(57)【要約】  局所的（サイト）レベル（１００）上と中央位置（６１０）とからの両方で、光発電システムまたはアレイ（２３０）を監視するシステム及びその方法である。システムは、パネル監視ユニット及びストリング監視ユニット（７０）またはインテリジェント装置を含んでいて、サイト上でマスタ装置と双方向通信を行い、アレイ（例えば、図９）においてインストールと障害のトラブルシューティングを容易にし、性能監視及び診断データ収集（例えば、図１４、１５）を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光発電パネルを監視するパネル監視ユニットであって、
電力源と、
前記光発電パネルの電力特性を検出して、前記光発電パネルの前記電力特性を表す第１信号を生成する第１回路と、
前記光発電パネルの電力端子を、隣接するパネルの電力端子に直列に接続する導電体と、
前記隣接するパネルに接続されて、前記隣接するパネルの電力特性を示す信号を伝送する第２導電体と、
前記隣接するパネルの前記電力特性を表す第２信号を生成する第２回路と、
前記電力源によって電力を供給されていて、前記第１及び第２信号を送信する送信器と、
を含むパネル監視ユニット。
【請求項２】
前記光発電パネルの前記電力特性を検出する前記第１回路は、前記光発電パネルによって生成される電圧を検出して前記電圧を表す第１信号を生成する第１電圧検出器を含むことを特徴とする請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項３】
前記電力源に接続されていてかつ電力を供給され、外部装置と双方向通信を行い、前記第１及び第２電圧検出器に接続されていてそこから前記第１及び第２信号を受信し、さらに前記送信器を制御して前記第１及び第２信号を前記外部装置へ送信するマイクロコントローラをさらに含む請求項２記載のパネル監視ユニット。
【請求項４】
少なくとも前記第１信号のデジタル表現を記憶するメモリをさらに含む請求項３記載のパネル監視ユニット。
【請求項５】
前記隣接するパネルの前記電力特性を表す第２信号を生成する前記第２回路は第２電圧検出器を含み、前記第２電圧検出器は、前記隣接するパネルによって生成される前記電圧を検出して前記隣接するパネルの電圧を表す第２信号を生成することを特徴とする請求項３記載のパネル監視ユニット。
【請求項６】
少なくとも１つの指示器をさらに含む請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項７】
前記電力源は、前記光発電パネルを含むことを特徴とする請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項８】
前記電力源は、電池を含むことを特徴とする請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項９】
前記電力源は、前記隣接するパネルを含むことを特徴とする請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項１０】
前記マイクロコントローラと前記外部装置との間の有線接続をさらに含む請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項１１】
前記マイクロコントローラに電気的に接続されていてかつ前記外部装置と双方向通信を行う無線トランシーバをさらに含む請求項１記載のパネル監視ユニット。
【請求項１２】
指示器及び前記外部装置から信号を受信する受信器をさらに含み、前記指示器の動作は前記受信信号に対応することを特徴とする請求項３記載のパネル監視ユニット。
【請求項１３】
アレイの中の複数の光発電パネルの性能を監視する方法であって、
前記アレイに関係する複数のストリング監視ユニットからのデータセットを要求し、前記要求は前記アレイと関係するあらゆるストリング監視ユニット及びあらゆるパネル監視ユニットについての状態情報を含んでいることを特徴とするステップと、
双方向通信チャネルを用いて、マスタストリング監視ユニットからデータセットを収集して記憶するステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの非光発電装置から追加アレイに関連するデータを収集するステップをさらに含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記非光発電装置は、アレイ電気計器、格子電気計器、周囲温度センサ、パネル温度センサ、及びアレイ日射計器から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
システム障害を識別するために前記データセットを分析して前記分析の結果を記憶するステップをさらに含み、前記結果は、アップデートされる前記状態情報を判断するために続いて用いられ、さらに次の周期で要求とともに送出されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記障害は、切断、標準以下のパネル及び非機能パネルを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
所定の時間間隔に従って周期的に前のステップを繰り返すステップをさらに含む請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
データセットを要求する前記ステップは、データが収集される装置の各々に対する状態インジケータを設定するために用いられる状態情報を送信するステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記アレイ内の機能しているそれぞれのパネル監視ユニット及び機能しているそれぞれのストリング監視ユニットから、平均化期間にわたって平均化された同時性データを収集するステップをさらに含む請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
各々が複数パネルからなるアレイにおいて光発電パネルと関係している複数の監視装置にアドレス指定を行う方法であって、
前記アレイにおいて一連のパネルからの情報の要求を開始するステップと、
ストリング監視ユニットが、ストリングアドレスを選択して、問い合わせを送信することによって前記ストリングとの双方向通信を開始するステップと、
前記問い合わせが受信されて、パネル監視ユニットによる送信のために応答が生成されるステップと、を含み、
前記パネル監視ユニットは、前記ストリング内の少なくとも１つの隣接するパネルにそのストリング及びパネル情報を送信することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記パネル監視ユニット送信は、少なくとも１つの他のパネル監視ユニットとの電気的接続においてトランシーバを介して実施されることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記パネル監視ユニット送信は、現在のパネルと関係する少なくとも１つのパネル位置トランシーバを介して実行され、前記トランシーバは、前のパネルから、前記ストリング内のパネル番号及び前記ストリング内の前記前のパネルの位置を受信し、次に前記トランシーバは、前記ストリング内のパネル番号及び前記ストリング内の前記現在のパネルの物理的位置を次のパネルに送信することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記問い合わせを受信して応答を生成するステップは、前記問い合わせとともに含まれる遅延カウントを減じて、前記ストリング内の次のパネルへ前記問い合わせを送信するステップ、を含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
光発電パネルアレイの構成及びインストールを行う方法であって、
最小のサイトコンピュータ構成として、ストリング毎のパネル数を決定するステップと、
インストールモードにおいて少なくとも１つのストリング監視ユニットとサイトコンピュータとを配置するステップと、
前記ストリング監視ユニット及びそこに接続されたあらゆる光発電パネルに関係するデータを要求するために少なくとも１つの前記ストリング監視ユニットを繰り返しポーリングするステップと、
を含む方法。
【請求項２６】
光発電パネルに関係するパネル監視ユニットにおいてアドレス情報を受信するステップと、次に少なくとも隣接するパネルにそのパネルに関係するアドレス情報を送信するステップと、双方向通信チャネルを介して前記ストリング監視ユニットに応答するステップと、
をさらに含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
光発電パネルと関係するパネル監視ユニットにおいて、要求を受信して前記要求に応じて少なくとも隣接するパネルに修正した要求を送信するステップと、前記隣接するパネルからの応答を受信するステップと、前記双方向通信チャネルを介して前記ストリング監視ユニットへの修正した応答を生成するステップと、をさらに含む請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記ストリング上の前の隣接する装置と通信することによって特定される位置を判断し、かつ前記ストリング上の次の隣接する装置に前記位置情報をさらに伝える前記パネル監視ユニットをさらに含む請求項２５記載の方法。
【請求項２９】
第１の光発電パネルを監視するパネル監視ユニットであって、
電力源と、
前記第１パネルによって生成された第１電圧を検出して前記第１電圧を表す第１信号を生成する第１パネル電圧検出器と、
外部装置との双方向通信チャネルと、
前記電力源によって電力を供給され、前記双方向通信チャネルを介して前記外部装置と双方向通信を行い、前記第１パネル電圧検出器に電気的に接続されていて、前記第１電圧検出器から前記第１信号を受信し、前記外部装置から前記第１信号を送信するマイクロコントローラと、
前記第１信号のデジタル表現を記憶するメモリと、
を含むパネル監視ユニット。
【請求項３０】
前記第１パネル電圧検出器、前記マイクロコントローラ及び前記メモリがその中に取り付けられているような配電盤カバーをさらに含む請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３１】
第２光発電パネルによって生成される第２電圧を検出し、かつ前記第２電圧を表す第２信号を生成し、前記マイクロコントローラに電気的に接続されている第２光発電パネル電圧検出器を更に含み、前記メモリは前記第２信号のデジタル表現を記憶していることを特徴とする請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３２】
前記メモリに記憶された、前記第２パネルの構成に関連する情報のデジタル表現をさらに含む請求項３１記載のパネル監視ユニット。
【請求項３３】
前記第２電圧検出器がアナログ−デジタル変換器含むような請求項３１記載のパネル監視ユニット。
【請求項３４】
指示器をさらに含む請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３５】
前記電力源は前記光発電パネルを含むことを特徴とする請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３６】
前記電力源は電池を含むことを特徴とする請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３７】
前記電力源は第２光発電パネルを含むことを特徴とする請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３８】
前記マイクロコントローラと前記外部装置との間の有線接続をさらに含む請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項３９】
前記マイクロコントローラに電気的に接続されていて、外部装置と双方向通信を行う無線トランシーバをさらに含む請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項４０】
前記メモリに記憶された前記パネル監視ユニットの構成と関連する情報のデジタル表現をさらに含む請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項４１】
前記メモリに記憶された前記第１パネルの前記構成と関連する情報のデジタル表現をさらに含む請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項４２】
前記第１電圧検出器は、アナログ−デジタル変換器を含むことを特徴とする請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項４３】
アップグレード期間の間の前記第１パネルの平均電圧のデジタル表現をさらに含み、前記平均は前記マイクロコントローラによって計算され、前記メモリに記憶されることを特徴とする請求項２９記載のパネル監視ユニット。
【請求項４４】
光発電パネルからなる少なくとも１つのストリングを監視するストリング監視ユニットであって、
電力源と、
一連のパネルによって生成される全電流を検出して前記電流を表す信号を生成する電流検出器と、
外部装置と双方向通信を行い、前記電流検出器に電気的に接続されていて、さらに前記電力源に電気的に接続されていて、前記電流検出器から前記信号を受信して前記外部装置に前記信号を送信するマイクロコントローラと、
前記電流を表す前記信号のデジタル表現を記憶するメモリと、
を含むストリング監視ユニット。
【請求項４５】
前記マイクロコントローラと前記外部装置との有線接続をさらに含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項４６】
前記マイクロコントローラに電気的に接続されていて、かつ外部装置と双方向通信を行う無線トランシーバをさらに含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項４７】
前記メモリに記憶された前記ストリング監視ユニットの前記構成に関連する情報のデジタル表現をさらに含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項４８】
前記メモリに記憶された太陽電池アレイの構成に関連する情報のデジタル表現を更に含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項４９】
前記メモリに記憶されたストリングコンバイナの構成に関連する情報のデジタル表現を更に含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５０】
前記電流検出器は、アナログ−デジタル変換器を含むことを特徴とする請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５１】
ストリング電圧検出器をさらに含み、前記ストリング電圧検出器は、光発電パネルからなるストリングの前記電圧を検出して前記ストリング電圧を表すストリング信号を生成し、かつ前記マイクロコントローラに電気的に接続されていて、前記マイクロコントローラは前記ストリング信号を受信して前記ストリング信号を表す値を前記外部装置に送信し、前記メモリは前記ストリング電圧を表す前記信号のデジタル表現を記憶することを特徴とする請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５２】
前記ストリング電圧検出器は、アナログ−デジタル変換器を含むことを特徴とする請求項５１記載のストリング監視ユニット。
【請求項５３】
結合電圧検出器をさらに含み、前記結合電圧検出器は、光発電パネルからなる少なくとも１つのストリングの結合電圧を検出して前記結合電圧を表す結合信号を生成し、かつ前記マイクロコントローラに電気的に接続されていて、前記マイクロコントローラは前記結合信号を受信して前記外部装置に前記結合信号を表す値を送信し、前記メモリは前記結合電圧を表す前記信号のデジタル表現を記憶することを特徴とする請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５４】
前記結合電圧検出器は、アナログ−デジタル変換機を含むことを特徴とする請求項５３記載のストリング監視ユニット。
【請求項５５】
その中にインストールされる前記電流検出器、前記マイクロコントローラ、及び前記メモリを有するストリングコンバイナをさらに含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５６】
前記メモリに記憶される前記ストリングコンバイナの前記構成と関連する情報のデジタル表現をさらに含む請求項５５記載のストリング監視ユニット。
【請求項５７】
前記電力源は、光発電パネルからなるストリングを含むことを特徴とする請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５８】
前記電力源は、電池を含むことを特徴とする請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項５９】
視覚的信号装置をさらに含む請求項４４記載のストリング監視ユニット。
【請求項６０】
光発電パネルからなる少なくとも１つのストリングを監視する方法であって、
ストリング監視ユニットを用いて、光発電パネルからなるストリングから電流値を収集するステップと、
前記ストリング監視ユニットにおいて、光発電パネルからなるストリングの前記電流値を記憶するステップと、
前記ストリング監視ユニットから外部コンピュータへ前記電流値を送信するステップと、
を含む方法。
【請求項６１】
前記ストリング監視ユニットを用いて、パネル監視ユニットから平均電圧情報を収集するステップと、
前記ストリング監視ユニットにおいて、前記パネル監視ユニットからの前記平均電圧値を記憶するステップと、
前記ストリング監視ユニットから前記外部コンピュータへ前記平均電圧値を送信するステップと、
をさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６２】
前記パネル監視ユニットを用いて、パネル監視ユニットから瞬間電圧値を収集するステップと、
前記ストリング監視ユニットにおいて、前記パネル監視ユニットの前記瞬間電圧値を記憶するステップと、
前記ストリング監視ユニットから前記外部コンピュータへ前記瞬間電圧値を送信するステップと、
をさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６３】
前記ストリング監視ユニットを用いて、パネル監視ユニットから構成情報を収集するステップと、
前記ストリング監視ユニットにおいて、前記パネル監視ユニットの前記構成情報を記憶するステップと、
前記ストリング監視ユニットから前記外部コンピュータへ前記構成情報を送信するステップと、
をさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６４】
ストリング監視ユニットを用いて、光発電パネルからなる少なくとも１つのストリングからストリング瞬間電圧情報を収集するステップと、
前記ストリング監視ユニットにおいて、光発電パネルからなる少なくとも１つのストリングの前記ストリング瞬間電圧値を記憶するステップと、
ストリング監視ユニットから前記外部コンピュータへ前記ストリング瞬間電圧値を送信するステップと、
をさらに含む請求項６０記載の方法。
【請求項６５】
光発電パネルからなるアレイを監視するシステムであって、
各々がパネルに電気的に接続されている複数のパネル監視ユニットと、
パネルからなる少なくとも１つのストリングに各々が電気的に接続されている複数のストリング監視ユニットと、
前記システムの全てのストリング監視ユニットと双方向通信を行うサイトデータコンセントレータと、
前記サイトデータコンセントレータ及び外部コンピュータと双方向通信を行うサイトコンピュータと、
を含むシステム。
【請求項６６】
視覚的信号装置をさらに含む請求項６５記載のシステム。
【請求項６７】
光発電パネルからなるアレイを監視する方法であって、
前記アレイの全てのストリング監視ユニットから性能情報を収集するステップと、
サイトコンピュータにおいて前記性能情報を記憶するステップと、
前記サイトコンピュータを用いて、前記アレイの動作状態を計算するステップと、
前記記憶された性能情報をアクセス可能にするステップと、
前記動作状態をアクセス可能にするステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、光発電を目的とし、特に、性能監視及び診断データ収集を含む、光発電の監視システム及びその方法を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
商用の光発電システムは、光発電（ＰＶ）パネルの多数のアレイから成り、十分な日光の状態で、通常、合わせて３０キロワットから１メガワットの間の電力を生産する。かかるシステムは、経済性、安全性及び保安の理由から、しばしば格子接続されて平屋根の商業用ビル上にインストールされる。これらのシステムで用いられる平均的な光発電パネルは、約１５０ワットの最大電力を生産するので、商用システムには、通常数百から数千の間の個々の光発電パネルが存在する。
【０００３】
光発電パネルのアレイは、通常、多数のストリング状に電気的に接続されている。各々のストリングは、直列に配線された１０から２０、またはそれ以上の光発電パネルから構成され、５００から６００ボルト（ＤＣ）の最大電圧において５から１０アンペアの間の最大電流を生成する。従来の１５０キロワット商用光発電システムは、アレイの中に約１０００枚の光発電パネルを備えていて、ほぼ４万平方フィートの領域を占めるかもしれない。パネルは５０から１００のストリングに配置され、その後、それらは、ストリングコンバイナにおいて平行に接続されて、１つ以上のインバータへ配線されている。
【０００４】
インバータは、顧客の利用のためにまたは外部電力格子へのフィードバックのために、光発電パネルのアレイによって生産された直流電力を交流に変える機能を実施する。かかるシステムに対して、インバータは４０００ポンド前後の重さがある。例えば、それは接地搭載され、ビル電力システムから電力格子を分離する従来の電気計器または外部インタフェースの近くにおそらくインストールされるということがほとんど確実である。これらの電気接続は、例えば、簡単にするために、１つのストリングコンバイナと１つのインバータだけを示した図８に示されている。規模の大きなシステムは、１つより多くのシステムコンバイナ及びしばしば１つより多くのインバータを有することはいうまでもない。
【０００５】
特に商用の設置である、通常の光発電のシステムの限界及び課題には、以下を含む。即ち、配線またはパネルの障害を識別する自己診断の欠如、ストリングまたはシステムのレベルに加えて個々のパネルのレベルの両方に関する性能を識別する困難さ、及び、すぐに実施可能な診断及び性能情報の欠如、である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光発電システムにおける自己診断特徴の欠如は、設置業者の技術及び手入れに大いに依存するむらのあるシステム品質をもたらす。残念なことに、このことはしばしば、「光発電産業にはより高度に訓練された設置業者が必要だ」というよくある不満をもたらす。実際に必要なものは、内蔵式の診断を備えたシステム精度のより高いレベルであって、設置業者は高度に訓練される必要がない。信頼性の高い光発電パネル及び相互接続は、故障するかまたは部分的に故障する可能性があり、現にそうであるが、光発電設備の電力生成能力は、パネルの遮光及び／または汚れなどの問題によっても影響を受ける。大部分ではないにせよ多くの商用光発電設備が、全電力出力に対して計測されるが、ほとんどのパネルまたはストリングレベルの障害は認識するのが難しくて、現場に資格のある技術者を送り込むことなしに診断して位置決めするのは事実上不可能である。
【０００７】
何千枚もの光発電パネルを含む光発電システムの発電性能は、個々のパネルの発電性能及び接続に依存する。それにもかかわらず、現今の製品及び相互接続方法のせいで、この情報は利用できないままである。実際、発電性能に影響を及ぼす多くの障害は、時々、十分に検出できないということが重大である。大規模な光発電システムにおいて、屋上の設備の５から１０パーセントは、接続されることすらしないで、状態が検知されずにいるということがあり得る。データ収集が、発電性能が標準以下であるということを示唆している場合でさえ、問題の診断及び修理を助けるための実用的な情報がほとんどないかまたは全くない。問題を見つけるために、技術者は文字通り屋上に登って、システムを分解し、携帯の器具類を用いて測定をする必要がある。この処理の間、注意が払われなければならない。なんとなれば、太陽が顔を出し、この電力をオフにするシステムのスイッチがない場合に、致命的な電圧及び電流が発生するからである。
【０００８】
問題の解決法は、アレイの各々の光発電パネルから、電子的にデータを収集することを含む。解決法の一部として、自動処理が開発された。それによって光発電パネルが容易に識別されてアドレス指定され、それらのアドレスは物理的な位置と関係付けられている。類似の状況の例として、ネットワークを有するコンピュータ化されたオフィスを検討せよ。ここで、何百かそれ以上のネットワーク化されたプリンタをコンピュータネットワーク上にインストールすることを検討せよ。そこで、各々のプリンタはプラグアンドプレイプリンタであってアドレスを受信する。ユーザはさらなる情報（例えばプリンタの位置を示す説明）なしに、各々のプリンタを「見る」こと及び印刷することができるにもかかわらず、ユーザは、特徴的な特徴がほとんどない自動割り当てされたプリンタ名の間で区別しなければならないので、使用のための所望のプリンタを選択するのに成功する見込みはユーザにはほとんどないだろう。
【０００９】
同じ潜在的な問題は、大規模な光発電設備に対して存在する。配線障害または性能不足と判断される場合でさえ、パネル及び配線の容易な配置及び修理または交換を可能にすることができるアドレス指定プロトコルがない。それ故に、本発明の一態様は効果的なプロトコルを対象とし、知的または高性能パネルが自己識別をできるようにしてパネルをストリングと関連させ、ストリング内でパネルの位置を決定して信頼できる（例えば、ストリング内のパネルの交換で）繰り返し可能なアドレス指定によって、シリアル番号などのようなプログラムされたパネル識別データを入力し記録し追跡することなしにパネルの位置を素早く識別することをできるようにする。さらに、本発明の態様に従って開示されるアドレス指定プロトコルは、パネル設置や、後の変更、その他を容易にするために設置／交換時のパネルの検査をさらに可能にする。
【００１０】
この情報不足は、同様に、インストール処理に影響を及ぼして、設置費用の上昇及び平均的システム品質の低下の両方をもたらす。システムは、方法の各々のステップにおいて、配線されて手動で試験される。生じると費用がかかるエラーは、入念なテスト、測定及び設置の処理を実施する携帯用道具類を持つ訓練された技術者によってだけ避けられる。
【００１１】
市場には、ストリングインバータと称されるインバータがあって、各々２乃至６ピークキロワットの容量を通常有している。これらの相対的に小さいインバータをたくさん用いている商用光発電システムを構築することは可能であって、その場合、通常は１０から２０枚の間のパネルである光発電パネルの各々のストリングの出力に関して利用できる情報がある。ストリングインバータを用いている光発電システムを構築することは、配線障害及び性能上の問題についてのある程度の局所化をもたらす。
【００１２】
しかしながら、１つのインバータを用いることに対して、大規模な商業システムにおいて複数のストリングインバータを用いることの若干の欠点には、以下を含む。即ち、複数のインバータのコスト上昇、建物の屋上に加えられる重量増加、明らかに余分にかかる配線費用、パネルレベルの性能情報の欠如、である。さらに、以前に述べた設置処理における問題が解決されていない。さらに、光発電サイト全体に対する性能情報の集約における重要なデータ処理問題が扱われていない。結果として、複数のサイトに対する標準化されたデータ収集、分析及び報告は、まだ不可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従って、本発明の一態様は、光発電パネルを監視するパネル監視ユニット（panel sentry）を対象としていて、それは以下を含む。即ち、電力源、光発電パネルの電力特性を検出し、光発電パネルの電力特性を表す第１の信号を生成する第１回路、光発電パネルの電力端子を隣接するパネルの電力端子に直列に接続する導電体、隣接するパネルに接続されて隣接するパネルの電力特性を示す信号を伝送する第２導電体、隣接するパネルの電力特性を表す第２信号を生成する第２回路、動力源によって電力を供給されていて第１及び第２信号を送信する送信器、を含む。
【００１４】
本発明の更なる態様は、アレイの複数の光発電パネルの性能を監視する方法を対象とし、それは以下を含む。即ち、アレイに関係する複数のストリング監視ユニットからのデータセットを要求し、該要求にはアレイと関係付けられたあらゆるストリング監視ユニット及びあらゆるパネル監視ユニットについての状態情報を含んでいるステップと、双方向通信チャネルを用いてマスタストリング監視ユニットからデータセットを収集して記憶するステップと、を含む。
【００１５】
本発明のまた別の態様は、各々がパネルからなるアレイにおいて光発電パネルと関係している複数の監視装置のアドレス指定を行う方法を対象とし、それは以下を含む。即ち、アレイにおける一連のパネルからの情報の要求を起動するステップと、ストリング監視ユニットがストリングアドレスを選択して、問い合わせを送信することによってストリングと双方向通信を開始するステップと、質問が受信されて、応答が生成されてパネル監視ユニットにより送信され、パネル監視ユニットがストリングにおける少なくとも１つの隣接するパネルにそのストリング及びパネル情報を送信することを特徴とするステップと、である。
【００１６】
本発明のまた更なる態様は、光発電パネルアレイの構成及びインストールに対する方法を対象とし、それは以下を含む。即ち、最小のサイトコンピュータ構成としてストリング毎のパネル数を決定するステップと、インストールモードにおいて少なくとも１つのストリング監視ユニットとサイトコンピュータとを配置するステップと、ストリング監視ユニット及びそこに接続されたあらゆる光発電パネルに関係するデータを要求するために少なくとも１つのパネル監視ユニットを繰り返しポーリングするステップと、光発電パネルと関係するパネル監視ユニットにおいて、要求を受信し、要求に対する応答を送信し、送信されたデータがパネル監視ユニットに対する位置識別子を含み、次の要求を受信すると、パネル監視ユニットが、それと関係するパネルインジケータを駆動するパネル状態データも受信するステップと、である。
【００１７】
本発明の別の態様は、第１の光発電パネルを監視するパネル監視ユニットを対象とする。パネル監視ユニットは、電力源、第１パネルによって生成された第１電圧を検出して第１電圧を表す第１の信号を生成する第１パネル電圧検出器、外部装置と双方向的に通信し、第１パネル電圧検出器に電気的に接続されていてかつ電力源に電気的に接続されていて、第１電圧検出器から第１信号を受信し、外部装置及び第１信号のデジタル表現を記憶しているメモリに第１信号を送信するマイクロコントローラ、を含む。
【００１８】
本発明の別の態様は、光発電パネルの少なくとも１つのストリングを監視するストリング監視ユニットを対象としている。ストリング監視ユニットは、電力源、一連のパネルによって生成される総電流を検出して電流を表す信号を生成する電流検出器、少なくとも１つの外部装置と双方向通信を行い、電流検出器に電気的に接続されていてかつ電力源に電気的に接続されていて、電気検出器から信号を受信し、外部装置及び電流を表す信号のデジタル表現を記憶するメモリへ信号を送信するマイクロコントローラ、を含む。
【００１９】
本発明の更なる態様は、光発電パネルの少なくとも１つのストリングを監視する方法を対象とし、ストリング監視ユニットを用いて光発電パネルからなるストリングから電流値を収集するステップと、ストリング監視ユニットにおいて光発電パネルからなるストリングの電流値を記憶するステップと、ストリング監視ユニットから外部コンピュータへ電流値を送信するステップと、を含む。
【００２０】
本発明のまた別の態様は、光発電パネルからなるアレイを監視するシステムを対象とし、システムは、各々がパネルに電気的に接続されている複数のパネル監視ユニット、各々がパネルの少なくとも１つのストリングに電気的に接続されている複数のストリング監視ユニット、システム内の全てのストリング監視ユニットと双方向通信を行うサイトデータコンセントレータ、サイトデータコンセントレータ及び外部コンピュータと双方向通信を行うサイトコンピュータ、を含む。
【００２１】
本発明の更なる態様は、光発電パネルのアレイを監視する方法を対象とし、方法は、アレイのパネルの全てのストリングからストリングの電流値を収集するステップ、サイトコンピュータにおいてアレイのパネルの全てのストリングの電流値を記憶し、サイトコンピュータを用いてアレイの動作状態を計算するステップ、アレイにおけるパネルの全てのストリングのうちの、ストリングの記憶された電流値をアクセス可能にするステップ、動作状態をアクセス可能にするステップ、を含む。
【００２２】
本発明のまた別の態様は、光発電パネルの１つ以上のアレイを監視するシステムを対象とする。システムは、各々がパネルに電気的に接続されている複数のパネル監視ユニット、各々が光発電パネルの複数のストリングに電気的に接続されている複数のストリング監視ユニット、各々がサイトコンピュータと双方向通信を行いかつアレイの少なくとも１つのストリングと双方向通信を行う複数のサイトデータコンセントレータ、各々がサイトデータコンセントレータ及び中央コンピュータの両方と双方向通信する複数のサイトコンピュータ、及びシステム内のサイトコンピュータと双方向通信を行う該中央コンピュータ、サイトコンピュータの少なくとも１つから送信される情報を記憶するメモリ、を含む。
【００２３】
本発明の更なる態様は、光発電パネルの１つ以上のアレイを監視する方法を対象とし、該方法は、各々のパネルに電気的に接続されたパネル監視ユニットを用いてすべてのアレイ内の全てのパネルを監視するステップと、ストリング監視ユニットを用いて各々が一群のストリングに電気的に接続されている全てのアレイ内のパネルからなるストリングの全てのグループを監視するステップと、監視されている全てのアレイ内のパネルからなる全てのストリングからストリング電流値を中央コンピュータにおいて記憶するステップと、監視されている全てのアレイの動作状態を中央コンピュータにおいて記憶するステップと、監視されている全てのアレイのパネルからなる全てのストリングのうちの記憶されたストリング電流値をアクセス可能にするステップと、監視されている全てのアレイの動作状態をアクセス可能にするステップと、を含む。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに様々なステップ及び様々なステップの配置の形式を取ってもよい。図面は、好適実施例を示す目的だけであって、本発明を制限することとして解釈されるべきでない。
【００２５】
本発明は、好適実施例と関連して説明される。しかしながら、ここで説明する実施例へ本発明を限定する意図はないことが理解されるだろう。それとは逆に、添付の請求項によって画定されるように、本発明の精神及び範囲内に含まれる全ての代替物、変更及び同等物を範囲とすることを意図する。
【００２６】
本発明の一般的な理解のために、図面が参照される。図面において、同様の参照が、同一または同等の要素を指示するために全体に用いられている。本発明を示す様々な図面は、一定の縮尺で描かれておらず、本発明の特徴及び概念が適切に示されるように、ある領域が意図的に不釣合いかまたは部分的な形式で描かれているということも注意されるべきである。
【００２７】
本発明は、一つには、電気的に相互接続された１つ以上の太陽電池を含む装置である光発電パネルに関係している。光発電パネルからなるストリングは、そこから結合電流を生成する１つ以上の光発電パネルである。ストリングコンバイナは、入力として、光発電パネルからなる１つ以上のストリングから電力を受け取って、結合電流を生成する装置である。光発電パネルのアレイは、概して結合電流を生成する一群の光発電パネルである。光発電パネルのアレイは、光発電パネルの複数のストリング及び複数のストリングコンバイナを含んでもよい。
【００２８】
図１は、出願人が「高性能パネル」３０と称するものの電気的概略図である。高性能パネルはそれと関連するパネル監視ユニット２８を備えた光発電パネル２０である。図１の実施例において示すように、パネル監視ユニット２８は、従来の光発電パネルに見られるような配電盤２２のふたに取り付けられる。従来の光発電パネルは、本発明の１実施例に従って変更され、従来の配電盤を拡張された機能を有する配電盤と交換している。配電盤２２の機能は、正のパネル端子１６、負のパネル端子１８、次のパネル端子２４、前のパネル端子２６及びパネル監視ユニット２８に対する取り付け位置及び相互接続を提供することを含む。配電盤２２は、バイパスダイオード１２の取り付け位置を任意で提供する。本発明の１実施例では、パネル監視ユニット２８は、配電盤カバーの範囲内に埋められてかつ／または取り付けられ、それによって従来のパネルが高性能パネルとして容易に構成され得る。
【００２９】
太陽電池１０のストリングの全部または一部にわたって１つ以上のバイパスダイオード１２を配置して、電池からなるストリングにおいて電池または配線の障害が光発電パネル２０の動作を部分的にだけ無効にすることは、一般的な方法である。例えば、ブリティッシュ・ペトロリアム（ＢＰソラー）は、４５Ｖ．Ｄ．Ｃの開回路最大電圧及び３６Ｖ．Ｄ．Ｃのピーク電圧を生成する、直列の７２個の太陽電池１０を備えた光発電パネル２０を製造する。それは、１つが１２個の太陽電池１０を横切る６つのバイパスダイオード１２を有する。従って、単一の電池または接続の障害は、ピーク電圧を本来の値の８３％、または３０Ｖ．Ｄ．Ｃ．まで低下させることをもたらす。１２枚のパネルを含むパネル２００のストリングに配置される場合、説明したような単一の障害が、小量である、４３４Ｖ．Ｄ．Ｃ．から４２８Ｖ．Ｄ．Ｃ．までストリングのピーク電圧を低下させるという影響を与える。他方、少なくとも１つのバイパスダイオード１２がなければ、１２枚のパネルのうちの１枚における単一の接続障害は、ストリング全体の電力出力を０まで低下させるだろう。
【００３０】
パネルの（太陽から離れた）後部または背面にパネル配電盤を含むことも、光発電パネルの製造においてよく行われていることである。配電盤の主要な目的は、太陽電池１０の内部ストリング（または複数ストリング）を終端させる場所を設け、正のパネル端子１６及び負のパネル端子１８の２つの端子をユーザに対して提供することである。これらの２つの端子は、光発電パネル２０によって生成される直流電力への正及び負の接続部である。それらは、目下のところ電力生成システム上に設けられて用いられる、パネルへの唯一の接続を示す。共通であるが普遍的でないパネル配電盤２２の二次的な利用は、パネル内で用いられるバイパスダイオード１２が何であろうと取り付け位置及び端子を提供することである。
【００３１】
次のパネル端子２４の機能は、ストリング内の次のパネルの前のパネル端子２６に接続される配線を終端することである。ストリングの最後のパネルに対して、この端子は、図３において示すように、高性能ストリングコンバイナ５０の最後のパネル端子５４に接続された配線を終端する。前のパネル端子２６の機能は、ストリングの前のパネルの次のパネル端子２４に接続された配線を終端することである。ストリングの第１パネルに対して、この端子は、高性能ストリングコンバイナ５０の第１のパネル端子５８に接続された配線を終端する。例えば、図２または図７の実施例において、第２の配線の使用によって、パネルが、隣接する（次の）パネルに関する情報を収集することができる。パネルの間で流れる情報が、ネットワークにおけるような特定のデータ通信、または次のパネルからの電圧を表す単なる信号、またはそれら２つの組み合わせであろうと、最も単純な形式では、第２の配線がパネルの間で流れる情報に対する「チャネル」と考えられてもよい。
【００３２】
パネル監視ユニット２８は、取り付けられている光発電パネルの出力電圧のリアルタイムの測定を実施する。１つの実施例では、パネル監視ユニットが、ストリングにおける次のパネルのリアルタイム測定も実施してもよい。パネル監視ユニットは、指定された更新期間にわたってパネル電圧及び次のパネル電圧の両方を平均化する。１つの実施例では、パネル監視ユニットは同様に、リモートコンピュータからの入力に基づいてパネル及びパネルに隣接する配線に対するリアルタイムの目で見える状態を表示する。パネル監視ユニットは、製造業者情報などのパネル及びパネル監視ユニット２８の構成情報を記憶して読み出す。本実施例では、パネル監視ユニットは、双方向性のデータリンク上で上述した情報を伝える。双方向性のデータリンクは、有線または無線の通信技術を含んでいてもよい。
【００３３】
１つの実施例では、無線通信は、周知のコンピュータ及び商用手段と同様の無線周波数信号を使用する。替わりの実施例では、本発明は、光学通信かまたは光電子工学の通信（例えば赤外線、その他）の使用を意図して、システムの少なくともいくつかの構成要素の間（例えばパネル監視ユニットからパネル監視ユニットへ）で無線通信を提供する。さらに、有線の実施例は、従来のネットワーク化された配線（例えば、シングル（図7）及びマルチ配線ネットワーク）だけでなく、直流電力導体上で通信信号の強制によって実施され、直流電力配線（導体）の使用を可能にして通信ネットワークの構成要素として動作してもよい。パネル監視ユニットは、アレイのインストールの間、前のパネルから受信した物理的位置情報に基づいて、電気配線図内の物理的なパネル位置のマッピングを無線ネットワークアドレスへと変化させることができる。言い換えると、ストリング内及びアレイ内のパネル監視ユニットは、更に以下に述べるように、ストリングコンバイナにおいて関係するサイト監視ユニットとの通信の結果として、自己アドレス指定を行う。
【００３４】
図２は、パネル監視ユニット２８の拡大図である。パネル監視ユニット２８は、光発電パネル及び場合によってはその隣接するパネルの出力電圧を測定して、出力電圧の表示を記憶して、次に電圧を示しているデータを無線で送信する。パネル監視ユニットは、それが接続されているパネル３０についての視覚的な状態情報をさらに表示する。パネル電圧絶縁ダイオード３２の機能は、パネル電力レギュレータ３４にパネル電圧を印加して、それによってエレクトロニクスが図２に示したパネル監視ユニット２８電子機器用の電源の役割を果たすことである。パネル監視ユニット２８に電力を供給する任意の冗長な方法が実施される場合に、電力レギュレータ３４は同様に、次のまたは隣接するパネル電圧からパネル電圧を絶縁する。パネル監視ユニット２８に対する冗長電力が提供されない場合、このダイオードは配線の断面のような直接の相互接続と置換されてもよい。次のパネル絶縁ダイオード３３の機能は、パネル監視ユニット２８電子機器に電力を供給するために用いられるパネル電力レギュレータ３４に次のパネル電圧を提供することである。パネル監視ユニット２８に電力を供給する任意の冗長な方法が実施される場合に、それは同様にパネル電圧を次のパネル電圧から絶縁する。パネル監視ユニット２８に対する冗長電力が提供されない場合、この場合は開回路を残して、このダイオードも取り外されてもよい。パネル電力レギュレータ３４の機能は、ずっと高くて無調整のパネル電圧から、パネル監視ユニット２８に電力を供給するための安定化された低電圧を引き出すことである。また更なる別の実施例において、パネル監視ユニット用電力は、場合によっては容量記憶装置を含む、電池または他の充電式であるか再補充可能な電源によって提供されてもよい。
【００３５】
パネル監視ユニット２８は、パネルによって生成される電圧を検出して監視する装置を更に含む。１つの実施例では、パネル電圧アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３６は、パネルマイクロコントローラ４２への出力及びそれによる使用のために測定されたパネル電圧をデジタル値に変換するために用いられる。第２のまたは次のパネルのアナログ−ディジタル変換器３８は、この場合もやはりパネルマイクロコントローラ４２による使用のために、パネル２００のストリング（例えば図７）における次のパネルに対する測定されたパネル電圧をデジタル値に変えるために用いられる。パネル位置トランシーバ４０も、パネル監視ユニット２８に含まれて、ストリング番号とパネル番号によって指定されるような、ストリング内のパネル数及び前のパネルの物理的位置を前のパネル端子２６から受信して（ＲＸ）、次にストリング内のパネル数及びこのパネルの物理的位置を次のパネル端子２４に送信する（ＴＸ）。
【００３６】
以下により詳細に説明されるように、ストリングにおける第１のパネルに対して、パネルが高性能ストリングコンバイナ５０に直接接続されるということを示すためのパネル「０」表示を用いて、パネルは適当なストリング番号を受信する。パネルマイクロコントローラ４２のいくつかの機能は、情報の記憶及び取り出しの実行、入出力、パネル監視ユニット２８に対する数字的機能、論理的機能及び通信機能を含む。アンテナ４５を含む無線パネルトランシーバ４４の機能は、パネル監視ユニット２８とストリング監視ユニット７０との間の無線データ通信を送信及び受信することである。パネル監視ユニット２８は、パネル不揮発性メモリ４６をさらに含んで、診断及び監視システムの動作に関係があるデータを記憶して取り出す。かかるデータは、パネル監視ユニット２８の較正データだけでなく、光発電パネル及びパネル監視ユニット２８、アレイにおける高性能パネル３０の最後の物理的位置についての製造情報を含むが、これらに限定されるものではない。最終的には、パネル監視ユニットは、パネル監視ユニットまたはリモートコンピュータからの入力に基づくリアルタイム状況情報を視覚的に表示するか指示するパネル状態インジケータ４８も含む。インジケータがリモートコンピュータに応答して動作する場合に、それは無線パネルトランシーバ４４またはパネル位置トランシーバ４０を介して受信された情報を表示するかまたは示してもよい。遠隔通信が可能でない障害状態において、パネル状態インジケータ４８はパネルマイクロコントローラ４２によって制御される。替わりの色及び／または表示パターンが、パネルをインストールしているかまたは修理している技術者に、インジケータ４８を介して情報を提供するために用いられてもよいことはいうまでもない。
【００３７】
インジケータ４８は配電盤またはその蓋と一体化されて、パネル監視ユニット内に配置されるように示されているにもかかわらず、インジケータに対する替わりの位置はまた、設置業者または保守技術者によってインジケータが容易に見られること（例えば、エッジに沿って、または光発電パネルの表面上または隣接して）が可能でもよい。インジケータの１つの利点は、パネル監視ユニットが利用できない情報に基づいて、設置業者または技術者に情報が伝えられることを可能にする方法で、パネル監視ユニットにインジケータの状態を替えさせるために双方向性の通信が用いられてもよいということである。例えば、インジケータは、パネル監視ユニットが正しくインストールされていて、システム内でのその「アドレス」を受信して、障害があり、配線障害に隣接している、などといったことを示す、色または点滅パターンであってもよい。その情報がサイトまたは中央コンピュータから来てもよい。
【００３８】
次に図３に戻ると、高性能ストリングコンバイナ５０のブロック図が示されている。それは、安全特徴を提供しかつ統合ストリング監視ユニット７０を用いて不可欠な性能情報を監視するだけでなく、高性能パネル３０の複数のストリングから電力を集める。ストリングコンバイナ５０は、パネル２００の各々のストリングの最後の高性能パネル３０の正のパネル端子１６からの配線を終端する複数の正極端子５２を含む。正極パネル端子は、各々の直流出力電圧の正極側である。上記したように、ストリングの前の端子５４は、パネル２００の各々のストリングにおける最後の高性能パネル３０の次のパネル端子２４からの配線を終端する。ストリング負極端子５６の機能は、パネル２０0の各々のストリングにおける第１の高性能パネル３０の負極パネル端子１８からの配線を終端することである。負極パネル端子は、各々の直流ストリング出力電圧の負極側である。第１パネル端子５８は、パネル２０0の各々のストリングの第1の高性能パネル３０の前のパネル端子２６からの配線を終端する。
【００３９】
パネルまたは高性能パネルの各々のストリングから、電力の流れを可能にするとともに標準以下になっているストリングへ電力が戻ることを防止する阻止ダイオード６０もストリングコンバイナ５０に含まれる。通常、阻止ダイオード６０は電気システムの任意の構成要素であるが、高性能ストリングコンバイナ５０における標準の構成要素である。高性能パネルの各々のストリングにおける電流を検出するために、ストリングコンバイナ５０は、各々のストリングに対して１つである、複数の電流センサ６２を更に含む。さらに、各々のストリングは、高性能パネルの特定のストリングに対して電流をオフに切り替えるストリングスイッチ６４を用いて制御されてもよい。ストリングヒューズ６６は、かかるシステムについて周知のとおり高性能パネルの各々のストリングに対するストリング電流を制限して、電気符号の要求を満たす。同様に図７を参照すると、主切断スイッチ６８がまた、１つ以上のインバータ２０２から、高性能ストリングコンバイナ５０で、ストリング２１０の接続及び切断用に設けられる。
【００４０】
ストリングコンバイナ５０は、ストリング監視ユニット７０を更に含む。一般的に、ストリング監視ユニットは、マイクロコントローラ（μＣ）８２の制御下で動作して、以下の機能を提供する。即ち、高性能パネルの複数のストリングに対する障害情報及び性能データを集約する機能、構成要素の障害を判断する機能、スイッチの状態を判断する機能、配線の切断または障害の位置を計算する機能、及び、サイトコンピュータから受信した情報に基づいて適当なリアルタイムの視覚的状態を提供する機能、である。
【００４１】
図４も参照すると、ストリング監視ユニット７０の拡大図を示している。上記したように、ストリング監視ユニットは、インバータ（１つまたは複数）２０２への電圧出力（１つまたは複数）だけでなく、光発電のパネルのストリングからの電圧及び電流を監視する。インバータ２０２は高性能ストリングコンバイナ５０に接続されている。ストリング監視ユニット７２は、パネル２００のいずれかのストリングからの第１パネルのいずれかがパネル監視ユニット２８に対して電力を供給するともに、電力が他からこれらのパネルへ戻ることを防止するかまたは「防ぐ」ことを可能にする複数のパネル阻止ダイオード７２を含む。監視ユニット電力レギュレータ７４の機能は、安定化された低電圧を生成して、ストリング監視ユニットへのずっと高くて安定化されていないパネル電圧入力からストリング監視ユニット７０に電力を供給することである。
【００４２】
ストリング監視ユニット内で、多重チャネルＡ／Ｄコンバータ７６は、ストリング、電流センサ、及びインバータ電力ラインに接続されて、測定されたストリング電圧、ストリング電流、及びインバータ電圧をそれぞれ、ストリングマイクロコントローラ８２への入力のためのディジタル値に変換する。ストリングアドレス指定セレクタ７８も含まれる。セレクタは、ストリングを選択して、順次アドレス指定送信器（ＵＡＲＴ）８０を介してストリングマイクロコントローラ８２からアドレス指定情報を受信するように動作する。その後、順次アドレス指定送信器８０は、ストリングアドレス指定セレクタ７８を介してストリング監視ユニット７０からの順次アドレス指定情報を、選択されたストリングの第１の高性能パネル３０へ送信する。
【００４３】
ストリングマイクロコントローラ８２は、ストリング監視ユニットのプログラム制御を提供する。特に、マイクロコントローラ８２は、情報の記憶及び検索、入出力、ストリング監視ユニット７０に対する数値的機能、論理的機能及び通信機能についての命令の実行を制御する。ストリング監視ユニット内で、無線ストリングトランシーバ８４は、ストリング監視ユニット７０と、そのストリングパネルに接続された高性能パネルの直列のストリングのうちの１つにおける各々のパネル監視ユニット２８と、の間で無線データ通信を送受信するために用いられる。トランシーバは、ストリング監視ユニット７０とマスタストリング監視ユニット（１つの実施例では、複数のストリング監視ユニットのうちの１つがマスタとして動作するよう構成されていてもよい）との間で無線データ通信を介してデータを送受信する。
【００４４】
ストリング監視ユニット７０は、診断及び監視システムの動作に関係するデータを記憶する不揮発性メモリ８６を含む。それは、そのストリング監視ユニットに接続された全ての高性能パネルについての障害データ及び性能情報だけでなく、ストリング監視ユニットの製造情報、ストリング監視ユニット較正データ、を含むがこれらに限定されない。ストリング監視ユニット７０は、マスタストリング監視ユニットとして構成され、サイトデータチャネル８８は、マスタストリング監視ユニットとサイトコンピュータ１００との間で集約されたサイトデータ通信を提供して、サイトコンピュータの様々な機能及び処理を容易にするために用いられる。１つの実施例では、サイトデータチャネルは、ＣＡＴ５イーサネットを用いる。また別の替わりの実施例では、サイトコンピュータ機能及び処理１０１は、マスタストリング監視ユニットにおいて固有であり、ＣＡＴ５イーサネットポートは、ＬＡＮ／インターネットインタフェース1１８（図５）のために用いられる。ストリング状態インジケータ９０がストリング監視ユニットに設けられて、高性能ストリングコンバイナ５０に接続されたパネル２００の各々のストリングに対してリアルタイム状態情報を視覚的に表示する。監視ユニットアドレススイッチ９２は、アレイシステムの各々の高性能ストリングコンバイナ５０に対して物理的／ネットワーク上のアドレスを提供し、インストール処理の間に設定されることが望ましい。マスタストリング監視ユニットは、上記したように、「００」に設定されるその監視ユニットアドレススイッチ９２を有するストリング監視ユニット７０として認識されるだろう。
【００４５】
ここで図５に戻ると、サイトコンピュータ１００及びその関連する機能及び処理１０１の機能ブロック図を示している。１つの実施例では、サイトコンピュータは、光発電サイトの状態を監視するために動作する。少なくとも３つのインタフェースが、サイトデータコンピュータによって設けられる。即ち、格子電気計器インタフェース１０２、光発電電気計器インタフェース１０４及びサイトデータコンセントレータインタフェース１０６である。格子計器インタフェース１０２は、サイトコンピュータが、施設Ａ．Ｃ．電力配線に電力格子を接続する電気計器からエネルギ購入及び／または販売読み込みを収集することを可能にする。光発電（ＰＶ）計器インタフェース１０４は、サイトコンピュータによって、施設のＡ．Ｃ．電力分配システムへのインバータのＡ．Ｃ．出力を接続する電気計器からエネルギ生成読み込みの収集を可能にする。最後に、サイトデータコンセントレータインタフェース１０６は、光発電サイトを含む施設全体に対して、障害及び監視データの収集を可能にする。
【００４６】
いくつかの機能が、サイトコンピュータ１００に関して図５に示される。サイトコンピュータ１００の動作の間、サイトデータ記憶機能１０８は、電力生成サイト全体に対する障害データ及び監視情報の記憶及び取り出し、並びにメモリへの情報の記憶を容易にする。例えば、パネル監視ユニット２８の好適実施例を用いると、配線切断は、高性能ソーラーパネル２２０の直列ストリングにおける高性能ソーラーパネル３０と次の高性能ソーラーパネルとの間で以下の通り検出される。パネル監視ユニットは、その次のパネルのアナログ−ディジタル変換器３８を用いて、直列ストリングの次のパネルに対する０ボルトを測定する。次にそれは、サイトコンピュータに順番に情報を中継するストリング監視ユニット７０にデータを送出する。０ボルトに対するその測定値を処理する場合に、サイトコンピュータは、情報をもたらした高性能なソーラーパネルと次の高性能ソーラーパネルとの間で、配線のうちの１つが切断されていると判断する。次に、サイトコンピュータは、そのストリングに対する高性能ストリングコンバイナ５０の最後のパネル端子５４から、ストリング電圧に対する測定値に注目する。その電圧測定値も０であれば、サイトコンピュータは、電力配線が２枚の疑わしい高性能ソーラーパネルの間で切断されていると結論する。ストリング電圧が通常の場合、サイトコンピュータは、次のパネル端子２４と次のソーラーパネルの前のパネル端子２６との間の信号配線が切断していると結論する。障害データは、次にサイトコンピュータからの取り出し及び／またはインタフェース１１８を介した監視システムへの送信のためにデータ記憶機能１０８によって記憶される。
【００４７】
サイト監視及び指示処理１１０の機能は、性能を監視して、状態及び／または障害情報を示すことである。インストール処理１１２の機能は、サイト設置技術者を促して通信することにより、高性能パネル及びストリングコンバイナなどの、発電部品の設置を導くことである。サイトコンピュータは同様に、インターネットに接続された集中型コンピュータにリアルタイムで障害を報告するために、ウェブクライアント障害リポータ１１４の機能を実施する。かかる報告に応答して、集中型コンピュータは、障害復旧のためにサイトにサービス技術者を派遣してもよい。最後に、ウェブサーバデータリポータ処理１１６は、インターネットに接続された中央コンピュータによって要求されるように発電用の障害データ及び包括的性能情報を報告するために、この場合もやはりＬＡＮ／インターネットのインタフェース１１８を介して動作する。
【００４８】
１つの実施例では、サイトコンピュータ機能及び処理１０１は、マスタストリング監視ユニットによって実施される。それは「００」に設定される見張りアドレススイッチ９２を備えたストリング監視ユニット７０である。この場合、サイトデータチャネル８８は、内部ソフトウェアパイプである。また、サイトコンピュータ機能及び処理１０１は、個別のスタンドアローンのコンピュータまたは同様の処理装置上で実施されることが可能である。それらの機能及び処理のうちのいくつかは、他の（マスタでない）ストリング監視ユニットに分配されることも可能である。
【００４９】
ここで図６に戻ると、図７に示した従来のシステムなどの光発電システムであるが、上記に詳細に説明した様々な要素及び改良点を含む光発電システムの概略図が示されている。図６において、高性能パネル３０は、従来の光発電パネルを用いて太陽光に反応して、Ｄ．Ｃ．電力を生成するために作動する。高性能パネル３０は、更にパネルの出力を測定して、障害データ及び性能情報をパネル監視ユニット２８を介して無線で伝える。
【００５０】
更に、図６に示されるように、高性能パネルはストリング２２０に結合されて、そこから、出力が直列に結合されて、複数のパネルから電圧を集める。ストリングが高性能ストリングコンバイナ５０に同様に接続される。それによって、動作の間、ストリングに対する診断及び監視情報を報告する手段を提供する。かかる情報は、ストリングにおける切断／障害とともに個々の高性能パネル３０の性能を含むが、これに限定されるものではない。高性能パネルのこのストリングも、インストールの時点で決定されるストリングにおけるパネルの物理的位置から抽出される、システムにおける各々の高性能パネル３０についてのアドレスを自動的に決める手段を提供する。
【００５１】
高性能パネルのアレイ２３０の機能は、光発電パネル２２０の各々の高性能ストリングによって提供される診断及び監視能力に付随して起こる、目標とされるかまたは計画された発電量を提供することである。高性能ストリングコンバイナ５０は、電力を集めるための相互接続を提供するだけでなく、高性能パネルの複数の（例えば、１２）ストリングに対する障害情報及び性能データを提供する。高性能ストリングコンバイナは、更に、規制基準に適合する適当なスイッチ、ヒューズ及び他の安全対策を提供するだけでなく、高性能パネルのいずれかの（平均以下になっている）ストリングへの電力の逆流を防止する。それぞれの高性能コンバイナに組み込まれた機能性は、本発明によれば、構成要素の障害、スイッチの状態、様々な配線障害を判断することを容易にし、サイトコンピュータから受信した情報に基づいて適当なリアルタイムの視覚的状態表示を提供する。
【００５２】
図６において、インバータ２０２が同様に示されている。インバータ２０２の機能は、光発電パネルまたは高性能パネルのアレイからのＤ．Ｃ．電力出力をＡ．Ｃ．電力に変換して、Ａ．Ｃ．電力を有用性格子と併合することである。先に説明したように、図６に示したシステムは更に以下を含む。発電システムに接続されたインバータ２０２によって生成されるＡ．Ｃ．電力を測定するＰＶ電気計器２０４、格子電力計器２０６は、有用性によって与えられるＡ．Ｃ．エネルギを測定するためである。全体的な管理に適用する機能及び処理を実施して、様々なインタフェース（格子電気計器２０６、ＰＶ電気計器２０４及びローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ））とともに、データ記憶、サイト監視及び指示論理、インストレーション、ウェブクライアント障害報告及びウェブサーバデータ報告を含むがこれに限定されない、サイトに対するデータ及び特徴について報告するサイトコンピュータ、を含む。
【００５３】
図７は、パネル監視ユニット２８の替わりの実施例を示す。替わりのパネル監視ユニット２９は、光発電パネルの出力電圧を測定するが、その隣接するパネルの出力電圧を測定しない。それはまた無線トランシーバ４４を有していないし、パネル位置トランシーバ４０も有していない。その代わりに、次のパネルトランシーバ３９及び前のパネルトランシーバ４１である２つの有線トランシーバを有する。これらの２つのトランシーバは、パネル監視ユニット２８に含まれる無線パネルトランシーバ４４によって提供される機能性を置換する有線通信ネットワークを介して、ストリング監視ユニット７０との双方向データ通信を提供するために用いられる。有線通信チャネルを介して通信を実施するように示されているが、有線の実施例は、従来のネットワーク化された配線（例えば、単一の有線ネットワーク２４、２６）を含む。有線ネットワークも、「有線ネットワーク」として電力コンダクタの利用を含み、それによって、パネル監視ユニット２９と関連する更なる回路（図示せず）が、通信ネットワークの配線構成要素として、ＤＣ電力コンダクタを介して通信信号を課すように用いられて、通信ネットワークの有線部品としてＤ．Ｃ．電力配線（コンダクタ）の使用を可能にしてもよい。
【００５４】
図８の実施例では、次のパネルトランシーバ３９は、次のパネル端子２４を介して通信する。次のパネル端子２４は、そのソーラーパネルの前のパネルトランシーバ４１に接続されている、直列ストリングにおける次のソーラーパネルの前のパネル端子２６に配線されている。直列ストリング２２０の第１のソーラーパネルの場合、前のパネルトランシーバ４１は、前のパネル端子２６から高性能ストリングコンバイナ５０の第１のパネル端子５８への配線を介して、ストリング監視ユニット７０と直接通信する。第１のパネルの後の直列ストリングの他のソーラーパネルからのストリング監視ユニットへ／からの通信は、ストリング監視ユニットと通信を送受信している他のソーラーパネルとの間にあるパネル監視ユニットの各々によって中継される。前のパネルトランシーバ４１は、同様に、パネル位置トランシーバ４０によって提供されたパネル位置機能を置換する。替わりのパネル監視ユニット２９の他の全ての要素は、パネル監視ユニット２８においてと同じ機能を提供する。
【００５５】
図８は、本発明が適用されてもよい、従来の光発電パネルの多数のストリングを用いている従来の発電システムの電気概略図である。この概略図は、発電サイトにおいて光発電パネルを相互接続する一般的な方法を表す。これらのサイトは概してサイト全体に対して同じパネルを用い、パネルは、１０−２０枚のパネルからなるストリングに配線されて、パネル２００のストリングに対する最大電圧は５００Ｖ．Ｄ．Ｃ．から６００Ｖ．Ｄ．Ｃ．の間である。２００４年に設置された典型的商用発電サイトは、1５０キロワットのピーク電力を有し、パネル２００の各々のストリングにおいて１５枚のパネルを含んだ７０のパネルアレイ２１０（ｓ）に構成された、１０００枚の光発電パネルを用いて造られた。７０組から１組へ配線数を減らすために、ストリングコンバイナ２０8のパネルのストリングの若干数を終端することは、一般的な方法であった。３０キロワット以下のより小さい商用発電サイトは、単一のストリングコンバイナ２０８を用いてもよいが、１５０キロワットのシステムは概して６個以上を使用するだろう。ストリングコンバイナ２０８(単数又は複数)のＤＣ出力は、通常インバータ２０２に接続された。インバータ２０２は、Ｄ．Ｃ．電力をＡ．Ｃ．に変換し、格子電気計器２０６を介して電力格子によって与えられているＡ．Ｃ．電力とそれとをＰＶ電気計器２０４を介して統合した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
本発明の様々な実施例が説明されたが、特に、前述のいくつかの部品の様々な動作方法である、システムが用いられる方法にここで注意が向けられる。以下の説明は、図９−１４に示した機能に関連して記載されている。そして、各々の特定の態様は、以下の方法と関連して説明されるだろう。ここで、方法は指示された参照番号を負う。
【００５７】
マスタストリング監視ユニット７０によって実施される様々な処理が、図１２に示されている。
【００５８】
方法ＭＳＳ１０は、ソーラーパネルアレイ２３０において、マスタストリング監視ユニットを含む、あらゆるパネル監視ユニット２８及びストリング監視ユニット７０から平均期間にわたって平均された同時性データを含むデータセットを、周期的に得て、記憶して、サイトコンピュータに使用可能にする方法である。
【００５９】
Ｓ１２１００から開始すると、マスタストリング監視ユニットは、この監視ユニットがマスタである全てのストリング監視ユニットに、「平均化を開始せよ」トリガを放送する。マスタも、「日付及び時間スタンプ」として現在時刻を記録する。この注意において用いられているように、用語「放送」は、それが全ての指定された受取人によって同時に受け取られるという意図で送出されるかまたは伝送される単一のメッセージを意味する。
【００６０】
放送に応答して、ストリング監視ユニットの各々は、マスタストリングコンバイナに接続されたストリング上の全てのパネル監視ユニットに、「平均化を開始せよ」トリガを順番に放送する。
【００６１】
Ｓ１２１２０において、マスタは、マスタストリングコンバイナに接続された全てのストリング及びその中の部品についての前のサイクルのデータを、（上記のデータ及びタイムスタンプを用いて）記憶する。記憶されたデータは、スイッチ位置、開ヒューズ、不良ダイオード、インバータへの出力電圧、その他を判断するために役立つストリングコンバイナの範囲内のポイントからの最大、最小及び平均のストリング電圧、最大、最小及び平均のストリング電流を含んでいてもよい。実際は、マスタストリング監視ユニットが一時的に運転休止中である場合、実行データは、障害復旧その他に対する以外のどこかでタイムスタンプされてもよい。しかしながら、この通常の動作を説明するために、マスタストリング監視ユニットは、タイムスタンプが実施される唯一のポイントである。中央コンピュータにおけるイベントログは、同様にタイムスタンプされるが、必ずしもデータ収集に関連するというわけではない。
【００６２】
Ｓ１２1３０において、マスタストリング監視ユニットは、接続された全てのストリング及びマスタストリングコンバイナ内の構成要素に対するデータの平均を消去して再開する。Ｓ１２１４０において、マスタは、マスタストリングコンバイナに接続されたストリング上の全てのパネル監視ユニットからの前の周期のデータを、収集し（要求を送出して、応答を受信する）、（上記のデータ及びタイムスタンプを用いて）記憶する。各々の要求は、パネルのＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられる、パネルに対する状態情報を含む。収集の間、Ｓ１２１５０によって表されるように、要求が各々のストリングの期待される端を越えて、次のパネルアドレスに送出される。応答は、ストリング内に余計なパネルがあることを示す。この情報は、各々の周期の記憶されたデータセットの一部である、ストリングに対する状態コードに組み込まれる。
【００６３】
マスタストリング監視ユニットは、Ｓ１２１６０によって表されるように、このストリング監視ユニットがマスタである全ての他のストリング監視ユニットから前の周期のデータを、同様に収集し（要求を送出して、応答を受信する）、（上記のデータ及びタイムスタンプを用いて）記憶する。各々の要求は、ストリング監視ユニットに対するかつそれらの装置に対するＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられる、その接続されたパネルの各々に対する状態情報を含む。
【００６４】
平均化期間が経過するまで待つ。通常の動作においては、この期間は、例えば６分間であってもよく、一方、インストールモード（例えばストリング監視ユニットまたはサイトコンピュータにおけるハードウェアまたはソフトウェアスイッチを介して入力されてもよいモード）では、それは、インストールしている技術者にタイムリなフィードバックを提供するために非常に短い（例えば１０秒）だろう。次に、ＭＳＳ１０処理サイクルが繰り返される。
【００６５】
図１４に同様に示されている方法ＭＳＳ２０は、上記した方法ＭＳＳ１０において参照された完全なアレイデータセットの１つ以上を、要求があればサイトコンピュータに転送する方法である。
【００６６】
処理は、新しいデータセット（データセットは上記した１つの周期において記憶されたデータである）に対するサイトコンピュータからの要求の受信で開始する（Ｓ１２２００）。要求は、Ｓ１２２１０によって示されるように、それらの装置に対するＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられるあらゆるストリング監視ユニット及びパネル監視ユニットに対する状態情報を含む。視覚的インジケータに加えて、本処理は、例えば警笛などの聴覚的信号装置またはインジケータを含み、それは、例えば、ストリングにおいて余計なパネルがある場合においてストリングコンバイナ上で用いられてもよい。
【００６７】
従って、ステップＳ１２２１０は、マスタストリング監視ユニットに対して上記の受信された状態情報によってマスタストリングコンバイナ上のＬＥＤ状態インジケータを設定する。
【００６８】
次に、Ｓ１２２２０において、全ての完了されたデータセットが、サイトコンピュータ１００に送信される。その後、それらのデータセットは、スペースを取り戻すためにローカルメモリから削除され、処理が次のサイクルまでに完了される。
【００６９】
次に方法ＭＳＳ３０を参照すると、図１２の説明は、このマスタストリングコンバイナに接続されたストリングにおける各々のパネル監視ユニットの不揮発性メモリ４６の範囲内で、無線周波数（ＲＦ）ネットワークアドレスを自動的に維持する方法を示す。無線周波数（ＲＦ）ネットワークアドレスは、各々のストリングにおいてこのストリング監視ユニットから第１パネルへ有線チャネルを介して渡される情報を用いて、ソーラーパネルアレイにおけるその配線位置または（暗に）地理的位置を表す。それはインストールの間だけでなく監視システムが動作している限り周期的に（例えば３０秒毎）に呼び出されて、例えば、パネルが交換される場合、新しいユニットが自動的にアドレス指定されて数秒以内でシステムへ統合される。
【００７０】
特に、ストリングアドレス指定セレクタ７８を用いて、処理が、Ｓ１２３００によって表されるようにアドレス指定情報を受信するストリングを、マスタストリングコンバイナに接続されたそれらのストリングから選択する。例えば、１２のストリングがマスタストリングコンバイナに接続されていて、アドレス指定情報を受信する最後のストリングが１２の番号をつけられた場合、１の番号をつけられストリングを選択する（Ｓ１２３４０）。そうでなければ、Ｓ１２３１０によって示されるように、次の番号をつけられたストリング（例えば、選択された最後のストリングが２の番号をつけられている場合、３の番号を付けられたストリングを選択する）を選択する。
【００７１】
Ｓ１２３２０において、連続アドレス指定送信器８０を用いて、ストリング監視ユニットは、ストリングの第１のパネルへ、ストリングアドレス指定セレクタ７８を介して、ストリングアドレス指定情報を送信する。ストリングアドレス指定情報は、ストリングにおけるソーラーパネルの番号及び、ストリング番号とパネル番号（００）とによって指定されるようなマスタストリングコンバイナに対する物理的（配線）位置を含む。ソーラーパネルの番号は、マスタストリングコンバイナ構成情報に由来する。ストリング番号は、ストリング監視ユニットアドレススイッチの設定及びストリングアドレス指定セレクタ７８の選択された位置に由来する。
【００７２】
次に、処理は、Ｓ１２３３０によって示されているように、ストリング選択期間（例えば、通常の動作において３０秒または、インストールモードにおいて１秒）が経過するまで待ち、次に処理は、パネルのインストール及びパネルの置換を容易にするために無期限に繰り返される。
【００７３】
マスタストリング監視ユニット方法ＭＳＳ４０は、同様に図１２のマスタストリング監視ユニット動作の１つとして示されているように、マスタストリング監視ユニットの不揮発性メモリに記憶される構成データなどのなんらかの非データセット情報を、要求に基づいてサイトコンピュータへ転送する方法である。
【００７４】
最初に、Ｓ１２４００によって示されるように、マスタは、記憶されたパネル製造業者情報またはマスタストリング監視ユニット構成または較正情報などの非データセット情報に対するサイトコンピュータからの要求を受信する。その後、マスタは、Ｓ１２４１０によって示されるように、処理が完了して次の要求を待つ前に、要求された情報をサイトコンピュータに送信する。
【００７５】
方法ＭＳＳ５０は、サイトコンピュータから受信した非同期命令を受信して応答する単純な命令−応答処理である。S１２５００によって示されるように、マスタストリング監視ユニットは、サイトコンピュータから命令を受信するために最初に待つ。命令は、いくつかの動作がマスタストリング監視ユニットによって実行されて、その動作を実行するために必要とするデータを含んでもよいということを要求する。Ｓ１２５１０は、マスタが要求された動作（それは、命令とともに与えられたデータを用いて記憶された構成情報をアップデートするかまたは、命令とともに与えられたデータを用いてファームウェアをアップグレードする）を実行することを示している。完了すると、Ｓ１２５２０に示されるように、サイトコンピュータに、（若干のデータを含んでもよい）確認を送信する。
【００７６】
同様に図１２のマスタストリング監視ユニット方法に見られる方法ＭＳＳ６０は、サイトコンピュータから受信し、マスタストリング監視ユニットに接続されたストリングにおけるパネル監視ユニットへアドレス指定される非同期命令を処理して応答する方法を示す。
【００７７】
Ｓ１２６００において、マスタは、ストリングコンバイナに接続されたストリングのうちの１つの上でパネル監視ユニットにアドレス指定されたサイトコンピュータから要求または命令を受信する。要求に応答して、マスタは、Ｓ１２６１０に示すように、アドレス指定されたパネル監視ユニットへ要求または命令を送信し、アドレス指定されたパネル監視ユニットから応答の受信を待って、サイトコンピュータへその応答を送信する（Ｓ１２６２０）。
【００７８】
次に方法ＭＳＳ７０を参照すると、サイトコンピュータから受信されて下位のストリング監視ユニットにアドレス指定される非同期命令を処理して応答する方法が示されている。
【００７９】
Ｓ１２７００において、マスタは、この監視ユニットがマスタであるストリング監視ユニットのうちの１つにアドレス指定されるサイトコンピュータから、要求または命令を待って受信する。続いて、マスタは、アドレス指定されたストリング監視ユニットに要求または命令を送信する（Ｓ１２７１０）。アドレス指定されたストリング監視ユニットから応答を受信すると、マスタは、Ｓ１２７２０によって示されるように、サイトコンピュータへのその応答を送信し、次にそれに続くコマンドまたは要求を待つループに入る。
【００８０】
最後に、方法ＭＳＳ８０は、サイトコンピュータから受信されて、下位のストリング監視ユニットに接続されたストリング内のパネル監視ユニットにアドレス指定される非同期命令を処理して応答する方法である。この処理は、方法ＭＳＳ７０と事実上同様であるが、パネル監視ユニットに到達するために通信の追加のレイヤを含む。
【００８１】
Ｓ１２８００から開始すると、マスタは、サイトコンピュータから要求または命令を受信する。それは、受信ストリング監視ユニットがマスタであるストリング監視ユニットのうちの１つに接続されたパネル監視ユニットへアドレス指定されるために判断される。受信すると、例えば無線ＲＦリンクである通信ネットワークは、ストリング監視ユニットへ要求または命令を送信するために用いられる（Ｓ１２８１０）。それは、応答がアドレス指定されたストリング監視ユニットから受信されて、その応答がサイトコンピュータに送信される前に（Ｓ１２８２０）、順番にパネル監視ユニット（図示せず）と通信を始めるだろう。
【００８２】
マスタストリング監視ユニットによって実施される方法のいくつかを説明したので、非マスタストリング監視ユニットによって実施される処理にここで注意が向けられる。実行される様々な処理が、例えば図１３に示される。
【００８３】
図１３を参照すると、方法ＳＳ１０は、このストリング監視ユニット及びこのストリングコンバイナに接続されたストリング上の全てのパネル監視ユニットから、最近の「平均化を開始せよ」トリガ以来の期間にわたって平均化された同時性のデータを含むデータセットを、得て、記憶して、マスタストリング監視ユニットが利用可能にする。
【００８４】
Ｓ１２２００において、ストリング監視ユニットは、マスタストリング監視ユニットからの「平均化を開始せよ」トリガを受信する。Ｓ１２１１０において、監視ユニットは、ストリングコンバイナに接続されたストリング上の全てのパネル監視ユニットへ「平均化を開始せよ」トリガを放送（全てによって受信される１つのメッセージ）する。Ｓ１３１２０において、ストリング監視ユニットは、接続された全てのストリング及びストリングコンバイナ内の構成要素に対する前の周期のデータを記憶する。記憶されたデータは、スイッチ位置、開ヒューズ、不良ダイオード、インバータへの出力電圧などを判断するのに役立つストリングコンバイナ内のポイントからの、最大、最小及び平均ストリング電圧、最大、最小及び平均ストリング電流、様々な電圧、その他を含んでいてもよい。
【００８５】
次に、Ｓ１３１３０において、接続された全てのストリング及びストリングコンバイナ内の構成要素に対するデータの平均化を消去して再開する。Ｓ１３１４０において、ストリング監視ユニットは、ストリングコンバイナに接続されたストリング上の各々のパネルから前の周期のデータを、収集して（要求を送り、応答を受信し）、記憶する。各々の要求は、パネルのＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられるパネルに対する状態情報を含む。
【００８６】
上記の収集の間、要求が、各々のストリングの予期される終わりを越えて、次のパネルアドレスに送られる（Ｓ１３１５０）。試験要求への応答は、ストリング内に余計なパネルがあることを示す。この情報は、各々の周期の記憶されたデータセットの一部である、ストリングに対する状態コードへ組み込まれる。
【００８７】
次に、方法ＳＳ２０に戻ると、方法は、上記した方法ＳＳ１０において参照されたストリングコンバイナデータセットの１つ以上を、要求で、マスタストリング監視ユニットへ転送することを対象とする。転送方法は、新しいデータセット（データセットは、１周期で記憶されるデータである）に対するマスタストリング監視ユニットからの要求を受信するとＳ１３２００で開始する。要求は、Ｓ１３２１０で反映されるようにそれらの装置に対するＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられるその接続されたストリングにおける各々のパネル監視ユニット及びストリング監視ユニットに対する状態情報を含む。上記に説明したように、ストリング監視ユニットに送られた状態情報は、また、例えば、ストリング内に余計なパネルがある場合などの、警笛または他の信号またはストリングコンバイナ上のインジケータをオンにするために用いられてもよい。
【００８８】
Ｓ１３２１０において、ストリングコンバイナ上のＬＥＤ状態インジケータが、受信された情報に従って設定される（Ｓ１３２００）。続いて、Ｓ１３２００において、ストリング監視ユニットが全ての完了したデータセットをマスタストリング監視ユニットへ送信し、Ｓ１３２３０によって示されるように、ローカルメモリからそれらのデータセットを削除してスペースを取り戻す。
【００８９】
方法ＳＳ３０は、このストリングコンバイナに接続されたストリングにおいて各々のパネル監視ユニットの不揮発性メモリの範囲内で、ＲＦネットワークアドレスを、自動的に維持する方法である。ＲＦネットワークアドレスは、このストリング監視ユニットから各々のストリングにおける第１のパネルへ有線チャネルを介して渡された情報を用いて、ソーラーパネルアレイにおけるその配線位置または（暗示的に）地理的位置を表す。それは、インストールの間だけでなく、監視システムが動作している限り周期的に（例えば３０秒毎）呼び出されて、例えば、パネルが交換される場合、新しいユニットが自動的にアドレス指定されて、２、３秒以内でシステムに統合される。
【００９０】
ストリングアドレス指定セレクタ７８を用いて、ストリングコンバイナに接続されたこれらのストリングから、アドレス指定情報を受信するストリングを選択する（Ｓ１３３００）。例えば、１２のストリングがストリングコンバイナに接続されることができ、アドレス指定情報を受信する最後のストリングが１２の番号を付けられた場合、ストリング番号１を選択する（Ｓ１３３４０）。そうでなければ、次の番号をつけられたストリング（例えば、最後のストリングが２の番号を付けられている場合、３の番号を付けられたストリングを選択する）（Ｓ１３３１０）。
【００９１】
連続アドレス指定送信器８０を用いることで、ストリング内の第１パネルへストリングアドレス指定セレクタ７８を介して、ストリング内のソーラーパネルの番号及び、ストリング番号及びパネル番号（００）によって指定されるようなストリングコンバイナに対する物理的（配線）位置を含むアドレス指定情報を送信する。ソーラーパネルの数は、ストリングコンバイナ構成情報から得る。ストリング番号は、ストリング監視ユニットアドレススイッチの設定及びストリングアドレス指定セレクタ７８の選択された位置から得る。次に、処理は、ストリング選択期間（例えば、通常の動作で３０秒、インストールモードで１秒）が経過するまで、Ｓ１３３３０において待機する。図１３において示されるように、方法ＳＳ３０が、無期限に繰り返されて、インストール及びパネル置き換えを容易にする。
【００９２】
方法ＳＳ４０は、ストリング監視ユニットの負揮発性メモリにおいて記憶された構成データなどのなんらかの非データセット情報を、要求により、マスタストリング監視ユニットへ転送する方法である。この場合もやはり、記憶されたパネル製造者情報、ストリング監視ユニット構成、または較正情報などの、不揮発性情報に対するマスタストリングからの要求の受信でＳ１３４００において処理が開始する。その後、要求された情報は、Ｓ１３４１０によって示されるように、要求しているマスタストリング監視ユニットへ送信される。
【００９３】
方法ＳＳ５０は、マスタストリング監視ユニットから受信した非同期命令を受信して応答することを対象とする。Ｓ１３５００において、ストリング監視ユニットは、マスタストリング監視ユニットから命令を受信する。命令は、いくつかの動作がストリング監視ユニットによって実施されることを要求してその動作を実行するのに必要なデータを含んでもよい。次に、ストリング監視ユニットは、必要な動作（それは命令とともに与えられたデータを用いて記憶された構成情報をアップデートするかまたは命令とともに与えられたデータを用いてファームウェアアップグレードすることを含んでもよい）を実行する（Ｓ１３５１０）。次に、監視ユニットは、確認を送信する（Ｓ１３５２０）。それはマスタストリング監視ユニットに対するいくらかのデータを含んでいてもよい。
【００９４】
最後に、方法ＳＳ６０は、マスタストリング監視ユニットから受信して、このストリング監視ユニットに接続されたストリングにおけるパネル監視ユニットへアドレス指定される非同期命令を処理してそれに応答する方法である。上記に述べたように、方法ＳＳ６０はマスタのＭＳＳ８０処理（図１２）へのストリング監視ユニット応答である。
【００９５】
Ｓ１３６００において、ストリング監視ユニットは、ストリングコンバイナに接続されたストリングの１つの上でパネル監視ユニットにアドレス指定されたマスタストリング監視ユニットから要求または命令を受信するために待つ。次に、ストリング監視ユニットは、その送信器８４を用いて、アドレス指定されたパネル監視ユニットへ要求または命令を送信する。次に、ストリング監視ユニットがアドレス指定されたパネル監視ユニットから応答を受信して、Ｓ１３６２０によって示されるようなマスタストリング監視ユニットへその応答を送信する。
【００９６】
次に、例えば、図１０に示された処理などのパネル監視ユニットと関係して実行される様々な処理が参照される。
【００９７】
例えば、方法ＰＳ１０は、このパネル監視ユニットから、最近の「平均化を開始せよ」トリガのときからの期間にわたって平均化された同時性データを含むデータセットを得て、記憶して、ストリング監視ユニットに利用可能にする方法である。
【００９８】
方法は、このパネル監視ユニットが接続されるストリング監視ユニットから「平均化を開始せよ」トリガを受信すると、Ｓ１０１００で開始する。Ｓ１０１００において、パネル監視ユニットは、このパネルに対する前の周期のデータを記憶する。記憶されたデータは、最大パネル電圧、平均パネル電圧、次のパネル平均電圧、次のパネルピーク電圧、パネル温度、状態及びデータ品質情報、その他を含んでいてもよい。次に、パネル監視ユニットは、このパネルに対するデータの平均を消去して再開する。
【００９９】
方法ＰＳ２０において、上記した方法ＰＳ１０において参照したパネル監視ユニットデータセットの１つ以上を、要求があれば、ストリング監視ユニットに転送する典型的な方法が示される。
【０１００】
最初に、処理が、新しいデータセット（データセットは上記の１つの周期において記憶されたデータである）に対して、この一連のパネルが接続されているストリング監視ユニットから、要求を受信することによって、Ｓ１０２００において開始する。Ｓ１０２１０において、要求に含まれる状態コードは、パネル監視ユニット上でＬＥＤ状態インジケータの状態を設定するために訴えられる。次に、Ｓ１０２２０によって示されるように、パネル監視ユニットは、要求しているストリング監視ユニットへ全ての完了したデータセットを送信する。この送信は、役立つとみなされるようなパネル監視ユニット及びパネルの調子その他に関する情報を含む状態コードも含んでいてもよい。最後に、ローカルメモリからのそれらのデータセットが、スペースを取り戻すために削除される（Ｓ１０２３０）。
【０１０１】
方法ＰＳ３０は、図１０のパネル監視ユニット処理の１つとして示されるように、パネル監視ユニット不揮発性メモリ４６の範囲内で、その配線位置またはソーラーパネルアレイにおける地理的位置（暗示的に）を表すＲＦネットワークアドレスを自動的に維持する方法である。処理は、前のパネル監視ユニットまたはストリング監視ユニットから有線のチャネルを介して渡される情報を用いる。方法ＰＳ３０は、インストールの間だけでなく監視システムが動作している限り周期的に（例えば、３０秒毎）呼び出されて、例えばパネルが交換される場合に、新しいユニットが自動的にアドレス指定を行われて、２、３秒以内でシステムに組み込まれる。
【０１０２】
Ｓ１０３００において、パネル監視ユニットは、パネル位置トランシーバ４０を介して、このパネル監視ユニットが接続されたストリング監視ユニットからアドレス指定情報メッセージを受信するために待機する。アドレス指定情報は、ストリング番号及びパネル番号によって示されるような、ストリングのソーラーパネルの番号及びマスタストリングコンバイナの物理的な（配線）位置を含む。
【０１０３】
Ｓ１０３１０において、パネル監視ユニットは、受信されたストリング番号及びパネル番号をこのパネル監視ユニットに対するＲＦネットワークアドレスを含む記憶されたストリング番号及びパネル番号と比較する。記憶されたストリング番号が受信ストリング番号に等しくないか、または、記憶されたパネル番号が受信パネル番号プラス１に等しくない場合、Ｓ１０３２０が実行され、新しい値がこのパネルネットワークアドレスに対して記憶される。アドレスは、受信ストリング番号及び１増加された受信パネル番号を含む。
【０１０４】
次に、Ｓ１０３３０において、パネル監視ユニットは、このパネル監視ユニットの記憶されたパネル番号がストリングの受信パネル番号に等しいかどうかを判断し、そのとき、このパネルはストリングにおいて最後でなければならない。この情報を、このパネル監視ユニット上のＬＥＤ状態インジケータの状態を設定するために用いられた状態コードに組み込む。このパネル監視ユニットの記憶されたパネル番号が、Ｓ１０３５０において判断されたストリングの受信パネル番号より大きい場合、このパネルはストリングに接続されるべきではなく、この情報はＳ１０３６０において（即ち、ＬＥＤ状態は、パネルがストリング上でインストールされるべきでなかったということを設置業者／技術者に示すだろう）このパネル監視ユニット上のＬＥＤ状態インジケータの状態を設定するために用いられる状態コードへ組み込まれる。最後に、パネル監視ユニットは、ストリングの次のパネルへ、もしあれば、パネル位置トランシーバ４０を介して、ストリング内の受信ソーラーパネル番号、Ｓ１０３７０によって示されるように、このパネル監視ユニットの記憶されたストリング番号及びパネル番号を含むアドレス指定情報を送信する。この処理は、トランシーバ４０を介して受信されるアドレス指定情報メッセージに応答して繰り返され、パネル監視ユニットが自己アドレス指定及びストリングの整合性の「試験」を自動的に実施する方法である。それは、また、ストリング上のパネルのインストールだけでなくパネルの置換を容易にする機能であって、パネル監視ユニット自体がストリング内の「位置」を判断してパネルがストリング上で適当に配置されている（即ち、ストリング上に余計なパネルがない）ことを確かめることを可能にする。
【０１０５】
方法ＰＳ４０は、要求に応じて、ストリング監視ユニットに、パネル監視ユニットの不揮発性メモリに記憶された構成データなどのいかなる非データセット情報をも転送する方法である。
【０１０６】
Ｓ１０４００において、パネル監視ユニットは、この一連のパネルが、記憶されたパネル製造業者の情報またはパネル監視ユニット構成または較正情報などの非データセット情報に対してこのパネルストリングが接続されているストリング監視ユニットからの要求を受信する。それに応じて、パネル監視ユニットは、要求しているストリング監視ユニットへ要求された情報を送信する。
【０１０７】
同様に図１０において、ストリング監視ユニットから受信される非同期命令を受信して、それに応答する処理が示される。方法ＰＳ５０である。
【０１０８】
他の処理と同様に、パネル監視ユニットは、このパネルストリングが接続されるストリング監視ユニットから、命令を受信するために最初に待機する。Ｓ１０５００。命令は、いくつかの動作がパネル監視ユニットによって実行されて、その動作を実行するのに必要なデータを含んでもよいということを要求する。一旦受信されると、Ｓ１０５１０は要求された動作を実行する（それは、例えば、命令とともに与えられたデータを用いて記憶された構成情報をアップデートするか、または命令とともに与えられたデータを用いてファームウェアをアップグレードする）。一旦受信されると、次に、パネル監視ユニットは、Ｓ１０５２０に指示されたように、要求しているストリング監視ユニットへ（いくらかのデータを含む）確認を送信する。
【０１０９】
替わりの実施例において、替わりのパネル監視ユニット２９は、上記に説明したように、図１０に関連して上記に説明したＰＳ１０に対する代替物として以下の処理を実行してもよい。
【０１１０】
替わりのパネル監視ユニット２９上でこの方法（方法ＡＰＳ１０）を用いると、サイトコンピュータは、マスタストリング監視ユニットまたはストリング監視ユニットとの組み合わせにおいて、高性能ソーラーパネルの直列ストリングから、より具体的には、その上に搭載された替わりのパネル監視ユニットから、障害データ及び性能情報を収集することができる。この処理は、図６において参照されるソーラーパネル２３０のアレイにおいてソーラーパネル２２０の特定のストリングからの情報に対する要求を起動することをサイトコンピュータ１００によって開始する。ソーラーパネルの特定のストリングに対するストリング監視ユニットは、ストリングアドレス指定セレクタを用いてそのストリングアドレスを選択し、問い合わせを送ることによってストリングと双方向通信を始める。
【０１１１】
これらの問い合わせは、図７で説明したように、前のパネルトランシーバ４１において替わりのパネル監視ユニット２９によって受信され、応答が送信される。パネル監視ユニットは、図７に関して説明されたように、次のパネルトランシーバ３９によって、問い合わせを送信し、応答を受信する。ストリングのそれぞれのパネル監視ユニットは、図１１に説明した方法を実行していると仮定される。図１１を参照すると、ステップＳ１１０００において、問い合わせが受信されるときに、問い合わせを受信しているパネル監視ユニットは、問い合わせとともに含まれる遅延カウントを適当に減らして、次のパネルトランシーバ３９を用いて直列ストリング内の次の光発電パネルに問い合わせを送信する。ステップＳ１１０１０において、次にそれは、次の光発電パネルトランシーバからの応答について調べる。何も受信されていない場合、ステップＳ１１０２０において、パネル監視ユニットはその遅延カウンタを減少させて、ステップＳ１１０３０においてそれをテストする。遅延カウンタ値が０より大きい場合、それはステップＳ１１０１０に戻って、次のパネルトランシーバからの応答をもう一度探す。最終的には、質問は、その遅延カウンタにおいて最短の初期値を有する直列ストリングの最後のパネル監視ユニットに到達し、ステップＳ１１０３０においてタイムアウトし、次に、ステップＳ１１０４０において前のパネルトランシーバ４１にその障害データ及び性能情報を送信する。
【０１１２】
直列ストリングにおいて前のパネル監視ユニットがその遅延カウンタにおいてより長い値を有したので、それは次のパネルからまだ応答を待っている。その応答がステップＳ１１０１０において受信されると、そのパネル監視ユニットはステップＳ１１０５０に進んで、それがちょうど次のパネルトランシーバ３９で受信した応答を、それ自体の障害データ及び性能情報に追加する。次に、それは、Ｓ１１０６０によって示されるように、前のパネル監視ユニットトランシーバ４１を用いて障害データ及び性能情報の完全な記録を送信する。
【０１１３】
この情報が、双方向性の通信ポート上でストリング監視ユニットによって受信されると、情報は、応答した直列ストリングの全てのパネル監視ユニットに対する障害データ及び性能情報の全部の記録を表す。例えば、１２のソーラーパネルからなるストリングであると仮定し、それら全てが適当に応答した場合、受信される記録は１２セットの情報を表すだろう。そのとき、ストリング監視ユニットは、その使用のためにサイトコンピュータに、集まった障害データ及び性能情報を単に返す。他方、余計な情報セットが受信されると、ストリング監視ユニットは、「ストリングに余計なパネルがある」ので障害状態があるということを判断するだろう。または、少な過ぎる情報セットが受信されると、ストリング監視ユニットは、「ストリングにＮパネルしかない」ので、障害状態であると判断する。ここで、Ｎはそれがあるべき数より少ない数である。
【０１１４】
替わりのパネル監視ユニット２９を用いるこの装置は、パネル監視ユニット２８を用いる好適実施例より少ない情報を提供するということに注意せよ。しかしながら、それは、無線通信ネットワークの非存在下でさえも、大量の役立つ障害データ及び性能情報を提供する。そして、この実施例においてアドレス指定している替わりのパネル監視ユニット２９は、情報がストリング監視ユニットにおいて受信される命令によってほのめかされるという点において、所定の替わりのパネル監視ユニット２９のアドレスが黙示的であるということに注意せよ。この方法は、アレイにおける全ての替わりのパネル監視ユニットに対するアドレスが、直列ストリング２２０の配線から必然的に抽出され、それによって、アドレスがインストールされる前に、パネルに関係する何らかの特別のインストール手順または前のデータ／知識を要求していないという点で、この方法は請求項と整合している。
【０１１５】
図１４を参照すると、そこで、サイトコンピュータ処理ＳＣ１０及びＳＣ２０についてのフローチャートが示されている。
【０１１６】
方法ＳＣ１０は、電気計器及び日射計器などのアレイ関連装置からのデータと同様に、ソーラーパネルアレイにおいて、マスタストリング監視ユニットを含む、あらゆるパネル監視ユニット及びあらゆるストリング監視ユニットから、平均化期間にわたって平均化された同時性データを含む１つ以上のデータセットを、得て、記憶して、中央コンピュータに利用可能にする方法である。
【０１１７】
ＳＣ１０はステップＳ１４１００から始まり、そこで、このサイトコンピュータと関係するマスタストリング監視ユニットから全ての新しいデータセットを収集し（要求を送信し応答を受信する）記憶する。要求は、このサイトコンピュータと関係するあらゆるストリング監視ユニット及びあらゆるパネル監視ユニットに対する状態情報を含む。状態情報は、それらの装置に対するＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられるだろう。Ｓ１４１１０において、処理は、各々のデータセットを用いて、いかなる追加のアレイも、光発電電気計器２０４、格子電気計器２０６及びアレイ日射計器からの電力読み込みなどの何らかの追加のアレイ関連データを記憶する。次に、図９に説明されて示されている方法ＳＣ３０に従って、ハード障害（配線切断、非機能ハードウェア、その他）に対する新しいデータセットにおいてデータを分析し、各々のデータセットとともに結果を記憶する。ステップは、Ｓ１４１２０で表されている。中央コンピュータによって提供される状態情報と統合されるこの分析結果は、次の周期でストリング監視ユニット及びパネル監視ユニットに送信される状態情報を決定する。Ｓ１４１３０において、サイトコンピュータは中央コンピュータに検出されたいかなるハード障害も報告し（例えば、ウェブクライアントソフトウェアを介して）、それから収集間隔が過ぎるまで待機する（Ｓ１４１４０）。この繰り返し間隔は、通常の動作の間の６分間の命令で、またはインストールモードの間の約１０秒の短い間であってもよいし、マスタストリングコンバイナ平均化期間と同期されてもよい。
【０１１８】
上記の方法ＳＣ１０において参照される１つ以上の完全なサイトデータセットを要求に応じて中央コンピュータに送信する方法である方法ＳＣ２０が、同様に図１４において、示される。
【０１１９】
Ｓ１４２００において、サイトコンピュータは、新しいデータセット（データセットは上記に説明したような１周期において記憶されるデータである）に対する中央コンピュータからの要求を（ウェブクライアントとして）受信する。要求は、上記のサイトコンピュータ分析結果と統合されてそれらの装置に対するＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられる、あらゆるストリング監視ユニット及びあらゆるパネル監視ユニットに対する状態情報を含む。次に、Ｓ１４２１０は、全ての完了されたデータセットを中央コンピュータに（ウェブサーバとして）送信して、次に、次の要求を待つために回帰する前に、ローカルメモリからそれらのデータセットを削除してスペースを取り戻す（Ｓ１４２２０）。
【０１２０】
図９に示すように、方法ＳＣ３０は、サイトコンピュータによって用いられて、図６に示された高性能ソーラーパネルの直列ストリング２２０の範囲内で詳細な障害及びそれらの位置を判断する方法である。この方法は、ストリング２２０において高性能ソーラーパネルの各々に対して繰り返される。
【０１２１】
方法は、高性能ソーラーパネル３０、より具体的には、それと関係するパネル監視ユニット（２８、２９）から応答があったか否か、を確認することのよって始まる（ステップＳ９０００）。応答は、その前のトリガまたはポーリング要求への更なる応答においてサイトコンピュータによって予想される。応答がパネル監視ユニットから受信される場合、処理は続く。受信されない場合、処理は、処理されているパネルに対するパネル障害情報を設定して、現在の高性能ソーラーパネルが応答していないということを示して、抜け出る（ステップＳ９０１０）。
【０１２２】
応答がＳ９０００において検出されると仮定すると、次のチェックＳ９０２０は、次のパネル（Ｖｎｘｔ）に対する電圧が２ｖ．ｄ．ｃ．未満かどうかである。Ｖｎｘｔ電圧は、正のパネル端子１６において、パネル監視ユニットによって測定される電圧から、次のパネル端子２４においてパネル監視ユニット２８により測定される電圧を減ずることによって算出される。
【０１２３】
Ｖｎｘｔが２ｖ．ｄ．ｃ．未満でない場合、そのパネルの後ろに配線切断はないと結論付けられて、処理が進められてＳ９０３０において直列ストリングにおいてこれが最後のパネルであるか否かが確認される。ストリングの最後のパネルでない場合、次に、そのパネルの後ろで配線は良好であると結論付けられて、方法は障害を示すことなく抜け出る（Ｓ９０５０）。それが直列ストリングの最後のパネルである場合、チェックがＳ９０４０においてなされて、Ｖｎｘｔが１ボルトより大きいかどうかが判断される。いいえの場合、方法は前のようにＳ９０５０において障害を示すことなしに抜け出る。はいの場合は、障害情報が、直列ストリングはその中に余計なパネルがあるということを示すために設定され、方法はＳ９０６０を抜け出る。
【０１２４】
Ｓ９０２０においてＶｎｘｔのテストが成功して完了したと再び仮定すると、方法によってなされる次のチェックは、Ｖｓｔｒが２ｖ．ｄ．ｃ．未満か否かである（Ｓ９０７０）。Ｖｓｔｒは、ストリング監視ユニット７０によって測定されて、図３に関して示されて説明されたような、直列ストリングに対する正の端子５２における電圧を示す。
【０１２５】
Ｖｓｔｒが、２ｖ．ｄ．ｃ．より小でない場合、処理されているパネルの後の信号配線が切断されていると結論づけられて、そのパネルに対するパネル障害情報が、Ｓ９０８０において適当に設定される。処理が続いて、処理されているパネルが最後のパネルであるか否かをＳ９０９０においてチェックする。そうでない場合、論理は、処理されるべき次のパネルの前で信号配線が切断していると判断して、障害情報が適当に設定されて、方法はＳ９１００において抜け出る。Ｓ９０９０が、最後のパネルが処理されたと判断すると、論理は、ストリングコンバイナの前で信号配線が切断していると判断し、障害情報が適当に設定され、方法はＳ９１１０を抜け出る。
【０１２６】
Ｓ９０７０においてテストされたように、Ｖｓｔｒが２ｖ．ｄ．ｃ．より小であると仮定すると、処理されているパネルの後の電力配線が切断していると結論付けられて、そのパネルに対するパネル障害情報がＳ９１２０において適当に設定される。処理はＳ９２１０の後で続いて、Ｓ９１３０において、処理されているパネルが最後のパネルであるか否かをチェックする。そうでない場合には、論理は、Ｓ９１４０において、処理されるべき次のパネルの前で電力配線が切断していると判断し、障害情報が適当に設定され、方法は抜け出る。そうである場合、Ｓ９１３０において肯定的に応答することを示し、論理は、ストリングコンバイナの前で電力配線が切断していると判断して、方法がＳ９１５０で抜け出る前に障害情報が適当に設定される。
【０１２７】
次に図１５に戻ると、そこに、マスタストリング監視ユニットが通信する中央コンピュータ（図６；６１０）によって実行されてもよい典型的な処理についてのフローチャートが示される。方法ＣＣ１０は、中央コンピュータが知っている全てのサイトコンピュータから、完全なサイトデータセットを周期的に得る方法である。処理はＳ１５３００で開始し、そこで、コンピュータは、中央コンピュータが知っている全てのサイトコンピュータから、全ての新しいデータセットを、収集し（要求を送信して応答を受信する）、記憶する。各々の要求は、そのサイトコンピュータと関係するあらゆるストリング監視ユニット及びあらゆるパネル監視ユニットに対する状態情報を含む。状態情報は、それらの装置に対してＬＥＤ状態インジケータを設定するために用いられる。
【０１２８】
各々のサイトコンピュータに対して、中央コンピュータが、ハード及びソフト障害並びに性能問題に対する新しいデータセットにおいてデータ（Ｓ１５３１０）を分析し、結果を記憶する。この分析は、アレイにおける他のパネルまたは地理的に近い位置のパネルに関してパネルの陰影または汚れまたは貧弱な性能などを推測するために、先のデータセットからのデータ、先の分析の結果、他のサイトコンピュータからの分析結果及びデータ、アレイ温度、アレイ日射その他を用いるがこれらに限定されない。各々のサイトコンピュータに対して、なんらかの障害または性能問題が、重要であるかまたは修理に対して費用効率がよいかが判断される場合、中央コンピュータは、以前に指定された組織または個人に必要な対策の全詳細を（例えば電子メールを介して）報告する。各々のサイトコンピュータに対して、規則正しく定期的なレポートが予定されている場合（Ｓ１５３２０）、コンピュータは、レポートを準備してウェブブラウザインタフェース及び、そのように構成されている場合には指定された個人または組織へのｅメール、または通常のメールを介してアクセス可能にする。レポートは、見出されたかつ／または修理されたいかなる障害及び／または性能問題、並びにあらゆる将来の修理または他の処置に対する推奨をも含んでいる、当該期間のアレイ性能の概要を含んでいてもよい。その後、処理は、分析／報告周期を繰り返す前に、アレイサンプル期間（例えば１日、１週）が経過するまで、待機する（Ｓ１５３３０）。
【０１２９】
同様に図１５に方法ＣＣ２０が示され、それは、ウェブサーバとして、アレイのオーナーから要求を提供し、すべての知られたサイトのマスタデータベースを維持する方法である。
【０１３０】
Ｓ１５４００において、中央コンピュータは、アレイのオーナー／管理者のアレイに関する情報の記憶されたデータベースについての詳細の様々な見解及びレベルに対する、アレイのオーナー／管理者からの要求を（ウェブサーバとして）受信して、応答する。
【０１３１】
概してＳ１５４１０に示されているように、コンピュータは、サイトコンピュータウェブサーバから最近のデータセットを収集して（要求を送信して応答を受信する）、そのデータをウェブ応答を構築するために用いることによって、それらのアレイに関係するリアルタイムに近いデータの詳細の様々な意見及びレベルに対する、アレイのオーナーからの要求を（ウェブサーバとして）受信して応答する。応答データを送信するかまたは表示する方法は、情報のグラフ図を含むだけでなく生のデータを含んでもよく、かつ、一般のソフトウェアプラットフォームへのデータのエクスポートを容易にしてもよい（例えば、スプレッドシートによって認識できるフォーマットにおけるデータのダウンロード）ということはいうまでもない。同様に、Ｓ１５４２０において、コンピュータは、中央コンピュータに知られた各々のアレイに対するデータベースを維持する。データベースは、以下の情報を含むが、これに限定されるものではない。即ち、ＧＰＳの位置、ソーラーパネルの製造業者及びモデル番号、インバータ、及びアレイに関係する他の設備、所有者／管理者及び接触情報、インストーラ及び接触情報、保持者及び接触情報、発送及び報告するための電子メールアドレス、インストールの日付及び時間、全ての障害、変化、変更、アップデート、修復、その他を含む時間及び日付がスタンプされたイベントログ、である。
【０１３２】
本発明の態様に従って、ここで説明されたシステム及び方法は同様に、監視システムのサイトのインストール／構成についての方法を容易にする。方法ＩＣ１０は、ソーラー監視ユニット監視システムを備えたソーラーパネルアレイの構成及びインストールの方法である。最初に、最小のサイトコンピュータ構成がリモートコンピュータから入力／ダウンロードされなければならないことが意図される。この構成は、少なくともストリング毎のパネル数及びおそらく追加の統計を必要とする。少なくとも１つのストリング監視ユニット及びおそらく全てのストリング監視ユニット、並びにサイトコンピュータは、インストールモードにおいて配置されると共に、パネルアレイが配線されなければならない。例えば、このことは、各々のストリング監視ユニット及び／またはサイトコンピュータ上でスイッチを介して、または、リモートコンピュータを介してサイトコンピュータに命令を出すことによってなされてもよい。インストールモードは、技術者がパネルを配線するときに彼／彼女がパネル監視ユニットの状態ＬＥＤ上でタイムリなフィードバック（即ち、２、３秒毎にアップデートする）を得るように、サイトコンピュータ、マスタストリング監視ユニット、（非マスタ）ストリング監視ユニット、及びパネル監視ユニットにおいて周期時間の速度を上げる主な手段である。このフィードバックを提供するために必要としないシステム特徴（例えば、様々なレベルでのデータセットの記憶及び中央コンピュータによるサポートアクセス）は、インストールの間、速度のために使用不能であってもよい。また、インストール処理及びスピードアップがそのパネルが配線されるときに、またはインストールモードに全ての構成要素を置くことによって、１つのストリング監視ユニットになされるということも可能である。
【０１３３】
図１６を参照すると、前に検討し、特に上記した方法に一致する、様々な構成要素の中及び構成要素の間での、データ及び情報の流れを示しているデータフロー図が示されている。パネル監視ユニット２８から始めると、パネル監視ユニットは、ストリングの前のパネルだけでなく現在のパネルの両方から情報または信号を受信する。パネル電圧信号１６１０によって表されるように、パネル監視ユニットは、現在のパネル及び前のパネルの両方の電圧を受信してもよい。両方の場合において、信号は、例えば、図２に示したように、アナログ−ディジタル変換器３６及び３８を用いて特徴付けられる。パネル監視ユニットの各々は、それらのそれぞれのストリング監視ユニット（マスタ７０Ｍまたは非マスタ７０）に、トリガに応じてパネル電圧１６１０のデジタル表現を返す。トリガと一緒に、各々のパネル監視ユニットは、ストリング監視ユニットから中継された状態を受信する。パネル状態データは、パネル監視ユニット２８によって用いられて、インジケータ４８が表示されるべき方法（色及び／または発光パターンを含む）を決定する。
【０１３４】
ストリング監視ユニット（７０または７０Ｍ）を参照すると、パネル監視ユニットとの通信に加えて両方とも、他の電力特徴の間で、ストリングに対するストリング電流、ストリング電圧及びインバータ電圧、並びにストリング監視ユニットによって接続されるか監視されるインバータを判断するかまたは測定する。さらに、図示するように、ストリング監視ユニット７０及びマスタストリング監視ユニット７０Ｍは、マスタからの状態及びデータ同期トリガに応答して、（マスタに送信された）パネル及びストリングデータを交換する。ストリング監視ユニットも、状態インジケータを表示する。そして、前に説明したように、それが受信して分析するデータに応じてサイトコンピュータによって割り当てられる状態をこの場合もやはり示す。
【０１３５】
１つの実施例において、マスタストリング監視ユニットは、パネル及び他のストリング監視ユニットからのデータを蓄積して、状態及び同期トリガに応じて、サイトコンピュータ１００にデータを通信する。データベース１６４０によって表されるように、サイトコンピュータが、その複数のデータ同期周期にわたって蓄積されるデータを記憶するために用いられる短期のデータベースを有している。それによって、データがマスタストリング監視ユニット７０Ｍからサイトコンピュータ１００に渡されたときに、データベースは、パネル及びストリングから転送されるデータを投入される。周期的に、中央コンピュータ６１０からの要求に応じて、サイトコンピュータ１００は、データベース１６４０からのデータを中央コンピュータへアップロードする。方法ＣＣ１０及びＣＣ２０に関して前に説明したように、同様に、中央コンピュータは、アップロードされたサイトデータ（パネル、ストリング、サイト集計及び関連機器データ）をデータベースに記憶した。
【０１３６】
図において示されたように、中央コンピュータ６１０は、修復配送ｅメール１６７０またはサイトレポートｅメール１６７２などの外部通信を生成することができる。両方のかかる電子メールが送信されて、情報を提供するかまたはアレイに対する更なる注意を促す。認められるように、パネル監視ユニット性能データ及びストリングデータを含む、中央コンピュータにより通信されて記憶されるデータの性質のために、中央コンピュータが、修復配送ｅメールにおいて、何らかの問題が指示される中のまたはそれらの間の特定のパネル及びストリングだけでなく、何らかの障害または問題の性質に関して、特定の情報を含むことができる。
【０１３７】
最後に、図１６のデータフロー図は、更に、問い合わせまたは類似したユーザ要求に応じて、処理状態、性能に関するサイト情報、維持／トラブルシューティング、または各々のサイトまたは監視されている光発電アレイ関連同様のデータなどを提供する中央コンピュータの可能性を示す。本発明は、かかるデータを評価して選択する強固なインタフェースを意図し、中央コンピュータからサイト情報をダウンロードするだけでなく、傾向データを分析して示し、さらに関係するサイトと比較する能力を含んでいる。
【０１３８】
本発明の様々な例及び実施例が示され説明されたが、それは、本発明の精神及び目的は、ここでの特定の説明及び図面に限定されず、様々な変化形及び変更に及ぶということが当業者に認められるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】高性能光発電パネルの電気的概略図であって、高性能光発電パネルは、その配電盤のふたに取り付けられたパネル監視ユニットを備えた光発電パネルである。
【図２】パネル監視ユニットの電気的概略図である。
【図３】高性能ストリングコンバイナの電気概略図であって、高性能ストリングコンバイナは、光発電パネルの複数のストリングから電力を集めて、ストリング監視ユニットを用いて性能情報を監視する。
【図４】ストリング監視ユニットの電気的概略図であって、ストリング監視ユニットは、高性能ストリングコンバイナに接続された光発電パネルのストリングの性能を監視する。
【図５】光発電アレイの状態を監視するサイトコンピュータの機能図である。
【図６】光発電システムの電気的概略図である。
【図７】パネル監視ユニットの替わりの実施例の電気的概略図である。
【図８】光発電パネルの複数のストリングを用いている従来の光発電システムの電気的概略図である。
【図９】分析及び障害検出を対象とする本発明の態様に従って実施される方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に従って電力監視ユニットによって実施されるいくつかのサブプロセスを表す。
【図１１】本発明の実施例のパネル監視ユニットの間のシリアル通信を表すフローチャートである。
【図１２】本発明の態様に従ってマスタストリング監視ユニットにより実行されるいくつかの下位の処理を示す。
【図１３】本発明に従ってストリング監視ユニット（非マスタ）により実行されるいくつかのサブプロセスを示す。
【図１４】開示された実施例の態様に従ってサイトコンピュータにより実行される処理についてのフローチャートを示す。
【図１５】開示された実施例の態様に従って中央コンピュータにより実行される処理についてのフローチャートを示す。
【図１６】開示された発明の様々な構成要素の間の情報の流れを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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