(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムにおける異常情報を記録する異常記録装置であって、
前記システムに関する複数の特性値を検出する特性値検出手段と、
前記システムにおける異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段によって異常が検出された場合、前記特性値検出手段によって検出された特性値のうち前記異常の解析に必要な特性値を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された特性値を記録する第一のモードを備える記録手段とを有することを特徴とする異常記録装置。
【請求項２】
前記記録手段は、前記選択手段によって選択された特性値を記録する前記第一のモードのほかに、前記特性値検出手段によって検出された全ての特性値を記録する第二のモードを有することを特徴とする請求項1に記載された異常記録装置。
【請求項３】
システムにおける異常情報を記録する異常記録装置であって、
前記システムに関する複数の特性値を検出する特性値検出手段と、
前記システムにおける異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段によって異常が検出された場合、前記特性値検出手段によって検出された特性値を記録する記録手段と、
前記記録手段によって記録された特性値のうち、前記異常検出手段によって検出された異常の解析に必要な特性値を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された特性値を表示器に表示する第一のモードを備える表示手段とを有することを特徴とする異常記録装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記選択手段によって選択された特性値を前記表示器に表示する前記第一のモードのほかに、前記記録手段に記録された全ての特性値を前記表示器に表示する第二のモードを有することを特徴とする請求項3に記載された異常記録装置。
【請求項５】
さらに、前記第一のモードと前記第二のモードを切り換える切換手段を有することを特徴とする請求項2または請求項4に記載された異常記録装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記異常と前記特性値の関係を示すテーブルに基づき、前記特性値を選択することを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載された異常記録装置。
【請求項７】
前記特性値検出手段は、検出した特性値を一時的に記憶する一時記憶手段を有することを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載された異常記録装置。
【請求項８】
直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、
請求項1から請求項7の何れか一項に記載された異常記録装置とを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
太陽電池と、
前記太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
請求項1から請求項7の何れか一項に記載された異常記録装置とを有することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項１０】
前記異常記録装置が表示手段を有する場合、前記表示器は、前記電力変換装置の本体に備わることを特徴とする請求項9に記載された太陽光発電システム。
【請求項１１】
前記異常記録装置が表示手段を有する場合、前記表示器は、前記電力変換装置に接続されている表示装置であることを特徴とする請求項9に記載された太陽光発電システム。
【請求項１２】
システムにおける異常情報を記録する異常記録方法であって、
前記システムに関する複数の特性値を検出し、
前記システムにおける異常を検出し、
前記異常を検出した場合、前記検出した特性値のうち前記異常の解析に必要な特性値を選択的に第一のメモリに記録することを特徴とする異常記録方法。
【請求項１３】
システムにおける異常情報を記録する異常記録方法であって、
前記システムに関する複数の特性値を検出し、
前記システムにおける異常を検出し、
前記異常を検出した場合、前記検出した特性値を第一のメモリに記録し、
前記記録した特性値のうち前記異常の解析に必要な特性値を選択的に表示器に表示することを特徴とする異常記録方法。
【請求項１４】
さらに、前記検出した特性値を第二のメモリに一時的に記憶することを特徴とする請求項12または請求項13に記載された異常記録方法。
【請求項１５】
コンピュータを制御して、請求項1から請求項7の何れか一項に記載された異常記録装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項15に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、システムに異常が生じた場合に該異常情報を記録する異常記録装置およびそれを備える電力変換装置ならびに太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、数ｋＷ〜数十ｋＷの太陽電池と電力変換装置を組み合わせた一般住宅用の太陽光発電システムが普及している。太陽光発電システムを実際に運用するためには、漏電、火事等の事故発生を未然に防ぐために、電気設備技術基準、系統連系ガイドライン等に規定されているような厳しい基準を遵守する必要がある。従って太陽光発電システムにおいては、常時システムを監視し、もしも何らかの異常が生じた場合にはシステムを停止させ、エラーコード等の異常種別や発生時刻情報をメモリ等の記録媒体に記録する異常記録システムを備えている。これにより、異常発生後の原因解明をより適切に行なうことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の太陽光発電システムにおいては、異常発生時にその発生時刻情報およびエラーコードのみを記録した場合、該異常記録のための記録容量を抑制できるものの、異常発生の詳細な情報を得ることは困難であった。
【０００４】
従って、より詳細な情報を得るために、システムにおいて異常発生検出用に常時監視されている全ての検出値を記録しておくことが考えられるが、この場合、大容量の記録媒体を確保しておく必要がある。
【０００５】
また、大容量の記録媒体に全ての検出値を記録した場合でも、以下のような問題が生じる。
【０００６】
一般の住宅用太陽光発電システムにおける異常表示は、電力変換装置であるパワーコンディショナの表示部、あるいはパワーコンディショナに接続されている表示ユニットの表示部を利用して行われる。これら表示部は通常、４個程度の７セグメント型ＬＥＤ表示器によって構成されている。１個の７セグメント型ＬＥＤ表示器によれは、数字および一部のアルファベットしか表示することができないため、一度に表示できる情報量は限られており、例えば１つのエラーコード程度しか表示できない。従って、記録された全ての検出値から、異常解析に必要となるデータを検索する作業はかなり煩雑なものとなってしまい、作業効率が悪化してしまう。
【０００７】
また、表示情報量を増やすために表示部自体を大きくすることも有効であるが、コストが大幅に上昇してしまう。
【０００８】
本発明は、システムにおける異常発生時に、発生した異常の解析の効率化を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を備える。
【００１０】
本発明にかかる異常記録装置は、システムにおける異常情報を記録する異常記録装置であって、前記システムに関する複数の特性値を検出する特性値検出手段と、前記システムにおける異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段によって異常が検出された場合、前記特性値検出手段によって検出された特性値のうち前記異常の解析に必要な特性値を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された特性値を記録する第一のモードを備える記録手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、システムにおける異常情報を記録する異常記録装置であって、前記システムに関する複数の特性値を検出する特性値検出手段と、前記システムにおける異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段によって異常が検出された場合、前記特性値検出手段によって検出された特性値を記録する記録手段と、前記記録手段によって記録された特性値のうち、前記異常検出手段によって検出された異常の解析に必要な特性値を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された特性値を表示器に表示する第一のモードを備える表示手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明にかかる電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、上記の異常記録装置とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明にかかる太陽光発電システムは、太陽電池と、前記太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、上記の異常記録装置とを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
［システム構成］
図１に、本実施形態における電力変換装置を用いた住宅用太陽光発電システムの概略図を示す。
【００１６】
１０は屋外に設置された太陽電池アレイであり、複数の太陽電池モジュールを直列に接続し（以降、このような太陽電池の直列接続をストリングと称する）、これをさらに並列に接続することによって、任意の電圧、電流が得られるように構成されている。本システムは、この太陽電池アレイ１０によって発生した直流電力を集電箱２０に集め、電力変換装置であるパワーコンディショナ３０によって交流電力に変換され、出力される。
【００１７】
集電箱２０は、保守・点検時に回路を分離して点検作業を容易にするために設けられており、内部には、太陽電池の各ストリングを並列に接続するための回路、サージ吸収器、逆流防止素子、各ストリングの断路器、直流側遮断機等によって構成されている。集電箱２０によって集電された直流電力は、パワーコンディショナ３０によって交流電力に変換され、分電盤５０を介して住宅内の各種交流負荷６０に電力が供給される。
【００１８】
また、パワーコンディショナ３０ら供給される電力が交流負荷６０の消費電力よりも大きい場合は、分電盤５０から売電用の電力メータ７０を介して商用電力系統８０に電力を供給する、つまり電力会社に対して電力を売却することができる。一方、交流負荷６０の消費電力の方が供給電力よりも大きい場合には、商用電力系統８０から買電用の電力メータ７０を介して電力を供給、つまり電力会社から電力を購入することになる。
【００１９】
パワーコンディショナ３０は、太陽光発電システムおよび商用電力系統８０の異常をチェックし、異常が発生した場合にはシステムを停止させる機能を有している。
【００２０】
また、パワーコンディショナ３０には、通信線を介して表示ユニット４０が取り付けられている。表示ユニット４０は、４個の７セグメント型ＬＥＤ表示器を使用することによって、該システムにおける「現在の発電量」、「積算電力」、「総積算電力」、「エラーコード」等を表示することができる。
【００２１】
［パワーコンディショナ３０の基本構造］
図２に、パワーコンディショナ３０の基本構造を示す。
【００２２】
３１１は集電箱２０を介した太陽電池アレイ１０からの直流電力を入力する入力端子であり、３１２は交流に変換された電力を商用電力系統８０や交流負荷６０に出力する出力端子である。
【００２３】
太陽電池アレイ１０からの直流電力は、まず入力側ノイズフィルタ３１１を通る。その後、平滑コンデンサ、リアクトル、ダイオード、スイッチング素子等より構成されるインバータ部３２によって交流電力に変換され、出力側ノイズフィルタ３１２を介して商用電力系統８０に出力される。３５は交流出力の開閉を行う連系リレーであり、３４はマイクロプロセッサなどからなるインバータ部３２の制御回路である。
【００２４】
制御回路３４は、太陽電池電圧検出器３３３や太陽電池電流検出器３３４によって検出された値に応じて、太陽電池アレイ１０から最大電力を取り出す制御（最大電力追従制御）や、インバータ部３２やチョッパ部の各種制御および保護を行う。また、交流電圧検出器３３６および交流電流検出器３３５の検出値に基づく演算によって、現在の交流発電電力を検出することができる。また、各種検出器によって検出されたシステムの特性値を常時監視し、異常が発生した際には該異常の種類、異常発生時刻、各種特性値を、不図示の記録用メモリに記録する。
【００２５】
４０はパワーコンディショナ３０に内蔵、あるいは無線／有線で接続されている表示ユニットであり、太陽光発電システムにおける各測定値を表示する表示部と、各設定値を設定するための操作部が設けられている。
【００２６】
［異常記録処理］
以下、本実施形態における異常発生時の記録処理について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態の太陽光発電システムにおける異常記録処理を実現するための特徴的な構成要素のみを示したブロック図であり、図２に示したパワーコンディショナ３０の基本構成に対して、さらなる構成要素が付加されている。
【００２７】
ここでは、直流地絡が発生した場合を例として説明する。ここで直流地絡とは、太陽光発電システムにおける絶縁抵抗が低下し、プラス極、またはマイナス極と接地点が導通あるいは、導通に近くなった場合に発生し、漏電による感電、または火災の原因にもなる。
【００２８】
制御回路３４が、地絡電流検出器３３２から検出された値によって地絡発生と判断すると、まずインバータ停止回路３４４に対してインバータ停止信号を出力させる。すると該インバータ停止信号に従って、ゲートブロック回路３４２がインバータ部３２のゲートをブロックし、リレー解列回路３４３が連係リレー３５のリレーを切断するようにそれぞれ動作することにより、パワーコンディショナ３０の機能が停止する。
【００２９】
そして制御回路３４は、異常発生時に各検出手段によって検出された値を一時記憶メモリ３４６に記録する。ここでは一時的な記憶しか行わないため、この一時記憶メモリ３４６としては安価な揮発性メモリ、またはマイコンに内蔵されているメモリで十分である。
【００３０】
次に制御回路３４は検出値選択部３４５に対して、地絡が発生したことを示すエラーコードを送信し、発生した異常の種類に応じて取得すべき検出項目を得る。この場合は地絡故障が発生しているため、検出値選択部３４５においては太陽電池直流電圧および対地電圧が検出項目として選択され（図４参照）、制御回路３４に通知される。すると制御回路３４は、選択された検出項目に対応する検出値（システム特性値）を、異常発生日時データ（年，月，日，時，分）や異常種別を表すエラーコードとともに、異常記録メモリ３４７に記録される。
【００３１】
ここで、検出値選択部３４５における検出項目の選択は、図４に示すテーブルに基づいて行われる。図４は、本太陽光発電システムにおける代表的なシステム異常の種類に対するエラーコード、および選択すべき検出項目を示す。例えば、交流電圧上昇時にはエラーコード「Ｅ０３」とともに「太陽電池直流電力」と「交流電圧」が、温度上昇時にはエラーコード「Ｅ０２」とともに「太陽電池直流電力」と「内部温度」が異常記録メモリ３４７に記録される。なお、上記「太陽電池直流電力」は太陽電池直流電流検出器３３４および太陽電池直流電圧検出器３３３からの検出値に基づいて記録され、「交流電圧」は交流電圧検出器３３６による検出値、「内部温度」は内部温度検出器３３９による検出値が記録される。
【００３２】
なお、図３に示す検出値選択部３４５および異常記録メモリ３４７、および制御回路３４の一部を、１つの装置として独立した構成とし、これを異常記録装置として従来の太陽光発電システムに接続することによって、本実施形態を実現することも可能である。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、太陽光発電システムにおける異常発生時に、異常の種類に応じて選択された検出値のみを記録するため、記録用のメモリ容量が小さくて済む。
【００３４】
また、異常解析時に必要となる情報のみが記録されるため、異常解析作業を効率良く行うことが可能となる。これに伴い、異常解析中に太陽光発電システムを停止させる期間を短縮することができるため、システム停止による発電損失を最小限に抑制できるという効果も得られる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明にかかる第２実施形態について説明する。
【００３６】
図５は、第２実施形態における異常記録処理を実現するための特徴的な構成要素のみを示したブロック図であり、上述した第１実施形態において図３に示した構成に対し、さらに記録方法切換スイッチ３４８を備えることを特徴とする。なお、図５において図３と同様の構成には同一番号を付し、説明を省略する。
【００３７】
記録方法切換スイッチ３４８は、異常発生時に異常記録メモリ３４７に対して、全ての検出値を記録する「詳細記録モード」と、検出値選択部３４５によって選択された検出項目に対応する検出値のみを記録する「選択記録モード」、を切り替えるものである。記録方法切換スイッチ３４８としては、パワーコンディショナ３０本体、またはパワーコンディショナ３０に接続されている表示ユニット４０に備えられたスイッチ等を用いることができる。
【００３８】
記録方法切換スイッチ３４８が「選択記録モード」に設定されていた場合は、上述した第１実施形態において説明したように、検出値選択部３４５によって選択された検出項目に対応する検出値のみが異常記録メモリ３４７に記録される。一方、記録方法切換スイッチ３４８が「詳細記録モード」に設定されていた場合は、異常発生日時データ（年，月，日，時，分）や異常種別を表すエラーコードとともに、全ての検出値が異常記録メモリ３４７に記録される。
【００３９】
以上説明したように第２実施形態によれば、異常記録メモリ３４７に対する記録モードを切り換え可能としたことにより、必要に応じてより詳細な異常情報を得ることができる。従って、例えば頻繁に異常が発生するシステムについては、より詳細な異常解析作業を行うことができる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
以下、本発明にかかる第３実施形態について説明する。
【００４１】
図６は、第３実施形態における異常記録処理を実現するための特徴的な構成要素のみを示したブロック図である。図６において、上述した第１実施形態に示す図３と同様の構成には同一番号を付し、説明を省略する。
【００４２】
第３実施形態においては、異常発生時に全ての検出値を異常記録メモリ３４７に記録しておく。そして異常解析時において、記録された全検出値のうち、検出値選択部３４５において選択的された項目に対応する値のみを、表示ユニット４０に表示する。
【００４３】
従って、異常記録メモリ３４７としては比較的大容量が必要となるが、異常解析時には、必要な情報を閲覧するための、例えばボタン操作等の回数が少なくなるため、異常解析作業の大幅な効率化が望める。これに伴い、異常解析中に太陽光発電システムを停止させる期間を短縮することができるため、システム停止による発電損失を最小限に抑制できるという効果も得られる。
【００４４】
また、図７に示すように、異常解析時に、全ての検出値を所定順で順次表示する「詳細表示モード」と、検出値選択部によって選択された検出項目に対応する検出値のみを表示する「選択表示モード」とを切り替える表示方法切換スイッチ３４９を設けることも有効である。
【００４５】
これにより、例えば太陽光発電システムにおいて、現場作業員が異常解析を行う場合には「選択表示モード」を設定し、製造メーカーにおいて詳細な異常解析を行う場合には「詳細表示モード」を設定する等、異常解析の状況に応じて表示モードを切り換えることができる。従って、より効果的な異常解析が可能となる。
【００４６】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えば太陽電池、インバータ装置、ホストコンピュータ、インタフェイス機器、その他電気機器など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、太陽電池内蔵型装置など）に適用してもよい。
【００４７】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４８】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、システムにおける異常発生時に、発生した異常の解析の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる一実施形態における住宅用太陽光発電システムの概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態におけるパワーコンディショナの基本構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態における異常記録制御構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における検出値選択用テーブルの一例を示す図である。
【図５】第２実施形態における異常記録制御構成を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態における異常記録制御構成を示すブロック図である。
【図７】第３実施形態における異常記録制御構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  太陽電池アレイ
２０  集電箱
３０  パワーコンディショナ
３１１  入力側ノイズフィルタ
３１２  出力側ノイズフィルタ
３２  インバータ部
３３１  対地電圧検出器
３３２  地絡電流検出器
３３３  太陽電池電圧検出器
３３４  太陽電池電流検出器
３３５  交流電流検出器
３３６  交流電圧検出器
３３７  直流分検出器
３３８  系統電圧検出器
３３９  内部温度検出器
３４  制御回路
３４２  ゲートブロック回路
３４３  リレー解列回路
３３４  インバータ停止回路
３４５  検出値選択手段
３４６  検出値一時記憶メモリ
３４７  異常記録メモリ
３４８  記録方法切換スイッチ
３４９  表示方法切換スイッチ
３５  連系リレー
４０  表示装置
５０  分電盤
６０  負荷
７０  電力メータ
８０  商用系統
【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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