the receiving and transmitting module sends 60 or the analysis and control unit 56 a corresponding data packet to the network drop module 64 over which the AC network is dropped. Subsequently, at least selected function modules 30 instructed via an associated control data packet to separate the respective DC string and short circuit. The electronic shutdown takes place via an electronically controllable switch, preferably via a thyristor, and is preferably constructed so that the complete system also for maintenance via the analysis and control unit 56 switched off and controlled can be switched on again. Of course, it should be taken into account that the components are designed so that the occurring currents, which can easily be far more than 20 amps DC, cope, in addition, it must be ensured that the electrical energy storage 48 in the functional module 30 is designed so that it still provides enough power for the electronic shutdown even after several hours of power failure through the DC string network.

Gleichzeitig ist der Funktions-Modul 30 mit einer mechanischen DC-Strombremse ausgestattet. Diese liegt vorzugsweise an der Befestigungslasche, d. h. dort, wo die Temperaturmessung stattfindet. Dieser Montagepunkt ist der direkte Hauptindikator für eine wärmetechnische Weiterleitung an einen Bimetall-DC-Protektor, welcher dazu dient, bei einem wärmetechnischen Problem, wie z. B. bei einem Abschmelzen des Funktions-Moduls 30 den DC-String auf zu trennen. Die Temperaturfestigkeit dieses Bauteils sollte deshalb mindestens 1000°C betragen, wobei es von Vorteil ist, in diesem Bereich mit keramischen Bauteilen zu arbeiten. Der bei der Notabschaltung fließende Kurzschlussstrom wird ebenfalls über die Befestigungslasche 36 geführt, da diese als elektrischer Ableiterpol zur Erde, d. h. zu den Montageschienen 24 der Photovoltaik-Solaranlage führt und einen großen Leitungsquerschnitt zur Ableitung der DC-Kurzschlussströme bereitstellt.At the same time is the function module 30 equipped with a mechanical DC power brake. This is preferably at the attachment tab, ie where the temperature measurement takes place. This mounting point is the direct main indicator of a thermal transfer to a bimetallic DC protector, which serves in a thermo-technical problem, such. B. at a melting of the functional module 30 to separate the DC string. The temperature resistance of this component should therefore be at least 1000 ° C, and it is advantageous to work in this area with ceramic components. The short-circuit current flowing during the emergency shutdown is also transmitted via the fastening strap 36 led, as these as electrical Ableiterpol to the earth, ie to the mounting rails 24 leads the photovoltaic solar system and provides a large cable cross-section for deriving the DC short-circuit currents.

Wie oben bereits angesprochen, sind die Überwachungspunkte, d. h. die Positionen der Funktions-Module individuell entsprechend der Modulanordnung in Bezug zur Installationsumgebung unter Einbeziehung der vorliegenden Montage-Parameter festgelegt. Deshalb ist es auch von Vorteil, wenn die einzelnen Funktions-Module 30 individuell programmierbar bzw. einstellbar sind, so dass sie für unterschiedlichste Solaranlagen genutzt werden können. Auf diese Weise kann beispielsweise jedem Funktions-Modul 30 ein unterschiedlicher Temperatursignal-Schwellwert zugeordnet werden, bei dessen Überschreiten ein erstes Alarmsignal abgegeben wird.As already mentioned above, the monitoring points, ie the positions of the functional modules are determined individually according to the module arrangement with respect to the installation environment, taking into account the present installation parameters. Therefore, it is also beneficial if the individual function modules 30 individually programmable or adjustable, so that they can be used for a wide variety of solar systems. In this way, for example, each function module 30 be assigned a different temperature signal threshold, when exceeded, a first alarm signal is emitted.

Bei der Inbetriebnahme erfolgt zunächst eine ID-Adressen-Zuordnung und – Vergabe an die einzelnen Funktions-Module 30 sowie die Aufspielung der ID-Adressen an die Analyse- und Steuereinheit 56. Durch eine geeignete Startsoftware melden sich die einzelnen Funktions-Module bei der Analyse- und Steuereinheit 56, die mit einem entsprechenden Quittungsbefehl antwortet, woraufhin die Freigabe aller Module erfolgt.During commissioning, an ID address assignment and assignment to the individual function modules takes place first 30 as well as the recording of the ID addresses to the analysis and control unit 56 , By means of a suitable startup software, the individual function modules report to the analysis and control unit 56 that with a corresponding Acknowledgment command responds, whereupon all modules are released.

Die Arbeitsweise der Steuerung ist derart, dass eine Mischung zwischen einer sogenannten Ereignissteuerung und einer Steuerung nach dem sogenannten ”Polling”-Prinzip erfolgt. Außergewöhnliche Ereignisse an den Funktions-Modulen 30 werden sofort an die Analyse- und Steuereinheit 56 gemeldet, wie z. B. eine starke Temperaturänderung in kurzer Zeit bzw. das Überschreiten des zugehörigen Signal-Schwellwerts des betreffenden Funktions-Moduls. Zu diesem Zweck fordert die Analyse- und Steuereinheit 56 ständig und in festen Zyklen Daten von den einzelnen Funktions-Modulen 30 an.The operation of the control is such that a mixture between a so-called event control and a control according to the so-called "polling" principle takes place. Extraordinary events at the function modules 30 be immediately to the analysis and control unit 56 reported, such as B. a strong change in temperature in a short time or exceeding the associated signal threshold of the respective functional module. For this purpose, the analysis and control unit demands 56 Constantly and in fixed cycles data from the individual function modules 30 at.

Spätestens dann, wenn mindestens ein Funktions-Modul 30 ein außergewöhnliches Ereignis, also z. B. das Erreichen des individuell einstellbaren Temperaturschwellwerts signalisiert, werden alle Funktions-Module 30 von der Analyse- und Steuereinheit in festem zeitlichen Zyklus abgefragt. Das System geht dementsprechend von einer ereignisgesteuerten Betriebsweise in eine Betriebsart über, in der die Analyse- und Steuereinheit die einzelnen Funktions-Module 30 zyklisch abfragt (Polling). Auf diesem Weg kann ein Temperaturprofil mit Zeitverlauf ähnlich einer Filmaufnahme erstellt werden, und die Analyse- und Steuereinheit kann unter Zuhilfenahme einer individuell zugeschnittenen Software in Abhängigkeit der individuell vorliegenden Montage- und Umgebungsparameter die Temperaturentwicklung auswerten.At the latest when at least one functional module 30 an extraordinary event, so z. B. signaled reaching the individually adjustable temperature threshold, all function modules 30 queried by the analysis and control unit in a fixed time cycle. The system accordingly proceeds from an event-controlled mode of operation into an operating mode in which the analysis and control unit controls the individual function modules 30 polls cyclically (polling). In this way, a temperature profile with a time course similar to a movie recording can be created, and the analysis and control unit can evaluate the temperature development with the help of individually tailored software depending on the individually present assembly and environmental parameters.

Aufgrund der vorzugsweise freien Programmierbarkeit der einzelnen Funktions-Module einerseits und der Analyse- und Steuereinheit andererseits ist das erfindungsgemäße Überwachungssystem an alle denkbaren Konfigurationen anpassbar, mit dem Vorteil, dass dennoch nur ein kleiner Bruchteil der in der Photovoltaik-Anlage eingebauten Photovoltaik-Module mit den erfindungsgemäßen Funktions-Modulen ausgestattet werden müssen.Due to the preferably free programmability of the individual functional modules on the one hand and the analysis and control unit on the other hand, the monitoring system according to the invention can be adapted to all conceivable configurations, with the advantage that nevertheless only a small fraction of the built-in photovoltaic system photovoltaic modules with the inventive functional modules must be equipped.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Funktions-Modul bei Überschreiten des individuell eingestellten Schwellwerts der Temperatur ein Alarm-Datenpaket in der Weise sendet, dass es neben einem Alarm-Bit die aktuell gemessene Temperatur und den individuell eingestellten Schwellwert sendet. Das Datenpaket wird von der Analyse- und Steuereinheit 56 empfangen und teilt den Empfang dem jeweiligen Funktions-Modul mit, indem es ein sogenanntes Acknowledge-Paket (ACK) absendet. Wenn der korrekt adressierte Funktions-Modul das ACK nicht empfängt, versucht es nach Ablauf einer bestimmten Zeit (Time Out) das Datenpaket einige Male wiederholt zu senden. Hat dies ebenfalls keinen Erfolg, wird wie folgt vorgegangen:

  • a) Der Funktions-Modul 30 fragt beim nächstgelegenen Funktions-Modul an, damit dieser statt seiner eine Nachricht an die Analyse- und Steuereinheit schickt (sogenannte ”Relay”-Funktion);
  • b) der Funktions-Modul 30 erkennt eine Störung und trennt den betreffenden DC-String auf. Dabei schickt er auch den anderen Funktions-Modulen den Befehl zum Auftrennen des Strings, wodurch eine weitere Verbesserung der Sicherheit bei Ausfall der Analyse- und Steuereinheit 56 geschaffen wird.
According to an advantageous development of the invention it can be provided that the function module sends an alarm data packet when exceeding the individually set threshold value of the temperature in such a way that it sends the currently measured temperature and the individually set threshold next to an alarm bit. The data packet is provided by the analysis and control unit 56 receive and notify the reception of the respective function module by sending a so-called acknowledge packet (ACK). If the correctly addressed function module does not receive the ACK, it will try to send the data packet several times after a certain timeout. If this is also unsuccessful, proceed as follows:
  • a) The functional module 30 asks the nearest function module to send a message to the analysis and control unit instead of it (so-called "Relay"function);
  • b) the functional module 30 detects a fault and disconnects the relevant DC string. He also sends the other function modules the command to split the string, thereby further improving the security in case of failure of the analysis and control unit 56 is created.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, dass mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem eine Branderkennung und -lokalisierung möglich wird, die sich durch eine bislang nicht erreichte Überwachungssicherheit und -schnelligkeit auszeichnet, und zwar unter Zuhilfenahme möglichst weniger zusätzlicher Komponenten. Gleichzeitig kann jedoch das erfindungsgemäße Überwachungssystem aufgrund des Umstands, dass die Temperatursensoren in ein Datenkommunikationsnetz integriert sind, welches laufend auf Vollständigkeit überprüft wird, gleichzeitig als Diebstahlschutz dienen, mit dem nicht nur festgestellt wird, ob ein Photovoltaik-Modul entwendet worden ist, sondern – aufgrund der erfassten ID eines Moduls – auch der Ort des Diebstahls lokalisiert und zur Anzeige gebracht werden kann.From the above description, it is clear that with the monitoring system according to the invention, a fire detection and localization is possible, which is characterized by a previously unattained monitoring security and speed, with the help of as few additional components. At the same time, however, due to the fact that the temperature sensors are integrated in a data communication network which is continuously checked for completeness, the monitoring system according to the invention can simultaneously serve as theft protection, with which it is determined not only whether a photovoltaic module has been stolen, but - due the detected ID of a module - also the location of the theft can be located and displayed.

Dadurch, dass die einzelnen Funktions-Module 30 mit einer ID ausgestattet sind, reicht die vorstehend beschriebene Branderkennung bereits aus, um einen Diebstahl zu erkennen. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, zusätzliche, sogenannte Diebstahl-Erkennungs-Module (siehe 30* in 3) vorzusehen, die ähnlich wie die Funktions-Module 30 aufgebaut und zusätzlich zu den Funktions-Modulen 30 in den einzelnen DC-Strings 32-1 bis 32-n auf ähnliche Weise wie die Funktions-Module 30 integriert sind. Auch die Stromversorgung erfolgt in ähnlicher Weise wie bei den Funktions-Modulen. Vorzugsweise werden die hinterlegten ID-Daten in vorbestimmten zeitlichen Abständen, wie z. B. alle 100 ms an die Analyse- und Steuereinheit 56 gesendet. Dort werden die hinterlegten ID-Daten dieser Module auf Wichtigkeit und Anwesenheit überprüft. Fehlt z. B. eine ID-Adresse, was auf eine Kabeldurchtrennung zurückgeführt werden kann, so wird automatisch durch die Software eine Suche dieser ID-Adresse ausgelöst. Dieser Vorgang in kurzen Zeitfenstern mehrfach wiederholt werden. Wird diese ID-Adresse nicht gefunden, löst die Software einen entsprechenden Diebstahlalarm aus.By doing that, the individual function modules 30 equipped with an ID, the fire detection described above is already sufficient to detect a theft. However, it is equally possible, additional, so-called anti-theft detection modules (see 30 * in 3 ), similar to the functional modules 30 built and in addition to the function modules 30 in the individual DC strings 32-1 to 32-n in a similar way to the functional modules 30 are integrated. The power supply is similar to the function modules. Preferably, the stored ID data at predetermined time intervals, such. B. every 100 ms to the analysis and control unit 56 Posted. There, the stored ID data of these modules are checked for importance and presence. Missing z. B. an ID address, which can be attributed to a cable separation, so automatically by the software a search of this ID address is triggered. This process can be repeated several times in short time windows. If this ID address is not found, the software triggers a corresponding theft alarm.

Das Überwachungssystem kann ferner zusätzlich mit Rauch- und/oder Feinpartikelmeldern ausgestattet werden, wodurch die Überwachungsgenauigkeit noch verfeinert werden kann. Hierzu gibt es verschiedene Alternativen für die Realisierung. Beispielsweise werden entweder gesonderte Rauch- und/oder Feinpartikelmelder vorgesehen oder es werden zumindest ausgewählte Funktions-Module 30 zusätzlich mit einem Rauch- und/oder einem Feinpartikelmelder ausgestattet, wobei die Ausgangssignale der Rauch- und/oder Feinpartikel-Melder-Module oder Rauch- und/oder einem Feinpartikelmelder zusätzlich in die Überwachung der Solaranlage einbezogen werden. Es kann auch über eine geeignete Schnittstelle eine Anbindung der erfindungsgemäßen Überwachungsanlage an eine bestehende Brandmeldeanlage erfolgen.The monitoring system may be further equipped with smoke and / or fine particulate detectors, which can further improve the monitoring accuracy. There are several alternatives for this Realization. For example, either separate smoke and / or fine particle detectors are provided or at least selected functional modules 30 additionally equipped with a smoke detector and / or a fine particle detector, wherein the output signals of the smoke and / or fine particle detector modules or smoke and / or a fine particle detector are additionally included in the monitoring of the solar system. It can also be done via a suitable interface connecting the monitoring system according to the invention to an existing fire alarm system.

Auch beim Diebstahlschutz kann optional auf ein sogenanntes ”Relay”-Transfer-Verfahren zurückgegriffen werden. Jeder Funktions-Modul 30 kennt dabei ein oder mehrere benachbarte Funktions-Module und kann mit deren Hilfe indirekt mit der Analyse- und Steuereinheit 56 kommunizieren. Auf diese Weise kann die Lokalisierung eines Diebstahls weiter verbessert werden.In the case of theft protection, a so-called "relay" transfer method can optionally also be used. Each functional module 30 knows one or more adjacent function modules and can use them indirectly with the analysis and control unit 56 communicate. In this way, the location of a theft can be further improved.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bzw. einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Überwachungssystems kann vorgesehen sein, dass die Programmierung der einzelnen Module und der Analyse- und Steuereinheit über den Empfangs- und Sendemodul 60 erfolgt. Auf diese Weise ist es möglich, die Auswertelogik des Überwachungssystems auch nach der Inbetriebnahme bei Bedarf zu ändern und beispielsweise den geänderten Umgebungs-Randbedingungen anzupassen.According to a further embodiment or an advantageous development of the monitoring system according to the invention it can be provided that the programming of the individual modules and the analysis and control unit via the receiving and transmitting module 60 he follows. In this way, it is possible to change the evaluation logic of the monitoring system even after commissioning if necessary and, for example, to adapt to the changed environmental boundary conditions.

Mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Bestückung einer Photovoltaik-Solaranlage ergeben sich folgende Vorteile:
Zunächst kann der Betreiber einer Photovoltaik-Solaranlage wählen, ob er eine Feuermeldeanlage, eine Diebstahlsicherung oder eine Kombination beider Aufgaben realisieren will. Aufgrund der Zusammenstellung des Überwachungssystems aus Modulen ist es auch möglich, ein einmal eingerichtetes Systems beispielsweise für die Feuerüberwachung mit geringem montagetechnischen Aufwand derart umzurüsten, dass eine verbesserte Diebstahlsicherung bereitgestellt wird.
With the above-described assembly of a photovoltaic solar system according to the invention, the following advantages result:
First, the operator of a photovoltaic solar system can choose whether he wants to implement a fire alarm system, an anti-theft device or a combination of both tasks. Due to the composition of the monitoring system of modules, it is also possible to retrofit a system once set up, for example, for the fire control with little installation effort such that an improved anti-theft device is provided.

Die Brandschutz-Überwachung kann unter Zuhilfenahme der in den Funktions-Modulen 30 verwendeten Temperatursensoren in Kombination mit einer intelligenten Auswertelogik vorgenommen werden. Sie kann jedoch mit zusätzlichen Überwachungskriterien unter Einbeziehung von Feinstaub- oder Gasmessungen, ausgebaut werden.The fire protection monitoring can be carried out with the aid of the function modules 30 used temperature sensors in combination with an intelligent evaluation logic. However, it can be upgraded with additional monitoring criteria including particulate matter or gas measurements.

Die von dien Temperatursensoren über die Zeit abgegebenen und laufend erfassten Signale werden auf der Basis eines vorzugsweise frei programmierbaren Auswertemusters ausgewertet, welches auf das Gesamtsystem unter Einbeziehung der vorliegenden geometrischen, konstruktiven, materialtechnischen und umgebungsbedingten Parameter zugeschnitten ist. Dies verleiht dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren eine zusätzliche Intelligenz, die es ermöglicht, wesentlich zuverlässiger als bekannte Systeme zwischen einbaubedingten, harmlosen punktuellen Temperaturentwicklungen an einzelnen Positionen der Solaranlage und dem Entwickeln einer gefährlichen Situation zu unterscheiden. Dadurch gelingt es gleichzeitig, die Einstufung eines kritischen Temperaturentwicklung frühzeitiger als bisher zu treffen, da das zugeschnittene Auswertemuster die von den Temperatursensoren angegebenen Signale über die Zeit auswertet, so dass bereits Entwicklungen kritischer Situationen frühzeitig erfassbar sind.The emitted by the temperature sensors over time and continuously detected signals are evaluated on the basis of a preferably freely programmable evaluation pattern, which is tailored to the overall system, taking into account the existing geometric, constructive, material engineering and environmental parameters. This gives the monitoring method according to the invention an additional intelligence, which makes it possible to differentiate much more reliably than known systems between installation-related, harmless punctual temperature developments at individual positions of the solar system and the development of a dangerous situation. As a result, it is possible at the same time to classify a critical temperature development earlier than previously, because the tailored evaluation pattern evaluates the signals indicated by the temperature sensors over time, so that developments in critical situations can be detected at an early stage.

Nicht nur die Temperaturverteilung in der Solaranlage, sondern auch deren Entwicklung kann erfindungsgemäß in das Verfahren zur Überwachung einbezogen werden, wodurch es zuverlässiger als bislang gelingt, eine Aussage über den tatsächlichen Sicherheitszustand der Anlage zu treffen.Not only the temperature distribution in the solar system, but also their development can be included according to the invention in the method for monitoring, making it more reliable than hitherto succeeding to make a statement about the actual safety status of the system.

Der Modus, nach dem das Auswertemuster abgearbeitet wird, muss nicht im gesamten Betriebsspektrum des Überwachungsverfahren unverändert bleiben. Es ist von Vorteil, den Auswerte-Modus so zu gestalten, dass er bis zu einem bestimmten Zustandspunkt der Anlage, beispielsweise bis zu dem Zeitpunkt, zu dem zumindest ein Temperatursensor einen Signal-Schwellwert erreicht, auf einem einfachen Level, wie zum Beispiel auf einem ereignisgesteuerten Level bleibt. Erst dann kann das Auswertemuster in einen Auswerte-Modus übergehen, in dem die zeitliche Entwicklung der Signale der Temperatursensoren einzeln und/oder zueinander ausgewertet wird. Auf diese Weise kann der Signalfluss minimiert werden, ohne spürbare Funktionsbeeinträchtigungen des Verfahrens in Kauf nehmen zu müssen.The mode according to which the evaluation pattern is processed does not have to remain unchanged in the entire operating spectrum of the monitoring method. It is advantageous to configure the evaluation mode so that it can be up to a certain state point of the system, for example up to the time at which at least one temperature sensor reaches a signal threshold, at a simple level, such as on a event-driven level remains. Only then can the evaluation pattern pass into an evaluation mode in which the temporal development of the signals of the temperature sensors is evaluated individually and / or to one another. In this way, the signal flow can be minimized without having to accept significant functional impairments of the process.

Durch die laufende Abfrage, Abspeicherung und Archivierung der Messdaten kann eine Brandentwicklung dokumentiert und über einen Datenkommunikations-Modul – auch per Fernabfrage – zu beliebiger Zeit abgerufen werden. Hierzu kann es von Vorteil sein, mit einer gesonderten Auslesebox bzw. einem separaten Auslese-Modul zu arbeiten, der es lediglich der Polizei und/oder Brandfahndern und/oder Brand-Versicherungsunternehmen erlaubt, Daten auszulesen. Damit stehen erstmals allein diesen Zielgruppen Daten zur Verfügung, die eine zuverlässige Aussage über eine Brandentstehung erlauben.Through the continuous query, storage and archiving of the measured data, a fire development can be documented and retrieved via a data communication module - also by remote inquiry - at any time. For this purpose, it may be advantageous to work with a separate readout box or a separate readout module, which allows only the police and / or fire investigators and / or fire insurance companies to read data. For the first time, only these target groups will have access to data that will allow reliable information on the development of a fire.

Dadurch, dass die einzelnen Module mit einer elektrischen Speichereinrichtung ausgestattet sind, bleiben sie auch dann autark und funktionsfähig, wenn die Stromversorgung durch die Photovoltaik-Anlage ausfällt.The fact that the individual modules are equipped with an electrical storage device, they remain self-sufficient and functional even if the power supply through the photovoltaic system fails.

Durch die erfindungsgemäße Art des Abschaltens der Photovoltaik-Solaranlage wird die Verletzungsgefahr durch hohe Spannungen (z. B. Gleichstrom-Spannungsstromschläge und -Kurzschlusslichtbögen) vollständig beseitigt, da im kritischen Fall vor dem Kurzschließen der einzelnen Strings die Anlage vom Wechselstromnetz genommen wird. Bestehende Photovoltaik-Solaranlagen können mit geringem Aufwand nachgerüstet werden, um die Funktionen des vorstehend beschriebenen Überwachungssystems bereitzustellen. The type of switching off of the photovoltaic solar system according to the invention completely eliminates the risk of injury due to high voltages (eg DC voltage current pulses and short-circuit arcs), since the system is disconnected from the AC mains in the critical case before the individual strings are short-circuited. Existing photovoltaic solar systems can be retrofitted with little effort to provide the functions of the monitoring system described above.

Das Überwachungssystem kann zusätzlich mit allen herkömmlichen zusätzlichen Sicherungssystemen kombiniert werden, wie z. B. mit Gas-, Rauch-, Wassereintrittsmeldern usw.The monitoring system can additionally be combined with all conventional additional security systems, such as: B. with gas, smoke, water inlet detectors, etc.

Die Analyse- und Steuereinheit ist durch ihre Programmierbarkeit sehr flexibel und kann auch dazu genutzt werden, neben Alarmsignalen zusätzliche Informationen auszusenden, die für den Brandschutz von elementarer Bedeutung sind, wie z. B. Angaben darüber, wo sich der Zugang zu einer absoluten Abschaltung der Anlage befindet.The analysis and control unit is very flexible due to its programmability and can also be used to send in addition to alarm signals additional information that is of fundamental importance for fire protection, such. B. Details of where the access to an absolute shutdown of the system is located.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.Of course, deviations from the described embodiments are possible without departing from the spirit of the invention.

Das Überwachungssystem kann mit zusätzlichen Steuermodulen ausgestattet werden, die jeweils einem String 32-1, ..., 32-n der Solaranlage zugeordnet sind und mit denen der jeweils zugeordnete String durch Ansteuerung durch die Analyse- und Steuereinheit 56 kontrolliert auftrennbar ist, beispielsweise zu Wartungszwecken der Anlage.The monitoring system can be equipped with additional control modules, each with a string 32-1 , ..., 32-n associated with the solar system and with which the respective assigned string by driving through the analysis and control unit 56 controlled separable, for example, for maintenance of the system.

Die Analyse- und Steuereinheit 56 kann mit einem Sicherheitsschlüssel ausgestattet werden, der über einen Datenbus angeschlossen ist. An diesen Datenbus kann sich ein Auslesegerät anschließen, das auf diese Weise lediglich durch einen privilegierten Personenkreis zugänglich ist.The analysis and control unit 56 can be equipped with a security key that is connected via a data bus. This data bus can be followed by a reading device, which is accessible in this way only by a privileged group of people.

Das System ist auch nicht auf Photovoltaik-Solaranlagen beschränkt, die sich an Gebäuden befinden. Es ist vielmehr auch möglich, mit diesem System reine Solar-Parks daraufhin zu überwachen, ob an bestimmten Stellen kritische thermische Zustände im Entstehen sind.The system is also not limited to photovoltaic solar systems located on buildings. Rather, it is also possible to use this system to monitor pure solar parks as to whether critical thermal states are emerging at certain points.

Die Erfindung schafft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen an Solaranlagen mit Photovoltaik-Modulen, wobei sich das Verfahren durch folgende Schritte auszeichnet:

  • a) Analyse der Modulanordnung in Bezug zur Installationsumgebung unter Einbeziehung der vorliegenden Montage-Parameter;
  • b) Auswahl aussagekräftiger Punkte, über deren Temperaturentwicklungen eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen eines kritischen Zustands im Bereich der Anlage getroffen werden kann;
  • c) Bestücken der diesen Punkten nahe kommenden Module mit Temperatursensoren; und
  • d) Auswerten der von den Temperatursensoren über die Zeit abgegebenen Signale auf der Basis eines auf das System zugeschnittenen Auswertemusters.
The invention thus provides a method and a device for monitoring critical temperature developments in solar installations with photovoltaic modules, the method being characterized by the following steps:
  • a) analysis of the module arrangement in relation to the installation environment, taking into account the present assembly parameters;
  • b) selection of meaningful points over whose temperature developments a reliable statement about the existence of a critical condition in the area of the plant can be made;
  • c) equipping the modules close to these points with temperature sensors; and
  • d) evaluating the signals emitted by the temperature sensors over time on the basis of an evaluation pattern tailored to the system.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 102008003272 A1 [0006] DE 102008003272 A1 [0006]

Claims (33)

Verfahren zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen an Solaranlagen mit Photovoltaik-Modulen, mit folgenden Schritten: a) Analyse der Modulanordnung im Bezug zur Installationsumgebung unter Einbeziehung der vorliegenden Montage-Parameter, wie Montageort, Größe, Geometrie, Eigenstruktur, Topographie und Orientierung; b) Auswahl aussagekräftiger Punkte (X), über deren Temperaturentwicklungen eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen eines kritischen Zustands im Bereich der Anlage getroffen werden kann; c) Bestücken der diesen Punkten nahekommenden Module (12-1, 12-2, ..., 12-n) mit Temperatursensoren (28); und d) Auswerten der von den Temperatursensoren über die Zeit abgegebenen Signale auf der Basis eines auf das System zugeschnittenen Auswertemusters.Method for monitoring critical temperature developments in solar installations with photovoltaic modules, comprising the following steps: a) analysis of the module arrangement in relation to the installation environment, taking into account the present installation parameters such as installation location, size, geometry, intrinsic structure, topography and orientation; b) selection of meaningful points (X) over whose temperature developments a reliable statement can be made about the existence of a critical condition in the area of the installation; c) equipping the modules close to these points ( 12-1 . 12-2 , ..., 12-n ) with temperature sensors ( 28 ); and d) evaluating the signals emitted by the temperature sensors over time on the basis of an evaluation pattern tailored to the system. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Signale der Temperatursensoren in der Weise erfolgt, dass spätestens bei Erreichen eines Signal-Schwellwerts an zumindest einem Temperatursensor (28) das Auswertemuster in einen Auswerte-Modus übergeht, in dem die zeitliche Entwicklung der Signale der Temperatursensoren (28) einzeln und/oder zueinander ausgewertet wird.A method according to claim 1, characterized in that the evaluation of the signals of the temperature sensors takes place in such a way that at the latest when reaching a signal threshold value at least one temperature sensor ( 28 ) passes the evaluation pattern in an evaluation mode in which the temporal evolution of the signals of the temperature sensors ( 28 ) is evaluated individually and / or to each other. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signal-Schwellwerte der Temperatursensoren (28) individuell entsprechend den vorliegenden Montage-Parametern festgelegt werden.Method according to Claim 2, characterized in that the signal threshold values of the temperature sensors ( 28 ) are set individually according to the present mounting parameters. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Temperatursensoren zentral verarbeitet und vorzugsweise mit Zeitstempel gespeichert werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the signals of the temperature sensors are processed centrally and preferably stored with a time stamp. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (28) in ein Datenkommunikationsnetz (32) integriert sind, welches laufend auf hinsichtlich Vollständigkeit überprüft wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature sensors ( 28 ) into a data communications network ( 32 ), which is constantly checked for completeness. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichstrom-Versorgungsnetz (32) der Photovoltaik-Module (12-1, 12-2, 12-n) als Bestandteil des Datenkommunikationsnetzes genutzt wird.Method according to Claim 5, characterized in that the direct current supply network ( 32 ) of the photovoltaic modules ( 12-1 . 12-2 . 12-n ) is used as part of the data communication network. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen eines kritischen Zustands der Solaranlage die einzelnen Strings (32-1, ..., 32-n) aufgetrennt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that upon reaching a critical state of the solar system, the individual strings ( 32-1 , ..., 32-n ) are separated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende String (32-1, ..., 32-n) nach dem Auftrennen kurzgeschlossen wird.Method according to claim 7, characterized in that the relevant string ( 32-1 , ..., 32-n ) is short-circuited after disconnecting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (28) jeweils in einen Funktions-Modul (30) integriert sind, mit dem bei Erreichen eines kritischen Zustands der Solaranlage und/oder entsprechend einem Steuersignal einer Steuerzentrale (54) ausgewählte Strings (32-1, ..., 32-n) der Solaranlage kurzgeschlossen werden können.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the temperature sensors ( 28 ) each into a function module ( 30 ) are integrated with the upon reaching a critical state of the solar system and / or according to a control signal of a control center ( 54 ) selected strings ( 32-1 , ..., 32-n ) of the solar system can be shorted. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage vor dem Auftrennen zumindest eines ausgewählten Strings (32-1, ..., 32-n) vom Netz (68) genommen wird.A method according to claim 9, characterized in that the solar system before separating at least one selected string ( 32-1 , ..., 32-n ) from the network ( 68 ) is taken. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktions-Modul (30) in die Verbindungsleitung zweier benachbarter Photovoltaik-Module (12-1) integriert ist.Method according to claim 9 or 10, characterized in that the functional module ( 30 ) in the connecting line of two adjacent photovoltaic modules ( 12-1 ) is integrated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer bereits bestehenden Brandmeldeanlage oder mit zusätzlichen Rauch- oder Feinpartikel-Melder-Modulen kombiniert wird, wobei beispielsweise entweder gesonderte Rauchmelder oder Feinpartikelsensoren verwendet, oder ausgewählte Funktions-Module (30) mit einem Rauchmelder oder Feinpartikelsensor ausgestattet werden, dessen Signale zusätzlich in die Überwachung der Solaranlage einbezogen werden, oder über eine geeignete Schnittstelle eine Anbindung an eine bestehende Brandmeldeanlage erfolgt.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that it is combined with an existing fire alarm system or with additional smoke or fine particle detector modules, for example, either using separate smoke detectors or fine particle sensors, or selected functional modules ( 30 ) are equipped with a smoke detector or fine particle sensor whose signals are also included in the monitoring of the solar system, or via a suitable interface, a connection to an existing fire alarm system. Vorrichtung zur Überwachung kritischer Temperaturentwicklungen an Solaranlagen mit Photovoltaik-Modulen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Vielzahl von Temperatursensoren (28), die in der Solaranlage derart gezielt verteilt sind, dass sie jeweils zumindest nahe an Punkten (X) liegen, deren Temperaturentwicklung unter Einbeziehung von Montage-Parametern der Solaranlage, wie Montageumgebung, Größe, Geometrie, Eigenstruktur, Topographie und Orientierung, eine hinreichend aussagekräftige Aussage über das Vorliegen eines kritischen Zustands im Bereich der Anlage zulässt, und einem Datenkommunikationsnetz (32), über das die Mess-Signale der Temperatursensoren (28) einer Analyse- und Steuereinheit (56) übermittelbar sind, mit der die von den Temperatursensoren (28) über die Zeit abgegebenen Signale auf der Basis eines auf das System zugeschnittenen Musters auswertbar sind.Device for monitoring critical temperature developments in solar systems with photovoltaic modules, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 12, with a multiplicity of temperature sensors ( 28 ), which are distributed in the solar system in such a targeted manner that they are each at least close to points (X), their temperature development including installation parameters of the solar system, such as installation environment, size, geometry, intrinsic structure, topography and orientation, a sufficiently meaningful Statement about the existence of a critical condition in the area of the installation, and a data communication network ( 32 ), via which the measuring signals of the temperature sensors ( 28 ) an analysis and control unit ( 56 ), with which the temperature sensors ( 28 ) can be evaluated over time based on a pattern tailored to the system. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse- und Steuereinheit (56) getaktet die einzelnen Temperatursensoren (28) ansteuert und die empfangenen Signale vorzugsweise mit einem Zeitstempel abspeichert.Apparatus according to claim 13, characterized in that the analysis and control unit ( 56 ) clocked the individual temperature sensors ( 28 ) controls and stores the received signals preferably with a time stamp. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse- und Steuereinheit (56) mit einer vorzugsweise frei programmierbaren Auswertelogik arbeitet, über die die Auswertung der Mess-Signale und die Ansteuerung der Temperatursensoren (28) unter Einbeziehung der zeitlichen Entwicklung der Signale der Temperatursensoren (28) einzeln und/oder zueinander erfolgt.Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the analysis and control unit ( 56 ) works with a preferably freely programmable evaluation logic, via which the evaluation of the measurement signals and the control of the temperature sensors ( 28 ) taking into account the temporal evolution of the signals of the temperature sensors ( 28 ) individually and / or to one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass den Temperatursensoren (28) jeweils eine Adresse (ID) zugewiesen ist.Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the temperature sensors ( 28 ) in each case an address (ID) is assigned. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dass das Gleichstrom-Versorgungsnetz (32) der Photovoltaik-Module (12-1, ..., 12-n) als Bestandteil des Datenkommunikationsnetzes () genutzt wird, indem die Mess- und Steuersignale moduliert über die Gleichstromverkabelung der Photovoltaik-Module () übertragen werden.Device according to one of claims 13 to 16, that the direct current supply network ( 32 ) of the photovoltaic modules ( 12-1 , ..., 12-n ) is used as part of the data communications network (12) by modulating the measurement and control signals over the DC cabling of the photovoltaic modules (12). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (28) jeweils in einen Funktions-Modul (30) integriert sind, der derart in die Solaranlage integriert ist, dass er in der Lage ist, seinen ihm zugeordneten String (32-1, ..., 32-n) der Solaranlage aufzutrennen.Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the temperature sensors ( 28 ) each into a function module ( 30 ) integrated in the solar system in such a way that it is able to 32-1 , ..., 32-n ) of the solar system. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktions-Modul (30) derart in die Solaranlage integriert ist, dass der ihm zugeordnete String (32-1, ..., 32-n) bei Erreichen eines kritischen Zustands der Solaranlage und/oder entsprechend einem Steuersignal der Analyse- und Steuereinheit (56) aufgetrennt und kurzgeschlossen werden kann.Apparatus according to claim 18, characterized in that the functional module ( 30 ) is integrated into the solar system such that its associated string ( 32-1 , ..., 32-n ) upon reaching a critical state of the solar system and / or according to a control signal of the analysis and control unit ( 56 ) can be separated and shorted. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Funktions-Modul (30) ein individueller, vorzugsweise einstellbarer bzw. programmierbarer Temperatur-Schwellwert zugeordnet ist, und dass der Funktions-Modul (30) bei Erreichen dieses Temperatur-Schwellwerts ein Signal an die Analyse- und Steuereinheit (56) sendet, mit dem der Steuermodus der Vorrichtung von einer Ereignissteuerung zu einer Steuerung nach dem „Polling”-Prinzip übergeht, bei dem der Status der Funktions-Module (30) und/oder die Signale der Temperatursensoren (28) mittels zyklischem Abfragen erfasst wird.Device according to claim 18 or 19, characterized in that each functional module ( 30 ) is assigned an individual, preferably adjustable or programmable temperature threshold, and that the function module ( 30 ) upon reaching this temperature threshold, a signal to the analysis and control unit ( 56 ), with which the control mode of the device passes from an event control to a control according to the "polling" principle, in which the status of the function modules ( 30 ) and / or the signals of the temperature sensors ( 28 ) is detected by means of cyclic queries. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktions-Modul (30) in die Verbindungsleitung (32) zweier benachbarter Photovoltaik-Module (12-1, 12-2) integriert ist.Device according to one of claims 18 to 20, characterized in that the functional module ( 30 ) in the connecting line ( 32 ) of two adjacent photovoltaic modules ( 12-1 . 12-2 ) is integrated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch zusätzliche Steuermodule, die jeweils einem String (32-1, ..., 32-n) der Solaranlage zugeordnet sind und mit denen der jeweils zugeordnete String durch Ansteuerung durch die Analyse- und Steuereinheit (56) auftrennbar und/oder schließbar ist.Device according to one of Claims 18 to 21, characterized by additional control modules, each of which is a string ( 32-1 , ..., 32-n ) are associated with the solar system and with which the respective assigned string by driving through the analysis and control unit ( 56 ) separable and / or closable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch einen Netz-Abwurf-Modul (64), mit dem die Solaranlage durch Ansteuerung durch die Analyse- und Steuereinheit (56) vor dem Auftrennen der einzelnen Strings (32-1, ..., 32-n) im Wechselstromsektor (68) vom Netz nehmbar ist.Device according to one of Claims 13 to 22, characterized by a network ejection module ( 64 ), with which the solar system is controlled by the analysis and control unit ( 56 ) before separating the individual strings ( 32-1 , ..., 32-n ) in the AC sector ( 68 ) is removable from the network. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzlich mit Rauch- und/oder Feinpartikel-Melder-Modulen ausgestattet ist, indem beispielsweise entweder gesonderte Rauch- und/oder Feinpartikelmelder vorgesehen sind, oder zumindest ausgewählte Funktions-Module (30) zusätzlich mit einem Rauch- und/oder einem Feinpartikelmelder ausgestattet sind, wobei die Ausgangssignale der Rauch- und/oder Feinpartikel-Melder-Module oder Rauch- und/oder einem Feinpartikelmelder zusätzlich in die Überwachung der Solaranlage einbezogen werden, oder über eine geeignete Schnittstelle eine Anbindung an eine bestehende Brandmeldeanlage erfolgt.Device according to one of claims 13 to 23, characterized in that the device is additionally equipped with smoke and / or fine particle detector modules, for example by either separate smoke and / or fine particle detectors are provided, or at least selected function modules ( 30 ) are additionally equipped with a smoke and / or a fine particle detector, wherein the output signals of the smoke and / or fine particle detector modules or smoke and / or a fine particle detectors are also included in the monitoring of the solar system, or via a suitable interface a connection to an existing fire alarm system takes place. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, gekennzeichnet durch einen modularen Aufbau, wobei zwischen die Funktions-Module (30) und die Analyse- und Steuereinheit (56) ein vorzugsweise für alle Strings (32-1, ..., 32-n) zuständiger String-Koppelmodul (52) geschaltet ist, der vorzugsweise über einen Datenbus (54) mit der Analyse- und Steuereinheit (56) verbunden ist, die von der Analyse- und Steuereinheit (56) kommenden Daten in ein moduliertes Signal umwandelt und die von den Funktions-Modulen (30, 30*) kommenden Signale demoduliert.Device according to one of claims 13 to 24, characterized by a modular construction, wherein between the functional modules ( 30 ) and the analysis and control unit ( 56 ) one preferably for all strings ( 32-1 , ..., 32-n ) competent string coupling module ( 52 ), which is preferably connected via a data bus ( 54 ) with the analysis and control unit ( 56 ) connected to the analysis and control unit ( 56 ) converts incoming data into a modulated signal and that of the function modules ( 30 . 30 * ) demodulates incoming signals. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der String-Koppelmodul (52) zwischen Photovoltaik-Modulen (12-1, 12-2) und dem oder den Wechselrichter/n (66) der Solaranlage platziert ist.Apparatus according to claim 25, characterized in that the string coupling module ( 52 ) between photovoltaic modules ( 12-1 . 12-2 ) and the inverter (s) ( 66 ) of the solar system is placed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 26, gekennzeichnet durch einen Datenmodul, in dem die Netzanbindungssoftware und die Kommunikationssoftware enthalten ist und der das Bindeglied und die Schnittstelle für die Analyse- und Steuereinheit (56) zur Datenübertragung in ein Analoges/Digitales Netzwerk und/oder in das Internet bildet und vorzugsweise mit einem Empfangs- und Sendemodul (60) ausgestattet ist, mit dem die vorzugsweise drahtlos, beispielsweise über GSM-Funk ablaufende Kommunikation der Analyse- und Steuereinheit (56) zu Peripheriestationen durchführbar ist. Device according to one of Claims 13 to 26, characterized by a data module in which the network connection software and the communication software are contained and which contains the link and the interface for the analysis and control unit ( 56 ) for data transmission in an analogue / digital network and / or in the Internet and preferably with a receiving and transmitting module ( 60 ), with which the preferably wireless, for example, via GSM radio running communication of the analysis and control unit ( 56 ) is feasible to peripheral stations. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die interne und/oder die externe Datenkommunikation verschlüsselt ist.Device according to one of claims 13 to 27, characterized in that the internal and / or the external data communication is encrypted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktions-Module (30, 30*) und/oder die zusätzlichen Steuermodule und/oder der Netz-Abwurf-Modul (64) und/oder der String-Koppelmodul (52) und/oder die Analyse- und Steuereinheit (56) von der Betriebsspannung der Solaranlage versorgt sind, wobei zusätzlich ein elektrischer Energiespeicher (48, 72), wie z. B. ein Li-Ionen-Akkumulator eine Not-Stromversorgung bei aufgetrennten Strings (32-1, ..., 32-n) sicherstellt.Device according to one of claims 18 to 28, characterized in that the functional modules ( 30 . 30 * ) and / or the additional control modules and / or the network ejection module ( 64 ) and / or the string coupling module ( 52 ) and / or the analysis and control unit ( 56 ) are supplied by the operating voltage of the solar system, wherein in addition an electrical energy storage ( 48 . 72 ), such. B. a Li-ion battery an emergency power supply in split strings ( 32-1 , ..., 32-n ). Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 29 zur Brand- und/oder Diebstahlüberwachung.Use of the device according to one of claims 13 to 29 for fire and / or theft monitoring. Funktions-Modul für die Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 29, mit einem metallischen, vorzugsweise vollvergossenen Gehäuse (34), an dem zur Befestigung an einer Tragkonstruktion (24) der Photovoltaik-Module (12-1, 12-2) eine Montagelasche (36) ausgebildet ist, die im Inneren des Gehäuses einen Temperatursensor (28) trägt.Function module for use in a device according to one of claims 13 to 29, with a metallic, preferably fully encapsulated housing ( 34 ), to which for attachment to a supporting structure ( 24 ) of the photovoltaic modules ( 12-1 . 12-2 ) a mounting tab ( 36 ) is formed, which in the interior of the housing a temperature sensor ( 28 ) wearing. Funktions-Modul nach Anspruch 31, der im Inneren des Gehäuses die folgenden Komponenten aufnimmt: – einen Mikrocontroller (μC) (40), der die Steuerung der Datenkommunikation über einen Modulator/Demodulator (42), das Messen der Temperatur, die elektronische Auftrennung des Strings (32-1, ..., 32-n) und vorzugsweise eine Diagnose- und Analyse-Funktion bezüglich der Stromversorgung und/oder der Signalqualität übernimmt, – einen Modulator/Demodulator (42), mit dem die vom Mikrocontroller (40) kommenden Daten in ein moduliertes Signal umgewandelt werden, – ein Koppelelement (50), mit dem die die Modulationssignale auf die Gleichspannungsleitungen ein- und auskoppelbar sind, – einen Unterbrecher (44), wie z. B. einen elektrischen Schalt- bzw. Relais-Kontakt, zum Auftrennen des Strings (32-1, ..., 32-n) unter Ansteuerung durch die Analyse- und Steuereinheit (56), – einen mechanischen Öffner, wie z. B. einen Bimetallschalter, mit dem bei zu hoher Temperatur der String (32-1, ..., 32-n) autark auftrennbar ist, und – einen elektrischen Energiespeicher (48), mit dem elektrische Energie zur Versorgung des Funktionsmoduls im Falle nicht vorhandener Gleichspannung aus der Solaranlage bereitgestellt ist.Function module according to claim 31, which accommodates the following components inside the housing: a microcontroller (μC) ( 40 ) controlling the data communication via a modulator / demodulator ( 42 ), measuring the temperature, the electronic separation of the string ( 32-1 , ..., 32-n ) and preferably performs a diagnostic and analysis function relating to the power supply and / or the signal quality, - a modulator / demodulator ( 42 ), by which the microcontroller ( 40 ) are converted into a modulated signal, - a coupling element ( 50 ), with which the modulation signals can be switched on and off on the DC voltage lines, - a breaker ( 44 ), such. B. an electrical switch or relay contact, to break the string ( 32-1 , ..., 32-n ) under the control of the analysis and control unit ( 56 ), - a mechanical opener, such. B. a bimetallic switch with which at too high a temperature of the string ( 32-1 , ..., 32-n ) autarkic separable, and - an electrical energy storage ( 48 ), is provided with the electrical energy for supplying the functional module in the case of non-existent DC voltage from the solar system. Funktions-Modul nach Anspruch 32, bei dem zu beiden Seiten des Unterbrechers jeweils ein Koppelelement (50) vorgesehen ist.Functional module according to Claim 32, in which a coupling element (in each case on both sides of the breaker ( 50 ) is provided.
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