JP6338486B2 - 太陽光発電通信システムおよびモニター装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電通信システムおよびモニター装置に関する。

従来、太陽光発電システムに接続して、各種電力の情報を表示するモニター装置が市販されている。モニター装置が表示する情報には、太陽光モジュールによって発電されてパワーコンディショナで直流電力から交流電力に変換されて得られる発電電力情報、電力会社との売買電力情報、および家庭内で使用される消費電力情報がある。運転状態を示す発電電力情報、売買電力情報、消費電力情報の各情報については、計測装置が計測を行ってモニター装置へ出力し、モニター装置で表示するのが一般的である。

下記特許文献１では、集中管理制御装置が、通信によって各機器での発電電力および消費電力の監視を行い、系統、太陽電池、バッテリとの接続を切り替えて、給電および充電において電力を効率的に使用する技術が開示されている。

特開平１０−２４８１８０号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、電力の給電が切り替えられた場合に継続的にシステムの運転状態を表示するものではない。太陽光発電システムにおいて、モニター装置、パワーコンディショナ、計測装置の各装置は通信により情報を共有している。太陽光発電のみでは夜間に動作できないため、通信のマスターとなる計測装置は商用電源を使用している。そのため、商用電源が停電した場合、モニター装置は、パワーコンディショナから電源の供給を受けられるため、太陽光発電している間は動作可能であるが、計測装置が動作不可となるためモニター表示の情報を更新できない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、商用電源の停電が発生した場合に、太陽光発電されている間はモニター表示の情報を更新可能な太陽光発電通信システムおよびモニター装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池パネルで発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、商用電源から電源供給を受け、前記パワーコンディショナから太陽光発電情報を収集する計測装置と、前記パワーコンディショナおよび前記商用電源から電源供給を受け、前記太陽光発電情報を表示し、前記パワーコンディショナおよび前記計測装置との通信において通信モードをマスターまたはスレーブにする制御を行うモニター装置と、を備え、前記商用電源から前記計測装置および前記モニター装置が電源供給を受けている場合、前記計測装置が通信のマスター、前記パワーコンディショナおよび前記モニター装置が通信のスレーブとなって通信を行い、前記商用電源が停電で前記パワーコンディショナから前記モニター装置が電源供給を受けている場合、前記モニター装置が通信のマスター、前記パワーコンディショナが通信のスレーブとなって通信を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、商用電源の停電が発生した場合に、太陽光発電されている間はモニター表示の情報を更新できる、という効果を奏する。

実施の形態にかかる太陽光発電通信システムを含む太陽光発電システムの各構成の接続関係を示す構成図 モニター装置が通信モードをマスターまたはスレーブにする制御を示すシーケンス図

以下に、本発明にかかる太陽光発電通信システムおよびモニター装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる太陽光発電通信システムを含む太陽光発電システムの各構成の接続関係を示す構成図である。

太陽電池パネル１は、複数枚の太陽電池モジュールを住宅の屋上に設置し、直列あるいは並列に接続して構成したものである。太陽電池パネル１は、太陽光を受けて発電し、直流電力を発生させる。パワーコンディショナ２は、太陽電池パネル１で発電された直流電力を交流電力に変換して出力する。なお、図１では、太陽電池パネル１およびパワーコンディショナ２を各１つ備える構成であるが、複数の太陽電池パネル１およびパワーコンディショナ２を備える構成にすることも可能である。この場合、太陽電池パネル１には、それぞれパワーコンディショナ２が接続される構成となる。

パワーコンディショナ２とモニター装置４は、通信線７を介して接続している。また、計測装置３とモニター装置４は、通信線８を介して接続している。図１に示すように、パワーコンディショナ２、モニター装置４、および計測装置３は、通信線７，８によりディジーチェーン接続されている。

計測装置３は、モニター装置４を経由して、通信により、パワーコンディショナ２から太陽光発電情報を収集する。太陽光発電情報は、太陽電池パネル１で太陽光発電されてパワーコンディショナ２で変換されて出力される交流電力を示す発電電力情報を含む情報であるが、他の情報を含めてもよく、発電電力情報だけでもよい。また、計測装置３は、商用電源と分電盤９とを接続する商用電源ライン５に装着された潮流点センサ１０により電力会社との間で売買される電力の情報である売買電力情報を取得する。さらに、計測装置３は、分電盤９から供給される電力の電圧値、ＣＴ（Current Transformer）センサ１１，１２により得られる電気機器６への電流値を用いて、演算により家庭内の電気機器６で使用される消費電力情報を得ることができる。

計測装置３は、太陽光発電情報、売買電力情報、消費電力情報の各情報を、モニター装置４へ送信する。モニター装置４は、計測装置３から得た太陽光発電情報、売買電力情報、消費電力情報の各情報を表示する。以降の説明では、太陽光発電情報については発電電力情報のみの場合について説明する。

なお、電気機器６は、図１に示すように、エアコン、電子レンジ、洗濯機、蛍光灯、テレビ、冷蔵庫があるが、一例であり、これらに限定するものではない。

また、ＣＴセンサ１１，１２の装着位置については、図１に示す電気機器６の手前に限定するものではない。図１では２つのＣＴセンサ１１，１２を使用しているが、一例であり、ＣＴセンサを１つまたは３つ以上用いることも可能である。複数のＣＴセンサを用いることにより、部屋別または負荷別に消費電力情報を得ることができる。

ここで、計測装置３は、分電盤９を経由して商用電源から電源の供給を受けている。モニター装置４は、分電盤９および計測装置３を経由して商用電源から電源の供給を受けている。また、モニター装置４は、通信線７を利用してパワーコンディショナ２から太陽光発電による電源の供給を受けることもできる。通信線７に通信信号と電源とを重畳させることにより可能となる。モニター装置４は、商用電源が停電時には、太陽光発電による電源の供給を受けて動作することができる。モニター装置４は、夜間で太陽光発電による電源の供給が受けられない場合でも、商用電源により動作することが可能である。

パワーコンディショナ２、計測装置３、およびモニター装置４の間で行われる通信において、通常、計測装置３およびモニター装置４が商用電源から電源の供給を受けて動作可能な状態では、計測装置３が通信のマスターとなる。計測装置３が通信のマスターの場合、パワーコンディショナ２およびモニター装置４はスレーブとなる。一方、商用電源が停電となって、計測装置３が動作不可の状態では、本実施の形態において、パワーコンディショナ２から電源の供給を受けている場合はモニター装置４が通信のマスターとなる。モニター装置４が通信のマスターの場合、パワーコンディショナ２はスレーブとなる。ここでは、マスターが起点となって通信を開始し、スレーブはマスターからの通信に応答を返すこととする。

図１に示すように、モニター装置４は、通信制御部４１と、表示部４２と、を備える。通信制御部４１は、パワーコンディショナ２および計測装置３との間で通信を行い、計測装置３の動作状態に基づいて、自装置の通信モードをマスターまたはスレーブにする制御を行う。表示部４２は、計測装置３から得た発電電力情報、売買電力情報、消費電力情報を表示する。また、表示部４２は、計測装置３が動作不可の状態では、パワーコンディショナ２から収集した発電電力情報を含む太陽光発電情報を表示する。

図２は、モニター装置４が通信モードをマスターまたはスレーブにする制御を示すシーケンス図である。ここでは、図１と異なり、パワーコンディショナが３つある太陽光発電システムを想定し、各パワーコンディショナをパワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃとする。太陽光発電システムでは、正常に商用電源から電源の供給を受けており、計測装置３がマスター、モニター装置４、パワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃがスレーブの状態を初期状態とする。

通信のマスターである計測装置３は、スレーブであるモニター装置４、パワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃと順番に通信を行う（ステップＳ１〜Ｓ８）。計測装置３は、パワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃから発電電力情報を収集して必要により演算を加え、別途得られた売買電力情報、消費電力情報とともにモニター装置４へ送信する。モニター装置４では、表示部４２が、計測装置３との通信で取得した発電電力情報、売買電力情報、消費電力情報を表示する。以降、正常に商用電源から電源の供給を受けている間は、計測装置３が、モニター装置４およびパワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃとの通信（ステップＳ１〜Ｓ８）を繰り返し実行する。

商用電源において停電が発生すると（ステップＳ９）、マスターである計測装置３は電源の供給がなくなって動作を停止するため、計測装置３、モニター装置４、パワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃ間の通信が停止する。ここで、モニター装置４は、商用電源だけでなく太陽光発電による電源の供給を受けることが可能であるため、商用電源が停電であってもパワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃのうち１つ以上のパワーコンディショナから電源供給を受けている間は、動作を継続することができる。モニター装置４では、通信制御部４１が、マスターである計測装置３からの通信の途絶を検知すると、マスターを切り替える制御を行う（ステップＳ１０）。具体的には、通信制御部４１において、モニター装置４の通信モードをスレーブからマスターに切り替える。モニター装置４は、マスターとなって通信を再開する。

通信のマスターであるモニター装置４は、停電が復旧して計測装置３が動作できる状態となることを監視するため、計測装置３宛てに通信を行う（ステップＳ１１）。また、モニター装置４は、パワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃと順番に通信を行う（ステップＳ１３〜Ｓ１８）。モニター装置４では、通信制御部４１がパワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃから発電電力情報を収集し、表示部４２で発電電力情報を表示する。以降、商用電源が停電し、パワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃのうち１つ以上のパワーコンディショナから電源供給を受けている間は、モニター装置４が、計測装置３およびパワーコンディショナ２ａ，２ｂ，２ｃとの通信（ステップＳ１１，Ｓ１３〜Ｓ１８）を繰り返し実行する。

商用電源において停電復帰すると（ステップＳ１９）、商用電源から電源の供給が再開され、計測装置３は動作を再開して通信可能な状態となる。計測装置３は、モニター装置４からの通信（ステップＳ１１）に対して応答を行う（ステップＳ１２）。モニター装置４では、通信制御部４１が、計測装置３からの応答により通信再開を検知すると再度マスターの切り替えを行う（ステップＳ２０）。具体的には、通信制御部４１において、マスターを計測機器３に譲渡し、モニター装置４の通信モードをマスターからスレーブに切り替える。モニター装置４は、スレーブとなって通信を行う。以降の動作は、正常に商用電源から電源の供給を受けている場合と同様である。

モニター装置４では、正常に商用電源から電源の供給を受けており、計測装置３が動作している場合と比較すると、表示可能な情報の種類は減少するが、商用電源で停電が発生しても太陽光発電による電源の供給を受けている間は、パワーコンディショナ２から収集した発電電力情報を表示し、更新することができる。なお、モニター装置４では、潮流点センサ１０、ＣＴセンサ１１，１２と接続し、また、消費電力を演算可能な構成を備えることにより、商用電源の停電発生時においても、売買電力情報および消費電力情報を表示することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、太陽光発電通信システムでは、パワーコンディショナ２と、計測装置３と、モニター装置４と、を備え、商用電源から電源供給を受けている場合は、計測装置３が通信のマスター、パワーコンディショナ２およびモニター装置４が通信のスレーブとなって通信を行い、商用電源が停電でパワーコンディショナ２から電源供給を受けている場合は、モニター装置４が通信モードをスレーブからマスターにして、モニター装置４が通信のマスター、パワーコンディショナ２が通信のスレーブとなって通信を行うこととした。これにより、商用電源の停電が発生した場合において、太陽光発電されている間はモニター装置４でモニター表示の情報を更新でき、モニター表示を継続することが可能となる。また、災害で商用電源が停止した場合でも、太陽光発電が継続している間はモニター表示機能を維持し続けることができる。

１ 太陽電池パネル、２ パワーコンディショナ、３ 計測装置、４ モニター装置、５ 商用電源ライン、６ 電気機器、７，８ 通信線、９ 分電盤、１０ 潮流点センサ、１１，１２ ＣＴセンサ、４１ 通信制御部、４２ 表示部。

Claims (7)

1. 太陽電池パネルで発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、
   商用電源から電源供給を受け、前記パワーコンディショナから太陽光発電情報を収集する計測装置と、
   前記パワーコンディショナおよび前記商用電源から電源供給を受け、前記太陽光発電情報を表示し、前記パワーコンディショナおよび前記計測装置との通信において通信モードをマスターまたはスレーブにする制御を行うモニター装置と、
   を備え、
   前記商用電源から前記計測装置および前記モニター装置が電源供給を受けている場合、前記計測装置が通信のマスター、前記パワーコンディショナおよび前記モニター装置が通信のスレーブとなって通信を行い、
   前記商用電源が停電で前記パワーコンディショナから前記モニター装置が電源供給を受けている場合、前記モニター装置が通信のマスター、前記パワーコンディショナが通信のスレーブとなって通信を行う、
   ことを特徴とする太陽光発電通信システム。
2. 前記太陽光発電情報は、前記パワーコンディショナから出力される前記交流電力を示す発電電力情報を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電通信システム。
3. 前記パワーコンディショナ、前記モニター装置、および前記計測装置はディジーチェーン接続している、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電通信システム。
4. 前記モニター装置は、前記パワーコンディショナとの間の通信線を介して、前記パワーコンディショナから電源供給を受ける、
   ことを特徴とする請求項１，２または３に記載の太陽光発電通信システム。
5. 前記モニター装置は、通信モードがスレーブのときに前記計測装置からの通信の途絶を検知した場合、通信モードをマスターに切り替える、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽光発電通信システム。
6. 太陽電池パネルで発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ、および前記パワーコンディショナから太陽光発電情報を収集する計測装置と接続するモニター装置であって、
   前記太陽光発電情報を表示する表示手段と、
   前記パワーコンディショナおよび前記計測装置との通信において通信モードをマスターまたはスレーブにする制御を行う通信制御手段と、
   を備え、
   前記パワーコンディショナおよび商用電源から電源の供給を受け、
   前記通信制御手段は、前記商用電源から電源供給を受けている場合、通信モードをスレーブにして、マスターである前記計測装置と通信を行い、前記商用電源が停電で前記パワーコンディショナから電源供給を受けている場合、通信モードをマスターにして、スレーブである前記パワーコンディショナと通信を行う、
   ことを特徴とするモニター装置。
7. 前記通信制御手段は、通信モードがスレーブのときに前記計測装置からの通信の途絶を検知した場合、通信モードをマスターに切り替える、
   ことを特徴とする請求項６に記載のモニター装置。

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