JP2019184341A - 電力変換システムおよび遮断器診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業員が現地に赴かなくとも交流遮断器の異常診断を行うことができる電力変換システムおよび遮断器診断装置を提供する。【解決手段】電力変換システムは、入力直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路で変換した電力を伝達する出力配線と、前記出力配線の途中に設けられ前記入力直流電力の電圧値に基づいてオンオフが切り替わるように構築された交流遮断器と、を有する電力変換装置と、前記交流遮断器のオンオフ切替のときに前記交流遮断器が発する音を検知するように構築された音検知器と、前記音検知器で検知された音と予め定めた判定基準情報とに基づいて、前記音を発した前記交流遮断器が異常であるか否かを診断する診断装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換システムおよび遮断器診断装置に関するものである。

従来、例えば、特開２０１４−１３７３２３号公報に開示されているように、音を利用して物品の異常診断を行う異常診断装置が知られている。

特開２０１４−１３７３２３号公報

太陽光発電システムには、電力変換装置であるパワーコンディショナが含まれる。以下、パワーコンディショナを、ＰＣＳとも称す。ＰＣＳは、電力変換回路であるインバータ回路と、インバータ回路の出力端に直列接続された交流遮断器と、を備えている。

夜間には太陽光発電システムで発電が行われないので、交流遮断器が開放つまりオフに設定されている。これにより、交流遮断器は、ＰＣＳと電力系統との電気的接続を遮断している。その一方で、朝方に十分な日射が太陽電池アレイに当たることで発電が可能になると、ＰＣＳと電力系統とを電気的に接続するために交流遮断器がオンに切り替えられる。このように、交流遮断器は、太陽光発電システムの発電開始のときにターンオンされ、太陽光発電システムの発電終了とともにターンオフされる。以下、説明の便宜上、このターンオンとターンオフとを区別せずに、まとめて「オンオフ切替」と総称する。実際には、天候による日射変動などの様々な影響で、一日の中で、オンオフ切り替えが何度も繰り返されることがある。

太陽光発電システムが設置されてから年月が経つにつれて、交流遮断器のオンオフ切替の累積回数が増加していく。累積オンオフ切替回数が交流遮断器の製品仕様に基づく限界回数を超えると、交流遮断器は部品としての寿命を迎える。太陽光発電システムの保守管理を行う上で、交流遮断器のオンオフ切替回数の推移を正確に把握しておくことが好ましい。現状では、交流遮断器のオンオフ切替回数を知るために、作業員が直接にシステム設置現場に赴き、交流遮断器のメータ表示を確認するという方法がとられている。

しかしながら、このような方法では、作業員が確認したときには既に交流遮断器の異常がある程度進んでいる場合があった。また、作業員が確認のために現地に赴く前に交流遮断器に異常、故障あるいは寿命到来が生じてしまっている場合もあった。これらの問題を抑制するために、作業員が現地に赴かなくてもよい利便性の高い異常診断方法が求められれていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、作業員が現地に赴かなくとも交流遮断器の異常診断を行うことができる電力変換システムおよび遮断器診断装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる電力変換システムは、
入力直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路で変換した電力を伝達する出力配線と、前記出力配線の途中に設けられ前記入力直流電力の電圧値に基づいてオンオフが切り替わるように構築された交流遮断器と、を有する電力変換装置と、
前記交流遮断器のオンオフ切替のときに前記交流遮断器が発する音を検知するように構築された音検知器と、
前記音検知器で検知された音と予め定めた判定基準情報とに基づいて、前記音を発した前記交流遮断器が異常であるか否かを診断する診断装置と、
を備える。

本発明にかかる遮断器診断装置は、
遮断器のオンオフ切替のときに前記遮断器が発する音を検知するように構築された音検知器と、
前記音検知器で検知された音と予め定めた判定基準情報とに基づいて、前記音を発した前記遮断器が異常であるか否かを診断する診断演算部と、
を備える。

本願発明者は、鋭意研究を進めたところ、交流遮断器がオンオフ切替の際に特徴的な音を発することに着目し、この音を利用した新規な遮断器異常診断技術を見出すに至った。診断装置が遮断器の動作音を用いて異常診断を実施することができるので、作業員が遮断器の設置現場に赴かなくとも遮断器の異常診断を行うことができる。

実施の形態にかかる電力変換システムおよび遮断器診断装置を示すブロック図である。 実施の形態にかかる電力変換システムおよび遮断器診断装置で実行されるルーチンのフローチャートである。 実施の形態にかかる電力変換システムおよび遮断器診断装置で実行されるルーチンのフローチャートである。 実施の形態にかかる電力変換システムおよび遮断器診断装置で実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態の装置の構成．
図１は、実施の形態にかかる太陽光発電システム１および遮断器診断装置２０を示すブロック図である。太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ２と、複数の電力変換装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅと、遮断器診断装置２０と、入力端末３０と、監視装置３２と、を備えている。太陽光発電システム１は、電力系統９と連携する系統連系システムである。太陽光発電システム１は、太陽電池アレイ２で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換システムでもある。

電力変換装置３ａ〜３ｅは、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）とも呼ばれる装置であり、具体的には太陽光発電システムに用いられるパワーコンディショナシステムである。実施の形態では、電力変換装置３ａ〜３ｅが、互いに同一の仕様を持ち同じ構造を備えているものとする。

電力変換装置３ａ〜３ｅを代表して、電力変換装置３ａの構造を説明する。電力変換装置３ａは、直流電圧検知器４と、電力変換回路５と、電力変換回路５で変換した電力を伝達する出力配線８と、出力配線８の途中に設けられた交流遮断器６ａと、を有する。電力変換回路５は、太陽電池アレイ２からの入力直流電力を交流電力に変換するインバータ回路である。実施の形態では、交流遮断器６ａ〜６ｅが、互いに同一の仕様を持ち同じ構造を備えているものとする。

交流遮断器６ａは、直流電圧検知器４で検知された入力直流電力の電圧値に基づいてオンオフが切り替わるように構築されている。交流遮断器６ａは、低圧気中遮断器（ＡＣＢ）または真空遮断器（ＶＣＢ）などを用いることができる。交流遮断器６ａは、オンオフ切り替え動作に伴って音を発する。交流遮断器６ａ〜６ｅにオンオフ切替があった回数を計数した値を「カウンタ値」とも称す。

遮断器診断装置２０は、複数の音検知器２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅと、信号処理部２２と、診断演算部２１と、入力部２３と、記憶部２４と、出力部２５と、を備えている。複数の音検知器２６ａ〜２６ｅは、複数の電力変換装置３ａ〜３ｅに一つずつ割り当てられている。

実施の形態では、複数の音検知器２６ａ〜２６ｅが、互いに同一の仕様を持ち同じ構造を備えているものとする。音検知器２６ａ〜２６ｅは、複数の電力変換装置３ａ〜３ｅそれぞれが持つ交流遮断器６ａ〜６ｅの周辺に設置されている。音検知器２６ａ〜２６ｅは、電力変換装置３ａ〜３ｅそれぞれの筐体内に設けられてもよく、電力変換装置３ａ〜３ｅの筐体に取り付けられてもよく、電力変換装置３ａ〜３ｅから少し離れた位置に設置されてもよい。音検知器２６ａ〜２６ｅは、具体的にはマイクロフォンを用いてもよい。音検知器２６ａ〜２６ｅは、交流遮断器６ａ〜６ｅが発するオンオフ切替動作音を検出し、検出した動作音を電気信号に変換することができる。

信号処理部２２は、音検知器２６ａ〜２６ｅからの電気信号を処理する回路である。信号処理部２２は、例えばアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換するＡ／Ｄ変換処理を行うことができる。診断演算部２１は、音検知器２６ａ〜２６ｅから信号を受け取ることで、照合判定および異常診断を行うことができる。具体的には、診断演算部２１は、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音と予め定めた「判定基準情報」とに基づいて、交流遮断器６ａ〜６ｅが異常であるか否かを診断するための演算処理を実行する。演算処理の内容は、後述のフローチャートにおいて詳細に説明する。

記憶部２４は、判定基準情報を記憶している。判定基準情報は、交流遮断器６ａ〜６ｅの異常診断のために予め用意された判定基準を表すデジタルデータである。実施の形態にかかる判定基準情報は、後述する第一異常診断用の「基準音データ」と、後述する第二異常診断用の「カウンタ基準値」とを含んでいる。実施の形態においては、記憶部２４は、読み取りのみならず書き込みも可能な不揮発性メモリであり、例えばフラッシュメモリなどを用いてもよい。上書き可能なメモリを記憶部２４に用いることで、判定基準情報を必要に応じて修正することができる。

入力部２３は、外部の入力端末３０と無線または有線で接続することで、入力端末３０から記憶部２４へのデータ書き換えを仲介することができる。出力部２５は、外部の監視装置３２と無線または有線で接続することで、監視装置３２に対して報知信号を伝達することができる。

実施の形態では遮断器診断装置２０が診断演算部２１および記憶部２４などの複数の機能ブロックを含んでいるが、これらの機能ブロックを実現する具体的形態には様々なバリエーションがある。一例として、遮断器診断装置２０は、プロセッサ及びメモリを備える汎用プロセッサ回路で構築されてもよい。この場合には、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより、遮断器診断装置２０の機能が実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。変形例として、遮断器診断装置２０が専用ハードウェアで構築されてもよい。専用ハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものであってもよい。他の変形例として、遮断器診断装置２０は、汎用プロセッサ回路と専用ハードウェアとを組合せて構築されてもよい。

実施の形態の装置の動作．
実施の形態にかかる遮断器診断装置２０は、二種類の異なる異常診断を実施することができる。第一異常診断は、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音と基準音データとを比較する診断方法である。第二異常診断は、交流遮断器６ａ〜６ｅのオンオフ切替回数に基づく診断方法である。これらの異常診断によれば、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知した交流遮断器６ａ〜６ｅの動作音を用いて遮断器診断装置２０による異常診断を自動的に実施することができる。従って、作業員が設置現場に赴かなくとも交流遮断器６ａ〜６ｅの異常診断を行うことができる。以下、それぞれの異常診断の詳細を説明する。

［第一異常診断］
（第一異常診断の内容）
第一異常診断を実施するために、遮断器診断装置２０の記憶部２４は、判定基準情報として「基準音データ」を記憶している。遮断器診断装置２０の診断演算部２１は、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音と基準音データとを比較することで、交流遮断器６ａ〜６ｅが異常であるか否かを診断する。

「基準音データ」とは、基準音を用いて作成した診断用データである。「基準音」とは、交流遮断器６ａ〜６ｅの正常動作時に発する動作音を代表するための音であり、異常診断の基準として設定された音である。第一異常診断の目的は、交流遮断器６ａ〜６ｅが異常な動作音を発していないかを診断することである。なお、実施の形態では、一例として、交流遮断器６ａ〜６ｅのターンオンとターンオフとを区別せずに、まとめてオンオフ切替音として取り扱うものとする。この場合、ターンオン動作音とターンオフ動作音とが持つ共通の音特性を利用して、基準音データを定めればよい。

基準音データを用いた異常診断は、具体的には下記に述べる項目（Ａ１）〜（Ａ４）のように構築してもよい。下記に述べる項目（Ａ１）〜（Ａ４）の少なくとも一つの異常診断を実施できるように構築されたプログラムが記憶部２４に記憶されており、診断演算部２１がこのプログラムを実行するように構築されている。

（Ａ１）基準音データに、基準音の大きさを示す「基準音ボリューム」が含まれてもよい。音検知器２６ａ〜２６ｅそれぞれで検知された音の大きさが、この基準音ボリューム以上であるか否かが、異常診断の判定基準に含まれてもよい。これにより、正常動作しているときに発すべき音を交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれが発しているか否かを判定することができる。また、交流遮断器６ａ〜６ｅの本来の動作音よりも小さいノイズを、異常診断の対象から取り除くこともできる。

（Ａ２）基準音データに、基準音の波形を示す「基準音波形データ」が含まれてもよい。音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音の波形形状が、基準音波形データと一定の精度で近似しているかが、異常診断の判定基準に含まれてもよい。

（Ａ３）基準音データに、基準音が持つ周波数特性を示す「基準音周波数データ」が含まれてもよい。音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音が持つ周波数が基準音の持つ周波数と予め定めた誤差範囲内で一致しているかが、異常診断の判定基準に含まれてもよい。この基準音周波数データは、例えば周波数分布データであっても良く、この場合には診断装置において音検知器２６ａ〜２６ｅで検知した音を表す電気信号波形をフーリエ変換処理するなどして周波数分布を取得し、この周波数分布を基準音の周波数分布データと比較してもよい。また、基準音周波数データは、基準音の持つ支配的な周波数の波の波形であってもよく、この場合には音検知器２６ａ〜２６ｅで検知した音の波形に含まれる支配的な周波数の波の波形を、基準音が持つ支配的な周波数の波の波形と比較してもよい。

（Ａ４）基準音データに、基準音が予め定めた所定値以上である時間長を示す「基準音時間データ」が含まれてもよい。音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音が所定値以上である時間を計測し、この時間の長さが基準音時間データと予め定めた誤差範囲内で一致しているかが異常診断の判定基準に含まれてもよい。

（第一異常診断の具体的動作）
第一異常診断の具体的処理は、図２に示されている。図２は、実施の形態にかかる太陽光発電システムおよび遮断器診断装置２０で実行されるルーチンのフローチャートである。図２のルーチンでは、まず、診断演算部２１が、信号処理部２２を介して電気信号を受け取ることにより、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知した音を表す実音データを取り込む（ステップＳ１００）。

次に、診断演算部２１は、ステップＳ１００で取り込んだ実音データと記憶部２４に記憶された基準音データとを照合する（ステップＳ１０２）。診断演算部２１は、ステップＳ１０２での照合結果にもとづいて、実音データが正常であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の判定結果が正常であれば、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。

一方、ステップＳ１０４の判定結果が正常ではない場合には、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、診断演算部２１が、異常報知を行うための報知信号を出力部２５へと出力する。ステップＳ１０６では、さらに、診断演算部２１が、ステップＳ１０２で照合結果が正常ではないとされた実音データを、出力部２５へと出力する。ステップＳ１０６の処理が終わると、今回のルーチンが終了し、処理がリターンする。

（第一異常診断の変形例）
複数の交流遮断器６ａ〜６ｅが同一仕様でほぼ同一の動作音を発するものであれば、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅについて相互比較を行ってもよい。具体的には、下記の項目（Ａ５）〜（Ａ８）のように構築された異常診断を実施してもよい。

（Ａ５）遮断器診断装置２０は、「ボリューム平均値との乖離」を診断するものであってもよい。「ボリューム平均値」とは、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれの音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音の大きさの平均値である。遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅのうち特定の一つが発した動作音の大きさが、予め定めた第一診断値を超えるほどにボリューム平均値から乖離しているか否かを判定してもよい。遮断器診断装置２０は、ボリューム平均値から第一診断値を超えて乖離した動作音があった場合に、その動作音を発した交流遮断器が異常であるとの診断を下すように構築されてもよい。

（Ａ６）遮断器診断装置２０は、「平均波形形状との乖離」を診断するものであってもよい。「平均波形形状」とは、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれの音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音の波形形状を平均化したものである。遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅのうち特定の一つが発した動作音の波形形状が、予め定めた第二診断値を超えるほどに平均波形形状から乖離しているか否かを判定してもよい。遮断器診断装置２０は、平均波形形状から第二診断値を超えて乖離した波形を持つ動作音があった場合に、その動作音を発した交流遮断器が異常であるとの診断を下すように構築されてもよい。

（Ａ７）遮断器診断装置２０は、「平均周波数特性との乖離」を診断するものであってもよい。「平均周波数特性」とは、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれの音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音の周波数特性を平均化したものである。遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅのうち特定の一つが発した動作音の周波数特性が、予め定めた第三診断値を超えるほどに平均周波数特性から乖離しているか否かを判定してもよい。遮断器診断装置２０は、平均周波数特性から第三診断値を超えて乖離した周波数特性を持つ動作音があった場合に、その動作音を発した交流遮断器が異常であるとの診断を下すように構築されてもよい。

（Ａ８）遮断器診断装置２０は、「平均音響時間との乖離」を診断するものであってもよい。「平均音響時間」とは、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれの音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音の音響時間の平均値である。「音響時間」とは、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音の大きさが所定閾値以上である時間の長さである。遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅのうち特定の一つが発した動作音の音響時間が、予め定めた第四診断値を超えるほどに平均音響時間から乖離しているか否かを判定してもよい。遮断器診断装置２０は、平均音響時間から第四診断値を超えて乖離した音響時間を持つ動作音があった場合に、その動作音を発した交流遮断器が異常であるとの診断を下すように構築されてもよい。

なお、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅのうち二つ以上の交流遮断器を指定して、指定された交流遮断器の音のみを相互比較してもよい。また、平均値からの乖離ではなく、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅから選択した二つの交流遮断器について、音の大きさ、波形形状、周波数特性および音響時間の少なくとも1つを相互比較してもよい。

なお、オンオフ切替は、より正確には、オンからオフへの切替つまりターンオン切替と、オフからオンへの切替つまりターンオフ切替とに区別することができる。上記の第一異常診断は、交流遮断器６ａ〜６ｅのターンオンとターンオフとを区別せずに、まとめてオンオフ切替音として取り扱っているが、この点は下記のように変形することができる。実施の形態ではこれらを区別することなく一種類の動作音として取り扱っているが、ターンオン切替とターンオフ切替を区別して識別するように実施の形態を変形してもよい。

ターンオン切替で交流遮断器６ａ〜６ｅが発する音と、ターンオフ切替で交流遮断器６ａ〜６ｅが発する音とは、完全同一ではなく、互いに異なっている。そこで、ターンオン切替の音に基づいて定めたターンオン基準音データと、ターンオフ切替の音に基づいて定めたターンオフ基準音データとをそれぞれ準備し、両者を区別して検知してもよい。

すなわち、より精密な診断を行う観点から、ターンオン動作音の固有の音特性を定めた「ターンオン基準音データ」とターンオフ動作音の固有の音特性を定めた「ターンオフ基準音データ」とを別々に用意して、ターンオン動作音異常診断とターンオフ動作音異常診断と互いに区別しつつ行ってもよい。ターンオン基準音データを設定する際には、上記（Ａ１）〜（Ａ４）の診断内容と同様の指針に基づいて「ターンオン基準音ボリューム」、「ターンオン基準音波形データ」、「ターンオン基準音周波数データ」および「ターンオン基準音時間データ」を適宜に定めればよい。これと同様に、ターンオフ基準音データについても「ターンオフ基準音ボリューム」などを適宜に定めればよい。これらの基準を用いて、上記（Ａ５）〜（Ａ８）の相互比較診断が、ターンオン切替とターンオン切替とについて別々に実施されてもよい。ターンオン動作音異常診断とターンオフ動作音異常診断を両方とも実施するように遮断器診断装置２０を変形してもよいし、それらのうち片方のみを実施するように遮断器診断装置２０を変形してもよい。

［第二異常診断］
（第二異常診断の内容）
第二異常診断を実施するために、遮断器診断装置２０は、音検知器２６ａ〜２６ｅで検知された音に基づいて交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれのオンオフ切替回数を計数するように構築されている。オンオフ切替の回数を交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれについて計数した値を、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれの「カウンタ値」とも称す。

遮断器診断装置２０は、予め定められた「カウンタ基準値」を、判定基準情報として記憶している。遮断器診断装置２０は、カウンタ値とカウンタ基準値とを比較することで、音を発した交流遮断器６ａ〜６ｅが異常であるか否かを診断するように構築されている。カウンタ基準値を用いた第二異常診断は、具体的には下記の項目（Ｂ１）〜（Ｂ３）に述べるように構築されてもよい。下記に述べる項目（Ｂ１）〜（Ｂ３）の少なくとも一つの異常診断を実施できるように構築されたプログラムが記憶部２４に記憶されており、診断演算部２１がこのプログラムを実行するように構築されている。

（Ｂ１）遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅの寿命を判定するために、「通算カウンタ値」に基づく診断を行ってもよい。ＰＶシステムが設置される発電環境から、所定期間にどれだけの回数のオンオフ切替が交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれに発生するかを見積もることができる。実際のオンオフ切替回数が、見積もられたオンオフ切替予定回数から著しく乖離しているのであれば、交流遮断器６ａ〜６ｅに何らかの異常が発生していると診断することができる。

まず、交流遮断器６ａ〜６ｅの使用を開始してから今回の診断時点に至るまでの期間に累積した交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれのカウンタ値を、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれの「通算カウンタ値」とする。この通算カウンタ値を評価するためのカウンタ基準値として「通算カウンタ基準値」が用いられてもよい。このような通算の累積データを利用した診断は、交流遮断器６ａ〜６ｅの寿命判定に用いることができる。この場合、通算カウンタ基準値は、「寿命判定値」として取り扱われる。

（Ｂ２）遮断器診断装置２０は、「一日あたりのカウンタ値」を診断するものであってもよい。これは、上記の「通算カウンタ基準値」を用いた診断を変形することで実現できる。上述した通算カウンタ基準値において、まず、カウンタ値を累積する所定期間を一日つまり２４時間にする。この直近の２４時間分のカウンタ値を、「当日カウンタ値」とする。

その一方で、一日あたりの正常なカウンタ値を予め見積もっておき、この見積もった値に基づいて「一日カウンタ基準値」を設定しておく。当日カウンタ値が一日カウンタ基準値以上となっている場合には、交流遮断器６ａ〜６ｅに何らかの異常が発生しているとの診断を下してもよい。一日カウンタ基準値は、短期における交流遮断器６ａ〜６ｅの異常有無を診断するために用いることができる。

（Ｂ３）遮断器診断装置２０は、前日との相対比較による「カウンタ値前日比診断」を行ってもよい。すなわち、カウンタ基準値として、交流遮断器６ａ〜６ｅの過去のカウンタ値の履歴である「履歴データ」を用いることもできる。履歴データは、前日データであってもよく、あるいは一定期間遡った特定の日のオンオフ切替回数を表すデータであってもよい。

一例として、「前日差分値」が予め定めた「前日差分基準値」以上であれば、なんらかの異常が発生しているという診断結果を下してもよい。「前日差分値」とは、前日の当日カウンタ値と当日の当日カウンタ値との差を取った値である。これにより、過去の交流遮断器６ａ〜６ｅの状態と現在の交流遮断器６ａ〜６ｅの状態とを比較することで、交流遮断器６ａ〜６ｅの状態変化を早期に発見することができる。

実施の形態では、太陽光発電システム１に複数の電力変換装置３ａ〜３ｅが設置されている。複数の電力変換装置３ａ〜３ｅがそれぞれ持つ交流遮断器６ａ〜６ｅの状態を相互比較するという好ましい形態を採用する。この相互比較診断は、下記の（Ｂ４）〜（Ｂ６）のように構築することができる。下記に述べる項目（Ｂ４）〜（Ｂ６）の少なくとも一つの異常診断を実施できるように構築されたプログラムが記憶部２４に記憶されており、診断演算部２１がこのプログラムを実行するように構築されている。

（Ｂ４）遮断器診断装置２０は、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの間で「通算カウンタ値の相互比較」を行うように構築されてもよい。遮断器診断装置２０は、「通算カウンタ値」を、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれについて別々に記録している。「通算カウンタ値」とは、交流遮断器６ａ〜６ｅの使用を開始してから今回の診断時点に至るまでの期間にわたって累積した値である。

複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの通算カウンタ値を平均した通算カウンタ平均値を計算してもよい。この通算カウンタ平均値と複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの通算カウンタ値それぞれとの差分を、第一平均偏差とする。診断演算部２１は、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅのいずれかの第一平均偏差が予め定めた第一乖離判定値を超えているか否かを判定してもよい。交流遮断器６ａ〜６ｅのうち、第一乖離判定値を超えるほどに第一平均偏差が大きいものに対しては、何らかの異常が発生しているものという診断結果を下してもよい。

（Ｂ５）遮断器診断装置２０は、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの間で「当日カウンタ値の相互比較」を行うように構築されてもよい。遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅの「当日カウンタ値」を、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれについて別々に記録している。「当日カウンタ値」は、一日分のオンオフ切替回数を累積した値を表している。複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの当日カウンタ値を平均した当日カウンタ平均値を計算してもよい。

この当日カウンタ平均値と複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの当日カウンタ値それぞれとの差分を、第二平均偏差とする。診断演算部２１は、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅのいずれかの第二平均偏差が予め定めた第二乖離判定値を超えているか否かを判定してもよい。交流遮断器６ａ〜６ｅのうち、第二乖離判定値を超えるほどに第二平均偏差が大きいものに対しては、何らかの異常が発生しているものという診断結果を下してもよい。

（Ｂ６）遮断器診断装置２０は、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの間で「前日差分値の相互比較」を行うように構築されてもよい。遮断器診断装置２０は、交流遮断器６ａ〜６ｅにおけるオンオフ切替回数の「前日差分値」を、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれについて別々に記録している。複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの前日差分値を平均した「前日差分平均値」を計算してもよい。

この前日差分平均値と複数の交流遮断器６ａ〜６ｅの前日差分値それぞれとの差分を、第三平均偏差とする。診断演算部２１は、複数の交流遮断器６ａ〜６ｅのいずれかの第三平均偏差が予め定めた第三乖離判定値を超えているか否かを判定してもよい。交流遮断器６ａ〜６ｅのうち、第三乖離判定値を超えるほどに第三平均偏差が大きいものに対しては、何らかの異常が発生しているものという診断結果を下してもよい。

（第二異常診断の具体的動作）
第二異常診断の具体的処理は、図３および図４に示されている。図３および図４は、実施の形態にかかる太陽光発電システムおよび遮断器診断装置２０で実行されるルーチンのフローチャートである。

図３は、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれについて、オンオフ切替があった回数を個別に計数するためのルーチンを示している。図３のルーチンでは、まず、図２のルーチンのステップＳ１００と同様に、実音データが取り込まれる。

次に、診断演算部２１は、実音データを予め定めたターンオン基準音データと比較することで、取り込まれた実音データが交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれのターンオンを表しているか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ターンオン基準音データの設定方法は、上記の「第一異常診断の変形例」において説明したとおりである。

ステップＳ１１２の判定結果がＹＥＳであれば、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれに用意したオンカウンタ値をそれぞれプラス１つまりインクリメントする（ステップＳ１１４）。その後今回のルーチンが終了する。

ステップＳ１１２の判定結果がＮＯであれば、診断演算部２１は、実音データを予め定めたターンオフ基準音データと比較することで、取り込まれた実音データが交流遮断器６ａ〜６ｅのターンオフを表しているか否かを判定する（ステップＳ１１６）。ターンオフ基準音データの設定方法は、上記の「第一異常診断の変形例」において説明したとおりである。

ステップＳ１１６の判定結果がＹＥＳであれば、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれに用意したオフカウンタ値をそれぞれプラス１つまりインクリメントする（ステップＳ１１８）。その後今回のルーチンが終了する。ステップＳ１１６の判定結果がＮＯである場合には、診断演算部２１がオンカウンタ値とオフカウンタ値のいずれも変化させることなく、今回のルーチンが終了する。

図３のルーチンによれば、ターンオンの累積発生回数と、ターンオンの累積発生回数と、ターンオンおよびターンオフの合計の発生回数とを、区別して計数することができる。

また、実施の形態において、図３のルーチンは交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれに個別に実施される。入力直流電圧のふるまいが電力変換装置３ａ〜３ｅの間で互いに異なると、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれのオンオフ切替頻度も互いに異なってくる。この点、実施の形態によれば、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれのオンオフ切替頻度が異なったとしても、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれに用意したカウンタ値を互いに異なるペースで加算することができる。従って、交流遮断器６ａ〜６ｅそれぞれのオンオフ切替回数を個別かつ正確に計数することができる。

図４は、図３のルーチンを用いて計数されたカウンタ値が正常であるか否かを、「カウンタ基準値」を用いて評価するためのルーチンを示している。図４のルーチンでは、まず、診断演算部２１が、最新のカウンタ値を取り込む（ステップＳ１２０）。実施の形態では、簡略化のために、一例として、図３のルーチンにおいてステップＳ１１４で計数されたオンカウンタ値とステップＳ１１８で計数されたオフカウンタ値とを合計したオンオフカウンタ値を、ステップＳ１２０で取り込むものとする。

次に、診断演算部２１は、通算カウンタ値が寿命判定値以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１２２）。このステップは、前述した項目（Ｂ１）に基づく診断処理を実行すればよい。ステップＳ１２２の判定結果がＹＥＳである場合には、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅに寿命が到来したものと判定するとともに、寿命到来を告げる信号を出力部２５を介して監視装置３２へ出力する（ステップＳ１２４）。ステップＳ１２２の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１２４の信号出力を行うことなく、処理は次のステップへと移行する。

次に、診断演算部２１は、通算カウンタ値の相互比較を行う処理を実行する（ステップＳ１２６）。このステップは、前述した項目（Ｂ４）に基づく診断処理を実行すればよい。ステップＳ１２６の判定結果がＹＥＳである場合には、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅに寿命が到来したものと判定するとともに、寿命到来を告げる信号を出力部２５を介して監視装置３２へ出力する（ステップＳ１２８）。ステップＳ１２６の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１２８の信号出力を行うことなく、処理は次のステップへと移行する。

次に、診断演算部２１は、当日カウンタ値が一日カウンタ基準値以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１３０）。このステップは、前述した項目（Ｂ２）に基づく診断処理を実行すればよい。ステップＳ１３０の判定結果がＹＥＳである場合には、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅに何らかの異常が生じていると判定するとともに、第一警告信号を出力部２５を介して監視装置３２へ出力する（ステップＳ１３２）。ステップＳ１３０の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１３２の信号出力を行うことなく、処理は次のステップへと移行する。

次に、診断演算部２１は、当日カウンタ値の相互比較を行う処理を実行する（ステップＳ１３４）。このステップは、前述した項目（Ｂ５）に基づく診断処理を実行すればよい。ステップＳ１３４の判定結果がＹＥＳである場合には、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅに何らかの異常が生じていると判定するとともに、第二警告信号を出力部２５を介して監視装置３２へ出力する（ステップＳ１３６）。ステップＳ１３４の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１３６の信号出力を行うことなく、処理は次のステップへと移行する。

次に、診断演算部２１は、前日差分値が前日差分基準値以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１３８）。このステップは、前述した項目（Ｂ３）に基づく診断処理を実行すればよい。ステップＳ１３８の判定結果がＹＥＳである場合には、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅに何らかの異常が生じていると判定するとともに、第三警告信号を出力部２５を介して監視装置３２へ出力する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１３８の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１４０の信号出力を行うことなく、処理は次のステップへと移行する。

次に、診断演算部２１は、前日差分値の相互比較を行う処理を実行する（ステップＳ１４２）。このステップは、前述した項目（Ｂ６）に基づく診断処理を実行すればよい。ステップＳ１４２の判定結果がＹＥＳである場合には、診断演算部２１は、交流遮断器６ａ〜６ｅに何らかの異常が生じていると判定するとともに、第四警告信号を出力部２５を介して監視装置３２へ出力する（ステップＳ１４４）。ステップＳ１４２の判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１４４の信号出力を行うことなく、処理は次のステップへと移行する。その後、今回のルーチンが終了して処理がリターンする。

（第二異常診断の変形例）
オンオフ切替は、より正確には、オンからオフへの切替つまりターンオン切替と、オフからオンへの切替つまりターンオフ切替とに区別することができる。上記の第二異常診断は、交流遮断器６ａ〜６ｅのターンオン回数とターンオフ回数とを合算して、ひとまとまりのカウンタ値として取り扱っているが、この点は下記のように変形することができる。

図３のフローチャートでオンカウンタとオフカウンタとをそれぞれ設けているので、オンカウンタに対して個別に上記図４と同様の異常診断を適用するとともに、オフカウンタに対して個別に上記図４と同様の異常診断を適用してもよい。その場合には、「カウンタ基準値」として、オンカウンタ値を評価するための「ターンオンカウンタ基準値」と、オフカウンタ値を評価するための「ターンオフカウンタ基準値」と、をそれぞれ個別に用意すればよい。

ターンオンカウンタ基準値を設定する際には、上記（Ｂ１）〜（Ｂ３）の内容と同様の指針に基づいて「通算ターンオンカウンタ基準値」、「一日ターンオンカウンタ基準値」、および「ターンオン前日差分基準値」を適宜に定めればよい。これと同様に、ターンオフカウンタ基準値についても「通算ターンオフカウンタ基準値」などを適宜に定めればよい。

さらに、上述した項目（Ｂ４）〜（Ｂ６）と同様に、通算ターンオンカウンタ値の相互比較、当日ターンオンカウンタ値の相互比較、およびターンオン前日差分値の相互比較、通算ターンオフカウンタ値の相互比較、当日ターンオフカウンタ値の相互比較、およびターンオフ前日差分値の相互比較をそれぞれ実施してもよい。上記のターンオン異常診断とターンオフ異常診断を両方とも実施するように遮断器診断装置２０を変形してもよいし、それらのうち片方のみを実施するように遮断器診断装置２０を変形してもよい。

なお、上述した項目（Ｂ４）〜（Ｂ６）にかかる相互比較診断が省略されてもよい。例えば太陽光発電システム１に含まれる電力変換装置が一つである場合には、交流遮断器の数も一つとなるので、交流遮断器の相互比較診断は省略されても良い。

１ 太陽光発電システム、２ 太陽電池アレイ、３ａ〜３ｅ 電力変換装置、４ 直流電圧検知器、５ 電力変換回路、６ａ〜６ｅ 交流遮断器、８ 出力配線、９ 電力系統、２０ 遮断器診断装置、２１ 診断演算部、２２ 信号処理部、２３ 入力部、２４ 記憶部、２５ 出力部、２６ａ〜２６ｅ 音検知器、３０ 入力端末、３２ 監視装置

Claims (4)

1. 入力直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路で変換した電力を伝達する出力配線と、前記出力配線の途中に設けられ前記入力直流電力の電圧値に基づいてオンオフが切り替わるように構築された交流遮断器と、を有する電力変換装置と、
   前記交流遮断器のオンオフ切替のときに前記交流遮断器が発する音を検知するように構築された音検知器と、
   前記音検知器で検知された音と予め定められた判定基準情報とに基づいて、前記音を発した前記交流遮断器が異常であるか否かを診断する診断装置と、
   を備える電力変換システム。
2. 前記診断装置は、予め定められた基準音データを前記判定基準情報として記憶し、前記音検知器で検知された音と前記基準音データとを比較することで前記音を発した前記交流遮断器が異常であるか否かを診断する請求項１に記載の電力変換システム。
3. 前記診断装置は、予め定められたカウンタ基準値を前記判定基準情報として記憶し、
   前記診断装置は、前記音検知器で検知された音に基づいて前記交流遮断器にオンオフ切替があった回数を計数し、計数された前記オンオフ切替の回数と前記カウンタ基準値とを比較することで前記音を発した前記交流遮断器が異常であるか否かを診断するように構築された請求項１に記載の電力変換システム。
4. 遮断器のオンオフ切替のときに前記遮断器が発する音を検知するように構築された音検知器と、
   前記音検知器で検知された音と予め定めた判定基準情報とに基づいて、前記音を発した前記遮断器が異常であるか否かを診断する診断演算部と、
   を備える遮断器診断装置。

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