JP7073802B2 - 太陽光発電システムの故障検査装置 - Google Patents
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る場合、複数の並列回路のうちの2つの並列回路の抵抗値の比較を行い、並列回路内の断線を判定することができる。すなわち、回路の何れかの場所において断線が発生した場合であっても、全体としての抵抗値は大きく変わらず、断線の判別が困難である並列回路について、回路同士の抵抗値の比較を行うことによって、断線を容易に検出することができる。また、並列回路の中から、直列に接続する部分を抽出して抵抗値を計測する必要はない。すなわち、検査に手間を要さない。
図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、太陽光発電システムの概要の一例を模式的に例示する。太陽光発電システム1は、例えば3つの太陽電池(PV)ストリング2A、2B、2Cを備える。PVストリング2A、2B、2Cは、それぞれ複数の太陽電池モジュール(PV)3から形成される。PVストリング2A、2B、2Cは、それぞれ例えば3つのPV3が直列に接続され、さらにそれら直列に接続されたPV3が3つ並列に並べられている。ただし、PVストリング内のPV3の個数、直列数や並列数は何個でもよい。また、PV3は、直列接続された複数の太陽電池セルを備え、パネル状に形成される。
、PVストリングの開放電圧を計測するPV電圧計測回路58を備える。PVストリングの開放電圧は、例えば日射などの環境の変動に応じて変化する。
次に、本実施形態に係る太陽光発電システムに含まれる太陽電池ストリングの検査装置の一例について説明する。図1は、太陽光発電システム1の概要の一例を模式的に例示する。太陽光発電システム1は、例えば3つのPVストリング2A、2B、2Cを備える。PVストリング2A、2B、2Cは、それぞれ複数のPV3から形成される。PVストリング2A、2B、2Cは、それぞれ例えば3つのPV3が直列に接続され、さらにそれら直列に接続されたPV3が3つ並列に並べられている。ただし、PVストリング内のPV3の個数、直列数や並列数は何個でもよい。また、PV3は、直列接続された複数の太陽電池セルを備え、パネル状に形成される。ここで、PVストリング2A、2B、2Cは、それぞれ本発明の「少なくとも1つ以上の太陽電池から形成される回路」の一例である。また、本実施形態では、PVストリングの数を3つとしているが、PVストリングの数は3つに限定されず、何個でもよい。
ストリング2A、2B、2Cにおいて発電された電力は、電流供給回路5A、5Bを介してPCS4へ供給される。また、太陽光発電システム1は、電力供給回路の途中に電流の逆流を防止するダイオード6を備える。
次に、検査装置51の動作例を説明する。検査装置51は、CPUがメモリに格納された検査プログラムを実行することで、以下の動作を実現する。
ステップS101では、スイッチ53P、53Nを切り替え、検査回路52と検査の際に基準となるPVストリング(以下、基準PVストリングといい、本発明の「比較対象の回路」の一例である)を繋げる。ここでは、基準PVストリングは、例えばPVストリング2Aとする。
ステップS102では、PV電圧計測回路58においてPVストリングの開放電圧を計測する。また、検査装置51は、基準PVストリングへ検査信号を印加し、基準PVストリングの抵抗値を計測する。ただし、基準PVストリングは、予め断線していないことが確認されているものとする。また、PVストリングの開放電圧の計測方法及びストリングの抵抗値の計測方法の詳細は、後述する。
ステップS103では、検査回路52と検査対象のPVストリングを繋ぎ、ステップS102と同様にして、PVストリングの開放電圧を計測する。また、検査対象のPVストリングの抵抗値を、ステップS102と同様にして求める。ここで、検査対象のPVストリングは、例えばストリング2Bとする。また、検査対象のPVストリングは、本発明の「検査対象の回路」の一例である。
ステップS104では、検査対象のPVストリングの断線の判定を行う。検査対象のPVストリングの断線を判定する場合、基準PVストリングの抵抗値を計測した場合のPVストリングの開放電圧と、検査対象のPVストリングの抵抗値を計測した場合のPVストリングの開放電圧とを比較する。また、基準PVストリングの抵抗値と検査対象のPVストリングの抵抗値とを比較する。比較方法の詳細は後述する。
の計測の手順の詳細の一例を模式的に例示する。
ステップS102-1では、まずPV電圧計測回路58においてPVストリングの開放電圧を計測する。そして、PV電圧演算部74は、計測されたPVストリングの開放電圧に関する信号を受信し、PVストリングの開放電圧を演算する。PV電圧演算部74において演算して求まった開放電圧(以下、Voc1という)は、記憶部78へ記憶される。
ステップS102-2では、PVストリングの開放電圧の計測後、PVストリングの抵抗値を求める。検査回路52は、PVストリングに検査信号を印加する。そして、信号電流計測回路56は、PVストリングに印加される電流を計測する。また、信号電圧計測回路57は、PVストリングに印加される電圧を計測する。その後、信号電流演算部72は、計測された電流に関する信号を受信し、電流を演算する。また、信号電圧演算部73は、計測された電圧に関する信号を受信し、電圧を演算する。また、抵抗演算部75は、演算された電流と電圧に基づいて、PVストリングの抵抗値を演算する。具体的には、抵抗演算部75は、例えば、信号の電圧と電流の波形から抵抗成分を算出する。
ステップS102-3では、PV電圧計測回路58においてPVストリングの開放電圧を再度計測する。そして、ステップS102-1と同様に、PV電圧演算部74は、計測されたPVストリングの開放電圧に関する信号を受信し、PVストリングの開放電圧を演算する。PV電圧演算部74において演算して求まった開放電圧(以下、Voc2という)は、記憶部78へ記憶される。
ステップS102-4では、環境変動判定部77は、Voc1とVoc2の差分を計算する。そして、Voc1とVoc2の差分が所定の判定値以下であるか否かの判定を行う。Voc1とVoc2の差分が所定の判定値よりも大きい場合、ステップS102-1へ戻り、開放電圧及び抵抗値は、再計測される。
ステップS102-5では、Voc1とVoc2の差分が所定の判定値以下の場合、ステップS102-2における抵抗値の計測中に環境の変動がなかったものとする。そして、ステップS102-2で求めた抵抗値をPVストリングの抵抗値(以下Rsという)として記憶部78へ記憶する。
ステップS104-1では、環境変動判定部77は、基準PVストリングのVoc1と検査対象のPVストリングのVoc1の差分(以下、ΔVoc1という)を計算する。また、基準PVストリングのVoc2と検査対象のPVストリングのVoc2の差分(以下、ΔVoc2という)を計算する。
ステップS104-2では、環境変動判定部77が、ΔVoc1又はΔVoc2が、所定の判定値よりも大きいか否かを判定する。
ステップS104-3では、ΔVoc1又はΔVoc2が、所定の判定値よりも大きい場合、基準PVストリング及び検査対象のPVストリングの抵抗値は、再計測される。再計測の手順は、ステップS102以降のステップの通りとする。
ステップS104-4では、ΔVoc1及びΔVoc2が、所定の判定値以下である場合、故障判定部76は、基準PVストリングのRsと検査対象のPVストリングのRsの差分(以下、ΔRsという)を計算する。
ステップS104-5では、故障判定部76は、ΔRsが、所定の判定値よりも大きいか否かを判定する。
ステップS104-6では、ΔRsが所定の判定値以下である場合、検査対象のPVストリングは良品と判定される。
ステップS104-7では、ΔRsが所定の判定値よりも大きい場合、検査対象のPVストリングは、断線と判定される。
上記の太陽光発電システム1は、PVストリング2A、2B、2C内のPV3が並列に設けられているため、PVストリングの何れかの場所において断線が発生した場合であっても、PVストリング全体の抵抗値は大きく変動しない。すなわち、PVストリング全体の抵抗値を単に計測するだけでは、断線の検出を行うことが困難である。しかしながら、検査装置51であれば、各PVストリングの抵抗値を比較して断線の検出を行っている。よって、断線を容易に検出することができる。
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
本変形例では、太陽光発電システム1は、検査装置51Aを備える。検査装置51Aは、検査装置51とハードウエア構成は同じであるが、夜間にPVストリングの断線の検査を行う。図6は、本変形例における検査装置51Aの断線検査手順の概要を示すフローチャートの一例を模式的に例示する。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
ステップS201では、スイッチ53P、53Nを切り替え、検査回路52と基準PVストリングを繋げる。ここでは、基準PVストリングは、例えばPVストリング2Aとする。
ステップS202では、検査装置51は、基準PVストリングへ検査信号を印加し、基準PVストリングの抵抗値を計測する。ただし、基準PVストリングは、予め断線していないことが確認されているものとする。
ステップS203では、検査回路52と検査対象のPVストリングを繋ぎ、ステップS202と同様にして、検査対象のPVストリングの抵抗値を計測する。ここで、検査対象のPVストリングは、例えばストリング2Bとする。
ステップS204では、検査対象のPVストリングの断線の判定を行う。基準PVストリングの抵抗値と検査対象のPVストリングの抵抗値とを比較する。ただし、検査対象のPVストリングの断線を判定する場合、基準PVストリングの抵抗値を計測した場合のP
Vストリングの開放電圧と、検査対象のPVストリングの抵抗値を計測した場合のPVストリングの開放電圧との比較は行わなくてもよい。
上記の検査装置51Aであれば、夜間にPVストリングの断線の検査を行うため、日射などによる抵抗値計測中のPVストリングの設置環境の変動を考慮しなくともよい。すなわち、PVストリングの抵抗値の計測を行う際に、抵抗値計測の前後においてPV開放電圧を計測しなくともよく、また、基準PVストリングの抵抗値と検査対象のPVストリングの抵抗値の比較の際に、基準PVストリングと検査対象のPVストリングのVoc1及びVoc2の比較を行わなくてよい。すなわち、計測に手間を要しない。
本変形例では、太陽光発電システム1は、検査装置51Bを備える。検査装置51Bは、図示しないが、ストリング2A、2B、2Cごとに、検査回路52A、52B、52Cを備える。すなわち、検査装置51Bは、ストリングごとに検査回路を備える。そして、検査装置51Bは、検査回路52A、52B、52Cを使用して一遍に各PVストリングの抵抗値を計測し、その後計測された各PVストリングの抵抗値を比較する。
検査回路52A、52B、52CをそれぞれPVストリング2A、2B、2Cと繋げる。
検査装置51Bは、検査回路52A、52B、52Cにおいて、それぞれ検査信号を生成し、ストリング2A、2B、2Cへ検査信号を印加する。そして、ストリング2A、2B、2Cの抵抗値を一遍に計測する。各ストリングの抵抗値の計測方法は、ステップS102-2の通りである。また、計測されたストリング2A、2B、2Cの抵抗値は、記憶部78に記憶される。
故障判定部76は、記憶部78に記憶されたストリング2A、2B、2Cの抵抗値を所定の判定値と比較し、各ストリングの断線の判定を行う。
上記の変形例のような検査装置51Aであれば、全てのPVストリングの抵抗値を一遍に計測するため、計測する時間が短縮される。よって、日射などによるPVストリングの
設置環境の変動が抵抗値の計測に及ぼす影響は抑制される。すなわち、PVストリングの抵抗値の計測を行う場合に、抵抗値の計測の前後においてPV開放電圧を計測し、設置環境の変動を考慮しなくともよく、計測に手間を要しない。
本変形例では、太陽光発電システム1は、検査装置51Cを備える。検査装置51Cは、第一の検査方法と第二の検査方法の2つの検査方法を選択することのできる検査装置である。また、検査装置51Cは、制御装置71Cを備える。
ステップS401では、スイッチ53P、53Nを切り替え、検査回路52と検査対象のPVストリングを繋げる。ここでは、検査対象のPVストリングは、例えばPVストリング2Aとする。
ステップS402では、検査装置51Cは、検査対象のPVストリングへ検査信号を印加し、検査対象のPVストリングの抵抗値を計測する。
ステップS403では、第二の故障判定部79が、検査対象のPVストリングの抵抗値と所定の判定値とを比較し、断線の判定を行う。ここで、所定の判定値は、予め決定され、記憶部78に記憶されている。
入力部59において第一の検査方法あるいは第二の検査方法の何れかが選択された場合、制御装置71Cは入力部59から検査方法の選択に関する信号を受信する。そして、検査装置51Cは、PVストリングの検査を開始する。
第一の検査方法が選択された場合、制御装置71Cは、ステップS101からステップS104のようにPVストリングの断線の検査を行う。
第二の検査方法が選択された場合、制御装置71Cは、ステップS401からステップS403のようにPVストリングの断線の検査を行う。
上記のような検査装置51Cの場合、第二の検査方法は、基準PVストリングの抵抗値を計測せずに断線の検出を行っている。また、PV電圧計測回路58によるPV開放電圧の計測を行っていない。すなわち、第二の検査方法は、第一の検査方法と比較して、検査に時間を要さない。よって、検査装置51Cは、ユーザが検査に要する時間を節減したい場合、ユーザの需要に対応することのできる利便性の高い装置である。
また、検査装置は、テスターであってもよい。図12は、検査装置がテスターである場合の概要の一例を模式的に例示する。検査装置がテスター60である場合、図12に示すように、太陽光発電システム1は、PCS4とPVストリングとを遮断する遮断機61を備える。そして、テスター60は、遮断機61の端子に接続される。そして、PVストリングには、テスター60から電圧が印加され、テスター60によってPVストリング内を流れる電流は計測される。図12は、例えばテスター60によってストリング2Bを検査している例を示している。
<発明1>
少なくとも1つ以上の太陽電池から形成される回路が複数設けられている(2A、2B、2C)太陽光発電システム(1)の故障検査装置(51)であって、
前記複数の回路の抵抗値を計測する抵抗値計測部(75)と、
前記複数の回路のうちの検査対象の回路の抵抗値と、前記複数の回路のうちの比較対象の回路の抵抗値との比較に基づき、前記検査対象の回路の故障を判定する故障判定部(76)と、を備える、
太陽光発電システムの故障検査装置(51)。
<発明2>
前記抵抗値計測部(75)において前記回路の抵抗値が計測される場合に、前記太陽電池の設置環境を計測する環境計測部(58)と、
前記環境計測部(58)における前記設置環境の計測に基づいて、前記回路の抵抗値を計測している間の前記設置環境の変動を判定する環境変動判定部(77)と、をさらに備え、
前記環境変動判定部(77)において前記設置環境が変動したと判定された場合に、前記抵抗値計測部(75)は、前記検査対象の回路の抵抗値と前記比較対象の回路の抵抗値のうち、少なくともいずれか一方の再計測を行う、
発明1に記載の太陽光発電システムの故障検査装置(51)。
<発明3>
前記環境計測部(58)は、前記回路の開放電圧を計測する開放電圧計測手段(58)を備える、
発明2に記載の太陽光発電システムの故障検査装置(51)。
<発明4>
前記検査対象の回路の抵抗値を所定の判定条件と比較し、前記検査対象の回路の故障を判定する第二の故障判定部(79)をさらに備え、
前記検査対象の回路の故障を判定する場合に、前記故障判定部(76)と前記第二の故障判定部(79)のうち、少なくともいずれか一方を使用する、
発明1から3のうち何れか1項に記載の太陽光発電システムの故障検査装置(51C)。
<発明5>
前記少なくとも1つ以上の太陽電池から形成される回路は、並列回路である、
発明1から4のうち何れか1項に記載の太陽光発電システムの故障検査装置(51)。
2A、2B、2C・・・PVストリング
3・・・太陽電池モジュール
4・・・PCS
5A、5B・・・電流供給回路
6・・・ダイオード
51、51A、51B、51C・・・検査装置
52、52A、52B、52C・・・検査回路
53P、53N・・・スイッチ
54・・・発振回路
55・・・信号注入回路
56・・・信号電流計測回路
57・・・信号電圧計測回路
58・・・PV電圧計測回路
59・・・入力部
60・・・テスター
61・・・遮断機
71、71C・・・制御装置
72・・・信号電流演算部
73・・・信号電圧演算部
74・・・PV電圧演算部
75・・・抵抗演算部
76・・・故障判定部
77・・・環境変動判定部
78・・・記憶部
79・・・第二の故障判定部
Claims (4)
- 少なくとも1つ以上の太陽電池から形成される回路が複数設けられている太陽光発電システムの故障検査装置であって、
前記複数の回路の抵抗値を計測する抵抗値計測部と、
前記複数の回路のうちの検査対象の回路の抵抗値と、前記複数の回路のうちの比較対象の回路の抵抗値との比較に基づき、前記検査対象の回路の故障を判定する故障判定部と、
前記抵抗値計測部において前記回路の抵抗値が計測される場合に、前記太陽電池の設置環境を計測する環境計測部と、
前記環境計測部における前記設置環境の計測に基づいて、前記回路の抵抗値を計測している間の前記設置環境の変動を判定する環境変動判定部と、を備え、
前記環境変動判定部において前記設置環境が変動したと判定された場合に、前記抵抗値計測部は、前記検査対象の回路の抵抗値と前記比較対象の回路の抵抗値のうち、少なくともいずれか一方の再計測を行う、
太陽光発電システムの故障検査装置。 - 前記環境計測部は、前記回路の開放電圧を計測する開放電圧計測手段を備える、
請求項1に記載の太陽光発電システムの故障検査装置。 - 前記検査対象の回路の抵抗値を所定の判定条件と比較し、前記検査対象の回路の故障を判定する第二の故障判定部をさらに備え、
前記検査対象の回路の故障を判定する場合に、前記故障判定部と前記第二の故障判定部のうち、少なくともいずれか一方を使用する、
請求項1又は2に記載の太陽光発電システムの故障検査装置。 - 前記少なくとも1つ以上の太陽電池から形成される回路は、並列回路である、
請求項1から3のうち何れか1項に記載の太陽光発電システムの故障検査装置。
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