JP2023143239A - 制御システム - Google Patents

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Noriyuki Kawaguchi
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和彦 藤井
Kazuhiko Fujii
善之 奈須野
Yoshiyuki Nasuno
晴雄 西山
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Abstract

Figure 2023143239000001
【課題】自然災害に起因する太陽光発電システムの構成機器の故障を適切に防止可能な制御システムを提供する。
【解決手段】自然災害に関する情報である災害関連情報を取得する情報取得部と、災害関連情報に基づいて太陽光発電システムの故障リスクを判定するリスク判定動作を実行するリスク判定部と、切替部とを有し、太陽光発電システムは、太陽光発電装置とパワーコンディショナーを備え、切替部は、リスク判定動作の結果に応じて太陽光発電システムの回路を切り替える動作が実行可能であり、リスク判定動作の結果に応じて太陽光発電装置とパワーコンディショナー間の直流回路を自動で切り離す。
【選択図】図3

Description

本発明は、太陽光発電システムを制御する制御システムに関する。
近年、太陽光発電システムは、電力会社のみならず、一般需要者にも広く普及している。一般需要者であるユーザは、自宅の敷地内や屋根上に太陽電池パネルを設置し、パワーコンディショナーや発電状況を表示するモニタ、蓄電池等の必要な構成機器と共に太陽光発電システムを構築する。そして、太陽光発電システムで発電される電力で自宅の電気機器を稼働させたり、太陽光発電システムで発電される電力を電力会社に販売したりする。
このような太陽光発電システムは、落雷、台風、豪雪、土砂災害、地震、津波等の自然災害に直面することで、太陽電池パネル、パワーコンディショナー等の構成機器が故障(損傷)してしまうおそれがある。そして、太陽光発電システムの構成機器が故障(損傷)してしまうと、重大な事故に繋がる可能性がある。例えば、被災によって太陽電池パネルが故障してしまうと、発火して火事の原因となってしまう可能性がある。
このような自然災害に起因する太陽光発電システムの故障を防ぐ装置として、特許文献1に開示された太陽電池システム用保安装置が知られている。
特許文献1に開示された太陽電池システム用保安装置は、分電盤内の配線、又は、分電盤とパワーコンディショナーとの間の配線に接続された商用電源側アレスタを有している。加えて、太陽電池アレイとパワーコンディショナーとの間に設けられた接続箱内の配線、又は、接続箱とパワーコンディショナーとの間の配線に接続された太陽電池側アレスタを有している。そして、商用電源側アレスタ及び太陽電池側アレスタが共通のアース線で接地された構造としている。
すなわち、パワーコンディショナーは、パワーコンディショナーそのものが雷サージによる影響を受けるおそれがある電気機器であり、太陽電池アレイを設けていることで、太陽電池側から雷サージが侵入する可能性がある。そこで、太陽電池アレイがパワーコンディショナーを介して分電盤に接続される構成において、太陽電池側と分電盤側から挟み込むようにしてアレスタを設けることにより、パワーコンディショナーを雷サージから防護している。
特開2011-18865号公報
特許文献1に開示された太陽電池システム用保安装置では、直撃雷によって避雷器(アレスタ)自体が焼傷してしまい、パワーコンディショナーが損傷してしまうおそれがある。すなわち、より確実に落雷に起因する太陽光発電システムの構成機器の損傷(故障)を防止するという観点において、改良の余地があった。
また、特許文献1に開示された太陽電池システム用保安装置は、地震や台風といった落雷以外の自然災害に起因する太陽光発電システム(又はその構成機器)の損傷(故障)を防ぐものではない。このため、落雷に起因する太陽光発電システムの損傷に加え、落雷以外の自然災害に起因する太陽光発電システムの損傷も防ぎたいという市場の要求があった。
ここで、自然災害となり得る可能性のある自然現象(地震、台風、降雪、降雨等)には、大きさ、強さ、規模等の程度がある。例えば、地震には、太陽光発電システムが略確実に破損(故障)する大きさとなる地震や、逆に略確実に破損しない大きさとなる地震がある、といった具合である。
このため、太陽光発電システムが略確実に故障しない自然現象に対し、太陽光発電システムの故障を防止するための動作を実行したのでは、太陽光発電システムを運用していく上で効率が悪くなることが考えられる。すなわち、自然災害に起因する太陽光発電システムの故障を防止するための動作を適切に実行可能な太陽光発電システムの制御システムが望まれていた。
そこで本発明は、自然災害に起因する太陽光発電システムの構成機器の故障を適切に防止可能な制御システムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明の一つの様相は、自然災害に関する情報である災害関連情報を取得する情報取得部と、前記災害関連情報に基づいて太陽光発電システムの故障リスクを判定するリスク判定動作を実行するリスク判定部と、切替部とを有し、前記太陽光発電システムは、太陽光発電装置とパワーコンディショナーを備え、前記切替部は、前記リスク判定動作の結果に応じて前記太陽光発電システムの回路を切り替える動作が実行可能であり、前記リスク判定動作の結果に応じて前記太陽光発電装置と前記パワーコンディショナー間の直流回路を自動で切り離す、ことを特徴とする制御システムである。
本様相の制御システムによると、災害関連情報に基づいて実行されるリスク判定動作の結果に応じて、太陽光発電装置とパワーコンディショナー間の直流回路を自動で切り離す動作を実行する。すなわち、リスク判定動作によって自然災害への対応の必要性を判別し、自然災害に起因する故障を防止するための動作(予防する動作)が必要である場合に、直流回路を自動で切り離す動作を実行させることができる。このような構成によると、太陽光発電システムの稼働を可能な限り妨げることなく、自然災害に起因する太陽光発電システムの故障の発生を防止できる。つまり、太陽光発電システムの構成機器の故障を適切に防止可能となる。
また、本様相では、自然災害に起因する故障を防止するための動作として、太陽光発電装置とパワーコンディショナー間の直流回路を自動で切り離す動作を実行する。このことにより、太陽光発電装置側からパワーコンディショナー側に直流電流が流れない状態(電路を遮断した状態)となる。このため、太陽光発電装置側からのパワーコンディショナーへの雷サージの侵入をより確実に防止可能となり、パワーコンディショナーの故障をより確実に防止できる。
上記した様相は、前記リスク判定動作では、自然災害が発生する可能性が実質的に無い場合、又は、自然災害の発生に起因する前記太陽光発電システムの故障リスクが実質的に無い場合にリスク無し判定とし、自然災害が発生する可能性が低い場合、又は、自然災害の発生に起因する前記太陽光発電システムの故障リスクが低い場合に低リスク判定とし、自然災害が発生する可能性が高い場合、又は、自然災害の発生に起因する前記太陽光発電システムの故障リスクが高い場合に高リスク判定とすることが好ましい。
ここでいう「自然災害が発生する可能性が実質的に無い場合」とは、可能性が無いと判断できる程度の僅かな可能性がある場合(殆ど無い場合)を含むことを意味し、厳密な意味で可能性が全く無い場合に限るものではない。例えば、可能性が全くない無い場合を発生確率が0パーセントであるとするのであれば、発生確率が10パーセント未満である、といった具合に、発生確率が低リスク判定とされる場合よりも低い所定確率未満となる場合である。なお、「太陽光発電システムの故障リスクが実質的に無い場合」も同様である。
係る様相では、リスク判定動作によって、太陽光発電システムの故障リスクを段階的に判定できる。このため、故障リスクの高さに応じた適切な動作を実行できる。
上記した好ましい様相は、前記リスク判定動作で高リスク判定とされた場合に、前記直流回路を自動で切り離す動作を実行することがより好ましい。
係る様相では、太陽光発電システムの故障リスクが比較的高い場合に、太陽光発電システムの故障を防止するための動作(予防する動作)が自動で実行されるので、より確実に太陽光発電システムの故障を防止できる。また、故障リスクが比較的高い場合に、故障を防止するための動作を自動で即座に実行させることが可能となる。
上記した好ましい様相は、外部端末と通信する通信部をさらに有し、前記リスク判定動作で低リスク判定とされた場合に、前記外部端末に信号を送信し、自然災害の発生に起因するリスクが低いことを通知するリスク通知動作を実行することがより好ましい。
係る様相によると、故障リスクが比較的低い場合において、太陽光発電システムの管理者等にその旨を通知することができる。ここで、故障リスクが比較的低い場合、対応に比較的緊急性を要さない場合が多い。すなわち、管理者等は、対象となる自然現象に対して慌てて対応しなくてもよいことが確認できる。
上記した好ましい様相は、前記直流回路が切り離された状態において、前記リスク判定動作でリスク無し判定とされた場合に、前記直流回路を自動で再接続する動作を実行することが好ましい。
係る様相によると、直流回路を切り離した状態でリスク無し判定とされた場合に、直流回路を自動で再接続する。すなわち、自然災害に起因する太陽光発電システムの故障リスクが高い状態で直流回路が切り離された後、しばらく時間が経過することで、太陽光発電システムの故障リスクが低くなる場合が考えられる。このような場合、いち早く直流回路を接続し、太陽光発電システムを稼働させることが好ましい。かかる様相では、このような場合に、即座に直流回路を自動で再接続できるので、いち早く太陽光発電システムを再稼働させることができる。
上記した好ましい様相は、前記直流回路が切り離された状態において、前記リスク判定動作で低リスク判定とされた場合に、前記直流回路を再接続するか否かを確認する動作を実行することが好ましい。
係る様相によると、直流回路を切り離した状態で低リスク判定とされた場合に、直流回路を自動で再接続するか否かを確認する動作を実行する。すなわち、自然災害に起因する太陽光発電システムの故障リスクが高い状態で直流回路が切り離された後、しばらく時間が経過することで、太陽光発電システムの故障リスクが低下する場合が考えられる。このような場合、太陽光発電システムの管理者等に再接続するか否かを確認し、管理者等が再接続を希望する場合には再接続し、そうでない場合には切り離された状態のままとする動作を実行できる。
すなわち、時間の経過で自然災害に起因する太陽光発電システムの故障リスクが低下するとき、故障リスクが無い(又は実質的に無い)と判別される程度には低下していないものの、人によっては再稼働を承認できる程度には低下する場合が考えられる。このような場合、管理者等が希望する場合に再接続することで、それぞれの管理者等が考える適切な動作を実行できる。
ところで、太陽光発電システムの故障リスクが比較的高い場合、自然災害に起因する故障を防止するための動作(予防する動作)を実行しても、その自然災害に起因して太陽光発電システムが故障してしまう場合が考えられる。このように、太陽光発電システムの故障を防止できず、太陽光発電システムに異常が生じてしまった場合、そのまま放置しておくと、生じた異常によっては重大な事故に繋がる可能性が生じてしまう。
そこで上記した様相は、外部端末と通信する通信部と、前記太陽光発電システムの異常を検出する異常検出部をさらに有し、前記直流回路を再接続した後、前記異常検出部が前記太陽光発電システムの異常の有無を判別する異常判別動作を実行し、前記異常判別動作の結果、前記太陽光発電システムの重大事故につながる異常が有ると判別された場合に、前記外部端末に信号を送信し、その旨を通知する通知動作を実行することが好ましい。
係る様相によると、直流回路を再接続した後、太陽光発電システムの異常の有無を判別する異常判別動作を実行する。そして太陽光発電システムの重大事故につながる異常が有ると判別された場合に、外部端末に信号を送信し、その旨を通知する通知動作を実行する。つまり、直流回路が切り離された状態で太陽光発電システムが故障して異常が生じてしまっても、再接続時に異常の有無が判別され、異常が有った場合にはその旨が通知される。このことから、太陽光発電システムの管理者等は、太陽光発電システムに異常が生じていることを把握できるので、発生した異常に対して適切に対応できる。
上記した好ましい様相は、前記異常判別動作では、前記太陽光発電システムの異常が有る場合、異常の重大度を判別する動作を実行するものであり、判別された異常の重大度に応じて前記直流回路を再度切り離す動作を実行することがより好ましい。
係る様相によると、異常の重大度を判別する動作を実行し、判別された異常の重大度に応じて直流回路を再度切り離す動作を実行する。すなわち、異常の重大度によっては、即座に太陽光発電システムの稼働を停止することが、重大事故の発生や被害の拡大を防止する上で好ましい。係る様相によると、より確実に重大事故の発生や被害の拡大を防止できる。
上記した様相は、予測部をさらに有し、自然災害に関する情報と太陽光発電システムの制御に関する情報を含む情報を過去データとして蓄積し、前記予測部は、蓄積された前記過去データに基づいて、自然災害の発生を予測する災害発生予測動作を実行することが好ましい。
係る様相によると、災害関連情報に基づいて太陽光発電システムの故障リスクを判定するリスク判定動作に加え、自然災害の発生を予測する災害発生予測動作を実行する。このため、自然災害に起因する太陽光発電システムの故障をより確実に防止できる。
上記した様相は、予測部をさらに有し、自然災害に関する情報と太陽光発電システムの制御に関する情報を含む情報を過去データとして蓄積し、前記予測部は、蓄積された前記過去データに基づいて、前記太陽光発電システムの異常の発生を予測する異常発生予測動作を実行することが好ましい。
係る様相では、太陽光発電システムの異常の発生を予測する異常発生予測動作を実行する。このことから、太陽光発電システムの異常に起因する重大事故の発生をより確実に防止できる。
本発明の他の様相は、自然災害に関する情報である災害関連情報を取得する情報取得部と、前記災害関連情報に基づいて太陽光発電システムの故障リスクを判定するリスク判定動作を実行するリスク判定部と、切替部とを有し、前記太陽光発電システムは、太陽光発電装置とパワーコンディショナーを備えており、前記切替部は、前記太陽光発電装置と前記パワーコンディショナー間に配され、前記切替部を手動操作することで、前記太陽光発電装置と前記パワーコンディショナー間の直流回路が接続された状態から切り離された状態に切り替わるものであり、前記リスク判定動作の結果に応じて、前記直流回路を切り離された状態とするように通知する動作を実行する、ことを特徴とする制御システムである。
本様相においても、災害関連情報に基づいて実行されるリスク判定動作を実行する。そして、リスク判定動作の結果に応じて、太陽光発電装置とパワーコンディショナー間の直流回路を手動操作で切り離された状態とするように、太陽発電システムの管理者等に通知する。すなわち、リスク判定動作によって自然災害への対応の必要性を判別し、自然災害に起因する故障を防止するための動作(予防する動作)が必要である場合に、直流回路の切り替えを促す動作を実行する。このことにより、管理者等は、適切に直流回路を切り離した状態とすることができる。すなわち、本様相においても、太陽光発電システムの稼働を可能な限り妨げることなく、自然災害に起因する太陽光発電システムの故障の発生を防止できる。
また、直流回路を切り離した状態とすることで、太陽光発電装置側からパワーコンディショナー側に直流電流が流れない状態(電路を遮断した状態)となる。このため、太陽光発電装置側からのパワーコンディショナーへの雷サージの侵入をより確実に防止できるので、パワーコンディショナーの故障をより確実に防止できる。
本発明によると、自然災害に起因する太陽光発電システムの構成機器の故障を適切に防止可能な制御システムを提供できる。
本発明の実施形態に係る情報処理システム、外部端末、太陽光発電システムを模式的に示す説明図である。 図1の太陽光発電システムを模式的に示す説明図である。 太陽光発電システムが接続状態であるときに、図1の情報処理システムが実行する動作を示すフローチャートである。 太陽光発電システムの直流回路を切り離した後に、図1の情報処理システムが実行する動作を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態に係る制御システム1について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態の制御システム1は、図1で示されるように、制御システム本体として機能するサーバ2を有しており、太陽光発電システム3を制御する。この制御システム1は、太陽光発電システム3及び端末装置4(外部端末)と共に使用されるものである。すなわち、サーバ2と、太陽光発電システム3の制御装置27(詳しくは後述する)と、端末装置4とがネットワーク5を介して互いに通信可能となるように接続されている。
なお、本実施形態では、ネットワーク5をインターネットとし、それぞれが互いに信号の送受信が可能となるように接続されている。このように、ネットワーク5をインターネット等の外部ネットワーク(広域ネットワーク)とする場合、外部ネットワークは、当然のことながら各機器の間に中継局(中継点)が介在する場合も含む。なお、ネットワーク5は、LAN(Local Area Network)等の内部ネットワーク(局所ネットワーク)とすることも考えられる。すなわち、それぞれが互いに信号を送受信可能な状態で接続されていればよい。
サーバ2は、一般的なサーバやPC等と同様の構成を含む。すなわち、サーバ2は、CPUと、主記憶部及び補助記憶部を含む記憶部と、通信部と、各部を接続するバスを備えている。
主記憶部は、揮発性メモリであり、CPUの作業領域として使用される。
補助記憶部は、不揮発性メモリを有し、ROM、ストレージとして機能されている。また、各種機能を実現するためのプログラムと、各種データ、データベース等が記憶されている。
通信部は、外部の各機器との信号(情報)の授受を行うためのデバイスである。
なお、このサーバ2は、使用者からの情報の入力を受け付けるキーボード、マウス(ポインティングデバイス)等の情報入力手段や、モニタ等の情報表示手段が接続されていてもよい。
サーバ2は、CPUが補助記憶部に記憶されたプログラムを主記憶部に読み込んで実行することで、図1で示されるように、情報取得部10、リスク判定部11、異常検出部12、予測部13として機能する。
また、補助記憶部に記憶されたデータベースは、過去の太陽光発電システム3の制御に関する情報や、過去の災害に関する情報を含む様々な情報を構造化したものである。したがって、サーバ2がデータベースを参照することで、データベースに記録された様々な情報を取得できる。
さらに付言すると、このデータベースには、それぞれの太陽光発電システム3の設置場所に関する情報が記録されている。この太陽光発電システム3の設置場所に関する情報は、詳細には、太陽光発電システム3の設置場所の所在地を示す(特定する)情報を含む情報となっている。
太陽光発電システム3は、図2で示されるように、一般住宅向けのものである。すなわち、太陽電池モジュール20(太陽光発電装置)と、取付用部材21と、接続箱22と、パワーコンディショナー23と、分電盤24と、電力量計25と、蓄電池26と、モニター(図示しない)とを構成機器として含んでいる。さらに、本実施形態の太陽光発電システム3は、制御装置27(図2では図示しない、図1参照)を有している。
太陽電池モジュール20は、太陽電池パネルに付属部材を取り付けて形成したものである。太陽電池パネルは、電気的に接続された複数の太陽電池セル(太陽電池素子)を含んで形成される板状の部材であり、付属部材は、フレーム部材、端子箱、緩衝部材、端子箱に接続される電力取り出し用の出力用ケーブル等である。なお、当然のことながら、太陽電池モジュール20は、上記の全ての付属部材を有する構成に限らず、例えば、フレーム部材を含まない所謂フレームレスのものでもよい。
取付用部材21は、太陽電池モジュール20を設置場所に取り付けるための金属製の構造物であり、具体的には、架台や固定用金具等である。
接続箱22は、複数の太陽電池モジュール20による発電電力を1系統に集約して出力する機器である。
詳細に説明すると、太陽光発電システム3では、1又は複数の太陽電池モジュール20を1ブロック(ストリング)として、複数のブロックのそれぞれから1組の配線を伸ばしている(詳細な図示を省略する)。そして、接続箱22を有する太陽光発電システム3では、各ブロックから出ている配線を接続箱22内で1組にまとめ、パワーコンディショナー23に接続する。すなわち、複数のブロックを電気的に並列に接続して集電し、パワーコンディショナー23に接続する。
ここで、本実施形態では、接続箱22の内部に、太陽電池モジュール20に電流が流れ込むのを防止する逆流防止ダイオード(図示しない)を有する。さらに、接続箱22の内部に、切替手段35(切替部)が設けられている。
切替手段35は、例えば、リレーであり、外部からの信号に応じてオン、オフが切り替わることで、電路の接続と遮断を行う機器である。
詳細に説明すると、太陽電池モジュール20からパワーコンディショナー23に至るまでの間には、直流電流が流れる直流回路36が形成されている。つまり、この直流回路36は、切替手段35を有する回路となっている。そして、切替手段35のオン、オフが切り替わることで、太陽電池モジュール20側からパワーコンディショナー23側に直流電流が流れる状態と、直流電流が流れない状態とが切り替わる。言い換えると、太陽電池モジュール20側とパワーコンディショナー23側が電気的に接続された状態(以下、接続状態とも称す)と、電気的に切り離された状態(以下、遮断状態とも称す)が切り替わる。
パワーコンディショナー23は、太陽電池モジュール20側(接続箱22側)から入力された直流電力を交流電力に変換する機器である。すなわち、太陽電池モジュール20が発電した電力を商用電力系統に連系させて使用するために、周波数や電圧を商用電力系統に適合するように交流電力に変換する。
すなわち、パワーコンディショナー23は、直流電流を交流電流に変換するインバータ装置と、インバータ装置が変換する交流の電圧や周波数を制御する制御機を備えている。
分電盤24は、商用電力系統からの交流電力(商用電力)と、パワーコンディショナー23から供給される発電電力をそれぞれの電力負荷40(例えば、エアコン、電灯等)に分配する装置である。本実施形態の分電盤24は、漏電遮断器(図示しない)等の安全装置を備えている。
電力量計25は、買電用メーターと売電用メーターを含んで構成される計測装置である。すなわち、商用電力系統から分電盤24へ向けて供給される買電力量、商用電力系統へ向けて供給される売電力量、太陽電池モジュール20で発電された発電電力量を計測可能である。また、本実施形態の電力量計25は、蓄電池26から放電される放電電力量、蓄電池26に充電される充電電力量も計測可能としている。
蓄電池26は、商用電力系統からの電力や、太陽電池モジュール20で発電した電力を適宜充放電するものであり、例えば、リチウムイオン電池によって構成される。
制御装置27は、一般的な制御基板と同様にCPUと、主記憶部及び補助記憶部を含む記憶部と、通信部を備えている。CPU、記憶部、通信部の詳細な説明は、上記と同様であるので省略する。また、補助記憶部には、各種機能を実現するためのプログラムと、各種データが記憶されている。
この太陽光発電システム3では、複数の太陽電池モジュール20が行列状に並べられて配置され、光起電力効果によって発電を行う太陽光発電装置(太陽光発電部)を形成している。なお、それぞれの太陽電池モジュール20は、取付用部材21(固定用金具)を介して屋根上に取り付けられている。そして、太陽光発電装置で発電された発電電力は、パワーコンディショナー23及び分電盤24を経由して電力負荷40に供給される。また、電力負荷40への電力供給に余裕がある場合は、発電電力を蓄電池26に充電し、さらに余裕がある場合には、発電電力を電力会社に売電する。また、電力負荷40が太陽光発電部での発電電力より大きい場合、蓄電池26からの放電を行う。これにより、余剰な発電電力で電力単価の高い昼間の電力供給を補うことができるので、電力会社からの買電量の抑制が可能となる。また、買電量と売電量は、電力量計25によって計測される。そして、屋内のモニタには、各機器の電力使用量、電力自給率、所定の日時における発電状況や消費電力等が表示される。
端末装置4は、情報表示手段と情報入力手段を有するコンピュータ(情報処理装置)であり、PC(パーソナルコンピュータ)、タブレット端末、スマートフォン等を採用することができる。なお、情報表示手段は、ディスプレイ、モニタといった表示画面(表示装置)であり、情報入力手段は、キーボード、マウス(ポインティングデバイス)、タッチパッド等の位置入力装置である。また、当然のことながら、タッチパネル等のように、情報表示手段と情報入力手段は一体であってもよい。
この端末装置4には、予めアプリケーション(ソフトウェア)がインストールされる。すなわち、端末装置4を使用する使用者は、アプリケーションを起動し、入力画面を表示させつつ入力操作及び送信操作をすることで、入力したデータをサーバ2に送信することができる。また、制御システム1が後述する各種動作を実行するとき、サーバ2から送信されたデータを端末装置4が受信し、情報表示手段に所定の画面が表示される。なお、端末装置4は、スピーカ等の音声出力装置を有するものでもよい。この場合、各種動作に伴って適宜のタイミングで音声を出力してもよい。
続いて、本実施形態の制御システム1が実行可能な動作について、詳細に説明する。
まず、本実施形態の制御システム1は、太陽光発電システム3の制御に関する情報(以下、制御情報とも称す)を取得する制御情報取得動作を実行する。
制御情報取得動作では、太陽光発電システム3の制御装置27が、自身が属する太陽光発電システム3の制御情報を取得してサーバ2に送信する。そして、サーバ2は、受信した制御情報をデータベースに記録する。すなわち、サーバ2には、複数の太陽光発電システム3の制御情報が過去の制御データとして蓄積されていく。
また、この制御情報取得動作は、適宜実行される動作であり、例えば、所定期間の経過毎に実行される。
この制御情報取得動作では、制御装置27は、太陽光発電システム3に設けられた各種センサ等の測定用機器(図示しない)から出力される情報に基づいて制御情報を取得する。測定用機器は、特に限定されるものではないが、例えば、電流センサ、赤外線カメラ、サーミスタ(温度検出素子)等である。
制御情報は、例えば、太陽光発電装置の発電電圧(発電電力)に関する情報、太陽光発電装置の発電電流に関する情報、太陽光発電装置の表面温度に関する情報、パワーコンディショナーの動作状態に関する情報であり、これらの1以上を含む情報である。
以上のように、本実施形態の制御装置27は、プログラムを読み込んで実行することで、制御システム1の制御情報取得装置(制御情報取得部及び制御情報送信部)として機能する。
また、本実施形態の制御システム1は、自然災害に関する情報(以下、災害関連情報とも称す)を取得する災害情報取得動作を実行する。
災害情報取得動作では、サーバ2がプログラムを読み込んで実行することで、サーバ2が情報取得部10として機能する。そして、災害情報取得動作は、情報取得部10がネットワーク5上の所定の外部サーバ(図示しない)から災害関連情報を取得する動作としている。
具体的には、情報取得部10が、気象業務を行う行政機関や気象情報会社が提供しているWebサイトにアクセスし、災害情報を取得する。なお、Webサイトへのアクセスは、データベースに記録されたURL(Uniform Resource Locator)等を参照することで実行する。
この他、情報取得部10が、外部の気象情報会社等が管理する外部サーバ(図示しない)に情報の発信を要求する信号を送信し、この信号に基づいて外部サーバが発信した情報を受信することで、取得してもよい。
災害関連情報は、例えば、大雨(土砂災害、浸水害)、洪水、地震、竜巻、暴風、強風、暴風雪、風雪、融雪、大雪、着雪、波浪、高潮、雷、なだれ、霜、着氷等の特別警報、警報、注意報に関する情報である。また、段階的な警戒レベルを伴う防災気象情報である。なお、これらの情報には、特別警報、警報、注意報が発せられていない(提供されていない)という情報や、防災気象情報が発令されていないという情報を含む。
すなわち、災害関連情報は、自然災害の種類を示す情報を含む。また、災害関連情報は、自然災害の発生確率を示す情報を含む。さらにまた、災害関連情報は、自然災害の程度を示す情報を含む。
例えば、発生確率を示す情報は、地震の発生確率を示す情報、落雷確率を示す情報、豪雪の発生確率を示す情報、・・・等であってもよい。
また、自然災害の程度を示す情報は、例えば、地震の大きさに関する情報(マグニチュードを示す情報、震度を示す情報)、台風発生時の雨量、風速に関する情報、大雪時の雪の深さに関する情報、・・・等であってもよい。
なお、災害情報取得動作が実行されると、取得した情報(データ)をデータベースに記録する。すなわち、サーバ2には、災害関連情報が過去の災害関連情報として蓄積されていく。
ここで、本実施形態の制御システム1は、この災害情報取得動作を適宜実行している。災害情報取得動作は、例えば、所定時間t1(例えば30分)が経過したことを条件として実行してもよく、情報の発信元で情報が更新されたことを条件として実行されてもよい。また上記した条件の1以上が満たされた場合に、実行されてもよい。
直流回路36が上記した接続状態であるとき、災害情報取得動作が実行されると、図3で示されるように、取得した災害関連情報に基づいてリスク判定動作が実行される(STEP A1)。
リスク判定動作では、サーバ2がプログラムを読み込んで実行することで、サーバ2がリスク判定部11として機能する。このリスク判定動作は、リスク判定部11が上記した災害関連情報と、対象となる太陽光発電システム3に関する情報に基づいて、対象となる太陽光発電システム3の自然災害に起因する故障リスクを判定する動作である。なお、「太陽光発電システム3に関する情報」は、太陽光発電システム3の設置場所に関する情報を含む。
本実施形態のリスク判定動作では、自然災害の種類毎に発生確率の高さ、自然災害の程度(発生した際の規模)に基づき、故障リスクの大きさを段階的に判別する。すなわち、発生が予測される自然災害に起因する故障リスクの大きさを、リスク無し、低リスク、高リスクのいずれであるかを判別し、それぞれリスク無し判定、低リスク判定、高リスク判定とする。
リスク判定動作では、自然災害の種類毎に発生確率の高さに応じてリスク無し、低リスク、高リスクのいずれであるかを判別してもよい。例えば、太陽光発電システム3の設置場所で落雷確率が70パーセント以上であれば高リスク判定とし、落雷確率が10パーセント以上70パーセント未満であれば低リスク判定とする。そして、落雷確率が10パーセント未満であればリスク無し判定とする、といった具合である。
また、自然災害の種類毎に自然災害の程度に応じてリスク無し、低リスク、高リスクのいずれであるかを判別してもよい。例えば、太陽光発電システム3の設置場所で最大震度3以上またはマグニチュード3.5以上となる地震の発生が予測された場合に、低リスク判定とする。そして、太陽光発電システム3の設置場所が、最大震度5弱以上と予報された際の震度4以上の揺れが起こる地域である場合に高リスク判定とする、といった具合である。つまり、地震動予報が発せられた場合に低リスク判定とし、太陽光発電システム3の設置場所が地震動警報の対象となる地域である場合や、地震動特別警報(予想最大震度が6弱以上)が発せられた場合に高リスク判定とする、といった具合である。なお、これら地震動予報、地震動警報、地震動特別警報が発せられていない場合、リスク無し判定となる。
この他、所定の自然災害を対象に発生確率の高さに応じた判定と、自然災害の程度に応じた判定のそれぞれを実行してもよい。そして、それぞれの判定で結果が異なる場合、いずれかの判定の結果をリスク判定動作の結果としてもよい。
例えば、所定の自然災害において発生確率の高さに応じた判定で高リスク判定となり、自然災害の程度に応じた判定で低リスク判定となったとする。この場合、リスクの高い方をリスク判定動作の結果としてもよく、リスクの低い方をリスク判定動作の結果としてもよい。
また、発生確率の高さに応じた判定と、自然災害の程度に応じた判定を複合的に実行してもよい。例えば、所定の自然災害の発生確率が70パーセント以上であれば指標値3とし、10パーセント以上70パーセント未満であれば指標値2とし、10パーセント未満であれば指標値1とするといった具合に、自然災害の発生確率に対して重み付けをする。同様に、同じ自然災害の程度(予測される大きさ)に対してそれぞれ重み付けをする。そして、それぞれの指標値に基づいてリスク無し判定、低リスク判定、高リスク判定のいずれであるかを判別する。つまり、発生確率に関する指標値と、自然災害の程度に関する指標値の合計値が一定以上であれば高リスク判定とする、といった具合である。
すなわち、自然災害の発生確率が高いほど、その自然災害に起因する太陽光発電システム3の故障が発生する確率が高い。また、発生が予測される自然災害の程度が大きいほど、その自然災害に起因する太陽光発電システム3の故障が発生する確率が高い。そこで、本実施形態のリスク判定動作では、上記のように、自然災害の種類毎の自然災害の発生確率、及び/又は、予測される自然災害の程度(予測される自然災害の規模)に関する情報と判別結果を対応付け、故障リスクの大きさを判別している。
したがって、リスク判定動作では、所定の自然災害が発生する可能性が無い又は殆ど無い(実質的に無い)場合や、所定の自然災害の発生に起因する太陽光発電システム3の故障リスクが無い又は殆ど無い場合に、リスク無し判定と判定される。
言い換えると、本実施形態のリスク判定動作では、所定の自然災害の発生確率が一定以下であり、過去同様の確率で所定の自然災害が発生した事例が無い又は殆ど無い場合に、リスク無し判定と判定される。また、所定の自然災害の規模が小さく、過去同様の大きさで太陽光発電システム3の構成機器が故障した事例が無い又は殆ど無い場合に、リスク無し判定と判定される。なお、「殆ど無い」とは、例えば100回に1回程度である。
また、本実施形態のリスク判定動作では、所定の自然災害の発生確率が比較的低い場合や、所定の自然災害の発生に起因する太陽光発電システム3の故障リスクが比較的低い場合に、低リスク判定と判定される。
そして、本実施形態のリスク判定動作では、所定の自然災害の発生確率が比較的高い場合や、所定の自然災害の発生に起因する太陽光発電システム3の故障リスクが比較的高い場合に、高リスク判定と判定される。
なお、本実施形態のリスク判定動作は、所定の自然災害の発生確率が一定以上であり、過去同様の確率で所定の自然災害が発生しなかった事例が無い又は殆ど無い場合に、高リスク判定とされる動作としてもよい。また、所定の自然災害の規模が大きく、過去同様の大きさで太陽光発電システム3の構成機器が故障しなかった事例が無い又は殆ど無い場合に、高リスク判定と判定される動作としてもよい。
この他、リスク判定動作は、例えば、気象警報の種類に応じてリスク無し、低リスク、高リスクのいずれであるかを判別してもよい。例えば、対象となる自然災害について特別警報又は警報が発せられていれば高リスク判定とし、注意報が発せられていれば低リスク判定とする、これらが発せられていなければリスク無し判定とする、といった具合である。すなわち、予め気象警報のそれぞれと判定結果を対応付けておき、気象警報の種類に応じて判別を行うといった具合である。
また、この他、リスク判定動作は、行政機関(気象庁)が提供する防災気象情報に対応する警戒レベルに応じて、リスク無し、低リスク、高リスクのいずれであるかを判別してもよい。例えば、警戒レベル1であればリスク無し判定とし、警戒レベル2又は警戒レベル2相当であれば低リスク判定とし、警戒レベル3相当、警戒レベル4相当、警戒レベル5相当であれば高リスク判定するといった具合である。すなわち、予め防災気象情報に対応する警戒レベルのそれぞれと判定結果を対応付けておき、気象警報の種類に応じて判別を行うといった具合である。
そして、リスク判定動作の結果が高リスク判定であった場合(STEP A2でYes)、遮断動作を実行する(STEP A3)。
遮断動作は、切替手段35によって自動で電路を遮断する動作である。すなわち、サーバ2から太陽光発電システム3の制御装置27に信号が送信され、制御装置27が切替手段35のオン、オフが切り替わることで遮断状態に移行する。このことにより、太陽電池モジュール20側からパワーコンディショナー23側に直流電流が流れない状態となる。
対して、リスク判定動作の結果が低リスク判定であった場合(STEP A2でNо、STEP A4でYes)、リスク通知動作を実行する(STEP A5)
リスク通知動作は、対象となる太陽光発電システム3の自然災害に起因する故障リスクが低いことを通知する動作である。すなわち、対象となる太陽光発電システム3を管理する管理者等が使用している端末装置4に対し、サーバ2が信号を送信し、端末装置4に所定の画面を表示させる動作を含む。例えば、「今回の落雷により太陽光発電システム3が故障する可能性は低いです」といったメッセージを表示してもよい。すなわち、発生する可能性がある自然災害を示す情報と、その自然災害に起因して太陽光発電システム3が故障する可能性が低いことを示す情報を表示してもよい。なお、このリスク通知動作は、端末装置4の音声出力装置から音声を出力する動作を伴っていてもよい。つまり、リスク通知動作は、所定の画面の表示、音声出力の少なくとも一つを端末装置3に実行させる動作である。
なお、リスク通知動作と同時、又は、リスク通知動作に続いて、直流回路36を切り離するか否か(遮断するか否か)を確認する遮断確認動作を実行してもよい。
遮断確認動作は、例えば、管理者等が使用している端末装置4に「災害による故障を防ぐために回路を遮断して太陽光発電を一時停止しますか?」といったメッセージを表示し、「はい」ボタンと、「いいえ」ボタンを表示してもよい。そして、「はい」ボタンが選択された場合、すなわち、管理者等の利用者が直流回路36を遮断状態とすることを希望した場合に、上記した遮断動作を実行してもよい。なお、「いいえ」ボタンが選択された場合、すなわち、管理者等が直流回路36を遮断状態とすることを希望しない場合は、切替手段35のオン、オフを切り替えず、そのまま接続状態を維持してもよい。
ここで、自然災害に起因する太陽光発電システム3の故障リスクが高くなった後、所定時間が経過することで、この太陽光発電システム3の故障リスクが低くなることが考えられる。例えば、落雷の発生リスクが高くなってから所定時間が経過することで、落雷の発生リスクが低くなる、といった具合である。
このため、本実施形態の制御システム1では、上記したように遮断動作が実行された後も引き続き災害情報取得動作を適宜実行する。すなわち、所定時間t1(例えば30分)が経過したことや、情報の発信元で情報が更新されたことを条件として、災害情報取得動作を実行する。そして、災害情報取得動作の実行後、リスク判定動作を実行する。
すなわち、図4で示されるように、直流回路36が上記した遮断状態であるとき、災害情報取得動作が実行されると、取得した災害関連情報に基づいてリスク判定動作が実行される(STEP B1)。このリスク判定動作は、上記と同様であり、詳細な説明を省略する。
リスク判定動作の結果が高リスク判定であった場合(STEP B2でNо、STEP B8でNо)、そのまま遮断状態を維持する。そして、その後に災害情報取得動作が実行され、リスク判定動作が実行されることとなる。
リスク判定動作の結果がリスク無し判定であった場合(STEP B2でYes)、再接続動作を実行する(STEP B3)。
再接続動作は、切替手段35によって自動で電路を再び接続する動作である。すなわち、サーバ2から太陽光発電システム3の制御装置27に信号が送信され、制御装置27が切替手段35のオン、オフが切り替わることで遮断状態から接続状態に移行する。すなわち、再び太陽電池モジュール20側からパワーコンディショナー23側に直流電流が流れる状態へと移行する。
なお、リスク判定動作の結果が低リスク判定であった場合(STEP B2でNо、STEP B8でYes)、再接続確認動作を実行する(STEP B9)。
再接続確認動作は、直流回路36を再接続してもよいか否か(接続するか否か)を確認する動作である。
再接続確認動作は、上記したリスク通知動作、遮断確認動作と同様に、太陽光発電システム3の管理者等が使用している端末装置4に対し、サーバ2が信号を送信して実行される。この再接続確認動作では、端末装置4に所定の画面が表示されるものであり、例えば、「災害による故障リスクが低くなりました。回路を接続して太陽光発電を再開しますか?」といったメッセージと「はい」ボタンと、「いいえ」ボタンが表示される。
そして、「はい」ボタンが選択された場合、すなわち、太陽光発電システム3の管理者等が直流回路36を再接続することを希望した場合に(STEP B10でYes)、再接続動作を実行する(STEP B3)。
対して、再接続することを希望しなかった場合は(STEP B10でNо)、そのまま遮断状態を維持される。なお、この場合、「いいえ」ボタンが選択されてから所定時間t2(例えば2時間)の間、リスク判定動作を実行しない構成としてもよい。すなわち、所定時間t2の経過後、災害情報取得動作、リスク判定動作が再び実行される(STEP B1以降の動作が実行される)構成としてもよい。
再接続動作が実行される(STEP B3)と、それに続いて異常判別動作が実行される(STEP B4)。
異常判別動作では、サーバ2がプログラムを読み込んで実行することで、サーバ2が異常検出部12として機能する。この異常判別動作では、異常検出部12が制御装置27から送信された情報に基づき、対象となる太陽光発電システム3の異常の有無を判別する動作(異常を検出する動作であり、以下、異常検出動作とも称する)を実行する。そして、異常検出動作で異常が検出された場合に、検出された異常の重大度を判別する動作(以下、重大度判定動作とも称する)を実行する。
なお、異常を判別する際は、太陽光発電装置のストリング毎に個別で異常検出動作を実施してもよく、一度にすべてのストリングで異常検出動作を実施してもよい。
異常検出動作では、太陽光発電システム3の発電電圧(発電電力)に関する情報、発電電流に関する情報、太陽光発電装置の表面温度に関する情報に基づいて、太陽光発電システム3の異常の有無を検出する。
例えば、発電電圧が所定の電圧値未満であり、かつ発電電流が所定の電流値を超える場合、太陽光発電装置で回路の短絡が生じていると判別する。また、発電電圧および発電電流が共に所定の値未満であった場合に、太陽光発電装置で回路の断線が生じていると判別する。この他、発電電圧、発電電流の変動に基づいてアーク(アーク放電)が生じているか否かを判別する。また、太陽光発電システム3の所定の部分の温度が所定温度以上である場合、異常過熱が発生していると判別する。このように短絡、断線、アーク、異常過熱といった異常の種類毎に、それぞれの異常が発生しているか否を判別する。
続いて、異常検出動作の結果、太陽光発電システム3に異常があると判別された場合(異常が検出された場合)、重大度判定動作を実行する。
例えば、アークの発生回数が一定以上であり、且つ、各放電時間が規定時間t3以上である場合、発生している異常が重大であると判別する。この他、例えば、異常過熱が発生している部分の温度が基準温度以上である場合、発生している異常が重大であると判別する、といった具合である。
すなわち、検出された異常が発火等に繋がる重大な事故に繋がりかねない異常である場合、重大な異常であると判別する。
異常判別動作の結果、異常が検出されなかった場合(STEP B5でNо)は、再接続したまま接続状態を維持する。また、異常判別動作の結果、異常が検出されたが重大な異常でなかった場合(STEP B5でYes、STEP B6でNо)も、再接続したまま接続状態を維持する。
なお、異常が検出されたが重大な異常でなかった場合、その旨を通知する通知動作を実行してもよい。この通知動作も上記したリスク通知動作と同様に、端末装置4に所定の画面が表示する動作を含み、例えば、「軽微な異常が生じています」といったメッセージを表示する動作を実行してもよい。なお、この通知動作と同時に(又は通知動作に続いて)上記した遮断確認動作を実行し、直流回路36を再度切り離するか否かを確認してもよい。そして、再遮断が希望された場合に遮断動作を再実行してもよい。
対して、異常が検出され、検出された異常が重大な異常であった場合(STEP B5でYes、STEP B6でYes)、遮断動作を再実行する(STEP B7)。すなわち、電路を再度遮断する動作を自動で実行する。
なお、再遮断動作は、太陽光発電装置のすべてのストリングに対して実施してもよく、上記した異常判別動作で重大な異常が検出されたストリングに対してのみ実施してもよい。
なお、遮断動作を実行して電路を再度遮断した後、その旨を通知する通知動作を実行してもよい。この通知動作も上記したリスク通知動作と同様に、端末装置4に所定の画面が表示される動作であり、例えば、「重大な異常が生じたので太陽光発電を一時停止しました」といったメッセージを表示してもよい。すなわち、重大な異常(重大な事故につながる異常)が生じていることを示す情報を表示してもよい。また、「アークが発生したので・・・」といったメッセージのように、異常の種類を特定する情報を表示してもよい。さらに、「メンテナンス業者に連絡して下さい」といったメッセージを表示する等、メンテナンス業者への連絡を促す動作を続いて(又は同時に)実行してもよい。
以上のように、本実施形態の制御システム1は、サーバ2と、太陽光発電システム3に組み込んで設置する切替手段35を有している。そして、時間経過に伴う太陽光発電システム3の故障リスクの推移に応じて、直流回路36の切り離し、再接続、再度の切り離しを自動で実行可能となっている。このことにより、太陽光発電システム3の稼働を可能な限り妨げることなく、自然災害に起因した故障による重大事故の発生を適切に防止できる。
さらに、本実施形態の制御システム1は、災害発生予測動作と異常発生予測動作を実行可能となっている。
詳細に説明すると、災害関連情報を取得し、上記したように接続状態でリスク判定動作を実行してリスク無し判定、低リスク判定がなされた場合であっても、その後に時間経過に伴って故障リスクが高くなることが考えられる。この場合、時間経過後にリスク判定動作が再度実行されて遮断動作が実行されるが、自然災害(太陽光発電システム3の故障)にいち早く対応するという観点から、この時間経過の前に対応することが好ましい。
そこで、本実施形態の制御システム1では、制御情報取得動作を実行したとき、実行時よりも将来の(所定期間だけ先の)自然災害の発生を予測する災害発生予測動作を実行している。また、制御情報取得動作を実行したとき、実行時よりも将来の太陽光発電システム3の異常の発生を予測する異常発生予測動作を実行している。
災害発生予測動作と異常発生予測動作では、サーバ2がプログラムを読み込んで実行することで、サーバ2が予測部13として機能する。そして、予測部13が制御装置27から送信された情報等に基づいて、それぞれの動作を実行する。
災害発生予測動作では、対象となる太陽光発電システム3の設置場所を基準とした所定範囲内(例えば、50km)に設置された他の太陽光発電システム3で自然災害に起因した異常が発生している場合、自然災害が将来発生すると予測する。例えば、隣町に設置している太陽光発電システム3で落雷による故障が発生している場合や、台風による故障が発生している場合、その数時間先に対象となる太陽光発電システム3でも同じ自然災害による故障が発生する可能性が高い。このため、上記したように、所定範囲内(例えば、50km)に設置された他の太陽光発電システム3で自然災害に起因した異常が発生している場合、自然災害が将来発生すると予測する。
より詳細には、災害発生予測動作の実行時よりも所定期間(例えば1日)前までの間に、他の太陽光発電システム3で自然災害に起因した異常が発生した場合、自然災害が将来発生すると予測する。
同様に、所定範囲内(例えば、50km)に設置された他の太陽光発電システム3を対象としたリスク判定動作がなされて高リスク判定がなされ、その後にリスク無し判定や低リスク判定がなされていない場合もまた、自然災害が将来発生すると予測する。
より詳細には、災害発生予測動作の実行時よりも所定期間(例えば1日)前までの間に高リスク判定がなされ、その後にリスク無し判定や低リスク判定がなされていない場合に、自然災害が将来発生すると予測する。
以上のように、災害発生予測動作は、過去の災害関連情報(落雷や台風に関する情報)と、過去の他の太陽光発電システム3の制御情報(異常が発生していることを特定する情報)に基づき、将来の自然災害の発生を予測する動作である。すなわち、対象となる太陽光発電システム3の設置場所での災害の発生を予測する。
そして、災害発生予測動作の結果、自然災害が将来発生すると予測された場合、その旨を通知する通知動作を実行する。この通知動作は、上記した通知動作と同様に、サーバ2が信号を送信し、端末装置4に所定の画面を表示させる動作を含み、例えば、「近い将来、雷の発生が予測されます」といったメッセージを表示してもよい。すなわち、所定の自然災害が将来発生することを示す情報を表示してもよい。
なお、この通知動作と同時に(又は続いて)、直流回路36を切り離するか否か(遮断するか否か)を確認する遮断確認動作を実行してもよい。遮断確認動作については、上記と同様であるので、詳細な説明を省略する。
異常発生予測動作は、実行時及び過去の災害関連情報、制御情報に基づき、将来の自然災害に起因した異常の発生を予測する動作である。
例えば、災害関連情報として所定の自然災害に関する情報を取得した場合、過去に同じ太陽光発電システム3で同じ自然災害に起因する故障が発生したことが有るか否かを検出する。そして、同じ自然災害に起因する故障が発生したことが有る場合、過去に故障が発生した時点から所定期間前までの制御情報(同じ太陽光発電システム3の過去の制御情報)を取得する。
そして、過去に同じ災害関連情報(例えば、同じ警報に関する情報)が取得されており、発電電圧、発電電流等の制御情報の推移が同じであった場合、同じ自然災害に起因する異常(故障)が将来発生すると予測する。
また、異常発生予測動作は、同じ太陽光発電システム3の過去の情報に基づいて予測を実行する動作に限らず、他の太陽光発電システム3の過去の情報に基づいて予測を実行する動作であってもよい。
例えば、災害関連情報として所定の自然災害に関する情報を取得した場合、過去に他の太陽光発電システム3で同じ自然災害に起因する故障が発生したことが有るか否かを検出する。そして、同じ自然災害に起因する故障が発生したことが有る場合、過去に故障が発生した時点から所定期間前までの制御情報(他の太陽光発電システム3の過去の制御情報)を取得する。
そして、過去に同じ災害関連情報(例えば、同じ警報に関する情報)が取得されており、過去の他の太陽光発電システム3との間で発電電圧、発電電流等の制御情報の推移が同じであった場合、同じ自然災害に起因する異常(故障)が将来発生すると予測する。
なお、上記した動作で過去の制御情報を取得する際、これに替わって、又は、これに加えて、他の太陽光発電システム3の過去の構成に関する情報を取得してもよい。なお、「構成に関する情報」とは、太陽光発電装置の設置場所となる屋根の高さ、屋根の向き、太陽電池モジュール20、取付用部材21等の採用した構成機器の仕様に関する情報の1以上を含む情報である。
そして、過去に同じ災害関連情報(例えば、同じ警報に関する情報)が取得され、対象となる太陽光発電システム3と過去の他の太陽光発電システム3の間で構成が同じ又は殆ど同じであった場合、同じ自然災害に起因する異常(故障)が将来発生すると予測する。
例えば、過去の他の太陽光発電システム3において、台風によって太陽電池モジュール20が飛散して外れるという異常が発生していたとする。そして、この際の他の太陽光発電システム3と、対象となる太陽光発電システム3の設置場所の屋根の高さや、採用している太陽電池モジュール20、取付用部材21の種類が同じであるとする。この場合、対象となる太陽光発電システム3が同じ大きさの台風に見舞われると、同じように太陽電池モジュール20が飛散して外れる可能性がある。そこで、異常発生予測動作は、上記したように、このような場合に同じ自然災害に起因する異常が将来発生すると予測する。
異常発生予測動作の結果、太陽光発電システム3に自然災害に起因する異常が将来発生すると予測された場合、その旨を通知する通知動作を実行する。この通知動作は、上記した通知動作と同様に、サーバ2が信号を送信し、端末装置4に所定の画面を表示させる動作を含み、例えば、「台風による発電システムの故障が予測されます」といったメッセージを表示してもよい。すなわち、将来の故障(異常)の原因となり得る自然災害を特定する情報と、その自然災害に起因する故障の発生が予測されることを示す情報を表示してもよい。
なお、この通知動作と同時に(又は続いて)、直流回路36を切り離するか否か(遮断するか否か)を確認する遮断確認動作を実行してもよい。遮断確認動作については、上記と同様であるので、詳細な説明を省略する。
上記した実施形態では、切替手段35のオン、オフを切り替えることで電路の遮断と再接続を実行する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではない。
例えば、接続状態でリスク判定動作を実行して高リスク判定がなされたとき、切替部で意図的に短絡を生じさせることで、直流回路を切り離してもよい。つまり、切替部は、オン、オフによって電路の接続と遮断を適宜切り替え可能な機器に限らず、直流回路を一度切り離して再接続する際、人が手動で切替部(切替用装置)そのものを交換する使い捨ての機器であってもよい。切替部は、直流回路を接続状態から切り離した状態にできればよい。
上記した実施形態では、接続箱22の内部に切替手段35を設けた例について説明したが、本発明はこれに限るものではない。
切替手段35は、太陽電池モジュール20(太陽光発電装置)からパワーコンディショナー23に至る直流回路を遮断できればよく、接続箱22とは別に設けてもよい。すなわち、直流回路の電流の流れ方向で接続箱22よりも上流側(接続箱22よりも太陽電池モジュール20側)に設けてもよい。反対に、接続箱22よりも下流側(接続箱22よりもパワーコンディショナー23側)に設けてもよい。
上記した実施形態では、接続状態において高リスク判定がされた場合の直流回路36の切り離し、その後の再接続、その後の再度の切り離しを自動で実行する例について説明した。しかしながら、これら切り離し、再接続、再度の切り離しの1以上について、切替手段35を手動操作して、接続状態と遮断状態の切り替えを行ってもよい。この場合、上記した遮断動作、再接続動作に替わって、手動操作で直流回路を切り替えることを勧める通知動作(以下、切替推奨動作とも称す)を実行してもよい。
切替推奨動作では、上記した他の通知動作と同様に、端末装置4に対し、サーバ2が信号を送信し、端末装置4に所定の画面を表示させる動作を実行する。例えば、接続状態での切り離しを推奨する際には、「落雷による故障のおそれがあります。メンテナンス業者に連絡して直流回路の切り離しを行ってください」といったメッセージを表示する。このように、故障の要因となり得る自然災害を特定する情報を表示してもよい。
また、再接続する際には、「落雷による故障のリスクが低減しました。メンテナンス業者に連絡して直流回路の接続を行ってください」といったメッセージを表示する。この場合も自然災害を特定する情報を表示してもよい。
さらにまた、再度の切り離しを実行する際には、「発電システムに異常が生じております。至急メンテナンス業者に連絡して直流回路の切り離しを行ってください」といったメッセージを表示する。なお、この際に、発生した異常を特定する情報を表示してもよい。
ここで、上記したように、故障リスクが低減した後に再接続を行う際には、太陽光発電システム3に異常が生じている可能性がある。このため、上記したように、手動操作で直流回路を切り替えることを勧める通知動作を実行し、自動で再接続しない構成とすると、メンテナンス業者に異常を確認しつつ再接続をしてもらえるので、運用上の安全性を高めることができる。
上記した実施形態のリスク判定動作では、自然災害に起因する故障リスクの大きさをリスク無し判定、低リスク判定、高リスク判定の三段階で判別したが、本発明のリスク判定動作はこれに限るものではない。故障リスクの大きさは、複数段階で判定すればよく、例えば、リスクレベル1、リスクレベル2、・・・、リスクレベル10といった具合に、十段階で判定してもよい。
なお、四段階以上で判定する際には、リスクが一定以下となる段階(例えば、上記の例におけるリスクレベル3以下)であるとき、上記した各動作でリスク無し判定であった場合と同様の動作を実行してもよい。また、最もリスクが一定以上となる段階(例えば、上記の例におけるリスクレベル7以上)であるとき、上記した各動作で高リスク判定であった場合と同様の動作を実行してもよい。そして、これらの間のいずれかの段階であるとき(例えば、上記の例におけるリスクレベル4~リスクレベル6)、上記した各動作で低リスク判定であった場合と同様の動作を実行してもよい。
上記した実施形態の重大度判定動作では、発生している異常が重大な異常か、軽微な異常であるかを判別した。すなわち、異常の重大度を二段階で判別した。しかしながら、異常の重大度は、三段階以上で判別してもよい。この場合、異常の重大度が一定以上の段階であるとき、上記した「重大な異常があると判別された場合」と同様の動作を実行してもよい。
上記した実施形態では、制御システム1がサーバ2を有する構成としたが、サーバ2を設けず、太陽光発電システム3の制御装置27が情報取得部10、リスク判定部11、異常検出部12、予測部13として機能する構成としてもよい。この場合、上記した制御装置27が制御情報を取得してサーバ2に送信する動作を実行せず、制御装置27が制御情報を取得した後、自身に記憶されたデータベースに制御情報を記録する動作を実行してもよい。
1 制御システム
3 太陽光発電システム
4 端末装置(外部端末)
10 情報取得部
11 リスク判定部
12 異常検出部
13 予測部
20 太陽電池モジュール(太陽光発電装置)
23 パワーコンディショナー
35 切替手段(切替部)
36 直流回路

Claims (11)

  1. 自然災害に関する情報である災害関連情報を取得する情報取得部と、
    前記災害関連情報に基づいて太陽光発電システムの故障リスクを判定するリスク判定動作を実行するリスク判定部と、切替部とを有し、
    前記太陽光発電システムは、太陽光発電装置とパワーコンディショナーを備え、
    前記切替部は、前記リスク判定動作の結果に応じて前記太陽光発電システムの回路を切り替える動作が実行可能であり、前記リスク判定動作の結果に応じて前記太陽光発電装置と前記パワーコンディショナー間の直流回路を自動で切り離す、ことを特徴とする制御システム。
  2. 前記リスク判定動作では、
    自然災害が発生する可能性が実質的に無い場合、又は、自然災害の発生に起因する前記太陽光発電システムの故障リスクが実質的に無い場合にリスク無し判定とし、
    自然災害が発生する可能性が低い場合、又は、自然災害の発生に起因する前記太陽光発電システムの故障リスクが低い場合に低リスク判定とし、
    自然災害が発生する可能性が高い場合、又は、自然災害の発生に起因する前記太陽光発電システムの故障リスクが高い場合に高リスク判定とする、請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記リスク判定動作で高リスク判定とされた場合に、前記直流回路を自動で切り離す動作を実行する、請求項2に記載の制御システム。
  4. 外部端末と通信する通信部をさらに有し、
    前記リスク判定動作で低リスク判定とされた場合に、前記外部端末に信号を送信し、自然災害の発生に起因するリスクが低いことを通知するリスク通知動作を実行する、請求項2又は3に記載の制御システム。
  5. 前記直流回路が切り離された状態において、前記リスク判定動作でリスク無し判定とされた場合に、前記直流回路を自動で再接続する動作を実行する、請求項2乃至4のいずれかに記載の制御システム。
  6. 前記直流回路が切り離された状態において、前記リスク判定動作で低リスク判定とされた場合に、前記直流回路を再接続するか否かを確認する動作を実行する、請求項2乃至5のいずれかに記載の制御システム。
  7. 外部端末と通信する通信部と、前記太陽光発電システムの異常を検出する異常検出部をさらに有し、
    前記直流回路を再接続した後、前記異常検出部が前記太陽光発電システムの異常の有無を判別する異常判別動作を実行し、
    前記異常判別動作の結果、前記太陽光発電システムの重大事故につながる異常が有ると判別された場合に、前記外部端末に信号を送信し、その旨を通知する通知動作を実行する、請求項1乃至6のいずれかに記載の制御システム。
  8. 前記異常判別動作では、前記太陽光発電システムの異常が有る場合、異常の重大度を判別する動作を実行するものであり、
    判別された異常の重大度に応じて前記直流回路を再度切り離す動作を実行する、請求項7に記載の制御システム。
  9. 予測部をさらに有し、
    自然災害に関する情報と太陽光発電システムの制御に関する情報を含む情報を過去データとして蓄積し、
    前記予測部は、蓄積された前記過去データに基づいて、自然災害の発生を予測する災害発生予測動作を実行する、請求項1乃至8のいずれかに記載の制御システム。
  10. 予測部をさらに有し、
    自然災害に関する情報と太陽光発電システムの制御に関する情報を含む情報を過去データとして蓄積し、
    前記予測部は、蓄積された前記過去データに基づいて、前記太陽光発電システムの異常の発生を予測する異常発生予測動作を実行する、請求項1乃至9のいずれかに記載の制御システム。
  11. 自然災害に関する情報である災害関連情報を取得する情報取得部と、
    前記災害関連情報に基づいて太陽光発電システムの故障リスクを判定するリスク判定動作を実行するリスク判定部と、切替部とを有し、
    前記太陽光発電システムは、太陽光発電装置とパワーコンディショナーを備えており、
    前記切替部は、前記太陽光発電装置と前記パワーコンディショナー間に配され、
    前記切替部を手動操作することで、前記太陽光発電装置と前記パワーコンディショナー間の直流回路が接続された状態から切り離された状態に切り替わるものであり、
    前記リスク判定動作の結果に応じて、前記直流回路を切り離された状態とするように通知する動作を実行する、ことを特徴とする制御システム。
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