JP6665767B2 - 検査支援装置およびその制御方法、検査システム、並びに制御プログラム - Google Patents
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Description
(太陽光発電システムの構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る検査装置11を備えた太陽光発電システム1の概略構成を示すブロック図である。なお、以下に示す各図において、FGはフレームグランドを示している。
検査装置11は、例えば、毎日あるいは数日毎といった所定の周期にて、または所定の条件が満たされたときに、太陽電池ストリング3の故障の有無を検査する。このために、検査装置11は、PV電圧計測部21、PV電流計測部22、切替えリレー23P,23N、検査通電路24、地絡検査部26(検査装置)、断線検査部27(検査装置)、BPD検査部28(検査装置)、制御部29(検査支援装置)、記憶部30(検査支援装置)、および出力部31を備えている。
図2は、制御部29および記憶部30の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、制御部29は、指示部41、取得部42、影響判定部43(判定部)、および出力制御部44を備えている。記憶部30は、履歴データ51(履歴情報)、良品データ52、および故障相関テーブル53(故障相関情報)を記憶している。
履歴データ51は、地絡検査部26、断線検査部27、およびBPD検査部28における検査結果を検査日時と共に含むものである。良品データ52は、地絡検査部26、断線検査部27、およびBPD検査部28の全てにおいて故障が検出されなかった太陽電池ストリング3を良品として、当該良品の計測データを含むものである。
(地絡検査)
地絡検査部26は、太陽電池ストリング3における地絡の有無を検査し、地絡故障が発生している場合には、地絡故障が発生位置を特定する。地絡検査部26には、従来周知の方法によるものを使用することができるが、本実施形態では、上述のように、特許文献1に記載のものを使用している。
Rleake=R1×|Vpv|÷|V1−V2|−R1 ……(1)
絶縁抵抗値Rleakeを求める。絶縁抵抗値Rleakeが所定の閾値以下である場合、地絡が発生していると判定することができる。また、第1電圧V1の絶対値と第2電圧V2の絶対値との比から地絡の位置を求めることができる。
断線検査部27は、太陽電池ストリング3の太陽電池モジュール2における断線の有無を検査し、断線故障が発生している場合には、断線故障している太陽電池モジュール2を特定する。断線検査部27には、従来周知の方法によるものを使用することができるが、本実施形態では、上述のように、特許文献2に記載のものを使用している。
BPD検査部28は、太陽電池ストリング3の太陽電池モジュール2における上記BPDの断線の有無を検査し、上記BPDが断線故障している場合には、上記BPDが断線故障している太陽電池モジュール2を特定する。BPD検査部28には、従来周知の方法によるものを使用することができるが、本実施形態では、以下の方法によるものを使用している。
N×Vn-fg/(Vfg-p+Vn-fg)枚目
と特定することができる。
図3に示す故障相関テーブルを参照して、或る種類の故障が、別の種類の故障の検査に及ぼす影響について説明する。なお、図3では、各行には検査対象の各故障が配列され、各列には発生中の各故障が配列されている。また、各フィールドの左側には故障の有無の判定について記号示され、右側には故障の位置の判定(特定)について記号で示されている。記号○は正常に判定できることを示し、記号×は判定できないことを示し、記号△は判定に誤差を含むことを示している。なお、記号−は検査対象外であることを示している。
完全断線の故障が発生している場合、太陽電池ストリング3にて電力が発生しないので、出力電圧Vpvがゼロである。また、地絡検査部26の検出抵抗に電流が流れないので、第1電圧V1および第2電圧V2もゼロである。従って、地絡検査部26は地絡の有無を判定できず、地絡の位置を特定できない。その結果、図3の該当するフィールドは「×/×」となる。
地絡が発生している場合でも、出力電圧VpvおよびインピーダンスZp,Zn,Zpnを計測できるので、断線検査部27は完全断線の有無を正常に判定できる。しかしながら、インピーダンスZp,Znは、地絡抵抗により変化するので、Zn/(Zp+Zn)とZp/(Zp+Zn)との比から求めた完全断線の位置は、実際の位置からずれることになる。その結果、図3の該当するフィールドは「○/△」となる。なお、本実施形態の場合、上述のように、完全断線の故障が発生していると地絡抵抗を測定できないので、断線検査部27は、求めた完全断線の位置を実際の位置に補正することは困難である。
地絡が発生している場合でも、出力電圧VpvおよびインピーダンスZp,Zn,Zpnを計測できるので、断線検査部27はモジュール断線の有無を正常に判定できる。しかしながら、インピーダンスZp,Znは、地絡抵抗により変化するので、Zn/(Zp+Zn)とZp/(Zp+Zn)との比から求めたモジュール断線の位置は、実際の位置からずれることになる。その結果、図3の該当するフィールドは「○/△」となる。なお、地絡抵抗値を測定し、地絡抵抗によるインピーダンスZp,Znの変化量を計算することで、断線検査部27は、求めたモジュール断線の位置について、実際の位置に補正したり、実際の位置からどの程度ずれているかといった確からしさを判定したりすることができる。
地絡が発生している場合でも、直流電圧Vpn1,Vpn2を計測できるので、BPD検査部28はBPDの断線の有無を正常に判定できる。しかしながら、電圧の交流成分Vfg-p,Vn-fgは、地絡抵抗により変化するので、これらの計測値から求めたBPDの断線の位置は、実際の位置からずれることになる。その結果、図3の該当するフィールドは「○/△」となる。なお、地絡抵抗値を測定し、地絡抵抗による電圧の交流成分Vfg-p,Vn-fgの変化量を計算することで、BPD検査部28は、求めたBPDの断線の位置について、実際の位置に補正したり、実際の位置からどの程度ずれているかといった確からしさを判定したりすることができる。
開放電圧、すなわち、太陽電池ストリング3のP端子とN端子との間の端子間電圧は、完全断線の故障が発生していない限り、計測することができる。従って、開放電圧の異常(故障)の有無は、完全断線の故障が発生していない限り判定できる。なお、開放電圧の異常に位置は無関係である。
指示部41は、地絡検査部26、断線検査部27、およびBPD検査部28に検査の指示を行うものである。検査の指示は所定の期間ごとに行ってもよいし、影響判定部43からの指示に基づいて行ってもよいし、ユーザからの指示に基づいて行ってもよい。
図4は、上記構成の検査装置11における制御部29の処理の流れを示すフローチャートである。図4に示すように、まず、指示部41は、複数種類の少なくとも1つの故障の検査を、地絡検査部26、断線検査部27、およびBPD検査部28の何れかに指示する(S11)。これにより、取得部42は、当該故障の検査結果を地絡検査部26、断線検査部27、およびBPD検査部28の何れかから取得する(S12)。
なお、影響判定部43は、判定した影響に基づき検査結果の妥当性を判断し、判断した妥当性を上記影響に関する情報に含めてもよい。上記妥当性は、パーセンテージで表してもよいし、図3と同様に○(妥当),×(妥当では無い),△(一部妥当)の3段階で表してもよい。例えば、上記検査結果が地絡を検出したものである場合、地絡の検出の妥当性は○であり、地絡の位置の妥当性は△である。また、上記検査結果が完全断線を検出したものである場合、完全断線の検出の妥当性は○であり、完全断線の位置の妥当性は△である。妥当性を含む情報を出力することにより、ユーザは、検査した種類の故障の有無および故障の位置を上記妥当性に基づいて容易に判断することができる。
図5は、本発明の別の実施形態に係る検査装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。本実施形態の太陽光発電システム101は、図1〜図4に示す太陽光発電システム1に比べて、1つの太陽電池ストリング3に代えて、複数の太陽電池ストリング3を備える太陽電池アレイ103が設けられている点と、1つの逆流防止用のダイオード6に代えて、複数の逆流防止用のダイオード6を備える接続箱106が設けられている点と、検査装置11に代えて、検査装置111が設けられている点とが異なり、その他の構成は同様である。
図6は、本発明の他の実施形態に係る検査システムの概略構成を示すブロック図である。図示のように、検査システム201は、太陽光発電システム202、地絡検査装置203(検査装置)、断線検査装置204(検査装置)、BPD検査装置205(検査装置)、通信ネットワーク206、検査支援サーバ207(検査支援装置)、通信ネットワーク208、および携帯端末209(検査支援装置)を備えている。
なお、地絡検査装置203を、太陽光発電システム202に対し地絡検査のための計測を行う地絡用計測装置に変更し、検査支援サーバ207が前記地絡用計測装置の計測結果に基づき地絡検査を行ってもよい。また、断線検査装置204を、太陽光発電システム202に対し断線検査のための計測を行う断線用計測装置に変更し、検査支援サーバ207が前記断線用計測装置の計測結果に基づき断線検査を行ってもよい。また、BPD検査装置205を、太陽光発電システム202に対しBPD検査のための計測を行うBPD用計測装置に変更し、検査支援サーバ207が前記BPD用計測装置の計測結果に基づきBPD検査を行ってもよい。
なお、上記実施形態では、太陽光発電システムに本発明を適用しているが、これに限定されるものではなく、直流電源を備えた任意の電源システムに本発明を適用することができる。上記直流電源としては、太陽光発電装置の他に、水素燃料と空気中の酸素との電気化学反応により、水素燃料を利用して電気エネルギー(直流電力)を得ることが可能な燃料電池装置、電気エネルギーを蓄積する蓄電池、キャパシタなどの蓄電器、などが挙げられる。
検査装置11の制御ブロック(特に制御部29)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
2 太陽電池モジュール
3 太陽電池ストリング(直流電源)
4a,4b 電力通電路
5 PCS
6 ダイオード
11,111 検査装置
21 PV電圧計測部
22 PV電流計測部
23N、23P、23P,23N リレー
24 検査通電路
26 地絡検査部(検査装置)
27 断線検査部(検査装置)
28 BPD検査部(検査装置)
29 制御部(検査支援装置)
30 記憶部(検査支援装置)
31 出力部(検査支援装置)
41 指示部
42 取得部
43 影響判定部(判定部)
44 出力制御部
51 履歴データ(履歴情報)
52 良品データ
53 故障相関テーブル(故障相関情報)
103 太陽電池アレイ
106 接続箱
201 検査システム
203 地絡検査装置(検査装置)
204 断線検査装置(検査装置)
205 BPD検査装置(検査装置)
207 検査支援サーバ(検査支援装置)
209 携帯端末(検査支援装置)
Claims (9)
- 発電または充放電する直流電源における複数種類の故障の検査を支援する検査支援装置であって、
複数種類の故障のそれぞれについて、当該種類の故障の検査に対し、当該種類とは別の種類の故障が及ぼす影響に関する故障相関情報を記憶する記憶部と、
前記複数種類の少なくとも1つの故障の検査を検査装置に指示する指示部と、
前記故障の検査結果を前記検査装置から取得する取得部と、
前記記憶部の故障相関情報を参照して、前記取得部が取得した或る種類の故障の検査結果に対し、別の種類の故障による影響を判定する判定部と、
該判定部が判定した影響に関する情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする検査支援装置。 - 前記影響に関する情報は、前記別の種類の故障による影響に基づく前記或る種類の故障の検査結果の妥当性を含むことを特徴とする請求項1に記載の検査支援装置。
- 前記影響に関する情報は、前記或る種類の故障の検査結果に影響を及ぼす前記別の種類の故障を検査するように案内する情報を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の検査支援装置。
- 前記指示部は、前記或る種類の故障の検査結果に影響を及ぼすと前記判定部が判定した前記別の種類の故障を検査するように前記検査装置に指示することを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載の検査支援装置。
- 前記記憶部は、前記取得部が取得した検査結果を履歴情報として記憶しており、
前記判定部は、前記或る種類の故障の検査結果に影響を及ぼすと判定した前記別の種類の故障の検査結果を、前記記憶部の履歴情報から取得することを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載の検査支援装置。 - 前記判定部は、
前記記憶部の故障相関情報から、前記複数種類の故障のそれぞれについて、当該種類の故障が当該種類以外の種類の故障の検査に及ぼす影響の度合いを示す影響度を求め、
求めた前記複数種類の故障の影響度に基づき、故障の検査を行う順番を決定し、
前記指示部は、前記判定部が決定した順番に基づいて前記故障の検査を行うように前記検査装置に指示することを特徴とする請求項1から5までの何れか1項に記載の検査支援装置。 - 発電または充放電する直流電源に対する計測結果に基づき、前記直流電源における複数種類の故障の検査を行う1または複数の検査装置と、
請求項1から6までの何れか1項に記載の検査支援装置と、を備えることを特徴とする検査システム。 - 請求項1から6までの何れか1項に記載の検査支援装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記各部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
- 発電または充放電する直流電源における複数種類の故障の検査を支援する検査支援装置の制御方法であって、
複数種類の少なくとも1つの故障の検査を検査装置に指示する指示ステップと、
前記故障の検査結果を前記検査装置から取得する取得ステップと、
複数種類の故障のそれぞれについて、当該種類の故障の検査に対し、当該種類とは別の種類の故障が及ぼす影響に関する故障相関情報を記憶する記憶部から該故障相関情報を参照して、前記取得ステップにて取得された或る種類の故障の検査結果に対し、別の種類の故障による影響を判定する判定ステップと、
該判定ステップにて判定された影響に関する情報を出力部を介して出力する出力ステップと、を含むことを特徴とする検査支援装置の制御方法。
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JP2015055980A (ja) | 故障検出回路、故障検出方法および電源システム |
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