(57)【要約】【課題】太陽光発電を継続しながら太陽電池ストリングにおける異常を検出できる異常検出装置を提供する。【解決手段】複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置であって、電力線を介して、太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、通信部により受信された所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、周波数特性取得部により取得された周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置であって、
前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、
前記所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、
を備える異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常検出装置であって、
前記異常検出部は、前記周波数特性における周波数又は当該周波数における電力の情報に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常の種別を検出する異常検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の異常検出装置であって、
前記異常検出部は、前記周波数特性の低周波数側における電力が、前記所定の周波数特性の低周波数側における電力よりも所定閾値以上小さい場合、前記電力線における断線を検出する異常検出装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の異常検出装置であって、
前記太陽電池モジュールは、接続線を介して直列に接続された複数の太陽電池セルを含み、
前記異常検出部は、前記周波数特性における極小電力と、前記所定の周波数特性における極小電力と、の差異が所定閾値以上である場合、前記太陽電池セル又は前記接続線における断線を検出する異常検出装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の異常検出装置であって、
前記太陽電池モジュールは、接続線を介して直列に接続された複数の太陽電池セルを含み、
前記異常検出部は、前記周波数特性において極小電力となる周波数と、前記所定の周波数特性において極小電力となる周波数と、の差異が所定閾値以上である場合、前記太陽電池セル又は前記接続線における断線を検出する異常検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の異常検出装置であって、
前記通信部は、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を送信する異常検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異常検出装置であって、
前記太陽電池ストリングの端部に配置された太陽電池モジュールに接続された異常検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異常検出装置であって、
前記太陽電池ストリングの中間部に配置された太陽電池モジュールに接続された異常検出装置。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の異常検出装置であって、
前記太陽電池ストリングに接続された接続箱に配置された異常検出装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の異常検出装置であって、
前記通信部は、前記所定信号を差動信号として受信する異常検出装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の異常検出装置であって、
前記通信部は、前記所定信号をシングルエンド信号として受信する異常検出装置。
【請求項１２】
複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置と、を含む太陽光発電システムであって、
前記異常検出装置は、
前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、
前記所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、
前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、
を備える太陽光発電システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の太陽光発電システムであって、
前記通信部は、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を送信し、前記所定信号を受信する太陽光発電システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の太陽光発電システムであって、
前記異常検出装置は、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる任意の太陽電池モジュールに接続され、
前記太陽電池ストリングにおける正極側の電力線と負極側の電力線とは、コンデンサを介して接続された太陽光発電システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載の太陽光発電システムであって、
前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を送信する通信装置を備え、
前記異常検出装置の前記通信部は、前記通信装置からの前記所定信号を受信する太陽光発電システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の太陽光発電システムであって、
前記異常検出装置は、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる第１の太陽電池モジュールに接続され、
前記通信装置は、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる第２の太陽電池モジュールに接続された太陽光発電システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の太陽光発電システムであって、
複数の前記太陽電池ストリングが並列に接続された接続箱を備え、
前記接続箱は、
前記通信装置と接続される前記太陽電池ストリングを切り替えるスイッチと、
前記太陽電池ストリングと前記通信装置とを接続するコンダクタと、
前記スイッチと前記通信装置とを接続するコンデンサと、
を備え、
前記異常検出装置は、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる任意の太陽電池モジュールに接続され、
前記通信装置は、前記接続箱に配置された太陽光発電システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載の太陽光発電システムであって、更に、
太陽電池ストリングが接続された接続箱を備え、
前記異常検出装置及び前記通信装置は、前記接続箱に配置された太陽光発電システム。
【請求項１９】
複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置における異常検出方法であって、
前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信するステップと、
前記所定信号の周波数特性を取得するステップと、
前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出するステップと、
を有する異常検出方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの発電素子を有する太陽電池モジュールにおける異常を検出する異常検出装置であって、
前記発電素子を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、
前記所定信号の周波数特性に応じて、前記太陽電池モジュールにおける異常を検出する異常検出部と、
を備える異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出装置、太陽光発電システム、及び異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光パネル（ＰＶ（Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｉｃ）パネル）を利用し、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が普及している。太陽光発電では、発電時に廃棄物、排水、騒音、振動などが発生せず、非常用電源としても活用が期待されることから、近年特に注目されている。
【０００３】
一方、ＰＶパネルは、発電量を大きくするために、屋上などの屋外に設置されることが多い。そのため、風、雨、雪などの自然現象の影響、またその他の影響を直接的に受けやすい。自然現象の影響やその他の要因が長年蓄積することで、太陽光パネルが故障することがある。
【０００４】
太陽光パネルの故障を診断する故障診断方法として、以下の故障診断方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この故障診断方法では、信号発生器により信号を発生し、太陽電池ストリングの端子又は太陽電池アレイの端子とアースとの間に測定信号を印加する。そして、測定信号に対する応答信号と当該測定信号と比較することで、太陽電池アレイ中の故障位置と劣化状態を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された故障診断方法では、太陽光発電を継続しながら太陽電池ストリングにおける故障診断を実施することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、太陽光発電を継続しながら太陽電池ストリング又は太陽電池モジュールにおける異常を検出できる異常検出装置、太陽光発電システム、及び異常検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の異常検出装置は、複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置であって、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、前記所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、を備える。
【０００９】
本発明の太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置と、を含む太陽光発電システムであって、前記異常検出装置は、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、前記所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、を備える。
【００１０】
本発明の異常検出方法は、複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置における異常検出方法であって、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信するステップと、前記所定信号の周波数特性を取得するステップと、前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽光発電を継続しながら太陽電池ストリング又は太陽電池モジュールにおける異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における太陽光発電システムの構成例を示す模式図
【図２】第１の実施形態におけるＰＶパネルの構成例を示す模式図
【図３】第１の実施形態における子機の構成例を示すブロック図
【図４】第１の実施形態における有線通信部の構成例を示すブロック図
【図５】第１の実施形態における差動信号を用いて子機間において通信される送信信号及び受信信号を示す模式図
【図６】第１の実施形態における子機による異常検出動作手順の一例を示すフローチャート
【図７】第１の実施形態における子機による比較動作手順の一例を示すフローチャート
【図８】第１の実施形態における伝送路における周波数特性（通過特性）の変化例を示し、（Ａ）は正常な場合、（Ｂ）はケーブル断線がある場合、（Ｃ）はセル断線がある場合を示す模式図
【図９】第１の実施形態における太陽光発電システムの構成の第１変形例を示す模式図
【図１０】第１の実施形態における太陽光発電システムの構成の第２変形例を示す模式図
【図１１】第１の実施形態における太陽光発電システムの構成の第３変形例を示す模式図
【図１２】第２の実施形態における太陽光発電システムの構成例を示す模式図
【図１３】第２の実施形態における有線通信部の構成例を示すブロック図
【図１４】第２の実施形態における伝送路における周波数特性（通過特性）の変化例を示し、（Ａ）は正常な場合、（Ｂ）はケーブル断線がある場合、（Ｃ）はセル断線がある場合を示す模式図
【図１５】第２の実施形態における太陽光発電システムの構成の第１変形例を示す模式図
【図１６】第２の実施形態における有線通信部の他構成例を示すブロック図
【図１７】第２の実施形態における太陽光発電システムの構成の第２変形例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
（本発明の一形態を得るに至った経緯）
特許文献１に記載された故障診断方法では、信号発生器にパワーコンディショナが接続される。パワーコンディショナは、例えば電圧変換を行うが、電圧変換の実施時に、交流信号又は直流信号のノイズを発生させることがある。この場合、測定信号又は応答信号にノイズが重畳され、応答信号を正確に観測できないことがあった。また、ノイズの影響を回避する場合には、太陽電池ストリングの一部を開放端とし、太陽電池モジュールによる発電を停止させる必要があった。従って、発電効率が低下することがあった。
【００１５】
以下、太陽光発電を継続しながら太陽電池ストリングにおける異常を検出できる異常検出装置、太陽光発電システム、及び異常検出方法について説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における太陽光発電システム１０００の構成例を示す模式図である。太陽光発電システム１０００は、太陽光発電（ＰＶ：Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｉｃ）パネル１０、子機２０、親機６０、接続箱３０、パワーコンディショナ４０、及び分電盤５０を有する。
【００１７】
ＰＶパネル１０は、光電効果により、光エネルギーを電力に変換する太陽電池を含むパネルである。ＰＶパネル１０は、複数の太陽電池セル（ＰＶセル）を含む太陽電池モジュール（ＰＶモジュール）である。また、ＰＶパネル１０が電力線ＰＬを介して直列に接続されて太陽電池ストリング（ＰＶストリング）１０ＳＴが形成され、ＰＶストリングが電力線ＰＬを介して並列に接続されて太陽電池アレイ（ＰＶアレイ）１０ＡＲが形成される。
【００１８】
図１では、ＰＶストリング１０ＳＴにおいてＰＶパネル１０が６枚直列に接続されているが、この枚数に限られない。また、ＰＶアレイ１０ＡＲでは、ＰＶストリング１０ＳＴが２組並列に接続されているが、この数に限られない。
【００１９】
子機２０は、電力線ＰＬの電圧及び電流を検出し、ＰＶストリング１０ＳＴの発電電力を測定する。例えば、図１において所定のＰＶパネル１０に対応して設けられた４台の子機２０は、同一の構成を有する。各ＰＶストリング１０ＳＴ内の２台の子機２０は、ＰＶストリング１０ＳＴの異常診断において、電力線ＰＬに、既知パターンの信号を送信する送信用子機と、電力線ＰＬを経由して既知パターンの信号を受信する受信用子機と、に分けられる。子機２０は、異常検出装置の一例であり、通信装置の一例である。
【００２０】
既知パターンの信号は、発電電力の制御に用いられるスイッチング周波数と比べて高い周波数を持つ信号である。このスイッチング周波数は、例えば、パワーコンディショナ４０又は子機２０が電圧変換に用いるスイッチング周波数である。また、既知パターンの信号は、例えば、ＰＬＣ信号の帯域（例えば２〜３０ＭＨｚ）を含む広帯域なマルチキャリア信号である。既知パターンの信号として、受信側において既知パターンの信号レベル（電力）がどのように変化するか予め認識している場合、電力が変化する既知パターンを用いてもよい。
【００２１】
また、子機２０は、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御してもよい。子機２０のＭＰＰＴ制御とは、子機２０が接続されたＰＶパネル１０の発電量を最大とするための制御である。このＭＰＰＴ制御は、公知の方法により実現可能であり、例えば山登り法が採用される。また、子機２０は、例えば、２００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚのスイッチング周波数によりスイッチングして、電力線ＰＬを通じて伝送される電力を制御してもよい。また、子機２０は、親機６０に管理される。
【００２２】
親機６０は、子機２０と無線又は有線で通信可能であり、子機２０から所定の情報を受信する。所定の情報は、例えば、異常を検出した旨の情報、ＰＶストリング１０ＳＴにおける電流の情報、電圧の情報、又は電力の情報を含んでもよい。また、所定の情報は、例えば、ＰＶストリング１０ＳＴにおける所定のＰＶパネル１０の電流の情報、電圧の情報、又は電力の情報を含んでもよい。親機６０は、子機２０を管理する。
【００２３】
子機２０及び親機６０は、通信装置の一例である。また、子機２０の配置位置は、図１に例示された配置位置に限られない。
【００２４】
接続箱３０は、ＰＶストリング１０ＳＴ単位で配線としての電力線ＰＬをまとめて、パワーコンディショナ４０に接続する。接続箱３０には、例えば、電力線ＰＬを接続するための端子、点検や保守の際に使用されるスイッチ、避雷素子、電気の逆流を防止するための逆流防止ダイオード（図示せず）、が含まれる。
【００２５】
パワーコンディショナ４０は、複数のＰＶパネル１０（例えばＰＶアレイ１０ＡＲ）による発電電力に相当する直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ４０は、例えば、２００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚのスイッチング周波数によりスイッチングして、電力線ＰＬを通じて伝送される電力を制御する。
【００２６】
また、パワーコンディショナ４０は、ＭＰＰＴ制御してもよい。パワーコンディショナ４０のＭＰＰＴ制御とは、各ＰＶパネル１０により発電される発電電力の総和が最大とするための制御である。このＭＰＰＴ制御は、公知の方法により実現可能であり、例えば山登り法が採用される。
【００２７】
分電盤５０は、パワーコンディショナ４０からの電力を各電気負荷（図示せず）に分配する。
【００２８】
図２はＰＶパネル１０周辺の構成例を示す図である。ここでは、ＰＶパネル１０に子機２０が接続されているが、図１に示したように、子機２０が接続されないＰＶパネル１０も存在する。
【００２９】
ＰＶパネル１０は、複数のＰＶクラスタ１０Ｇを含む。各ＰＶクラスタ１０Ｇは、複数のＰＶセル１０Ｃを含む。ＰＶクラスタ１０Ｇに含まれる複数のＰＶセル１０Ｃは、直列に接続される。ＰＶセル１０Ｃは、太陽光による光エネルギーを電力に変換する発電素子である。また、ＰＶクラスタ１０Ｇ（１０Ｇ１〜１０Ｇ３）の各々に、バイパスダイオードＢＤ（ＢＤ１〜ＢＤ３）が並列に接続される。
【００３０】
図２では、ＰＶクラスタ１０Ｇ及びバイパスダイオードＢＤが３個設けられているが、数はこれに限られない。また、ＰＶクラスタ１０Ｇでは、１２個のＰＶセル１０Ｃが直列に接続されているが、数はこれに限られない。一般的に、ＰＶパネル１０は複数のＰＶクラスタ１０Ｇ及び複数のＰＶセル１０Ｃを含むが、少なくとも１つのＰＶセル１０Ｃを含んでいればよい。
【００３１】
ＰＶセル１０Ｃ又はセル間の接続線に不具合が発生していない場合、各ＰＶクラスタ１０Ｇは発電するため電圧が生じる。これにより、バイパスダイオードＢＤには逆電圧が印加されるので、バイパスダイオードＢＤは電流を通過させない。
【００３２】
一方、太陽電池クラスタ（ＰＶクラスタ）１０Ｇ１において不具合（例えばＰＶセル１０Ｃの故障、セル間の断線、図２の矢印ｅ参照）が発生したとする。この場合、不具合のあるＰＶセル１０Ｃ又はセル間の接続線は、発電せずに単なる抵抗体となるため、他のＰＶクラスタ１０Ｇ２，１０Ｇ３が発生したエネルギーを消費し、ＰＶパネル１０の発電電力を低下させる。また、不具合のあるＰＶセル１０Ｃ又はセル間の接続線に電流の供給が継続されると、このＰＶセル１０Ｃ又はセル間の接続線が例えば熱破損することがある。ＰＶクラスタ１０Ｇ１に並列に接続されたバイパスダイオードＢＤ１により、不具合が発生した箇所を含むＰＶクラスタ１０Ｇに流れる電流を、バイパスして通過させる。
【００３３】
バイパスダイオードＢＤ１が電流を通過させる場合、ＰＶパネル１０における信号が伝送される配線長は、１クラスタ分短縮される。従って、後述するように、ＰＶストリング１０ＳＴにおける通信信号の周波数特性が変化する。
【００３４】
バイパスダイオードＢＤ又はＰＶクラスタ１０Ｇから出力される電流は、子機２０に入力されてもよい。
【００３５】
図２では、直列に接続されたＰＶセル１０Ｃの１２個分（接続線を含む）の長さは、例えば１．５ｍ程度である。従って、セル間の接続線の長さを考慮すると、ＰＶパネル１０内の配線長は、例えば１．５ｍ×６＋α≒１０ｍ程度である。
【００３６】
図３は子機２０の構成例を示すブロック図である。
子機２０は、電源部２２、電流検出部２４、電圧検出部２３、制御部２６、有線通信部２５、無線通信部２７、入力端子２８、及び出力端子２９を備える。子機２０は、例えば、ＰＶパネル１０の電力を、入力端子２８側から出力端子２９側にそのまま通過させて、ＰＶパネル１０の出力を監視する。
【００３７】
図３では、ＰＶストリング１０ＳＴ内に２台の子機２０が設けられる。２台の子機２０間では、電力線ＰＬの伝送特性（通過特性）を測定する測定信号が通信される。この測定信号は、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）信号の一例であり、本実施形態では差動信号である。
【００３８】
電源部２２は、例えばＰＶパネル１０からの電力供給を受け、子機２０内の各部に電力を供給する。
【００３９】
電圧検出部２３は、子機２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電圧を検出する。
【００４０】
電流検出部２４は、子機２０に接続されたＰＶパネル１０の出力電流を検出する。
【００４１】
有線通信部２５は、他の子機２０、親機６０、又はパワーコンディショナ４０との間で有線通信する。有線通信の通信方式には、例えば、電力線ＰＬを介した電力線通信が含まれる。有線通信部２５は、測定信号を通信する通信部の一例である。また、有線通信部２５は、ＰＬＣ信号（例えば測定信号）の電流及び電圧を測定する測定機能を有する。
【００４２】
制御部２６は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を有する。ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで、制御部２６の各種処理を行う。
【００４３】
制御部２６は、例えば、電力線ＰＬを伝送された測定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部としての機能を有する。また、制御部２６は、例えば、ＰＶストリング１０ＳＴにおける異常を検出する異常検出部としての機能を有する。
【００４４】
また、制御部２６は、ＰＶパネル１０の出力電力を、ＰＶパネル１０の出力電圧とＰＶパネル１０の出力電流との積として算出してもよい。また、制御部２６は、有線通信部２５により受信された信号の電力を、電圧検出部２３により検出された電圧及び電流検出部２４により検出された電流の積として算出してもよい。
【００４５】
なお、ＰＶパネル１０の出力電力、又は有線通信部２５により受信された信号の電力は、図示しない電力検出部により検出されてもよい。
【００４６】
無線通信部２７は、例えば、電流検出部２４及び電圧検出部２３によりそれぞれ検出された電流値及び電圧値を含む検出情報、ＰＶストリング１０ＳＴにおける故障の情報を、親機６０に送信する。
【００４７】
入力端子２８は、測定信号としての例えば差動信号を入力する。出力端子２９は、測定信号としての例えば差動信号を出力する。
【００４８】
図４は有線通信部２５の構成例を示す図である。
有線通信部２５は、メインＩＣ２２１、メモリ２２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２９、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３０、およびドライバＩＣ２３１を備える。
【００４９】
メインＩＣ２２１は、ＣＰＵ２２２、ＰＬＣ・ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｌａｙｅｒ）部２２３、及びＰＬＣ・ＰＨＹ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ・Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ）部２２４を備える。また、メインＩＣ２２１は、ＤＡ変換器（ＤＡＣ）２２５、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）２２６、及び可変増幅器（ＶＧＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２７を備える。メインＩＣ２２１は、電力線通信を行う制御回路として機能する集積回路である。
【００５０】
ＣＰＵ２２２は、例えば８ビットのＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｓｅｔ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）プロセッサを実装している。ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２３は、送受信信号のＭＡＣ層を管理する。ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４は、送受信信号のＰＨＹ層を管理する。また、ＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４は、電力線ＰＬ（伝送路の一例）の周波数特性を記憶する。
【００５１】
ＤＡ変換器２２５は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。ＡＤ変換器２２６は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。可変増幅器２２７は、ＢＰＦ２３０から入力される信号を増幅する。
【００５２】
メモリ２２８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体記憶装置である。ＬＰＦ２２９は、ＤＡ変換器２２５から入力される信号のうち低周波成分を通過させ、それ以外の成分を遮断する。ＢＰＦ２３０は、入力信号のうち所定周波数帯成分を通過させ、それ以外の成分を遮断する。ドライバＩＣ２３１は、所定機器を動作させるためのＩＣである。
【００５３】
ＣＰＵ２２２は、有線通信部２５の全体を制御する。また、ＣＰＵ２２２は、メモリ２２８に記憶されたデータを利用して、ＰＬＣ・ＭＡＣブロック２２３、及びＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４の動作を制御する。
【００５４】
有線通信部２５では、例えばメモリ２２８に記憶された送信すべきデータは、メインＩＣ２２１に送られる。メインＩＣ２２１は、データに対してデジタル信号処理を施すことによってデジタル送信信号を生成する。生成されたデジタル送信信号は、ＤＡ変換器２２５によってアナログ信号に変換され、ローパスフィルタ２２９、ドライバＩＣ２３１、及びカプラ２５０を介して電力線ＰＬに出力される。
【００５５】
電力線ＰＬから受信された信号は、カプラ２５０を経由してバンドパスフィルタ２３０に送られ、可変増幅器２２７によりゲイン調整された後、ＡＤ変換器２２６によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、デジタル信号処理を施すことによって、デジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータは、例えばメモリ２２８に記憶される。
【００５６】
また、メインＩＣ２２１によって実現されるデジタル信号処理の一例について説明する。有線通信部２５は、マルチキャリア信号を伝送用の信号として使用する。有線通信部２５は、送信対象のデータをマルチキャリア送信信号に変換して出力し、マルチキャリア受信信号を処理して受信データに変換する。これらの変換のためのデジタル信号処理は、主としてＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４により行われる。
【００５７】
次に、有線通信部２５により通信される測定信号について説明する。
【００５８】
図５は差動信号を用いて子機２０間で通信する場合における送信信号及び受信信号の一例を示す図である。伝送路としての電力線ＰＬの周波数特性を測定する場合、一方の子機２０Ｘ（ＴＸ）は、電力線ＰＬを通じて他方の子機２０Ｙ（ＲＸ）に測定信号（送信信号）を送信する。この送信信号は、既知パターンの差動信号であり、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲にあるＰＬＣ信号である。送信信号は、２線間において１８０°位相がずれており、つまり逆相となっている。２線とは、例えば、比較的配線長が短い経路ＲＡと、比較的配線長が長い経路ＲＢと、を含む。
【００５９】
子機２０Ｙは、電力線ＰＬを通じて子機２０Ｘから測定信号（受信信号）を受信する。受信信号は、送信信号に対応する。子機２０Ｙは、受信信号の各周波数における電力を取得し、取得された各周波数における電力の情報を周波数特性の情報として記憶してもよい。
【００６０】
また、受信信号としての差動信号の２線間の位相は、例えば、伝送路の長さの違い、又は受信信号の周波数によって変化する。伝送路の長さの違いは、例えば経路ＲＡと経路ＲＢとの長さの差異である。
【００６１】
一般的に、伝送路内の信号の波長λと周波数ｆとの関係は、例えば式（１）で表される。
【００６２】
λ＝Ｃ×ｖ／ｆ  ・・・（１）
ここで、λは伝送路上を伝送される伝送信号の波長である。Ｃは光速である。ｖは速度係数である。ｆは伝送信号の周波数である。
【００６３】
従って、例えば、ＰＶセル１０Ｃ又はセル間の接続線において断線し、２つの伝送路の差（例えば、経路ＲＡ，ＲＢの配線長の差）が半波長λ／２の整数ｎ倍に等しくなると、受信した差動信号は同相となる。この場合、半波長の整数倍に対応する周波数において、伝送信号の電力が低下する。
【００６４】
次に、子機２０の動作例について説明する。
【００６５】
図６は子機２０ＹによるＰＶパネル１０の異常検出動作手順の一例を示すフローチャートである。この異常検出動作では、子機２０Ｘが既知パターンの差動信号を送信し、子機２０Ｙがこの差動信号を受信する。差動信号の周波数として、例えば、前述したように２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数が用いられる。なお、子機２０Ｘと子機２０Ｙとは、逆であってもよい。
【００６６】
まず、子機２０Ｙの制御部２６は、正常状態における電力線ＰＬの周波数特性を取得する（Ｓ１）。正常状態とは、ＰＶストリング１０ＳＴにおいて異常（例えば断線）がない状態である。また、この周波数特性を初期値とする。電力線ＰＬの周波数特性は、経路ＲＡ，ＲＢを伝送された測定信号を用いて導出される。例えば、制御部２６は、子機２０Ｙの有線通信部２５により受信された測定信号の周波数特性を解析し、各周波数における電力の情報を取得する。従って、電力線ＰＬの周波数特性は、受信された測定信号の周波数特性に相当する。
【００６７】
続いて、制御部２６は、電力線ＰＬの周波数特性の初期値（例えば図８（Ａ）参照）を有線通信部２５内のＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４（記憶部の一例）に記憶する（Ｓ２）。この周波数特性を第１の周波数特性と称する。
【００６８】
続いて、制御部２６は、所定のタイミングにおいて、Ｓ１と同様の手順で、電力線ＰＬの周波数特性を取得する（Ｓ３）。この周波数特性を第２の周波数特性と称する。所定のタイミングは、例えば、定期的な周波数特性の取得タイミングでもよいし、ユーザ操作により指示された所定のタイミングでもよい。
【００６９】
続いて、制御部２６は、取得された第２の周波数特性と、有線通信部２５内のＰＬＣ・ＰＨＹブロック２２４に記憶された第１の周波数特性と、を比較する（Ｓ４）。
【００７０】
図７はＳ４における子機２０Ｙによる比較動作手順の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
制御部２６は、第２の周波数特性において、第１の周波数特性と比べ、低周波数側で電力が低下しているか否かを判別する（Ｓ１１）。低周波数側とは、例えば、２〜５ＭＨｚの周波数範囲、又は２〜１０ＭＨｚの周波数範囲を指す。電力が低下しているとは、例えば、第１の周波数特性における低周波数側の電力よりも、第２の周波数特性における低周波波側の電力が所定閾値以上低下している状態を指す。この所定閾値は、例えば、２０ｄＢである。また、第１の周波数特性と第２の周波数特性とにおいて、低周波数に含まれる周波数範囲における各周波数の電力を導出し、導出された各電力の平均値を比較してもよい。
【００７２】
第２の周波数特性において低周波数側で電力が低下している場合、制御部２６は、隣接するＰＶパネル１０を接続する電力線ＰＬが断線（ケーブル断線）して故障していることを検出する（Ｓ１２）。
【００７３】
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、電力線ＰＬの周波数特性の変化例を示すグラフである。図８（Ａ）は正常状態における周波数特性を示す。図８（Ｂ）は電力線ＰＬが断線した状態における第２の周波数特性を示す。図８（Ａ）〜（Ｃ）では、各周波数における電力を示している。
【００７４】
図８（Ｂ）に示すように、第１の周波数特性と第２の周波数特性とを比較した場合、低周波数側、つまり２ＭＨｚ〜５ＭＨｚの帯域において電力が大きく低下していることが分かる。
【００７５】
伝送路上を伝送される伝送信号の波長に対して、伝送信号の位相が無視できる程度である場合、集中定数回路となり、伝送路に信号が流れないとみなせるので、電力が大きく低下する。一方、伝送信号の波長に対して伝送信号の位相が無視できない程度であれば、分布定数回路となり、伝送路が多少断線してもケーブル（電力線ＰＬ）間の容量結合などにより、電力はあまり低下しない。
【００７６】
太陽光発電システム１０００では、ＰＶストリング１０ＳＴにおける電力線ＰＬは、１パネル当たり約１０ｍ×６＝６０ｍ程度の配線長となる。そのため、電力線ＰＬの周波数特性の高周波数側では分布定数回路となり、電力線ＰＬの周波数特性の低周波数側では集中定数回路となる。従って、ケーブル断線の場合には、電力線ＰＬの周波数特性の低周波数側において、電力が大きく低下する。
【００７７】
一方、Ｓ１１において低周波数側において電力が低下していない場合、制御部２６は、第１の周波数特性において電力が極小となる周波数又はその電力が、第２の周波数特性において、所定閾値以上変化しているか否かを判別する（Ｓ１３）。この所定閾値は、例えば電力が極小となる周波数の電力で１０ｄＢである。周波数の変化については後述する。
【００７８】
電力が極小となる周波数又はその電力が所定閾値以上に変化している場合（図８（Ｃ）の破線ｈ参照）、制御部２６は、ＰＶパネル１０内のＰＶセル１０Ｃ又はセル間の接続線が断線（セル断線）して故障していることを検出する（Ｓ１４）。なお、図８（Ｃ）の破線ｈは、正常状態において電力が極小である位置を示しており、セル断線時には、電力が極小となる位置がこの位置からずれていることを示す。
【００７９】
図８（Ｃ）はＰＶセル１０Ｃが断線した状態における第２の周波数特性を示す。セル断線の場合、図２に示したバイパスダイオードＢＤを介して電流が流れるので、正常状態の場合と比較すると、２つの経路ＲＡ，ＲＢの配線長の差が変化し、電力が極小となる周波数が変化する。
【００８０】
例えば、図１において、経路ＲＡは、配線長が１０ｍであり、経路ＲＢは、ＰＶパネル１０を６個含むので配線長が１０ｍ×６＝６０ｍであるとする。この場合、経路ＲＡと経路ＲＢとの配線長の差は、５０ｍである。
【００８１】
先述した式（１）を参照すると、２線（経路ＲＡ，ＲＢ）間の配線長の差が電力線ＰＬ上を伝送される測定信号の波長λに相当する場合、経路ＲＡを伝送される測定信号の位相と経路ＲＢを伝送される測定信号の位相とが逆相に維持され、所望の差動信号が得られる。
【００８２】
一方、２線間の配線長の差が電力線ＰＬ上を伝送される測定信号の半波長λ／２の整数ｎ倍に相当する場合、経路ＲＡを伝送される測定信号の位相と経路ＲＢを伝送される測定信号の位相とが同相となり、所望の差動信号が得られない。つまり、経路ＲＡを伝送される測定信号の位相と経路ＲＢを伝送される測定信号の位相とが同相となる波長（λ／２）×ｎに対応する周波数ｆにおいて、電力が低下する。
【００８３】
太陽光発電システム１０００において式（１）が上記同相となるのは、電力線ＰＬ上を伝送される伝送信号の波長λがλ／２×ｎである場合であるので、λ／２×ｎ＝ｃ×ｖ／ｆを満たす周波数ｆにおいて、電力が低下する。ここで、例えば、λ＝１０ｍ、ｖ＝０．５である場合にｆ≒６０ＭＨｚ（６０×１０６）となるので、λ＝２５ｍ×ｎ、ｖ＝０．５である場合には、ｆ≒２４ＭＨｚ（２４×１０６）÷ｎとなる。
【００８４】
図８（Ａ）に示した電力線ＰＬの周波数特性は、図１の構成を想定しており、例えば１２ＭＨｚ付近及び２４ＭＨｚ付近において電力が低下しており、式（１）の関係を満たしている。また、セル断線が生じた場合、断線が生じたＰＶクラスタ１０ＧにおいてバイパスダイオードＢＤを電流が流れるので、例えばＰＶパネル１０内の配線長が１０ｍ程度から７ｍ程度に変化する。この場合、経路ＲＢの配線長が短くなり、２線間の配線長の差も４７ｍに変化するので、電力が低下する周波数もｆ≒２５．５ＭＨｚ（２５．５×１０６）÷ｎに変化し、言い換えると所定の周波数における電力も変化する。
【００８５】
上記より、２線間の配線長の差がλ１、電力が極小となる周波数がｆ１の状態から、２線間の配線長の差がλ２の状態に変化すると、電力が極小となる周波数ｆ２は、f２＝f１×λ１÷λ２となる。そのため、電力が極小となる周波数の変化量は、f１×λ１÷λ２−ｆ１の絶対値となる。
【００８６】
上述した例に置き換えると、セル断線が生じる前はλ１＝５０ｍ、ｆ１≒２４ＭＨｚであり、少なくとも１つのＰＶクラスタ１０Ｇにセル断線が生じた後はλ２＝４７ｍである。従って、ｆ２≒５０×２４Ｍ÷４７≒２５．５ＭＨｚとなり、電力が極小となる周波数の変化量はｆ２−ｆ１＝１．５ＭＨとなる。この場合、制御部２６は、電力が極小となる周波数が少なくとも１．５ＭＨｚ変化すると、ＰＶパネル１０の異常（例えば、故障）を検知する。
【００８７】
ステップＳ１３において、電力が極小となる周波数を用いてＰＶパネル１０の故障を検知する場合、ステップＳ１３における周波数の所定閾値は、２線間の配線長の差と、少なくとも１つのＰＶクラスタ１０Ｇの配線長に基づいて算出された値である方が好ましい。よって、上述した例では、前記所定閾値は１．５ＭＨｚである。但し、マージンを持たせるために前記所定閾値を１．４〜２ＭＨｚ程度としてもよい。
【００８８】
以上より、制御部２６は、電力が極小となる周波数又はその電力が所定閾値以上変化している場合、セル断線が発生したと判別できる。なお、上述のように、異常検知するために２つの周波数特性を比較し、２つの周波数特性の差異を求めることは必須ではない。異常検知は測定信号から取得した周波数特性に応じて判断されてもよい。例えば、取得した周波数特性における、電力が極小となる周波数の値や、所定の周波数範囲の平均的な電力、等を利用して異常を検知してもよい。
【００８９】
Ｓ１２、Ｓ１４において異常（例えば故障）が検出された場合、制御部２６は、無線通信部２７を介して、親機６０に対し、異常が検出された旨（アラート）を通知する（Ｓ１５）。なお、有線通信部２５を介して親機６０に通知してもよい。この後、制御部２６は元の処理に復帰する。
【００９０】
子機２０Ｙによれば、パワーコンディショナ４０が接続されても、ＰＶストリング１０ＳＴの一部を開放端にすることなく、測定信号をＰＬＣ通信して、異常検出できる。これは、ＰＬＣ通信の周波数は２〜３０ＭＨｚであり、パワーコンディショナ４０のスイッチング周波数は２００〜３００ｋＨｚであり、相互の周波数における信号の干渉が抑制されることに起因する。このように、子機２０Ｙによれば、太陽光発電を継続しながら、ＰＶストリング１０ＳＴにおける異常を検出できる。
【００９１】
次に、太陽光発電システム１０００の構成の変形例について説明する。
【００９２】
図９は太陽光発電システムの構成の第１変形例を示す模式図である。
図１では、各ＰＶストリング１０ＳＴに配置された２台の子機２０間において測定信号が通信された。一方、図９では、各ＰＶストリング１０ＳＴに１台の子機２０Ａが配置され、接続箱３０内に電力線ＰＬに接続されるＰＬＣモジュール７０が配置される。
【００９３】
第１変形例では、子機２０Ａ及びＰＬＣモジュール７０のいずれか一方が、測定信号として既知パターンの差動信号を送信し、子機２０Ａ及びＰＬＣモジュール７０のいずれか他方が、この差動信号を受信し、異常検出する。
【００９４】
子機２０Ａの構成は、例えば、図１に示した子機２０と同様の構成を有する。
【００９５】
ＰＬＣモジュール７０の構成は、少なくとも、測定信号を送信又は受信するので、子機２０が有する有線通信部２５を備える。また、ＰＬＣモジュール７０は、子機２０が有するその他の構成部を備えてもよいし、子機２０と同様に構成されてもよい。ＰＬＣモジュール７０は、子機２０と同様に、親機６０と通信可能に構成されてもよい。ＰＬＣモジュール７０は、通信装置の一例であり、異常検出装置の一例である。
【００９６】
また、ＰＬＣモジュール７０が電圧検出部２３を備える場合、電圧検出部２３は、ＰＶストリング１０ＳＴのストリング電圧、つまりＰＶストリング１０ＳＴにおける各ＰＶパネル１０の出力電圧の総和を検出する。また、ＰＬＣモジュール７０が電流検出部２４を備える場合、電流検出部２４は、ＰＶストリング１０ＳＴを流れるストリング電流を検出する。ストリング電流は、ＰＶストリング１０ＳＴにおける各ＰＶパネル１０の出力電流と同じである。
【００９７】
図９では、例えば、ＰＬＣモジュール７０が測定信号を子機２０Ａに対して送信し、子機２０ＡがＰＬＣモジュール７０からの測定信号を受信し、前述した異常検出を行う。この構成の場合でも、太陽光発電を継続しながら、ＰＶストリング１０ＳＴにおける異常を検出できる。
【００９８】
また、図９に示すように、子機２０Ａが各ＰＶストリング１０ＳＴの端部に配置されることで、ＰＬＣモジュール７０と子機２０Ａとの間における２線の線路の長さの差が大きくなる。従って、帯域内での周波数ごとの差動信号の電力の違いが大きくなりやすくなる。
【００９９】
図１０は太陽光発電システム１０００の構成の第２変形例を示す模式図である。
第２変形例では、ＰＬＣモジュール７０Ａは、接続箱３０に配置される。また、ＰＬＣモジュール７０Ａは、異常検出を行う子機２０Ａを選択可能である。ＰＬＣモジュール７０Ａは、第１変形例におけるＰＬＣモジュール７０と同様の構成を有する。
【０１００】
各ＰＶストリング１０ＳＴとＰＬＣモジュール７０Ａとの間には、ＰＬＣ信号の周波数帯域（例えば２〜３０ＭＨｚ）においてインピーダンスが高くなるコイル８４が設けられる。コイル８４は、インダクタの一例である。
【０１０１】
また、各ＰＶストリング１０ＳＴとＰＬＣモジュール７０Ａとの間には、コイル８４と並列に、ＰＬＣモジュール７０に接続されるＰＶストリング１０ＳＴを切り替えるスイッチ８６及びスイッチ８６に直列に接続されたコンデンサ８８が設けられる。コンデンサ８８は、ＰＬＣ信号の周波数帯域においてインピーダンスが低くなり、ＰＬＣ信号を通過させ、ＤＣ（直流）成分の通過を阻止する。
【０１０２】
第２変形例によれば、スイッチ８６を切り替えることで、ＰＬＣモジュール７０と通信する子機２０Ａを含むＰＶストリング１０ＳＴのみ、電力線ＰＬの周波数特性を導出でき、異常検出できる。
【０１０３】
なお、スイッチ８６によりＰＬＣモジュール７０と接続されているか否かに関わらず、コイル８４を通じて発電電力（直流電力）は通過する。従って、任意のＰＶストリング１０ＳＴが異常検出処理を実施中でも、全てのＰＶストリング１０ＳＴにおいて太陽光発電を継続できる。
【０１０４】
なお、ＰＬＣモジュール７０Ａが測定信号を送信し、子機２０Ａが測定信号を受信して異常検出することを例示したが、子機２０Ａが測定信号を送信し、ＰＬＣモジュール７０Ａが測定信号を受信して異常検出してもよい。
【０１０５】
図１１は太陽光発電システム１０００の構成の第３変形例を示す図である。
第１変形例では、子機２０ＡがＰＶストリング１０ＳＴの端部に配置されたが、第３変形例では、子機２０ＢがＰＶストリング１０ＳＴにおける両端のＰＶパネル１０に対応する位置ではなく、ＰＶストリング１０ＳＴの中間部に配置される。
【０１０６】
子機２０Ｂの構成は、例えば、図１に示した子機２０と同様の構成を有する。
【０１０７】
第３変形例によれば、各ＰＶストリング１０ＳＴの端部に子機２０Ａが配置された場合と比べ、経路ＲＡ，ＲＢのうち配線長の長い経路ＲＢの長さが短くなる。従って、差動信号の電力の減衰が小さくなるので、差動信号を抽出し易くなる。
【０１０８】
このように、太陽光発電システム１０００によれば、複数のＰＶパネル１０を介して伝送され、スイッチング周波数と比べて高い周波数を持つ測定信号を用いて異常検出するので、太陽光発電を継続しながらＰＶストリング１０ＳＴにおける異常を検出できる。
【０１０９】
また、太陽光発電システム１０００では、例えば子機２０Ｙが、正常状態における電力線ＰＬの周波数特性と所定のタイミングにおける電力線ＰＬの周波数特性とを比較し、比較結果に応じて、異常の種別を検出する。これにより、例えばケーブル断線又はセル断線の異常の種別を確認でき、異常の原因究明に要する時間、復旧に要する時間を短縮でき、発電効率を向上できる。また、ＰＶパネル１０の出力低下の要因が単に影によるものか、故障によるものかを判別できる。
【０１１０】
また、従来の故障診断方法と比較すると、電力制御用のスイッチング周波数（例えば、２００〜３００ｋＨｚ）と測定信号の周波数（例えば２〜３０ＭＨｚ）との相互干渉が抑制される。従って、太陽光発電を継続しても、測定信号を精度良く観察でき、異常検出の精度を向上できる。
【０１１１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ＰＬＣ信号として差動信号を用いることを説明した。第２の実施形態では、ＰＬＣ信号としてシングルエンド信号を用いて、ＰＶストリング１０ＳＴの異常検出を行うことを想定する。
【０１１２】
図１２は第２の実施形態における太陽光発電システム１０００Ａの構成例を示す模式図である。太陽光発電システム１０００Ａは、第１の実施形態と同様の構成を有する。太陽光発電システム１０００Ａにおいて、第１の実施形態における太陽光発電システム１０００と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【０１１３】
接続箱３０には、各ＰＶストリング１０ＳＴの両端に配置された２つのＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂが設けられる。即ち、接続箱３０には、送信用のＰＬＣモジュール７５Ａ、及び受信用のＰＬＣモジュール７５Ｂが配置される。ＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂは、ＰＬＣモジュール７０の一例であり、第１の実施形態におけるＰＬＣモジュール７０と同様の構成を有する。ＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂは、有線通信部２５Ａを含む。
【０１１４】
図１３はＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂの有線通信部２５Ａの構成例を示すブロック図である。有線通信部２５Ａは、第１の実施形態における有線通信部２５と同様の構成を有し、シングルエンド信号を測定信号として使用する。有線通信部２５Ａは、例えば、ローパスフィルタ２２９、ドライバＩＣ２３１、及びコンデンサ９４を介して、送信信号を電力線ＰＬに送信する。また、有線通信部２５Ｂは、例えば、電力線ＰＬから受信信号を受信し、コンデンサ９４及びバンドパスフィルタ２３０を介して、メインＩＣ２２１に信号を送る。有線通信部２５Ａは、ＰＬＣ信号を送信又は受信する。
【０１１５】
ＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂのいずれか一方が、測定信号を送信し、ＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂのいずれか他方が、測定信号を受信して異常検出する。図１２の矢印では、ＰＬＣモジュール７５Ａが測定信号を送信し、ＰＬＣモジュール７５Ｂが測定信号を受信することを例示しているが、逆でもよい。シングルエンド信号は、子機又はＰＬＣモジュールから片方向に電力線ＰＬ上を伝送される
【０１１６】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、電力線ＰＬの周波数特性の変化例を示すグラフである。図１４（Ａ）は、正常状態における電力線ＰＬの周波数特性である第１の周波数特性を示す。図１４（Ｂ）は、電力線ＰＬＣが断線した状態における周波数特性である第２の周波数特性を示す。図１４（Ｂ）において、点線は正常状態における周波数特性を示す。
【０１１７】
図１４（Ａ），（Ｂ）に示す第１の周波数特性と第２の周波数特性とを比較した場合、低周波数側、例えば０ＭＨｚ〜５ＭＨｚの周波数帯域において電力が大きく低下していることが分かる。従って、第１の実施形態と同様に、ＰＬＣモジュール７５Ａ又はＰＬＣモジュール７５Ａの制御部２６は、ケーブル断線して故障したことを検出できる。
【０１１８】
図１４（Ｃ）は、ＰＶセル１０Ｃが断線した状態における周波数特性である第２の周波数特性を示す。図１４（Ｃ）において、点線は正常状態における周波数特性を表す。
【０１１９】
図１４（Ａ），（Ｃ）に示す第１の周波数特性と第２の周波数特性を比較した場合、第１の周波数特性において電力が極小となる周波数又はその電力が、第２の周波数特性において、所定閾値以上変化しているかを判別する。電力が極小となる周波数又はその電力が所定閾値以上変化している場合、第１の実施形態と同様に、セル断線して故障したことを検出する。
【０１２０】
なお、測定信号としてシングルエンド信号を用いる場合、高周波数側では、例えば、電力線ＰＬ自身の通過電力量の減衰が大きくなる。そのため、図１４（Ａ）に示すように、高周波数になる程、電力が低下している。一方、例えばセル断線により測定信号が通過する配線長が短縮された場合、上記の電力の影響が低減されるので、図１４（Ｃ）に示すように、高周波数側における電力の低下量が減少する。
【０１２１】
本実施形態のＰＬＣモジュール７５Ａ，７５Ｂによれば、太陽光発電を継続しながら太陽光パネルの異常を検出できる。また、シングルエンド信号を用いる場合でも、第１の周波数特性と第２の周波数特性とを比較することで、例えば異常の種別を判別できる。
【０１２２】
次に、太陽光発電システム１０００Ａの構成の変形例について説明する。
【０１２３】
図１５は太陽光発電システム１０００Ａの構成の第１変形例を示す模式図である。
接続箱３０には、送受信兼用のＰＬＣモジュール７５Ｃが配置される。ＰＬＣモジュール７５Ｃは、ＰＬＣモジュール７０の一例であり、第１の実施形態におけるＰＬＣモジュール７０と同様の構成を有する。ＰＬＣモジュール７５Ｃは、有線通信部２５Ｂを含む。
【０１２４】
図１６はＰＬＣモジュール７５Ｃ内の有線通信部２５Ｂの構成例を示す模式図である。
有線通信部２５Ｂは、例えば、ローパスフィルタ２２９、ドライバＩＣ２３１、及びコンデンサ９３を介して、送信信号を電力線ＰＬに送信する。また、有線通信部２５Ｂは、例えば、電力線ＰＬから受信信号を受信し、コンデンサ９２及びバンドパスフィルタ２３０を介して、メインＩＣ２２１に信号を送る。有線通信部２５Ｂは、１台でＰＬＣ信号を送信及び受信する。
【０１２５】
図１５の矢印では、測定信号が伝送される向きを例示しているが、逆でもよい。
【０１２６】
第１変形例によれば、１つのＰＬＣモジュール７５Ｃを備え、シングルエンド信号を測定信号に用いる場合でも、太陽光発電を継続しながら、ＰＶストリング１０ＳＴにおける不具合（例えば、ケーブル断線、セル断線）を検出できる。
【０１２７】
図１７は太陽光発電システム１０００Ａの構成の第２変形例を示す模式図である。
第２変形例では、複数のＰＶパネル１０が直列に接続された各ＰＶストリング１０ＳＴに、送受信兼用の１台の子機２０Ｃが接続される。子機２０Ｃの構成は、例えば、図１に示した子機２０と同様の構成を有し、子機２０Ｃは、有線通信部２５Ｂを含む。
【０１２８】
また、各ＰＶストリング１０ＳＴの端部に、直流成分の通過を阻止し、ＰＬＣ信号の周波数帯域の信号を通過させるコンデンサ９１が接続される。コンデンサ９１は、ＰＶストリング１０ＳＴの電力線ＰＬにおける正極（＋）側及び負極（−）側をバイパスし、ＰＬＣ信号を通過させる。コンデンサ９１は、図１７に示すように接続箱３０の外側に配置されてもよいし、接続箱３０内に配置されてもよい。
【０１２９】
図１７の矢印では、測定信号が伝送される向きを例示しているが、逆でもよい。
【０１３０】
図１７の構成により、１つの子機２０Ｃを備え、シングルエンド信号を測定信号に用いる場合でも、太陽光発電を継続しながら、ＰＶストリング１０ＳＴにおける不具合（例えば、ケーブル断線、セル断線）を検出できる。
【０１３１】
また、上述したように、本実施形態の子機２０は、ＰＶパネル１０の異常を検知する有線通信部２５と、親機６０との通信を行う無線通信部２７と、を備える。無線通信部２７は、太陽光パネル１０の発電状況を逐次確認できるようにするために、基本的に動作している（アクティブ状態である）方が好ましい。
【０１３２】
一方、一般的にＰＶパネル１０の異常検知を常に行う必要はなく、例えば１時間に１度程度でもよい。有線通信部２５は、測定信号を送信または受信するタイミングでアクティブ状態（ＯＮ状態）となればよい。すなわち、有線通信部２５は、測定信号を送信または受信しないとき、スリープ状態（ＯＦＦ状態）となり、電源部２２から供給される電力は低減される。この有線通信部２５のＯＮ／ＯＦＦの制御は、例えば制御部２６により行われる。制御部２６は、異常検知を行うタイミングを管理することで、必要なときだけ有線通信部２５をアクティブ状態（ＯＮ状態）にする。このように、有線通信部２５を制御することにより、有線通信部２５の不要な消費電力を抑制することができる。
【０１３３】
なお、本実施形態では、子機２０は、親機６０との通信に無線通信部２７を用いるように構成したが、有線通信部２５の機能で親機６０と通信を行っても良い。但しこの場合、親機６０は、子機２０と同一の通信線（例えば、電力線ＰＬ）に接続される。
【０１３４】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【０１３５】
例えば、上記実施形態では、各子機２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、前述した位置に限られず、他のＰＶパネル１０に対応する位置に配置されてもよい。また、子機２０Ｃ及びＰＬＣモジュール７５Ｃが接続されるＰＶパネル１０は、他のＰＶパネル１０と直列に接続されなくてもよい。つまり、子機２０Ｃ及びＰＬＣモジュール７５Ｃは、少なくとも１つのＰＶパネル１０に接続されればよい。この場合、子機２０ＣまたはＰＬＣモジュール７５Ｃは、自身が接続されるＰＶパネル１０に、測定信号としてシングルエンド信号を送信する。そして、子機２０ＣまたはＰＬＣモジュール７５Ｃは、少なくとも１つのＰＶクラスタ１０Ｇを介して伝送されたこのシングルエンド信号（測定信号）を受信し、ＰＶパネル１０の異常を検知する。
【０１３６】
また、上記実施形態では、測定信号の周波数が、スイッチング周波数と比べて高いことを例示したが、スイッチング周波数と異なればよい。従って、測定信号の周波数が、スイッチング周波数と比べて低くてもよい。
【０１３７】
更に、測定信号の周波数とスイッチング周波数とは少なくとも一部が異なればよく、周波数の一部が重複してもよい。例えば、測定信号の周波数が２〜３０ＭＨｚであり、スイッチング周波数が１〜５ＭＨｚでもよい。この場合、測定信号の５ＭＨｚよりも高い周波数から、３０ＭＨｚまでの周波数を用いて、測定信号の周波数特性が導出され、異常検出されてもよい。
【０１３８】
（本発明の一形態の概要）
本発明の一形態の異常検出装置は、複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置であって、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、前記通信部により受信された所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、を備える。
【０１３９】
この構成によれば、例えば電力制御用のスイッチング周波数と所定信号の周波数との少なくとも一部が異なるよう設定されているので、スイッチングノイズが所定信号に重畳されることを抑制できる。よって、例えばパワーコンディショナを用いて太陽光発電する場合でも、パワーコンディショナのスイッチングによる影響を抑制できる。従って、太陽光発電を継続しながら、異常診断対象の太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１４０】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記異常検出部が、前記周波数特性における周波数又は当該周波数における電力の情報に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常の種別を検出する。
【０１４１】
この構成によれば、例えば、正常状態における周波数特性と所定のタイミングにおける周波数特性との差分を解析することで、どのような異常が発生しているかを認識できる。
【０１４２】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記異常検出部が、前記周波数特性の低周波数側における電力が、前記所定の周波数特性の低周波数側における電力よりも所定閾値以上小さい場合、前記電力線における断線を検出する。
【０１４３】
この構成によれば、取得された周波数特性において、低周波数側であるか否かに応じて集中定数回路であるか分布定数回路であるかが決定される。取得された周波数特性における所定の周波数範囲の電力を正常状態と比較することで、電力線における断線（ケーブル断線）が生じているか否かを判別できる。
【０１４４】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記太陽電池モジュールが、接続線を介して直列に接続された複数の太陽電池セルを含み、前記異常検出部が、前記周波数特性における極小電力と、前記所定の周波数特性における極小電力と、の差異が所定閾値以上である場合、前記太陽電池セル又は前記接続線における断線を検出する。従って、異常の原因を迅速に推定でき、復旧を早期化できる。
【０１４５】
この構成によれば、周波数特性における極小電力が変化した場合に、太陽電池モジュール内における配線長が変化したことに起因する変化であると推定する。これにより、太陽電池セル又は接続線における断線（セル断線）が生じているか否かを判別できる。従って、異常の原因を迅速に推定でき、復旧を早期化できる。
【０１４６】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記太陽電池モジュールが、接続線を介して直列に接続された複数の太陽電池セルを含み、前記異常検出部が、前記周波数特性において極小電力となる周波数と、前記所定の周波数特性において極小電力となる周波数と、の差異が所定閾値以上である場合、前記太陽電池セル又は前記接続線における断線を検出する。
【０１４７】
この構成によれば、周波数特性における極小電力の周波数位置が変化した場合に、太陽電池モジュール内における配線長が変化したことに起因する変化であると推定する。これにより、太陽電池セル又は接続線における断線（セル断線）が生じているか否かを判別できる。従って、異常の原因を迅速に推定でき、復旧を早期化できる。
【０１４８】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記通信部が、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を送信する。
【０１４９】
この構成によれば、周波数特性を測定するための測定信号を送信でき、受信側において、周波数特性を解析して太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１５０】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記太陽電池ストリングの端部に配置された太陽電池モジュールに接続されている。
【０１５１】
この構成によれば、差動信号を用いる場合、太陽電池ストリングにおける２つの経路の配線長の差が大きくなる。従って、帯域内での周波数ごとの差動信号の電力の違いが大きくなりやすく、周波数特性の解析が容易になり、異常検出の精度を向上できる。
【０１５２】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記太陽電池ストリングの中間部に配置された太陽電池モジュールに接続されている。
【０１５３】
この構成によれば、差動信号を用いる場合、太陽電池ストリングにおける２つの経路のうち長い方の配線長が短くなる。従って、異常検出装置と所定信号を送信する通信装置との距離が短くなり、差動信号の電力の減衰が小さくなるので、差動信号を抽出し易くなる。従って、周波数特性の解析が容易になり、異常検出の精度を向上できる。
【０１５４】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記太陽電池ストリングに接続された接続箱に配置されている。
【０１５５】
この構成によれば、接続箱に異常検出装置を一体に収容するので、太陽電池モジュール周辺のスペースを有効に利用できる。
【０１５６】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記通信部が、前記所定信号を差動信号として受信する。
【０１５７】
この構成によれば、所定信号の通信品質を向上できるので、周波数特性に基づく異常検出の精度を向上できる。
【０１５８】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、前記通信部が、前記所定信号をシングルエンド信号として受信する。
【０１５９】
この構成によれば、シングルエンド信号を用いることで、電力線におけるデータ伝送量を抑制でき、他の通信の通信効率を向上できる。
【０１６０】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置と、を含む太陽光発電システムであって、前記異常検出装置は、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、前記所定信号の周波数特性を取得する周波数特性取得部と、前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出部と、を備える。
【０１６１】
この構成によれば、例えば電力制御用のスイッチング周波数と所定信号の周波数との少なくとも一部が異なるよう設定されているので、スイッチングノイズが所定信号に重畳されることを抑制できる。よって、例えばパワーコンディショナを用いて太陽光発電する場合でも、パワーコンディショナのスイッチングによる影響を抑制できる。従って、太陽光発電を継続しながら、異常診断対象の太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１６２】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、前記通信部が、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を送信し、前記所定信号を受信する。
【０１６３】
この構成によれば、１つの異常検出装置により、太陽電池ストリングにおける電力線において所定信号を循環させて周波数解析でき、太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１６４】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、前記異常検出装置が、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる任意の太陽電池モジュールに接続され、前記太陽電池ストリングにおける正極側の電力線と負極側の電力線とは、コンデンサを介して接続されている。
【０１６５】
この構成によれば、太陽光発電を継続しながら、太陽電池モジュールに接続された１つの異常検出装置により、太陽電池ストリングにおける電力線において所定信号を循環させて周波数解析でき、太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１６６】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を送信する通信装置を備え、前記異常検出装置の前記通信部が、前記通信装置からの前記所定信号を受信する。
【０１６７】
この構成によれば、２台の装置を用いるので、差動信号を用いて太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１６８】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、前記異常検出装置が、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる第１の太陽電池モジュールに接続され、前記通信装置が、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる第２の太陽電池モジュールに接続されている。
【０１６９】
この構成によれば、２台の太陽電池モジュールに異常検出装置と通信装置とが接続されるので、接続箱を小型化できる。
【０１７０】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、複数の前記太陽電池ストリングが並列に接続された接続箱を備え、前記接続箱が、前記通信装置と接続される前記太陽電池ストリングを切り替えるスイッチと、前記太陽電池ストリングと前記通信装置とを接続するインダクタと、前記スイッチと前記通信装置とを接続するコンデンサと、を備え、前記異常検出装置が、前記複数の太陽電池モジュールに含まれる任意の太陽電池モジュールに接続され、前記通信装置が、前記接続箱に配置されている。
【０１７１】
この構成によれば、異常診断対象の太陽電池ストリングを選択し、異常診断対象外の太陽電池ストリングとは高周波的に接続されない。従って、各太陽電池ストリングにおける太陽光発電を継続しながら、異常診断対象外の太陽電池ストリングからのノイズの混入を抑制して、異常診断対象の太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１７２】
また、本発明の一形態の太陽光発電システムは、太陽電池ストリングが接続された接続箱を備え、前記異常検出装置及び前記通信装置が、前記接続箱に配置されている。
【０１７３】
この構成によれば、接続箱に異常検出装置と通信装置との双方を一体に収容するので、太陽電池モジュール周辺のスペースを有効に利用できる。
【０１７４】
また、本発明の一形態の異常検出方法は、複数の太陽電池モジュールが電力線を介して直列に接続された太陽電池ストリングにおける異常を検出する異常検出装置における異常検出方法であって、前記電力線を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信するステップと、前記所定信号の周波数特性を取得するステップと、前記周波数特性と所定の周波数特性との差異に応じて、前記太陽電池ストリングにおける異常を検出するステップと、を有する。
【０１７５】
この方法によれば、例えば電力制御用のスイッチング周波数と所定信号の周波数との少なくとも一部が異なるよう設定されているので、スイッチングノイズが所定信号に重畳されることを抑制できる。よって、例えばパワーコンディショナを用いて太陽光発電する場合でも、パワーコンディショナのスイッチングによる影響を抑制できる。従って、太陽光発電を継続しながら、異常診断対象の太陽電池ストリングにおける異常を検出できる。
【０１７６】
また、本発明の一形態の異常検出装置は、少なくとも１つの発電素子を有する太陽電池モジュールにおける異常を検出する異常検出装置であって、前記発電素子を介して、前記太陽電池モジュールにより発電された電力の制御に用いられるスイッチング周波数と少なくとも一部が異なる周波数を有する所定信号を受信する通信部と、前記所定信号の周波数特性に応じて、前記太陽電池モジュールにおける異常を検出する異常検出部と、を備える。
【０１７７】
この構成によれば、例えば電力制御用のスイッチング周波数と所定信号の周波数との少なくとも一部が異なるよう設定されているので、スイッチングノイズが所定信号に重畳されることを抑制できる。よって、例えばパワーコンディショナを用いて太陽光発電する場合でも、パワーコンディショナのスイッチングによる影響を抑制できる。従って、太陽光発電を継続しながら、異常診断対象の太陽電池モジュールにおける異常を検出できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明は、太陽光発電を継続しながら太陽電池ストリング又は太陽電池モジュールにおける異常を検出できる異常検出装置、太陽光発電システム、及び異常検出方法等に有用である。
【符号の説明】
【０１７９】
１０００，１０００Ａ  太陽光発電システム
１０  ＰＶパネル
１０ＡＲ  ＰＶアレイ
１０Ｃ  ＰＶセル
１０Ｇ，１０Ｇ１〜１０Ｇ３  ＰＶクラスタ
１０ＳＴ  ＰＶストリング
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｘ，２０Ｙ  子機
２２  電源部
２３  電圧検出部
２４  電流検出部
２５，２５Ａ，２５Ｂ  有線通信部
２６  制御部
２７  無線通信部
２８  入力端子
２９  出力端子
３０  接続箱
４０  パワーコンディショナ
５０  分電盤
６０  親機
７０，７０Ａ，７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ  ＰＬＣモジュール
８４  コイル
８６  スイッチ
８８，９１，９２，９３，９４  コンデンサ
２２１  メインＩＣ
２２２  ＣＰＵ
２２３  ＰＬＣ・ＭＡＣブロック
２２４  ＰＬＣ・ＰＨＹブロック
２２５  ＤＡＣ
２２６  ＡＤＣ
２２７  ＶＧＡ
２２８  メモリ
２２９  ローパスフィルタ
２３０  バンドパスフィルタ
２３１  ドライバＩＣ
ＢＤ  バイパスダイオード
【図１】
2015053389.tif 000003
【図２】
2015053389.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015053389.tif 000008
【図７】
2015053389.tif 000009
【図８】
2015053389.tif 000010
【図９】
2015053389.tif 000011
【図１０】
2015053389.tif 000012
【図１１】
2015053389.tif 000013
【図１２】
2015053389.tif 000014
【図１３】
2015053389.tif 000015
【図１４】
2015053389.tif 000016
【図１５】
2015053389.tif 000017
【図１６】
2015053389.tif 000018
【図１７】
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