(57)【要約】【課題】発電システムにて発生した発電量が少ないという異常に対し、システムの故障なのか、設置環境変化による現象なのかを遠隔地より簡便に診断可能なシステムを提供する。【解決手段】  交流電力系統３に接続された発電システム２ａと、運転データ取得手段２１２と位置情報取得手段４２と、それら情報を蓄積するデータベース５０を有し、蓄積された運転データと位置情報を組み合わせることで、発電システム２ａ上に発生した故障の有無を判断する故障判定手段を有する電力変換システムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から出力された電力を交流電力に変換し、負荷あるいは電力系統に供給する電力変換機と、
該電力変換機の電気的な状態や発電回路の状態に関する情報を含む運転データを取得する運転情報取得手段と、
遠隔地にて取得された前記運転データを記録する運転情報蓄積手段と、
該運転情報蓄積手段と前記運転情報取得手段の間で前記運転データ授受を可能とする通信手段を有する電力変換システムであって、
前記電力変換機の設置場所に関する位置情報の取得を行う位置情報取得手段と、前記位置情報を記録する位置情報蓄積手段とを有し、
前記運転情報蓄積手段に記録された前記運転データと、前記位置情報を組み合わせることで、前記直流電源および前記電力変換機上に発生した故障の有無を判断する故障判定手段を有することを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
前記運転データにはデータを取得した時刻を類推可能な時刻情報を含み、前記故障判定手段は発電性能の時系列ごとの変化により故障を判定する故障判定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記故障判定手段は、前記位置情報と前記時刻情報により得られる当該地域の天気に関する情報と、前記運転データにより、故障を判定することを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記故障判定手段は、前記位置情報により得られた近傍の発電所より取得した前記運転データにより、故障を判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記故障の有無の判断に機械学習を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記電力変換システムは、故障状態を判断するための情報を得るために、通常の運転状態とは異なる故障情報収集状態となる場合があることを特徴とする請求項１から請求項５に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力変換システムは、遠隔地から発電量の監視及び制御を行うため、ネットワークに接続されるものが増えてきた。ネットワークに接続されることにより、電力変換システムの発電量や異常報知の有無、電源の状態の監視や制御を遠隔地により行うことが可能となった。
【０００３】
一方、電力変換システムの異常の中には、機器の故障等のように報知可能なものの他に、電源性能の劣化や異物付着等のように発電量の低下としてしか現れないものが存在する。これら発電量低下が発生した場合の原因特定には、現地に赴き、装置の点検を行う必要があった。この点検では、電力変換システムの異常報知の有無や発電量の増減、特に自然エネルギーを利用する太陽光発電システムにおいては現象発生時の天候、電力変換システムの設置場所などの設置条件、太陽光モジュールにかかっている影の有無、太陽光モジュールの特性、異物の痕跡などの調査を行う。この点検によって、電力変換システムが装置の故障により異常が発生したものなのか、設置環境の変化により発生したものなのかを弁別し、修繕を行うこととなる。
【０００４】
これらの調査を行うためには、電力変換システム設置者との日程調整や、調査員の派遣のための段取り、調査員の移動時間等非常に手間がかかるため、この調査の一部をネットワーク越しの遠隔地で実施するシステムが提案されている。
【０００５】
遠隔地からの故障診断には、視認による確認を監視カメラ等、情報を得るためのセンサーを別途設置することで実現しているが、これらセンサー類のコストや維持費用が別に必要となり望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2017-11789号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、電力変換システムにて発生した発電量が少ないという異常に対し、システムの故障なのか、設置環境変化による現象なのかを遠隔地より簡便に診断可能なシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、直流電源から出力された電力を交流電力に変換し、負荷あるいは電力系統に供給する電力変換機と、該電力変換機の電気的な状態や発電回路の状態に関する情報を含む運転データを取得する運転情報取得手段と、遠隔地に設置された前記運転データを記録する運転情報蓄積手段と、該運転情報蓄積手段と前記運転情報取得手段の間で前記運転データ授受を可能とする通信手段を有する電力変換システムであって、前記電力変換機の設置場所に関する位置情報の取得を行う位置取得手段と、前記位置情報を記録する位置情報蓄積手段とを有し、前記運転情報蓄積手段に記録された前記運転データと、前記位置情報を組み合わせることで、前記直流電源および前記電力変換機上に発生した故障の有無を判断する故障判定手段を有することを特徴とする電力変換システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発電システムを設置した場所と運転情報とを関連付けることにより、発電量が少ないという異常に対し、システムの故障なのか、設置環境の変化による変化なのかを遠隔地から簡便に診断できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に関するシステム構成を示す概略図。
【図２】本発明に関するシステム構成を示す２つ目の概略図。
【図３】本発明に関するシステム構成のフローチャート図。
【図４】本発明に関するシステム構成の２つ目のフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施例を図１から図２を用いて説明する。まず，図１に本発明の実施例におけるシステム構成図を示す。
【００１３】
この電力変換システム１００は、太陽電池１、太陽電池１で発生した直流電力を交流電力に変換する電力変換機２、交流電力系統である商用系統３、電力変換機２の制御を行うコントローラ４、データの蓄積を行うデータサーバー５、診断を行うために使用するデータ閲覧用端末６、データサーバー５とコントローラ４とデータ閲覧用端末６をつなぐ経路であるネットワーク７から構成されている。ネットワーク７には図２に示すように、天気情報データベース８などがさらに接続される場合もある。
【００１４】
発電システム２ａは、太陽電池１、電力変換機２、コントローラ４で構成される。発電システム２ａは商用系統３に接続されている。
【００１５】
電力変換機２は、太陽電池１で発生した直流電力を交流電力に変換して商用系統３へと出力する電力変換回路２０と電力変換回路２０を制御する制御手段２１を含み、制御手段２１はマイクロコンピュータ２１０、通信回路２１１、運転データ取得手段２１２などからなる。
【００１６】
コントローラ４は、通信回路４０、マイクロコンピュータ４１、位置取得手段４２、ネットワーク接続手段４３などからなるが、これらは電力変換機２内に含まれる回路・手段等を一部または全部を共有しても良い。
【００１７】
データサーバー５は電力変換機２およびコントローラ４と通信によって送受信した運転データおよび位置情報を記録するデータベース５０からなる。
【００１８】
データ閲覧用端末６はデータベース５０へのネットワーク７を介したアクセス手段を有する。
【００１９】
ここで、発電システム２ａは、単一であっても、複数であっても良い。
【００２０】
電力変換回路の内部を流れる電流・電圧やそれをもとに計算される電力等のデータ、回路の異常を検出する素子の状態等の運転データは、運転データ取得手段２１２によって計測される。
【００２１】
運転データには系統へと出力する電流、系統へと出力する電圧や系統へと出力する電力だけでなく、太陽電池からの入力電流や太陽電池からの入力電圧、それらから計算される太陽電池からの入力電力、動作中の内部回路温度、運転の制御に必要な目標量、回路の異常を検出するための検出回路の状態や、それらから判断した異常情報等が含まれても良い。
【００２２】
運転データは通信回路２１１およびコントローラ４の通信回路４０を経て、マイクロコンピュータ４１へ伝達する。
【００２３】
マイクロコンピュータ４１によって、運転データに、位置情報取得手段４２により入力された位置情報を関連付ける。
【００２４】
位置取得手段４２により得られる位置情報はGPS(Global Positioning System)によって得られるものを用いても良いし、システムの設置時に位置情報を入力して機器内部の記憶装置に記録させるものでも良いし、これらの情報をデータサーバー５上に保存し、コントローラからはMACアドレス(Media Access Control address)やシリアルIDなどの機器固有の情報を送信し、データサーバー５において保存された位置データと紐付ける構成を取ることでも良い。
【００２５】
また、ここで関連付ける情報は位置情報だけでなく、発電システム２ａの定格出力容量や、時刻情報、太陽電池１の出力特性や接続枚数、電力会社から指定された抑制情報等を関連付けても良い。
【００２６】
位置情報および運転データは、ネットワーク接続手段４３を用いてネットワーク７を経てデータサーバー５へ伝達する。
【００２７】
データサーバー５では、位置情報および運転データをデータベース５０に記録する。
【００２８】
この運転データの伝達及び記録は、定期的に行っても良いし、発電システム２ａの異常発生時のみ等、不定期に行っても良い。
【００２９】
データベース５０に記録された位置情報および運転データは、データ閲覧用端末６により取得され、診断を行う人間が閲覧することが可能である。また、データ閲覧用端末６は、データベース５０以外にも、天候情報を記録した天気情報データベース８などのほかのデータベースを参照してもよい。
【００３０】
診断は人が行っても良いし、ソフトウェアプログラムの判定を行っても良い。診断をソフトウェアプログラムが行う場合は、機械学習を用いた判定を行っても良い。
【００３１】
図３に本発明の診断方法の一例を示す。本例における診断には、データベース５０に記録されている運転データのうち、系統へと出力する電力と、位置情報を使用し、診断対象の発電システム２ａであるシステム２ａ１と、正常稼働している２つ目の発電システム２ａであるシステム２ａ２を比較することによって行う。
【００３２】
Ｓ００１では、システム２ａ１の運転データを位置情報からデータベース５０の中から探し出し、電力１とする。
【００３３】
Ｓ００２では、システム２ａ１と物理的距離の近いシステム２ａ２の運転データをデータベース５０の中から探し出し、電力２とする。
【００３４】
Ｓ００３では、電力１と電力２を比較する。
【００３５】
ここで、システム２ａ１とシステム２ａ２はほぼ同等の発電能力を持つ発電システムであった場合、物理的に近い距離、同じ時間に測定したデータであれば、同じ天候・環境のもとに測定されたデータとみなすことができ、系統へと出力する電力は、同等となるはずである。もしシステム２ａ１が故障している場合、電力２より電力１のほうが小さくなる。
【００３６】
Ｓ００４では、電力１が電力２より小さい場合、システム２ａ１は異常であると判定する。
【００３７】
図４に本発明の診断方法の一例として、診断対象の発電システム２ａであるシステム２ａ１単体で時系列ごとの運転データを利用する方法を示す。
【００３８】
Ｓ１０１では、同じ時間の発電状況をほかの発電システムと比較することができないため、日照が安定し、安定した出力電力を得ることができるタイミングを待つ。雲がかかっているなど不安定な電力を使用した場合、電力の大小が、故障による影響か、天候による影響か判断が難しくなるためである。電力が安定したら、Ｓ１０２を実行する。ここで、日照が安定しているかどうかの判断には、位置情報を用いてその場所の天気を、天気情報データベース８を参照することによって推測しても良い。たとえば快晴の場合には安定していると推測できる。
【００３９】
Ｓ１０２では、電力が安定したタイミングであり、システム２ａ１の運転データを位置情報からデータベース５０の中から探し出し、電力３とする。
【００４０】
Ｓ１０３では、システム２ａ１の時刻のひもづけられた過去の運転データから、同じ時間帯で、かつ安定した発電を行っている際の運転データを、データベース５０の中から探し出し、電力４とする。ここで、安定した発電を行っているかどうかの判断には、位置情報を用いてその場所のその時間帯の過去の天気を、天気情報データベース８を参照することによって推測しても良い。たとえば快晴の場合には安定していると推測できる。
【００４１】
Ｓ１０４では、電力３と電力４を比較する。
【００４２】
ここで、現在の電力である電力３と過去の電力４は同時間帯でかつ同様の安定した天候であり、ほぼ同等の発電能力を持つ。もしシステム２ａ１が故障している場合、電力４より電力３のほうが小さくなる。
【００４３】
Ｓ１０５では、電力３が電力４より小さい場合、システム２ａ１は異常であると判定する。
【符号の説明】
【００４４】
100  電力変換システム
1  太陽電池
2  電力変換機
3  商用系統
4  コントローラ
5  データサーバー
6  データ閲覧用端末
7ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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