JP2015225597A - Solar cell monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、太陽電池監視装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a solar cell monitoring apparatus.
一般に、太陽電池監視装置(システム)は、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールにより発電された電流を集電し、この集電された電流を変電所等の外部機器に出力する接続箱と、太陽電池モジュールの状態を監視する中央監視装置を備えている。
太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを直列に接続してセルストリングを構成し、さらに複数のセルストリングをそれぞれ電気的に接続して構成される。そして、各太陽電池セルにより発電された電流が接続箱に集電される。
In general, a solar cell monitoring device (system) includes a solar cell module, a connection box that collects current generated by the solar cell module, and outputs the collected current to an external device such as a substation, A central monitoring device for monitoring the state of the battery module is provided.
The solar cell module is configured by connecting a plurality of solar cells in series to form a cell string, and further electrically connecting the plurality of cell strings. And the electric current generated by each photovoltaic cell is collected by the junction box.
このような太陽電池モジュールの不具合は、以下のような方法で検出されるのが一般的である。すなわち、セルストリングごとにCT(変流器)センサを取り付け、このCTセンサの検出結果を中央監視装置に出力する。中央監視装置は、CTセンサの検出結果を逐次監視しており、この検出結果に基づいて太陽電池モジュールに不具合が生じているか否かの判断を行う。 Such a defect of the solar cell module is generally detected by the following method. That is, a CT (current transformer) sensor is attached to each cell string, and the detection result of this CT sensor is output to the central monitoring device. The central monitoring apparatus sequentially monitors the detection result of the CT sensor, and determines whether or not a problem has occurred in the solar cell module based on the detection result.
より具体的には、太陽電池モジュールにより発電される電流の値が予め設定された閾値よりも低いと、対応するセルストリングを構成する太陽電池セルが故障、または劣化していると判断する。このような判断を中央監視装置は常時行っており、その都度、判断結果を表示したり、実際の電流値を常時表示したりしている。ここで、中央監視装置は高価であり、また、中央監視装置と太陽電池モジュールとの配線接続も煩雑である。このため、太陽電池監視装置の設置費用が嵩張る。 More specifically, when the value of the current generated by the solar battery module is lower than a preset threshold value, it is determined that the solar battery cell constituting the corresponding cell string has failed or deteriorated. The central monitoring device always makes such a determination, and displays the determination result or the actual current value every time. Here, the central monitoring device is expensive, and wiring connection between the central monitoring device and the solar cell module is complicated. For this reason, the installation expense of a solar cell monitoring apparatus becomes bulky.
本発明が解決しようとする課題は、安価に太陽電池モジュールの不具合を発見することができる太陽電池監視装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell monitoring device capable of discovering a malfunction of a solar cell module at a low cost.
実施形態の太陽電池監視装置は、電気量検出部と、異常検出部と、夜間判定部と、を持つ。電気量検出部は、太陽電池セルの発電に伴う電気量を検出する。異常検出部は、電気量検出部により検出される電気量に基づいて異常を検出する。夜間判定部は、夜間か否かを判定する。そして、異常検出部により異常が検出され、かつ夜間判定部により夜間であると判定される場合に、表示灯を点灯する。 The solar cell monitoring apparatus according to the embodiment includes an electric quantity detection unit, an abnormality detection unit, and a nighttime determination unit. The electric quantity detection unit detects an electric quantity accompanying the power generation of the solar battery cell. The abnormality detection unit detects an abnormality based on the electric quantity detected by the electric quantity detection unit. The night determination unit determines whether it is night. When the abnormality is detected by the abnormality detection unit and the night determination unit determines that it is nighttime, the indicator lamp is turned on.
以下、実施形態の太陽電池監視装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the solar cell monitoring apparatus of embodiment is demonstrated with reference to drawings.
図1は、本実施形態の太陽電池監視装置が適用された太陽光発電装置の概略構成図、図2は、太陽電池監視装置の側面図である。
図1に示すように、太陽光発電装置1は、太陽電池モジュール2と、外部機器である変電所3と、太陽電池モジュール2と変電所3とを電気的に接続し、太陽電池モジュール2により発電された電流を変電所3に供給する接続箱4と、この接続箱4に設けられ保守点検員が夜間に認識可能な表示灯6と、を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solar power generation device to which the solar cell monitoring device of the present embodiment is applied, and FIG. 2 is a side view of the solar cell monitoring device.
As shown in FIG. 1, the photovoltaic power generation apparatus 1 electrically connects a
なお、変電所3には、例えば、特高変電所やサブ変電所などがある。そして、複数の太陽電池モジュール2を一旦サブ変電所に接続し、さらに、複数のサブ変電所を特高変電所に接続することにより、大規模な太陽光発電装置(メガソーラ―)を構築することも可能である。
The
図2に示すように、太陽電池モジュール2は、架台5上に載置されている。そして、太陽電池モジュール2は、その表面が太陽光を最も効率よく受光できるように、所定の方向に傾いて配置されている。接続箱4は、架台5の重力方向最上部に配置されている。より具体的には、架台5の太陽電池モジュール2との接続部端近傍で、最も高い位置となる箇所に、接続箱4が配置されている。このように配置された接続箱4に、表示灯6が設けられている。そして、この表示灯6と、接続箱4および太陽電池モジュール2とにより、太陽電池監視装置10が構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図3は、太陽電池監視装置の概略構成図である。
同図に示すように、太陽電池モジュール2は、所定の個数の太陽電池セル11を接続して構成されたセルストリング12を、複数並べたものである。各セルストリング12は、それぞれ別々に接続箱4に接続されている。
接続箱4は、各セルストリング12から延びる配線13がそれぞれ別々に接続される接点14を有している。接点14の個数は、各セルストリング12(各配線13)の個数に対応するように設定されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the solar cell monitoring apparatus.
As shown in the figure, the
The
各配線13は、接点14を介して1本の継配線15に纏められる。この継配線15は、変電所3(図1参照)に接続されており、太陽電池モジュール2により発電した電流を、変電所3に供給できるようになっている。
また、接続箱4は蓄電池16を有しており、この蓄電池16が継配線15に接続されている。そして、太陽電池モジュール2で発電した余剰電力を蓄電池16に蓄電できるようになっている。
Each
Further, the
さらに、接続箱4内の各配線13には、それぞれCTセンサ17が設けられている。各CTセンサ17は、それぞれ対応するセルストリング12によって発電された電流の値(電流値)を検出するためのものである。
また、各CTセンサ17には、それぞれ不足電流継電器(UCR)18が接続されており、さらに、不足電流継電器18に、第1補助リレー21が接続されている。不足電流継電器18には、所定の電流閾値が設定されており、この電流閾値を下回ると第1補助リレー21に動作信号を出力する。
ここでは、CTセンサ17により電流値を検出していたが、VTセンサを用いて電圧値を検出するなど、電気量が検出できればよい。さらに、不足電流継電器18を用いてセルストリング12によって発電された電流値が予め決められた閾値を下回った場合に第1補助リレー21に動作信号を出力していたが、不足電圧継電器や過電圧継電器や周波数継電器などを用いてもよく、セルストリング12に発電による電気量から出力低下、故障、事故等の異常を検出できればよい。
Further, each
Each
Here, the current value is detected by the
第1補助リレー21は、不足電流継電器18から出力された動作信号が入力されると、接点をオンするように構成されている。
なお、所定の電流閾値は、保守点検員が設定する。電流閾値としては、例えば、1つのセルストリング12が発電する定格電流値の約80%に設定される。
The first
The predetermined current threshold is set by a maintenance inspector. For example, the current threshold is set to about 80% of the rated current value generated by one
また、第1補助リレー21は、第2補助リレー22を介して蓄電池16に接続されている。第2補助リレー22には、接続箱4に設けられた光センサ23が接続されている。光センサ23は、現時点が、太陽光による太陽電池モジュール2の発電が可能な昼間か、太陽光による太陽電池モジュール2の発電が不可能な夜間であるかを判定する。換言すれば、光センサ23は、現時点が夜間か否かを判定する。
The first
つまり、太陽が昇って光センサ23に僅かでも太陽光が照射されれば、太陽電池モジュール2による発電が可能な昼間(夜間ではない)と判定する。これに対し、太陽が沈んで光センサ23に太陽光が照射されなくなると、太陽光による太陽電池モジュール2の発電が不可能な夜間と判定する。そして、太陽が沈んで光センサ23に太陽光が照射されなくなると、第2補助リレー22に動作信号を出力する。第2補助リレー22は、光センサ23から出力された動作信号が入力されると接点をオンするように構成されている。
That is, if the sun rises and the
ここでは光センサ23を用いて夜間か否かを判定していたが、他の方法でもよい。例えば、内部時計を備え予め設定された夜間時間になった場合や、太陽電池モジュール2からの発電出力が予め設定された閾値以下となった場合に夜間と認識してもよい。太陽電池モジュール2からの発電出力を用いる場合には、新たな夜間と判定するためのハードウェアの追加がなく、コストを抑えることが可能となる。
さらに、太陽電池モジュール2からの発電出力が予め設定された閾値以下となった場合に夜間と認識することを上述したが、閾値以下となった時間が所定の時間以上である場合に夜間と認識するようにすると、更に判定精度が向上する。
Here, the
Furthermore, although it has been described above that the power generation output from the
この他に、接続箱4に設けられた表示灯6は、第1補助リレー21に接続されている。表示灯6は、蓄電池16からの電力により点灯するようになっている。
なお、接続箱4に設けられているCTセンサ17、不足電流継電器18、第1補助リレー21および表示灯6は、それぞれセルストリング12ごとに設けられており、各第1補助リレー21が第2補助リレー22を介して蓄電池16に接続されている。各セルストリング12に設けられたCTセンサ17、不足電流継電器18、第1補助リレー21および表示灯6は、それぞれ同一構成となっているので、図3では図示を省略する。
In addition, the
The
次に、図3に基づいて、太陽電池監視装置10の動作について説明する。
同図に示すように、昼間の間は、太陽電池モジュール2を構成する各太陽電池セル11に太陽光が照射されることにより、各太陽電池セル11が発電する。この発電による電流は、セルストリング12ごとに接続箱4へと供給されて集電され、さらに変電所3へと供給される。そして、余剰電流は、接続箱4の蓄電池16に蓄電される。
Next, based on FIG. 3, operation | movement of the solar
As shown in the figure, during the daytime, each
ここで、例えば、複数の太陽電池セル11のうちの1つ、またはそれ以上が故障したり劣化したりすると、その太陽電池セル11により構成されているセルストリング12の発電能力も低下する。この結果、そのセルストリング12に対応するCTセンサ17の検出結果(電流値)が、不足電流継電器18に設定されている電流閾値を下回る場合がある。このような場合、電流閾値を下回ったセルストリング12に対応する不足電流継電器18は、動作信号を出力する。この動作信号に基づいて、第1補助リレー21の接点がオンされる。
Here, for example, if one or more of the plurality of
一方、第2補助リレー22は、光センサ23に太陽光が照射されている間(昼間)は、接点がオフのままである。このため、蓄電池16に蓄電されている電力が表示灯6に供給されることがなく、表示灯6は、点灯しないままの状態になっている。
On the other hand, the contact of the second
これに対し、太陽が沈んで光センサ23に太陽光が照射されなくなると(夜間になると)、第2補助リレー22の接点がオンされる。すると、蓄電池16に蓄電されている電力が、第2補助リレー22および第1補助リレー21を介して表示灯6に供給され、表示灯6が点灯する。これにより、保守点検員が不具合の生じたセルストリング12を認識することができる。
On the other hand, when the sun goes down and the
不具合が発見されたセルストリング12にはメンテナンスを施すことにより、所定の状態に戻すことができる。ここで、例えば、複数のセルストリング12のうちのいくつかに不具合が生じた場合であっても、直ちにその不具合に対応しなければならない場合というケースは殆ど考えられず、翌日以降の対応で十分である。このため、昼間にセルストリング12に不具合が生じた場合であっても、夜間に保守点検員に警報(表示灯6による表示)できれば十分であるといえる。
The
このように、上記の太陽電池監視装置10は、太陽電池モジュール2の不具合を、逐次、保守点検員に警報するのではなく、夜間だけに保守点検員に警報するように構成されている。この分、太陽電池監視装置10の接続箱4を、CTセンサ17と、不足電流継電器18と、光センサ23と、第1補助リレー21および第2補助リレー22と、表示灯6だけで構成することができる。このため、太陽電池監視装置10の構造を簡素化できる。これに加え、太陽電池監視装置10を設置するにあたって、複雑な結線作業も無くなるので、太陽電池監視装置10の製造コストを低減できる。
As described above, the solar
また、セルストリング12ごとにCTセンサ17が設けられているので、太陽電池モジュール2全体のうち、どのセルストリング12に不具合が生じたかを容易に認識することができる。このため、太陽電池監視装置10の構造を簡素化しつつ、メンテナンス作業性も容易化できる。
さらに、太陽電池モジュール2を支持する架台5の重力方向最上部に接続箱4を配置している。このため、表示灯6の表示を、保守点検員が容易に認識できる。
Moreover, since the
Furthermore, the
なお、上述の実施形態では、不足電流継電器18は、CTセンサ17により検出された電流値が予め設定されている電流閾値を下回ると、直ちに第1補助リレー21に作業信号を出力する場合について説明した。そして、この作業信号に基づいて、第1補助リレー21の接点がオンされる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、CTセンサ17により所定期間(例えば、3日間)継続して検出された電流値の平均値が電流閾値を下回った場合に、不足電流継電器18が作動信号を出力するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
このように構成することで、雨天等の昼間に太陽電池モジュール2により発電された電流値が、一時的に電流閾値を下回るようなことがあっても、セルストリング12に不具合が生じたとみなされてしまう割合を減少できる。このため、表示灯6による表示結果の精度を高めることが可能になる。
With this configuration, even if the current value generated by the
また、上述の実施形態では、現時点が昼間であるか夜間であるかを判断するために、光センサ23を用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、現時点が昼間であるか夜間であるかを判断できる装置であればよい。例えば、光センサ23に代わって、接続箱4にクロック機能を設けてもよい。そして、このクロック機能の出力信号に基づいて、夜間に第2補助リレー22の接点がオンとなるように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述の実施形態では、不足電流継電器18に設定された電流閾値を、例えば、セルストリング12の定格電流値の80%に設定する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、電流閾値は、太陽電池モジュール2に仕様に応じて任意に設定することが可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the current threshold set in the
また、上述の実施形態では、太陽電池モジュール2を支持する架台5の重力方向最上部に接続箱4を配置した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、保守点検員が表示灯6を認識できる位置であればよい。また、保守点検員の作業性を考慮して接続箱4の位置を決定してもよい。具体的には、例えば複数の太陽電池モジュール2を支持する架台5は所定距離を空けて配置され、それらの間が保守点検員の通路となっている事が多いため、その通路に面した位置に表示灯6を備える接続箱4を設けることによってより効率的な保守点検作業を可能とする。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, the case where the
さらに、上述の実施形態では、CTセンサ17により検出された電流値が、電流閾値を下回った場合に第1補助リレー21に動作信号を出力する電子部品として、不足電流継電器18を用いた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、予め電流閾値を設定でき、この電流閾値をCTセンサ17により検出された電流値が下回った場合に、第1補助リレー21に動作信号を出力できる電子部品であればよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, a case where the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、太陽電池モジュール2の不具合を、逐次、保守点検員に警報するのではなく、夜間だけに保守点検員に警報するように構成することにより、太陽電池監視装置10の構成を簡素化できる。これに加え、太陽電池監視装置10を設置するにあたって、複雑な結線作業も無くなるので、太陽電池監視装置10の製造コストを低減できる。
According to at least one embodiment described above, the
また、セルストリング12ごとにCTセンサ17が設けられているので、太陽電池モジュール2全体のうち、どのセルストリング12に不具合が生じたかを認識することができる。このため、太陽電池監視装置10の構造を簡素化しつつ、メンテナンス作業性も容易化できる。
さらに、太陽電池モジュール2を支持する架台5の重力方向最上部に接続箱4を配置している。このため、表示灯6の表示を、保守点検員が容易に認識できる。また、太陽電池モジュール2の上端部に表示灯6を設けることによって更に遠方からの視認性が向上する。
In addition, since the
Furthermore, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…太陽光発電装置、2…太陽電池モジュール、3…変電所(外部機器)、4…接続箱、5…架台、6…表示灯、10…太陽電池監視装置、11…太陽電池セル、12…セルストリング、17…CTセンサ(電気量検出部)、18…不足電流継電器(異常検出部)、21…第1補助リレー、22…第2補助リレー、23…光センサ(夜間判定部) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solar power generation device, 2 ... Solar cell module, 3 ... Substation (external device), 4 ... Connection box, 5 ... Mount, 6 ... Indicator light, 10 ... Solar cell monitoring apparatus, 11 ... Solar cell, 12 ... Cell string, 17 ... CT sensor (electric quantity detection unit), 18 ... Undercurrent relay (abnormality detection unit), 21 ... First auxiliary relay, 22 ... Second auxiliary relay, 23 ... Light sensor (nighttime determination unit)
Claims (6)
前記電気量検出部により検出される前記電気量に基づいて異常を検出する異常検出部と、
夜間か否かを判定する夜間判定部と、
前記異常検出部により異常が検出され、かつ前記夜間判定部により夜間であると判定される場合に、表示灯を点灯する太陽電池監視装置。 An electric quantity detection unit for detecting an electric quantity accompanying the power generation of the solar battery cell;
An abnormality detection unit for detecting an abnormality based on the electric quantity detected by the electric quantity detection unit;
A night determination unit for determining whether it is night or not,
A solar cell monitoring device that turns on an indicator lamp when an abnormality is detected by the abnormality detection unit and the night determination unit determines that it is nighttime.
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