JP7498826B1 - Monitoring device, monitoring method, and wiring abnormality detection sensor for photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽光発電システムの異常個所を早期かつ的確に把握する簡便な太陽光発電システムの監視装置、監視方法、および、配線異常検出センサを提供する。
【解決手段】複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングと、太陽電池ストリングからの直流電力を交流電力に変換する電力変換器を備えた太陽光発電システムの監視装置であって、太陽電池モジュール間の接続線に設けられた配線異常検出センサを有し、配線異常検出センサが、電力変換器の動作に起因して接続線に重畳されるノイズによって発電する発電部と、発電部によって発電した電力を、検知可能な物理量の信号に変換して出力する信号出力部を有する。
【選択図】図３
The present invention provides a simple monitoring device, monitoring method, and wiring abnormality detection sensor for a photovoltaic power generation system that can quickly and accurately identify abnormal locations in the photovoltaic power generation system.
[Solution] A monitoring device for a solar power generation system equipped with a solar cell string connecting multiple solar cell modules and a power converter that converts DC power from the solar cell string into AC power, the monitoring device having a wiring abnormality detection sensor provided on the connection line between the solar cell modules, the wiring abnormality detection sensor having a power generation unit that generates power using noise superimposed on the connection line due to the operation of the power converter, and a signal output unit that converts the power generated by the power generation unit into a detectable physical quantity signal and outputs it.
[Selected figure] Figure 3
Description
本発明は、太陽光発電システムの監視装置、監視方法、および、配線異常検出センサに関する。 The present invention relates to a monitoring device, a monitoring method, and a wiring abnormality detection sensor for a solar power generation system.
太陽光発電の普及及び拡大に伴い、太陽光発電所における保守点検の観点等から、太陽光発電システムにおいて故障発生（異常）により発電停止した個所を早期かつ的確に把握する必要性が高まっている。しかしながら、太陽電池側（直流側）における異常は、太陽電池内部の配線の断線や接触不良による抵抗値の増加など、電気的な要因が主となるが、これらの異常が発生した場合、広い面積に設置されたストリング単位やアレイ単位にある多量の太陽電池や配線の中から異常個所を発見するのは非常に困難である。 As solar power generation becomes more widespread and expands, there is an increasing need to quickly and accurately identify parts of a solar power generation system that have stopped generating power due to a malfunction (abnormality), from the perspective of maintenance and inspection at solar power plants. However, abnormalities on the solar cell side (DC side) are mainly caused by electrical factors, such as broken wiring inside the solar cell or increased resistance due to poor contact, and when such abnormalities occur, it is very difficult to find the abnormal part among the many solar cells and wiring in strings and arrays installed over a wide area.
例えば、特許文献1には、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングの電圧と電流の他に漏れ電流を測定することによって、太陽電池ストリングの異常を精度良く検出することができるとする太陽光発電システムの監視システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a monitoring system for a solar power generation system that can accurately detect abnormalities in a solar cell string by measuring the leakage current as well as the voltage and current of the solar cell string, which is made up of multiple solar cell modules connected together.
また、特許文献２には、複数枚設置された太陽電池モジュールから落ち葉やタブ線の断線等により発電が低下している太陽電池モジュールを特定するための異常検知として、太陽電池モジュールのバイパスダイオードに並列に抵抗器、発光ダイオードを直列にした発電状態監視手段をバイパスダイオードと発光ダイオードとが逆極性となるように接続するする方法が開示されている。 Patent Document 2 also discloses a method of detecting anomalies to identify solar cell modules that have reduced power generation due to fallen leaves, broken tab wires, etc., among multiple installed solar cell modules, by connecting a resistor in parallel with the bypass diode of the solar cell module and a power generation status monitoring means with a light-emitting diode in series so that the bypass diode and the light-emitting diode have opposite polarity.
しかしながら、特許文献1に開示された太陽光発電システムの監視装置では、測定の都度に電路を切り替えるために電源供給が必要な開閉器を用いる必要があり、かつ、ストリング単位での異常検出であるため、太陽電池ストリング内の太陽電池モジュールやモジュール間の配線における異常個所を詳細に特定することは困難といえる。また、既存の太陽光発電システムに導入する場合は供給電源や開閉器の追加など大幅な改造が必要となり、設備自体が煩雑になり簡便性に欠けるといえる。 However, the photovoltaic power generation system monitoring device disclosed in Patent Document 1 requires the use of a switch that requires a power supply to switch the electrical circuit each time a measurement is performed, and since abnormalities are detected on a string-by-string basis, it is difficult to pinpoint detailed abnormalities in the solar cell modules in the solar cell string or in the wiring between the modules. Furthermore, when installing the device in an existing photovoltaic power generation system, significant modifications such as the addition of a power supply and a switch are required, making the equipment itself complicated and lacking in convenience.
また、特許文献２に開示された方法では、太陽電池モジュール単位での異常を検知することは可能であるが、太陽電池モジュール製造時に監視手段を施す必要があるため、既存の太陽光発電システムにおける太陽電池モジュールに適用することは難しい。さらに、設置した個所における発光のみでしか異常の有無を判断できないため、ストリング単位等の太陽光発電システム全体の監視に用いることは実用的に困難である。 In addition, the method disclosed in Patent Document 2 is capable of detecting abnormalities on a solar cell module basis, but since a monitoring means must be implemented during the manufacture of the solar cell module, it is difficult to apply this method to solar cell modules in existing solar power generation systems. Furthermore, since the presence or absence of an abnormality can only be determined based on the light emitted at the installation location, it is practically difficult to use this method to monitor the entire solar power generation system, such as on a string basis.
太陽光発電システムの発電の根幹は太陽電池であり、通常はモジュール／パネル単位の太陽電池を複数組み合わせて所望の発電量を得る構成となっている。また、太陽電池は可動部がなく、異常となる原因は太陽電池内部の配線の断線や接触不良による抵抗値の増加など、電気的な要因が主となる。そして、これらの電気的な異常を監視するための従来技術では、大幅な改造や設備の煩雑化を招くため実用的でなく、また、太陽光発電システムの保守点検上の観点からも有用性が低いものであった。 The basis of power generation in a photovoltaic power generation system is the solar cell, and typically multiple solar cells in modules/panels are combined to generate the desired amount of power. Solar cells have no moving parts, and abnormalities are primarily due to electrical factors such as broken wiring inside the solar cell or increased resistance due to poor contact. Conventional technologies for monitoring these electrical abnormalities are not practical because they require significant modifications and make the equipment more complicated, and are also not very useful from the perspective of maintaining and inspecting the solar power generation system.
そのため、実際の設備においては、保守点検者が可搬型の非接触電流計測器などを用いて移動しながら各個所の配線における異常有無を確認しており、非常に労力がかかるとともに、正確に異常の有無を判断するためには同一発電状況、すなわち同時に確認することが最善であるため、現状では、異常個所を早期かつ的確に発見するのは非常に困難である。 For this reason, in actual facilities, maintenance and inspection personnel move around using portable non-contact current measuring devices to check for abnormalities in the wiring at each location, which is extremely time-consuming and, because the best way to accurately determine whether there are any abnormalities is to check the same power generation conditions, i.e., simultaneously, under current circumstances, it is very difficult to find abnormalities early and accurately.
本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、太陽光発電システムの発電時において直流側の配線に重畳されるノイズに着目し、太陽光発電システムの異常個所を早期かつ的確に把握する簡便な太陽光発電システムの監視装置、監視方法、および、配線異常検出センサを提供することをその目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a simple photovoltaic power generation system monitoring device, monitoring method, and wiring abnormality detection sensor that focuses on the noise superimposed on the DC wiring when the photovoltaic power generation system is generating power, and is capable of quickly and accurately identifying abnormalities in the photovoltaic power generation system.
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングと、前記太陽電池モジュールに太陽光等の光が照射された場合に前記太陽電池ストリングからの直流電力を交流電力に変換する動作を行う電力変換器を備えた太陽光発電システムの監視装置であって、前記太陽電池モジュール間の接続線に設けられた配線異常検出センサと、該配線異常検出センサからの信号を検出する信号検出部を有する信号検知装置を備え、該配線異常検出センサが、前記電力変換器の動作に起因して前記接続線に重畳されるノイズによって発電する発電部と、該発電部によって発電した電力によって、前記信号検知装置の前記信号検出部が検知可能な物理量の信号を出力する信号出力部を有し、該信号出力部は、前記太陽電池モジュールが発電して前記電力変換器に前記直流電力を供給している場合に前記信号を出力し、前記太陽電池モジュールが発電しておらず前記電力変換器に前記直流電力を供給していない場合に前記信号を出力しないことを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, a first technical means of the present invention is a monitoring device for a solar power generation system including a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected, and a power converter that converts DC power from the solar cell string into AC power when the solar cell module is irradiated with light such as sunlight , the monitoring device including a wiring abnormality detection sensor provided on a connection line between the solar cell modules, and a signal detection device having a signal detection unit that detects a signal from the wiring abnormality detection sensor, the wiring abnormality detection sensor including a power generation unit that generates power using noise superimposed on the connection line due to the operation of the power converter, and a signal output unit that outputs a signal of a physical quantity that can be detected by the signal detection unit of the signal detection device using the power generated by the power generation unit, the signal output unit outputting the signal when the solar cell module is generating power and supplying the DC power to the power converter, and not outputting the signal when the solar cell module is not generating power and not supplying the DC power to the power converter .
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記信号が、電波、振動、光、音のいずれか一つまたは複数であることを特徴とするものである。 The second technical means is the first technical means, characterized in that the signal is one or more of radio waves, vibrations, light, and sound.
第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記配線異常検出センサの前記発電部が、前記接続線に巻かれたコイルを含むことを特徴とするものである。 The third technical means is characterized in that in the first or second technical means, the power generating unit of the wiring abnormality detection sensor includes a coil wound around the connection wire.
第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記コイルが、フレキシブルプリント基板に形成されていることを特徴とするものである。 The fourth technical means is the third technical means, characterized in that the coil is formed on a flexible printed circuit board.
第５の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記信号検知装置からの前記信号の有無に関する情報を集約する中央監視装置をさらに備えることを特徴とするものである。
A fifth technical means is the first or second technical means, further comprising a central monitoring device that consolidates information on the presence or absence of the signal from the signal detection devices .
第６の技術手段は、第５の技術手段において、前記信号検知装置が、ドローンに搭載されていることを特徴とするものである。 The sixth technical means is the fifth technical means, characterized in that the signal detection device is mounted on a drone.
第７の技術手段は、第６の技術手段において、前記信号検知装置が、前記配線異常検出センサが設置された位置情報を記憶する記憶部と、前記ドローンが飛行する位置を特定する位置検出部と、前記配線異常検出センサの位置における前記信号の有無に関する情報を生成する情報生成部と、該情報生成部からの情報を前記監視装置に送信する通信部を有することを特徴とするものである。 The seventh technical means is the sixth technical means, characterized in that the signal detection device has a storage unit that stores location information of the wiring abnormality detection sensor, a location detection unit that identifies the location where the drone flies, an information generation unit that generates information regarding the presence or absence of the signal at the location of the wiring abnormality detection sensor, and a communication unit that transmits information from the information generation unit to the monitoring device.
第８の技術手段は、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングと、前記太陽電池モジュールに太陽光等の光が照射された場合に前記太陽電池ストリングからの直流電力を交流電力に変換する動作を行う電力変換器を備えた太陽光発電システムの監視方法であって、発電部と信号出力部を有する配線異常検出センサを前記太陽電池モジュール間の接続線に設けるとともに、該配線異常検出センサからの信号を検出する信号検出部を有する信号検知装置を前記異常検出センサからの前記信号を検知可能な位置に設け、前記電力変換器の動作に起因して前記接続線に重畳されるノイズによって、前記配線異常検出センサの発電部が発電するステップ、前記発電部が発電した電力を電源として前記信号出力部が信号を出力するステップ、前記信号出力部からの前記信号を前記信号検知装置の前記信号検出部が検知するステップを含み、前記信号検出部が前記信号を検知できなかった場合に、前記太陽電池モジュールの接続不良または前記接続線の断線による異常と判断することを特徴とする特徴とするものである。
An eighth technical means is a monitoring method for a solar power generation system including a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected, and a power converter that converts DC power from the solar cell string into AC power when the solar cell module is irradiated with light such as sunlight , the method including providing a wiring abnormality detection sensor having a power generation unit and a signal output unit on a connection line between the solar cell modules, and providing a signal detection device having a signal detection unit that detects a signal from the wiring abnormality detection sensor at a position where the signal from the abnormality detection sensor can be detected , the method including the steps of: causing the power generation unit of the wiring abnormality detection sensor to generate power due to noise superimposed on the connection line due to operation of the power converter; causing the signal output unit to output a signal using the power generated by the power generation unit as a power source; and causing the signal detection unit of the signal detection device to detect the signal from the signal output unit; and, if the signal detection unit is unable to detect the signal, determining that the abnormality is due to a poor connection of the solar cell module or a break in the connection line.
第９の技術手段は、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池ストリングと、前記太陽電池モジュールに太陽光等の光が照射された場合に前記太陽電池ストリングからの直流電力を交流電力に変換する動作を行う電力変換器と、信号検知装置を備えた太陽光発電システムの監視装置に用いられる配線異常検出センサであって、前記配線異常検出センサが、前記太陽電池モジュール間の接続線に設けられ、前記電力変換器の動作に起因して前記接続線に重畳されるノイズによって発電する発電部と、該発電部によって発電した電力を、前記信号検知装置が検知可能な物理量の信号に変換して出力する信号出力部を有し、該信号出力部は、前記太陽電池モジュールが発電して前記電力変換器に前記直流電力を供給している場合に前記信号を出力し、前記太陽電池モジュールが発電しておらず前記電力変換器に前記直流電力を供給していない場合に前記信号を出力しないことを特徴とするものである。 A ninth technical means is a wiring abnormality detection sensor used in a monitoring device for a solar power generation system including a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected, a power converter that converts DC power from the solar cell string into AC power when the solar cell module is irradiated with light such as sunlight , and a signal detection device, wherein the wiring abnormality detection sensor is provided on a connecting line between the solar cell modules and includes a power generation unit that generates power using noise superimposed on the connecting line due to the operation of the power converter, and a signal output unit that converts the power generated by the power generation unit into a physical quantity signal that can be detected by the signal detection device and outputs the power, wherein the signal output unit outputs the signal when the solar cell module is generating power and supplying the DC power to the power converter, and does not output the signal when the solar cell module is not generating power and not supplying the DC power to the power converter .
第１０の技術手段は、第９の技術手段において、前記信号が、電波、振動、光、音のいずれか一つまたは複数であることを特徴とするものである。 The tenth technical means is the ninth technical means, characterized in that the signal is one or more of radio waves, vibrations, light, and sound.
第１１の技術手段は、第１０または第１１の技術手段において、前記配線異常検出センサの前記発電部が、前記接続線に巻かれたコイルを含むことを特徴とするものである。 The eleventh technical means is the tenth or eleventh technical means, characterized in that the power generating unit of the wiring abnormality detection sensor includes a coil wound around the connection wire.
前記コイルが、フレキシブルプリント基板に形成されていることを特徴とするものである。 The coil is characterized in that it is formed on a flexible printed circuit board.
本発明の第１および第８の技術手段によれば、太陽光発電システムの発電時に直流側の配線に重畳されるノイズによって、配線異常検出センサが発電し信号を出力するため、センサの動作に必要な特別な電源を必要とせず、簡便な装置で、太陽光発電システムの直流側の配線における異常個所を早期かつ的確に把握することができる。このため、広い面積に設置されたストリング単位やアレイ単位にある非常に多量の太陽電池や配線の中から異常個所を容易に発見することができる。また、太陽光発電システムを停止せずに発電状態を常時監視することが可能となる。 According to the first and eighth technical means of the present invention, the wiring abnormality detection sensor generates electricity and outputs a signal due to noise superimposed on the DC wiring when the solar power generation system is generating electricity, so no special power source is required for the sensor to operate, and abnormalities in the DC wiring of the solar power generation system can be identified early and accurately with a simple device. As a result, abnormalities can be easily found among a very large number of solar cells and wiring in string units or array units installed over a wide area. It also becomes possible to constantly monitor the power generation status without stopping the solar power generation system.
本発明の第２および第１０の技術手段によれば、検知可能な信号として、複数の物理量の信号の中から一つまたは複数を選択することができるため、太陽光発電システムの設置場所などに応じて、適切な配線異常検出センサを設けることができる。 According to the second and tenth technical means of the present invention, one or more of a number of physical quantity signals can be selected as detectable signals, so that an appropriate wiring abnormality detection sensor can be provided depending on the installation location of the solar power generation system, etc.
本発明の第３および第１１の技術手段によれば、接続線にまかれたコイルによって、電力変換器の動作に起因して接続線に重畳されるノイズから、確実に電力を得ることができる。 According to the third and eleventh technical means of the present invention, a coil wrapped around the connection line can reliably obtain power from noise superimposed on the connection line due to the operation of the power converter.
本発明の第４および第１２の技術手段によれば、コイルをフレキシブルプリント基板に形成しているため、接続線にコイルを巻く作業が簡便にできる。また、配線異常検出センサの発電部や信号出力部をフレキシブルプリント基板に形成することができるため、配線異常検出センサを一体に製作することができ小型で安価な製造が可能になる。 According to the fourth and twelfth technical means of the present invention, the coil is formed on a flexible printed circuit board, which simplifies the task of winding the coil around the connection wire. In addition, the power generation section and signal output section of the wiring abnormality detection sensor can be formed on the flexible printed circuit board, which allows the wiring abnormality detection sensor to be manufactured as a single unit, making it possible to manufacture the sensor in a small size and at low cost.
本発明の第５の技術手段によれば、太陽電池モジュールの異常個所を、集中的に監視することが可能となる。 The fifth technical means of the present invention makes it possible to centrally monitor abnormal areas of solar cell modules.
本発明の第６の技術手段によれば、遠隔からの異常監視が可能となり、保守点検者が可搬型の配線異常検出センサを用いて移動しながら太陽光発電システムの配線における異常箇所の有無の確認する必要がなくなるため、異常検出に要する労力が軽減できる。 The sixth technical means of the present invention enables remote monitoring of abnormalities, eliminating the need for maintenance and inspection personnel to move around using a portable wiring abnormality detection sensor to check for abnormalities in the wiring of a solar power generation system, thereby reducing the labor required for abnormality detection.
本発明の第７の技術手段によれば、配線異常検出センサの上を通る予め定めた経路にしたがってドローンの自律飛行が可能となるため、太陽光発電システム全体の直流側の配線における異常個所の検出を大幅に省力化することができる。 The seventh technical means of the present invention enables autonomous flight of a drone along a predetermined path that passes over the wiring anomaly detection sensor, which significantly reduces the labor required to detect anomalies in the DC wiring of the entire solar power generation system.
本発明の第９の技術手段によれば、動作に必要な特別な電源を必要とせず、簡便な構成で、太陽光発電システムの直流側の配線における異常個所を的確に把握することができるセンサを提供することができる。 According to the ninth technical means of the present invention, it is possible to provide a sensor that does not require a special power source for operation and has a simple configuration that can accurately identify abnormalities in the wiring on the DC side of a solar power generation system.
以下、図面を参照しながら、本発明の太陽光発電システムの監視装置、監視方法、および、配線異常検出センサに係る好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。なお、本発明はこれらの実施形態での例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内および均等の範囲内におけるすべての変更を含む。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。 Below, with reference to the drawings, preferred embodiments of the photovoltaic power generation system monitoring device, monitoring method, and wiring abnormality detection sensor of the present invention will be described. In the following description, configurations with the same reference numerals in different drawings are assumed to be similar, and their description may be omitted. Note that the present invention is not limited to the examples of these embodiments, and includes all modifications within the scope of the matters described in the claims and within the scope of equivalents. Furthermore, to the extent that multiple embodiments can be combined, the present invention includes any combination of the embodiments.
図１は、太陽光発電システムの一構成を説明するための図であり、図２は、太陽電池モジュールと太陽電池ストリングを説明するための図である。太陽光発電システム１００は、太陽電池アレイ１０と、接続箱２０と、ＰＣＳ（Power Conditioning Subsystem：電力変換器）３０を備えている。また、太陽光発電システム１００の太陽電池は所望の発電量を得るために、通常は太陽電池モジュール（または、太陽電池パネル）１１単位の太陽電池を複数組み合わせて接続線１２によって直列接続した太陽電池ストリング１３単位や、太陽電池ストリング１３単位をさらに複数組み合わせた太陽電池アレイ１０単位などの構成を有している。そして、太陽電池ストリング１３や太陽電池アレイ１０は広い面積に設置されているため、多量の太陽電池や配線の中から異常個所を発見することを困難にしている。 Figure 1 is a diagram for explaining one configuration of a solar power generation system, and Figure 2 is a diagram for explaining a solar cell module and a solar cell string. The solar power generation system 100 includes a solar cell array 10, a connection box 20, and a PCS (Power Conditioning Subsystem: power converter) 30. In order to obtain a desired amount of power generation, the solar cells of the solar power generation system 100 are usually configured as solar cell strings 13 units in which multiple solar cells, each of which is a solar cell module (or solar cell panel) 11, are combined and connected in series by connection wires 12, or as solar cell arrays 10 units in which multiple solar cell strings 13 units are further combined. In addition, the solar cell strings 13 and the solar cell arrays 10 are installed over a wide area, making it difficult to find an abnormality among the large number of solar cells and wiring.
太陽電池ストリング１３は、接続箱２０を介してＰＣＳ３０に接続されている。接続箱２０は、１つの太陽電池ストリング１３を一つの回線として各太陽電池ストリング１３で発電した直流電力を集めるための機器であって、開閉器や、逆流防止素子、避雷素子などの各種回路素子を有している。 The solar cell strings 13 are connected to the PCS 30 via a junction box 20. The junction box 20 is a device for collecting the DC power generated by each solar cell string 13, with each solar cell string 13 serving as a single line, and includes various circuit elements such as switches, backflow prevention elements, and lightning protection elements.
ＰＣＳ３０は、太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するための電力変換器であり、ＰＣＳ３０は太陽電池に太陽光等の光が照射された場合において電力変換の動作をするものである。ＰＣＳ３０は、直流電力を交流電力に電力変換するために半導体式スイッチのスイッチング（オンオフ）により、ＰＣＳ３０を通過する電力を制御している。半導体式スイッチのオンオフは通常、数ｋＨｚから数十ｋＨｚの速さで行われる。このため、ＰＣＳ３０における電力変換の動作時は、接続線１２を含む太陽電池側（直流側）の配線には半導体式スイッチのオンオフの影響により電気的に急峻に変動する成分（以下、ノイズと呼ぶ。）が重畳する。 The PCS 30 is a power converter for converting DC power generated by the solar cell into AC power, and the PCS 30 performs power conversion when the solar cell is irradiated with light such as sunlight. The PCS 30 controls the power passing through the PCS 30 by switching (on and off) a semiconductor switch to convert DC power into AC power. The semiconductor switch is usually turned on and off at a speed of several kHz to several tens of kHz. For this reason, during power conversion operation in the PCS 30, a component that fluctuates rapidly electrically due to the on and off of the semiconductor switch (hereinafter referred to as noise) is superimposed on the wiring on the solar cell side (DC side) including the connection line 12.
図３は、本発明に係る太陽光発電システムの監視装置の概略を説明するための図であり、図４は、本発明に係る太陽光発電システムの配線異常検出センサ、信号検知装置、中央監視装置の一構成例を示す機能ブロック図である。本発明に係る太陽光発電システムの監視装置は、各太陽電池モジュール１１（１１ａ～１１ｘ）間の接続線１２（１２ａ～１２ｘ）に設けた配線異常検出センサ４０（４０ａ～４０ｘ）と、信号検知装置５０、および、中央監視装置６０を備えている。 Figure 3 is a diagram for explaining an overview of the monitoring device for a solar power generation system according to the present invention, and Figure 4 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the wiring abnormality detection sensor, signal detection device, and central monitoring device of the solar power generation system according to the present invention. The monitoring device for a solar power generation system according to the present invention includes a wiring abnormality detection sensor 40 (40a to 40x) provided on the connection line 12 (12a to 12x) between each solar cell module 11 (11a to 11x), a signal detection device 50, and a central monitoring device 60.
配線異常検出センサ４０（４０ａ～４０ｘ）の構成は後ほど詳述するが、配線異常検出センサ４０は、太陽電池ストリング１３単位や太陽電池アレイ１０単位を構成する際に、太陽電池モジュール１１間を接続する接続線１２に取り付けられる。配線異常検出センサ４０は、図４に示すように、発電部４１、信号出力部４２を有している。発電部４１は、太陽電池が発電した時のＰＣＳ３０の動作に起因して接続線１２に重畳されるノイズによって発電するためのものである。 The configuration of the wiring abnormality detection sensors 40 (40a to 40x) will be described in detail later, but the wiring abnormality detection sensors 40 are attached to the connection wires 12 that connect the solar cell modules 11 when configuring a solar cell string 13 unit or a solar cell array 10 unit. As shown in FIG. 4, the wiring abnormality detection sensor 40 has a power generation unit 41 and a signal output unit 42. The power generation unit 41 is for generating electricity by noise superimposed on the connection wire 12 due to the operation of the PCS 30 when the solar cell generates electricity.
また、信号出力部４２は、発電部４１によって発電した電力を、検知可能な物理量の信号に変換して出力するためのものである。このため、配線異常検出センサ４０は、太陽電池が正常に発電してPＣＳ３０に電力を供給している場合に信号を出力するが、太陽電池が発電しておらずPＣＳ３０に電力が供給されない場合には信号を出力しない。また、検知可能な物理量の信号としては、電波、振動、光、音のいずれか一つまたは複数であってよいが、本実施形態では、検知可能な物理量の信号として電波による無線信号の場合について説明する。 The signal output unit 42 converts the power generated by the power generation unit 41 into a detectable physical quantity signal and outputs it. For this reason, the wiring abnormality detection sensor 40 outputs a signal when the solar cell is generating power normally and supplying power to the PCS 30, but does not output a signal when the solar cell is not generating power and power is not being supplied to the PCS 30. The detectable physical quantity signal may be one or more of radio waves, vibrations, light, and sound, but in this embodiment, a radio wave wireless signal will be described as the detectable physical quantity signal.
信号検知装置５０は、配線異常検出センサ４０から発信された無線信号を検出するものであり、遠隔から配線異常検出センサ４０の発電状態を監視するものである。信号検知装置５０は、保守点検者が移動しながら配線異常検出センサ４０からの信号を検出する可搬型（ハンディターミナル等）あってもよく、また、固定設置型として配線異常検出センサ４０の近くに設置されてもよい。さらに、ドローン７０のような移動体に搭載されていてもよい。 The signal detection device 50 detects the wireless signal transmitted from the wiring abnormality detection sensor 40 and remotely monitors the power generation state of the wiring abnormality detection sensor 40. The signal detection device 50 may be a portable type (handy terminal, etc.) that allows a maintenance inspector to detect signals from the wiring abnormality detection sensor 40 while moving around, or may be a fixed installation type that is installed near the wiring abnormality detection sensor 40. Furthermore, the signal detection device 50 may be mounted on a moving object such as a drone 70.
図４に示す信号検知装置５０の機能ブロック図は、主にドローン７０に搭載された場合を示すものであり、可搬型や固定設置型として構成する場合は、不要な機能（部位）を省略することができる。信号検知装置５０は、信号検出部５１、表示部５２、記憶部５３、位置検出部５４、情報生成部５５、および、通信部５６を備えている。信号検出部５１は、配線異常検出センサ４０から出力された無線信号を検知するためのものであり、太陽電池が正常に発電しているときに、配線異常検出センサ４０からの無線信号を検出（受信）することができる。表示部５２は、配線異常検出センサ４０からの無線信号の検出結果や信号検知装置５０の位置情報を表示するためのものであり、保守点検者が使用する可搬型の場合に有用である。 The functional block diagram of the signal detection device 50 shown in FIG. 4 mainly shows the case where it is mounted on a drone 70, and when configured as a portable type or a fixed installation type, unnecessary functions (parts) can be omitted. The signal detection device 50 includes a signal detection unit 51, a display unit 52, a memory unit 53, a position detection unit 54, an information generation unit 55, and a communication unit 56. The signal detection unit 51 is for detecting a wireless signal output from the wiring abnormality detection sensor 40, and can detect (receive) a wireless signal from the wiring abnormality detection sensor 40 when the solar cell is generating power normally. The display unit 52 is for displaying the detection result of the wireless signal from the wiring abnormality detection sensor 40 and the position information of the signal detection device 50, and is useful in the case of a portable type used by a maintenance inspector.
記憶部５３は、各配線異常検出センサ４０の設置位置を記憶した地図データと、ドローン７０に搭載される場合には、自律飛行を可能とするために、各配線異常検出センサ４０の設置位置を経由する経路データなどを記憶している。 The memory unit 53 stores map data that stores the installation positions of each wiring abnormality detection sensor 40, and when mounted on a drone 70, stores route data that passes through the installation positions of each wiring abnormality detection sensor 40 to enable autonomous flight.
位置検出部５４は、ＧＰＳで測位した測位位置を示す位置情報を取得する部位であり、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する図示しないアンテナや受信したＧＰＳ信号を解析してドローン７０の位置情報（緯度、経度）を求める解析部などで構成される。 The position detection unit 54 is a part that acquires position information indicating the position determined by GPS, and is composed of an antenna (not shown) that receives radio waves from GPS satellites, an analysis unit that analyzes the received GPS signal to obtain the position information (latitude, longitude) of the drone 70, etc.
情報生成部５５は、各配線異常検出センサ４０の設置位置において、各配線異常検出センサ４０から出力された無線信号を信号検出部５１が検知できたか否かの情報と、各配線異常検出センサ４０の位置情報または識別情報とを紐づけた情報を生成する部位である。情報生成部５５で生成された情報は、通信部５６に伝えられるほか、表示部５２に表示してもよく、さらに記憶部５３に記憶してもよい。 The information generating unit 55 is a part that generates information linking information on whether the signal detecting unit 51 was able to detect the wireless signal output from each wiring abnormality detection sensor 40 at the installation position of each wiring abnormality detection sensor 40 with the position information or identification information of each wiring abnormality detection sensor 40. The information generated by the information generating unit 55 is transmitted to the communication unit 56, and may be displayed on the display unit 52, or may be stored in the memory unit 53.
通信部５６は、中央監視装置６０との間で情報や指令の通信を行う部位であり、情報生成部５５で生成された情報は、通信部５６によって中央監視装置６０に送信される。また、通信部５６は中央監視装置６０からの指令受けて、ドローン７０の飛行を司る図示しない飛行制御部に伝達することによって、中央監視装置６０からの指令によってドローン７０の飛行を制御することができる。 The communication unit 56 is a part that communicates information and commands with the central monitoring device 60, and the information generated by the information generation unit 55 is transmitted to the central monitoring device 60 by the communication unit 56. Furthermore, the communication unit 56 receives commands from the central monitoring device 60 and transmits them to a flight control unit (not shown) that manages the flight of the drone 70, thereby controlling the flight of the drone 70 according to commands from the central monitoring device 60.
信号検知装置５０の各機能部位は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）、作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）、および記憶装置などの制御デバイスで構成され、その一部又は全部を集積回路／ＩＣチップセットとして搭載することも可能である。記憶装置としての記憶部５３には、先述した地図データや経路データのほか、各種処理を行うためのプログラムや各種設定内容などが記憶される。 Each functional part of the signal detection device 50 is composed of a control device such as a CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit), a RAM (Random Access Memory) as a working area, and a storage device, some or all of which can be mounted as an integrated circuit/IC chip set. The storage unit 53 as a storage device stores the map data and route data mentioned above, as well as programs for performing various processes and various settings.
中央監視装置６０は、信号検知装置５０から送信された、各配線異常検出センサ４０からの信号の有無に関する情報を集約する部位である。中央監視装置６０は、通信部６１、情報集約部６２、表示部（モニタ）６３、および、通知部６４を備えている。 The central monitoring device 60 is a part that collects information about the presence or absence of signals from each wiring abnormality detection sensor 40, which is transmitted from the signal detection device 50. The central monitoring device 60 includes a communication unit 61, an information collection unit 62, a display unit (monitor) 63, and a notification unit 64.
通信部６１は、信号検知装置５０との間で情報や指令の通信を行う部位である。通信部６１は、信号検知装置５０の通信部５６を介して送信された、各配線異常検出センサ４０の位置情報または識別情報と、各配線異常検出センサ４０から出力された無線信号を信号検出部５１が検知できたか否かの情報を受信し、情報集約部６２に伝える。 The communication unit 61 is a part that communicates information and commands with the signal detection device 50. The communication unit 61 receives the position information or identification information of each wiring abnormality detection sensor 40 transmitted via the communication unit 56 of the signal detection device 50, and information on whether the signal detection unit 51 was able to detect the wireless signal output from each wiring abnormality detection sensor 40, and transmits this information to the information aggregation unit 62.
情報集約部６２は、配線異常検出センサ４０ごとに、各配線異常検出センサ４０が無線信号を出力しているか否かの情報を集約する部位である。情報集約部６２は、集約した情報を表示部６３に伝えて表示させたり、配線異常検出センサ４０からの無線信号を検知できない場合は、太陽電池モジュール１１内の配線や接続線１２に異常が発生したと判断して、通知部６４にその旨を伝える。また、情報集約部６２は、各配線異常検出センサ４０に関する情報のほか、太陽光発電システム１００の発電量などの種々の状況を集約することができる。 The information aggregation unit 62 is a part that aggregates information on whether each wiring abnormality detection sensor 40 is outputting a wireless signal for each wiring abnormality detection sensor 40. The information aggregation unit 62 transmits the aggregated information to the display unit 63 for display, and if it cannot detect a wireless signal from the wiring abnormality detection sensor 40, it determines that an abnormality has occurred in the wiring or connection line 12 in the solar cell module 11 and notifies the notification unit 64 of this fact. The information aggregation unit 62 can also aggregate various conditions such as the amount of power generated by the solar power generation system 100 in addition to information on each wiring abnormality detection sensor 40.
表示部６３は、情報集約部６２は集約した種々の情報を基に、太陽光発電システム１００の状況を監視者が認識しやすい形式で表示する。配線異常検出センサ４０からの無線信号を検出できない場合は、表示部６３は、該当する配線異常検出センサ４０を目視で特定できるように表示する。通知部６４は、配線異常検出センサ４０からの無線信号を検出できない場合に、異常が発生した旨の警告を表示部６３に表示したり、図示しないスピーカから音声で監視者に知らせる。 The display unit 63 displays the status of the photovoltaic power generation system 100 in a format that is easy for the monitor to recognize, based on the various information collected by the information collection unit 62. If a wireless signal from a wiring abnormality detection sensor 40 cannot be detected, the display unit 63 displays the corresponding wiring abnormality detection sensor 40 so that it can be identified visually. If a wireless signal from a wiring abnormality detection sensor 40 cannot be detected, the notification unit 64 displays a warning that an abnormality has occurred on the display unit 63, or notifies the monitor by voice from a speaker (not shown).
図５は、本発明に係る太陽光発電システムの配線異常検出センサの一構成例を示す図である。図５に示すように、配線異常検出センサ４０の発電部４１は、太陽電池モジュール１１間の接続線１２に巻かれたコイル４３を含んでいる。コイル４３を含む発電部４１は、太陽電池モジュール１１が発電し、ＰＣＳ３０が動作した際に接続線１２に重畳するノイズの周波数と共振する周波数特性を有しており、効率的に電力を取り出すことが可能となっている。このように、配線異常検出センサ４０のコイル４３はエナジーハーベスティングとして空間中に放射されるノイズより配線異常検出センサ４０の電源を得るものであり、従来の非接触電流計測器のように有線や蓄電池等による電源供給が不要であることから、設置や使用にあたり取り扱いが容易となっている。 Figure 5 is a diagram showing an example of the configuration of a wiring abnormality detection sensor for a photovoltaic power generation system according to the present invention. As shown in Figure 5, the power generation unit 41 of the wiring abnormality detection sensor 40 includes a coil 43 wound around the connection line 12 between the solar cell modules 11. The power generation unit 41 including the coil 43 has a frequency characteristic that resonates with the frequency of the noise superimposed on the connection line 12 when the solar cell module 11 generates electricity and the PCS 30 operates, making it possible to efficiently extract power. In this way, the coil 43 of the wiring abnormality detection sensor 40 obtains power for the wiring abnormality detection sensor 40 from noise radiated into space as energy harvesting, and since there is no need for power supply from wires or storage batteries as in conventional non-contact current measuring instruments, it is easy to handle when installing and using it.
図６Ａは、本発明に係る太陽光発電システムの配線異常検出センサをフレキシブルプリント基板で形成した場合の一構成例を示す図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す配線異常検出センサをリング状に接続してコイルを形成した状態を示す図である。 Figure 6A shows an example of the configuration of a wiring abnormality detection sensor for a solar power generation system according to the present invention formed from a flexible printed circuit board, and Figure 6B shows the state in which the wiring abnormality detection sensor shown in Figure 6A is connected in a ring shape to form a coil.
配線異常検出センサ４０は、早期かつ的確に配線の異常個所を把握する目的から、多量の太陽電池モジュール１１間を接続する接続線１２に取り付ける必要があるために、簡便に取り付けられ、かつ、低コストであることが求められる。このため、本実施形態では、配線異常検出センサ４０のコイル４３を、テープ状のフレキシブルプリント基板４８に形成した所定本数の直線状のプリント配線４４から構成している。フレキシブルプリント基板４８は、柔軟性のある樹脂材料等からなっており、プリント配線４４は可撓性のある金属配線である。 The wiring abnormality detection sensor 40 must be attached to the connection wires 12 that connect a large number of solar cell modules 11 in order to quickly and accurately identify abnormalities in the wiring, and is therefore required to be easy to attach and low-cost. For this reason, in this embodiment, the coil 43 of the wiring abnormality detection sensor 40 is composed of a predetermined number of linear printed wirings 44 formed on a tape-like flexible printed circuit board 48. The flexible printed circuit board 48 is made of a flexible resin material or the like, and the printed wirings 44 are flexible metal wiring.
フレキシブルプリント基板４８の長手方向端部４６、４７は、互いに表裏の異なる側でプリント配線４４が露出されており、図６Ｂに示すように、フレキシブルプリント基板４８をリング状にして長手方向端部４６、４７を接続することにより、フレキシブルプリント基板４８のプリント配線４４をコイル状に接続することができる。このため、プリント配線４４は、長手方向端部４６、４７で１ピッチずれるように形成されている。また、フレキシブルプリント基板４８には、コイル４３以外の発電部４１と信号出力部４２を構成する回路チップ４５を搭載することができる。このように、配線異常検出センサ４０を、フレキシブルプリント基板４８から構成する場合、多層基板とすることが望ましいが、薄型で取り扱いが簡便であるとともに、テープ状のため製作コストも安価に実現できる。 The printed wiring 44 is exposed on the front and back sides of the longitudinal ends 46 and 47 of the flexible printed circuit board 48, and as shown in FIG. 6B, the flexible printed circuit board 48 is formed into a ring shape and the longitudinal ends 46 and 47 are connected, so that the printed wiring 44 of the flexible printed circuit board 48 can be connected in a coil shape. For this reason, the printed wiring 44 is formed so that it is shifted by one pitch at the longitudinal ends 46 and 47. In addition, the flexible printed circuit board 48 can be equipped with a circuit chip 45 that constitutes the power generation unit 41 and the signal output unit 42 other than the coil 43. In this way, when the wiring abnormality detection sensor 40 is composed of the flexible printed circuit board 48, it is desirable to use a multi-layer board, but it is thin and easy to handle, and since it is tape-shaped, the manufacturing cost can be realized at a low cost.
次に、本発明の太陽光発電システムの監視フローについて説明する。図７は、本発明に係る太陽光発電システムの監視装置あるいは監視方法における監視フローを説明するための図であり、図３も参照しつつ監視フローについて説明する。なお、図３に示す概略図は、紙面最上部の太陽電池ストリング１３ａにおける太陽電池モジュール１１ａ～１１ｘがすべて正常に発電するとともに、接続線１２ａ～１２ｘの断線もない状況を示している。 Next, the monitoring flow of the photovoltaic power generation system of the present invention will be described. Figure 7 is a diagram for explaining the monitoring flow in the monitoring device or monitoring method of the photovoltaic power generation system of the present invention, and the monitoring flow will be described with reference to Figure 3 as well. Note that the schematic diagram shown in Figure 3 shows a situation in which all of the photovoltaic modules 11a to 11x in the photovoltaic string 13a at the top of the page are generating power normally, and there are no breaks in the connection wires 12a to 12x.
（ステップＳ１）
図３に示す概略図では、紙面最上部の太陽電池ストリング１３ａにおける太陽電池モジュール１１ａ～１１ｘはすべて正常に発電しており、この状況では、ＰＣＳ３０に直流電力が供給され ＰＣＳ３０は正常に動作する。
（ステップＳ２）
ＰＣＳ３０が動作に起因して、接続線１２ａ～１２ｘには、太陽電池モジュール１１ａ～１１ｘの発電による直流電圧に対して半導体スイッチのオンオフにより、ノイズが重畳される。
（ステップＳ３）
接続線１２ａ～１２ｘにノイズが重畳されると、ノイズによって配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘのコイル４３に誘導電流が流れ、発電部４１が発電する。
（ステップＳ４）
発電部４１が発電することによって、これを電源とする配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘの信号出力部４２が、信号（無線信号）を出力する。
（ステップＳ５）
信号検知装置５０が各配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘの設置位置の所定範囲内において、配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘからの無線信号を検知する。信号検知装置５０がドローン７０に搭載されている場合は、ドローン７０が各配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘの設置個所を通る予め定められた飛行経路を飛ぶことによって、ドローン７０が各配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘの設置位置の所定範囲内に来た際に、配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘからの無線信号を検知することになる。ここで、信号検知装置５０が各配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘの設置位置の所定範囲内において、配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘからの無線信号を検知できた場合は、信号検知装置５０の情報生成部５５は検知できた旨の情報を生成し、検知できない場合は、検知できなかった旨の情報を生成する。
（ステップＳ６）
信号検知装置５０が、各配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘから無線信号を検知したか否かの情報を中央監視装置６０に送信する。
（ステップＳ７）
中央監視装置６０が、信号検知装置５０から送信されてくる情報を受信し、集約する。
（ステップＳ８）
中央監視装置６０が、信号検知装置５０から送信されてきた情報に基づいて、監視者へ必要な情報を通知したり表示したりする。
(Step S1)
In the schematic diagram shown in FIG. 3, all of the solar cell modules 11a to 11x in the solar cell string 13a at the top of the page generate power normally. In this situation, DC power is supplied to the PCS 30 and the PCS 30 operates normally.
(Step S2)
Due to the operation of the PCS 30, noise is superimposed on the DC voltage generated by the solar cell modules 11a to 11x due to the on/off switching of the semiconductor switches in the connection lines 12a to 12x.
(Step S3)
When noise is superimposed on the connection lines 12a to 12x, the noise causes an induced current to flow in the coil 43 of the wiring abnormality detection sensor 40a to 40x, causing the power generation unit 41 to generate power.
(Step S4)
When the power generation unit 41 generates electricity, the signal output units 42 of the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x, which use the power generation unit 41 as a power source, output signals (wireless signals).
(Step S5)
The signal detection device 50 detects wireless signals from the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x within a predetermined range of the installation positions of the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x. When the signal detection device 50 is mounted on the drone 70, the drone 70 flies a predetermined flight path that passes through the installation positions of the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x, and detects wireless signals from the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x when the drone 70 comes within a predetermined range of the installation positions of the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x. Here, if the signal detection device 50 can detect wireless signals from the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x within a predetermined range of the installation positions of the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x, the information generation unit 55 of the signal detection device 50 generates information that the detection has been successful, and if the detection is not successful, generates information that the detection has not been successful.
(Step S6)
The signal detection device 50 transmits to the central monitoring device 60 information on whether or not a wireless signal has been detected from each of the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x.
(Step S7)
The central monitoring device 60 receives and aggregates the information transmitted from the signal detection devices 50 .
(Step S8)
Based on the information transmitted from the signal detection device 50, the central monitoring device 60 notifies or displays necessary information to the monitor.
以上が、本発明の太陽光発電システムの監視フローであるが、次に、太陽電池モジュール１１の配線に接続不良が生じたり、あるいは接続線１２が断線した場合について説明する。図８は、太陽電池ストリング内の太陽電池モジュールの配線や接続線に断線を含む異常がある場合を説明するための図である。 The above is the monitoring flow for the solar power generation system of the present invention. Next, we will explain what happens when there is a connection failure in the wiring of the solar cell module 11 or when the connection line 12 is broken. Figure 8 is a diagram to explain what happens when there is an abnormality, including a break, in the wiring or connection line of the solar cell module in the solar cell string.
図８に示す状態は、紙面最上段の太陽電池ストリング１３ａにおいて、太陽電池モジュール１１ｘ内あるいは太陽電池モジュール１１ｘと太陽電池モジュール１１y間の接続線１２ｙに断線が生じた場合を示している。ここで、他の太陽電池ストリング１３ｂ～１３ｚは正常に発電をしており、また、太陽電池モジュール１１ａ側を最上流、太陽電池モジュール１１ｚ側を最下流とし、太陽電池モジュール１１ｘの下流側の配線１２ｙが断線により地絡しているものとする。 The state shown in Figure 8 shows a case where a break occurs in the connection wire 12y within the solar cell module 11x or between the solar cell module 11x and the solar cell module 11y in the solar cell string 13a at the top of the page. Here, the other solar cell strings 13b to 13z are generating power normally, and the solar cell module 11a side is the most upstream side, the solar cell module 11z side is the most downstream side, and the wiring 12y downstream of the solar cell module 11x has a ground fault due to a break.
ここで、太陽電池モジュール１１ｘ内あるいは接続線１２yに断線が生じているため、太陽電池モジュール１１ｘおよび接続線１２ｙに直列接続された太陽電池ストリング１３ａ全体に発電電流は流れない。しかしながら、断線した個所より上流側（接続線１２よりも上流側）は他の太陽電池ストリング１３ｂ～１３ｚと電気的に接続されているため、発電電圧は印加されることになる。これにより、断線した個所まではＰＣＳ３０で発生しているノイズが重畳されるため、このノイズによって断線箇所より上流側の配線異常検出センサ４０ａ～４０ｘでは発電することができ、無線信号を出力することができる。なお、断線箇所よりも下流側に接地された配線異常検出センサ４０ｚの接続線１２ｚには、PＣＳ３０の動作に起因するノイズが重畳されないため、無線信号を出力することがない。 Here, because a break has occurred in the solar cell module 11x or in the connection line 12y, no generated current flows through the entire solar cell string 13a connected in series to the solar cell module 11x and the connection line 12y. However, the upstream side of the break (upstream side of the connection line 12) is electrically connected to the other solar cell strings 13b to 13z, so the generated voltage is applied. As a result, noise generated by the PCS 30 is superimposed up to the break, and this noise allows the wiring abnormality detection sensors 40a to 40x upstream of the break to generate power and output a wireless signal. Note that the connection line 12z of the wiring abnormality detection sensor 40z, which is grounded downstream of the break, does not have noise caused by the operation of the PCS 30 superimposed on it, so no wireless signal is output.
したがって、信号検知装置５０は、太陽電池ストリング１３の上流側から、配線異常検出センサ４０の無線信号を検知していくことにより、素早く断線箇所を特定することができる。 Therefore, the signal detection device 50 can quickly identify the location of the break by detecting the wireless signal of the wiring abnormality detection sensor 40 from the upstream side of the solar cell string 13.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、太陽光発電システムの発電時に直流側の配線に重畳されるノイズに着目し、直流側の配線における異常個所を検出するものであり、発電時に配線に重畳するノイズの有無から、遠隔から配線異常検出センサ４０を設置した個所の発電状態を監視できるものである。 The above describes one embodiment of the present invention. The present invention focuses on the noise superimposed on the DC wiring when the solar power generation system generates electricity, and detects abnormalities in the DC wiring. Based on the presence or absence of noise superimposed on the wiring when electricity is generated, the power generation status at the location where the wiring abnormality detection sensor 40 is installed can be monitored remotely.
また、検知可能な物理量の信号として電波による無線信号の場合について説明したが、検知可能な物理量の信号としては、振動、光、音による信号のいずれでもよく複数であってもよい。そして、信号検知装置５０の信号検出部５１は、配線異常検出センサ４０から出力される信号の種類に応じてその構成を変更すればよいことは明らかである。 In addition, although the above description has been given of a wireless signal using radio waves as a signal of a detectable physical quantity, the signal of a detectable physical quantity may be any one of a vibration, light, and sound signal, and may be a combination of multiple signals. It is clear that the configuration of the signal detection unit 51 of the signal detection device 50 can be changed according to the type of signal output from the wiring abnormality detection sensor 40.
１０・・・太陽電池アレイ
１１・・・太陽電池モジュール
１２・・・接続線
１３・・・太陽電池ストリング
２０・・・接続箱
３０・・・ＰＣＳ（電力変換器）
４０・・・配線異常検出センサ
４１・・・発電部
４２・・・信号出力部
４３・・・コイル
４４・・・プリント配線
４５・・・回路チップ
４６・・・長手方向端部
４７・・・長手方向端部
４８・・・フレキシブルプリント基板
５０・・・信号検知装置
５１・・・信号検出部
５２・・・表示部
５３・・・記憶部
５４・・・位置検出部
５５・・・情報生成部
５６・・・通信部
６０・・・中央監視装置
６１・・・通信部
６２・・・情報集約部
６３・・・表示部
６４・・・通知部
７０・・・ドローン
１００・・・太陽光発電システム
10: Solar cell array 11: Solar cell module 12: Connection wire 13: Solar cell string 20: Connection box 30: PCS (power converter)
Description of the Invention 40: Wiring abnormality detection sensor 41: Power generation unit 42: Signal output unit 43: Coil 44: Printed wiring 45: Circuit chip 46: Longitudinal end 47: Longitudinal end 48: Flexible printed circuit board 50: Signal detection device 51: Signal detection unit 52: Display unit 53: Memory unit 54: Position detection unit 55: Information generation unit 56: Communication unit 60: Central monitoring device 61: Communication unit 62: Information aggregation unit 63: Display unit 64: Notification unit 70: Drone 100: Solar power generation system
Claims (12)
前記太陽電池モジュール間の接続線に設けられた配線異常検出センサと、
該配線異常検出センサからの信号を検出する信号検出部を有する信号検知装置を備え、
該配線異常検出センサが、前記電力変換器の動作に起因して前記接続線に重畳されるノイズによって発電する発電部と、該発電部によって発電した電力によって、前記信号検知装置の前記信号検出部が検知可能な物理量の信号を出力する信号出力部を有し、該信号出力部は、前記太陽電池モジュールが発電して前記電力変換器に前記直流電力を供給している場合に前記信号を出力し、前記太陽電池モジュールが発電しておらず前記電力変換器に前記直流電力を供給していない場合に前記信号を出力しないことを特徴とする、太陽光発電システムの監視装置。 A monitoring device for a photovoltaic power generation system including a photovoltaic string in which a plurality of photovoltaic modules are connected, and a power converter that converts DC power from the photovoltaic string into AC power when the photovoltaic module is irradiated with light such as sunlight ,
a wiring abnormality detection sensor provided on a connection line between the solar cell modules;
a signal detection device having a signal detection unit that detects a signal from the wiring abnormality detection sensor,
The wiring abnormality detection sensor has a power generation unit that generates electricity using noise superimposed on the connecting line due to operation of the power converter, and a signal output unit that outputs a signal of a physical quantity that can be detected by the signal detection unit of the signal detection device using the power generated by the power generation unit, and the signal output unit outputs the signal when the solar cell module is generating electricity and supplying the DC power to the power converter, and does not output the signal when the solar cell module is not generating electricity and supplying the DC power to the power converter .
発電部と信号出力部を有する配線異常検出センサを前記太陽電池モジュール間の接続線に設けるとともに、該配線異常検出センサからの信号を検出する信号検出部を有する信号検知装置を前記異常検出センサからの前記信号を検知可能な位置に設け、
前記電力変換器の動作に起因して前記接続線に重畳されるノイズによって、前記配線異常検出センサの発電部が発電するステップ、
前記発電部が発電した電力を電源として前記信号出力部が信号を出力するステップ、
前記信号出力部からの前記信号を前記信号検知装置の前記信号検出部が検知するステップを含み、
前記信号検出部が前記信号を検知できなかった場合に、前記太陽電池モジュールの接続不良または前記接続線の断線による異常と判断することを特徴とする、太陽光発電システムの監視方法。 A monitoring method for a photovoltaic power generation system including a photovoltaic string in which a plurality of photovoltaic modules are connected, and a power converter that converts DC power from the photovoltaic string into AC power when the photovoltaic module is irradiated with light such as sunlight , comprising:
a wiring abnormality detection sensor having a power generation unit and a signal output unit is provided on a connection line between the solar cell modules, and a signal detection device having a signal detection unit that detects a signal from the wiring abnormality detection sensor is provided at a position where the signal from the abnormality detection sensor can be detected ;
a power generating unit of the wiring abnormality detection sensor generating power due to noise superimposed on the connection line caused by an operation of the power converter;
a step of the signal output unit outputting a signal using the power generated by the power generation unit as a power source;
detecting the signal from the signal output unit by the signal detection unit of the signal detection device;
A monitoring method for a photovoltaic power generation system, comprising determining, when the signal detection unit cannot detect the signal, that the abnormality is due to a poor connection of the solar cell module or a break in the connection line.
前記配線異常検出センサが、前記太陽電池モジュール間の接続線に設けられ、前記電力変換器の動作に起因して前記接続線に重畳されるノイズによって発電する発電部と、該発電部によって発電した電力を、前記信号検知装置が検知可能な物理量の信号に変換して出力する信号出力部を有し、該信号出力部は、前記太陽電池モジュールが発電して前記電力変換器に前記直流電力を供給している場合に前記信号を出力し、前記太陽電池モジュールが発電しておらず前記電力変換器に前記直流電力を供給していない場合に前記信号を出力しないことを特徴とする、配線異常検出センサ。 A wiring anomaly detection sensor used in a monitoring device for a photovoltaic power generation system, the sensor comprising: a photovoltaic string in which a plurality of photovoltaic modules are connected; a power converter that converts DC power from the photovoltaic string into AC power when the photovoltaic modules are irradiated with light such as sunlight; and a signal detection device,
The wiring abnormality detection sensor is provided on the connecting line between the solar cell modules and has a power generation unit that generates electricity using noise superimposed on the connecting line due to the operation of the power converter, and a signal output unit that converts the electricity generated by the power generation unit into a physical quantity signal that can be detected by the signal detection device and outputs it, wherein the signal output unit outputs the signal when the solar cell module is generating electricity and supplying the DC power to the power converter, and does not output the signal when the solar cell module is not generating electricity and not supplying the DC power to the power converter .
12. The wiring abnormality detection sensor according to claim 11, wherein the coil is formed on a flexible printed circuit board.
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