(57)【要約】【課題】既存の太陽光発電所であっても簡単に設置でき、運用費用が抑えられ、かつ専門知識のない者でも係員となって点検できる太陽光発電所のストリング監視装置を提供する。【解決手段】ストリング監視装置２は、接続箱１２に接続されているストリング１１の発電状態を検知する検知部２ｂと、所定範囲内に近接してきたスマートフォン３と無線通信して認識する通信部２ａと、通信部２ａが認識したスマートフォン３を登録済みのスマートフォン識別情報に基づいて認証して、検知部２ｂの検知情報の読出しを許容する制御部２ｈとを備える。【選択図】図１
2018085600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電所内に配設されたストリング接続箱のそれぞれに付設されて、該接続箱に接続されているストリングの発電状態を検知情報として検知する検知部と、
所定範囲内に近接してきた携帯端末と無線を送受して通信を確立させる通信部と、
前記通信部が認識した携帯端末を登録済みの識別情報に基づいて認証して、前記検知部の検知情報を読出し、ストリング監視情報を生成して、前記通信部を通じて送信する制御部とを備えることを特徴とする太陽光発電所のストリング監視装置。
【請求項２】
前記検知部は、通常時は非作動状態としておき、前記携帯端末からウェイクアップ信号を受けたときに作動状態にして前記検知情報を検知し、その後非作動状態に復帰させることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電所のストリング監視装置。
【請求項３】
前記ストリングは、前記検知部として、それぞれの出力電流を計測する非接触式の電流センサーを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電所のストリング監視装置。
【請求項４】
前記通信部は、前記携帯端末との間でブルートゥース（登録商標）方式の無線通信を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽光発電所のストリング監視装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のストリング監視装置との無線通信を確立するステップと、確立した無線通信に基づいて前記ストリング監視装置から前記検知情報を読み出すステップと、読み出した検知情報を表示するステップとを備えることを特徴とする携帯達末用アプリケーション。
【請求項６】
前記読み出した検知情報をインターネット上の監視センターにアップロードするステップを更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の携帯端末用アプリケーション。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のストリング監視装置と、
インターネット上に設けられた監視センターと、
前記ストリング監視装置から前記検知情報を読み出して前記監視センターにアップロードするスマートフォンとを含み、
前記監視センターは、前記スマートフォンからアップロードされてきた前記検知情報を集約して発電所毎の監視情報を生成することを特徴とする太陽光発電所監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メガソーラー等の太陽光発電所を構成するストリングの発電状態を監視するストリング監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電所は、技術者が定期的に各設備を巡回して詳細に点検する必要があるが、このような定期点検だけでなく、係員が適宜各設備を巡回する等して各設備の状況を常に監視することも行われている。
太陽光発電所の監視に係る従来技術の例として、次の特許文献には、遠隔監視装置が、太陽光発電所の発電設備および敷地内の状態を計測する計測装置から送信された計測値を受信して異常であるか否かを判断し、そこで異常であると判断した場合は、警報情報を発電所の管理者、作業者の携帯電話等にメール等として送信することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７７８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記特許文献に記載の技術では、遠隔監視装置が複雑な構成となり、また発電所内の各所に配設されたセンサーの全てを遠隔監視装置に接続することになるため、装置費用、設置費用がかさむという問題がある。
また発電所の構成要素の内、特に太陽光モジュールは雑草等で日陰になっただけでも出力ダウンになるため、専門知識を有した係員でないと対応がわからず、専門員を定期的な巡回点検に付かせると、維持費がアップする。
本発明は、このような現状に鑑みて開発されたもので、既存の太陽光発電所であっても簡単に設置でき、専門知識を有した係員が不要になるため管理費用が抑えられる太陽光発電所のストリング監視装置、携帯達末用アプリケーション、更に太陽光発電所監視システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による太陽光発電所のストリング監視装置は、太陽光発電所内に配設されたストリング接続箱のそれぞれに付設され、該接続箱に接続されているストリングの発電状態を検知する検知部と、所定範囲内に近接してきた携帯端末と無線通信して認識する通信部と、前記通信部が認識した携帯端末を登録済みの携帯端末の識別情報に基づいて認証して、前記検知部の検知情報を読出し、ストリング監視情報を生成して通信部を通じて送信する制御部とを備えている。ここに、携帯通信端末は、一般のキャリア通信網を利用して、無線通信できるスマートフォンなどが好適に使用される。
このような監視装置においては、検知部を通常時は非作動状態とし、携帯端末からウェイクアップ信号を受けたときに作動状態にしてストリングの発電状態を検知し、検知後は非作動状態に復帰するように構成してもよい。
【０００６】
本発明による携帯端末用アプリケーションは、携帯端末とストリング監視装置の通信部との間で無線通信を確立するステップと、確立した無線通信に基づいて検知部から検知情報を読み出すステップと、読み出した検知情報によって異常を判別して、判別結果を報知するステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明による前記太陽光発電所監視システムは、前記ストリング監視装置と、インターネット上に設けられた監視センターと、前記ストリング監視装置から前記検知情報を読み出して監視センターにアップロードする携帯端末とを含み、前記監視センターは、前記携帯端末からアップロードされてきた検知情報を集約して発電所毎の監視情報を生成する構成になっている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるストリング監視装置は構成が簡単な上に、より上位の中央装置等に接続する必要もない。よって既存の発電所であっても簡単かつ安価に設置できる。
また、点検係員も専門的な知識を持たない者でも対応できるので、点検に要する費用を抑えることができる。
また、携帯端末としてスマートフォンを用いれば、一般のキャリア通信網を使用するので、端末費用や通信費用も抑えられ、専門的な知識を持たないものでも発電所の巡回中に太陽光モジュールの異常を簡単に知ることができ、太陽光モジュールの異常をインターネット上の監視センターに簡単にアップロードできる。
更に、検知部を通常時は非作動状態とし、携帯端末からウェイクアップ信号を受けたときに作動状態にしてストリングの発電状態を検知する構成では、電力消費も著しく抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る太陽光発電所のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】ストリング監視装置を内蔵させた接続箱の具体的な一例を示す正面図である。
【図３】ストリング監視装置の一例の基本構成を示すブロック図である。
【図４】ストリング監視装置の基本動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】携帯端末用アプリケーションの基本動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）、（ｂ）はいずれも携帯端末の表示画面の例である。
【図７】（ａ）、（ｂ）はいずれも携帯端末の表示画面の他例である。
【図８】監視センターが生成した発電所監視情報の一例を示す画面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明に係る太陽光発電所のシステム構成を示すブロック図である。
発電所１は１０００ｋＷｈ級のメガソーラーを想定しているが、この規模は説明のための一例である。太陽光アレイ（パネル）１０は２００Ｗｈのものであって、その総数は４８０枚である。通常、これらの太陽光アレイ１０は発電所１の敷地全体に整列した状態に配列される。
ストリング１１は近接した一定数、一例として１６枚の太陽光アレイ１０を直列させてあり、ストリング１１の総数は３０である。
ストリング１１の１０並列に対して１つのストリング接続箱１２を用いており、接続箱１２の総数は３になっている。ストリング１１と接続箱１２との電線接続を最適化するため接続箱１２は敷地内に分散して配設される。
全ての接続箱１２は１つの直流集電箱１３に集約されており、集電箱１３は発電所１全体の発電を束ねた直流電流を出力する。
１４は、パワーコンディショナーであり、直流電流を交流電流に変換する装置である。
キュービクル１５はパワーコンディショナー１４の出力した交流電流を電力会社の送電網に供給するために昇圧し、電力会社の送電網には例えば６６００Ｖの交流電流を流すものがあり、キュービクル１５はその電圧に対応している。
【００１１】
本実施形態では、接続箱１２の各々に、当該接続箱に接続されているストリング１１のぞれぞれの発電状態を監視するストリング監視装置２が付設されている。なお監視装置２は接続箱１２の近傍に設置されていてもよいし、接続箱１２に内蔵されていてもよい。
【００１２】
監視装置２は、接続箱１２に接続されているストリング１１の発電状態、例えばストリング１１のそれぞれの出力電流等を検知部で検知し、通信部は、スマートフォン３を所持した係員が所定範囲内に近接してきたときに、そのスマートフォン３と無線通信して認識し、登録済みのスマートフォン識別情報に基づいて認証すると、検知部がストリング１１の発電状態を検知し、制御部が検知情報の読出しを許容する構成になっている。検知部が検知した検知情報はスマートフォン３に自動的に送信されるので、係員は特段の専門知識がなくても、発電所１内に配設された接続箱１２を巡回するだけで、発電所１の全ストリング１１の発電状態をチェックできる。またスマートフォン３とドローン等とを組みわせた巡回ロボットを準備すれば、係員は巡回せずに、巡回ロボットを遠隔操作するだけもよくなる。
【００１３】
監視装置２は、ストリング１１の発電状態を常に監視する必要はなく、スマートフォン３を所持した係員の接近により、スマートフォンを認証したときに、ストリング１１の発電状態を検知する検知部を作動させるようにしてもよい。
例えば、監視装置２は、通常時に検知部を非作動状態にしておき、スマートフォン３からウェイクアップ信号を受けたときに、検知部（電流センサー等）を一時的に作動状態にしてストリング１１の発電状態を検知し、その検知情報をスマートフォン３に送信し、その後は、検知部を非作動状態に戻すような動作態様にするとよい。
そうすることで、監視装置２の消費電力を抑えることができるので、監視装置２をバッテリー電源で駆動する場合に、その電池寿命を大幅に延ばすことができる。
なおストリング１１の出力電流を計測するのに非接触式電流センサーを用いることは、ストリング１１の出力電流に悪影響を与えない点で優れているが、非接触式電流センサーは電力消費が大きいので、通常に非作動状態にすることは非常に効果的である。
【００１４】
また監視装置２は、ストリング１１の発電状態を検知し、正常、異常を判別してから異常の有無だけをスマートフォン３に送信するようにしてもよい。具体的には、監視装置２はストリング１１のそれぞれの出力電流を測定して全ストリング１１の平均値を算出して、その平均値とそれぞれの出力電流との差に基づいて、ストリング１１毎に正常、異常を判断し、その判断結果のみをスマートフォン３に送信してもよい。そうすれば監視装置２とスマートフォン３との通信時間が短縮できる。
【００１５】
スマートフォン３は、広く市販されている一般的なものが使用可能であり、監視装置２と無線通信するためのアプリケーションが予めインストールされている。
そのアプリケーションによって、スマートフォン３は、監視装置２との無線通信を確立し、確立した無線通信に基づいて監視装置２から検知情報を読み出し、読み出した検知情報を直ちに報知する処理を実行する。この処理は、アプリケーションを起動しておけば特に操作しなくても自動的に実行されるようにしてもよい。
また、アプリケーションは、接続箱１２のそれぞれの位置情報を予め登録しておき、係員の巡回中にＧＰＳ機能によって位置情報を取得して通信すべき監視装置２を自動判別してもよく、スマートフォン３は、巡回している係員に巡回経路を逐次指示するようにしてもよい。またスマートフォン３は検知情報を画面表示したり、正常、異常を画面に表示できる構成にしてもよい。報知は、電子音あるいは音声メッセージ等で行ってもよい。
【００１６】
スマートフォン３は、監視装置２から読み出した検知情報を画面に表示させた後、所定の操作をすることで、キャリヤ通信網４を介して、インターネット上の監視センター５にアップロードする構成になっているが、このアップロードは自動的に行ってもよい。
特にスマートフォン３はキャリヤ通信網４をそのまま利用できるので、検知情報を監視センター５に低コストでアップロードできる。
【００１７】
監視センター５は、スマートフォン３がアップロードした検知情報を集約して発電所１毎の監視情報を生成する構成になっている。この場合、監視センター５は複数の発電所１によって共通利用でき、発電所１の監視情報の内容は特に制限されない。
監視情報の例としては発電所１全体の発電状態の履歴、故障履歴等が考えられるが、監視センター５において、スマートフォン３からアップロードされてきた検知情報を集約し、分析する処理等は予め準備したプログラムを作動して係員が行ってもよいが、人工知能等を用いてもよい。
【００１８】
このように本実施形態の監視装置２は簡単な構成であり、より上位の中央装置等に接続する必要もなく、既存の発電所１であっても簡単かつ安価に設置できる。
また、スマートフォンなどの携帯端末を操作する知識さえあれば、だれでも巡回の係員となって対応できる。しかも係員用の端末としてスマートフォンを３利用するので、端末費用も抑えられる。
【００１９】
図２は、監視装置を内蔵させた接続箱の具体的な一例を示す正面図である。
接続箱１２は、板金あるいは樹脂等からなる箱型筐体１２ａに回路基板１２ｂを収容した基本構造になっている。筐体１２ａは正面に開閉自在な扉があるが、扉の図示は省略している。また筐体１２ａの底面にはストリング１１に接続する電線や直流集電箱１３に通じる電線を内側に引き込むためのパンチアウト穴が設けられている。
回路基板１２ｂには、入力側開閉器１２ｃ、逆流防止用ダイオード１２ｄ、出力側開閉器１２ｅ、サージ保護装置１２ｆ等が固定されている。回路基板１２ｂでは配線の一部として銅板等の金属板１２ｇを利用している。入力側開閉器１２ｃは、ストリング１１に接続する電線毎に設けられている。
【００２０】
監視装置２は、通信部２ａと検知部２ｂとをコネクタ２ｇを介して接続した構成になっている。
通信部２ａは、テンキー等からなる操作部２ｃ、液晶表示部２ｄ、アンテナ２ｅを備えている。スマートフォン３との通信方式は特に制限されないが、例えばブルートゥース（登録商標）方式としてもよい。ブルートゥース（登録商標）方式では、通信を行う機器同士で予めペアリングを行う必要がある。つまりスマートフォン３と監視装置２の各々とを予めペアリングしておく。このようなペアリングによって監視装置２にはスマートフォン３の識別情報が登録され、スマートフォン３にはストリング監視装置２の識別情報が登録される。またブルートゥース（登録商標）方式では、機器種別毎に通信手順を定めたプロファイルが用意されている。本実施形態の場合、スマートフォン３とストリング監視装置２との通信は例えばシリアルポートプロファイル（ＳＳＰ）を用いてもよい。なお予めペアリングを行っておけば、通常時、監視装置２を接続待ち状態でスタンバイさせておくような運用も可能になる。
【００２１】
検知部２ｂは電流センサー２ｆや電圧センサーを複数備えている。電流センサー２ｆは、ホール素子等を用いた非接触式のものであって、監視対象の配線を通じさせる孔が空いたドーナツ形状になっている。ストリング１１に接続する配線のそれぞれは電流センサー２ｆを通じている。電圧センサーは検知部２ｂに内蔵されており、このセンサーに繋がるリード線が集電箱１３に接続する配線に接続されている。
なお検知部２ｂとして例えば電流センサー２ｆの個数を異ならせた複数種別を用意しておき、その内の一つと、共通の通信部２ａとを自由に組み合わせられるようにしておけば、規模（ストリング数）の異なる複数種別の接続箱１２に対して最適な監視装置２が得られる。
【００２２】
図３は、監視装置の一例の基本構成を示すブロック図である。
監視装置２は、テンキー等で構成される操作部２ｃと、液晶表示部２ｄと、ＣＰＵ等からなる制御部２ｈと、スマートフォン３と無線通信する通信回路２ｉと、電流センサー２ｆや電圧センサーを備えた検知回路２ｊと、スマートフォン識別情報やストリング１１の発電状態を記憶するメモリー２ｋと、電源バッテリー２ｍとを備えている。通信回路２ｉはアンテナ２ｅを備えている。
これらのうち、操作部２ｃ、液晶表示部２ｄ、制御部２ｈ、通信回路２ｉ、メモリー２ｋ、バッテリー２ｍは、前記通信部２ａを構成しており、電流センサー２ｆ、電圧センサー、検知回路２ｊは前記検知部２ｂを構成している。
通信部２ａは、所定範囲内に近接してきたスマートフォン３を認識して無線通信を行う。検知部２ｂは、接続箱１２に接続されているストリング１１のぞれぞれの発電状態を検知してその検知情報をメモリー２ｋに記録させる。制御部２ｈは、通信部２ａが認識したスマートフォン３を登録済みのスマートフォン識別情報に基づいて認証して検知情報の読出しを許容する。これによってスマートフォンが監視装置２から検知情報を読み出すことが可能になる。
【００２３】
図４は、監視装置の基本動作の一例を示すフローチャートである。なお監視装置２には、スマートフォン識別情報が予め登録されていることを想定している。
ステップ１０、１１は、スマートフォン３からのウェイクアップ信号を待つ処理である。この処理は例えば０．５秒毎にウェイクアップ信号の有無をチェックするように間欠的に実行するとよい。
ステップ１２は、検知部２ｂを作動状態（通電状態）にする処理である。
ステップ１３は、ストリング１１の発電状態を検知する処理である。
ステップ１４は、ステップ１３による検知情報に対して異常の有無を判断する処理である。
ステップ１５は、ステップ１３で異常ありと判断したときにスマートフォン３に異常ありを送信する処理である。一方ステップ１６は、ステップ１３で異常なしと判断したときにスマートフォン３に異常なしを送信する処理である。
ステップ１７は、検知部２ｂの作動状態を解除（非通電状態）にする処理である。この処理の後、ステップ１０に戻る。
【００２４】
図５はスマートフォンの基本動作を説明するフローチャートである。
この基本動作は、前記アプリケーションによるものである。アプリケーションには監視装置２の識別情報や監視センター５のアドレス等を事前に登録しておく必要がある。
図５は前記アプリケーションの基本動作の一例を示すフローチャートである。
ステップ３０は、ストリング監視装置２との無線通信を確立する処理である。
ステップ３１は、確立した無線通信に基づいて監視装置２から検知情報を読み出す処理である。
ステップ３２は、読み出した検知情報を報知する処理である。
ステップ３３は、監視装置２から読み出した検知情報を監視センター５にアップロードする処理である。
【００２５】
図６（ａ）、（ｂ）はいずれも前記アプリケーションを実行しているスマートフォン３の表示画面の例である。ここで監視装置２は、検知情報として、ストリング１１の出力電流等の異常の有無をスマートフォン３に送信すると想定している。
【００２６】
図６（ａ）は報知画面の一例であって、これは監視装置２から読み出した検知情報に異常がないとき表示される。
報知画面Ｗ１には、予め登録されている監視装置２が一覧表示される監視装置リストＡ１と、監視装置２から読み出した検知情報が表示される検知情報表示欄Ａ２と、監視装置２との自動接続モードをオンオフするための自動接続キーＡ３と、監視装置２から読み出した検知情報を監視センター５にアップロードするためのアップロードキーＡ４等が配置されている。
監視装置リストＡ１に表示されている「ＳＴ０−３監視」等は監視装置２の名称である。なお監視装置リストＡ１では、現在接続中の監視装置２が強調表示されるようになっている。検知情報表示欄Ａ２には、全てのストリング１１に異常がないことを意味する「異常なし」が表示されている。自動接続キーＡ３は自動接続モードがオンの間は「自動接続モード」を表示し、自動接続モードがオフの間は「自動接続モードオフ」を表示する。
【００２７】
図６（ｂ）は、報知画面の一例であって、これは監視装置２から読み出した検知情報に異常がないとき表示される。検知情報表示欄Ａ２には、ストリング１１（３番目のストリング）に異常があることを意味する「ストリング３異常」が表示され、その表示色も赤色に切り替えられている
【００２８】
図７（ａ）、（ｂ）はいずれもスマートフォンの表示画面の他例であって、スマートフォン３での画面操作によって監視装置２から検知情報を読み出すようにした構成に対応している。また監視装置２は、監視情報としてストリング１１の出力電流等の計測値をスマートフォン３に送信すると想定している。
図７（ａ）は、操作画面の一例である。操作画面Ｗ３には、前記と同様の監視装置リストＡ１と、自動接続キーＡ３と、接続中の監視装置２から検知情報を読み出すためのダウンロードキーＡ５と、監視装置２から読み出した検知情報を監視センター５にアップロードするためのアップロードキーＡ６と、スマートフォン３で撮影した故障箇所の写真データ等を監視センター５にアップロードする写真アップロードキーＡ７等が配置されている。
図７（ｂ）は、検知情報画面を示している。検知情報画面Ｗ４には、監視装置２から読み出した検知情報、すなわち各ストリング１１の出力電流、接続箱１２の出力電圧のグラフＡ７が表示されている。また画面の下部に、１週間グラフと、１日グラフとを切り換えるための表示切換キーＡ８が配置されている。
グラフの各々は監視データに異常があれば、表示色を変えて異常報知するようになっている。この例ではストリング１１（Ｄ）の一つに異常があるため、そのグラフ左側のタイトル部の表示色が赤色点滅している。
【００２９】
図８は監視センターが生成した発電所監視情報の一例を示す報告画面Ｗである。この例の報告画面Ｗ５は、図７（ｂ）に示したような検知情報がスマートフォン３から監視センター５にアップロードされることで生成される。監視センター５がウェブサーバとして構成されていれば、管理者等がこの報告画面Ｗ３をホームページとして簡単に閲覧できる。
報告画面Ｗ３には、発電所１の全ストリング１１の検知情報が１ヶ月分まとめられたグラフＡ９が表示されている。ストリング１１（ＳＴ３）は７月１２〜１４日に異常が発生していることが「▲」マークによって示されている。表示対象の月は画面下方に配置された移動キーＡ１０の操作によって切り替えられる。発電所１のストリング数が多い場合は、スクロールあるいはページ送りによって表示月を切り替えられるようにするとよい。なお報告画面Ｗ５の表示内容、形式は前記に限定されることはなく、どのようなものでもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１            太陽光発電所
１１          ストリング
１２          ストリング接続箱
２            ストリング監視装置
２ａ          通信部
２ｂ          検知部
２ｆ          電流センサー
２ｈ          制御部
２ｋ          メモリー
３            スマートフォン
５            監視センター
【図１】
2018085600.tif 000003
【図２】
2018085600.tif 000004
【図３】
2018085600.tif 000005
【図４】
2018085600.tif 000006
【図５】
2018085600.tif 000007
【図６】
2018085600.tif 000008
【図７】
2018085600.tif 000009
【図８】
2018085600.tif 000010