JP6741798B2

JP6741798B2 - 大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム

Info

Publication number: JP6741798B2
Application number: JP2018568349A
Authority: JP
Inventors: 建栄徐; 峰周; 斐徐; 玉鳳解; 楽成周; 文中包
Original assignee: Suzhou Radiant Photovoltaic Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Radiant Photovoltaic Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-08-25
Also published as: WO2017177604A1; ES2886142T3; EP3444944B1; US10418936B2; JP2019514339A; US20190149089A1; EP3444944A4; CN107294492A; EP3444944A1

Description

本発明は、太陽光発電の技術分野に関し、大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム、特に、故障したソーラーパネルを検出して位置特定するシステム構造及び方法に関する。

石油化学エネルギーの不足が深刻化するにつれて、太陽光発電は、ますます重要な代替エネルギーの選択肢になっている。先行技術には、太陽電池アレイ（ＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＡｒｒａｙ）が太陽光発電システムのコア構成要素であり、いつかの直並列接続された太陽電池パネル（ＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＰａｎｅｌ）からなることが開示されている。生産及び使用中に、太陽電池パネルは、その位置する屋外環境や膨大な数に起因して、故障して適時に交換されないことが多いため、太陽電池アレイの発電効率に深刻な影響を与えてしまう。従って、如何に太陽電池アレイの発電状況を簡便に監視し、故障したパネルを適時に検出して位置特定するかは、発電所の稼働効率を改善するための重要な課題になっている。

現在、先行技術における太陽光発電システムの故障検出方法には、次のような不具合がある。

例えば、故障検出方法の１種は、赤外線画像に基づく検出方法であり、中国特許（出願番号２０１３１０６０５７５９．８）には、赤外線サーモグラフィを用いてソーラーパネルにおける欠陥を検出する装置であって、伝動可能なフレームと遮光板を用いて赤外線熱画像検出空間を構成し、太陽電池パネルにおける故障位置及び故障タイプを判別可能な装置が開示されている。この種の方法の問題は、装置の設置が困難であること、温度差が明らかではない状態に対する区別が困難であること、リアルタイム性が悪いこと、及び、オンラインでの故障診断および警報の実現が困難であることなどにある。

故障検出方法のもう１種は、高周波信号の注入に基づく時間領域反射方法（光伏陣列故障診断方法総述（太陽電池アレイの故障診断方法の概要）、電力電子技術（パワーエレクトロニクス技術）、２０１３年３月、第４７巻第３号）であり、その原理として、太陽電池パネルに高周波信号を注入して、その反射信号を検出し、反射信号の異なる変化に応じて、太陽電池アレイの故障検出及び位置特定を行う。この方法は、リアルタイム性がなく、装置に対する要求も高く、診断精度が限られている。

故障検出方法のさらなる１種は、センサに基づく故障診断方法及びこの方法に対してなされた様々な改良であり、この種の方法は、オンラインでの故障診断及び位置特定をある程度まで実現可能である。その中で、中国特許（出願番号２０１３１０７３７３６８．１）には、太陽電池パネルストリングにおける電流及び電圧に対して故障を検出する装置が開示されている。この装置は、リアルタイムに測定することができるが、異なるストリングに対する故障分析しかできず、故障したパネルまで位置特定することができないため、大型の太陽光発電所にとっては、依然として、パネル検査に多くの人件費がかかり、しかも、人工による測定データは、保存、後処理、分析の面で非常に不便である。また、中国特許（出願番号２０１０８０００１４４７．０）には、太陽光発電システムの故障検出方法が開示されている。この方法では、各太陽電池モジュールの電流値又は各太陽電池ストリングの電流値及び太陽光発電システム全体の合計電流値を測定し、計算にて故障の判断を行うが、必要とされる電流センサが多すぎて、コストが高すぎるという問題がある。更に、中国特許（出願番号２０１０１０２５１７２３．０）には、センサの数を節約する方法であって、電池パネルを１つの層として並列接続させてから直列接続させて、いくつかの層（ＴＣＴ構造）を形成し、各層のセンサの最大電流値を用いて、電池パネルに故障があるかどうかを検出する方法が開示されている。しかしながら、今までは、太陽光発電所の構造の主流が、直列接続してから並列接続されたもの（Ｓｅｒｉａｌ−Ｐａｒａｌｌｅｌ、ＳＰ構造）になっているため、この特許（出願番号２０１０１０２５１７２３．０）の構造の場合は、従来の主流となる太陽電池アレイの接続方式を変える必要があり、実用上で互換性及び経済性が欠けている。これに対して、中国特許（出願番号２０１２１００１５８６１．８）には、主流のＳＰ構造パネルアレイについて、センサの数を節約可能な方法が開示されており、ストリング毎の電池パネルがＭ個で、検出精度がＬである場合は、センサの数をＭ／Ｌまで低減させることができるが、この方法には、明らかな欠点がある。即ち、電池パネルの各ストリングに必要なセンサの数は、依然として多く、もし高解像度が必要な場合、その数が電池パネルの数と同等な程度になってしまい、また、この方法では、各センサの測定電圧範囲が異なり、センサの選択が面倒になる一方、センサの置く場所に対して特別な要求があり、発電所の構築が複雑になってしまう。

先行技術の現状に鑑みて、本願の発明者は、主流のパネルアレイ構造に対して、オンラインでのリアルタイムモニタリングが可能であり、センサの数が少なく、電気的な検出精度が高く、取付及び実現が容易である太陽電池パネルの故障検出システムを提案しようとする。

本発明の目的は、先行技術における欠点に対して、太陽電池アレイパネルの故障をリアルタイムに検出するシステムを提供することにあり、具体的には、大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム、特に、故障したソーラーパネルを検出して位置特定するシステム構造及び方法に関する。本発明は、故障した太陽電池パネルまで正確に位置特定することができるとともに、センサの数を最小限に低減させることができ、従来の発電所における取付及び実現も容易である。

上述した目的を達成するために、本発明の解決手段は、以下の通りである。

本発明は、第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム、第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム、及び／又は、第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムを含む、大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システムを提供している。

具体的に、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、
直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイと、
それぞれが１つの対応した電池ストリングに接続され、該電池ストリングの作動状況を検出するためのいくつかの検出ボックス（Ａタイプ）と、
それぞれの束が１つの電池ストリングにおける各パネルと該電池ストリングに対応した検出ボックス（Ａタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
全ての検出ボックス（Ａタイプ）と接続され、検出ボックス（Ａタイプ）のデータを受信し、検出ボックス（Ａタイプ）に制御信号を送信するための１つの監視端末と、
前記監視端末と接続され、前記監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュールと、を含む。

前記検出ボックス（Ａタイプ）は、１つのストリング電流検出モジュールと、１つのパネル電圧検出モジュールと、１つの制御モジュールとを含み、
前記ストリング電流検出モジュールは、前記検出ボックス（Ａタイプ）に対応した電池ストリングの電流パラメータを検出するためのものであり、ストリング電流線と直列接続され、その出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記パネル電圧検出モジュールは、対応した電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものであり、１束のパネル検出線と接続され、その出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記制御モジュールは、前記ストリング電流検出モジュール及び前記パネル電圧検出モジュールと接続され、前記ストリング電流検出モジュール及び前記パネル電圧検出モジュールに対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものであり、且つ、前記制御モジュールは、前記監視端末と接続され、前記監視端末にデータを送信し、前記監視端末の制御信号を受け取るためのものである。

本発明において、前記パネル電圧検出モジュールの構造は、それぞれが１つの電池パネルの電圧信号検出線に直列接続されたｍ個のパワースイッチと、電圧信号検出線の末端に接続された１つの電圧センサと、を含む。制御モジュールの制御の下で、各パワースイッチが順次にオンされ、更に各電池パネルの電圧信号検出線と前記電圧センサとの接続が順次にオンされ、対応したストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータが順次に測定される。

本発明において、前記ストリング電流検出モジュールの構造は、ストリング電流線に直列接続され、その出力が前記制御モジュールに接続された１つの電流センサを含む。

本発明による前記第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムに対する操作手順は、
１．１監視端末が監視をスタートすることと、
１．２各検出ボックス（Ａタイプ）の制御モジュールが一定時間おきに検出を１回オンすることと、
１．３制御モジュールが電流検出手段から電流値をサンプリングすることと、
１．４１．３と同時に、制御モジュールが各パネルに対応したパワースイッチを順次にオンし、各パネルの電圧値を順次に採集することと、
１．５制御モジュールが、採集された電流、電圧値に基づいてアルゴリズム処理を行うことと、
１．６制御モジュールがデータ及び処理結果を監視端末に送信することと、
１．７監視端末が同一時間内における環境パラメータをサンプリングすることと、
１．８監視端末が、全ての制御モジュールから得られたデータ、環境パラメータに対してアルゴリズム処理を行い、故障したパネルの位置の提示を含む発電所稼働状況の分析結果を出すことと、
１．９監視端末が、故障状況がユーザにより設定された修復要の程度に達しているかどうかを判断し、達している場合、発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復を行い、そうでない場合、１．２に戻ることと、
１．１０発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復が完了したら、１．１に戻る事と、を含む。

本発明の第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム及びその対応した操作手順は、従来のセンサに基づく検出方法におけるセンサの数が多すぎるという問題を克服することができ、ストリング毎に、電流センサ及び電圧センサがそれぞれ１つだけが必要となり、コストが大幅に低減されるとともに、検出のリアルタイム性が良く、オンライン検出が発電所の稼働を妨げず、テスト結果がその後の分析のためのデータベースを自動的に形成するなどの利点がある。

従来の電流検出機能を持つコンバイナボックスモジュールに基づき、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、
直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイと、
それぞれが１つの対応した電池ストリングに接続され、該電池ストリングの作動状況を検出するためのいくつかの検出ボックス（Ｂタイプ）と、
それぞれの束が１つの電池ストリングにおける各パネルと該電池ストリングに対応した検出ボックス（Ｂタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
複数の電池ストリングの電流線と接続され、第１出力が発電功率を外部に伝達するためのものであり、第２出力が監視端末に各ストリング電流検出結果を送信するためのものである１つの電流検出機能付きコンバイナボックスと、
全ての検出ボックス（Ｂタイプ）と接続され、検出ボックス（Ｂタイプ）のデータを受信し、検出ボックス（Ｂタイプ）に制御信号を送信するための監視端末であって、前記電流検出機能付きコンバイナボックスにより出力された各ストリング電流検出結果を同時に受け取る１つの監視端末と、
前記監視端末と接続され、前記監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュールと、を含む。

前記検出ボックス（Ｂタイプ）は、１つのパネル電圧検出モジュールと、１つの制御モジュールとを含み、
前記パネル電圧検出モジュールは、対応した電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものであり、１束のパネル検出線と接続され、その出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記制御モジュールは、前記パネル電圧検出モジュールと接続され、前記パネル電圧検出モジュールに対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものであり、且つ、前記制御モジュールは、前記監視端末と接続され、前記監視端末にデータを送信し、前記監視端末の制御信号を受け取るためのものである。

前記パネル電圧検出モジュールの構造は、前記第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル電圧検出モジュールと同じである。

本発明による前記第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムに対する操作手順は、
２．１監視端末が監視をスタートすることと、
２．２各検出ボックスの制御モジュールが一定時間おきに検出を１回オンすることと、
２．３制御モジュールが各パネルに対応したパワースイッチを順次にオンし、各パネルの電圧値を順次に採集することと、
２．４制御モジュールが、採集された電圧値に基づいてアルゴリズム処理を行うことと、
２．５制御モジュールがデータ及び処理結果を監視端末に送信することと、
２．６監視端末が、同一時間におけるコンバイナボックスからの各ストリング電流値を採集することと、
２．７２．６と同時に、監視端末が、同一時間における環境パラメータを採集することと、
２．８監視端末が、得られたデータに対してアルゴリズム処理を行い、故障したパネルの位置の提示を含む発電所稼働状況の分析結果を出すことと、
２．９故障状況がユーザにより設定された修復要の程度に達しているかどうかを判断し、達している場合、発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復を行い、そうでない場合、２．２に戻ることと、
２．１０発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復が完了したら、２．１に戻ることと、を含む。

本発明の第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム及びその対応した操作手順は、その効果として、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム及びその対応した操作手順の利点に加えて、従来の発電所におけるコンバイナボックスの電流検出データが十分に活用され、検出モジュールの増設に係るコストが更に削減されている。

検出コストを更に低減させるために、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、
直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、２ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイと、
それぞれが２つの並列接続された電池ストリングと接続され、該２つの並列接続された電池ストリングの作動状況を検出するためのいくつかの検出ボックス（Ｃタイプ）と、
それぞれの束が２つの並列接続された電池ストリングにおける各パネルと該２つの並列接続された電池ストリングに対応した検出ボックス（Ｃタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
複数の電池ストリングの電流線と接続され、第１出力が発電功率を外部に伝達するためのものであり、第２出力が監視端末に各ストリング電流検出結果を送信するためのものである１つの電流検出機能付きコンバイナボックスと、
全ての検出ボックス（Ｃタイプ）と接続され、検出ボックス（Ｃタイプ）のデータを受信し、検出ボックス（Ｃタイプ）に制御信号を送信するための監視端末であって、前記電流検出機能付きコンバイナボックスにより出力された各ストリング電流検出結果を同時に受け取る１つの監視端末と、
前記監視端末と接続され、前記監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュールと、含む。

前記検出ボックス（Ｃタイプ）は、１つの第２パネル電圧検出モジュールと、１つの制御モジュールとを含み、
前記第２パネル電圧検出モジュールは、対応した２つの並列接続された電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものであり、１束のパネル検出線と接続され、その出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記制御モジュールは、前記第２パネル電圧検出モジュールと接続され、前記第２パネル電圧検出モジュールに対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものであり、且つ、前記制御モジュールは、前記監視端末と接続され、前記監視端末にデータを送信し、前記監視端末の制御信号を受け取るためのものである。

前記第２パネル電圧検出モジュールの構造は、それぞれが前記２つの並列接続された電池ストリングのうち１つの電池パネルの電圧信号検出線に直列接続された２ｍ個のパワースイッチと、電圧信号検出線の末端に接続された１つの電圧センサと、を含む。制御モジュールの制御の元で、各パワースイッチが順次にオンされ、更に各電池パネルの電圧信号検出線と前記電圧センサとの接続が順次にオンされ、対応した２つの並列接続ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータが順次に測定される。

本発明の第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順は、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順と同じである。

なお、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムには、３つ、４つ及びそれ以上の数で並列接続された電池ストリングによってパネル電圧検出モジュールが共用される場合が更に含まれ、それに合わせて、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル電圧検出モジュールにも、対応した並列接続された電池ストリングに含まれる電池パネル数と一致する数のパワースイッチが含まれる。

本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、その効果として、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの利点に加えて、検出部品の増設に係るコストが大幅に低減されている。

なお、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおける検出ボックス（Ｃタイプ）に含まれる構造は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの検出コストを十分に低減させる効果が奏されるように、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル検出モジュール及びコントローラに用いられることも可能である。

図１は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムのブロック図である。図２は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるストリング電流検出モジュールの１つの実施例である。図３は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル電圧検出モジュールの１つの実施例である。図４は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順である。図５は、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムのブロック図である。図６は、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順である。図７は、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムのブロック図である。図８は、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムのパネル電圧検出モジュールの実施例である。

実施例１
図１は、本発明による第１種の太陽電池パネル検出システムのブロック図であり、このシステムには、直列接続してから並列接続された構造の１つの電池パネルアレイが含まれており、該アレイがｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングには、ｍ個の直列接続された電池パネルが含まれており、図示のように、パネル１１、１２、・・・、１ｍが、１個目の電池ストリングとして直列接続され、パネルｎ１、ｎ２、・・・、ｎｍが、ｎ個目の電池ストリングとして直列接続されるといったようにした上で、これらのｎ個の電池ストリング同士が更に並列接続され、コンバイナボックス（ここで、簡単にするため、不図示）に接続されている。

ｎ個の検出ボックス（Ａタイプ）１１０、・・・、１ｎ０が更に含まれており、それぞれの検出ボックス（Ａタイプ）が１つの対応した電池ストリングに接続され、該電池ストリングの作動状況を検出するためものになっている。同図において、検出ボックス（Ａタイプ）１１０が前述した１個目の電池ストリングに接続され、検出ボックス（Ａタイプ）１ｎ０が前述したｎ個目の電池ストリングに接続されている。

いくつかの束のパネル電圧検出線４０１、４０２、・・・、４０ｎが更に含まれており、それぞれの束のパネル電圧検出線が、１つの電池ストリングにおける各パネルと該電池ストリングに対応した検出ボックス（Ａタイプ）とを接続するためのものになっている。例えば、パネル電圧検出線束４０１は、その一端が、パネル１１、１２、・・・、１ｍから引き出された全てのパネル電圧検出線になっており、他端が、検出ボックス（Ａタイプ）１１０の内部のパネル電圧検出モジュール１１２に接続されているのに対して、パネル電圧検出線束４０ｎは、その一端が、パネルｎ１、ｎ２、・・・、ｎｍから引き出された全てのパネル電圧検出線になっており、他端が、検出ボックス（Ａタイプ）ｎ１０の内部のパネル電圧検出モジュールｎ１２に接続されている。

全ての検出ボックス（Ａタイプ）１１０、・・・、１ｎ０と接続され、検出ボックス（Ａタイプ）１１０、・・・、１ｎ０のデータを受信し、検出ボックス（Ａタイプ）１１０、・・・、１ｎ０に制御信号を送信するための１つの監視端末３０１が更に含まれている。

監視端末３０１と接続され、監視端末３０１に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュール２０１が更に含まれている。

検出ボックス（Ａタイプ）１１０、・・・、１ｎ０は、その内部構造が同じであり、検出ボックス（Ａタイプ）１１０を例として、その内部構造を説明すると、
１つのストリング電流検出モジュール１１１と、１つのパネル電圧検出モジュール１１２と、１つの制御モジュール１１３とが含まれている。
ストリング電流検出モジュール１１１は、１個目の電池ストリング（パネル１１、１２、・・・、１ｍが直列接続して構成されたもの）と直列接続され、１個目の電池ストリングの電流パラメータを採集するためのものであり、その出力が制御モジュール１１３に接続されている。
パネル電圧検出モジュール１１２は、１個目の電池ストリングにおける各電池パネル１１、１２、・・・、１ｍの電圧パラメータを検出するためのものであり、１束のパネル検出線４０１と接続され、その出力が制御モジュール１１３に接続されている。
制御モジュール１１３は、ストリング電流検出モジュール及びパネル電圧検出モジュールと接続され、ストリング電流検出モジュール１１１及びパネル電圧検出モジュール１１２に対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものである。制御モジュール１１３は、監視端末３０１と接続され、監視端末３０１にデータを送信し、監視端末３０１の制御信号を受け取るためのものである。

実施例２
図２は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるストリング電流検出モジュールの１つの実施例であり、各電池ストリングとコンバイナボックスとの間に１つの電流センサ２１１が接続されている。電流センサ２１１は、その位置する電池ストリングの電流を測定するためのものであり、その出力が、該電池ストリングが接続されている検出ボックス（Ａタイプ）における制御モジュールに接続されている（図１に示す）。図３は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル電圧検出モジュールの１つの実施例を示しており、簡単にするため、図３には、１つの電池ストリングに対応したパネル電圧検出モジュールのみが例として示されている。パワースイッチ３２１、３２２、・・・、３２ｎは、それぞれ、電池パネル３５１、３５２、・・・、３５ｎの局所検出線に接続されており、制御信号線３３０は、パワースイッチ３２１、３２２、・・・、３２ｎの制御端とそれぞれ接続されている。制御信号線３３０が制御モジュールの出力からのものであり、各電池パネルの局所検出線がパワースイッチ３２１、３２２、・・・、３２ｎを通過してから、パネル電圧検出線３４０として集められ、電圧センサ３１０に接続されている。電圧センサ３０１の出力より採集された電圧値は、制御モジュールに送信される。制御モジュールは、監視端末と接続されている。

その作動過程は、以下の通りである。制御モジュールは、制御信号線３３０を介して制御信号を送信して、パワースイッチ３２１、３２２、・・・、３２ｎを順次にオンし、更に各電池パネルの電圧信号の局所検出線と電圧センサ３１０との接続を順次にオンし、各電池パネルの電圧パラメータを順次に測定して、処理のために制御モジュールに送信する。

図１に示す構造も参照して、図４は、本発明による第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順の実施例を示している。その具体的なステップとして、
まず、監視端末３０１が監視をスタートすること（４０１）と、
各検出ボックス（Ａタイプ）１１０、・・・、１ｎ０の制御モジュール１１１、・・・、１ｎ１が一定時間おきに検出を１回オンすること（４０２）と、
各制御モジュール１１３、・・・、１ｎ３が、電流検出手段１１１、・・・、１ｎ１から電流値をサンプリングすること（４０３）と、
（４０３）と同時に、各制御モジュール１１３、・・・、１ｎ３が、その対応したストリングにおける各直列接続パネルに対応したパワースイッチを順次にオンし、各パネルの電圧値を順次に採集すること（４０４）と、
制御モジュール１１３、・・・、１ｎ３が、採集された電流、電圧値に基づいてアルゴリズム処理を行うこと（４０５）と、
制御モジュール１１３、・・・、１ｎ３がデータ及び処理結果を監視端末３０１に送信すること（４０６）と、
監視端末３０１が、同一時間内で、環境パラメータ検出モジュール２０１から環境パラメータをサンプリングすること（４０７）と、
監視端末３０１が、全ての制御モジュールから得られたデータ及び環境パラメータに対してアルゴリズム処理を行い、故障したパネルの位置の提示を含む発電所稼働状況の分析結果を出すこと（４０８）と、
監視端末３０１が、故障状況がユーザにより設定された修復要の程度に達しているかどうかを判断し（４０９）、達している場合、発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復を行い（４１０）、そうでない場合、４０２に戻ることと、
発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復が完了したら、（４０１）に戻ることと、を含む。

実施例３
従来の電流検出機能を持つコンバイナボックスモジュールに基づき、図５は、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの構造の１つの実施例を示している。このシステムには、直列接続してから並列接続された構造の１つの電池パネルアレイが含まれている。電池パネルアレイの構造は、図１におけるものと同じである。該アレイは、ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている。

いくつかの検出ボックス（Ｂタイプ）５１０、・・・、５ｎ０が更に含まれている。それぞれの検出ボックス（Ｂタイプ）が、１つの対応した電池ストリングに接続され、該電池ストリングの作動状況を検出するためのものになっており、同図において、検出ボックス（Ｂタイプ）５１０が１個目の電池ストリングに接続され、検出ボックス（Ｂ）５ｎ０が前述したｎ個目の電池ストリングに接続されている。

図１における構造と同様に、図５における構造には、それぞれの束が１つの電池ストリングにおける各パネルと該電池ストリングに対応した検出ボックス（Ｂタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線が更に含まれている。

図５の構造には、複数の電池ストリングの電流線と接続され、その第１出力が、発電功率を外部に伝達するためのものであり、その第２出力が、監視端末に各ストリング電流検出結果を送信するためのものである１つの電流検出機能付きコンバイナボックス５０１が更に含まれている。

全ての検出ボックス（Ｂタイプ）５１０、・・・、５ｎ０と接続され、検出ボックス（Ｂタイプ）５１０、・・・、５ｎ０のデータを受信し、検出ボックス（Ｂタイプ）５１０、・・・、５ｎ０に制御信号を送信するための監視端末であって、前記電流検出機能付きコンバイナボックス５０１により出力された各ストリング電流検出結果を受け取る１つの監視端末と、
監視端末と接続され、監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュール５０２とが更に含まれている。

検出ボックス（Ｂタイプ）５１０、・・・、５ｎ０は、その内部構造が同じである。検出ボックス（Ｂタイプ）５１０を例として、その内部構造を説明すると、
１つのパネル電圧検出モジュール５１１と、１つの制御モジュール５１２とが含まれている。
パネル電圧検出モジュール５１１は、対応した電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものである。パネル電圧検出モジュール５１１は、１束のパネル検出線と接続され、その出力が制御モジュール５１２に接続されている。
制御モジュール５１２は、パネル電圧検出モジュール５１１と接続される。制御モジュール５１２は、パネル電圧検出モジュール５１１に対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものである。制御モジュール５１２は、監視端末と接続され、監視端末にデータを送信し、監視端末の制御信号を受け取るためのものになっている。

前記パネル電圧検出モジュール５１１の構造は、図３におけるパネル電圧検出モジュールの構造と同じである。

実施例４
図５の構造も参照して、図６は、本発明による第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順の実施例を示している。その具体的なステップとして、
まず、監視端末が監視をスタートすること（６０１）と、
各検出ボックス（Ｂタイプ）の制御モジュール一定時間おきに検出を１回オンすること（６０２）と、
各制御モジュールが、その接続された各電池パネルに対応したパワースイッチを順次にオンし、各電池パネルの電圧パラメータ値を順次に採集すること（６０３）と、
各制御モジュールが、採集された電圧値に基づいてアルゴリズム処理を行うこと（６０４）と、
各制御モジュールがデータ及び処理結果を監視端末に送信すること（６０５）と、
監視端末が、同一時間における電流検出機能付きコンバイナボックス５０１からの各ストリング電流パラメータ値を採集すること（６０６）と、
（６０６）と同時に、監視端末が、同一時間内における環境パラメータ検出モジュール５０２からの環境パラメータを採集すること（６０７）と、
監視端末が、得られたデータに対してアルゴリズム処理を行い、故障したパネルの位置の提示を含む発電所稼働状況の分析結果を出すこと（６０８）と、
故障状況がユーザにより設定された修復要の程度に達しているかどうかを判断し（６０９）、達している場合、発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復を行い（６１０）、そうでない場合、（６０２）に戻ることと、
発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復（６１０）が完了したら、（６０１）に戻ることと、を含む。

実施例５
図７を参照して、図７は、本発明による第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの構造の実施例を示している。このシステムには、１つの直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、２ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイが含まれている。

いくつかの検出ボックス（Ｃタイプ）７１０、・・・、７ｎ０が更に含まれている。それぞれの検出ボックス（Ｃタイプ）が、２つの並列接続された電池ストリングと接続され、これらの２つの並列接続された電池ストリングの作動状況を検出するためのものである。

それぞれの束が２つの並列接続された電池ストリングにおける各パネルと該２つの並列接続された電池ストリングに対応した検出ボックス（Ｃタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
複数の電池ストリングの電流線と接続され、その第１出力が発電功率を外部に伝達するためのものであり、その第２出力が監視端末７０２に各ストリング電流検出結果を送信するためのものである１つの電流検出機能付きコンバイナボックス７０１と、
全ての検出ボックス（Ｃタイプ）７１０、・・・、７ｎ０と接続され、検出ボックス（Ｃタイプ）７１０、・・・、７ｎ０のデータを受信し、検出ボックス（Ｃタイプ）７１０、・・・、７ｎ０に制御信号を送信するための監視端末であって、電流検出機能付きコンバイナボックス７０１により出力された各ストリング電流検出結果を同時に受け取る１つの監視端末７０２と、
監視端末７０２と接続され、監視端末７０２に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュール７０３とが更に含まれている。

検出ボックス（Ｃタイプ）７１０、・・・、７ｎ０は、その内部構造が同じである。検出ボックス（Ｃタイプ）７１０を例として、その内部構造を説明すると、
１つの第２パネル電圧検出モジュール７１１と、１つの制御モジュール７１２とが含まれている。
第２パネル電圧検出モジュール７１１は、対応した２つの並列接続された電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものである。第２パネル電圧検出モジュール７１１は、１束のパネル検出線と接続され、その出力が制御モジュール７１２に接続されている。
制御モジュール７１２は、第２パネル電圧検出モジュール７１１と接続されている。制御モジュール７１２は、前記第２パネル電圧検出モジュール７１１に対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものである。且つ、制御モジュール７１２は、監視端末７０２と接続され、監視端末７０２にデータを送信し、監視端末７０２の制御信号を受け取るためのものになっている。

実施例６
図８を参照して、図８は、図７における第２パネル電圧検出モジュール７１１の構造実施例を示している。その構造には、１つの電圧センサ８０１と、２ｍ個（ｍは電池パネルストリング毎の数）のパワースイッチ８１１、８１２、・・・、８１ｍ、８２１、８２２、・・・、８２ｍとが含まれており、それぞれのパワースイッチが１つの電池パネルの電圧信号検出線に直列接続され、電圧センサ８０１が電圧信号検出線８０４の末端に接続されている。制御モジュール８０２の制御の下で、各パワースイッチが順次にオンされ、更に各電池パネルの電圧信号の局所検出線と電圧センサ８０１との接続が順次にオンされ、対応した２ｍ個の電池パネルの電圧パラメータが順次に測定される。

本発明において、図７に示した構造の操作手順は、図６に示した操作手順と同じである。図７に示した第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、３つ、４つ及びそれ以上の数毎に並列接続された電池ストリングによってパネル電圧検出モジュールが共用される場合に拡張してもよく、それに合わせて、その採用されたパネル電圧検出モジュールにも、対応した並列接続された電池ストリングに含まれる電池パネル数と一致する数のパワースイッチが含まれる。

本発明において、図８に示した検出ボックス（Ｃタイプ）に含まれる構造は、図１に示した第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの検出コストを十分に低減させる効果が奏されるように、図１に示した第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル検出モジュール及びコントローラに用いられることも可能である。

実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形式又は詳細に変更がなされ得ることが分かるであろう。

Claims

第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム、第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システム、及び第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムを含み、
前記第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、
直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイと、
それぞれが１つの対応した電池ストリングに接続され、該電池ストリングの作動状況を検出するためのいくつかの検出ボックス（Ａタイプ）と、
それぞれの束が１つの電池ストリングにおける各パネルと該電池ストリングに対応した検出ボックス（Ａタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
全ての検出ボックス（Ａタイプ）と接続され、検出ボックス（Ａタイプ）のデータを受信し、検出ボックス（Ａタイプ）に制御信号を送信するための１つの監視端末と、
前記監視端末と接続され、前記監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュールと、を含み、
前記検出ボックス（Ａタイプ）は、１つのストリング電流検出モジュールと、１つのパネル電圧検出モジュールと、１つの制御モジュールとを含み、
前記ストリング電流検出モジュールは、ストリング電流線と直列接続され、当該ストリング電流検出モジュールの出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記パネル電圧検出モジュールは、１束のパネル検出線と接続され、当該パネル電圧検出モジュールの出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記制御モジュールは、前記ストリング電流検出モジュール及び前記パネル電圧検出モジュールと接続され、且つ、前記制御モジュールは、前記監視端末と接続され、
前記パネル電圧検出モジュールは、
それぞれが１つの電池パネルの電圧信号検出線に直列接続されたｍ個のパワースイッチと、
電圧信号検出線の末端に接続された１つの電圧センサと、を含み、
前記第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、
直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、２ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイと、
それぞれが２つの並列接続された電池ストリングと接続され、前記２つの並列接続された電池ストリングの作動状況を検出するためのいくつかの検出ボックス（Ｃタイプ）と、
それぞれの束が２つの並列接続された電池ストリングにおける各パネルと該２つの並列接続された電池ストリングに対応した検出ボックス（Ｃタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
複数の電池ストリングの電流線と接続され、第１出力が発電電力を外部に伝達するためのものであり、第２出力が監視端末に各ストリング電流検出結果を送信するためのものである１つの電流検出機能付きコンバイナボックスと、
全ての検出ボックス（Ｃタイプ）と接続され、検出ボックス（Ｃタイプ）のデータを受信し、検出ボックス（Ｃタイプ）に制御信号を送信するための監視端末であって、前記電流検出機能付きコンバイナボックスにより出力された各ストリング電流検出結果を同時に受け取る１つの監視端末と、
前記監視端末と接続され、前記監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュールと、を含み、
前記第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムには、３つ、４つ及びそれ以上の数毎に並列接続された電池ストリングによってパネル電圧検出モジュールが共用されるように拡張したものが更に含まれ、前記第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの採用されたパネル電圧検出モジュールには、対応した並列接続された電池ストリングに含まれる電池パネル数と一致する数のパワースイッチが含まれ、
ｎは2以上の整数であり、且つｍは2以上の整数である
大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記制御モジュールは、各パワースイッチが順次にオンされ、更に各電池パネルの電圧信号検出線と前記電圧センサとの接続が順次にオンされ、対応したストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータが順次に測定されるように制御する
請求項１に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記ストリング電流検出モジュールの構造は、
ストリング電流線に直列接続された１つの電流センサであって、当該電流センサの出力が前記制御モジュールに接続された１つの電流センサを含む
請求項１に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
請求項１に記載の第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムに対する操作手順であって、
（１．１）監視端末が監視をスタートすることと、
（１．２）各検出ボックス（Ａタイプ）の制御モジュールが一定時間おきに検出を１回オンすることと、
（１．３）制御モジュールが電流検出手段から電流値をサンプリングすることと、
（１．４）（１．３）と同時に、制御モジュールが各パネルに対応したパワースイッチを順次にオンし、各パネルの電圧値を順次に採集することと、
（１．５）制御モジュールが、採集された電流、電圧値に基づいてアルゴリズム処理を行うことと、
（１．６）制御モジュールがデータ及び処理結果を監視端末に送信することと、
（１．７）監視端末が同一時間内における環境パラメータをサンプリングすることと、
（１．８）監視端末が、全ての制御モジュールから得られたデータ、環境パラメータに対してアルゴリズム処理を行い、故障したパネルの位置の提示を含む発電所稼働状況の分析結果を出すことと、
（１．９）監視端末が、故障状況がユーザにより設定された修復要の程度に達しているかどうかを判断し、達している場合、発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復を行い、そうでない場合、（１．２）に戻ることと、
（１．１０）発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復が完了したら、（１．１）に戻ることと、を含む
操作手順。
前記第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムは、
直列接続してから並列接続された構造の電池パネルアレイであって、ｎ個の並列接続された電池ストリングを含み、それぞれの電池ストリングにｍ個の直列接続された電池パネルが含まれている電池パネルアレイと、
それぞれが１つの対応した電池ストリングに接続され、該電池ストリングの作動状況を検出するためのいくつかの検出ボックス（Ｂタイプ）と、
それぞれの束が１つの電池ストリングにおける各パネルと該電池ストリングに対応した検出ボックス（Ｂタイプ）とを接続するためのいくつかの束のパネル電圧検出線と、
複数の電池ストリングの電流線と接続され、第１出力が発電電力を外部に伝達するためのものであり、第２出力が監視端末に各ストリング電流検出結果を送信するためのものである１つの電流検出機能付きコンバイナボックスと、
全ての検出ボックス（Ｂタイプ）と接続され、検出ボックス（Ｂタイプ）のデータを受信し、検出ボックス（Ｂタイプ）に制御信号を送信するための監視端末であって、前記電流検出機能付きコンバイナボックスにより出力された各ストリング電流検出結果を同時に受け取る１つの監視端末と、
前記監視端末と接続され、前記監視端末に環境パラメータを送信するための１つの環境パラメータ検出モジュールと、を含む
請求項１に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記検出ボックス（Ｂタイプ）は、１つのパネル電圧検出モジュールと、１つの制御モジュールとを含み、
前記パネル電圧検出モジュールは、対応した電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものであり、１束のパネル検出線と接続され、当該パネル電圧検出モジュールの出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記制御モジュールは、前記パネル電圧検出モジュールと接続され、前記パネル電圧検出モジュールに対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものであり、且つ、前記制御モジュールは、前記監視端末と接続され、前記監視端末にデータを送信し、前記監視端末の制御信号を受け取るためのものである
請求項５に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記検出ボックス（Ｂタイプ）のパネル電圧検出モジュールは、前記検出ボックス（Ａタイプ）のパネル電圧検出モジュールと同じ構造を有する
請求項６に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
請求項５に記載の第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムに対する操作手順であって、
（２．１）監視端末が監視をスタートすることと、
（２．２）各検出ボックスの制御モジュールが一定時間おきに検出を１回オンすることと、
（２．３）制御モジュールが各パネルに対応したパワースイッチを順次にオンし、各パネルの電圧値を順次に採集することと、
（２．４）制御モジュールが、採集された電圧値に基づいてアルゴリズム処理を行うことと、
（２．５）制御モジュールがデータ及び処理結果を監視端末に送信することと、
（２．６）監視端末が、同一時間におけるコンバイナボックスからの各ストリング電流値を採集することと、
（２．７）（２．６）と同時に、監視端末が、同一時間における環境パラメータを採集することと、
（２．８）監視端末が、得られたデータに対してアルゴリズム処理を行い、故障したパネルの位置の提示を含む発電所稼働状況の分析結果を出すことと、
（２．９）故障状況がユーザにより設定された修復要の程度に達しているかどうかを判断し、達している場合、発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復を行い、そうでない場合、（２．２）に戻ることと、
（２．１０）発電所のメンテナンス及びパネル故障の修復が完了したら、（２．１）に戻ることと、を含む
操作手順。
前記検出ボックス（Ｃタイプ）は、１つの第２パネル電圧検出モジュールと、１つの制御モジュールとを含み、
前記第２パネル電圧検出モジュールは、対応した２つの並列接続された電池ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータを検出するためのものであり、１束のパネル検出線と接続され、当該第２パネル電圧検出モジュールの出力が前記制御モジュールに接続されており、
前記制御モジュールは、前記第２パネル電圧検出モジュールと接続され、前記第２パネル電圧検出モジュールに対する制御、並びに、データ収集及び処理の機能を実行するためのものであり、且つ、前記制御モジュールは、前記監視端末と接続され、前記監視端末にデータを送信し、前記監視端末の制御信号を受け取るためのものである
請求項１に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記第２パネル電圧検出モジュールは、
それぞれが前記２つの並列接続された電池ストリングのうち１つの電池パネルの電圧信号検出線に直列接続された２ｍ個のパワースイッチと、
電圧信号検出線の末端に接続された１つの電圧センサと、を含み、
前記制御モジュールの制御の下で、各パワースイッチが順次にオンされ、更に各電池パネルの電圧信号検出線と前記電圧センサとの接続が順次にオンされ、対応した２つの並列接続ストリングにおける各電池パネルの電圧パラメータが順次に測定される
請求項９に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記第３種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順は前記第２種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムの操作手順と同じである
請求項１に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。
前記検出ボックス（Ｃタイプ）に含まれる第２パネル電圧検出モジュール及び制御モジュールは、前記第１種の太陽電池パネル故障検出と位置特定システムにおけるパネル電圧検出モジュール及び制御モジュールに用いられる請求項９に記載の大型の太陽電池アレイにおける電池パネルの故障検出と位置特定システム。