JP2018530735A - ソーラーエネルギーの計量、通信および制御システム - Google Patents

Abstract

太陽光発電システムを監視するための方法、システムおよびコンピュータ可読媒体が開示される。幾つかの例において、システムは、ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、太陽光電力測定入力を用いて、ソーラー・パネル・システムにより生成される電力を測定するように構成される測定回路と、データ送信システムとを含む。測定回路は、測定回路が少なくともある所定の許容レベルに定格された電気構成要素を含むことによって、太陽光電力測定入力から収益グレードの電力測定値を国内または国際的な計量基準を満たす精度レベルで取得するように構成される。データ送信システムは、収益グレードの電力測定値を測定回路から遠隔システムへ送信するように構成される。

Description

［関連出願の相互参照］ 本出願は、２０１５年７月２７日に出願された米国特許第１４／８１０，４２３号明細書に関連しかつこれに対する優先権を主張するものであり、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書において説明される主題は、概して、太陽光発電システムを監視することに関する。

一般に太陽電池として知られる光電池は、太陽放射を電気エネルギーに変換するためのデバイスである。ソーラー・パネル・システムは、通常、フレーム上の複数の光電池のパネルと、１つまたは複数のインバータと、相互接続配線とを含む。ソーラー・パネル・システムは、バッテリ、ソーラートラッカおよび気象ステーション等の任意選択の他の構成要素も含み得る。フレームは、建物の頂部に取り付けられ得、他の構成要素は、その建物の配電網および場合によっては公共配電網とインタフェースするために建物の外側または内側に位置決めされ得る。一部のソーラー・パネル・システムは、例えば、ネットメータおよびサブメータ、インバータおよび任意選択の他の構成要素とインタフェースするための中央処理装置を含むソーラーエネルギーの計量、通信および制御システムを含む。

太陽光発電監視システムは、消費計量および収益グレードの生産計量用に構成され得る。本システムは、複数のデータ通信技術によって、計量データの遠隔システムへの高可用性送信を提供することができる。

幾つかの例において、本システムは、ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、前記太陽光電力測定入力を用いて、前記ソーラー・パネル・システムにより生成される電力を測定するように構成される測定回路であって、前記測定回路は、前記測定回路が少なくともある所定の許容レベルに定格された複数の電気構成要素を含むことによって、前記太陽光電力測定入力から複数の収益グレードの電力測定値を国内または国際的な計量基準を満たすレベルの精度で取得するように構成される、測定回路と、前記収益グレードの電力測定値を前記測定回路から遠隔システムへ送信するように構成されるデータ送信システムとを含む。

幾つかの例において、本システムは、ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、前記太陽光電力測定入力から複数の電力測定値を取得するように構成される測定回路と、前記電力測定値を前記測定回路から遠隔システムへ送信するように構成されるデータ通信システムとを含み、前記データ通信システムは、第１のプロトコル上で送信するように構成される第１の送信機と、前記第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコル上で送信するように構成される第２の送信機とを備え、前記データ通信システムは、前記電力測定値を前記第１の送信機で送信し、かつ前記第１の送信機が利用不可であることを検出することに応答して、前記第１の送信機での前記電力測定値を送信することから、前記第２の送信機での前記電力測定値を送信することに切り替えるように構成される。

本明細書において説明される主題は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア、ソフトウェアおよび／またはファームウェアの組合せで実装されてよい。幾つかの例において、本明細書において説明される主題は、コンピュータの１つまたは複数のプロセッサにより実行される場合に、コンピュータにオペレーションを実行させるコンピュータ実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を用いて実装されてよい。

本明細書において説明される主題を実装するために適するコンピュータ可読媒体には、ディスク・メモリ・デバイス、チップ・メモリ・デバイス、プログラマブル論理デバイス、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光学読取り／書込みメモリ、キャッシュメモリ、磁気読取り／書込みメモリ、フラッシュメモリ、および特定用途向け集積回路等の非一時的コンピュータ可読媒体が含まれる。さらに、本明細書において説明される主題を実装するコンピュータ可読媒体は、単一のデバイスまたはコンピューティングプラットフォーム上に位置決めされてよく、複数のデバイスまたはコンピューティングプラットフォームに渡って分散されてよい。

例示的な電気システムの図である。

太陽光発電監視システムのための環境例のブロック図である。

例示的な太陽光発電監視システムのブロック図である。

同じ電気システム内で動作する２つの電力線通信ネットワークを図示するブロック図である。

太陽光発電監視システムによる高可用性通信のための例示的な方法のフロー図である。

図１は、例示的な電気システム１００の図である。電気システム１００は、１つまたは複数の太陽光発電ソーラーパネルを含むソーラー・パネル・システム１０２と、ソーラー・パネル・システム１０２に連結された１つまたは複数のインバータ１０４と、太陽光発電監視システム１０６とを含む。電気システム１００はまた、電力系統への接続部１０８と、電力系統への接続部１０８のための電気メータ１１０と、電気システム１００のための電気パネル１１２とを含む。

ソーラー・パネル・システム１０２上で太陽が輝いている場合、ソーラー・パネル・システム１０２は、直流（ＤＣ）電力を生成してインバータ１０４へＤＣ電力を提供する。これに応答して、インバータ１０４は、電気システム１００の負荷により消費される、または、電力系統への接続部１０８に提供するための交流（ＡＣ）電力を生成する。電気システム１００上の負荷がソーラー・パネル・システム１０２により提供されるものより多くの電力を消費する場合、負荷は、電力系統への接続部１０８から電力を引き出す。負荷がソーラー・パネル・システム１０２により提供されるものより少ない電力を消費する場合、ソーラー・パネル・システム１０２は、余った電力を電力系統への接続部１０８へ提供することができる。図１は、系統連系電気システム１００を図示しているが、本明細書において説明されるシステムおよび方法は、様々な他のタイプの電気システムに適用され得る。

太陽光発電監視システム１０６は、適切なプログラミングによってソーラー・パネル・システム１０２を監視し、かつソーラー・パネル・システム１０２の監視することに基づいて１つまたは複数の活動を実行するように構成されるコンピューティングシステムである。例えば、太陽光発電監視システム１０６は、ネットメータおよびサブメータ、インバータおよびシステムの任意選択の他の構成要素とインタフェースするように構成され得る。幾つかの例において、太陽光発電監視システム１０６は、ソーラー・パネル・システム１０２により出力される電力を測定し、かつ測定値を遠隔システム、例えば、住宅所有者のコンピュータシステム、建物管理者のコンピュータシステムまたはソーラーパネル製造業者もしくは設置業者のコンピュータシステムへ送信する。幾つかの例において、太陽光発電監視システム１０６は、ソーラー・パネル・システム１０２を直接的に監視せず、代わりに、太陽光発電監視システム１０６は、ソーラー・パネル・システム１０２に連結されたインバータを監視または計量することができる。太陽光発電監視システム１０６は、屋外設置用の耐候性ハウジング内に含まれ得る。

例えば、一部の種類の電力購入協定（ＰＰＡ）で規定されているような幾つかの種類のエネルギー財政モデルにおいて、ソーラー・パネル・システム１０２による電力生産は、エネルギー課金を決定するために、所定レベルの精度まで測定することが規定されている。ＰＰＡは、電力購入者と電力提供者との間の契約であって、通常、規制の対象となる。様々なソーラー・パネル・システムにおいて、電力提供者は、ソーラー・パネル・システムの所有者であり、電力購入者は、世帯主または事業主である。

公益事業会社は、正味電力使用量に基づいて顧客に課金することができる。公益事業会社は、通常、顧客により使用される総電力を測定する自社のメータを提供し、これらのメータは、顧客に対する請求可能な料金を確立するために使用され得る。これらのメータは、通常、計量基準、例えば国内または国際的な計量基準を満たすように設計され、収益グレードのエネルギー測定値を取得する。幾つかの例において、計量精度のための仕様は、ＰＰＡの投資家に由来する。収益グレードのエネルギー測定は、計量基準を満たす機器を用いて行われる測定であり、測定は、計量基準により規定されるレベルの精度まで正確である。収益グレードのエネルギー測定は、電力の金融費用および／または購入もしくは販売費用取引をサポートするために使用され得る。

補足的または追加的な電気エネルギー生成を測定するために、顧客の電気設備の様々な接続ポイントで、測定能力を提供する追加的なメータが使用されてよい。追加的なメータの包含を回避するために、太陽光発電監視システム１０６は、収益グレードのエネルギー測定のための一体化された測定回路を含むように構成され得る。測定回路は、課金目的で収益グレードの測定値を取得することに加えて、太陽光発電監視システム１０６の様々な他の機能のために使用され得る。測定回路は、太陽光発電監視システム１０６と一体化され得、または、一部の設備に関し太陽光発電監視システム１０６に挿入し、その一部となるモジュール式ユニットとして提供され得る。

計量基準を満たす測定精度を可能にすることには、通常、別個の機器の追加、追加的な電気設備、ならびに通信データのルーティングおよび管理を伴う。このような追加機器の費用は膨大であり得、かつ間接費用および設置費用の一因となり得ることにより、顧客へ回される場合がある。収益グレードの測定回路を太陽光発電監視システム１０６と一体化することは、顧客に対し、総設備への大幅な費用削減を提供し得る。

太陽光発電監視システムは、エネルギー測定値を測定回路から遠隔システムへ送信するように構成されるデータ通信システムを含み得る。遠隔システムは、例えば、住宅所有者のコンピュータシステム、インターネット上でクラウドサービスを提供するサーバシステム、または公益事業会社の遠隔システムであり得る。データ通信システムは、あるタイプの送信機またはプロトコルから送信することを、異なるタイプに切り替えることによって、様々なフェイルオーバーシナリオに対処するように構成され得る。異なるタイプのデータ通信技術用の回路を含むことにより、データ通信システムは、異なるタイプのデータ通信間を適宜自動的に切り替えることができ、かつ接続のタイプに依存して、送信されるデータの量および頻度を変えることができ、データ通信の可用性を向上させる。

図２は、太陽光発電監視システム１０６のための環境例２００のブロック図である。太陽光発電監視システム１０６は、例えば、インターネットであるデータ通信ネットワーク２０２上で、１つまたは複数のコンピュータおよび／または１つまたは複数のコンピュータサーバのシステム上で、エネルギー監視および管理に関連するクラウド・コンピューティング・サービス２０６を提供することを実行する遠隔システム２０４と通信する。

太陽光発電監視システム１０６は、スマートメータであり得る消費メータ１１０、マイクロインバータおよび／または各々が太陽電池のストリングに連結するように構成されるストリングインバータを含み得る１つまたは複数のインバータ１０４、例えば、１つまたは複数のコンピュータの１つまたは複数のバッテリおよび制御システムであるエネルギー貯蔵デバイス２０８、例えば、設置後にソーラーシステムの特性を検証するために使用されるタブレットコンピュータまたは適切な他のコンピューティングデバイスであるコミッショニングデバイス２１０、および例えば、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）にアクセスするための無線アクセスポイント２１２を含むシステムの１つまたは複数の任意選択の構成要素と直接的に、またはデータ通信ネットワーク上で通信する。

太陽光発電監視システム１０６は、無線アクセスポイント２１２を用いて、タブレットコンピュータ等の顧客デバイス２１４と、ネットワーク２０２を用いて遠隔システム２０４およびクラウドサービス２０６と、スマートサーモスタット２１６と、１つまたは複数の制御可能な電気負荷２１８と、ホーム・オートメーション・システム２２０と通信することができる。ホーム・オートメーション・システム２２０は、個人安全アプリケーションおよび電気器具制御アプリケーション等の１つまたは複数のサービスを提供する１つまたは複数のコンピュータを含み得る。

動作中、太陽光発電監視システム１０６は、エネルギー測定値を取得して、かつそのエネルギー測定値を遠隔システム２０４へ送信することができる。太陽光発電監視システム１０６は、エネルギー測定値を他のシステム、例えばクラウド・サービス・サーバ２０６へ送信することができ、クラウド・サービス・サーバ２０６は、例えばホーム・オートメーションのためのコンピューティングサービスを提供するように構成され得る。幾つかの例において、遠隔システム２０４および／またはクラウド・サービス・サーバ２０６は、例えば、クラウドホスト型ウェブアプリケーションを用いて、太陽光発電監視システム１０６の遠隔構成変更及びトラブルシューティングのために構成され得る。

一部のアプリケーションは、太陽光発電監視システム１０６からのエネルギー測定値に依存する。これらのアプリケーションに関しては、太陽光発電監視システム１０６が複数の通信チャネル上で通信できることが有用であり得る。例えば、太陽光発電監視システム１０６は、エネルギー測定値を遠隔システム２０４へ送信するように構成され得る。太陽光発電監視システム１０６は、正常な動作において、測定値を無線アクセスポイント２１２へ送信し、無線アクセスポイント２１２は、測定値を遠隔システム２０４へルーティングする。

太陽光発電監視システム１０６は、例えば、不具合のため無線アクセスポイント２１２が利用不可であると判断する場合、太陽光発電監視システム１０６は、無線アクセスポイント２１２へ送信することからセルラネットワーク２２２上で送信することに切り替えることができる。太陽光発電監視システム１０６は、例えば、不具合のためセルラネットワーク２２２が利用不可であると判断する場合、太陽光発電監視システム１０６は、セルラネットワーク２２２上で送信することから別の通信チャネルまたはプロトコル、例えば電力線通信チャネルに切り替えることができる。

様々なフェイルオーバーシナリオが可能である。概して、太陽光発電監視システム１０６は、１つを超える通信チャネルを用いて通信し、かつチャネルが通信に関し利用不可であると判断することに応答してチャネル間の切り替えを行うように構成される。幾つかの例において、太陽光発電監視システム１０６は、予期される肯定応答メッセージが受信されない場合、または例えば、無線アクセスポイント２１２であるデバイスが、デバイスが通信に利用不可であることを示すメッセージを送信する場合に、チャネルが利用不可であると判断することができる。

図３は、例示的な太陽光発電監視システム１０６のブロック図である。システム１０６は、例示の目的のために、３つの別個の物理的構造上の電気構成要素により実装されるものとして図示されている。システム１０６は、１つまたは複数の回路構造体、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）および他のタイプのカードの任意の適切な組合せを用いて実装され得る。

システム１０６は、コアＰＣＢ３０２と、電源カード３０４と、回線インタフェースＰＣＢ３０６（例えば、ＡＣ回線インタフェース）とを含む。コアＰＣＢ３０２は、処理コア３０８と、メモリ３１０とを含む。処理コアは、例えば、ＬＩＮＵＸ（登録商標）カーネルを実行するように構成される１つまたは複数のプロセッサであり得る。メモリ３１０には、例えば、フラッシュストレージおよびダイナミック・ランダム・アクセス・メモリが含まれ得る。動作中、処理コア３０８は、ソフトウェアを実行してシステム１０６に様々な機能、例えば、測定値を取得すること、測定値を送信すること、通信チャネルの可用性欠如の検出に応答して通信チャネルを切り替えること、および他の構成要素のための制御アルゴリズムを実行することとを実行させる。

システム１０６は、無線通信無線機および有線通信回路を含むデータ通信システムを含む。図示されているように、システム１０６は、無線通信用に、例えば、８０２．１１ｎ ＷｉＦｉ無線機であるＷｉＦｉ無線機３１２と、例えば、３Ｇ／４Ｇ／ＬＴＥ無線機であるセルラ無線機３１４と、例えば、スマートメータおよび／またはホーム・オートメーション・デバイスとの直接通信のためのＺｉｇｂｅｅ（登録商標）無線機である２つの別個のメッシュネットワーク無線機３１６および３１８とを含む。システム１０６は、有線通信用に、広域ネットワーク（ＷＡＮ）イーサネット（登録商標）ポート（３２０）と、ＲＳ‐４８５ ２ワイヤポート３２２と、ＲＳ‐４８５ ２／４ ワイヤポート３２４と、ＬＡＮイーサネット（登録商標）ポート３２６と、電力線通信（ＰＬＣ）イーサネット（登録商標）ポート３２８とを含む。

コアＰＣＢ３０２は、様々な他のインタフェース、例えば、拡張能力のための第１および第２のユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート３３０およびＵＳＢハブ３３２と、外部エンクロージャ上のステータスインジケータまたは屋内エンクロージャ用のオンボードＬＥＤインジケータのための発光ダイオード（ＬＥＤ）インタフェース３３４と、例えば、回線インタフェースＰＣＢ３０６との通信をサポートするためのクワッドＵＳＢ汎用非同期受信機／送信機（ＵＡＲＴ）ポート３３６と、公共企業からの制御信号を受信するための、オーストラリアで使用されるデマンド・レスポンス・イネーブリング・デバイス（ＤＲＥＤ）インタフェースおよびドイツで使用されるリップル制御等のグリッド制御インタフェースデバイス用多目的デジタルＩ／Ｏコネクタ３３８とを含み得る。コアＰＣＢ３０２は、リアルタイムカウンタ（ＲＴＣ）３４０と、回線インタフェースＰＣＢ３０６に接続するための電気的に絶縁された回線インタフェースポート３４２と、電源カード３０４に接続するためのＤＣ電力システムインタフェース３４４とを含み得る。

コアＰＣＢ３０２は、様々なカスタムまたは既製の通信構成要素を用いて実装され得る。例えば、コアＰＣＢ３０２は、無線ルータプロセッサを用いて実装され得る。このようなプロセッサは、ＬＡＮおよびＷＡＮ用に、内蔵された８０２．１１ｎ無線機および複数のイーサネット（登録商標）ポートを含み得る。ＰＬＣイーサネット（登録商標）３２８を実装するために、コアＰＣＢ３０２は、ＡＣ電力線上のＨＯＭＥＰＬＵＧ ＡＶ互換ネットワーキングのためのチップセットを含む。セルラ無線機３１４は、国内および外国の無線ネットワークに適するＭｉｎｉＰＣＩ（ＵＳＢ）ベースの内部交換可能セルラ通信カードを用いて実装され得る。シリアル通信ポート

電源カード３０４は、システム１０６に電力を供給するように構成され、かつ低電圧、例えば１２Ｖ ＤＣ出力３４６と、ＡＣ‐ＤＣ変換器３４８と、ＰＬＣインタフェース３５０と、ＡＣ回線インタフェース３５２とを含む。回線インタフェースＰＣＢ３０６は、計量用にソーラー・パネル・システムへ電気的に連結するように構成され、かつ電源カード３０４に連結するためのＡＣ回線インタフェース３５４と、コアＰＣＢ３０２に連結するためのＡＣ回線インタフェースポート３５６とを含む。回線インタフェースＰＣＢ３０６はまた、エネルギー測定値を取得するために例えば変流器（ＣＴ）に連結するための１つまたは複数の測定入力３５８を含む。測定入力３５８は、１つまたは複数の信号調整回路を含み得る。

回線インタフェースＰＣＢ３０６は、エネルギー測定値を取得するための計量サブカード３６０または計量回路サブセクションと、例えば、回線インタフェースＰＣＢ３０６のオペレーションおよび測定の測定機能を制御しかつ測定値を送信用にコアＰＣＢ３０２へ送るためのマイクロコントローラ３６２とを含む。回線インタフェースＰＣＢ３０６は、ＡＣ‐ＤＣ変換器３６６と、電源カード３０４により使用されるＰＬＣインタフェース３５０とは別個のＰＬＣインタフェース３６４とを含む。

動作中、回線インタフェースＰＣＢ３０６は、ＡＣ接続のための、およびＰＬＣ通信、例えばマイクロインバータＰＬＣ通信と、コアＰＣＢ３０２のネットワーキング／通信機能とを一体化するための単一の設置ポイントを提供する。幾つかの例において、回線インタフェースＰＣＢ３０６は、様々な電気システム設備、例えば、米国居住用１２０Ｖ、２０８／２４０Ｖ分相設備をサポートし、コアＰＣＢ３０２からの高電圧ＡＣ接続と低電圧（家電相互接続）との間の安全絶縁（ＳＥＬＶ）を提供し、ヒュージング、バリスタ（例えば、金属酸化物バリスタ）およびガス放電管（ＧＤＴ）を含む一体化されたＡＣ回線保護回路を含み得、ＡＣ電圧サージおよび過渡保護を提供し、マイクロインバータとの間の通信データのファームウェア処理、およびコアＰＣＢ３０２上で実行されるシステムソフトウェアとの間のデータ交換を提供する。

回線インタフェースＰＣＢ３０６は、０．２％精度以上の収益グレードの計量で一体化するために構成され得る。例えば、回線インタフェースＰＣＢ３０６は、信号フローのクリティカルパスにおける重要な構成要素、例えばＣＴ入力３５８および計量サブカード３６０、において少なくともある所定の許容レベルまで定格される電気構成要素を選択することによって、収益グレードを計量するために構成され得る。概して、回線インタフェースＰＣＢ３０６は、電圧測定回路と、電流測定回路とを用いて計量することを実行する。電圧測定回路は、１つまたは複数の抵抗器および１つまたは複数の緩衝増幅器によって測定入力からのライン電圧をそのライン電圧より低い電圧の信号に変換するように構成される１つまたは複数のスケーリングネットワークを含み得る。電流測定回路は、１つまたは複数の電力搬送導体を通じて流れる電流から生じる低レベルの電圧を測定電子機器へ提供するように構成される１つまたは複数の変流器を含む。

幾つかの例において、システム１０６は、例えばユーティリティラインに接続するための１つまたは複数の消費入力を含み、かつ回線インタフェースＰＣＢ３０６は、消費入力から、コアＰＣＢ３０２上のデータ通信システムを用いた送信のための消費測定値を取得するように構成され得る。例えば、計量サブカード３６０は、３相計量のための３チャネル入力を含み得、３つのチャネルは、１つのチャネルが消費計量のために使用されて２つのチャネルが生産計量のために使用されるように交互に分割され得る。幾つかの例において、２つのチャネルが消費計量のために使用され、１つのチャネルが生産計量のために使用される。回線インタフェースＰＣＢ３０６をエネルギー生産およびエネルギー消費測定の双方に用い、余分な構成要素の必要性をなくすことによってシステムの全体費用を低減することができる。消費測定値は、通常、収益グレードではないが、回線インタフェースＰＣＢ３０６は、生産および消費の双方で収益グレードの測定値を取得するように構成され得る。

幾つかの例において、電源カード３０４は、世界規模オペレーション用の１００〜２５０ＶのＡＣ入力範囲のために構成される。電源カード３０４は、低電圧、例えばコアＰＣＢ３０２用の１２Ｖ ＤＣ、例えばコアＰＣＢ３０２の主バス電圧を出力することができる。電源カード３０４は、ヒュージング、バリスタ（例えば、金属酸化物バリスタ）およびガス放電管（ＧＤＴ）を含む、一体化されたＡＣ回線保護回路を含み得る。幾つかの例において、ＡＣ回線保護回路は、回線インタフェースＰＣＢ３０６にも含まれ、これらのＡＣ回線保護回路の使用は、計量機能の一体化に大きく利することができる。電源カード３０４は、一体化されたＰＬＣ連結変圧器およびゼロ交差検出器回路を含み得る。

システム１０６は、様々なデータ通信構成要素によって、様々な異なるシナリオで通信するように構成され得る。例えば、システム１０６は、２つのメッシュネットワーク無線機３１６および３１８を用いて、異なるプロトコルを実行する３つの別個のＺｉｇｂｅｅ（登録商標）ネットワークに、または、異なるプロトコルを実行する２つの別個のＺｉｇｂｅｅ（登録商標）ネットワークおよび８０２．１５．４物理層を利用する他の１つのネットワーク、例えば、ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ（６ＬｏＷＰＡＮ）またはＴＨＲＥＡＤを用いるネットワークに接続するように構成され得る。例えば、このような接続は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）ホーム・オートメーション・ネットワークおよびインバータと通信する独自仕様のプロトコルをもつＺｉｇｂｅｅ（登録商標）ネットワーク内で同時に通信する一方、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標） ＳＥＰ １．Ｘまたは２．０ネットワーク上でスマートメータに接続することにより、損失費用消費（正味）計量を可能にすることができる。あるいは、システム１０６は、ＴＨＲＥＡＤを利用するホーム・オートメーション・ネットワークによってスマートメータとを接続することができる。幾つかの例において、システム１０６は、任意選択的に、１つまたは複数の８０２．１５．４無線機を含む。

幾つかの例において、システム１０６は、構成を可能とするために、ユーザデバイスが接続することを可能とするＷｉＦｉアクセスポイントとしての役割を果たす一方、ＷｉＦｉを用いて同時にＬＡＮに接続することができる。例えば、システム１０６は、システムのインターネットプロトコル（ＩＰ）アドレスへの直接接続を介してローカルヒューマン−マシンインタフェース（ＨＭＩ）として機能し得る。

システム１０６は、ＬＡＮおよびＷＡＮ接続と他の接続との間を適宜自動的に切り替えるように構成され得、かつシステム１０６は、接続のタイプに依存して、送信されるデータの量および頻度を変えることができる。システム１０６は、ＲＳ‐４８５物理層および独自仕様のプロトコル、例えば、Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵまたはＭｏｄｂｕｓ ＴＣＰを用いて、インバータおよび他の電力電子デバイスに接続するように構成され得る。コアＰＣＢ３０２は、２つのＲＳ‐４８５ポート３２２および３２４を含み得ることから、システム１０６は、異なるプロトコルを使用し得るような２つの接続を同時にサポートすることができる。

システム１０６は、例えば、ＰＬＣインタフェース３６４を用いてマイクロインバータに接続するように構成され得る。幾つかの例において、回線インタフェースＰＣＢ３０６は、コアＰＣＢ３０２から分離可能であり、これは、回線インタフェースＰＣＢ３０６が、同じ方式で通信する他のデバイスを可能にするために置換され得ることを意味する。システム１０６は、ファームウェアのアップグレードを例えばインバータであるデバイスにプッシュすることができる。

図４は、同じ電気システム内で動作する２つの電力線通信ネットワークを図示するブロック図である。コアＰＣＢ３０２は、例えば、ＨＯＭＥＰＬＵＧ通信ネットワークであり得る第１のＰＬＣネットワーク４１０を用いる。コアＰＣＢ３０２は、高電圧保護回路４０４を通じて、例えば、２〜３０ＭＨｚで広帯域ホームネットワーク４０２と通信することができる。回線インタフェースＰＣＢ３０６は、ＰＬＣ回線インタフェースユニット３６４を用いて、例えば交流光電池（ＡＣＰＶ）通信ネットワークであり得る第２のＰＬＣネットワーク４１２を用いる。回線インタフェースＰＣＢ３０６は、任意選択のメータ１０８および任意選択のＡＣ連結／切断回路４０８を通じて、例えば、低帯域幅ＰＬＣでインバータ１０４と通信することができる。システム１０６は、相互互換性のためのフィルタリングおよび分離を実行することができる。

図５は、太陽光発電監視システム１０６による高可用性通信のための例示的な方法５００のフロー図である。方法５００は、１つまたは複数のコンピュータによるシステム、例えば、図３に図示されている処理コア３０８、によって実行され得る。

システムは、ソーラー・パネル・システムにより生成される電力、および／または１つまたは複数の電気負荷により消費される電力の１つまたは複数の電力測定値を取得する（５０２）。測定値は、例えば、経時的に連続してえられた電圧および／または電流の測定値であり得る。測定値は、生成または消費されるエネルギーの量を決定するために、経時的に積分され得る。

システムは、測定値を、第１のプロトコル上の第１の送信機で遠隔システムへ送信する（５０４）。例えば、システムは、測定値を、ＷｉＦｉアクセスポイントを用いてＬＡＮへ送信し得る。送信する前に、システムは、例えば、遠隔システムが測定値を顧客アカウントと関連付けることができるように、遠隔システムとの接続を確立し得る。

システムは、フェイルオーバ状態を検出する（５０６）。例えば、システムは、肯定応答メッセージが受信されていないこと、または送信機がエラーフラグを設定していること、もしくは、そうでなければ、送信機が利用不可であることを示すメッセージを送っていることを決定することができる。送信機は、不具合のため、または環境の変化に起因して利用不可である場合がある。

システムは、第２のプロトコル上の第２の送信機で送信することに切り替える（５０８）。例えば、システムは、セルラネットワーク、メッシュネットワークまたはＰＬＣネットワーク上で送信することに切り替えることができる。これらのネットワークのうちの何れかが利用できなくなるとき、システムは、再び第１の送信機に切り替えても、さらに別の送信機に切り替えてもよい。異なるタイプの通信技術間を切り替える能力は、接続の信頼性および接続性を向上させることができ、これは、ソーラー・パネル・システム、エネルギー貯蔵および制御可能な負荷等の高度に分散されたエネルギー資産の費用効果的管理および急送を可能にする上で有用であり得る。

特定の例および特徴が上述されてきたが、これらの例および特徴は、ある特定の特徴に関して単一の例のみが記載されている場合でも、本開示の範囲を限定することを意図されない。本開示において提供している特徴の例は、別段の記載のない限り、限定ではなくむしろ例示的であることが意図される。上述の説明は、本開示から利益を受ける当業者に明らかであるような代替物、変更および等価物を包含することが意図される。

本開示の範囲は、（明示的であれ黙示的であれ）本明細書に開示されているあらゆる特徴または特徴の組合せ、または開示されている特徴のあらゆる一般化を含み、このような特徴または一般化は本明細書において説明されている課題の何れか、または全てを緩和するものであるか否かを問わない。したがって、本出願（または本出願に対する優先権を主張する出願）の遂行中に、新規請求項がこのような特徴の組合せに対し定式化される場合がある。具体的には、添付の特許請求の範囲を参照すれば、従属請求項に記載されている特徴が独立請求項に記載されている特徴と組み合わされてよく、また各独立請求項に記載されている特徴が任意の適切な方法で、かつ単に添付の特許請求の範囲に列挙されている特定の組合せによらず、組み合わされてよい。

本開示の範囲は、（明示的であれ黙示的であれ）本明細書に開示されているあらゆる特徴または特徴の組合せ、または開示されている特徴のあらゆる一般化を含み、このような特徴または一般化は本明細書において説明されている課題の何れか、または全てを緩和するものであるか否かを問わない。したがって、本出願（または本出願に対する優先権を主張する出願）の遂行中に、新規請求項がこのような特徴の組合せに対し定式化される場合がある。具体的には、添付の特許請求の範囲を参照すれば、従属請求項に記載されている特徴が独立請求項に記載されている特徴と組み合わされてよく、また各独立請求項に記載されている特徴が任意の適切な方法で、かつ単に添付の特許請求の範囲に列挙されている特定の組合せによらず、組み合わされてよい。
（項目１）
ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、
上記太陽光電力測定入力を用いて、上記ソーラー・パネル・システムにより生成される電力を測定する測定回路であって、上記測定回路は、上記測定回路が少なくともある所定の許容レベルに定格された複数の電気構成要素を含むことによって、上記太陽光電力測定入力から複数の収益グレードの電力測定値を国内または国際的な計量基準を満たすレベルの精度で取得する、測定回路と、
上記収益グレードの電力測定値を上記測定回路から遠隔システムへ送信するデータ送信システムとを備える、
システム。
（項目２）
上記測定回路は、電圧測定回路と、電流測定回路とを有する、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記電圧測定回路は、１つまたは複数の抵抗器および１つまたは複数の緩衝増幅器によって上記測定入力からのライン電圧を上記ライン電圧より低い電圧の信号に変換する１つまたは複数のスケーリングネットワークを有する、項目２に記載のシステム。
（項目４）
上記電流測定回路は、１つまたは複数の電力搬送導体を通じて流れる電流から生じる低レベルの電圧を測定電子機器へ提供する１つまたは複数の変流器を有する、項目２に記載のシステム。
（項目５）
ユーティリティラインに接続するための１つまたは複数の消費入力を備え、上記測定回路は、上記消費入力を用いて複数の消費測定値を取得する、項目１から４の何れか一項に記載のシステム。
（項目６）
上記測定回路およびインバータシステムに連結された制御回路を備え、上記制御回路は、上記収益グレードの電力測定値を用いて上記インバータシステムを制御する、項目１から５の何れか一項に記載のシステム。
（項目７）
上記測定回路は、サージおよび過渡保護回路と、安全絶縁回路とを有する、項目１から６の何れか一項に記載のシステム。
（項目８）
上記システムは、１つまたは複数のインバータと、インバータ制御システムとを備え、上記測定回路は、上記インバータ制御システムと一体化される、項目１から７の何れか一項に記載のシステム。
（項目９）
上記測定回路および上記データ送信システムを含む耐候性ハウジングを備える、項目１から８の何れか一項に記載のシステム。
（項目１０）
上記測定回路は、上記耐候性ハウジングに挿入可能なモジュール式サブ回路を有する、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、
上記太陽光電力測定入力から複数の電力測定値を取得する測定回路と、
上記電力測定値を上記測定回路から遠隔システムへ送信するデータ通信システムとを備え、上記データ通信システムは、第１のプロトコル上で送信する第１の送信機と、上記第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコル上で送信する第２の送信機とを有し、上記データ通信システムは、上記電力測定値を上記第１の送信機で送信し、かつ上記第１の送信機が利用不可であることを検出することに応答して、上記第１の送信機での上記電力測定値を送信することから、上記第２の送信機で上記電力測定値を送信することに切り替える、
システム。
（項目１２）
上記第１の送信機は、ＷｉＦｉネットワーク上で送信するように構成され、かつ上記第２の送信機は、セルラネットワーク上で送信する、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
上記第１の送信機は、無線通信リンク上で送信するように構成され、かつ上記第２の送信機は、有線通信リンク上で送信する、項目１１または１２に記載のシステム。
（項目１４）
上記データ通信システムは、上記第１の送信機が送信中であるか上記第２の送信機が送信中であるかに基づいて、送信されるデータの量または送信の頻度またはその双方を調整する、項目１１から１３の何れか一項に記載のシステム。
（項目１５）
上記データ通信システムにより接続される１つまたは複数のデバイスの閉ループまたは開ループ制御を実行する制御回路を備える、項目１１から１４の何れか一項に記載のシステム。
（項目１６）
ユーティリティラインに接続するための１つまたは複数の消費入力を備え、上記測定回路は、上記消費入力から複数の消費測定値を取得する、かつ上記データ通信システムは、上記消費測定値を上記遠隔システムまたは異なる遠隔システムへ送信する、項目１１から１５の何れか一項に記載のシステム。
（項目１７）
上記データ通信システムは、ネットワークデバイスへの無線接続または有線接続によってローカル・エリア・ネットワークに接続し、かつ上記ローカル・エリア・ネットワークへの無線アクセスポイントとして作用する、項目１１から１６の何れか一項に記載のシステム。
（項目１８）
上記データ通信システムは、２つの別個の無線メッシュネットワーク無線機を有する上記データ通信システムによって、スマートメータ、ホーム・オートメーション・ネットワークおよびインバータ制御システムと同時に通信する、項目１１から１７の何れか一項に記載のシステム。
（項目１９）
上記データ通信システムは、２つの別個の電力線通信デバイスを有する上記データ通信システムによって、広帯域のホーム電力線ネットワークおよび低帯域幅のインバータ電力線ネットワークと同時に通信する、項目１１から１８の何れか一項に記載のシステム。
（項目２０）
ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、
上記太陽光電力測定入力を用いて、上記ソーラー・パネル・システムにより生成される電力を測定する測定回路であって、上記測定回路は、上記測定回路が少なくともある所定の許容レベルに定格された複数の電気構成要素を含むことによって、上記太陽光電力測定入力から複数の収益グレードの電力測定値を公益事業会社用に認定できるレベルの精度で取得する、測定回路と、
上記収益グレードの電力測定値を上記測定回路から上記公益事業会社の遠隔システムへ送信するデータ送信システムであって、上記データ通信システムは、第１のプロトコル上で送信する第１の送信機と、上記第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコル上で送信する第２の送信機とを有し、かつ上記データ通信システムは、上記収益グレードの電力測定値を上記第１の送信機で送信し、かつ上記第１の送信機が利用不可であることを検出することに応答して、上記第１の送信機での上記収益グレードの電力測定値の送信から、上記第２の送信機での上記収益グレードの電力測定値の送信に切り替える、データ送信システムと、
上記測定回路および上記データ送信システムを含む耐候性ハウジングとを備える、
システム。

Claims (20)

1. ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、
   前記太陽光電力測定入力を用いて、前記ソーラー・パネル・システムにより生成される電力を測定する測定回路であって、前記測定回路は、前記測定回路が少なくともある所定の許容レベルに定格された複数の電気構成要素を含むことによって、前記太陽光電力測定入力から複数の収益グレードの電力測定値を国内または国際的な計量基準を満たすレベルの精度で取得する、測定回路と、
   前記収益グレードの電力測定値を前記測定回路から遠隔システムへ送信するデータ送信システムとを備える、
   システム。
2. 前記測定回路は、電圧測定回路と、電流測定回路とを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電圧測定回路は、１つまたは複数の抵抗器および１つまたは複数の緩衝増幅器によって前記測定入力からのライン電圧を前記ライン電圧より低い電圧の信号に変換する１つまたは複数のスケーリングネットワークを有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記電流測定回路は、１つまたは複数の電力搬送導体を通じて流れる電流から生じる低レベルの電圧を測定電子機器へ提供する１つまたは複数の変流器を有する、請求項２に記載のシステム。
5. ユーティリティラインに接続するための１つまたは複数の消費入力を備え、前記測定回路は、前記消費入力を用いて複数の消費測定値を取得する、請求項１から４の何れか一項に記載のシステム。
6. 前記測定回路およびインバータシステムに連結された制御回路を備え、前記制御回路は、前記収益グレードの電力測定値を用いて前記インバータシステムを制御する、請求項１から５の何れか一項に記載のシステム。
7. 前記測定回路は、サージおよび過渡保護回路と、安全絶縁回路とを有する、請求項１から６の何れか一項に記載のシステム。
8. 前記システムは、１つまたは複数のインバータと、インバータ制御システムとを備え、前記測定回路は、前記インバータ制御システムと一体化される、請求項１から７の何れか一項に記載のシステム。
9. 前記測定回路および前記データ送信システムを含む耐候性ハウジングを備える、請求項１から８の何れか一項に記載のシステム。
10. 前記測定回路は、前記耐候性ハウジングに挿入可能なモジュール式サブ回路を有する、請求項９に記載のシステム。
11. ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、
    前記太陽光電力測定入力から複数の電力測定値を取得する測定回路と、
    前記電力測定値を前記測定回路から遠隔システムへ送信するデータ通信システムとを備え、前記データ通信システムは、第１のプロトコル上で送信する第１の送信機と、前記第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコル上で送信する第２の送信機とを有し、前記データ通信システムは、前記電力測定値を前記第１の送信機で送信し、かつ前記第１の送信機が利用不可であることを検出することに応答して、前記第１の送信機で前記電力測定値を送信することから、前記第２の送信機で前記電力測定値を送信することに切り替える、
    システム。
12. 前記第１の送信機は、ＷｉＦｉネットワーク上で送信するように構成され、かつ前記第２の送信機は、セルラネットワーク上で送信する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第１の送信機は、無線通信リンク上で送信するように構成され、かつ前記第２の送信機は、有線通信リンク上で送信する、請求項１１または１２に記載のシステム。
14. 前記データ通信システムは、前記第１の送信機が送信中であるか前記第２の送信機が送信中であるかに基づいて、送信されるデータの量または送信の頻度またはその双方を調整する、請求項１１から１３の何れか一項に記載のシステム。
15. 前記データ通信システムにより接続される１つまたは複数のデバイスの閉ループまたは開ループ制御を実行する制御回路を備える、請求項１１から１４の何れか一項に記載のシステム。
16. ユーティリティラインに接続するための１つまたは複数の消費入力を備え、前記測定回路は、前記消費入力から複数の消費測定値を取得する、かつ前記データ通信システムは、前記消費測定値を前記遠隔システムまたは異なる遠隔システムへ送信する、請求項１１から１５の何れか一項に記載のシステム。
17. 前記データ通信システムは、ネットワークデバイスへの無線接続または有線接続によってローカル・エリア・ネットワークに接続し、かつ前記ローカル・エリア・ネットワークへの無線アクセスポイントとして作用する、請求項１１から１６の何れか一項に記載のシステム。
18. 前記データ通信システムは、２つの別個の無線メッシュネットワーク無線機を有する前記データ通信システムによって、スマートメータ、ホーム・オートメーション・ネットワークおよびインバータ制御システムと同時に通信する、請求項１１から１７の何れか一項に記載のシステム。
19. 前記データ通信システムは、２つの別個の電力線通信デバイスを有する前記データ通信システムによって、広帯域のホーム電力線ネットワークおよび低帯域幅のインバータ電力線ネットワークと同時に通信する、請求項１１から１８の何れか一項に記載のシステム。
20. ソーラー・パネル・システムに連結するための太陽光電力測定入力と、
    前記太陽光電力測定入力を用いて、前記ソーラー・パネル・システムにより生成される電力を測定する測定回路であって、前記測定回路は、前記測定回路が少なくともある所定の許容レベルに定格された複数の電気構成要素を含むことによって、前記太陽光電力測定入力から複数の収益グレードの電力測定値を公益事業会社用に認定できるレベルの精度で取得する、測定回路と、
    前記収益グレードの電力測定値を前記測定回路から前記公益事業会社の遠隔システムへ送信するデータ送信システムであって、前記データ通信システムは、第１のプロトコル上で送信する第１の送信機と、前記第１のプロトコルとは異なる第２のプロトコル上で送信する第２の送信機とを有し、かつ前記データ通信システムは、前記収益グレードの電力測定値を前記第１の送信機で送信し、かつ前記第１の送信機が利用不可であることを検出することに応答して、前記第１の送信機での前記収益グレードの電力測定値の送信から、前記第２の送信機での前記収益グレードの電力測定値の送信に切り替える、データ送信システムと、
    前記測定回路および前記データ送信システムを含む耐候性ハウジングとを備える、
    システム。

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