JP5393715B2 - 診断装置、太陽光発電システム及び診断方法 - Google Patents

Description

この発明は、太陽光発電システムの診断装置、太陽光発電システム及び診断方法に関する。

太陽光発電システムの太陽電池パネルを構成する複数の太陽電池アレイの出力の正常／異常を判定する太陽電池アレイ診断装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された太陽電池アレイ診断装置では、複数の太陽電池アレイ各々に接続された回路の電力をアレイ間で比較することにより、各太陽電池アレイの正常／異常を判定している。

特開２００５−３４０４６４号公報

上記特許文献１に開示された太陽電池アレイ診断装置では、太陽電池アレイの正常／異常を正確に検出するために、長期間、例えば数日に渡る測定が必要となる。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、太陽光発電システムを短時間に診断することができる診断装置、太陽光発電システム及び診断方法を提供することを目的とする。

この発明に係る診断装置は、太陽光発電を行う複数の太陽電池モジュールを直列に接続して構成される太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する変換部と、太陽電池ストリングから供給される直流電力を、電磁開閉器を介して変換部に出力する開閉部と、開閉部に並列接続される第２電磁開閉器を介して太陽電池ストリングからの直流電力を変換部に供給する回路開閉部と、を備える太陽光発電システムの診断装置である。この診断装置において、日射量センサは、太陽電池ストリングへの日射量を検出する。温度センサは、太陽電池ストリング周辺の温度を検出する。測定部は、開閉部の電磁開閉器をオフし且つ第２電磁開閉器をオンした状態で、太陽電池ストリングから供給される直流電力の一部を第２電磁開閉器を経由させ、変換部が電力系統に流す電流を調整して消費させることにより、第２電磁開閉器に印加される電圧値と第２電磁開閉器に印加される電流値を測定する。制御部は、開閉部の電磁開閉器をオフし且つ第２電磁開閉器をオンした状態で、測定部の第２電磁開閉器を経由する直流電力の消費状態を変化させながら測定部で測定される電流値と電圧値との関係から太陽電池ストリングの第１の出力特性を求め、日射量センサによって検出される日射量と温度センサによって検出される温度とを考慮して、第１の出力特性と、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である第２の出力特性とを比較することにより、太陽電池ストリングの正常／異常を判定する。

この発明によれば、測定部は、太陽電池ストリングから供給される直流電力の一部を第２電磁開閉器を経由させ、変換部が電力系統に流す電流を調整して消費させることにより、第２電磁開閉器に印加される電圧値と第２電磁開閉器に印加される電流値を測定する。制御部は、測定部の第２電磁開閉器を経由する直流電力の消費状態を変化させるだけで、第２電磁開閉器に印加される電圧値と第２電磁開閉器に印加される電流値を測定して太陽電池ストリングの第１の出力特性を短時間のうちに取得することができる。これにより、太陽光発電システムを短時間に診断することができる。

この発明の実施の形態１に係る太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、日射量センサ及び温度センサを含むセンサ部の斜視図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、太陽電池ストリングの電流−電圧特性のグラフである。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、太陽電池ストリングの電力−電圧特性のグラフである。 この発明の実施の形態１に係る診断手順のフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る診断手順のフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る診断手順のフローチャートである。 蓄積部に蓄積される情報の一例を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る診断手順のフローチャートである。

この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。

図１には、この実施の形態１に係る太陽光発電システム１００の構成が示されている。図１に示すように、この太陽光発電システム１００は、太陽電池パネル１と、接続箱２と、ＤＣ／ＡＣ変換装置３とを備える。

太陽電池パネル１は、２つの太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂを備えている。太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂは、太陽光による発電が可能な太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールが直列に接続されたものである。

開閉部としての接続箱２は、太陽電池ストリング４Ａ，４Ｂから供給される直流電力を、電磁開閉器としてのブレーカ５Ａ、５Ｂを介してＤＣ／ＡＣ変換装置３に出力する。ブレーカ５Ａは、太陽電池ストリング４Ａに接続されており、ブレーカ５Ｂは、太陽電池ストリング４Ｂに接続されている。接続箱２は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂから供給される直流電力を集約（加算）して、１つの直流電力としてＤＣ／ＡＣ変換装置３に出力している。

変換部としてのＤＣ／ＡＣ変換装置３は、接続箱２を介して太陽電池ストリング４Ａ，４Ｂから出力され、集約された直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する。

この太陽光発電システム１００は、診断装置６をさらに備える。診断装置６は、日射量センサ７と、温度センサ８と、電子負荷部９と、制御・表示部１０とを備える。

日射量センサ７は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂに対する日射量を検出する。日射量センサ７としては、日射量を検出する一般的なセンサを用いることができるが、太陽電池セルを用いたものであってもよい。温度センサ８は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの周辺の温度を検出する。温度センサ８も一般的なものを用いることができる。

日射量センサ７及び温度センサ８はそれぞれ独立して設置されるようにしてもよいが、、日射量センサ７及び温度センサ８として、これらが一体化した図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すようなセンサ部１１を用いることも可能である。また、センサ部１１は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂに各々配置しストリングの配置方向毎の日射量、温度を計測してもよい。

図２（Ａ）に示すように、日射量センサ７は、センサ部１１の上部に設置されている。また、図２（Ｂ）に示すように、温度センサ８は、センサ部１１の下部に設置される。さらに、センサ部１１は、その下部が、太陽電池パネル１が設置される場所、例えば屋根に接するように設置される。このように設置すれば、日射量センサ７が、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂに照射される日射量を精度良く検出することができるうえ、温度センサ８が、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの表面温度を精度良く検出することができる。温度センサ８は複数設けられていてもよい。この場合には、複数の温度センサ８のセンサ出力の平均を太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの表面温度とすることができる。これは、日射量センサ７についても同様である。

図１に戻り、測定部としての電子負荷部９は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂから供給される直流電力の一部を負荷１２Ａ、１２Ｂに消費させることにより、負荷１２Ａ、１２Ｂに印加される電圧値と、負荷１２Ａ、１２Ｂに印加される電流値を測定する。この実施の形態では、負荷１２Ａが、太陽電池ストリング４Ａに接続され、負荷１２Ｂが太陽電池ストリング４Ｂに接続されている。測定された電圧値と電流値は、制御・表示部１０に出力される。

電子負荷部９は、制御・表示部１０の制御の下、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂ各々に接続された負荷１２Ａ、１２Ｂの直流電力の消費状態を調整可能である。例えば、電子負荷部９は、負荷１２Ａ、１２Ｂを調整（例えば負荷１２Ａ、１２Ｂの抵抗値を調整）することにより、負荷１２Ａ、１２Ｂに流れる電流を変えながら、負荷１２Ａ、１２Ｂに印加される電圧値と、負荷１２Ａ、１２Ｂに印加される電流値を測定することができる。

制御部としての制御・表示部１０は、ＣＰＵ及びメモリ（不図示）を備えている。メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、制御・表示部１０は、電子負荷部９を制御し、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの診断を行う。

制御・表示部１０は、ブレーカ５Ａ、５Ｂをオフにした状態で、電子負荷部９の負荷１２Ａ、１２Ｂによる直流電力の消費状態を変化させながら電子負荷部９で測定される電流値と電圧値との関係から太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの第１の出力特性としての電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性（以下、「実測Ｉ−Ｖ特性」と呼ぶ）を求める。図３（Ａ）には、実測Ｉ−Ｖ特性としてのＩ−Ｖカーブの一例が点線で示されている。

制御・表示部１０は、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である第２の出力特性としての電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性（以下、「標準Ｉ−Ｖ特性」と呼ぶ）を保持している。標準Ｉ−Ｖ特性は、例えば日本工業規格（ＪＩＳ）等で定められる標準日射量、標準温度での設計上の出力特性（型式毎に定められている出力特性）であってもよいし、太陽光発電システム１００で実際に標準日射量と標準温度で実測された出力特性であってもよい。図３（Ａ）には、標準Ｉ−Ｖ特性としてのＩ−Ｖカーブの一例が実線で示されている。

制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と温度センサ８によって検出される温度とを考慮して、実測Ｉ−Ｖ特性と、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である標準Ｉ−Ｖ特性とを比較することにより、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの正常／異常を判定する。

例えば、制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と標準日射量との差と、温度センサ８によって検出される温度と標準温度との差とに基づいて、実測Ｉ−Ｖ特性（実測Ｉ−Ｖカーブ）を補正する。図３（Ａ）には、このようにして補正されたＩ−Ｖカーブの一例が、一点鎖線で示されている。

この補正は、様々な演算手法を用いて行うことができる。例えば、制御・表示部１０が、標準温度と実測温度との差分と標準日射量と実測日射量との差分と、それらの差分でのＩ−Ｖカーブの補正値との関係を示すテーブルを有し、そのテーブルの補正値を参照して、Ｉ−Ｖカーブを補正するようにしてもよい。また、標準温度と実測温度との差分と、標準日射量と実測日射量との差分からＩ−Ｖカーブの補正値を求める演算式を用いて、Ｉ−Ｖカーブを補正するようにしてもよい。

さらに、制御・表示部１０は、補正されたＩ−Ｖ特性と、標準Ｉ−Ｖ特性とを比較する。より具体的には、制御・表示部１０は、補正されたＩ−Ｖカーブと、標準Ｉ−Ｖカーブとの差分をとる。例えば、図３（Ａ）に示す例では、補正されたＩ−Ｖカーブ（一点鎖線）と、標準Ｉ−Ｖカーブ（実線）との差が算出される。この差としては、両カーブの間の領域の面積の値を採用してもよいし、両カーブの差分の平均を採用してもよい。制御・表示部１０は、この差が、許容範囲を超える場合には、対応する太陽電池ストリング４Ａ，４Ｂに何等の異常が発生していると判定する。

なお、制御・表示部１０は、標準Ｉ−Ｖ特性を補正するようにしてもよい。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と標準日射量との差と、温度センサ８によって検出される温度と標準温度との差とに基づいて、実線で示される標準Ｉ−Ｖカーブを、一点鎖線で示される補正されたＩ−Ｖカーブに補正する。この補正も、上述のような演算方法を用いて行うことができる。

この他、出力特性として、電流−電圧特性でなく、電力−電圧特性（Ｐ−Ｖカーブ）における最大電力動作点を採用することも可能である。

すなわち、制御・表示部１０は、ブレーカ５Ａ、５Ｂを遮断した状態で、電子負荷部９の負荷１２Ａ、１２Ｂによる直流電力の消費状態を変化させながら電子負荷部９で測定される電流値と電圧値との関係から太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの電力−電圧（Ｐ−Ｖ）特性（以下、「実測Ｐ−Ｖ特性」と呼ぶ）を求める。図４（Ａ）には、実測Ｐ−Ｖ特性としてのＰ−Ｖカーブの一例が点線で示されている。

制御・表示部１０は、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である電力−電圧（Ｐ−Ｖ）特性（以下、「標準Ｐ−Ｖ特性」と呼ぶ）を保持している。図４（Ａ）には、標準Ｐ−Ｖ特性としてのＰ−Ｖカーブの一例が実線で示されている。

制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と温度センサ８によって検出される温度とを考慮して、実測Ｐ−Ｖ特性の電力最大動作点と、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である標準Ｐ−Ｖ特性の電力最大動作点とを比較する。

例えば、制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と標準日射量との差と、温度センサ８によって検出される温度と標準温度との差とに基づいて、実測Ｐ−Ｖ特性（実測Ｐ−Ｖカーブ）を補正する。図４（Ａ）には、このようにして補正されたＰ−Ｖカーブの一例が、一点鎖線で示されている。

さらに、制御・表示部１０は、補正されたＰ−Ｖ特性の電力最大動作点と、標準Ｐ−Ｖ特性の電力最大動作点とを比較する。より具体的には、制御・表示部１０は、補正されたＰ−Ｖカーブの電力最大動作点と、標準Ｐ−Ｖカーブの電力最大動作点との差分をとる。例えば、図４（Ａ）に示す例では、補正されたＰ−Ｖカーブ（一点鎖線）の電力最大動作点と、標準Ｐ−Ｖカーブ（実線）の電力最大動作点との差が算出される。制御・表示部１０は、この差が、許容範囲を超える場合には、対応する太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂに何等の異常が発生していると判定することができる。

なお、制御・表示部１０は、標準Ｐ−Ｖ特性を補正するようにしてもよい。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と標準日射量との差と、温度センサ８によって検出される温度と標準温度との差とに基づいて、実線で示される標準Ｐ−Ｖカーブを、一点鎖線で示される補正されたＰ−Ｖカーブに補正する。そして、実測Ｐ−Ｖカーブの電力最大動作点と、補正されたＰ−Ｖカーブの電力最大動作点とが比較され、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの正常／異常が判定される。

図１に示すように、太陽光発電システム１００には、２つの太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂが配設されている。電子負荷部９は、電圧値と電流値を太陽電池ストリング４Ａ、２Ｂ毎に出力する。また、制御・表示部１０は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂそれぞれについて、すなわち太陽電池ストリング単位で、実測Ｉ−Ｖ特性（又は実測Ｐ−Ｖ特性における電力最大動作点）と、標準Ｉ−Ｖ特性（又は標準Ｐ−Ｖ特性における電力最大動作点）とを比較することにより、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂそれぞれの正常／異常を判定する。

さらに、制御・表示部１０は、電子負荷部９から出力される各太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂでの電流値及び電圧値との関係から、太陽電池パネル１全体での実測Ｉ−Ｖ特性等の出力特性を求め、その実測された出力特性と、太陽電池パネル１全体の標準Ｉ−Ｖ特性等の出力特性とを比較することにより、太陽電池パネル１全体の正常／異常を判定することも可能である。

制御・表示部１０は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すようなグラフを表示するようにして、実測Ｉ−Ｖカーブと、理想のＩ−Ｖカーブとの違いを作業者が把握できるようになっていてもよい。

なお、この実施の形態では、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すＩ−Ｖカーブの差分と、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すＰ−Ｖカーブの電力最大動作点の差分とをすべて用いて、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの正常／異常判定を行うようにしてもよい。この場合、いずれか１つの差分が許容範囲を超えれば、異常であると判定するようにしてもよいし、２つ以上又はすべての差分が許容範囲を超えれば、異常であると判定するようにしてもよい。

次に、診断装置６を用いた診断手順について説明する。図５には、この診断手順のフローが示されている。この手順は、ブレーカ５Ａ、５Ｂをオフにした状態で行われる。

図５に示すように、まず、制御・表示部１０は、負荷１２Ａ、１２Ｂの切り替え選択を行う（ステップＳ１）。ここでは、まず、負荷１２Ａが選択されるものとする。

続いて、制御・表示部１０は、選択された負荷１２Ａの直流電力の消費状態を変更しながら、負荷１２Ａからの電流値、電圧値を取得する（ステップＳ２）。この処理は、日射量や温度や変化しない程度に十分に小さい時間、例えば１０秒程度で行われる。

続いて、制御・表示部１０は、負荷１２Ａに対応する太陽電池ストリング４Ａの実測Ｉ−Ｖ特性等の実測された出力特性を求め（ステップＳ３）、実測された出力特性を、日射量センサ７で検出される日射量と、温度センサ８で検出される温度を用いて補正する（ステップＳ４）。続いて、制御・表示部１０は、補正された出力特性と、標準の出力特性との差分を算出し（ステップＳ５）、その差分が閾値以上であるか否かにより、太陽電池ストリング４Ａの正常／異常判定を行い、判定結果を表示する（ステップＳ６）。

続いて、制御・表示部１０は、全負荷について判定が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでは、まだ、負荷１２Ｂについて判定が行われていないので、判定は否定され（ステップＳ７；Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。

以降、負荷１２Ｂが選択され（ステップＳ１）、上述したステップＳ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６が再び行われる。そして、全ての負荷１２Ａ、１２Ｂで判定が終了したので（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、診断手順が終了する。

この後、異常であると判定された太陽電池ストリングがある場合には、その太陽電池ストリングの交換作業が行われる。異常であると判定された太陽電池ストリングがない場合には、ブレーカ５Ａ、５Ｂをオンにして、太陽光発電が再開される。

以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、電子負荷部９は、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂから供給される直流電力の一部を消費する負荷１２Ａ、１２Ｂを備えている。制御・表示部１０は、負荷１２Ａ、１２Ｂによる直流電力の消費状態を変化させながら、負荷１２Ａ、１２Ｂに印加される電圧値と負荷１２Ａ、１２Ｂに印加される電流値を測定して太陽電池ストリング４のＰ−Ｖ特性等の出力特性を短時間（例えば１０秒程度）のうちに取得し、標準のＰ−Ｖ特性等の出力特性と比較して、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの正常／異常を判定することができる。これにより、太陽光発電システム１００を短時間に診断することができる。

また、この診断装置６は、負荷１２Ａ、１２Ｂを有する回路や、コンピュータ等を用いて構築することができるので、極めて安価に製造することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。

図６には、この実施の形態２に係る太陽光発電システム１００の構成が示されている。図６に示すように、この太陽光発電システム１００では、診断装置６が、電子負荷部９の代わりに、回路開閉部２０を備えている点が、上記実施の形態１と異なる。

回路開閉部２０は、接続箱２のブレーカ５Ａと並列に接続された負荷としての電磁開閉器２１Ａと、ブレーカ５Ｂと並列に接続された負荷としての電磁開閉器２１Ｂとを備える。電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂは、オン状態で、電流値及び電圧値を測定し、測定された電流値及び電圧値を制御・表示部１０に出力する。

また、制御・表示部１０は、ＤＣ／ＡＣ変換装置３と接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換装置３は、接続箱２を介して太陽電池パネル１から供給される直流電力による電流値を調整する機能を有している。この機能は、電力系統側からＤＣ／ＡＣ変換装置３の出力を抑制するために設けられている機能である。制御・表示部１０は、この機能を用いて、ＤＣ／ＡＣ変換装置３に流れる電流を調整することにより、回路開閉部２０の電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂにおける直流電力の消費状態を変化させる。

制御・表示部１０は、接続箱２のブレーカ５Ａ、５Ｂをオフした状態で、回路開閉部２０の電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂをオンして、ＤＣ／ＡＣ変換装置３に流れる電流を変化させながら回路開閉部２０で測定される電流値と電圧値との関係から、太陽電池ストリング４Ａ、４ＢのＩ−Ｖ特性等の出力特性を求める。さらに、制御・表示部１０は、日射量センサ７によって検出される日射量と、温度センサ８によって検出される温度とを考慮して、Ｉ−Ｖ特性等の出力特性と、標準日射量と標準温度での標準のＩ−Ｖ特性等の出力特性とを比較することにより、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの正常／異常を判定する。

図７には、この実施の形態に係る診断手順のフローが示されている。図７に示すように、この診断手順は、ステップＳ１において、負荷１２Ａ、１２Ｂを切り替え選択するのではなく、電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂを切り替え選択する点と、ステップＳ２において、ＤＣ／ＡＣ変換装置３の電流を変更しながら、電流値と電圧値を測定する点と、ステップＳ７において、全ての電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂの判定が終了したか否かを判定する点が、図５の診断手順と異なるだけである。

なお、電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂを同時にオンして、太陽電池パネル１全体での正常／異常判定を行うことも可能である。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。

太陽光発電システムにおいて、地絡は対処すべき問題である。地絡は、太陽電池パネル上の降雨や結露によって発生するが、太陽光発電システムのメンテナンスにおいては、再度の地絡の発生を防止すべく、地絡の要因を突き止める必要がある。

しかしながら、メンテナンス時には、地絡の発生を再現できない場合が多く、地絡の発生要因を突き止めるのが困難であった。

そこで、この実施の形態では、メンテナンス時において、地絡の発生要因の要因究明がより簡単になる太陽光発電システムの診断装置を提供することを目的とする。

図８には、この実施の形態に係る太陽光発電システム１００の構成が示されている。図８に示すように、太陽光発電システム１００は、診断装置６の代わりに、診断装置３０を備える点が、上記実施の形態２と異なっている。

診断装置３０は、温湿度センサ３１と、降雨センサ３２と、回路開閉部２０と、制御・表示部１０と、蓄積部３３とを備える。

温湿度センサ３１は、太陽電池パネル１の周辺の温度及び湿度を検出する。これらの検出値により、太陽電池パネル１上に結露が発生する条件となっているか否かを判定することができる。

降雨センサ３２は、雨が降っているか否かを検出する。降雨センサ３２の検出出力により、太陽電池パネル１上に雨が降っているか否かを判定することができる。

回路開閉部２０は、接続箱２のブレーカ５Ａ、５Ｂと並列に接続された負荷としての電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂを備える。電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂは、オン状態で、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂからの直流電力による電流値及び電圧値を測定し、測定された電流値及び電圧値を制御・表示部１０に出力する。

制御・表示部１０は、ＤＣ／ＡＣ変換装置３と接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換装置３は、地絡判定機能を有している。ＤＣ／ＡＣ変換装置３は、接続箱２から太陽電池パネル１から出力される交流電力の電流の地絡判定を行っており、地絡電流が発生すると、エラー情報を制御・表示部１０に出力する。

また、制御・表示部１０は、タイマ（不図示）を備えている。

制御・表示部１０は、ＤＣ／ＡＣ変換装置３から地絡の発生に関するエラー情報を入力すると、エラー情報を入力した時刻（タイムスタンプ）と、エラー情報に含まれる地絡電流値と、温湿度センサ３１のセンサ値と、降雨センサ３２のセンサ値とを対応付けて、蓄積部３３にログとして蓄積する。

制御・表示部１０は、作業者の操作入力により、蓄積部３３に蓄積されたログを表示することが可能である。作業者は表示されたログを見て、地絡の要因を絞り込むことができる。

図９には、この実施の形態に係る診断手順のフローが示されている。この診断手順で、この診断を行っている間は、ブレーカ５Ａ、５Ｂはオフとなっている。

図９に示すように、まず、制御・表示部１０は、電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂを切り替え選択する（ステップＳ１１）。ここでは、まず、電磁開閉器２１Ａが切り替え選択されるものとする。これにより、電磁開閉器２１Ａがオンとなり、電磁開閉器２１Ｂがオフとなる。

続いて、制御・表示部１０は、ＤＣ／ＡＣ変換装置３から地絡に関するエラー情報が入力されるまで待つ（ステップＳ１２；Ｎｏ）。ＤＣ／ＡＣ変換装置３からエラー情報が入力されると（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、制御・表示部１０は、そのとき切り替え選択されていた電磁開閉器と、タイムスタンプと、地連電流値、温湿度センサ３１のセンサ出力と、降雨センサ３２のセンサ出力とを、エラーログとして蓄積部３３に保存する（ステップＳ１３）。

その後、制御・表示部１０は、電磁開閉器２１Ｂへの切り替え選択を行い（ステップＳ１１）、ステップＳ１２→Ｓ１３を繰り返す。このようにして、電磁開閉器２１Ａと電磁開閉器２１Ｂとを交互に切り替え選択しながら、地絡発生時のエラーログが蓄積部３３に蓄積されていく。

図１０には、このときの表示例が示されている。この表示を見れば、”６月２２日１５時３０分２０秒”に発生した地絡について、降雨センサ３２のセンサ出力は、”晴”を指しているため、温湿度センサ３１のセンサ出力（温度及び湿度）が、結露が発生する条件を満たしていれば、地絡の原因を結露に絞りこむことができる。なお、温湿度センサ３１のセンサ出力（温度及び湿度）が、結露が発生する条件を満たしていなければ、地絡の原因が、降雨でも結露でもなく、他の要因である可能性が高いということになる。

一方、”７月０１日１１時２０分０５秒”に発生した地絡について、降雨センサ３２のセンサ出力が”雨”を指していれば、地絡の原因を降雨に絞りこむことができる。

作業者は、この表示を見て、地絡の要因を絞り込み、地絡を防止する対策を講じる。この場合、地絡が発生した太陽電池ストリングがすでに絞り込まれているので、作業がし易くなっている。

以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、蓄積部３３に、地絡が発生した時刻と、その時の地絡電流値と、温湿度センサ３１のセンサ値と、降雨センサ３２のセンサ値とのログが、蓄積される。これにより、メンテナンス時において、作業者が、蓄積部３３に格納された情報を参照すれば、地絡の要因を絞りこむことができるので、地絡の発生要因の要因究明がより簡単になる。

なお、蓄積部３３は取り外し可能な記録媒体であってもよい。このようにすれば、作業者が、蓄積部３３を解析ソフトウエアがインストールされたコンピュータに直接接続することができるので作業効率を向上させることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。

通常、太陽光発電システムにおいて、太陽電池パネルは、屋根の上などに設置される。しかしながら、この場合、太陽電池パネルの中がどのように配線されているか、すなわち太陽電池パネルのストリング構成が把握されていない場合も多い。この場合、太陽電池パネルの発電効率を高める等の目的で、太陽電池パネルの配線を確認しようとすれば、太陽電池パネルを１つ１つ外して、中の配線を確認する必要がある。このような作業は作業者にとって極めて煩わしいものとなる。

そこで、この実施の形態では、容易に配線を確認することができる太陽光発電システムの診断装置を提供することを目的とする。

図１１には、この実施の形態に係る太陽光発電システム１００の構成が示されている。図１１に示すように、太陽光発電システム１００は、診断装置６の代わりに、診断装置４０を備える。

診断装置４０は、回路開閉部２０と、制御・表示部１０と、蓄積部３３とを備える。制御・表示部１０は、信号発生器４２を備えている。信号発生器４２は、接続箱２のブレーカ５Ａ、５Ｂがオフとなった状態で、回路開閉部２０の電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂを介して、交流電力を太陽電池パネル１に供給する。

太陽電池パネル１上には、複数の信号センサ４１が載置される。信号センサ４１には、交流信号により発生する電磁波を検出したときに点灯するライト（例えばＬＥＤランプ）が組み込まれている。信号センサ４１は、太陽電池パネル１に設置当初から組み付けられていてもよい。しかしながら、この場合には、信号センサ４１は、それが影となって太陽電池パネル１の発電効率が低下することのないような位置に配置されているのが望ましい。

この実施の形態に係る診断装置４０を用いた診断手順について説明する。図１２には、この診断手順のフローが示されている。前提として、接続箱２のブレーカ５Ａ、５Ｂはオフとなっている。

まず、制御・表示部１０は、電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂの切り替え選択を行う（ステップＳ２１）。ここでは、回路開閉部２０の電磁開閉器２１Ａをオンとし、電磁開閉器２１Ｂをオフとする。

続いて、制御・表示部１０は、交流信号を出力する（ステップＳ２２）。ここで、回路開閉部２０では、電磁開閉器２１Ａだけがオンとなっているので、電磁開閉器２１Ａに接続された太陽電池ストリング４Ａだけに、交流信号が送られる。これにより、太陽電池ストリング４Ａ上に載置された信号センサ４１だけが点灯するようになる。作業者は、信号センサ４０の点灯状態を目視で確認し、太陽電池ストリング４Ａの配置場所を把握する。制御・表示部１０は、作業者の操作入力待ちとなる（ステップＳ２３）。

操作入力があると、制御・表示部１０は、全ての電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂにおける処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここでは、電磁開閉器２１Ａの処理が終了しただけなので、判定は否定され（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻る。

この後、電磁開閉器２１Ｂの切り替え選択が行われ（ステップＳ２１）、交流信号の出力が行われ（ステップＳ２２）、太陽電池ストリング４Ｂ上の信号センサ４１が点灯し、太陽電池ストリング４Ａの配置場所が明らかとなる。制御・表示部１０は、再び操作入力待ちとなり（ステップＳ２３）、操作入力が有ると、全ての電磁開閉器について処理が終了したか否かが判定され（ステップＳ２４）、判定が肯定されれば（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、制御・表示部１０は、処理を終了する。

以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、太陽電池パネル１上に信号センサ４１を設置し、太陽電池パネル１に接続された電磁開閉器２１Ａ、２１Ｂに交流信号を流すだけで、太陽電池ストリング４Ａ、４Ｂの配置場所を作業者が容易に把握することができる。これにより、太陽電池パネル１の配線を容易に把握することができる。この結果、作業時間が大幅に短縮される。また、屋根の上の作業が簡単になるので、安全性も向上する。

なお、信号センサ４１が、無線通信機能を有するようにしてもよい。この場合、信号センサ４１は、交流信号を検出すると、無線通信機能により、特定の番号を制御・表示部１０に送信する。この番号は、信号センサ４１が設置される各太陽電池ストリング（４Ａ、４Ｂのいずれか）と対応付けられている。これにより、制御・表示部１０が、信号センサ４１から送信される番号に基づいて、太陽電池パネルのストリング構成を検出し、作業者がそのストリング構成を把握することができる。

なお、上記各実施の形態では、太陽光発電システム１００が、診断装置６等を備えるものとしたが、診断装置６等は、太陽光発電システム１００に後付できるようになっていてもよい。

また、上記各実施の形態では、太陽電池パネル１が２つの太陽電池ストリング４Ａ，４Ｂを備えるものとしたが、太陽電池ストリングは、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。３つ以上の場合には、診断装置６は、太陽電池ストリング毎、または複数の太陽電池ストリング全体で、診断が可能である。

また、上述の各種センサ、回路開閉部又は電子負荷部は、制御・表示部１０と無線で接続されていてもよいし、有線で接続されていてもよい。

なお、上記実施の形態において、実行されるプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto-Optical Disc）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをインストールすることにより、上述のスレッドを実行するシステムを構成することとしてもよい。

また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、ダウンロード等するようにしてもよい。また、プログラム自体を遠隔地で実行し診断してもよい。

また、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、ダウンロード等してもよい。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

この発明は、太陽光発電システムにおける太陽電池ストリングのメンテナンスに好適である。

１ 太陽電池パネル
２ 接続箱
３ ＤＣ／ＡＣ変換装置
４Ａ、４Ｂ 太陽電池ストリング
５Ａ、５Ｂ ブレーカ
６ 診断装置
７ 日射量センサ
８ 温度センサ
９ 電子負荷部
１０ 制御・表示部
１１ センサ部
１２Ａ、１２Ｂ 負荷
２０ 回路開閉部
２１Ａ、２１Ｂ 電磁開閉器
３０ 診断装置
３１ 温湿度センサ
３２ 降雨センサ
３３ 蓄積部
４０ 診断装置
４１ 信号センサ
４２ 信号発生器
１００ 太陽光発電システム

Claims (10)

1. 太陽光発電を行う複数の太陽電池モジュールを直列に接続して構成される太陽電池ストリングと、
   前記太陽電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する変換部と、
   前記太陽電池ストリングから供給される直流電力を、電磁開閉器を介して変換部に出力する開閉部と、
   を備える太陽光発電システムの診断装置であって、
   前記太陽電池ストリングへの日射量を検出する日射量センサと、
   前記太陽電池ストリング周辺の温度を検出する温度センサと、
   前記開閉部に並列接続される第２電磁開閉器を介して前記太陽電池ストリングからの直流電力を前記変換部に供給する回路開閉部と、
   前記開閉部の電磁開閉器をオフし且つ前記第２電磁開閉器をオンした状態で、前記太陽電池ストリングから供給される直流電力の一部を前記第２電磁開閉器を経由させ、前記変換部が前記電力系統に流す電流を調整して消費させることにより、前記第２電磁開閉器に印加される電圧値と前記第２電磁開閉器に印加される電流値を測定する測定部と、
   前記開閉部の電磁開閉器をオフし且つ前記第２電磁開閉器をオンした状態で、前記測定部の前記第２電磁開閉器を経由する直流電力の消費状態を変化させながら前記測定部で測定される電流値と電圧値との関係から前記太陽電池ストリングの第１の出力特性を求め、前記日射量センサによって検出される日射量と前記温度センサによって検出される温度とを考慮して、前記第１の出力特性と、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である第２の出力特性とを比較することにより、前記太陽電池ストリングの正常／異常を判定する制御部と、
   を備える診断装置。
2. 前記日射量センサを上部に設置し且つ前記温度センサを下部に設置して一体化されたセンサを前記太陽電池ストリングの設置される箇所に設ける、
   ことを特徴とする請求項１に記載の診断装置。
3. 前記回路開閉部に接続され、交流信号を発生させる信号発生器と、
   前記太陽電池ストリング上に配設され、前記信号発生器からの交流信号により発生する電磁波を検出する信号センサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記開閉部の電磁開閉器をオフし且つ前記第２電磁開閉器をオンした状態で、前記信号発生器からの交流信号を、前記回路開閉部を介して前記太陽電池ストリングに送る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の診断装置。
4. 前記制御部は、
   前記日射量センサによって検出される日射量と前記標準日射量との差分と、前記温度センサによって検出される温度と標準温度との差分とに基づいて、前記第１の出力特性及び前記第２の出力特性の一方を補正して、前記第１の出力特性と、前記第２の出力特性とを比較する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の診断装置。
5. 前記第１の出力特性及び前記第２の出力特性は、
   電流−電圧特性か、電力−電圧特性における最大電力動作点かのいずれかである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の診断装置。
6. 前記第２の出力特性は、
   設計上の出力特性か、標準日射量と標準温度で実測された出力特性かのいずれかである、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の診断装置。
7. 前記太陽光発電システムには、前記太陽電池ストリングが複数配設され、
   前記測定部は、
   前記各太陽電池ストリングにそれぞれ対応する前記電圧値と前記電流値を出力し、
   前記制御部は、
   前記太陽電池ストリング単位で、前記第１の出力特性と、前記第２の出力特性とを比較することにより、前記各太陽電池ストリングの正常／異常を個別に判定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の診断装置。
8. 前記制御部は、
   前記各太陽電池ストリングでの前記電流値と前記電圧値との関係から、前記複数の太陽電池ストリングから成る太陽電池パネル全体の前記第１の出力特性を求め、求められた前記第１の出力特性と、前記太陽電池パネル全体の前記第２の出力特性とを比較することにより、前記太陽電池パネル全体の正常／異常を判定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の診断装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の診断装置を備える太陽光発電システム。
10. 太陽光発電を行う複数の太陽電池モジュールを直列に接続して構成される太陽電池ストリングと、
    前記太陽電池ストリングから出力される直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する変換部と、
    前記太陽電池ストリングから供給される直流電力を、電磁開閉器を介して変換部に出力する開閉部と、
    前記開閉部に並列接続される第２電磁開閉器を介して前記太陽電池ストリングからの直流電力を前記変換部に供給する回路開閉部と、
    を備える太陽光発電システムの診断方法であって、
    前記開閉部の電磁開閉器をオフし且つ前記第２電磁開閉器をオンした状態で、前記太陽電池ストリングから供給される直流電力の一部を前記第２電磁開閉器を経由させ、前記変換部が前記電力系統に流す電流を調整して消費させることにより、前記第２電磁開閉器に印加される電圧値と前記第２電磁開閉器に印加される電流値を測定する測定工程と、
    前記開閉部の電磁開閉器をオフし且つ前記第２電磁開閉器をオンした状態で、前記第２電磁開閉器を経由する直流電力の消費状態を変化させながら測定される電流値と電圧値との関係から前記太陽電池ストリングの第１の出力特性を求め、前記太陽電池ストリングへの日射量を検出する日射量センサによって検出される日射量と前記太陽電池ストリング周辺の温度を検出する温度センサによって検出される温度とを考慮して、前記第１の出力特性と、標準日射量と標準温度での標準の出力特性である第２の出力特性とを比較することにより、前記太陽電池ストリングの正常／異常を判定する制御工程と、
    を含む診断方法。

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