(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、
前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、
前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部と、
前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、
前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測部と、
前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部とを備え、
前記ストリング選択部は、前記信号発生部及び前記波形観測部を、故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続する、接続箱。
【請求項２】
前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との接続の有無を前記太陽電池ストリングごとに切り替える切替部をさらに備え、
前記信号発生部は、前記切替部と、前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続されている、請求項１記載の接続箱。
【請求項３】
直流電流を遮断する直流遮断部をさらに備え、
前記直流遮断部は、前記接続点と前記波形観測部との間に接続される、請求項１又は２記載の接続箱。
【請求項４】
複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムであって、
前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、
前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部と、
前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、
前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測部と、
前記太陽電池アレイの発電量を計測する計測部と、
前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部と、
前記信号発生部、前記波形観測部及び前記ストリング選択部を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記計測部が計測した発電量に基づいて、
前記ストリング選択部を制御して、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間に接続させ、
前記信号発生部を制御して、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させ、
前記波形観測部を制御して、前記正極出力信号及び前記負極出力信号を観測させる、故障診断システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記信号発生部を制御して、定期的に前記正極入力信号及び／又は前記負極入力信号を発生させる、請求項４記載の故障診断システム。
【請求項６】
コンピュータを、請求項４又は５記載の制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項７】
請求項６に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムにおける故障診断方法であって、
前記故障診断システムは、
前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、
前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部と、
前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間の接続点に接続されており、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、
前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間の接続点に接続されており、前記入力信号に対する反射波である出力信号を観測する波形観測部とを有するものであり、
前記信号発生部が、前記入力信号を発生するステップを含む、故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続箱、故障診断システム、プログラム、記録媒体及び故障診断方法に関し、特に、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メンテナンスフリーと標榜されていた太陽電池アレイについての故障事例が散見されるようになってきた。発明者らは、これまでに太陽電池アレイの故障診断を行う技術を開発してきた（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
パルス方式故障診断方法で太陽電池ストリングを故障診断する場合、診断対象の太陽電池ストリングを断路して太陽電池発電システムから分離する必要がある。これは、太陽電池システム上で診断対象の太陽電池ストリングと並列接続される非診断対象の太陽電池ストリングや、パワーコンディショナーへの診断信号のパルスの伝搬を遮断し、診断対象の太陽電池ストリング中の故障点からのパルス反射波を検知できるようにするためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２４４０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０３５０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、診断対象の太陽電池ストリングを遮断して故障診断を行うことで、診断時の発電ロスが生じていた。
【０００６】
また、太陽電池ストリング別の故障診断を自動化するために太陽電池ストリングの大電流に耐えうる電磁リレーを用いると、１個当たり数万円のコスト増となり、実用的ではない。
【０００７】
ゆえに、本発明は、発電ロスを生じさせずに、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能な接続箱等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部とを備えた接続箱である。
【０００９】
本発明の第２の観点は、第１の観点の接続箱であって、前記太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイに接続されるものであって、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測部と、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部とをさらに備え、前記ストリング選択部は、前記信号発生部及び前記波形観測部を、故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続する。
【００１０】
本発明の第３の観点は、第２の観点の接続箱であって、前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との接続の有無を前記太陽電池ストリングごとに切り替える切替部をさらに備え、前記信号発生部は、前記切替部と、前記正極入力信号遮断部又は前記負極入力信号遮断部との間の接続点に接続されている。
【００１１】
本発明の第４の観点は、第２又は第３の観点の接続箱であって、直流電流を遮断する直流遮断部をさらに備え、前記直流遮断部は、前記接続点と前記波形観測部との間に接続される。
【００１２】
本発明の第５の観点は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムであって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、前記太陽電池ストリングの負極に接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに前記負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の前記太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部と、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させる信号発生部と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号、及び、前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測部と、
前記太陽電池アレイの発電量を計測する計測部と、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングに接続するストリング選択部と、前記信号発生部、前記波形観測部及び前記ストリング選択部を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記計測部が計測した発電量に基づいて、前記ストリング選択部を制御して、前記信号発生部及び前記波形観測部を故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記正極入力信号遮断部との間又は故障診断対象の前記太陽電池ストリングと前記負極入力信号遮断部との間に接続させ、前記信号発生部を制御して、前記正極入力信号及び前記負極入力信号を発生させ、前記波形観測部を制御して、前記正極出力信号及び前記負極出力信号を観測させる、故障診断システムである。
【００１３】
本発明の第６の観点は、第５の観点の故障診断システムであって、前記制御手段は、前記信号発生部を制御して、定期的に前記正極入力信号及び／又は前記負極入力信号を発生させる。
【００１４】
本発明の第７の観点は、コンピュータを、本発明の第５又は６の観点における制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００１５】
本発明の第８の観点は、本発明の第７の観点のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１６】
本発明の第９の観点は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを複数有する太陽電池アレイの故障診断を行う故障診断システムにおける故障診断方法であって、前記故障診断システムは、前記太陽電池ストリングに接続されて、前記太陽電池ストリングの故障診断のために前記太陽電池ストリングに印加される入力信号又はその反射信号が他の太陽電池ストリングに伝達するのを遮断する入力信号遮断部と、前記入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間に接続されており、前記入力信号を発生させる信号発生部と、前記入力信号遮断部と前記太陽電池アレイとの間に接続されており、前記入力信号に対する反射波である出力信号を観測する波形観測部とを有するものであり、前記信号発生部が、前記入力信号を発生するステップを含む、故障診断方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の各観点によれば、接続箱又は故障診断システムに接続された太陽電池アレイが有する太陽電池ストリングのうち、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能となる。そのため、正確な故障診断が容易となる。
【００１８】
しかも、発電稼働状態のまま故障診断が可能となる。そのため、発電ロスを生じさせずに故障診断を行える。
【００１９】
従来、逆流防止目的でダイオードを内蔵する接続箱は存在した。しかし、光電流が正極から負極へと一方向にしか流れないことと対応して、太陽電池ストリングの正極側又は負極側のいずれか一方にのみ逆流防止のダイオードを接続していた。すなわち、太陽電池ストリングの正極側及び負極側の両方に逆流防止の素子を接続箱に内蔵させる動機づけに欠けていた。
【００２０】
本発明は、発明者らがこれまでに開発した、故障診断のために入力信号を太陽電池ストリングの両極から入れる技術を接続箱に応用することで、太陽電池ストリングの両極に信号遮断部を接続させる技術上の意義が見出されたものである。
【００２１】
本発明の第２の観点によれば、接続箱が故障診断に必要な機能を備える。そのため、無人又は遠隔操作にて、太陽電池アレイを診断可能な接続箱を提供できる。しかも、診断対象となる太陽電池ストリングのみを選択することが可能となる。
【００２２】
本発明の第３の観点によれば、故障診断が必要な太陽電池ストリングに限って、故障診断のログをとることが可能となる。
【００２３】
本発明の第４の観点によれば、太陽電池アレイの発電中に高精度な故障診断を行うことが可能となる。
【００２４】
本発明の第５の観点によれば、計測結果に基づく故障診断が可能となる。例えば、発電量が所定の基準値を下回った太陽電池ストリングについて故障診断を実施可能となる。そのため、出力が落ちて故障が疑われる太陽電池ストリングを効率よく故障診断することや、夜間に故障診断を行うといった運用が容易となる。
【００２５】
本発明の第６の観点によれば、定期的に故障診断を行うことにより、太陽電池モジュールの盗難を無人又は遠隔操作にて監視することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】太陽発電設備の遠隔監視システムの一例を示す図である。
【図２】本実施例に係る接続箱の構成の概要を示すブロック図である。
【図３】本実施例に係る故障診断方法の一例を示すフロー図である。
【図４】太陽電池モジュールの回路の一例を示す図である。
【図５】故障診断結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
図１は、本実施例に係る太陽電池アレイ１１及び１２（本願請求項の「太陽電池アレイ」の一例である。）の遠隔監視システム３の一例を示す図である。図１を参照して、太陽電池アレイ１１及び１２（以下、両者を特に区別せずに添え字を略して「太陽電池アレイ１」と表記することがある。他の符合についても同様である。）は、それぞれ複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリング（本願請求項の「太陽電池ストリング」の一例である。）を複数有する。遠隔監視システム３は、接続箱５１及び５２（本願請求項の「接続箱」の一例である。）と、パワーコンディショナー（ＰＣＳ）７と、気温計９と、日射計１１と、データロガー１３と、カメラ１５と、モニタ１７と、Ｗｅｂサーバ１９と、遠隔監視用ＰＣ２１とを備える。
【００２９】
接続箱５は、それぞれ、太陽電池ストリングごとに、及び、太陽電池アレイ全体の接続の有無を切り替える。また、故障診断対象とする太陽電池ストリングを切り替える。ＰＣＳ７は、太陽電池アレイ１の発電量に応じて出力電力を制御する。また、直流電流を交流電流に変換する。変換された交流電流は、変電設備を経由して系統連係される。また、ＰＣＳ７は、発電量を計測する。さらに、ＰＣＳ７は、気温計９や日射計１１のような気象計が接続されており、気温や日射量等の気象データに関する計測結果を受信する。データロガー１３は、ＰＣＳ７から、発電量や気象データ等のデータを受信する。また、接続箱５から、故障診断結果に関するログを受信する。さらに、カメラ１５から画像や映像のデータを受信する。データロガー１３が受信したデータは、モニタ１７に表示される。また、データロガー１３は、データをＷｅｂサーバ１９に送信する。Ｗｅｂサーバ１９は、インターネットを経由して、データを遠隔監視用ＰＣ２１に送信する。ユーザ２２は、Ｗｅｂサーバから受信したデータを遠隔監視用ＰＣ２１で確認し、必要に応じて故障診断や発電制御等に関する指示を行う。接続箱５同士の通信プロトコルには、ＲＳ−４８５を用いる。接続箱５とデータロガー１３、ＰＣＳ７とデータロガー１３の通信も同様である。
【００３０】
図１において、接続箱５と、ＰＣＳ７と、遠隔監視用ＰＣ２１とは、全体として本願請求項の「故障診断システム」の一例である。
【００３１】
続いて、太陽電池ストリングごとに正確な故障診断を可能とする接続箱５の構成について述べる。図２は、本実施例に係る接続箱５の構成の概要を示すブロック図である。
【００３２】
接続箱５は、正極逆流防止ダイオード２５１、２５２及び２５３（本願請求項の「正極入力信号遮断部」の一例である。）と、負極側ダイオード２７１、２７２及び２７３（本願請求項の「負極入力信号遮断部」の一例である。）と、断路スイッチ２９１、２９２及び２９３（本願請求項の「切替部」の一例である。）と、出力開閉器３１と、パルス発生部３３（本願請求項の「信号発生部」の一例である。）と、波形観測部３５（本願請求項の「波形観測部」の一例である。）と、リレー制御部３７と、ストリング選択リレー３９（本願請求項の「ストリング選択部」の一例である。）と、極性切替リレー４１と、減衰器４３と、減衰器切替部４４と、直流カットコンデンサ４５１及び４５２と、アース４７とを備える。太陽電池アレイ１は、太陽電池ストリング２３１、２３２及び２３３ごとに断路スイッチ２９、正極逆流防止ダイオード２５及び負極側ダイオード２７に接続される。太陽電池アレイ１全体は、出力開閉器３１を経由してＰＣＳ７に接続される。
【００３３】
本実施例の故障診断方法において重要な役割を果たすパルス発生部３３及び波形観測部３５は、並列に接続される。また、パルス発生部３３及び波形観測部３５は、極性切替リレー４１に直列に接続される。極性切替リレー４１の正極側及び負極側は、それぞれ直流カットコンデンサ４５１及び４５２（本願請求項の「直流遮断部」の一例である。）に直列に接続される。また、直流カットコンデンサ４５１及び４５２のそれぞれは、ストリング選択リレー３９を経由して、断路スイッチ２９と正極逆流防止ダイオード２５との間又は断路スイッチ２９と負極側ダイオード２７との間に接続される。減衰器４３は、減衰器切替部４４及び極性切替リレー４１に順に直列に接続される。ただし、パルス発生部３３及び波形観測部３５とは反対側の極に接続される。
【００３４】
正極逆流防止ダイオード２５は、従来の接続箱においてと同様、太陽電池ストリング２３の一方の極（ここでは正極）に接続されて、太陽電池ストリング２３が発電した光電流が他の太陽電池ストリングに逆流しないよう遮断する。本実施例においては、さらに、正極入力信号又はその反射信号が故障診断対象の太陽電池ストリング以外に伝達されないように遮断する役割をも果たす。正極入力信号とは、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに正極から印加される入力信号である。
【００３５】
負極側ダイオード２７は、従来の接続箱にはなかったもので、太陽電池ストリング２３の負極に接続されて、負極入力信号又はその反射信号が正極逆流防止ダイオード２５と共に、パルス波を遮断する。故障診断対象の太陽電池ストリング以外に伝達されないように遮断する役割をも果たす。負極入力信号とは、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに負極から印加される入力信号である。これらの２つのダイオードにより、高価な電磁リレーを用いずとも、波形観測部３５が診断対象である太陽電池ストリングからのみ反射波を受信することが保証され、正確な故障診断が可能となる。
【００３６】
パルス発生部３３は、正極入力信号又は負極入力信号としてパルス波を発生させる。波形観測部３５は、正極出力信号及び負極出力信号を観測する。ここで、正極（負極）出力信号とは、正極（負極）入力信号に対する反射波であって、正極（負極）から出力される太陽電池ストリングからの反射波である。
【００３７】
断路スイッチ２９は、太陽電池ストリング２３ごとに、太陽電池ストリング２３と正極逆流防止ダイオード２５（又は負極側ダイオード２７）との接続の有無を切り替える。出力開閉器３１は、太陽電池アレイ１全体の回路の接続の有無を切り替える。リレー制御部３７は、ストリング選択リレー３９を制御し、故障診断対象である太陽電池ストリング２３と、パルス発生部３３及び波形観測部３５とを接続させる。また、リレー制御部３７は、極性切替リレー４１を制御し、パルス発生部３３及び波形観測部３５を断路スイッチ２９と正極逆流防止ダイオード２５（又は負極側ダイオード２７）との間の接続点２８１、２８２、２８３、２８４、２８５又は２８６（本願請求項の「接続点」の一例である。）に接続させる。減衰器４３は、終端抵抗として機能し、太陽電池ストリング２３を通過した入力信号を減衰させる。例えば、太陽電池ストリング２３に正極入力信号を入力した場合、太陽電池ストリング２３の太陽電池モジュール２４間の断線故障等がなければ、負極から出てくる入力信号は、減衰器４３で減衰し、波形観測部３５に観測されない。減衰器切替部４４は、減衰器４３と回路との接続の有無を切り替える。
【００３８】
直流カットコンデンサ４５は、太陽電池ストリング２３から波形観測部３３への電流のうち、出力信号であるパルス波を通過させ、光電流などの直流成分を遮断する。直流カットコンデンサ４５は、接続点２８とパルス発生部３３との間に接続される。アース４７は、太陽電池アレイ１、パルス発生部３３、波形観測部３５及び減衰器４３を接地させる。
【００３９】
また、ＰＣＳ７は、計測部４９（本願請求項の「計測部」の一例である。）及び制御部５１（本願請求項の「制御手段」の一例である。）を備える。計測部４９は、太陽電池アレイ１の発電量を計測する。制御部５１は、リレー制御部３７を制御して、ストリング選択リレー３９、極性切替リレー４１及び減衰器切替部４４を制御させる。また、制御部５１は、パルス発生部３３、波形観測部３５、断路スイッチ２９及び出力開閉器３１を制御する。
【００４０】
修理待ちなどの理由により、発電に用いない太陽電池ストリング２３は、断路スイッチ２９で回路から切り離し可能である。これにより、パルス発生部３３が発生する入力信号は、太陽電池ストリング２３に入力されない。そのため、不要なログをとらずに済む。
【００４１】
また、直流カットコンデンサ４５が光電流の直流成分を遮断するため、パルス発生部３３や波形観測部３５や減衰器４３には大電流が流れずに保護される。
【００４２】
続いて、図３を参照して、本実施例に係る接続箱を用いた故障診断方法について述べる。図３は、本実施例に係る故障診断方法の一例を示すフロー図である。
【００４３】
図３のステップＳＴ００１において、故障診断対象の太陽電池ストリング２３を選択する。この際、計測部４９の計測結果を参照する。続いて、ステップＳＴ００２において、リレー制御部３７がストリング選択リレー３９を制御して、パルス発生部３３及び波形観測部３５を選択された太陽電池ストリング２３に接続させる。このとき、パルス発生部３３及び波形観測部３５は、太陽電池ストリング２３の正極側及び負極側において、正極逆流防止ダイオード２５又は負極側ダイオード２７と太陽電池ストリング２３との間に接続される。ステップＳＴ００３において、パルス発生部３３が発生させた入力信号が正極から太陽電池ストリング２３に入力され、正極からの反射信号を波形観測部３５が観測する。続いて、パルス発生部３３が発生させた入力信号が負極から太陽電池ストリング２３に入力され、負極からの反射信号を波形観測部３５が観測する。このとき、正極逆流防止ダイオード２５及び負極側ダイオード２７が故障診断対象の太陽電池ストリング２３以外への入力信号の伝搬を遮断するため、波形観測部３５は、反射波を正確に観測できる。ステップＳＴ００４において、他に故障診断対象とすべき太陽電池ストリングがあるかどうか判定される。「有」と判定されれば、ステップＳＴ００１に戻る。「無」と判定されれば、フローを終了する。
【００４４】
本実施例に係る接続箱５を用いることにより、日中の発電中にも故障診断を行うことが可能となる。計測部の計測結果に基づいて故障診断の太陽電池ストリングを選択することにより、発電量が低下した太陽電池ストリングを効率よく診断することも可能である。ただし、故障の種類によっては夜間の故障診断が望ましい場合もある。図４は、太陽電池モジュールの回路の一例を示す図である。
【００４５】
図４において、太陽電池モジュール２４は、複数の太陽電池セル５３と、バイパスダイオード５５１、５５２及び５５３を内蔵した端子ボックス５７とを備える。複数の太陽電池セル５３は、互いに直列に接続されている。また、太陽電池モジュール２４は、２列を１つの単位として、端子ボックス５７内のバイパスダイオード５５と並列に接続されている。図４の太陽電池モジュール２４内の矢印は、電流の流れる方向を示す。
【００４６】
太陽電池モジュール２４間の断線等の故障の場合、反射波から故障診断が可能である。しかし、太陽電池モジュール２４内が故障した場合、並列に接続されたバイパスダイオード５５が導通し、故障していない２列から光電流を取り出すことが可能となる。一方、入力信号もバイパスダイオード５５を通過するため、太陽電池モジュール２４内の故障を検出しない可能性がある。
【００４７】
そこで、夜間又は発電量が小さい時間帯に故障診断を行うことにより、太陽電池モジュール２４内の故障も検出可能となる。このような時間帯では、バイパスダイオード５５に順バイアスが印加されておらず、バイパスダイオード５５が入力信号を遮断し、確実に太陽電池モジュール２４内に入力信号が伝わるからである。
【００４８】
また、発電しない時間帯は、太陽電池モジュール２４等の盗難が起きても発電量の変化で確認することができない。カメラ１５による監視も限界がある。そこで、制御部５１がパルス発生部３３を制御して、定期的にパルス波を発生させて故障診断を行うことにより、夜間でも盗難監視を行うことが容易となる。
【００４９】
次に、図５を参照して、故障診断の実験結果について述べる。故障診断対象としたのは、太陽電池モジュール１２枚を直列接続した太陽電池ストリングである。この太陽電池ストリングは、実際には９枚目と１０枚目の間に断線故障を有する。図５は、太陽電池ストリングにパルス波を印加した場合のパルス反射波形を示しており、（ａ）太陽電池ストリングの正極側にのみダイオードを接続していた場合と、（ｂ）正極及び負極の両方にダイオードを接続していた場合の反射波形を示す。縦軸は、電圧（Ｖ）を示す。横軸は、経過時間（ｎｓ）を示す。図５（ａ）において、波形５９は、正極入力信号を印加した場合に観測された波形であり、波形６１は、負極入力信号を印加した場合に観測された波形である。図５（ｂ）において、波形６３は、正極入力信号を印加した場合に観測された波形であり、波形６５は、負極入力信号を印加した場合に観測された波形である。
【００５０】
図５に示すように、両極にダイオードを接続した本実施例に係る接続箱を用いる場合にのみ、両極からの入力信号から反射波が観測された。正極のみにダイオードを接続した場合、正極入力信号に対する反射波は観測されたが、負極入力信号に対する反射波が観測されなかった（図５（ａ））。これは、負極入力信号がＰＣＳの負荷や診断対象外の太陽電池ストリングに伝播したことによると考えられる。一方、両極にダイオードを接続した場合は、正極入力信号及び負極入力信号の両方から反射波が観測された（図４（ｂ））。そのため、反射波到達時間の比率から故障位置の推定が可能であった。
【００５１】
結果として、正極のみにダイオードを接続したものでは故障位置の推定ができなかったが、本実施例に係る接続箱を用いると９枚目が故障していることが推定された。
【００５２】
さらに、減衰器を用いることにより、正極側からの反射波到達時間と負極側からの反射波到達時間の差が小さくとも太陽電池ストリングの故障診断が容易となる。減衰器を接続したときの反射波の有無からも太陽電池ストリングが故障を有するか否かの診断を行うことが可能となるためである。したがって、故障箇所が中心部付近であっても、太陽電池ストリングの故障診断を行うことが容易となる。あるいは、最初の極に入力信号を印加する際に減衰器を接続させておくことにより、太陽電池ストリングの正極又は負極のいずれか一方の極から入力信号を印加して反射波が観測されない場合、その時点で故障診断対象の太陽電池ストリングが正常であると診断することが可能である。
【００５３】
なお、上記の実施例において、太陽電池アレイは、１つの太陽電池ストリングのみを有するものでもよい。
【００５４】
また、パルス発生部、波形観測部、リレー制御部、ストリング選択リレー、直流カットコンデンサ、減衰器は、これらの一部又は全部が接続箱内蔵型でなくともよい。例えば、携帯型の故障診断装置に含まれていてもよい。この場合、故障診断装置のセンサが太陽電池アレイとダイオードとの間に接続されればよい。より好ましくは、断路スイッチとダイオードとの間に接続されればよい。
【００５５】
さらに、入力信号遮断部としては、ダイオード以外にもコイルを用いてもよい。コイルは、光電流を含めて直流電流は通過させる一方、パルス波を遮断する。
【００５６】
さらに、リレー制御部は、制御部と一体であってもよい。また、制御部は、接続箱、Ｗｅｂサーバ又は監視用ＰＣが備えるものであってもよい。
【００５７】
さらに、パルス発生部は、診断対象の太陽電池ストリングに対して、負極、正極の順に入力信号を印加してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・太陽電池アレイ、５・・・接続箱、７・・・ＰＣＳ、１３・・・データロガー、２１・・・監視用ＰＣ、２３・・・太陽電池ストリング、２４・・・太陽電池モジュール、２５・・・正極逆流防止ダイオード、２７・・・負極側ダイオード、２８・・・接続点、２９・・・断路スイッチ、３３・・・パルス発生部、３５・・・波形観測部、３７・・・リレー制御部、３９・・・ストリング選択リレー、４１・・・極性切替リレー、４３・・・減衰器、４５・・・直流カットコンデンサ、４９・・・計測部、５１・・・制御部、５３・・・太陽電池セル
【要約】
【課題】      発電ロスを生じさせずに、診断対象の太陽電池ストリングのみを診断することが可能な接続箱等を提供することを目的とする。
【解決手段】  複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイに接続される接続箱であって、太陽電池ストリングの正極に接続されて、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに正極から印加される正極入力信号又はその反射信号の太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する正極入力信号遮断部と、太陽電池ストリングの負極に接続されて、太陽電池ストリングの故障診断のために太陽電池ストリングに負極から印加される負極入力信号又はその反射信号の太陽電池アレイとは反対側への伝達を遮断する負極入力信号遮断部とを備えた接続箱である。
【選択図】  図１【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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