JP5214650B2 - 異常診断装置および方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発電システムにおける発電モジュールの異常を診断する異常診断装置および方法に関する。
メガソーラープラントと呼ばれる大規模な太陽光発電システムでは、発電モジュールが複数個直列に接続されたストリングと呼ばれる単位で配置されている。このストリング単位で出力電力(電力値または電流値)がセンシングされる。それぞれの発電モジュールは経年劣化によって同じ日照状況でも出力電力が少しずつ減少するが、その他にも製造過程での品質上の問題や物理的損傷などが考えられるため、急激に出力電力が低下することがある。そのような発電モジュールは出力が0に近くなり発電に寄与しないため、早期に修理または交換を行う必要がある。その際、仮に全ての発電モジュールごとに、電流計などの出力電力を検出できるセンサ(以下、出力電力センサ)が接続されていれば、修理または交換する必要がある発電モジュールを検出することはできる。しかし、通常はセンサコストの制約からストリング単位で出力電力センサを接続する。そこで、ストリング単位で出力電力の平均値を計算しておき、この平均値より出力電力が低下した場合にストリングが異常であるとみなす方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−340464号公報
家庭用などの小規模な太陽光発電システムでは、ストリングを形成する発電モジュールの数が少ないため、全てのストリングにおいて日照が等しいと仮定しても問題にならない。しかし、ストリングを形成する発電モジュールの数が多い大規模な太陽光発電システムでは、全てのストリングにおいて日照が等しいと仮定することが問題となる。すなわち、小規模な太陽光発電システムとしてストリングを形成する発電モジュールの数が5個である場合を想定し、全ての発電モジュールが発電した場合の最大出力電力を100%とすると、1つの発電モジュールが故障すれば最大出力電力は80%となる。ストリングごとの日照に5%の差があったとしても、異常があるストリングの最大出力電力は75%または85%になるので、ストリングが異常であると判定する閾値を最大出力電力が85%以下とすれば、異常があるストリングを検出することができる。
しかし、大規模な太陽光発電システムとしてストリングを形成する発電モジュールの数が20個である場合では、1つの発電モジュールが故障した場合でも、そのストリングの最大出力電力は95%となるので、日照に5%の差がある場合や、各ストリングの製造品質に5%以上のばらつきがある場合は、異常であるストリングを正確に検出することができない。よって、日照が均一な場合を選んでストリングの検出を行う必要があり、検出するのに時間がかかる。また、大規模な太陽光発電システムでは、異常であるストリングを特定したとしても、出力電力がストリング単位でしか得られないので、ストリング中のどの発電モジュールに異常が生じているかを確認するのが困難であり、異常が生じた発電モジュールのある程度の位置を特定できることが望ましい。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、正確に異常を検出することができ、さらに異常が生じた発電モジュールの位置を推定することができる異常診断装置および方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明に係る異常診断装置は、発電モジュールが複数個直列に接続された単位を表すストリングごとに、該ストリングから出力された実際の出力電力と、発電に影響を及ぼす日照状況から出力電力を予測する出力特性モデルとを用いて、前記発電モジュールごとに前記実際の出力電力に最も近い日照状況の値を日照状況推定値として推定する日照状況推定部と、着目ストリングに含まれる発電モジュールの日照状況推定値の総和である第1総推定値を算出し、該着目ストリングの長尺方向の面に隣接する第1隣接ストリングごとに、隣接ストリングに含まれる発電モジュールの日照状況推定値の総和である第2総推定値を算出し、該第1総推定値が該第2総推定値のそれぞれで決定される範囲内に収まるように前記日照状況推定値に補正を行い補正日照状況推定値を得る日照状況空間補正部と、前記出力特性モデルおよび前記補正日照状況推定値を用いて算出した発電モジュールで期待される期待出力電力のストリング内の総和と前記実際の出力電力との差が第1閾値以上であり、かつ前記実際の出力電力が前記期待出力電力よりも小さい場合に、異常が発生していると判定する出力電力異常判定部と、を具備することを特徴とする。
本発明の異常診断装置および方法によれば、正確に異常を検出することができ、さらに異常が生じた発電モジュールの位置を推定することができる。
異常診断システムを示す概念図。 異常診断装置を示すブロック図。 異常診断装置の動作を示すフローチャート。 モジュール位置データ格納部に格納されるモジュール位置データの一例を示す図。 (a)日照状況の一例と、(b)(a)の日照状況における出力電力データ格納部に格納される出力電力データの一例を示す図。 (a)出力特性モデルの一例と、(b)出力特性モデル格納部に格納される出力特性モデルの一例を示す図。 (a)出力特性モデルの一例と、(b)発電モジュールごとの日照量の一例と、(c)(b)の結果を視覚化した一例と、(d)(c)のパラメータを示す図。 日照状況空間補正部の動作を示すフローチャート。 (a)日照状況空間補正部の補正処理の第1処理の一例と、(b)補正処理の第2処理の一例と、(c)補正処理の第3処理の一例と、(d)(c)の補正処理結果を視覚化した一例を示す図。 出力電力異常判定部の動作を示すフローチャート。 (a)ストリングごとの期待出力電力の一例と、(b)発電モジュールごとの期待出力電力の一例と、(c)出力特性モデルの一例を示す図。 異常判定処理の結果を視覚化した一例を示す図。 長時間の出力電力データにおける日照状況推定結果を視覚化した一例を示す図。 時系列での日照状況推定結果を視覚化した一例を示す図。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る異常診断装置および方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
本実施形態に係る異常診断装置を含む太陽光発電システムにおける異常監視システムの一例について図1を参照して説明する。
異常監視システム100は、発電モジュール101、計測装置103、制御装置104、および異常診断装置105を含む。
発電モジュール101は、例えば太陽光などの光を受光することにより発電を行う発電パネルであり、発電モジュール101を複数個直列に接続して1つのストリング102を形成する。図1の例では、5個の発電モジュール101を直列に接続して1つのストリング102を形成し、複数のストリング102が設置される。
計測装置103は、ストリング102ごとに接続され、ストリング102の出力電流または出力電圧を計測する。
制御装置104は、複数のストリング102の解放電圧などを制御する。
異常診断装置105は、各計測装置103から計測された複数のストリング102の計測値を受け取り、計測値に基づいて異常があるストリング102または発電モジュール101を判定する。なお、異常診断装置105を計測装置103に直接接続せずに、サーバ(図示せず)を計測装置103に接続して各計測装置103からの出力値を蓄積し、遠隔にある異常診断装置105がサーバからデータを受け取って判定してもよい。
次に、本実施形態に係る異常診断装置について図2を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る異常診断装置105は、モジュール位置データ格納部201、出力電力データ格納部202、出力特性モデル格納部203、日照状況推定部204、モジュール日照状況格納部205、日照状況空間補正部206、および出力電力異常判定部207を含む。
モジュール位置データ格納部201は、各発電モジュールが設置された位置データをモジュール位置データとして格納する。モジュール位置データについては図4を参照して後述する。
出力電力データ格納部202は、ストリング102ごとに、一定期間計測した電力値を対応付けて出力電力データとして格納する。なお、出力電力データは電流値または電圧値でもよい。
出力特性モデル格納部203は、日照量や気温などの発電に影響を及ぼす日照状況から出力電力を予測することが可能な出力特性モデルが発電モジュール101ごとに格納される。なお、出力特性モデルは、日照状況に応じて発電モジュール101で想定される出力電力の予測値を示す期待出力電力を算出できればどのようなモデルでもよい。期待出力電力を算出するモデルとしては、例えば、ニューラルネットワークや線形回帰モデルを用いればよい。出力特性モデル格納部203に格納される出力特性モデルについては図6を参照して後述する。
日照状況推定部204は、出力電力データ格納部202から出力電力データを、出力特性モデル格納部203から出力特性モデルをそれぞれ受け取り、出力電力データに最も近い日照状況の値を日照状況推定値として推定する。具体的には、出力特性モデルに出力電力データを当てはめた場合の日照量を発電モジュール101ごとに日照状況推定値として算出する。
モジュール日照状況格納部205は、日照状況推定部204から日照状況推定値を受け取って格納する。また、モジュール日照状況格納部205は、後述する日照状況空間補正部206から補正された日照状況推定値を示す補正日照状況推定値を受け取って格納する。
日照状況空間補正部206は、モジュール位置データ格納部201からモジュール位置データを、モジュール日照状況格納部205から日照状況推定値をそれぞれ受け取る。そして日照状況空間補正部206は、モジュール位置データに基づいて隣接する発電モジュール101間で日照状況推定値の連続性が向上するように空間補正を行う。日照状況空間補正部206の動作については、図8および図9を用いて後述する。
出力電力異常判定部207は、出力電力データ格納部202から出力電力データを、出力特性モデル格納部203から出力特性モデルを、モジュール日照状況格納部205から更新された日照状況推定値をそれぞれ受け取る。そして、出力電力異常判定部207は、出力特性モデルにより算出された期待出力電力(具体的には、ストリング102内の発電モジュール101の期待出力電力の総和)と実際の出力電力データとを比較し、出力が低下しており異常があると推定される発電モジュール101を判定する。ここで異常とは、完全に故障して発電することができない状態および通常想定される発電量よりも大幅に発電量が低い状態を含む。例えば、通常想定される発電量よりも5割程度の出力電力しか得ることができない場合は、その発電モジュールは異常であるとする。出力電力異常判定部207の動作については、図10および図11を参照して後述する。
次に、異常診断装置の動作について図3のフローチャートを参照して詳細に説明する。
ステップS301では、モジュール位置データ格納部201にモジュール位置データが、出力特性モデル格納部203に出力特性モデルがそれぞれ読み込まれる。さらに、一定期間ごとに計測装置103がストリング102ごとの出力電力を計測し、出力電力データ格納部202に格納する。なお、外部にある読み込み手段により、装置が初めに起動するときまたは周期的にモジュール位置データと出力特性モデルとを読み込み、モジュール位置データ格納部201と出力特性モデル格納部203とにそれぞれ格納してもよい。
ステップS302では、日照状況推定部204が、出力電力データから発電モジュール101ごとの日照状況を推定し、日照状況推定値を算出する。
ステップS303では、日照状況空間補正部206が、発電モジュール101ごとの日照状況をモジュール位置データを参照して空間補正する。
ステップS304では、出力電力異常判定部207が、補正された発電モジュール101ごとの日照状況推定値を用いて、発電モジュール101に異常があるかどうかを判定する。
以下、本実施形態に係る異常診断装置の動作について具体的に説明する。
まず、モジュール位置データの一例について図4を参照して詳細に説明する。
図4(a)では、発電モジュール101の横一列5個を一組としてストリング102が形成される。さらにストリング102が縦6列、横3列に並列され、計18個のストリング(発電モジュール101は90個)が設置されている。各発電モジュール101には、1、2、・・・、90までのIDが与えられている。また、各ストリング102にグループIDが与えられ、例えばID1から5までの発電モジュール101により形成されるストリング102のグループIDはAである。以下では、グループIDがAのストリング102はストリングAとも呼ばれる。なお、ここでは18個のストリングを一例としているが、これに限らず、任意の数および任意の配列を用いてもよい。
図4(b)では、図4(a)に示す発電モジュール101のID、グループID、X座標およびY座標をモジュール位置データ401として格納している。なお、X座標およびY座標は、モジュール位置データ401のように人工的なグリッド上の位置座標を用いてもよいし、より詳細な緯度および経度の値を用いてもよい。
次に、出力電力データの一例について図5を参照して詳細に説明する。
図5(a)は、図4(a)に示す配置がされているストリング102に、雲501による陰502がかかった状態での出力電力データを示す。具体的には、ストリングA、B、C、G、HおよびI付近に雲501による陰502がかかり、さらに、発電モジュール101のIDが35および74(以下、発電モジュール35、発電モジュール74という)の発電モジュールに異常があるものとする。
図5(b)は、出力電力データ格納部202に格納される図5(a)に示す状況でのストリング102ごとの出力電力データを示すテーブルである。グループIDごとに同一時間内にサンプルされた出力電力がテーブルに格納されている。なお、出力電力データは時間内の平均でもよいし、総和を取ってもよい。図5(b)に示すテーブルを参照すると、陰502がかかっている部分の発電モジュール101は、陰502がない部分の発電モジュール101よりも出力電力が低くなっていることがわかる。
次に、出力特性モデルの一例について図6を参照して詳細に説明する。
図6(a)は、発電モジュールごとのスケールパラメータrの値である。このrを用いることにより、発電モジュールごとの品質差または過去に判明した異常のある発電モジュールの情報を反映させることができる。例えば、平均的な出力電力を有する発電モジュールのrを1.0とした場合、r=1.05という発電モジュールは、平均的な発電モジュールより出力が5%上回る品質であるといえる。さらに、製造時や設置時の試験結果が良い発電モジュールに関しては、あらかじめrを高めに設定しておけばよい。なお、全てのrを同じ値にしてもよいし、発電モジュールごとに異なるrの値でもよい。また、過去に異常が判明し、まだ交換していない発電ジュールは、異常判定処理に用いないためにr=0.0と設定しておけばよい。
図6(b)は、発電モジュールごとのスケールパラメータrを用いた出力特性モデルの一例であり、日照量に対して出力電力がどのように変化するかを示すグラフである。出力特性モデル601は、rが1.0の場合の出力特性を示し、これが基本モデルとなる。出力特性モデル602はrが1.0よりも下回る場合の出力特性を示す。この出力特性モデルにより期待出力電力を決定できる。図6の例は、単変量モデルを用いているが、例えば温度も追加した2変量モデルなどを用いればよい。このように発電モジュールごとの状態を表す指標としてスケールパラメータrとして用意することにより、品質の差や診断済みの異常モジュールを考慮した異常判定を実現できる。
次に、日照状況推定部204の推定処理について図7を参照して詳細に説明する。
図7(a)は、図6(a)のスケールパラメータrを用いた出力特性を示す。図7(a)の出力特性モデルの基本モデルは式(1)で表される。
W=200*S ・・・(1)
ここで、Wは出力電力、Sは日照状況推定値を示す。さらに、発電モジュールi(iは任意の自然数)のスケールパラメータをr(i)とした場合、出力特性モデルは式(2)で表すことができる。
W(i)=200*r(i)*S(i)・・・(2)
図7(a)における出力特性モデル701は発電モジュール74の出力特性を示し、出力特性モデル702は発電モジュール90の出力特性を示す。ストリング102ごとの出力電力データが与えられた場合、日照状況推定値は式(3)により求められる。
S(i)=W(i)/r(i)/200・・・(3)
例えば、図5(b)より、発電モジュール74を含む5個の発電モジュールを直列接続したストリングOの出力電力は890(kW)であるので、発電モジュール「74」の日照状況推定値は式(4)のように計算できる。
S(74)=890/5/1.10/200≒0.809・・・(4)
同様に、発電モジュール「90」は、出力特性モデル702を用いればS(90)=1.00となる。なお、r(i)=0である場合には異常判定処理に用いないため計算を行わないこととする。
図7(b)は、上記に示した日照状況推定値をストリング102ごとに計算した結果である。ブロック703および704は、それぞれ発電モジュール「74」および「90」であることを示す。各発電モジュール101の日照状況推定値は、ストリング102ごとにしか出力電力が分からないため、ストリング102内の発電モジュール101の日照状況推定値は均一であるとして推定している。
図7(c)は、図7(b)の結果を日照状況推定値に応じて斜線で視覚的に表現した図であり、図7(d)は、日照状況推定値に対応する斜線の種類を示すテーブルである。図7(c)によれば、ストリングOの日照状況推定値が周辺のストリングと比較して低いことがわかる。
次に、日照状況空間補正部206における空間補正処理について図8のフローチャートおよび図9を参照して詳細に説明する。日照には空間的な連続性があると考えられるので、位置情報を利用して空間的な連続性が向上するように補正する方がより正確な日照状況の推定が可能となる。
ステップS801では、日照にばらつきが生じているストリング102に空間スムージングを行う。ここでは、着目するストリング102(以下、着目ストリングという)の日照状況推定値と、着目ストリング102を形成する各発電モジュール101から着目ストリング102以外のストリング102を形成する各発電モジュール101までの各距離どうしの差が最小で、かつ該距離が最短の発電モジュール101を含む、着目ストリング102の両側に隣接するストリング102(以下、隣接ストリングという)の日照状況推定値とを用いて空間スムージング処理を行う。
ここで、長尺方向の面とは、ストリングが矩形であれば長辺側の面を表し、ストリングが波形である場合は山谷が続く側の面を表す。
具体的には、図7(b)において、ストリングQの日照状況推定値0.982は上側に隣接するストリングPの日照状況推定値1.01よりも小さく、下側に隣接するストリングRの日照状況推定値1.00よりも小さな値である。このようにV字型の日照のばらつきが狭い範囲で生じているとは考えにくいため、このような場合、ストリングPとストリングRとの平均によってストリングQの日照状況推定値を式(5)のように補正する。
S(Q)=(S(P)+S(R))/2=(1.010+1.000)/2=1.005・・・(5)
ステップS801の処理を終えたストリング102ごとの日照状況推定値を図9(a)に示す。なお、V字型の日照のばらつきだけでなく、3つ隣接したストリング102の中心のストリング102の日照だけ高い状態である、∧字型の日照のばらつきがある場合にも同様の空間スムージングを行う。
ステップS802では、着目ストリング102の日照状況推定値が、着目ストリング102の短尺方向の面に隣接する両側のストリング102の日照状況推定値の範囲内にある場合、着目ストリング102の日照状況推定値の総和が変化しないように、着目ストリング102内で日照状況推定値の再配分を行う。これは、ストリング102内の発電モジュールの日照状況推定値は均一であるとして推定しているので、着目ストリング102の日照状況推定値の総和を維持したまま着目ストリング102内の発電モジュール101の日照状況推定値に傾斜をつけることで、日照に関してより空間的な連続性を再現することができるからである。
具体的に再配分の一例を説明する。図9(a)において、まず、ストリングG901(ストリングAの右隣)の発電モジュールの接続方向と垂直に隣接するストリングAの日照状況推定値0.198に合わせて、ストリングG901内で最もストリングAに隣接する発電モジュール「31」の日照状況推定値を0.198にする。次に、ストリングMの日照状況推定値1.000に合わせて、ストリングG901内で最もストリングMに隣接する発電モジュール「35」の日照状況推定値を1.000にする。最後に、ストリングG901の日照状況推定値の総和は0.418*5=2.09であるので、この総和を変化させないように、残りの発電モジュール「32」「33」「34」の日照状況推定値を更新する。ここでは、発電モジュール「32」および「33」の日照状況推定値を0.198、発電モジュール「34」の日照状況推定値を0.496としてストリング内で傾斜を付ける。なお、基本的に3段階の傾斜処理を適用したが、3段階以上の傾斜計算を適用してもよい。
図9(a)の日照状況推定値に対して、ストリング内で発電モジュールの日照状況推定値に傾斜計算を行った結果を図9(b)に示す。
ステップS803では、発電モジュールごとの空間スムージングを行い、更新された日照状況推定値として最終的に補正日照状況推定値を得る。ステップS803での空間スムージング処理としては、空間平均や空間メジアン、マルコフ確率場によるスムージングなどを適用すればよい。空間平均を適用して発電モジュールごとに空間スムージングを行った結果を図9(c)に示す。
図9(c)では、発電モジュールに隣接する8個の発電モジュールと自らの推定値の平均値をとることにより、各発電モジュールの補正日照状況推定値を得る。図9(d)は、図9(c)の結果を図7(d)の表記に従って、補正日照状況推定値に応じて斜線で表現した図である。図7(c)に示す空間的な補正を行う前の日照状況推定値と比較すると、空間的な日照状況の連続性が向上していることがわかる。以上で空間補正処理を終了する。このように空間補正処理を行うことで、空間的な連続性が高まった補正日照状況推定値を得ることができる。なお、ストリングの形状が正方形である場合は、ステップS801およびステップS802の補正処理を、隣接ストリングにどのように適用してもよい。例えば、ステップS801の補正処理を行わずに、ステップS802の補正処理を着目ストリングの上下左右にある隣接ストリングに適用してもよい。
さらに、着目ストリングの両側の2つのストリングで空間補正処理を行ったが、これに限らす、両側のさらに外にあるストリングを複数用いてステップS801の補正処理を行ってもよい。
次に、出力電力異常判定部207における異常判定処理について図10のフローチャートを参照して詳細に説明する。
ステップS1001では、発電モジュールごとに期待出力電力を算出する。具体的には、発電モジュールiの値をS’(i)とすると、この発電モジュールの期待出力電力W’(i)は式(6)で表される。
W’(i)=200*r(i)*S’(i)・・・(6)
ステップS1002では、ストリングごとに出力電力と期待出力電力との差である出力差を算出する。なお、出力電力はストリングごとにしか得られていないので、ストリング単位で発電モジュールごとの期待出力電力を足し合わせて出力電力と期待出力電力とを比較する。
ステップS1003では、ストリングごとに、出力電力よりも期待出力電力の方が小さく、かつ出力差が閾値より小さいかどうかを判定する。出力電力よりも期待出力電力の方が小さく、かつ出力差が閾値より小さいストリングが無ければ異常判定処理を終了する。出力電力よりも期待出力電力の方が小さく、かつ出力差が閾値より小さいストリングが1以上あれば、それらを異常ストリングの候補としてステップS1004に進む。
ステップS1004では、ストリングの長尺方向の面に隣接するストリングの出力差を参照して、異常ストリングの候補から削減するかどうかを判定する。具体的には、連続して隣接するストリングの出力差が大きくなっている場合に、それら連続するストリングを候補から削除する。これは、故障が2つの隣接するストリングで生じる可能性は低いと考えられるためである。異常ストリングの候補から削除するべきストリングがある場合には、それらのストリングを候補から削除し、残りのストリングを異常ストリングの候補としてステップS1005に進む。また、異常ストリングの候補から削除するべきストリングがない場合は、そのままステップS1005に進む。また、異常ストリングの候補を削除した結果、候補となるストリングがなくなった場合は異常判定処理を終了する。
ステップS1005では、出力差と発電モジュールごとの期待出力電力を比較して、異常モジュールの位置を特定する。
ここで、出力電力異常判定部207の異常判定処理の一例について図11を参照して詳細に説明する。
図11(a)は、ストリングごとの出力電力、期待出力電力および出力差を対応付けて格納したテーブルであり、図11(b)は、発電モジュールごとの期待出力電力を示し、図11(c)は出力特性モデルから算出される期待出力電力の一例であり、ここでは発電モジュール「74」の例を示す。具体的には、発電モジュール「74」の期待出力電力は式(7)のようになる。
W’(74)=200*1.10*0.985≒217(kW)・・・(7)
図10のステップS1003で用いられる閾値Δ=50とすると、図11(a)の例では、出力差が−50よりも小さいストリングC,D,GおよびOが異常ストリング1101の候補として抽出される。次に、連続したストリングCおよびDが異常ストリング1101の候補から削除され、最終的に異常ストリング1101はストリングGおよびOと判定される。
最後に、異常ストリング1101内で異常のある発電モジュール位置を判定する。ストリングGの場合は、出力差は−93であり、同時に2つの発電モジュールが故障しないと仮定すると、期待出力電力が93以下の発電モジュールが故障したという理由ではこの出力差とはならない。よって、発電モジュール31および32は候補から除外され、発電モジュール「33」「34」「35」のいずれかが異常のある発電モジュールとなる。ストリングOの場合は、出力差は-194であり、ストリングOの全ての発電モジュール「86」から「90」までが異常である可能性がある。
最終的に出力される異常判定処理の結果表示の一例を図12に示す。
図12では、2つの異常ストリングが検出され、1つについては中央から右側の発電モジュールに異常があると判定される。なお、図12に示すように、異常のある発電モジュールの位置をユーザが視覚的に認識できるようにしてもよいし、異常のある発電モジュールを数値によってユーザに示してもよい。以上に示した異常判定処理は、複数回の判定結果を用いて総合的に判定してもよく、そのような場合には異常のある発電モジュールの位置特定に関し、さらなる精度向上が望める。
ここで、長時間計測した出力電力データを用いて異常判定処理を行った結果を図13および図14に示す。
図13に示すように、日照のばらつきは帯状になると考えられるが、本実施形態では日照のばらつきが連続的であれば形状は問題ではないため、そのような場合でも異常判定ができる。さらに、モジュール日照状況推定用の記憶部を用意し、対応する時間ごとに出力電力データを時系列で格納した場合を図14に示す。このように、時間的な補正を加えて時空間補正を行った場合には、より高精度な日照の把握を行うことができ、正確な異常判定ができる。
以上に示した実施形態によれば、発電モジュールの出力電力を空間的な連続性が向上するように補正することで正確に異常を検出することができ、さらに異常が生じた発電モジュールの位置を推定することができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
100・・・異常監視システム100、101・・・発電モジュール、102・・・ストリング、103・・・計測装置、104・・・制御装置、105・・・異常診断装置、201・・・モジュール位置データ格納部、202・・・出力電力データ格納部、203・・・出力特性モデル格納部、204・・・日照状況推定部、205・・・モジュール日照状況格納部、206・・・日照状況空間補正部、207・・・出力電力異常判定部、401・・・モジュール位置データ、501・・・雲、502・・・陰、601,602,701,702・・・出力特性モデル、703,704・・・ブロック、901・・・ストリングG、1101・・・異常ストリング。

Claims (8)

  1. 発電モジュールが複数個直列に接続された単位を表すストリングごとに、該ストリングから出力された実際の出力電力と、発電に影響を及ぼす日照状況から出力電力を予測する出力特性モデルとを用いて、前記発電モジュールごとに前記実際の出力電力に最も近い日照状況の値を日照状況推定値として推定する日照状況推定部と、
    着目ストリングに含まれる発電モジュールの日照状況推定値の総和である第1総推定値を算出し、該着目ストリングの長尺方向の面に隣接する第1隣接ストリングごとに、隣接ストリングに含まれる発電モジュールの日照状況推定値の総和である第2総推定値を算出し、該第1総推定値が該第2総推定値のそれぞれで決定される範囲内に収まるように前記日照状況推定値に補正を行い補正日照状況推定値を得る日照状況空間補正部と、
    前記出力特性モデルおよび前記補正日照状況推定値を用いて算出した発電モジュールで期待される期待出力電力のストリング内の総和と前記実際の出力電力との差が第1閾値以上であり、かつ前記実際の出力電力が前記期待出力電力よりも小さい場合に、異常が発生していると判定する出力電力異常判定部と、を具備することを特徴とする異常診断装置。
  2. 前記日照状況空間補正部は、前記第1総推定値が、前記第1隣接ストリングの前記第2総推定値のそれぞれよりも第2閾値以上に小さい場合または第3閾値以上に大きい場合に、前記第1総推定値を複数の前記第2総推定値の平均値に置き換えるとともに、前記平均値または前記第1総推定値が、前記着目ストリングの短尺方向の面に隣接する第2隣接ストリングの第2総推定値のそれぞれで決定される範囲内にある場合、前記平均値または前記第1総推定値を階段状に再配分した値を補正日照状況推定値とすることを特徴とする請求項1に記載の異常診断装置。
  3. 前記日照状況空間補正部は、前記着目発電モジュールの補正日照状況推定値と、該着目発電モジュールに隣接する発電モジュールの補正日照状況推定値との平均値を、該着目発電モジュールの新たな補正日照状況推定値とすることを特徴とする請求項2に記載の異常診断装置。
  4. 発電モジュールが設置された位置を示すモジュール位置データを格納するモジュール位置データ格納部をさらに具備し、
    前記出力電力異常判定部は、前記モジュール位置データを参照して、異常が発生していると判定されたストリングである異常ストリング内で、前記期待出力電力が前記差以上である発電モジュールを異常発電モジュールと判定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の異常診断装置。
  5. 前記出力電力異常判定部は、前記異常ストリングのうち、前記第1隣接ストリングと前記着目ストリングとが隣接する順番に、2以上のストリングが連続して異常ストリングと判定されている場合は、該隣接するストリングを異常ストリングと判定しないことを特徴とする請求項4に記載の異常診断装置。
  6. 前記出力特性モデルは、前記発電モジュール全てに共通の基本モデルと、発電モジュールごとのスケールパラメータとを乗算することにより生成されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の異常診断装置。
  7. 前記日照状況は、前記発電モジュールに対する日照量であるか、または前記日照量および気温であるかのどちらかとすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の異常診断装置。
  8. 発電モジュールが複数個直列に接続された単位を表すストリングごとに、該ストリングから出力された実際の出力電力と、発電に影響を及ぼす日照状況から出力電力を予測する出力特性モデルとを用いて、前記発電モジュールごとに前記実際の出力電力に最も近い日照状況の値を日照状況推定値として推定する工程と、
    着目ストリングに含まれる発電モジュールの日照状況推定値の総和である第1総推定値を算出し、該着目ストリングの長尺方向の面に隣接する第1隣接ストリングごとに、隣接ストリングに含まれる発電モジュールの日照状況推定値の総和である第2総推定値を算出し、該第1総推定値が該第2総推定値のそれぞれで決定される範囲内に収まるように前記日照状況推定値に補正を行い補正日照状況推定値を得る工程と、
    前記出力特性モデルおよび前記補正日照状況推定値を用いて算出した発電モジュールで期待される期待出力電力のストリング内の総和と前記実際の出力電力との差が第1閾値以上であり、かつ前記実際の出力電力が前記期待出力電力よりも小さい場合に、異常が発生していると判定する工程と、
    を具備することを特徴とする異常診断方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5205345B2 (ja) * 2009-07-29 2013-06-05 株式会社システム・ジェイディー 故障診断システム、故障診断装置、故障診断方法、プログラム及び記憶媒体
JP6075997B2 (ja) 2012-08-27 2017-02-08 株式会社日立製作所 太陽光発電システムの故障診断方法
JP6115764B2 (ja) 2013-03-14 2017-04-19 オムロン株式会社 太陽光発電システム、異常判断処理装置、異常判断処理方法、およびプログラム
JP6037988B2 (ja) * 2013-09-26 2016-12-07 三菱電機株式会社 太陽電池システムおよびその検査方法
JP6367005B2 (ja) * 2014-05-29 2018-08-01 株式会社東芝 太陽電池監視装置
CN106483405B (zh) * 2016-09-30 2018-12-14 江苏大学 基于隐马尔可夫模型的npc光伏逆变器的故障诊断方法
CN111539550B (zh) 2020-03-13 2023-08-01 远景智能国际私人投资有限公司 光伏阵列工作状态的确定方法、装置、设备及存储介质
CN111555716B (zh) * 2020-03-13 2023-07-28 远景智能国际私人投资有限公司 光伏阵列工作状态的确定方法、装置、设备及存储介质

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2874156B2 (ja) * 1994-04-13 1999-03-24 キヤノン株式会社 発電システム
JP3165606B2 (ja) * 1994-12-27 2001-05-14 シャープ株式会社 太陽電池モジュールの異常チェック機能付連系形太陽光発電装置
JP2005340464A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Sharp Corp 太陽電池アレイ診断装置およびそれを用いた太陽光発電システム
JP2006310780A (ja) * 2005-03-29 2006-11-09 Kyocera Corp 太陽光発電システム
JP4604250B2 (ja) * 2006-10-05 2011-01-05 独立行政法人産業技術総合研究所 太陽電池アレイ故障診断方法
JP2008271693A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Hitachi Ltd 太陽光発電システム

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