JP2019036812A - 監視システム - Google Patents

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Abstract

【課題】接続箱増設コストを抑制し、且つ、増設後に安定した電力線通信を行う監視システムを提供する。【解決手段】太陽光発電システム200において、各接続箱4内に設けられ、当該接続箱に発電電力が集約される各発電部1の発電に関する計測情報を収集し、収集した計測情報含む送信信号を送電路Lを用いて送信する電力線通信用の複数の子機3と、送電路の電力変換装置7側の終端に付随して設けられ、送信信号を受信する電力線通信用の親機9と、を備える。既設子機3A1〜3A3夫々は、第1処理モードと第2処理モードとを選択的に切り替え可能な処理部を備える。一の既設接続箱4A1〜4A3内における既設子機の処理部は、第2処理モードに切り替えられており、一の既設接続箱に発電電力が集約される各発電部の計測情報について第2処理モードの監視処理を行い、増設子機3Bから受信した送信信号について第2処理モードの中継処理を行う。【選択図】図1

Description

本発明は、監視システムに関する。
例えば、いわゆるメガソーラー(大規模太陽光発電所)では、太陽光発電パネルが、多数並べられており、所定数の太陽光発電パネルの出力は接続箱等で集約される。そして、集約された出力がパワーコンディショナ(電力変換装置)に送り込まれる(例えば、特許文献1(図1)参照)。
一方、太陽光発電パネルに故障が生じていないかを監視するために、太陽光発電パネルが出力する電流・電圧の情報を、太陽光発電パネルとパワーコンディショナとを繋ぐ送電路を利用して伝送する技術も種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。代表的な伝送技術は、電力線通信(PLC:Power Line Communication)である。電力線通信を用いる場合、各接続箱に電圧・電流の計測装置及び電力線通信用の子機を設け、子機から直流電路を用いて計測情報を送信し、パワーコンディショナ側に設けた親機で計測情報を収集する。
特開2010−114150号公報
近年、安定した発電量を確保するために、既設のメガソーラーに新たに複数の太陽光発電パネルを増設し、全ての太陽光発電パネルの合計出力がパワーコンディショナの定格出力を超えるようにする、いわゆる過積載という方法が増えてきている。このような過積載をするとき、増設した複数の太陽光発電パネルを集約するために増設した接続箱の出力電路を既設の接続箱に接続する場合がある。しかし、この場合、増設した接続箱の子機から送信された送信信号が親機まで届かず、安定した電力線通信を行うことができないという問題があった。
そこで、この問題を解決するために、増設した接続箱の出力電路が接続される既設の接続箱を、送信信号を増幅して出力する中継機能を備えた新たな接続箱に置き換えることが考えられるが、この場合には、中継機能付きの接続箱が新たに必要になるため、コストが高くなるという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、接続箱を増設するときのコストを抑制し、且つその増設後に安定した電力線通信を行うことができる監視システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る監視システムは、複数の発電部の発電電力を集約する複数の接続箱と、前記各接続箱からの出力電力を変換する電力変換装置とを繋ぐ送電路を用いて電力線通信を行うことで、前記各発電部の発電状況を監視する監視システムであって、前記各接続箱内に設けられ、当該接続箱に発電電力が集約される各発電部の発電に関する計測情報を収集し、収集した計測情報含む送信信号を前記送電路を用いて送信する電力線通信用の複数の子機と、前記送電路の前記電力変換装置側の終端に付随して設けられ、前記送信信号を受信する電力線通信用の親機と、を備え、前記複数の子機は、互いに並列に接続されている所定数の既設接続箱の内部に設けられた既設子機と、前記所定数の既設接続箱のうちの一の既設接続箱に出力電路が接続されている増設接続箱の内部に設けられた増設子機と、によって構成されており、前記所定数の既設子機それぞれは、少なくとも下記に定義する第1処理モードと第2処理モードとを選択的に切り替え可能な処理部を備えており、前記一の既設接続箱内における既設子機の処理部は、前記第2処理モードに切り替えられており、前記一の既設接続箱に発電電力が集約される各発電部の計測情報について前記第2処理モードの監視処理を行い、前記増設子機から受信した前記送信信号について前記第2処理モードの中継処理を行う、監視システムである。
第1処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理を行う処理モード
第2処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理と、送信信号を増幅して送信する中継処理と、を行う処理モード
本発明によれば、接続箱を増設するときのコストを抑制し、且つその増設後に安定した電力線通信を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る監視システムを用いた太陽光発電システムの全体構成例を示す単線系統図である。 複数の太陽光発電パネル及び接続箱の構成の一例を示す回路図である。 PLC子機の構成の一例を示す回路図である。
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係る監視システムは、複数の発電部の発電電力を集約する複数の接続箱と、前記各接続箱からの出力電力を変換する電力変換装置とを繋ぐ送電路を用いて電力線通信を行うことで、前記各発電部の発電状況を監視する監視システムであって、前記各接続箱内に設けられ、当該接続箱に発電電力が集約される各発電部の発電に関する計測情報を収集し、収集した計測情報含む送信信号を前記送電路を用いて送信する電力線通信用の複数の子機と、前記送電路の前記電力変換装置側の終端に付随して設けられ、前記送信信号を受信する電力線通信用の親機と、を備え、前記複数の子機は、互いに並列に接続されている所定数の既設接続箱の内部に設けられた既設子機と、前記所定数の既設接続箱のうちの一の既設接続箱に出力電路が接続されている増設接続箱の内部に設けられた増設子機と、によって構成されており、前記所定数の既設子機それぞれは、少なくとも下記に定義する第1処理モードと第2処理モードとを選択的に切り替え可能な処理部を備えており、前記一の既設接続箱内における既設子機の処理部は、前記第2処理モードに切り替えられており、前記一の既設接続箱に発電電力が集約される各発電部の計測情報について前記第2処理モードの監視処理を行い、前記増設子機から受信した前記送信信号について前記第2処理モードの中継処理を行う。
第1処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理を行う処理モード
第2処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理と、送信信号を増幅して送信する中継処理と、を行う処理モード
前記監視システムによれば、一の既設接続箱に増設接続箱の出力電路を接続して増設するときに、前記一の既設接続箱内における既設子機の処理部を第2処理モードに切り替えることで、当該処理部は、自身が収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理と、増設子機から受信した送信信号を増幅して送信する中継処理とを行うことができる。これにより、増設接続箱が接続される既設接続箱を、従来のように新しい接続箱に置き換える必要がないので、接続箱を増設するときのコストを抑制することができる。また、増設子機から送信された送信信号は、既設子機によって増幅して送信されるので、増設後でも安定した電力線通信を行うことができる。
(2)前記監視システムにおいて、前記一の既設接続箱内における既設子機は、自身が収集した計測情報を含む送信信号を増幅する増幅器を有するとともに増幅した送信信号を送信する送信回路をさらに備えており、前記送信回路は、前記中継処理において前記増設子機から受信した送信信号を前記増幅器により増幅して送信するのが好ましい。
この場合、既設子機は、増設子機から受信した送信信号を、既設の増幅器により増幅して送信することができる。これにより、増設子機から受信した送信信号を増幅するための増幅器を別途設ける必要がないので、接続箱を増設するときのコストをさらに抑制することができる。
(3)前記監視システムにおいて、前記一の既設接続箱を除く他の既設接続箱内における既設子機の処理部は、前記第1処理モードに切り替えられており、前記他の既設接続箱に発電電力が集約される各発電部の計測情報について前記第1処理モードの監視処理を行うのが好ましい。
この場合、増設接続箱の出力電路が接続されていない前記他の既設接続箱内の既設子機は、第1処理モードにより、自身が収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理のみを行う。これにより、前記他の既設接続箱内の既設子機の制御を簡素化することができる。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
[システムの全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る監視システムを用いた太陽光発電システムの全体構成例を示す単線系統図である。なお、図示している各要素や各構成の個数は一例に過ぎない。
図1において、太陽光発電システム200は、例えば3つの集電系統P1,P2,P3を備えている。各集電系統P1,P2,P3において、複数の発電部である太陽光発電パネル1からの出力は、所定数ごとにそれぞれ、出力電路40を介して複数(図例では4つ)の接続箱4に集約されている。なお、図1では、集電系統P2,P3の出力電路40、太陽光発電パネル1及び接続箱4については図示を省略している。
4つの接続箱4は、互いに並列に接続されている所定数(図例では3つ)の既設の接続箱(以下、「既設接続箱」ともいう)4A1,4A2,4A3と、これらの既設接続箱4A1〜4A3を設置した後に増設された1つの接続箱(以下、「増設接続箱」ともいう)4Bとによって構成されている。増設接続箱4Bの出力電路Lb1は、任意の1つの既設接続箱(図例では既設接続箱4A3)に接続されており、各既設接続箱4A1〜4A3の出力電路La1は、上位の集電箱5に接続されて集約されている。
集電系統P1〜P3の3つの集電箱5の出力電路L2は、1つの電力変換装置7に接続されている。これにより、既設接続箱4A1(4A2,4A3)からの出力電力は、集電箱5を経由して電力変換装置7で交流に変換され、変圧器6を経由して商用電力系統に交流電力を提供することができる。また、増設接続箱4Bからの出力電力は、既設接続箱4A3及び集電箱5を経由して電力変換装置7で交流に変換され、変圧器6を経由して商用電力系統に交流電力を提供することができる。
監視システム100(図2参照)は、上記の各接続箱4に繋がっている太陽光発電パネル1の発電電力(電流及び電圧)を計測するセンサやその計測結果を示す情報を送信する電力線通信用の子機(以下、PLC(Power Line Communication)子機ともいう)を複数備えている。
複数のPLC子機3は、例えば、既設接続箱4A1〜4A3の内部にそれぞれ設けられた3つの既設のPLC子機(以下、「既設PLC子機」ともいう)3A1,3A2,3A3と、増設接続箱4Bと共にその内部に増設された1つのPLC子機(以下、「増設PLC子機」ともいう)3Bとによって構成されている。PLC子機3の詳細については後述する。
監視システム100は、集電箱5から電力変換装置7に至る直流電路に接続された、電力線通信用の親機(以下、PLC親機ともいう)9をさらに備えている。PLC親機9は、前記複数のPLC子機3から電力線通信によって送信される情報を受信して取得するデータ収集装置として機能する。
また、PLC親機9は、例えばLAN(Local Area Network)配線を介して監視装置10と接続されている。PLC親機9は、電力変換装置7と共にパワーコンディショナ8の内部に設けられている。
なお、PLC親機9は、必ずしもパワーコンディショナ8の内部に設けられていなくてもよく、パワーコンディショナ8の近傍に設けられていてもよい。要するに、集電系統P1の集電終端(電力変換装置7の入力側)に付随して、PLC親機9が設けられていればよい。但し、ここでは、パワーコンディショナ8の内部にPLC親機9が設けられているものとして説明する。
図2は、複数の太陽光発電パネル1及び接続箱4の構成の一例を示す回路図である。
図2において、接続箱4に接続されている複数の太陽光発電パネル1は、複数のストリングSを構成している。
ストリングSは、所定数の太陽光発電パネル1を例えば直並列に接続することで構成されており、接続箱4に複数の太陽光発電パネル1を接続するためのユニットを構成している。接続箱4には、複数のストリングSが並列に接続されており、各ストリングSの発電電力は接続箱4に集約される。
接続箱4の内部には、各ストリングSに対応して出力される電流を計測する電流センサ2が設けられている。電流センサ2は、接続箱4とストリングSとを繋いでいる電路に流れる電流を計測する。
電流センサ2は、計測した電流値を示す計測情報を出力する。電流センサ2の計測情報が示す電流値と、後述する電圧測定部18の計測情報が示す電圧値とに基づいて、対応するストリングSの発電量としての発電電力値が求められる。
なお、電圧の変化が少ない場合には、電流センサ2が計測する電流値を、対応するストリングSの発電量としてもよい。この場合、電圧測定部18は不要となる。
PLC子機3には、各ストリングSの計測情報が与えられる。PLC子機3は、接続箱4に接続されている各ストリングSの計測情報を収集するストリング監視端末として機能し、収集した各ストリングSの計測情報を含む送信信号を、送電路に載せて電力線通信によってPLC親機9に送信する。この電力線通信による送信信号は、上位の集電箱5(図1)を経由して集電終端である電力変換装置7の入力側にまで届く。
このように、PLC子機3が送信する計測情報は、接続箱4から出力され、集電箱5を通過して、電力変換装置7の入力側にまで到達し、PLC親機9(図1)に与えられる。さらに、計測情報は、PLC親機9から監視装置10に与えられる。監視装置10は、PLC子機3から与えられる計測情報に基づいて各ストリングS(太陽光発電パネル1)の電流値及び電圧値を認識し、各ストリングSの発電状況を監視する。
図1及び図2において、上述のようにPLC子機3とPLC親機9とは、接続箱4と電力変換装置7とを繋ぐ送電路Lを用いて電力線通信を行う。なお、本実施形態の送電路Lは、接続箱4から集電箱5を通過しパワーコンディショナ8に至るまでの直流電路である、接続箱4の出力電路La1,Lb1と、集電箱5の出力電路L2とを含む。
[PLC子機]
図3は、PLC子機3の構成の一例を示す回路図である。PLC子機3は、入出力端子11a,11b、コンデンサ12、絶縁トランス13、送信回路14、受信回路15、処理部16、モード切替部17、電圧測定部18、複数のスイッチング素子19、及び複数のコネクタ20を備えており、電源50から電力供給を受けて作動する。
入出力端子11a,11bには、自機を内部に備えた接続箱4に集約される各ストリングSの発電電力が入出力されるとともに、自機とPLC親機9との間で行う電力線通信の通信信号が入出力される。なお、既設PLC子機3A3(図1参照)の入出力端子11a,11bには、既設PLC子機3B(図1参照)とPLC親機9との間で行う電力線通信の通信信号も入出力される。
電圧測定部18は、例えば電圧センサからなり、各ストリングSに対応して出力される電圧(入出力端子11a,11b間の電圧)を計測する。電圧測定部18は、計測した電圧値を示す計測情報を出力する。出力された計測情報は処理部16に入力される。
各コネクタ20には、複数(図例では2つ)の前記電流センサ2が接続されており、各電流センサ2が計測したストリングSの電流値を示す計測情報が入力される。複数のスイッチング素子19は、各コネクタ20と処理部16とを接続している信号線を切り替えるものであり、各スイッチング素子19を切り替えることで、各コネクタ20に入力された計測情報が処理部16に入力されるようになっている。
送信回路14は、処理部16から出力された送信信号(通信信号)を電力線通信により送信する機能を有している。送信回路14は、送信信号を増幅する増幅器14aを備えており、増幅器14aで増幅した送信信号を送信する。
受信回路15は、入出力端子11a,11bから入力された電力線通信の通信信号を受信する機能を有している。受信回路15は、受信した通信信号を適宜処理した後に処理部16に出力する。
処理部16は、下記の第1〜第3処理モードを選択的に切り替え可能とされており、選択された処理モードを実行するようになっている。
第1処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理を行う処理モード
第2処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理と、送信信号を増幅して送信する中継処理と、を行う処理モード
第3処理モード:送信信号を増幅して送信する中継処理を行う処理モード
第1及び第2処理モードの監視処理は、自機を内部に備えた接続箱4に発電電力が集約される各ストリングSの電流値及び電圧値を示す計測情報を、コネクタ20及び電圧測定部18から収集し、収集した計測情報を含む送信信号を送信回路14により増幅器14aで増幅して送信させる処理である。
第2及び第3処理モードの中継処理は、他機の計測情報を含む送信信号を受信回路15が受信したときに、その送信信号を送信回路14により増幅器14aで増幅して送信させる処理である。その際、処理部16は、他機の送信信号に含まれる転送要否に関する情報に基づいて、当該送信信号を送信するか否かを判断する。したがって、処理部16は、転送が必要な他機の送信信号についてのみ中継処理を行う。
モード切替部17は、例えば切替スイッチからなり、処理部16が行う処理モードを第1〜第3処理モードのいずれかに切り替えるものである。これにより、複数の既設接続箱のいずれかに増設接続箱の出力電路を接続して増設するときに、増設接続箱の出力電路が接続される既設接続箱内のPLC子機3(処理部16)が実行する処理モードをモード切替部17により切り替えることができる。
本実施形態(図1参照)では、既設接続箱4A1〜4A3内の既設PLC子機3A1〜3A3の各処理部16は、増設接続箱4Bの増設前には、いずれも第1処理モードが選択された状態であったが、増設接続箱4Bの出力電路Lb1を既設接続箱4A3に接続して増設した時に、既設PLC子機3A3の処理部16が、モード切替部17により第1処理モードから第2処理モードに切り替えられた状態となっている。
したがって、増設接続箱4Bを増設した状態において、既設PLC子機3A1,3A2の各処理部16は、増設前と同様に第1処理モードが選択されているが、既設PLC子機3A3の処理部16は増設前と異なる第2処理モードが選択されている。なお、増設接続箱4B内の増設PLC子機3Bの処理部16は、第1処理モードが選択されている。
これにより、既設PLC子機3A1,3A2及び増設PLC子機3Bの各処理部16は、自身が収集した計測情報を含む送信信号を、送信回路14により増幅器14aで増幅して送信させる監視処理のみを行う。これに対して、既設PLC子機3A3の処理部16は、自身が収集した計測情報を含む送信信号を、送信回路14により増幅器14aで増幅して送信させる監視処理を行うとともに、増設PLC子機3Bの処理部16が送信した送信信号を受信回路15が受信したときには、その送信信号を送信回路14により増幅器14aで増幅して送信させる中継処理も行う。
PLC子機3A1〜3A3,3Bの処理部16それぞれは、監視処理において自身が収集した計測情報を含む送信信号を送信する際には、互いにタイミングをずらして送信する。したがって、既設PLC子機3A3の処理部16において、監視処理で送信信号を送信するタイミングと、中継処理で増設PLC子機3Bから受信した送信信号を送信するタイミングとが重なることはない。
以上のように、本実施形態の監視システム100によれば、一の既設接続箱4A3に増設接続箱4Bの出力電路Lb1を接続して増設するときに、その既設接続箱4A3内における既設PLC子機3A3の処理部16を第2処理モードに切り替えることで、当該処理部16は、自身が収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理と、増設PLC子機3Bから受信した送信信号を増幅して送信する中継処理とを行うことができる。これにより、増設接続箱4Bが接続される既設接続箱3A3を、従来のように新しい接続箱に置き換える必要がないので、接続箱4を増設するときのコストを抑制することができる。また、増設PLC子機3Bから送信された送信信号は、既設PLC子機3A3によって増幅して送信されるので、増設後でも安定した電力線通信を行うことができる。
また、既設PLC子機3A3は、増設PLC子機3Bから受信した送信信号を、送信回路14の既設の増幅器14aを用いて増幅するので、増設PLC子機3Bから受信した送信信号を増幅するための増幅器を別途設ける必要がない。このため、接続箱4を増設するときのコストをさらに抑制することができる。
また、増設接続箱4Bの出力電路Lb1が接続されていない既設接続箱4A1,4A2内の既設PLC子機3A1,3A2は、第1処理モードにより、自身が収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理のみを行う。これにより、既設PLC子機3A1,3A2の制御を簡素化することができる。
[その他]
なお、上記実施形態のPLC子機3A1〜3A3,3Bの各処理部16は、少なくとも第1処理モードと第2処理モードとを選択的に切り替え可能とされていればよい。また、増設PLC子機3Bの処理部16は、第1処理モードのみを実行するものであってもよい。
また、上記実施形態の既設PLC子機3A3は、第2処理モードの中継処理において、送信回路14の増幅器14aを用いて増幅しているが、自機内に設けた他の増幅器により増幅して送信してもよい。また、上記実施形態の監視システム100は、太陽光発電システム以外に、風力発電システム等の他の発電システムにも適用することができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 太陽光発電パネル(発電部)
2 電流センサ
3 PLC子機(子機)
3A1〜3A3 既設PLC子機(既設子機)
3B 増設PLC子機(増設子機)
4 接続箱
4A1〜4A3 既設接続箱
4B 増設接続箱
5 集電箱
6 変圧器
7 電力変換装置
8 パワーコンディショナ
9 PLC親機(親機)
10 監視装置
11a,11b 入出力端子
12 コンデンサ
13 絶縁トランス
14 送信回路
14a 増幅器
15 受信回路
16 処理部
17 モード切替部
18 電圧測定部
19 スイッチング素子
20 コネクタ
40 出力電路
50 電源
100 監視システム
200 太陽光発電システム
L 送電路
La1 出力電路
Lb1 出力電路
L2 出力電路
P1〜P3 集電系統
S ストリング

Claims (3)

  1. 複数の発電部の発電電力を集約する複数の接続箱と、前記各接続箱からの出力電力を変換する電力変換装置とを繋ぐ送電路を用いて電力線通信を行うことで、前記各発電部の発電状況を監視する監視システムであって、
    前記各接続箱内に設けられ、当該接続箱に発電電力が集約される各発電部の発電に関する計測情報を収集し、収集した計測情報含む送信信号を前記送電路を用いて送信する電力線通信用の複数の子機と、
    前記送電路の前記電力変換装置側の終端に付随して設けられ、前記送信信号を受信する電力線通信用の親機と、を備え、
    前記複数の子機は、互いに並列に接続されている所定数の既設接続箱の内部に設けられた既設子機と、前記所定数の既設接続箱のうちの一の既設接続箱に出力電路が接続されている増設接続箱の内部に設けられた増設子機と、によって構成されており、
    前記所定数の既設子機それぞれは、少なくとも下記に定義する第1処理モードと第2処理モードとを選択的に切り替え可能な処理部を備えており、
    前記一の既設接続箱内における既設子機の処理部は、前記第2処理モードに切り替えられており、前記一の既設接続箱に発電電力が集約される各発電部の計測情報について前記第2処理モードの監視処理を行い、前記増設子機から受信した前記送信信号について前記第2処理モードの中継処理を行う、監視システム。
    第1処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理を行う処理モード
    第2処理モード:計測情報を収集するとともに収集した計測情報を含む送信信号を送信する監視処理と、送信信号を増幅して送信する中継処理と、を行う処理モード
  2. 前記一の既設接続箱内における既設子機は、自身が収集した計測情報を含む送信信号を増幅する増幅器を有するとともに増幅した送信信号を送信する送信回路をさらに備えており、
    前記送信回路は、前記中継処理において前記増設子機から受信した送信信号を前記増幅器により増幅して送信する、請求項1に記載の監視システム。
  3. 前記一の既設接続箱を除く他の既設接続箱内における既設子機の処理部は、前記第1処理モードに切り替えられており、前記他の既設接続箱に発電電力が集約される各発電部の計測情報について前記第1処理モードの監視処理を行う、請求項1又は請求項2に記載の監視システム。
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