(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽光発電パネルと、これら複数の太陽光発電パネルを並列に接続する接続部と、を備え、前記接続部と各太陽光発電パネルとの間に逆流防止ダイオードが接続された太陽光発電システムの異常を検知する異常検知装置であって、
前記接続部と各太陽光発電パネルとの間を流れる電流を測定するセンサと、
前記センサによる測定結果を示すセンサ出力を所定の比率に応じた信号に変換し出力する変換部と、
前記変換部が出力した信号に基づいて前記逆流防止ダイオードの異常の有無を検知する検知部と、を備え、
前記変換部は、前記太陽光発電パネルから前記接続部に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性、及び、前記接続部から前記太陽光発電パネルに向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性を有し、
前記検知部は、前記変換部が出力した信号が示す、前記接続部と各太陽光発電パネルとの間を流れる電流の流れる向きに基づいて前記逆流防止ダイオードの異常の有無を検知する
異常検知装置。
【請求項２】
前記検知部が、前記逆流防止ダイオードに異常が有ることを検知すると、前記逆流防止ダイオードに対応する太陽光発電パネルを電気的に切断する切断部をさらに備えている請求項１に記載の異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムに用いられる異常検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電では、所定の大きさの太陽光発電パネルを多数並べて、これらの出力を接続箱で集約する構成が採られる（例えば、特許文献１参照）。また例えば、いわゆるメガソーラー（大規模太陽光発電所）では、複数の太陽光発電パネルを接続してなるストリングを多数設け、これらストリングを接続箱に接続することで、各ストリングの出力を集約し電力変換装置に送り込むように構成されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０５０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記システムでは、接続箱において多数のストリングが並列に接続されているため、例えば、太陽光発電パネルの劣化や日射量の減少等によって、多数のストリングの内、一のストリングの発電電圧が他のストリングの発電電圧よりも小さくなると、この一のストリングに向かって電流が逆流することがある。
【０００５】
ストリングに向かって電流が逆流すると、ストリングを構成する太陽光発電パネルが早期に劣化してしまうため、上記システムにおいては、一般に、ストリング（太陽光発電パネル側）に向かって電流が逆流するのを防止する逆流防止ダイオードが、各ストリングと、当該各ストリングを並列に接続する接続部との間に接続されている。
【０００６】
しかし、この逆流防止ダイオードが故障等何らかの原因によりその機能を失った場合、そのストリングに逆流電流が流れるおそれが生じ、太陽光発電パネルを早期劣化させてしまう可能性が生じる。
さらに、逆流防止ダイオードが故障しても常時逆流が発生するとは限らないため、逆流防止ダイオードがその機能を失っているか否かについて検知することが困難であり、逆流防止ダイオードの故障を認識したときには、ストリングに逆流電流が長期に亘って流れてしまった後になるおそれもある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、太陽光発電システムにおける逆流防止ダイオードの異常を検知することができる異常検知装置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】
本発明は、複数の太陽光発電パネルと、これら複数の太陽光発電パネルを並列に接続する接続部と、を備え、前記接続部と各太陽光発電パネルとの間に逆流防止ダイオードが接続された太陽光発電システムの異常を検知する異常検知装置であって、前記接続部と各太陽光発電パネルとの間を流れる電流を測定するセンサと、前記センサによる測定結果を示すセンサ出力を所定の比率に応じた信号に変換し出力する変換部と、前記変換部が出力した信号に基づいて前記逆流防止ダイオードの異常の有無を検知する検知部と、を備え、前記変換部は、前記太陽光発電パネルから前記接続部に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性、及び、前記接続部から前記太陽光発電パネルに向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性を有する。
【０００９】
なお、本発明は、上記異常検知装置として実現できるだけでなく、上述の各機能部が行う処理をステップとする異常検知方法として実現したり、上述の各機能部が行う処理をステップとしたコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の異常検知装置によれば、太陽光発電システムにおける逆流防止ダイオードの異常を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】太陽光発電システムの全体構成例を示す単線系統図である。
【図２】複数の太陽光発電パネル、及び太陽光発電パネルが接続された接続箱の構成の一例を示す回路図である。
【図３】接続箱内における、電流センサ周辺の拡大図であり、異常検知装置の構成を示している。
【図４】変換器に与えられる電流センサからのセンサ出力と、これに応じて変換器が出力する電流測定信号との関係の一例を示したグラフである。
【図５】他の構成に係る異常検知装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本願発明の実施形態の説明］
まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明は、複数の太陽光発電パネルと、これら複数の太陽光発電パネルを並列に接続する接続部と、を備え、前記接続部と各太陽光発電パネルとの間に逆流防止ダイオードが接続された太陽光発電システムの異常を検知する異常検知装置であって、前記接続部と各太陽光発電パネルとの間を流れる電流を測定するセンサと、前記センサによる測定結果を示すセンサ出力を所定の比率に応じた信号に変換し出力する変換部と、前記変換部が出力した信号に基づいて前記逆流防止ダイオードの異常の有無を検知する検知部と、を備え、前記変換部は、前記太陽光発電パネルから前記接続部に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性、及び、前記接続部から前記太陽光発電パネルに向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性を有する。
【００１３】
上記のように構成された異常検知装置によれば、変換部が、接続部から前記太陽光発電パネルに向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した信号を出力する出力特性を有するので、検知部は、太陽光発電パネルに向かう逆流電流が発生していることを検知することができる。この結果、この太陽光発電パネルに接続されている逆流防止ダイオードが機能しておらず、逆流防止ダイオードに異常が生じていることを検知することができる。
【００１４】
（２）上記異常検知装置において、
前記検知部が、前記逆流防止ダイオードに異常が有ることを検知すると、前記逆流防止ダイオードに対応する太陽光発電パネルを電気的に切断する切断部をさらに備えていることが好ましい。
この場合、検知部が、逆流電流の発生を検知し、逆流防止ダイオードに異常が生じていることを検知すると、対応する太陽光発電パネルを電気的に切断するので、逆流電流が太陽光発電パネルに流れて当該太陽光発電パネルを劣化させてしまうのを抑制することができる。
【００１５】
なお、本発明は、上記異常検知装置として実現できるだけでなく、上述の各機能部が行う処理をステップとする異常検知方法として実現したり、上述の各機能部が行う処理をステップとしたコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。
【００１６】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔１．システムの全体構成について〕
図１は、太陽光発電システムの全体構成例を示す単線系統図である。なお、図示している各要素や各構成の個数は一例に過ぎない。
図において、当該システムは、１つの集電系統Ｐ１を備えている。集電系統Ｐ１において、多数の太陽光発電パネル１の直流出力は、所定数ごとにそれぞれ、複数の接続箱４（図例では４つ）に集約される。また、４つの接続箱４からさらに上位の集電箱５に、出力が集約される。集電箱５からの出力は、電力変換装置７で交流に変換され、変圧器１１を介して商用電力系統に交流電力を提供することができる。
【００１７】
上記の各接続箱４は、各接続箱４に繋がっている太陽光発電パネル１の発電電力（電流・電圧）を測定するセンサやその測定結果を示す情報を送信する電力線通信用の子機（以下、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）子機ともいう）を備えている（詳細後述）。
【００１８】
集電箱５から電力変換装置７に至る直流電路には、電力線通信用の親機（以下、ＰＬＣ親機ともいう）９が接続されている。ＰＬＣ親機９は、前記ＰＬＣ子機から電力線通信によって送信される情報を受信し取得する。
また、ＰＬＣ親機９は、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）配線を介して監視装置１０と接続されている。ＰＬＣ親機９は、電力変換装置７と共に、パワーコンディショナＰＣ１に搭載されている。
【００１９】
なお、ＰＬＣ親機９は、必ずしもパワーコンディショナＰＣ１の内部に搭載されていなくてもよく、パワーコンディショナＰＣ１の周辺にあってもよい。要するに、集電系統Ｐ１の集電終端（電力変換装置７の入力側）に付随して、ＰＬＣ親機９が設けられていればよい。但し、ここでは、パワーコンディショナＰＣ１の内部にＰＬＣ親機９が設けられているものとして説明する。
【００２０】
図２は、複数の太陽光発電パネル１、及び太陽光発電パネル１が接続された接続箱４の構成の一例を示す回路図である。
図２において、接続箱４に接続されている複数の太陽光発電パネル１は、複数のストリングＳを構成している。
ストリングＳは、所定数の太陽光発電パネル１を例えば直並列に接続されることで構成されており、接続箱４に複数の太陽光発電パネル１を接続するためのユニットを構成している。接続箱４には、複数のストリングＳが接続されている。
【００２１】
接続箱４の内部には、複数のストリングＳを並列に接続する接続部１４が設けられている。接続部１４は、複数のストリングＳを並列に接続することで各ストリングＳの発電電力を集約する。
また、接続箱４の内部には、各ストリングＳに対応して出力される電流及び電圧をそれぞれ計測する電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｖが設けられている。電流センサ２ａは、接続部１４とストリングＳとの間を流れる電流を測定する。また、電圧センサ２ｖは、接続部１４とストリングＳとの間の電圧を測定する。
【００２２】
電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｖは、計測した電流及び電圧を示す情報をセンサ出力として出力する。電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｖのセンサ出力が示す電流及び電圧に基づいて、対応するストリングＳの発電量としての発電電力値が求められる。
なお、電圧の変化は少ないので、電流センサ２ａが計測する電流を、対応するストリングＳの発電量と考えることもできる。
【００２３】
さらに、接続箱４の内部には、電流センサ２ａ及び電圧センサ２ｖのセンサ出力が与えられる変換部としての変換器１５と、前述のＰＬＣ子機３とが設けられている。
変換器１５は、電流センサ２ａによる測定結果を示すセンサ出力及び電圧センサ２ｖによる測定結果を示すセンサ出力を収集し、両センサ出力を所定の比率に応じた電流測定信号及び電圧測定信号に変換しＰＬＣ子機３に出力する。前記両測定信号は他の機器が電流値及び電圧値として認識可能な信号であり、変換器１５は、両センサ出力を、他の機器において電流値及び電圧値として認識可能な信号に変換する。
【００２４】
ＰＬＣ子機３は、変換器１５が出力した両測定信号を取得し、両測定信号に基づいてストリングＳ１の電流値及び電圧値を得る。ＰＬＣ子機３は、ストリングＳ１の電流値及び電圧値を測定情報として電力線通信によってＰＬＣ親機９に送信する。
また、ＰＬＣ子機３は、変換器１５が出力した電流測定信号に基づいて後述の逆流防止ダイオードの異常の有無を検知する機能を有している。この点については、後に詳述する。
【００２５】
なお、ＰＬＣ子機３は、必ずしも接続箱４の内部に設けられていなくてもよく、接続箱４の周辺にあってもよい。要するに、接続箱４に付随して、ＰＬＣ子機３が設けられていればよい。但し、ここでは、接続箱４の内部にＰＬＣ子機３が設けられているものとして説明する。
【００２６】
ＰＬＣ子機３は、直流電路ＬＰ，ＬＮに接続されており、ストリングＳ１の電流値及び電圧値を示す測定情報を、直流電路ＬＰ，ＬＮに載せて電力線通信により送信する。この電力線通信による送信信号は、上位の集電箱５（図１）を介して集電終端である電力変換装置７の入力側にまで届く。
【００２７】
このように、ＰＬＣ子機３が送信する測定情報は、接続箱４から出力され、集電箱５を通過して、電力変換装置７の入力側にまで到達し、ＰＬＣ親機９（図１）に与えられる。
さらに、測定情報は、ＰＬＣ親機９から監視装置１０に与えられる。
監視装置１０は、ＰＬＣ子機３から与えられる測定情報に基づいて各ストリングＳ（太陽光発電パネル１）の電流値及び電圧値を認識し、各ストリングＳを監視する。
【００２８】
〔２．異常検知装置について〕
図３は、接続箱４内における、電流センサ２ａ周辺の拡大図であり、太陽光発電システムにおける異常を検知する異常検知装置の構成を示している。なお、図３では、複数のストリングＳの内の１つであるストリングＳ１に着目して示しているが、他のストリングＳも同様の構成とされている。
【００２９】
図に示すように、接続部１４と、ストリングＳ１（太陽光発電パネル１）とを繋いでいる電路Ｌには、電流センサ２ａの他、上述の逆流防止ダイオード１６と、切断スイッチ１７とが接続されている。
【００３０】
逆流防止ダイオード１６は、接続部１４と、ストリングＳ１との間に接続され、ストリングＳ１に向かって逆流電流が流れるのを防止する機能を有している。
仮に、ストリングＳ１の発電電圧が低下し他のストリングＳの発電電圧の方が高くなったことでストリングＳ１に向かって電流が逆流しようとしたときにも、この逆流防止ダイオード１６によって、ストリングＳ１に逆流電流が流れるのが防止される。
【００３１】
切断スイッチ１７は、接続部１４と逆流防止ダイオード１６との間に配置されている。切断スイッチ１７は、その開閉動作によって、ストリングＳ１を接続部１４から電気的に断続する機能を有している。切断スイッチ１７は、監視装置１０から与えられる制御信号によって、その開閉動作が制御される。
なお、切断スイッチ１７は、通常、閉成しており、異常の検知に応じて開放するように制御されてストリングＳ１を接続部１４から電気的に切断する。
【００３２】
ここで、本実施形態の変換器１５は、上述のように、両センサ２ａ、２ｖのセンサ出力を電流測定信号及び電圧測定信号に変換するが、電流センサ２ａから与えられるセンサ出力については、ストリングＳ１から接続部１４に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を電流測定信号に変換し出力する出力特性、及び、接続部１４からストリングＳ１に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を電流測定信号に変換し出力する出力特性を有するように構成されている。
【００３３】
図４は、変換器１５に与えられる電流センサ２ａからのセンサ出力と、これに応じて変換器１５が出力する電流測定信号との関係の一例を示したグラフである。図において、横軸は電流センサ２ａのセンサ出力を示しており、正の範囲では、ストリングＳ１から接続部１４に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力、負の範囲では、接続部１４からストリングＳ１に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力であることを示している。また、縦軸は、変換器１５による電流測定信号を示している。
変換器１５は、図中、線図ｇに従って、センサ出力を電流測定信号（出力信号）に変換する。
【００３４】
図に示すように、ストリングＳ１から接続部１４へ向かって電流が流れていることを示すセンサ出力が電流センサ２ａから与えられると、変換器１５は、電流センサ２ａのセンサ出力を所定の比率に応じた正の値の電流測定信号に変換し出力する。
【００３５】
一方、接続部１４からストリングＳ１へ向かって電流が流れていることを示すセンサ出力が電流センサ２ａから与えられると、変換器１５は、電流センサ２ａのセンサ出力を所定の比率に応じた負の値の電流測定信号に変換して出力する。
【００３６】
よって、変換器１５が出力する電流測定信号は、その正負によって、ストリングＳ１から接続部１４に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した電流測定信号であるか、接続部１４からストリングＳ１に向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した電流測定信号であるかを示している。
【００３７】
図３に戻って、本実施形態のＰＬＣ子機３は、逆流防止ダイオード１６の異常の有無を検知する検知部３ａを備えている。
ＰＬＣ子機３は、電力線通信を実行する機能部の他、プロセッサやＲＯＭ、ＲＡＭ等や、記憶部とを備えたマイコンを備えて構成されている。記憶部には、ＰＬＣ子機３が有する機能を実現するための各種コンピュータプログラムが記憶されている。ＰＬＣ子機３は、これらコンピュータプログラムを実行することで、上記検知部３ａ等の各機能を実現する。
【００３８】
ＰＬＣ子機３の検知部３ａは、変換器１５が出力した電流測定信号に基づいて逆流防止ダイオード１６の異常の有無を検知する機能を有している。
より具体的に、検知部３ａは、変換器１５から与えられる電流測定信号が負の値である場合に、逆流防止ダイオード１６に異常が生じていると検知する。
【００３９】
上述のように、変換器１５から与えられる電流測定信号が負の値である場合、電流センサ２ａからのセンサ出力が、接続部１４からストリングＳ１へ向かって電流が流れていることを示しており、ストリングＳ１に向かう逆流電流が発生していることを示している。
ストリングＳ１に向かう逆流電流が発生しているということは、逆流防止ダイオード１６が機能していないことを示している。
よって、検知部３ａは、変換器１５から与えられる電流測定信号が負の値である場合には、逆流防止ダイオード１６が機能しておらず、逆流防止ダイオード１６に異常が生じていると検知することができる。
【００４０】
以上のように、電流センサ２ａと、電流センサ２ａによる測定結果を示すセンサ出力を電流測定信号に変換し出力する変換器１５と、変換器１５が出力した電流測定信号に基づいて逆流防止ダイオード１６の異常の有無を検知する検知部３ａとは、太陽光発電システムの異常を検知する異常検知装置を構成している。
【００４１】
なお、変換器１５は、各ストリングＳの電流値を測定する他の電流センサ２ａのセンサ出力について上記と同様の変換を行う。
また、検知部３ａは、各ストリングＳに対応して接続されている他の逆流防止ダイオード１６について上記と同様に異常の有無を検知する。
【００４２】
上記構成によれば、変換器１５が、接続部１４からストリングＳに向かって電流が流れていることを示すセンサ出力を変換した電流測定信号を負の値として出力する出力特性を有するので、検知部３ａは、ストリングＳに向かう逆流電流が発生していることを検知することができる。この結果、このストリングＳに接続されている逆流防止ダイオード１６が機能しておらず、逆流防止ダイオード１６に異常が生じていることを検知することができる。
【００４３】
ＰＬＣ子機３は、逆流防止ダイオード１６に異常が生じていると検知すると、電力線通信によって、逆流防止ダイオード１６に異常が生じていることを示す異常通知をＰＬＣ親機９（図１）に送信する。
この異常通知には、複数のストリングＳの内、どのストリングＳの逆流防止ダイオード１６に異常が生じているかを示す情報が含まれている。
【００４４】
異常通知は、ＰＬＣ親機９を通じて監視装置１０に与えられる。
監視装置１０は、異常通知が与えられると、この異常通知によって示されているストリングＳと接続箱４との間に配置された切断スイッチ１７を開放させるための制御信号をＰＬＣ親機９に与え、電力線通信によってこの制御信号をＰＬＣ子機３に送信させる。
【００４５】
前記制御信号を受信したＰＬＣ子機３は、この制御信号を切断スイッチ１７に与える。
切断スイッチ１７は、切断スイッチ１７を開放させるための制御信号が与えられると、閉成状態から開放動作を実行する。
【００４６】
切断スイッチ１７は、開放動作によって、ストリングＳを接続部１４から電気的に切断する。これによって、逆流電流がストリングＳに流れるのを防止することができる。
【００４７】
このように、本実施形態では、検知部３ａが、逆流防止ダイオード１６に異常が有ることを検知すると、逆流防止ダイオード１６に対応するストリングＳ（太陽光発電パネル１）を電気的に切断する切断スイッチ１７（切断部）を備えているので、逆流電流がストリングＳに流れて当該ストリングＳを劣化させてしまうのを抑制することができる。
【００４８】
〔３．その他〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、検知部３ａが逆流防止ダイオード１６の異常を検知すると、開放動作させるように切断スイッチ１７を制御する場合を例示したが、検知部３ａが逆流防止ダイオード１６の異常を検知すると、異常が生じていることを示す情報を外部に報知することによって出力するように構成してもよい。
この場合、逆流防止ダイオード１６に異常が生じていることを示す情報を検知部３ａが監視装置１０に送信すると、監視装置１０が検知部３ａから送信された前記情報を外部に報知するように構成することができる。
【００４９】
上記構成により、監視装置１０による報知によって異常が生じていることをシステムの操作者等に認識させることができる。
また、さらにこの場合、切断スイッチ１７を手動操作によって断続可能としてもよく、監視装置１０による報知によって異常が生じていることを認識した操作者等が切断スイッチ１７を操作することでストリングＳを接続部１４から電気的に切断することができる。
【００５０】
また、上記実施形態では、ＰＬＣ子機３が検知部３ａを有している場合を示したが、例えば、ＰＬＣ親機９が検知部を有する構成とすることもできる。この場合、変換器１５が出力する電流測定信号は、電力線通信によって送信される。
【００５１】
また、図５に示すように、接続箱４内部に、上記実施形態における検知部３ａの機能を有する検知制御装置３０を設けてもよい。
この場合、検知制御装置３０は、変換器１５が出力した電流測定信号に基づいて逆流防止ダイオード１６の異常の有無を検知する機能を有するとともに、逆流防止ダイオード１６に異常があることを検知すると、その逆流防止ダイオード１６に対応するストリングＳを切断するための切断スイッチ１７に、当該切断スイッチ１７を開放させるための制御信号を送信する機能を有している。
【００５２】
この構成によれば、検知制御装置３０は、接続箱４内の構成によって逆流防止ダイオード１６の異常の検知、及び切断スイッチ１７の制御を実行することができる。
【００５３】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  太陽光発電パネル
２ａ  電流センサ
２ｖ  電圧センサ
３  ＰＬＣ子機
３ａ  検知部
４  接続箱
５  集電箱
７  電力変換装置
９  ＰＬＣ親機
１０  監視装置
１１  変圧器
１４  接続部
１５  変換器（変換部）
１６  逆流防止ダイオード
１７  切断スイッチ
３０  検知制御装置
Ｐ１  集電系統
ＰＣ１  パワーコンディショナ
Ｓ、Ｓ１  ストリング
【図１】
0006040960.tif 000002
【図２】
0006040960.tif 000003
【図３】
0006040960.tif 000004
【図４】
0006040960.tif 000005
【図５】
0006040960.tif 000006