(57)【要約】      （修正有）【課題】実際の発電量に基づいてその絶対量ではなく相対的な数値による故障判定方法を用いることで、モジュールの劣化・故障の見落とし・誤判定をなくすとともに、発電システム全体の発電生産性の低下を防ぐことを可能とする。【解決手段】あらかじめ設定された周期である装置が停止している状態（切替スイッチがOFFの状態）の計測値と各装置が稼働している状態の計測値を発電量計測装置で計測し、その差分の大きさに基づいて故障の判断を行う。例えば、それらの発電量平均値と平均値に対する各装置の発電量の標準偏差を演算装置で算出するという、発電量の絶対値ではなく相対的な数値を基にした故障判定を行う。また、上記標準偏差を求める際に使用する装置については、各装置の単位時間ごとの出力値平均を基に区分けを行って動的に設定することで出力値が不安定であるという太陽光発電システムの特徴に依存しない故障判定処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムを構成する複数の太陽光発電装置の異常を検知する太陽光発電装置における異常検知システムにおいて、
前記複数の太陽光発電装置のぞれぞれにおける予め設定された周期での停止の際の前記太陽光発電システムの第１の発電量を計測する手段と、
前記複数の太陽光発電装置のそれぞれが稼動している場合の前記太陽光発電システムの第２の発電量を計測する手段と、
前記第２の発電量と前記第１の発電量の差分を算出する手段と、
前記差分を用いて、前記複数の太陽光発電装置のいずれかでの異常を検知する手段とを有することを特徴とする太陽光発電装置における異常検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電装置における異常検知システムにおいて、
前記異常を検知する手段は、前記第１および第２の発電量の平均値を算出し、当該平均値に対する各太陽光発電装置の発電量の標準偏差を算出し、当該標準偏差を用いて異常を検知することを特徴とする太陽光発電装置における異常検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光発電装置における異常検知システムにおいて、
前記異常を検知する手段は複数存在し、前記標準偏差を算出する検知する手段を、前記各太陽光発電装置の単位時間ごとの発電量の平均を基に区分けを行って動的に設定することを特徴とする太陽光発電装置における異常検知システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽光発電装置における異常検知システムにおいて、
前記複数の太陽光発電装置のそれぞれには、当該太陽光発電装置で発電される電気を搬送する電力線を有し、
当該電力線を介して、前記複数の太陽光発電装置のそれぞれの稼動を制御する情報を送信する手段をさらに有することを特徴とする太陽光発電装置における異常検知システム。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽光発電装置における異常検知システムにおいて、
前記第１および第２の発電量を計測する手段は、前記電力線を介して、前記複数の太陽光発電装置の発電量を計測することを特徴とする太陽光発電システムにおける異常検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電の管理するための技術に関する。その中でも特に、大規模太陽光発電システムにおいて発電装置の故障・異常を検知するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、環境問題などにより、太陽光発電に注目が集まっている。この太陽光発電を行うシステムでは、パネルなど、複数の部品、モジュールないし太陽光発電装置の集合で構成される。このように、複数のものから構成されるもの場合、そのいずれかで故障が発生する確率も高くなる。この問題を解決するために、特許文献１および２が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、太陽光発電装置の故障検知について、複数直列接続された太陽光発電モジュールの場合における故障検知技術が開示されている。また、特許文献２には、太陽光発電における出力値計測について、より部品点数を減らし安価にするための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−６４６５３号公報
【特許文献２】特開平１１−６５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で用いている故障判定方法は、基準値をパイロット太陽電池モジュールから算出しているが、大規模太陽光発電システムにおいては、装置の設置範囲が広大であることに加え、太陽光発電装置そのものの出力が天候等に左右されやすく不安定であることにより、基準値を固定的に求めるこの手段は適用できない。
【０００６】
また、特許文献２では、部品点数を減らすことでより安価に太陽光発電システムおよびその装置の製造を図ろうとするものとなっているが、各太陽光発電装置と制御部との間を結ぶ配線が必要であり、大規模太陽光発電システムにおいてはその配線部品点数およびその接続作業量・コストは膨大なものになると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本願発明では、太陽光発電システムを構成する装置への稼動についての制御を利用して、故障判断を行う。すなわち、あらかじめ設定された周期である装置が停止している状態（切替スイッチがOFFの状態）の計測値と各装置が稼働している状態の計測値を発電量計測装置で計測し、その差分の大きさに基づいて故障の判断を行う。例えば、それらの発電量平均値と平均値に対する各装置の発電量の標準偏差を演算装置で算出するという、発電量の絶対値ではなく相対的な数値を基にした故障判定を行う。また、上記標準偏差を求める際に使用する装置については、各装置の単位時間ごとの出力値平均を基に区分けを行って動的に設定することで出力値が不安定であるという太陽光発電システムの特徴に依存しない故障判定処理を行う。
【０００８】
また、各装置にON/OFF切替スイッチを含む稼動を制御するものを設置し、切替スイッチ当の制御には電力線搬送通信技術を用いることで、各装置に発電量計測装置を設置する必要なく、また制御のための通信専用線を必要とすることなく各装置の発電量の計測を可能とする。この際、各装置には、稼動に関するスイッチとして、ON/OFF切替スイッチのみを設けると好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によれば、実際の発電量に基づいてその絶対量ではなく相対的な数値による故障判定方法を用いることで、モジュールの劣化・故障の見落とし・誤判定をなくすとともに、発電システム全体の発電生産性の低下を防ぐことを可能とした。また、出来る限り機器の付加・増設を伴わない故障判定処理方法をとることと、周期的な点検業務をなくすことで保守・点検に必要な機器・人件費等のコストを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願発明の一実施例における大規模太陽光発電装置における異常検知システムの構成図。
【図２】本願発明の一実施例における故障判定処理におけるフローチャート。
【図３−１】本願発明の一実施例におけるデータ構成図（その１）。
【図３−２】本願発明の一実施例におけるデータ構成図（その２）。
【図４−１】本願発明の一実施例で異常検知の対象とする太陽光発電装置設置例。
【図４−２】本願発明の一実施例の各太陽光発電装置出力値例。
【図４−３】本願発明の一実施例の各太陽光発電装置出力偏差値算出例。
【図４−４】本願発明の一実施例の故障判定区分（C1）割り当て後偏差値算出例。
【図４−５】本願発明の一実施例の故障判定区分（C2）割り当て後偏差値算出例。
【図４−６】本願発明の一実施例の故障判定区分（C3）割り当て後偏差値算出例。
【図４−７】本願発明の一実施例の各太陽光発電装置故障判定区分割り当て完了状態例。
【図４−８】本願発明の一実施例の予備判定結果例。
【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を用いて説明する。
図１では、本実施例の異常検知システムの構成を示す。ここでは、各装置を識別するための管理番号によって管理されている複数の太陽光発電装置（11〜1n）および故障判定処理を行う故障判定装置（2）と故障判定を管理者が確認するための装置である判定結果確認装置（3）を有する。各太陽光発電装置にはON/OFF切替スイッチ（101〜10n）が設置されている。故障判定装置は各太陽光発電装置の稼動状態をON/OFF切替スイッチに信号を送信して制御するためのスイッチ制御装置（20）と各太陽光発電装置の発電出力量を基に故障判定処理を行う処理部（30）、処理部で行われた演算結果等を管理する記憶装置（40）から成る。以下に示す太陽光発電装置の故障判定処理については、記憶装置内の故障判定処理実施周期管理テーブルにあらかじめ設定された周期で行うものする。また、スイッチ制御装置からの各太陽光発電装置に設置されているON/OFF切替スイッチの制御には電力線搬送通信技術を用いることで、スイッチ制御用の専用通信線の装備を不要とする。
【００１２】
故障判定処理は最初に全太陽光発電装置（11〜1n）が稼働している状態（各ON/OFF切替スイッチ（101〜10n）がONの状態）での出力値を処理部内の発電量計測装置（100）を用いて計測し、記憶装置に送信して出力値管理テーブルにて「全体出力値」として管理(記憶)する（S001）。
【００１３】
次に、スイッチ制御装置から各太陽光発電装置に設置されているON/OFF切替スイッチ（101〜10n）に対し順次停止信号を送信する（S002）。
処理（S002）にてある太陽光発電装置を停止させた状態（切替スイッチがOFFの状態）での太陽光発電システム全体の出力値を発電量計測装置を用いて計測する（S003）。なお、ここでは、他の太陽光発電装置については、稼動させるようにする。
【００１４】
上記処理（S002）および（S003）で計測した値の差分（全体出力値からある太陽光発電装置のみ停止させた状態での出力値を引いたもの）を処理部内の演算装置（200）を用いて求め、その値をその太陽光発電装置の出力値（An）として記憶装置に送信して発電出力量管理テーブルにて管理(記憶)する（S004）。
同様の方法で各太陽光発電装置（11〜1n）の出力値（A1〜An）を発電量計測装置および演算装置を用いて求め、記憶装置に送信して出力値管理テーブルにて管理(記憶)する（S005）。
【００１５】
記憶装置内の出力値管理テーブルで管理されている各太陽光発電装置の出力値（A1〜An）から、「各太陽光発電装置の出力値平均」と「各太陽光発電装置全体の出力値に対する各太陽光発電装置の出力偏差値（B）」を演算装置にて算出する。算出方法は以下の通りである。
・出力平均値：各装置出力値の総和/発電装置数
・偏差：各装置出力値 - 平均値
・偏差平方：各装置の偏差の二乗
・偏差平方和：偏差平方の装置数分の和
・分散：偏差平方和の二乗根
・偏差値（B）：（（（各装置出力値-平均値）/ 標準偏差）×１０）+50
各太陽光発電装置全体の（B1〜Bn）は、記憶装置内の出力偏差値管理テーブルで管理される。さらに（Bn）を基に、各太陽光発電装置の（Bn）が記憶装置内の標準偏差値範囲設定テーブルで管理される「上限値」と「下限値」の範囲内に収まるような太陽光発電装置を演算装置にて抽出し、それらの太陽光発電装置は故障判定用区分け（C1）に含まれるとし、それらの各太陽光発電装置に対し記憶装置内の区分け割り当てテーブルにおいて（C1）を割り当てて管理する（S007）。
次に処理（S007）にて（C1）に含まれなかった残りの太陽光発電装置の発電量平均値から出力偏差値を処理（S006）と同様に演算装置にて算出する。その値が記憶装置内の標準偏差値範囲設定テーブルで管理される「上限値」と「下限値」の範囲内に収まるような太陽光発電装置を演算装置にて抽出し、それらの太陽光発電装置は故障判定用区分け（C2）に含まれるとし、それらの各太陽光発電装置に対し記憶装置内の区分け割り当てテーブルにおいて（C2）を割り当てて管理(記憶)する（S008）。
【００１６】
これを、故障判定用区分け（Cn）に各太陽光発電装置が含まれるか、残りの太陽光発電装置それぞれが含まれなくなるまで繰り返し行う。残りの太陽光発電装置それぞれが含まれなくなった場合、これらの装置には故障判定用区分けとして（Cx）を割り当てる。これにより全ての装置に対して故障判定区分け（C1）〜（Cn）および（Cx）が区分け割り当てテーブルにて割り当てられることとなる（S009）。
【００１７】
例えば、図４−１に示すような太陽光発電装置（11〜140）があるとする。各太陽光発電装置の出力値（A1〜A40）が図４−２のような場合に処理（S007）を実施すると各太陽光発電装置の出力偏差値（B1〜B40）は図４−３に示す通りとなる。記憶装置内の標準偏差値範囲設定テーブルで管理される「上限値」と「下限値」が図３−１の標準偏差値範囲設定テーブルの通りだった場合、「上限値」は60、下限値は50となる。これにより図４−３より、出力偏差値（B1〜B40）が５０  ≦  Ｂｎ  ≦  ６0となる太陽光発電装置を抽出し、その故障判定用区分けをC1とするとC1は図４−４に示す通り割り当てられることとなる。次に残りの装置の出力値から同様に出力偏差値を算出し、記憶装置内の標準偏差値範囲設定テーブルで管理される「上限値」と「下限値」に含まれる偏差値をもつ太陽光発電装置を抽出、その故障判定用区分けをC2とするとC2は図４−５に示す通り割り当てられることとなる。以下、同様に故障判定用区分けC3を求めると図４−６に示す通りとなり、最終的に全太陽光発電装置に割り当てられる故障判定用区分けは図４−７に示す通りとなる。
【００１８】
処理（S009）において、各太陽光発電装置に割り当てられた区分け（C1）〜（Cn）および（Cx）を基に、処理部内の故障判定装置（300）を用いて装置１つ１つに対して「各太陽光発電装置に割り当てられた区分け」と「各太陽光発電装置に隣接する太陽光発電装置に割り当てられた区分け」を比較する。各太陽光発電装置がどの太陽光発電装置と隣接しているかは記憶装置内の隣接装置管理テーブルにて管理(記録)されている（S010）。
【００１９】
処理（S010）において、その中で１つでも一致する区分けを持つ、その太陽光発電装置に隣接する太陽光発電装置が存在した場合、その装置は正常と判定して次の装置の判定処理に移る（S011）。
【００２０】
「各装置に割り当てられた区分け」と「各装置に隣接する装置に割り当てられた区分け」を比較し、一致する区分けを持つ、その太陽光発電装置に隣接する太陽光発電装置が存在しなかった場合、その装置は故障可能性有りと判定、記憶装置の予備判定回数管理テーブルで管理される各発電装置の「予備判定回数」を更新し、次の装置の判定処理に移る。この処理を各装置に対して行う（S012）。
【００２１】
例えば、図４−７のように故障判定用区分けが成された状態で処理（S011）および（S012）を実施する。太陽光発電装置11に隣接する太陽光発電装置は図３−２の隣接装置管理テーブルより12、111、112であることがわかる。太陽光発電装置11に割り当てられた故障判定用区分けはC1であり、太陽光発電装置12、111、112に割り当てられた故障判定用区分けはそれぞれC1、C1、C2であることから太陽光発電装置11は正常であると判定される。また、太陽光発電装置136に隣接する太陽光発電装置は125、126、127、135、136であり、太陽光発電装置136に割り当てられた故障判定用区分けはC4、太陽光発電装置125、126、127、135、136に割り当てられた故障判定用区分けはそれぞれC1であることから太陽光発電装置C4に対しては故障可能性有と判定し、記憶装置の予備判定回数管理テーブルで管理される太陽光発電装置136の「予備判定回数」を更新する。これら一連の太陽光発電装置に対する故障判定を特許文献１のような「ある太陽光発電装置の出力値を基準として他の装置の出力値との比較による正常・異常判定方法」を用いて実施した場合、基準値を太陽光発電装置11の出力値とすると19、110や112、113といった太陽光発電装置まで異常と判定されてしまう。確かに基準値からすると太陽光発電装置19、110や112、113の出力値は低くなっているが、本実施例の場合ではそれらの装置付近の故障判定区分けを基に一時的に出力が低下していただけで故障ではないと判定している。
【００２２】
大規模太陽光発電システムの特徴からすると天候や設置範囲の広大さによって各太陽光発電装置の出力値に差が出ることは考えられる現象であり、これを従来技術では故障と誤判定してしまう恐れがある。
【００２３】
各発電装置に対して処理（S011）または（S012）が完了した段階で、予備判定回数しきい値超過確認処理として処理部内の故障判定装置を用いて、記憶装置内の予備判定価数管理テーブルの各太陽光発電装置の「予備判定回数」と記憶装置内の故障判定用しきい値管理テーブルにて管理される「故障判定用しきい値」を比較し、「予備判定回数」が「故障判定用しきい値」を超過しているかどうかの判定を故障判定装置（300）を用いて行う（S013）。
【００２４】
処理（S013）にて超過していた場合、その装置に何らかの異常・故障が発生しているものとして、スイッチ制御装置を用いて対象装置を停止させるとともに、処理部内の故障判定結果通知装置（400）を用いて故障判定結果確認装置に装置の管理番号を送信する（S014）。これを受け、システムの管理者はこの管理番号を基に対象となる太陽光発電装置の点検および補修、取替といった保守作業を実施することが可能になる。
【００２５】
処理（S013）にて超過していなかった場合および処理（S014）にて故障判定結果の送信が完了したら次の装置の判定結果しきい値超過回数確認処理に移り、この処理を各装置に対して行う（S015）。
【符号の説明】
【００２６】
11〜1n 発電装置、101〜10n ON/OFFスイッチ、2 故障判定装置、20 スイッチ制御部、30 処理部、100 発電量計測処理部、200 演算処理部、300 故障判定処理部、400 判定結果通知処理部、40 記憶装置、3 判定結果確認装置
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図４−７】
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【図４−８】
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