JP5196589B2 - Failure diagnosis system, failure diagnosis apparatus, failure diagnosis method, program, and storage medium - Google Patents

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Description

本願発明は、太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システム、故障診断装置、故障診断方法、プログラム及び記憶媒体に関し、特に、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システム等に関する。   The present invention relates to a failure diagnosis system, a failure diagnosis apparatus, a failure diagnosis method, a program, and a storage medium for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array, and in particular, a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series. The present invention relates to a failure diagnosis system that estimates and diagnoses a failure location of a solar cell array.

近年、経年劣化による太陽電池の出力低下などの故障や不具合などの事例が報告されている。そこで、例えば、太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングにおける太陽電池パネルの故障箇所を発見する手法が開発されてきている。   In recent years, there have been reports of cases such as failures and malfunctions such as a decrease in the output of solar cells due to aging. In view of this, for example, a technique has been developed for finding a failure point of a solar cell panel in a solar cell string in which solar cell modules are connected in series.

特許文献１記載の手法は、故障箇所のない太陽電池ストリングの一方の端に信号発生器及び波形観測装置を接続し、太陽電池ストリングの他方の端は開放端とする第１接続形態と、故障箇所診断対象である太陽電池ストリングの一方の端に信号発生器及び波形観測装置を接続する第２接続形態において、第１接続形態における波形観測装置による観測信号（太陽電池ストリングから反射される出力信号）と第２接続形態における波形観測装置による観測信号との差信号波形の立ち上がり及び立ち下がりが閾値を越える時間をそれぞれＴa及びＴbとし、第２接続形態において、信号発生器から開放端までの距離をＬAとし、信号発生器から故障箇所までの距離Ｌcを、Ｌc＝（Ｔa／Ｔb）×ＬAにより求めるものである。 The technique described in Patent Document 1 includes a first connection configuration in which a signal generator and a waveform observing device are connected to one end of a solar cell string having no failure location, and the other end of the solar cell string is an open end, In the second connection configuration in which the signal generator and the waveform observation device are connected to one end of the solar cell string to be diagnosed at the location, the observation signal by the waveform observation device in the first connection configuration (the output signal reflected from the solar cell string) ) and the difference signal rise and fall respectively time exceeding the threshold value T a and T b of the waveform of the observed signal by waveform observation apparatus in the second connection configuration, in the second connection mode, to the open end from the signal generator Is the distance L A, and the distance L c from the signal generator to the fault location is obtained by L c = (T a / T b ) × L A.

特開２００９−２１３４１号公報JP 2009-21341 A

特許文献１記載の手法では、第２接続形態における故障箇所診断対象である太陽電池ストリングからの観測信号だけでなく、第１接続形態における故障箇所のない太陽電池ストリングからの観測信号も必要となる。故障診断にあたっては、現場に存在する故障箇所診断対象の太陽電池ストリングからの（第２接続形態での）観測信号を得ることは容易である。   In the method described in Patent Document 1, not only an observation signal from a solar cell string that is a failure location diagnosis target in the second connection mode, but also an observation signal from a solar cell string without a fault location in the first connection mode is required. . In failure diagnosis, it is easy to obtain an observation signal (in the second connection mode) from a solar cell string that is a failure location diagnosis target existing in the field.

しかしながら、一般に、実際に設置されている太陽電池ストリングの観測信号は、設置環境に大きく影響される。例えば、信号発生器から太陽電池ストリングまでのケーブルの長さだけでも、太陽電池ストリングの観測信号は大きく影響される。そのため、特許文献１に記載されているように、故障箇所のない太陽電池ストリングからの（第１接続形態での）出力信号を得ることも前提とした故障診断では、故障箇所を特定するための情報を取得することが困難であり、簡便に故障診断を実行するための前提条件が十分に考慮されているとは言い難い。   However, generally, the observation signal of the actually installed solar cell string is greatly influenced by the installation environment. For example, the observation signal of the solar cell string is greatly affected only by the length of the cable from the signal generator to the solar cell string. Therefore, as described in Patent Document 1, in failure diagnosis based on the premise that an output signal (in the first connection form) is obtained from a solar cell string without a failure point, the failure point is specified. It is difficult to acquire information, and it is difficult to say that the preconditions for performing fault diagnosis simply are sufficiently considered.

よって、本願発明は、故障箇所のない太陽電池ストリングの情報を必要とせずに、太陽電池ストリングの故障箇所を特定可能な故障診断システム等を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a failure diagnosis system and the like that can identify a failure location of a solar cell string without requiring information on a solar cell string having no failure location.

請求項１に係る発明は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システムであって、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて負極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である正極入力信号及び前記負極に接続されて前記正極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である負極入力信号を発生させて印加することが可能な信号発生装置と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号及び前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測装置と、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号により前記故障箇所を推定する診断装置とを備え、前記診断装置は、前記太陽電池ストリングの前記正極から前記負極までの距離であるストリング長を記憶する記憶手段と、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号を評価して、前記正極入力信号の印加から前記正極出力信号の観測までの時間である正極反射波到達時間及び前記負極入力信号の印加から前記負極出力信号の観測までの時間である負極反射波到達時間をそれぞれ決定して、前記記憶手段に記憶させる反射波評価手段と、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離を、前記ストリング長の情報に加え、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間に基づいて推定する演算手段とを備える。   The invention according to claim 1 is a failure diagnosis system that estimates and diagnoses a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series, and is connected to a positive electrode of the solar cell string A positive input signal that is an input signal to the solar cell string when not connected to the negative electrode and a negative input signal that is an input signal to the solar cell string when connected to the negative electrode and not connected to the positive electrode A signal generation device capable of generating and applying a signal, and a reflected wave with respect to the positive input signal and a positive output signal that is an output signal output from the positive electrode and a reflected wave with respect to the negative input signal, A waveform observation device capable of observing a negative output signal that is an output signal output from the negative electrode, and a waveform observation device A diagnostic device that estimates the failure location based on the positive electrode output signal and the negative electrode output signal, and the diagnostic device stores a string length that is a distance from the positive electrode to the negative electrode of the solar cell string And a positive reflected wave arrival time which is a time from application of the positive input signal to observation of the positive output signal, by evaluating the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device, and A reflected wave evaluation means for determining a negative reflected wave arrival time, which is a time from application of a negative input signal to observation of the negative output signal, and storing it in the storage means, and from the positive electrode or the negative electrode to the failure location And a calculation means for estimating the distance based on the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time in addition to the string length information; Provided.

請求項２に係る発明は、請求項１記載の故障診断システムであって、前記太陽電池ストリングに接続可能であり、前記太陽電池ストリングにより伝達された信号を減衰して反射させない減衰器と、前記正極又は前記負極と前記信号発生装置又は前記減衰器との接続を切り替える切替部と、前記切替部の接続動作を制御する切替制御部を備え、前記切替制御部が前記切替部に前記正極又は前記負極のいずれか一方の極と前記信号発生装置とを接続させると共に前記減衰器は前記正極にも前記負極にも非接続とし、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、及び、前記切替制御部が前記切替部に前記一方の極とは反対側の極と前記信号発生装置とを接続させると共に前記減衰器は前記正極にも前記負極にも非接続とし、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間を決定し、前記正極反射波到達時間と前記負極反射波到達時間が異なると判断される場合に、前記診断装置は、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離を、前記ストリング長の情報に加え、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間に基づいて推定し、前記正極反射波到達時間と前記負極反射波到達時間が等しいと判断される場合には、前記切替制御部は、前記信号発生装置を接続させた極とは反対側の極と前記減衰器とを接続させ、前記波形観測装置は、前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を観測し、前記反射波評価手段は、反射波の有無を判断し、反射波があると判断された場合には、前記診断装置は、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離を、前記ストリング長の情報に加え、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間に基づいて推定し、反射波がないと判断された場合には、前記診断装置は、前記太陽電池ストリングが正常であると推定して診断する。   The invention according to claim 2 is the fault diagnosis system according to claim 1, wherein the attenuator is connectable to the solar cell string and does not attenuate and reflect the signal transmitted by the solar cell string, and A switching unit that switches connection between the positive electrode or the negative electrode and the signal generator or the attenuator, and a switching control unit that controls connection operation of the switching unit, and the switching control unit includes the positive electrode or the The signal generator is connected to any one of the negative electrodes, and the attenuator is disconnected from the positive electrode and the negative electrode, and the reflected wave evaluation means is used for the input signal applied by the signal generator. By evaluating the reflected wave, and the switching control unit causes the switching unit to connect the pole opposite to the one pole and the signal generator, and the attenuator is the positive electrode In addition, the reflected wave evaluation means determines the arrival time of the reflected reflected wave and the arrival time of the reflected reflected wave by evaluating the reflected wave of the input signal applied by the signal generator. When the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time are determined to be different, the diagnostic device adds the distance from the positive electrode or the negative electrode to the failure location in the string length information, When the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time are estimated and it is determined that the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time are equal, the switching control unit The attenuator is connected to the pole opposite to the pole to which the generator is connected, and the waveform observing device observes the reflected wave of the input signal applied by the signal generator and evaluates the reflected wave. The means determines the presence or absence of a reflected wave, and if it is determined that there is a reflected wave, the diagnostic device adds the distance from the positive electrode or the negative electrode to the failure location to the string length information, Based on the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time, if it is determined that there is no reflected wave, the diagnosis device estimates and diagnoses that the solar cell string is normal .

請求項３に係る発明は、請求項１記載の故障診断システムであって、前記太陽電池ストリングに接続可能であり、前記太陽電池ストリングにより伝達された信号を減衰して反射させない減衰器と、前記正極又は前記負極と前記信号発生装置又は前記減衰器との接続を切り替える切替部と、前記切替部の接続動作を制御する切替制御部を備え、前記切替制御部は、前記切替部に前記正極又は前記負極のいずれか一方の極と前記信号発生装置とを接続させると共に前記一方の極とは反対側の極と前記減衰器とを接続させ、前記反射波評価手段は、前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波の有無を判断し、反射波がないと判断された場合には、前記診断装置は、前記太陽電池ストリングが正常であると推定して診断し、反射波があると判断された場合には、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、及び、前記切替制御部が前記切替部に接続を切り替えさせることにより前記反対側の極と前記信号発生装置とを接続させ、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間を決定し、前記診断装置は、前記故障箇所を推定する。   The invention according to claim 3 is the failure diagnosis system according to claim 1, wherein the attenuator is connectable to the solar cell string and does not attenuate and reflect the signal transmitted by the solar cell string, and A switching unit that switches connection between the positive electrode or the negative electrode and the signal generator or the attenuator; and a switching control unit that controls a connection operation of the switching unit, and the switching control unit includes the positive or The negative electrode and the signal generator are connected to each other, and the pole opposite to the one pole is connected to the attenuator. The reflected wave evaluation means is applied by the signal generator. In the case where there is no reflected wave, the diagnostic device estimates that the solar cell string is normal and diagnoses that there is a reflected wave. In the case of disconnection, the reflected wave evaluation means evaluates the reflected wave of the input signal applied by the signal generator, and the switching control unit causes the switching unit to switch the connection. The opposite pole and the signal generator are connected, and the reflected wave evaluation means evaluates the reflected wave of the input signal applied by the signal generator, so that the positive reflected wave arrival time and the negative reflected wave are obtained. The arrival time is determined, and the diagnostic device estimates the failure location.

請求項４に係る発明は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断装置であって、前記太陽電池ストリングの正極から負極までの距離であるストリング長又は前記太陽電池モジュールの枚数を記憶する記憶手段と、前記ストリング長又は前記太陽電池モジュールの枚数の情報に加え、信号発生装置が前記太陽電池ストリングの正極又は負極のいずれか一方の極に順に接続される度に入力信号を生成して前記太陽電池ストリングに印加したときに波形観測装置により観測された２つの反射波を比較して得られた情報に基づいて、前記太陽電池ストリングの故障箇所を推定する演算手段とを備える。   The invention according to claim 4 is a failure diagnosis device for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series, the positive electrode to the negative electrode of the solar cell string Storage means for storing the string length or the number of the solar cell modules, which is a distance to the distance, and information on the string length or the number of the solar cell modules, in addition to the positive or negative electrode of the solar cell string Based on information obtained by comparing two reflected waves observed by the waveform observation device when an input signal is generated and applied to the solar cell string each time it is sequentially connected to one of the poles, And an arithmetic means for estimating a failure location of the solar cell string.

請求項５に係る発明は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システムにおける故障診断方法であって、前記故障診断システムは、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて負極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である正極入力信号及び前記負極に接続されて前記正極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である負極入力信号を発生させて印加することが可能な信号発生装置と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号及び前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測装置と、前記太陽電池ストリングの前記正極から前記負極までの距離であるストリング長Ｌ1を記憶する記憶手段を有し、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号により前記故障箇所を推定する診断装置とを備え、前記診断装置が有する反射波評価手段が、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号を評価して、前記正極入力信号の印加から前記正極出力信号の観測までの時間である正極反射波到達時間Ｔ1及び前記負極入力信号の印加から前記負極出力信号の観測までの時間である負極反射波到達時間Ｔ2をそれぞれ決定して、前記記憶手段に記憶させる評価ステップと、前記診断装置が有する演算手段が、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離Ｌxを式（１）により演算して前記太陽電池ストリングの前記故障箇所を推定する推定ステップを含む。 The invention according to claim 5 is a failure diagnosis method in a failure diagnosis system for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series, the failure diagnosis system Is a positive input signal which is an input signal to the solar cell string when connected to the positive electrode of the solar cell string and not connected to the negative electrode, and the solar cell when connected to the negative electrode and not connected to the positive electrode A signal generator capable of generating and applying a negative input signal that is an input signal to the string; a positive output signal that is a reflected wave with respect to the positive input signal and that is output from the positive electrode; and It is possible to observe a negative output signal that is a reflected wave with respect to the negative input signal and output from the negative electrode. Such a waveform observing apparatus, comprising a storage means for storing the string length L 1 is the distance to the negative electrode from the positive electrode of the solar cell string, the said observed by the waveform observing apparatus positive output signal and the negative output A diagnostic device for estimating the fault location from the signal, and the reflected wave evaluation means included in the diagnostic device evaluates the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device, and the positive input A positive electrode reflected wave arrival time T 1 which is a time from application of a signal to observation of the positive electrode output signal and a negative electrode reflected wave arrival time T 2 which is a time from application of the negative electrode input signal to observation of the negative electrode output signal, respectively. The evaluation step to be determined and stored in the storage means, and the calculation means included in the diagnostic device are distances from the positive electrode or the negative electrode to the failure location. The x and calculated by Equation (1) including an estimation step of estimating the fault location of the solar cell string.

請求項６に係る発明は、複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システムにおける故障診断方法であって、前記故障診断システムは、前記太陽電池ストリングの正極に接続されて負極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である正極入力信号及び前記負極に接続されて前記正極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である負極入力信号を発生させて印加することが可能な信号発生装置と、前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号及び前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測装置と、前記太陽電池ストリングの枚数Ｎ1を記憶する記憶手段を有し、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号により前記故障箇所を推定する診断装置とを備え、前記診断装置が有する反射波評価手段が、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号を評価して、前記正極入力信号の印加から前記正極出力信号の観測までの時間である正極反射波到達時間Ｔ1及び前記負極入力信号の印加から前記負極出力信号の観測までの時間である負極反射波到達時間Ｔ2をそれぞれ決定して、前記記憶手段に記憶させる評価ステップと、前記診断装置が有する演算手段が、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの太陽電池モジュールの枚数Ｎxを式（２）により演算して前記太陽電池ストリングの前記故障箇所を推定する推定ステップを含む。 The invention according to claim 6 is a failure diagnosis method in a failure diagnosis system for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series. Is a positive input signal which is an input signal to the solar cell string when connected to the positive electrode of the solar cell string and not connected to the negative electrode, and the solar cell when connected to the negative electrode and not connected to the positive electrode A signal generator capable of generating and applying a negative input signal that is an input signal to the string; a positive output signal that is a reflected wave with respect to the positive input signal and that is output from the positive electrode; and It is possible to observe a negative output signal that is a reflected wave with respect to the negative input signal and output from the negative electrode. A waveform observing apparatus, comprising a storage means for storing the number N 1 of said solar cell strings, a diagnostic device for estimating the failure location by observed the positive output signal and the negative output signal by the waveform observing apparatus The reflected wave evaluation means included in the diagnostic device evaluates the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device, and from the application of the positive input signal to the observation of the positive output signal time at which to the positive reflection time T 1 and the negative electrode negative reflection time is the time to observation of the negative output signal from the application of the input signal T 2 determines the respective evaluation to be stored in said storage means And a calculation means included in the diagnostic device calculates the number N x of solar cell modules from the positive electrode or the negative electrode to the failure location according to equation (2). And estimating the failure location of the solar cell string.

請求項７に係る発明は、コンピュータに請求項５又は６記載の故障診断方法を実行させるためのプログラムである。   The invention according to claim 7 is a program for causing a computer to execute the failure diagnosis method according to claim 5 or 6.

請求項８に係る発明は、請求項７に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。   The invention according to claim 8 is a computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded.

なお、太陽電池ストリングの正極及び負極のそれぞれに対して、信号発生装置を１つずつ備える構成としてもよい。同様に、正極及び負極のそれぞれに対して、波形観測装置を１つずつ備える構成としてもよい。   In addition, it is good also as a structure provided with one signal generator with respect to each of the positive electrode and negative electrode of a solar cell string. Similarly, one waveform observation device may be provided for each of the positive electrode and the negative electrode.

また、いずれの極から印加した信号に由来する出力信号であるかを明確にするために、例えば一方の極への入力信号と異なる波形の入力信号を反対側の極に印加するとしてもよい。具体的には、一方の極には立ち上がりの入力信号を印加し、反対側の極には立ち下がりの入力信号を印加するとしてもよい。   Further, in order to clarify which output signal is derived from a signal applied from which pole, for example, an input signal having a waveform different from that of the input signal to one pole may be applied to the opposite pole. Specifically, a rising input signal may be applied to one pole, and a falling input signal may be applied to the opposite pole.

さらに、太陽電池ストリングの正極又は負極と信号発生装置又は減衰器との接続を切替部及び切替制御部が切り替える代わりに、手動で切り替えるものであってもよい。   Further, the connection between the positive or negative electrode of the solar cell string and the signal generator or the attenuator may be switched manually instead of being switched by the switching unit and the switching control unit.

本願の各請求項に係る発明によれば、故障箇所のない太陽電池ストリングに関する情報を必要としない。故障診断対象となる太陽電池ストリングのみから得られる情報（具体的には、ストリング長等及び正極又は負極に印加された信号に対する出力信号から得られる情報）のみによって故障診断を行うことが可能となる。   According to the invention according to each claim of the present application, information on a solar cell string having no fault is not required. It becomes possible to perform failure diagnosis only by information obtained from only the solar cell string to be subjected to failure diagnosis (specifically, information obtained from an output signal with respect to a string length or the like and a signal applied to the positive electrode or the negative electrode). .

しかも、一般に、太陽電池ストリングの正極と負極は近接して設置されている。そのため、信号発生装置及び波形観測装置について、太陽電池ストリングの正極又は負極への接続を切り替える手間は非常に小さい。よって、本願の各請求項に係る発明によれば、故障箇所のない太陽電池ストリングからの出力信号に関する情報を用意するよりも、大幅なコスト削減が可能となる。   Moreover, in general, the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string are installed close to each other. Therefore, for the signal generator and the waveform observing device, the labor for switching the connection of the solar cell string to the positive electrode or the negative electrode is very small. Therefore, according to the invention according to each claim of the present application, it is possible to significantly reduce the cost compared to preparing information related to an output signal from a solar cell string having no failure portion.

さらに、本願の各請求項に係る発明によれば、故障診断対象となる太陽電池ストリングの正極及び負極の両極から信号を印加する。少なくとも故障箇所が中心部になければ、正極及び負極で観測される反射波の情報は異なる。したがって、開放端側の正極又は負極付近で故障した太陽電池ストリングの故障診断も容易となる。故障箇所のない太陽電池ストリングからの出力信号と開放端側の正極又は負極付近で故障した太陽電池ストリングからの出力信号とは区別が難しいことを考慮すると、特筆すべき効果である。   Furthermore, according to the invention according to each claim of the present application, signals are applied from both the positive electrode and the negative electrode of the solar cell string to be subjected to failure diagnosis. If at least the failure location is not in the center, the information on the reflected waves observed at the positive and negative electrodes is different. Therefore, failure diagnosis of the solar cell string that has failed near the positive electrode or negative electrode on the open end side is also facilitated. This is a remarkable effect considering that it is difficult to distinguish between an output signal from a solar cell string without a failure point and an output signal from a solar cell string that has failed near the positive or negative electrode on the open end side.

さらに、請求項２に係る発明によれば、正極反射波到達時間と負極反射波到達時間に差が小さい場合も太陽電池ストリングの故障診断が容易となる。減衰器を接続したときの反射波の有無からも太陽電池ストリングが故障を有するか否かの診断を行うことが可能となるためである。したがって、故障箇所が中心部付近であっても、太陽電池ストリングの故障診断を行うことが容易となる。   Further, according to the second aspect of the present invention, the failure diagnosis of the solar cell string is facilitated even when the difference between the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time is small. This is because it is possible to diagnose whether or not the solar cell string has a failure from the presence or absence of the reflected wave when the attenuator is connected. Therefore, even if the failure location is near the center, it is easy to perform failure diagnosis of the solar cell string.

さらに、請求項３に係る発明によれば、太陽電池ストリングの正極又は負極のいずれか一方の極から入力信号を印加して反射波が観測されない場合、その時点で故障診断対象の太陽電池ストリングが正常であると診断することが可能である。そのため、太陽電池ストリングが正常の場合、切替制御部が切替部に太陽電池ストリングと信号発生装置との接続を切り替えさせることなく、診断することが可能となる。すなわち、反対側の極から入力信号を印加する手間を省くことも可能であり、太陽電池ストリングの故障診断がさらに容易となる。   Furthermore, according to the invention of claim 3, when an input signal is applied from either the positive electrode or the negative electrode of the solar cell string and no reflected wave is observed, the solar cell string to be diagnosed at that time is It can be diagnosed as normal. Therefore, when the solar cell string is normal, the switching control unit can make a diagnosis without causing the switching unit to switch the connection between the solar cell string and the signal generator. That is, it is possible to save the trouble of applying the input signal from the opposite pole, and the failure diagnosis of the solar cell string is further facilitated.

さらに、請求項５及び６に係る発明によれば、数式の計算結果から故障箇所を特定することが可能となり、太陽電池ストリングの故障診断がさらに容易となる。   Furthermore, according to the invention which concerns on Claim 5 and 6, it becomes possible to pinpoint a failure location from the calculation result of numerical formula, and the failure diagnosis of a solar cell string becomes still easier.

設置された太陽光発電システムの一般的な構成を示す図である。It is a figure which shows the general structure of the installed photovoltaic power generation system. 太陽電池アレイの構成の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a structure of a solar cell array. 本願発明に係る故障診断システムの概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the failure diagnosis system which concerns on this invention. 本願発明に係る故障診断（実施例１）の概要を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline | summary of the failure diagnosis (Example 1) which concerns on this invention. 本願発明に係る故障診断（実施例２）の概要を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline | summary of the failure diagnosis (Example 2) which concerns on this invention. シミュレーションにおけるモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the model in simulation. 図６のモデルにおいて減衰器モデル８３を接続しないときの正極出力信号及び負極出力信号の一例である。7 is an example of a positive output signal and a negative output signal when the attenuator model 83 is not connected in the model of FIG. 6. 図７の正極出力信号から負極出力信号を差し引いた差分波形である。8 is a differential waveform obtained by subtracting the negative output signal from the positive output signal of FIG. 7. 図７の正極出力信号及び負極出力信号の微分波形である。8 is a differential waveform of the positive output signal and the negative output signal of FIG. 7. 図６のモデルにおいて、減衰器モデル８３を接続したときの正極出力信号及び負極出力信号の一例である。6 is an example of a positive output signal and a negative output signal when an attenuator model 83 is connected in the model of FIG.

以下、本願発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

まず、故障診断の対象となる太陽光発電システムについて説明する。図１は、設置された太陽光発電システムの一般的な構成を示す図である。図２は、太陽電池アレイの構成の概要を示す図である。   First, a solar power generation system that is a target of failure diagnosis will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a general configuration of an installed photovoltaic power generation system. FIG. 2 is a diagram showing an outline of the configuration of the solar cell array.

図１に示すように、建物に設置される太陽電池アレイ１は、一般に屋根等の屋外に設置される。通常、太陽電池アレイ１は、並列接続される複数の太陽電池ストリング３を有しており、各太陽電池ストリング３は、直列接続される複数の太陽電池モジュール５を有する。太陽電池アレイ１で発電された電気は、直流電流としてケーブル７内を流れ、中継端子箱９（本願請求項の「切替部」の一例）を経由してパワーコンディショナ１１に達する。パワーコンディショナ１１は、太陽電池アレイ１の出力レベルを表示すると共に、太陽電池アレイが出力した直流電流を交流電流に変換する。交流に変換された電流は、分電盤１３によって住宅内電気負荷１５において消費されるか、電力の売買のための電力量計１７を介して商用電力系統１９に売電される。それぞれの機器の間もケーブルによって接続されている。   As shown in FIG. 1, the solar cell array 1 installed in a building is generally installed outdoors such as a roof. Usually, the solar cell array 1 has a plurality of solar cell strings 3 connected in parallel, and each solar cell string 3 has a plurality of solar cell modules 5 connected in series. The electricity generated by the solar cell array 1 flows through the cable 7 as a direct current and reaches the power conditioner 11 via the relay terminal box 9 (an example of the “switching unit” in the claims). The power conditioner 11 displays the output level of the solar cell array 1 and converts the direct current output from the solar cell array into an alternating current. The current converted into alternating current is consumed by the distribution board 13 in the electrical load 15 in the house, or sold to the commercial power grid 19 via the watt-hour meter 17 for buying and selling power. Each device is also connected by a cable.

ここで、図２に示すように、太陽電池の出力値を安定的に増大させるために、太陽電池アレイ１は、通常、複数の太陽電池モジュール５を直列に接続した太陽電池ストリング３を、中継端子箱９において並列に接続して構成されている。   Here, as shown in FIG. 2, in order to stably increase the output value of the solar cell, the solar cell array 1 normally relays a solar cell string 3 in which a plurality of solar cell modules 5 are connected in series. The terminal box 9 is configured to be connected in parallel.

中継端子箱９において１つの太陽電池ストリングにのみ接続するように接続を切り替えることにより、太陽電池ストリング毎の出力レベルを、例えばパワーコンディショナ１１に表示させて得ることも可能である。また、入力信号を故障診断対象の太陽電池ストリング３に印加する際は、中継端子箱９にて故障診断対象の太陽電池ストリング３のみを接続するように接続を切り替えて入力信号を後述する入力信号装置２３から印加し、故障診断対象の太陽電池ストリング３から反射される出力信号を後述する波形観測装置２５を用いて観測する。図１に示すように、中継端子箱９は通常は地面付近に設置されている。そのため、故障対象とする太陽電池ストリング３の切り替えや信号の印加及び観測といった一連の故障診断に関する作業は地面付近で行われる。したがって、本願発明に係る故障診断手法は、設置環境における故障診断でありながら、屋根の上など足場の悪い実際の設置場所で行う故障診断の手法に比べて手間がかからない上に危険を伴わないという点で、格段に実施しやすいものである。この点は、太陽電池モジュール５がマトリクス状に電気的に接続されている中から故障した１つの太陽電池モジュール５を発見する際に優れた効果を有する。メガソーラーのような大規模な太陽光発電システムにおいては特に重要となる。   By switching the connection so that only one solar cell string is connected in the relay terminal box 9, the output level for each solar cell string can be displayed on the power conditioner 11, for example. Further, when an input signal is applied to the solar cell string 3 subject to failure diagnosis, the connection is switched so that only the solar cell string 3 subject to failure diagnosis is connected at the relay terminal box 9, and the input signal is described later. An output signal applied from the device 23 and reflected from the solar cell string 3 to be diagnosed is observed using a waveform observation device 25 described later. As shown in FIG. 1, the relay terminal box 9 is usually installed near the ground. Therefore, a series of work relating to failure diagnosis such as switching of the solar cell string 3 to be failed, signal application, and observation is performed near the ground. Therefore, the failure diagnosis method according to the present invention is trouble diagnosis in an installation environment, and is less troublesome and less dangerous than a failure diagnosis method performed in an actual installation place with a poor footing such as on the roof. In that respect, it is much easier to implement. This point has an excellent effect in finding one failed solar cell module 5 from among the solar cell modules 5 electrically connected in a matrix. This is particularly important in large-scale solar power generation systems such as mega solar.

以下では、図３を用いて本願発明に係る故障診断システムについて説明する。図３は、本願発明に係る故障診断システムの概要を示すブロック図である。   Hereinafter, the failure diagnosis system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the failure diagnosis system according to the present invention.

本願発明に係る故障診断システム２７は、信号発生装置２３と、波形観測装置２５と、診断装置２８と、切替部３１と、切替制御部３２とを備える。信号発生装置２３は、診断対象の太陽電池ストリング３に対して入力信号を生成して印加する。波形観測装置２５は、入力信号を太陽電池ストリング３に対して印加したときに太陽電池ストリング３から反射される出力信号を観測する。診断装置２８は、波形観測装置２５が観測した出力信号から太陽電池ストリング３の故障箇所を推定して診断する。切替部３１は、信号発生装置２３と太陽電池ストリング３の端子である正極２９又は負極３０との接続を切り替える。また、切替部３１は、波形観測装置２５と正極２９又は負極３０との接続も切り替える。正極２９及び負極３０は、それぞれケーブル７１又はケーブル７２を介して切替部３１と接続される。切替制御部３２は、切替部３１の接続動作を制御する。 The failure diagnosis system 27 according to the present invention includes a signal generation device 23, a waveform observation device 25, a diagnosis device 28, a switching unit 31, and a switching control unit 32. The signal generator 23 generates and applies an input signal to the solar cell string 3 to be diagnosed. The waveform observation device 25 observes an output signal reflected from the solar cell string 3 when an input signal is applied to the solar cell string 3. The diagnosis device 28 estimates and diagnoses the failure location of the solar cell string 3 from the output signal observed by the waveform observation device 25. The switching unit 31 switches the connection between the signal generator 23 and the positive electrode 29 or the negative electrode 30 that is a terminal of the solar cell string 3. The switching unit 31 also switches the connection between the waveform observation device 25 and the positive electrode 29 or the negative electrode 30. Positive 29 and negative electrodes 30 are connected to the switching unit 31 via respective cables 71 or cable 7 2. The switching control unit 32 controls the connection operation of the switching unit 31.

切替部３１は、減衰器３３を有する。減衰器３３は、信号発生装置２３及び波形観測装置２５が接続された正極２９又は負極３０のいずれか一方の極とは反対側の極に接続可能である。ここで、信号発生装置２３及び波形観測装置２５と減衰器３３とを同一の極に接続させないのは、印加前の入力信号や観測前の出力信号を減衰器３３で減衰させないためである。減衰器３３と太陽電池ストリング３との接続も、切替制御部３２が切替部３１を制御して切り替えさせる。   The switching unit 31 has an attenuator 33. The attenuator 33 can be connected to a pole on the opposite side of either the positive electrode 29 or the negative electrode 30 to which the signal generator 23 and the waveform observation device 25 are connected. Here, the reason why the signal generator 23, the waveform observation device 25, and the attenuator 33 are not connected to the same pole is that the input signal before application and the output signal before observation are not attenuated by the attenuator 33. The connection between the attenuator 33 and the solar cell string 3 is also switched by the switching control unit 32 controlling the switching unit 31.

信号発生装置２３及び波形観測装置２５が接続された極とは反対側の極は、減衰器３３が接続されるか、又は、減衰器３３が接続されずに開放端とされる。開放端に入力信号が達した場合、反射波が生成される。故障診断システム２７において診断する故障箇所に入力信号が達した場合も、反射波が生成される。一方、減衰器３３に達した信号は、減衰されて反射波は生成されない。   The pole on the opposite side to the pole to which the signal generator 23 and the waveform observation device 25 are connected is connected to the attenuator 33 or is open without being connected to the attenuator 33. When the input signal reaches the open end, a reflected wave is generated. A reflected wave is also generated when an input signal reaches a failure location diagnosed by the failure diagnosis system 27. On the other hand, the signal reaching the attenuator 33 is attenuated and no reflected wave is generated.

ここで、以下の説明で使用する用語を定義する。「正極入力信号」は、信号発生装置２３を正極２９に接続したときの入力信号である。「負極入力信号」は、負極３０に接続したときの入力信号である。また、「正極出力信号」は、正極入力信号に対する反射波であって、正極２９から出力される出力信号である。「負極出力信号」は、負極入力信号に対する反射波であって、負極３０から出力される出力信号である。さらに、「正極反射波到達時間」は、正極入力信号が印加されてから正極出力信号が観測されるまでの時間である。「負極反射波到達時間」は、負極入力信号が印加されてから負極出力信号が観測されるまでの時間である。さらに、「ストリング長」とは、太陽電池ストリング３の正極２９から負極３０までの距離である。   Here, terms used in the following description are defined. The “positive input signal” is an input signal when the signal generator 23 is connected to the positive electrode 29. The “negative input signal” is an input signal when connected to the negative electrode 30. The “positive output signal” is a reflected wave with respect to the positive input signal, and is an output signal output from the positive electrode 29. The “negative output signal” is a reflected wave with respect to the negative input signal and is an output signal output from the negative electrode 30. Furthermore, “positive electrode reflected wave arrival time” is the time from when the positive electrode input signal is applied until the positive electrode output signal is observed. The “negative electrode reflected wave arrival time” is the time from when the negative electrode input signal is applied until the negative electrode output signal is observed. Further, the “string length” is a distance from the positive electrode 29 to the negative electrode 30 of the solar cell string 3.

診断装置２８は、記憶部３５（本願請求項の「記憶手段」の一例）と、反射波評価部３７（本願請求項の「反射波評価手段」の一例）と、演算部３９（本願請求項の「演算手段」の一例）とを備える。記憶部３５は、太陽電池ストリング３の正極２９から負極３０までの距離であるストリング長Ｌ1を記憶する。反射波評価部３７は、波形観測装置２５により観測された正極出力信号及び負極出力信号を評価する。また、反射波評価部３７は、正極反射波到達時間及び負極反射波到達時間をそれぞれ決定して、記憶部３５に記憶させる。演算部３９は、正極２９又は負極３０から故障箇所までの距離を演算して推定する。このとき、ストリング長の情報に加え、正極反射波到達時間及び負極反射波到達時間に基づいて演算が行われる。 The diagnosis device 28 includes a storage unit 35 (an example of “storage unit” in the claims of the present application), a reflected wave evaluation unit 37 (an example of “reflected wave evaluation unit” in the claims of the present application), and a calculation unit 39 (claims of the present application). (An example of “calculation means”). The storage unit 35 stores a string length L 1 that is a distance from the positive electrode 29 to the negative electrode 30 of the solar cell string 3. The reflected wave evaluation unit 37 evaluates the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device 25. The reflected wave evaluation unit 37 determines the positive reflected wave arrival time and the negative reflected wave arrival time, and stores them in the storage unit 35. The calculation unit 39 calculates and estimates the distance from the positive electrode 29 or the negative electrode 30 to the failure location. At this time, the calculation is performed based on the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time in addition to the string length information.

ここで、正極反射波到達時間及び負極反射波到達時間を評価する際、正確を期して、ストリング長に信号発生装置２３から正極２９又は負極３０までのケーブル７の長さを含めることも考えられる。しかし、実際には、信号発生装置２３から正極２９又は負極３０までのケーブル７中において入力信号は非常に早く伝播する。一方、太陽電池ストリング３の中では入力信号は遅く伝播する。したがって、信号が信号発生装置２３から正極２９又は負極３０まで伝播するのに要する時間は、反射波到達時間全体と比較して問題にならないほど短い。   Here, when evaluating the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time, the length of the cable 7 from the signal generator 23 to the positive electrode 29 or the negative electrode 30 may be included in the string length for the sake of accuracy. . However, in practice, the input signal propagates very quickly in the cable 7 from the signal generator 23 to the positive electrode 29 or the negative electrode 30. On the other hand, the input signal propagates slowly in the solar cell string 3. Therefore, the time required for the signal to propagate from the signal generator 23 to the positive electrode 29 or the negative electrode 30 is so short that it does not become a problem as compared with the entire reflected wave arrival time.

以下においても、入力信号又は反射波の信号が信号発生装置２３から正極２９又は負極３０までのケーブル７を伝播する時間については、無視することとする。このことにより、故障箇所を簡便に推定可能となる。   In the following, the time for the input signal or the reflected wave signal to propagate through the cable 7 from the signal generator 23 to the positive electrode 29 or the negative electrode 30 is ignored. This makes it possible to easily estimate the failure location.

以下では、図４を用いて本願発明に係る故障診断の手順の一例について説明する。図４は、本願発明に係る故障診断手法の第１実施例の概要を示すフロー図である。後に説明する実施例２のフローと異なり、フロー当初は、減衰器３３を接続しない。   Below, an example of the procedure of the fault diagnosis based on this invention is demonstrated using FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the first embodiment of the failure diagnosis method according to the present invention. Unlike the flow of Example 2 described later, the attenuator 33 is not connected at the beginning of the flow.

＜第１切替〜第１評価＞
第１切替ステップＳ１−１において、切替制御部３２が、切替部３１に信号発生装置２３及び波形観測装置２５を正極２９又は負極３０のいずれか一方に接続させる。ここで、信号発生装置２３及び波形観測装置が接続された太陽電池ストリングの極を「１Ａ極」とする。ステップＳ１−１においては、減衰器３３は太陽電池ストリング３のいずれの極にも接続されていない。 <First switching to first evaluation>
In the first switching step S <b> 1-1, the switching control unit 32 causes the switching unit 31 to connect the signal generation device 23 and the waveform observation device 25 to either the positive electrode 29 or the negative electrode 30. Here, the pole of the solar cell string to which the signal generator 23 and the waveform observation apparatus are connected is referred to as “1A pole”. In step S <b> 1-1, the attenuator 33 is not connected to any pole of the solar cell string 3.

続いて、第１印加ステップＳ１−２において、信号発生装置２３が、入力信号を生成して太陽電池ストリング３に対して印加する。故障診断対象である太陽電池ストリング３が正常であれば、印加された入力信号は太陽電池ストリング３の１Ａ極とは反対側の極（以下、「１Ｂ極」とする）で反射される。太陽電池ストリング３のどこかに故障があれば、入力信号はその故障箇所で反射される。   Subsequently, in the first application step S1-2, the signal generator 23 generates an input signal and applies it to the solar cell string 3. If the solar cell string 3 that is the object of failure diagnosis is normal, the applied input signal is reflected at the pole opposite to the 1A pole of the solar cell string 3 (hereinafter referred to as “1B pole”). If there is a failure somewhere in the solar cell string 3, the input signal is reflected at the failure location.

第１観測ステップＳ１−３において、波形観測装置２５が、故障箇所又は１Ｂ極で反射されて１Ａ極から出力された出力信号を観測する。第１評価ステップＳ１−４において、反射波評価部３７が、観測された出力信号を評価し、入力信号の印加から出力信号の観測までの時間である反射波到達時間Ｔ１を決定して、記憶部３５にＴ１を記憶させる。 In 1st observation step S1-3, the waveform observation apparatus 25 observes the output signal reflected from the failure location or the 1B pole, and output from the 1A pole. In a first evaluation step S1-4, the reflected wave evaluation unit 37 evaluates the observed output signals, to determine the time reflection time T 1 which is from the application of the input signal to the observation of the output signal, T 1 is stored in the storage unit 35.

＜第２切替〜第２評価＞
続いて、第２切替ステップＳ１−５において、切替制御部３２が、切替部３１に信号発生装置２３及び波形観測装置２５を１Ｂ極に接続させる。ステップＳ１−５においても、減衰器３３は太陽電池ストリング３のいずれの極にも接続されていない。続いて、第２印加ステップＳ１−６において、信号発生装置２３が、入力信号を生成して太陽電池ストリング３に対して印加する。第２観測ステップＳ１−７において、波形観測装置２５が、故障箇所又は１Ａ極で反射されて１Ｂ極から出力された出力信号を観測する。第２評価ステップＳ１−８において、反射波評価部３７が、観測された出力信号を評価し、入力信号の印加から出力信号の観測までの時間である反射波到達時間Ｔ２を決定して、記憶部３５にＴ２を記憶させる。 <Second switching to second evaluation>
Subsequently, in the second switching step S1-5, the switching control unit 32 causes the switching unit 31 to connect the signal generator 23 and the waveform observation device 25 to the 1B pole. Also in step S1-5, the attenuator 33 is not connected to any pole of the solar cell string 3. Subsequently, in the second application step S1-6, the signal generator 23 generates an input signal and applies it to the solar cell string 3. In 2nd observation step S1-7, the waveform observation apparatus 25 observes the output signal reflected from the failure location or the 1A pole and output from the 1B pole. In a second evaluation step S1-8, the reflected wave evaluation unit 37 evaluates the observed output signals, to determine the reflection time T 2 is the time from the application of the input signal to the observation of the output signal, T 2 is stored in the storage unit 35.

＜第１判定〜故障診断＞
第１判定ステップＳ１−９において、演算部３９が、Ｔ１及びＴ２が等しいか否かを判定する。Ｔ１とＴ２とが異なる場合、故障箇所が存在すると判断する。故障箇所推定ステップＳ１−１４において、演算部３９が、１Ａ極から故障箇所までの距離Ｌｘを、Ｌｘ＝Ｌ１×Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）（本願請求項の式（１）に対応）に基づいて演算し、故障箇所を推定してフローを終了する。 <First determination to failure diagnosis>
In a first determination step S1-9, operation unit 39 determines whether T 1 and T 2 are equal. If T 1 and T 2 are different, it is determined that a fault location exists. In the failure location estimation step S1-14, the calculation unit 39 determines the distance L x from the 1A pole to the failure location as L x = L 1 × T 1 / (T 1 + T 2 ) (equation (1) in the claims) And the flow is terminated after estimating the fault location.

Ｔ１とＴ２とが等しい場合には、２つのケースが考えられる。１つ目のケースは、故障診断となる太陽電池ストリング３のちょうど真ん中に故障箇所が存在するケースである。２つ目のケースは、太陽電池ストリング３に故障箇所が存在しないケースである。これら２つのケースの判定のため、以下の処理により故障診断を行う。第３切替ステップＳ１−１０において、切替制御部３２が、切替部３１に対して、信号発生装置２３及び波形観測装置２５を１Ｂ極に接続させたまま、減衰器３３を１Ａ極に接続させる。続いて、第３印加ステップＳ１−１１において、信号発生装置２３が、入力信号を生成して太陽電池ストリング３に対して印加する。第３観測ステップＳ１−１２において、波形観測装置２５が、１Ｂ極から出力された出力信号を観測する。ただし、減衰器３３を１Ａ極に接続しているため、入力信号が減衰されて出力信号が反射されないこともあり得る。第２判定ステップＳ１−１３において、反射波評価部３７が、ステップＳ１−１９において反射波が観測されたか否かを判定する。反射波が観測されれば、太陽電池ストリング３に故障が存在することになるため、故障箇所推定ステップＳ１−１４において、演算部３９がＬｘを演算し、故障箇所を推定してフローを終了する。 If T 1 and T 2 are equal, two cases are considered. The first case is a case where a failure location exists in the middle of the solar cell string 3 that is a failure diagnosis. The second case is a case where no failure location exists in the solar cell string 3. In order to determine these two cases, failure diagnosis is performed by the following processing. In the third switching step S1-10, the switching control unit 32 causes the switching unit 31 to connect the attenuator 33 to the 1A pole while keeping the signal generator 23 and the waveform observation device 25 connected to the 1B pole. Subsequently, in the third application step S1-11, the signal generator 23 generates an input signal and applies it to the solar cell string 3. In the third observation step S1-12, the waveform observation device 25 observes the output signal output from the 1B pole. However, since the attenuator 33 is connected to the 1A pole, the input signal may be attenuated and the output signal may not be reflected. In 2nd determination step S1-13, the reflected wave evaluation part 37 determines whether the reflected wave was observed in step S1-19. If it is observed reflected wave, this means that there is a fault in the solar cell string 3, the fault location estimation step S1-14, computation unit 39 computes the L x, ends the flow estimated fault location To do.

また、第２判定ステップＳ１−１３において、反射波がなければ、故障診断対象である太陽電池ストリング３に故障箇所がないと評価され、ステップＳ１−１５において、診断装置２８が、太陽電池ストリング３は正常であると診断してフローを終了する。   In addition, if there is no reflected wave in the second determination step S1-13, it is evaluated that there is no failure location in the solar cell string 3 that is a failure diagnosis target. In step S1-15, the diagnostic device 28 determines that the solar cell string 3 Diagnoses that is normal and ends the flow.

なお、反射波評価部３７は、ステップＳ１−４及びステップＳ１−８においてそれぞれＴ１及びＴ２を決定する代わりに、ステップＳ１−８で、観測後にまとめてＴ１及びＴ２を決定してもよい。 The reflected wave evaluation unit 37 determines T 1 and T 2 collectively after observation in step S1-8 instead of determining T 1 and T 2 in steps S1-4 and S1-8, respectively. Also good.

また、ステップＳ１−９において、Ｔ１及びＴ２が等しいか否かは、反射波評価部３７が判定してもよい。 Further, in step S1-9, whether T 1 and T 2 are equal, the reflected wave evaluation unit 37 may determine.

さらに、ステップＳ１−１０において、信号発生装置２３を接続させる極とは反対側に減衰器３３を接続させればよく、切替制御部３２は、信号発生装置２３を１Ａ極に接続させ、減衰器３３を１Ｂ極に接続させてもよい。   Furthermore, in step S1-10, the attenuator 33 may be connected to the side opposite to the pole to which the signal generator 23 is connected, and the switching control unit 32 connects the signal generator 23 to the 1A pole and 33 may be connected to the 1B pole.

さらに、ステップＳ１−４又はステップＳ１−８において、反射波到達時間が異常に短い場合には、ケーブル７１又は７２のうち信号発生装置２３に近い側の故障の可能性があると診断してもよい。そのため、診断装置２８は、ケーブル７１又は７２の故障と診断してもよく、又は、正極又は負極のうち信号発生装置２３に近い側の極において故障であるとの診断に併せてケーブル７１又は７２の故障の可能性があると診断してもよい。 Further, in step S1-4 or Step S1-8, if the reflection time is abnormally short, the diagnosis that there is a possibility in the near side failure signal generator 23 of the cable 7 1 or 7 2 May be. Therefore, the diagnosis apparatus 28 may be diagnosed as failure of the cable 7 1 or 7 2, or, the cable in accordance with the diagnosis of a malfunction in the side of the pole closer to the signal generator 23 of the positive electrode or the negative electrode 7 it may be diagnosed that there is a possibility of 1 or 7 2 failure.

続いて、図５を用いて他の実施例について説明する。図５は、本願発明に係る故障診断手法の第２実施例の概要を示すフロー図であり、減衰器３３をフロー当初から接続するものである。以下、実施例１との相違点を中心に説明する。   Next, another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an outline of the second embodiment of the failure diagnosis method according to the present invention, in which the attenuator 33 is connected from the beginning of the flow. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described.

＜第１切替〜第１観測＞
第１切替ステップＳ２−１において、切替制御部３２が、切替部３１に信号発生装置２３及び波形観測装置２５を太陽電池ストリング３の正極２９又は負極３０のいずれかに接続させる。ここで、信号発生装置２３が接続された太陽電池ストリングの極を「２Ａ極」とする。また、切替制御部３２が、切替部３１に減衰器３３を太陽電池ストリング３の２Ａ極とは反対側の極（以下、「２Ｂ極」とする）に接続させる。続いて、第１印加ステップＳ２−２において、信号発生装置２３が、入力信号を生成して太陽電池ストリング３に対して印加する。第１観測ステップＳ２−３において、波形観測装置２５が、２Ａ極から出力された出力信号を観測し、少なくとも太陽電池ストリング３の故障箇所における反射波があれば、この反射波を観測する。 <First switching to first observation>
In the first switching step S 2-1, the switching control unit 32 causes the switching unit 31 to connect the signal generation device 23 and the waveform observation device 25 to either the positive electrode 29 or the negative electrode 30 of the solar cell string 3. Here, the pole of the solar cell string to which the signal generator 23 is connected is referred to as “2A pole”. In addition, the switching control unit 32 causes the switching unit 31 to connect the attenuator 33 to the pole opposite to the 2A pole of the solar cell string 3 (hereinafter referred to as “2B pole”). Subsequently, in the first application step S2-2, the signal generator 23 generates an input signal and applies it to the solar cell string 3. In 1st observation step S2-3, the waveform observation apparatus 25 observes the output signal output from the 2A pole, and if there is a reflected wave at least at the failure location of the solar cell string 3, this reflected wave is observed.

＜第１判定〜故障診断＞
第１判定ステップＳ２−４において、反射波評価部３７が、反射波が観測されたか否かを判定する。反射波が観測されていなければ、ステップＳ２−５において、診断装置２８が、太陽電池ストリング３は正常であると診断してフローを終了する。反射波が観測されていれば、第１評価ステップＳ２−６に進み、反射波評価部３７が、入力信号の印加から出力信号の観測までの時間である反射波到達時間Ｔ１を決定して、記憶部３５にＴ１を記憶させる。続いて、第２切替ステップＳ２−７において、切替制御部３２が、切替部３１に対して、減衰器３３を２Ｂ極とは非接続とすると共に、信号発生装置２３及び波形観測装置２５を太陽電池ストリング３の２Ｂ極に接続させる。 <First determination to failure diagnosis>
In 1st determination step S2-4, the reflected wave evaluation part 37 determines whether the reflected wave was observed. If the reflected wave is not observed, in step S2-5, the diagnosis device 28 diagnoses that the solar cell string 3 is normal and ends the flow. If it is observed reflected wave, the flow proceeds to the first evaluation step S2-6, the reflected wave evaluation unit 37 determines a time reflection time T 1 which is from the application of the input signal to the observation of the output signal Then, T 1 is stored in the storage unit 35. Subsequently, in the second switching step S2-7, the switching control unit 32 disconnects the attenuator 33 from the 2B pole with respect to the switching unit 31, and the signal generator 23 and the waveform observation device 25 are connected to the sun. Connect to the 2B pole of the battery string 3.

ここで、以下の処理は故障箇所からの反射波を観測するためのものであり、減衰器３３は、２Ａ極に接続させてもよいし、接続させずともよい。第２印加ステップＳ２−８において、信号発生装置２３が、入力信号を生成して２Ｂ極に印加する。第２観測ステップＳ２−９において、波形観測装置２５が、太陽電池ストリング３の２Ｂ極から出力された出力信号を観測する。第２評価ステップＳ２−１０において、反射波評価部３７が、観測された出力信号を評価し、入力信号の印加から出力信号の観測までの時間である反射波到達時間Ｔ２を決定して、記憶部３５にＴ２を記憶させる。故障箇所推定ステップＳ２−１１において、演算部３９が、信号発生装置２３から故障箇所までの距離ＬｘをＬｘ＝Ｌ１×Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）（本願請求項の式（１）に対応）に基づいて演算し、故障箇所を推定してフローを終了する。 Here, the following processing is for observing a reflected wave from the failure location, and the attenuator 33 may or may not be connected to the 2A pole. In the second application step S2-8, the signal generator 23 generates an input signal and applies it to the 2B pole. In the second observation step S2-9, the waveform observation device 25 observes the output signal output from the 2B pole of the solar cell string 3. In a second evaluation step S2-10, the reflected wave evaluation unit 37 evaluates the observed output signals, to determine the reflection time T 2 is the time from the application of the input signal to the observation of the output signal, T 2 is stored in the storage unit 35. In the failure location estimation step S2-11, the calculation unit 39 calculates the distance L x from the signal generator 23 to the failure location as L x = L 1 × T 1 / (T 1 + T 2 ) (equation (1) )), The failure location is estimated, and the flow is terminated.

ここで、実施例１及び実施例２のフローを比較する。   Here, the flow of Example 1 and Example 2 is compared.

図４に示す実施例１のフローにおいては、太陽電池ストリング３に故障箇所が存在する場合は、Ｔ１及びＴ２が等しくない限り、減衰器３３を用いずに故障診断が行われる。一般的に、故障が存在してＴ１及びＴ２が等しいケースは少ない。また、通常、信号発生装置２３の接続を切り替えること手間は、新たに減衰器３３を太陽電池ストリング３に接続する手間に比べると小さいものである。したがって、例えば太陽電池ユーザーからの依頼で特定の太陽電池ストリング３の故障診断を行う場合等、故障診断対象である太陽電池ストリング３が故障している可能性が高い場合には、実施例１のフローが有用である。 In the flow of Example 1 shown in FIG. 4, when a failure location exists in the solar cell string 3, failure diagnosis is performed without using the attenuator 33 unless T 1 and T 2 are equal. In general, there are few cases where a fault exists and T 1 and T 2 are equal. Further, the time and labor for switching the connection of the signal generator 23 is usually smaller than the time and labor for newly connecting the attenuator 33 to the solar cell string 3. Therefore, for example, when a failure diagnosis of a specific solar cell string 3 is performed at the request of a solar cell user, there is a high possibility that the solar cell string 3 that is the target of failure diagnosis is in failure. Flow is useful.

一方、図５に示す実施例２のフローにおいては、太陽電池ストリング３にフロー当初から減衰器３３を接続させる。太陽電池ストリング３が故障箇所を有しない場合、切替動作は第１切替ステップＳ２−１のみで済む。したがって、例えば定期診断を行う場合等、故障診断対象の太陽電池ストリングが正常である可能性が高い場合には、実施例２のフローが有用である。   On the other hand, in the flow of Example 2 shown in FIG. 5, the attenuator 33 is connected to the solar cell string 3 from the beginning of the flow. When the solar cell string 3 does not have a failure location, the switching operation is only the first switching step S2-1. Therefore, the flow of Example 2 is useful when there is a high possibility that the solar cell string subject to failure diagnosis is normal, for example, when performing periodic diagnosis.

続いて、よりシンプルな故障診断の方式として、何枚目の太陽電池モジュール５が故障しているかについて判断する処理について説明する。   Subsequently, as a simpler failure diagnosis method, a process for determining how many solar cell modules 5 have failed will be described.

すなわち、図３の記憶部３５には、ストリング長Ｌ１に代えて、太陽電池ストリング３が有する太陽電池モジュール５の全枚数Ｎ１を記憶させる。そして、演算部３９は、図４の故障箇所推定ステップＳ１−１４又は図５の故障箇所推定ステップＳ２−１１において、正極又は負極から故障位置までの太陽電池モジュール５の枚数ＮｘをＮｘ＝Ｎ１×Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）（本願請求項の式（２）に対応）に基づいて演算し、故障箇所を推定して診断する。 That is, the total number N 1 of the solar cell modules 5 included in the solar cell string 3 is stored in the storage unit 35 of FIG. 3 instead of the string length L 1 . Then, in the failure location estimation step S1-14 in FIG. 4 or the failure location estimation step S2-11 in FIG. 5, the calculation unit 39 calculates the number N x of the solar cell modules 5 from the positive electrode or the negative electrode to the failure location as N x = An operation is performed based on N 1 × T 1 / (T 1 + T 2 ) (corresponding to equation (2) in the claims of the present application), and the failure location is estimated and diagnosed.

実施例３の処理は、実施例１及び実施例２の処理と比較して、故障した太陽電池モジュールを容易に特定できる。そのため、例えば故障した太陽電池モジュールの交換を目的とする場合のように、故障している太陽電池モジュールを特定すれば十分な場合、実施例３の故障診断フローが特に有効であると考えられる。   Compared with the process of Example 1 and Example 2, the process of Example 3 can identify the solar cell module which failed. Therefore, the failure diagnosis flow of Example 3 is considered particularly effective when it is sufficient to identify a failed solar cell module, for example, when the purpose is to replace a failed solar cell module.

以下では、太陽電池ストリング３のモデルに対して、本願実施の形態に係るフローを適用したシミュレーションについて説明する。   Below, the simulation which applied the flow which concerns on this-application embodiment with respect to the model of the solar cell string 3 is demonstrated.

まず、図６及び図７を参照して、シミュレーションに用いたモデルの一例について説明する。図６は、シミュレーションモデル５１の一例を示す図である。   First, an example of a model used for the simulation will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the simulation model 51.

図６に示すシミュレーションモデル５１において、信号発生装置２３と、抵抗５３と、ケーブル７１のモデルであるケーブルモデル５５1と、太陽電池ストリング３のモデルである太陽電池ストリングモデル５７と、ケーブル７２のモデルであるケーブルモデル５５2が順に直列に接続される。ケーブル５５2の接続されていない側の端は、接続端子８１により減衰器３３のモデルである減衰器モデル８３が接続され、又は、接続せずに開放端とされる。 In the simulation model 51 shown in FIG. 6, the signal generator 23, a resistor 53, a cable model 55 1 is a cable 71 of the model, the solar cell string model 57 is a model of the solar cell string 3, the cable 7 2 cable model 55 2 is the model are sequentially connected in series. End unconnected end of the cable 55 2, a connection terminal 81 attenuator model 83 is a model of the attenuator 33 is connected by, or is an open end not connected.

信号発生装置２３から印加された入力信号は、太陽電池ストリング５７の故障箇所又は開放端で反射され、図示を省略する波形観測装置２５によって観測される。   The input signal applied from the signal generator 23 is reflected at the failure location or the open end of the solar cell string 57 and is observed by the waveform observation device 25 (not shown).

図６の太陽電池ストリングモデル５７において、１２枚の太陽電池モジュール５のモデルが直列に接続されている。太陽電池モジュール５のモデルは、故障箇所のない太陽電池モジュールのモデルである正常モデル５８と故障している太陽電池モジュールのモデルである故障モデル５９が区別されている。図６では、太陽電池ストリングモデル５７の正極２９が信号発生装置２３側に接続されており、正極２９側から数えて３枚目の太陽電池モジュールが故障しているとする。太陽電池ストリングモデル５７の負極３０から入力信号を印加する際には、負極３０を信号発生装置２３側に接続する。   In the solar cell string model 57 of FIG. 6, twelve solar cell module 5 models are connected in series. The model of the solar cell module 5 is distinguished from a normal model 58 which is a model of a solar cell module having no failure portion and a failure model 59 which is a model of a failed solar cell module. In FIG. 6, it is assumed that the positive electrode 29 of the solar cell string model 57 is connected to the signal generator 23 side, and the third solar cell module counted from the positive electrode 29 side is out of order. When an input signal is applied from the negative electrode 30 of the solar cell string model 57, the negative electrode 30 is connected to the signal generator 23 side.

図６のケーブルモデル５５1において、抵抗６１並びに直列に接続された抵抗６３及びコイル６５が並列に接続されて部分回路６７を形成している。３つの部分回路６７1、６７2及び６７3が順に直列に接続されている。また、３つの部分回路６７1、６７2及び６７3の間をつなぐ２つの経路はそれぞれ分岐しており、それぞれコンデンサ６９1及び６９2を介して接地されている。 The cable model 55 1 in Figure 6, to form a partial circuit 67 resistor 61 and the resistor 63 and coil 65 are connected in series are connected in parallel. Three partial circuits 67 1 , 67 2 and 67 3 are sequentially connected in series. Further, two paths connecting the three partial circuits 67 1 , 67 2 and 67 3 are branched, and are grounded via capacitors 69 1 and 69 2 , respectively.

図６の正常モデル５８において、コンデンサ７１及び抵抗７３が並列に接続されて部分回路７４を形成しており、コイル７５、部分回路７４、コイル７６が順に直列に接続されている。また、コイル７５、部分回路７４、コイル７６の間をつなぐ２つの経路はそれぞれ分岐しており、それぞれコンデンサ７７1及び７７2を介して接地されている。 In the normal model 58 of FIG. 6, a capacitor 71 and a resistor 73 are connected in parallel to form a partial circuit 74, and a coil 75, a partial circuit 74, and a coil 76 are sequentially connected in series. Two paths connecting the coil 75, the partial circuit 74, and the coil 76 are branched, and are grounded via capacitors 77 1 and 77 2 , respectively.

図６の故障モデル５９は、正常モデル５８において、正極側に故障による高抵抗化が生じたものである。すなわち、故障モデル５９において、正極側正常モデルとコイル７９（正常モデル５８のコイル７５に対応）との間に抵抗８０が接続されている。抵抗８０によって、故障による高抵抗化が表現されている。   The failure model 59 in FIG. 6 is obtained by increasing the resistance due to the failure on the positive electrode side in the normal model 58. That is, in the failure model 59, the resistor 80 is connected between the positive-side normal model and the coil 79 (corresponding to the coil 75 of the normal model 58). The resistance 80 represents an increase in resistance due to a failure.

図６の減衰器モデル８３は、接続端子８１と抵抗８４が直列に接続され、接続端子８１とは反対の端子が開放端である。接続端子８１、抵抗８４及び開放端の間をつなぐ２つの経路はそれぞれ分岐しており、それぞれ抵抗８５1及び８５2を介して接地されている。減衰器に入力された信号は、接地された分岐へと流れて反射されない。 In the attenuator model 83 of FIG. 6, a connection terminal 81 and a resistor 84 are connected in series, and a terminal opposite to the connection terminal 81 is an open end. Connecting terminals 81, two paths connecting the resistor 84 and the open end is branched respectively, are grounded via a resistor 85 1 and 85 2. The signal input to the attenuator flows to the grounded branch and is not reflected.

続いて、図７を参照して、波形観測装置２５が観測した出力信号から故障箇所を診断する流れについて説明する。図７は、減衰器モデル８３を接続しない場合の太陽電池ストリングモデル５７の（ａ）正極出力信号及び（ｂ）負極出力信号の一例を示す図である。   Next, the flow of diagnosing a failure location from the output signal observed by the waveform observation device 25 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of (a) a positive electrode output signal and (b) a negative electrode output signal of the solar cell string model 57 when the attenuator model 83 is not connected.

図７（ａ）において、太陽電池ストリングモデル５７が有する１２枚の太陽電池モジュール５のうち、正極から見て３枚目、６枚目又は９枚目の太陽電池モジュールが故障している場合の正極出力信号と、故障箇所のない太陽電池ストリングモデルからの正極出力信号が示されている。ＴＦ３Ｐ、ＴＦ６Ｐ、ＴＦ９Ｐ及びＴＦ０Ｐは、それぞれ、正極入力信号の印加から各正極出力信号の立ち上がりの変曲点まで時間とした正極反射波到達時間を示す。図７より、ＴＦ３Ｐ＜ＴＦ６Ｐ＜ＴＦ９Ｐ＜ＴＦ０Ｐであり、入力印加後に太陽電池ストリング３で反射されて観測されるまでの信号経路の長短の順と一致している。   In FIG. 7A, among the 12 solar cell modules 5 included in the solar cell string model 57, the third, sixth, or ninth solar cell module as viewed from the positive electrode is broken. A positive output signal and a positive output signal from a solar cell string model with no fault are shown. TF3P, TF6P, TF9P, and TF0P respectively indicate the positive electrode reflected wave arrival time as the time from the application of the positive input signal to the rising inflection point of each positive output signal. From FIG. 7, TF3P <TF6P <TF9P <TF0P, which is in accord with the order of the length of the signal path after being reflected by the solar cell string 3 after being applied and observed.

同様に、図７（ｂ）において、正極から見て３枚目、６枚目又は９枚目の太陽電池モジュールが故障している場合の負極出力信号と、故障箇所のない太陽電池ストリングモデルからの負極出力信号が示されている。同様に決定された負極反射波到達時間が、それぞれＴＦ０Ｍ、ＴＦ３Ｍ、ＴＦ６Ｍ、ＴＦ９Ｍとして示されている。図７（ｂ）より、ＴＦ９Ｍ＜ＴＦ６Ｍ＜ＴＦ３Ｍ＜ＴＦ０Ｍであり、これも入力信号印加後に太陽電池ストリング３で反射されて観測されるまでの信号経路の長短の順と一致している。   Similarly, in FIG. 7B, from the negative electrode output signal when the third, sixth or ninth solar cell module as viewed from the positive electrode is out of order, and from the solar cell string model having no failure portion. The negative output signal is shown. Similarly determined negative electrode reflected wave arrival times are shown as TF0M, TF3M, TF6M, and TF9M, respectively. From FIG. 7B, TF9M <TF6M <TF3M <TF0M, which also coincides with the order of the length of the signal path until it is reflected and observed by the solar cell string 3 after the input signal is applied.

ここで、図８及び図９を参照して、出力信号から反射波到達時間を判断する手法を２つ説明する。図８は、正極出力信号から負極出力信号を差し引いた差分波形の一例である。図９は、（ａ）正極出力信号及び（ｂ）負極出力信号の微分波形の一例である。   Here, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, two methods for determining the reflected wave arrival time from the output signal will be described. FIG. 8 is an example of a differential waveform obtained by subtracting the negative output signal from the positive output signal. FIG. 9 is an example of differential waveforms of (a) the positive output signal and (b) the negative output signal.

第１に、正極出力信号から負極出力信号を差し引いた差分波形の変曲点から反射波到達時間を求める手法である。図８において、正極２９に近い太陽電池モジュールが故障した場合（３枚目及び６枚目が故障した場合）、差分波形は主に電圧が正の領域に現れている。一方、負極３０に近い太陽電池モジュール５が故障した場合（９枚目が故障した場合）、差分波形は主に電圧が負の領域に現れている。いずれの場合も、差分波形の立ち上がりにおける変曲点から正極反射波到達時間を読み取り、差分波形の立ち下がりにおける変曲点から負極反射波到達時間を読み取る。   The first method is to obtain the reflected wave arrival time from the inflection point of the differential waveform obtained by subtracting the negative output signal from the positive output signal. In FIG. 8, when the solar cell module close to the positive electrode 29 fails (when the third and sixth sheets fail), the difference waveform appears mainly in the positive voltage region. On the other hand, when the solar cell module 5 close to the negative electrode 30 fails (when the ninth one fails), the difference waveform appears mainly in the negative voltage region. In either case, the positive electrode reflected wave arrival time is read from the inflection point at the rising edge of the differential waveform, and the negative electrode reflected wave arrival time is read from the inflection point at the falling edge of the differential waveform.

第２に、出力信号の微分波形の極大値から反射波到達時間を求める手法である。出力信号波形の変曲点は、図９（ａ）及び（ｂ）に示した微分波形の極大値として現れており、それらの極大値から正極反射波到達時間及び負極反射波到達時間を読み取る。波形からは変曲点よりも極大となる点の方が読み取りやすいため、差分波形を用いるよりも微分波形を用いる方が反射波到達時間の特定に正確を期すことができる。   Second, the reflected wave arrival time is obtained from the maximum value of the differential waveform of the output signal. The inflection point of the output signal waveform appears as the maximum value of the differential waveform shown in FIGS. 9A and 9B, and the positive reflected wave arrival time and the negative reflected wave arrival time are read from these maximum values. From the waveform, it is easier to read the point that is the maximum than the inflection point. Therefore, it is possible to specify the reflected wave arrival time more accurately by using the differential waveform than by using the differential waveform.

続いて、表１及び表２を参照して、太陽電池モジュールの枚数（１２枚）及び図９の出力信号波形の微分波形から求めた反射波到達時間（表１の第１計測値）を基に、実施例３にある数式（本願請求項の式（２）に対応）により故障箇所を推定した結果（表２の第１推定故障位置）について説明する。   Subsequently, referring to Tables 1 and 2, based on the number of solar cell modules (12) and the reflected wave arrival time (first measured value in Table 1) obtained from the differential waveform of the output signal waveform of FIG. Next, a description will be given of a result (first estimated failure position in Table 2) of estimating the failure location by the mathematical expression in Example 3 (corresponding to Expression (2) in the claims of the present application).

表１（第１計測値）にあるように、図９の出力信号波形の微分波形から反射波到達時間が算出された。表２（第１推定故障）に示すように、推定故障位置を示す値として、期待値に対して±５％以内の値が得られた。太陽電池ストリングにおいて、何枚目の太陽電池モジュールが故障しているかを診断する上で十分な精度といえる。   As shown in Table 1 (first measurement value), the reflected wave arrival time was calculated from the differential waveform of the output signal waveform of FIG. As shown in Table 2 (first estimated failure), a value within ± 5% of the expected value was obtained as a value indicating the estimated failure position. In the solar cell string, it can be said that the accuracy is sufficient to diagnose how many solar cell modules are out of order.

ここで、故障診断対象の太陽電池ストリング３の真ん中付近が故障している場合、図７に例示した出力信号の波形は、正極出力信号も負極出力信号も似たものとなる。そのため、太陽電池ストリングが正常である場合との区別が困難と考えられる。   Here, when the vicinity of the middle of the solar cell string 3 to be diagnosed is faulty, the waveform of the output signal illustrated in FIG. 7 is similar to the positive output signal and the negative output signal. Therefore, it is considered difficult to distinguish from the case where the solar cell string is normal.

そこで、図１０並びに表１及び表２を参照して、減衰器モデル８３を接続させた故障診断について説明する。図１０は、減衰器モデル８３を接続した場合の太陽電池ストリングモデル５７の（ａ）正極出力信号及び（ｂ）負極出力信号の一例を示す図である。   The failure diagnosis with the attenuator model 83 connected will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of (a) a positive electrode output signal and (b) a negative electrode output signal of the solar cell string model 57 when the attenuator model 83 is connected.

図１０において、故障箇所のない太陽電池ストリング３からの出力信号は、減衰器モデル８３によって信号が減衰されたために反射波が無いことを反映し、立ち上がりが見られない。一方、３枚目、６枚目、９枚目が故障した太陽電池ストリング３からの出力波形は、図７同様に立ち上がりが見られる。   In FIG. 10, the output signal from the solar cell string 3 having no failure portion reflects the absence of a reflected wave because the signal is attenuated by the attenuator model 83, and no rising is observed. On the other hand, the output waveform from the solar cell string 3 in which the third, sixth, and ninth sheets have failed rises as in FIG.

このように、反射がない場合の出力信号波形は、反射がある場合の出力信号波形と明確に区別して判定することが可能である。したがって、減衰器モデル８３を接続させることで、太陽電池ストリング３に故障箇所がない場合と真ん中付近が故障している場合とを明確に診断することが可能である（図４の第２判定ステップＳ１−１３及び図５の判定ステップＳ２−４参照）。また、表１（第２計測値）及び表２（第２推定故障位置）に示すように、減衰器モデル８３を接続した場合のシミュレーションからも、期待値に対して±５％以内の値が得られている。   Thus, the output signal waveform in the absence of reflection can be clearly distinguished from the output signal waveform in the presence of reflection. Therefore, by connecting the attenuator model 83, it is possible to clearly diagnose the case where the solar cell string 3 has no failure portion and the case where the middle portion has a failure (second determination step in FIG. 4). (See S1-13 and determination step S2-4 in FIG. 5). Further, as shown in Table 1 (second measured value) and Table 2 (second estimated failure position), a value within ± 5% of the expected value is also obtained from the simulation when the attenuator model 83 is connected. Has been obtained.

以上のように、故障診断対象の太陽電池ストリング３を診断する上で、故障箇所のないな太陽電池ストリングを必要とせず、故障箇所を十分な精度で特定することが可能である。   As described above, when diagnosing the solar cell string 3 to be subjected to failure diagnosis, it is possible to specify the failure location with sufficient accuracy without requiring a solar cell string having no failure location.

なお、実施の形態（実施例１、実施例２及び実施例３）における故障診断において、太陽電池ストリング３の正極２９及び負極３０のそれぞれに対して、信号発生装置２３を１つずつ備える構成としてもよい。同様に、正極２９及び負極３０のそれぞれに対して、波形観測装置２５を１つずつ備える構成としてもよい。   In the failure diagnosis in the embodiment (Example 1, Example 2 and Example 3), the signal generator 23 is provided for each of the positive electrode 29 and the negative electrode 30 of the solar cell string 3. Also good. Similarly, a configuration in which one waveform observation device 25 is provided for each of the positive electrode 29 and the negative electrode 30 may be employed.

また、いずれの極から印加した信号に由来する出力信号であるかを明確にするために、例えば一方の極への入力信号と異なる波形の入力信号を反対側の極に印加するとしてもよい。具体的には、一方の極には立ち上がりの入力信号を印加し、反対側の極には立ち下がりの入力信号を印加するとしてもよい。   Further, in order to clarify which output signal is derived from a signal applied from which pole, for example, an input signal having a waveform different from that of the input signal to one pole may be applied to the opposite pole. Specifically, a rising input signal may be applied to one pole, and a falling input signal may be applied to the opposite pole.

３ 太陽電池ストリング、２３ 信号発生装置、２５ 波形観測装置、２７ 故障診断システム、２８ 診断装置、３１ 切替部、３２ 切替制御部、３３ 減衰器、３５ 反射波制御部、３７ 演算部、３９ 記憶部   3 Solar cell string, 23 Signal generator, 25 Waveform observation device, 27 Fault diagnosis system, 28 Diagnosis device, 31 Switching unit, 32 Switching control unit, 33 Attenuator, 35 Reflected wave control unit, 37 Calculation unit, 39 Storage unit

Claims (8)

複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システムであって、
前記太陽電池ストリングの正極に接続されて負極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である正極入力信号及び前記負極に接続されて前記正極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である負極入力信号を発生させて印加することが可能な信号発生装置と、
前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号及び前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測装置と、
前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号により前記故障箇所を推定する診断装置とを備え、
前記診断装置は、
前記太陽電池ストリングの前記正極から前記負極までの距離であるストリング長を記憶する記憶手段と、
前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号を評価して、前記正極入力信号の印加から前記正極出力信号の観測までの時間である正極反射波到達時間及び前記負極入力信号の印加から前記負極出力信号の観測までの時間である負極反射波到達時間をそれぞれ決定して、前記記憶手段に記憶させる反射波評価手段と、
前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離を、前記ストリング長の情報に加え、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間に基づいて推定する演算手段とを備える、故障診断システム。 A failure diagnosis system for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series,
A positive input signal that is an input signal to the solar cell string when connected to the positive electrode of the solar cell string and not connected to the negative electrode, and to the solar cell string when connected to the negative electrode and not connected to the positive electrode A signal generator capable of generating and applying a negative input signal that is an input signal of
A positive output signal which is a reflected wave with respect to the positive input signal and output from the positive electrode and a negative output signal which is a reflected wave with respect to the negative input signal and output from the negative electrode are observed. A waveform observation device capable of
A diagnostic device for estimating the fault location from the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device;
The diagnostic device comprises:
Storage means for storing a string length which is a distance from the positive electrode to the negative electrode of the solar cell string;
Evaluating the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observing device, and a positive reflected wave arrival time and a negative input signal that are times from application of the positive input signal to observation of the positive output signal A reflected wave evaluation means for determining the negative electrode reflected wave arrival time, which is the time from the application of the negative electrode output signal to the observation of the negative electrode output signal, and storing it in the storage means;
A failure diagnosis system comprising: a calculation unit that estimates a distance from the positive electrode or the negative electrode to the failure location based on the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time in addition to the string length information. 前記太陽電池ストリングに接続可能であり、前記太陽電池ストリングにより伝達された信号を減衰して反射させない減衰器と、
前記正極又は前記負極と前記信号発生装置又は前記減衰器との接続を切り替える切替部と、
前記切替部の接続動作を制御する切替制御部を備え、
前記切替制御部が前記切替部に前記正極又は前記負極のいずれか一方の極と前記信号発生装置とを接続させると共に前記減衰器は前記正極にも前記負極にも非接続とし、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、及び、前記切替制御部が前記切替部に前記一方の極とは反対側の極と前記信号発生装置とを接続させると共に前記減衰器は前記正極にも前記負極にも非接続とし、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間を決定し、
前記正極反射波到達時間と前記負極反射波到達時間が異なると判断される場合に、前記診断装置は、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離を、前記ストリング長の情報に加え、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間に基づいて推定し、
前記正極反射波到達時間と前記負極反射波到達時間が等しいと判断される場合には、
前記切替制御部は、前記信号発生装置を接続させた極とは反対側の極と前記減衰器とを接続させ、
前記波形観測装置は、前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を観測し、
前記反射波評価手段は、反射波の有無を判断し、
反射波があると判断された場合には、前記診断装置は、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離を、前記ストリング長の情報に加え、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間に基づいて推定し、
反射波がないと判断された場合には、前記診断装置は、前記太陽電池ストリングが正常であると推定して診断する、請求項１記載の故障診断システム。 An attenuator that is connectable to the solar cell string and does not attenuate and reflect the signal transmitted by the solar cell string;
A switching unit for switching the connection between the positive electrode or the negative electrode and the signal generator or the attenuator;
A switching control unit for controlling the connection operation of the switching unit,
The switching control unit causes the switching unit to connect either the positive electrode or the negative electrode and the signal generator, and the attenuator is disconnected from the positive electrode or the negative electrode, and the reflected wave evaluation is performed. The means evaluates the reflected wave of the input signal applied by the signal generator, and the switching controller connects the signal generator with the pole opposite to the one pole to the switching unit. And the attenuator is disconnected from the positive electrode and the negative electrode, and the reflected wave evaluation means evaluates the reflected wave of the input signal applied by the signal generator, so that the positive reflected wave arrival time and Determining the negative electrode reflected wave arrival time;
When it is determined that the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time are different, the diagnostic device adds the distance from the positive electrode or the negative electrode to the failure location in the string length information, and Estimated based on the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time,
When it is determined that the positive electrode reflected wave arrival time and the negative electrode reflected wave arrival time are equal,
The switching control unit connects the attenuator with the pole opposite to the pole to which the signal generator is connected,
The waveform observation device observes a reflected wave of the input signal applied by the signal generator,
The reflected wave evaluation means determines the presence or absence of a reflected wave,
If it is determined that there is a reflected wave, the diagnostic device adds the distance from the positive electrode or the negative electrode to the failure location in addition to the information on the string length, the positive electrode reflected wave arrival time, and the negative electrode reflected wave. Estimate based on arrival time,
The failure diagnosis system according to claim 1, wherein if it is determined that there is no reflected wave, the diagnosis device estimates and diagnoses that the solar cell string is normal. 前記太陽電池ストリングに接続可能であり、前記太陽電池ストリングにより伝達された信号を減衰して反射させない減衰器と、
前記正極又は前記負極と前記信号発生装置又は前記減衰器との接続を切り替える切替部と、
前記切替部の接続動作を制御する切替制御部を備え、
前記切替制御部は、前記切替部に前記正極又は前記負極のいずれか一方の極と前記信号発生装置とを接続させると共に前記一方の極とは反対側の極と前記減衰器とを接続させ、
前記反射波評価手段は、前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波の有無を判断し、
反射波がないと判断された場合には、前記診断装置は、前記太陽電池ストリングが正常であると推定して診断し、
反射波があると判断された場合には、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、及び、前記切替制御部が前記切替部に接続を切り替えさせることにより前記反対側の極と前記信号発生装置とを接続させ、前記反射波評価手段が前記信号発生装置により印加された入力信号の反射波を評価することにより、前記正極反射波到達時間及び前記負極反射波到達時間を決定し、前記診断装置は、前記故障箇所を推定する、請求項１記載の故障診断システム。 An attenuator that is connectable to the solar cell string and does not attenuate and reflect the signal transmitted by the solar cell string;
A switching unit for switching the connection between the positive electrode or the negative electrode and the signal generator or the attenuator;
A switching control unit for controlling the connection operation of the switching unit,
The switching control unit causes the switching unit to connect either the positive electrode or the negative electrode and the signal generator and connect the attenuator and the pole opposite to the one pole,
The reflected wave evaluation means determines the presence or absence of a reflected wave of the input signal applied by the signal generator,
When it is determined that there is no reflected wave, the diagnostic device estimates and diagnoses that the solar cell string is normal,
When it is determined that there is a reflected wave, the reflected wave evaluation means evaluates the reflected wave of the input signal applied by the signal generator, and the switching control unit connects to the switching unit. The opposite pole and the signal generator are connected by switching, and the reflected wave evaluation means evaluates the reflected wave of the input signal applied by the signal generator, so that the positive reflected wave arrival time is The failure diagnosis system according to claim 1, wherein the negative electrode reflected wave arrival time is determined, and the diagnosis device estimates the failure location. 複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断装置であって、
前記太陽電池ストリングの正極から負極までの距離であるストリング長又は前記太陽電池モジュールの枚数を記憶する記憶手段と、
前記ストリング長又は前記太陽電池モジュールの枚数の情報に加え、信号発生装置が前記太陽電池ストリングの正極又は負極のいずれか一方の極に順に接続される度に入力信号を生成して前記太陽電池ストリングに印加したときに波形観測装置により観測された２つの反射波を比較して得られた情報に基づいて、前記太陽電池ストリングの故障箇所を推定する演算手段とを備える故障診断装置。 A failure diagnosis device that estimates and diagnoses a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series,
Storage means for storing a string length that is a distance from a positive electrode to a negative electrode of the solar cell string or the number of the solar cell modules;
In addition to information on the string length or the number of the solar cell modules, the solar cell string is generated by generating an input signal every time a signal generator is sequentially connected to either the positive electrode or the negative electrode of the solar cell string. A fault diagnosis apparatus comprising: an arithmetic means for estimating a fault location of the solar cell string based on information obtained by comparing two reflected waves observed by the waveform observation apparatus when applied to the solar cell string. 複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システムにおける故障診断方法であって、
前記故障診断システムは、
前記太陽電池ストリングの正極に接続されて負極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である正極入力信号及び前記負極に接続されて前記正極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である負極入力信号を発生させて印加することが可能な信号発生装置と、
前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号及び前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測装置と、
前記太陽電池ストリングの前記正極から前記負極までの距離であるストリング長Ｌ1を記憶する記憶手段を有し、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号により前記故障箇所を推定する診断装置とを備え、
前記診断装置が有する反射波評価手段が、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号を評価して、前記正極入力信号の印加から前記正極出力信号の観測までの時間である正極反射波到達時間Ｔ1及び前記負極入力信号の印加から前記負極出力信号の観測までの時間である負極反射波到達時間Ｔ2をそれぞれ決定して、前記記憶手段に記憶させる評価ステップと、
前記診断装置が有する演算手段が、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの距離Ｌxを式（１）により演算して前記太陽電池ストリングの前記故障箇所を推定する推定ステップを含む、故障診断方法。
A failure diagnosis method in a failure diagnosis system for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series,
The failure diagnosis system includes:
A positive input signal that is an input signal to the solar cell string when connected to the positive electrode of the solar cell string and not connected to the negative electrode, and to the solar cell string when connected to the negative electrode and not connected to the positive electrode A signal generator capable of generating and applying a negative input signal that is an input signal of
A positive output signal which is a reflected wave with respect to the positive input signal and output from the positive electrode and a negative output signal which is a reflected wave with respect to the negative input signal and output from the negative electrode are observed. A waveform observation device capable of
Storage means for storing a string length L 1 which is a distance from the positive electrode to the negative electrode of the solar cell string, and the failure location is determined by the positive electrode output signal and the negative electrode output signal observed by the waveform observation device. A diagnostic device for estimation,
The reflected wave evaluation means of the diagnostic device evaluates the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device, and the time from application of the positive input signal to observation of the positive output signal An evaluation step of determining a negative reflected wave arrival time T 1 and a negative reflected wave arrival time T 2 that is a time from application of the negative input signal to observation of the negative output signal, respectively, and storing them in the storage means;
The fault diagnosis includes a calculation step in which the calculation unit included in the diagnostic apparatus calculates a distance L x from the positive electrode or the negative electrode to the fault location according to Equation (1) to estimate the fault location of the solar cell string. Method.
複数の太陽電池モジュールを直列に接続した太陽電池ストリングを有する太陽電池アレイの故障箇所を推定して診断する故障診断システムにおける故障診断方法であって、
前記故障診断システムは、
前記太陽電池ストリングの正極に接続されて負極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である正極入力信号及び前記負極に接続されて前記正極には接続されないときの前記太陽電池ストリングへの入力信号である負極入力信号を発生させて印加することが可能な信号発生装置と、
前記正極入力信号に対する反射波であって前記正極から出力される出力信号である正極出力信号及び前記負極入力信号に対する反射波であって前記負極から出力される出力信号である負極出力信号を観測することが可能な波形観測装置と、
前記太陽電池ストリングの枚数Ｎ1を記憶する記憶手段を有し、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号により前記故障箇所を推定する診断装置とを備え、
前記診断装置が有する反射波評価手段が、前記波形観測装置により観測された前記正極出力信号及び前記負極出力信号を評価して、前記正極入力信号の印加から前記正極出力信号の観測までの時間である正極反射波到達時間Ｔ1及び前記負極入力信号の印加から前記負極出力信号の観測までの時間である負極反射波到達時間Ｔ2をそれぞれ決定して、前記記憶手段に記憶させる評価ステップと、
前記診断装置が有する演算手段が、前記正極又は前記負極から前記故障箇所までの太陽電池モジュールの枚数Ｎxを式（２）により演算して前記太陽電池ストリングの前記故障箇所を推定する推定ステップを含む、故障診断方法。
A failure diagnosis method in a failure diagnosis system for estimating and diagnosing a failure location of a solar cell array having a solar cell string in which a plurality of solar cell modules are connected in series,
The failure diagnosis system includes:
A positive input signal that is an input signal to the solar cell string when connected to the positive electrode of the solar cell string and not connected to the negative electrode, and to the solar cell string when connected to the negative electrode and not connected to the positive electrode A signal generator capable of generating and applying a negative input signal that is an input signal of
A positive output signal which is a reflected wave with respect to the positive input signal and output from the positive electrode and a negative output signal which is a reflected wave with respect to the negative input signal and output from the negative electrode are observed. A waveform observation device capable of
A storage means for storing the number N 1 of the solar cell string, and a diagnostic device for estimating the failure location by observed the positive output signal and the negative output signal by the waveform observing apparatus,
The reflected wave evaluation means of the diagnostic device evaluates the positive output signal and the negative output signal observed by the waveform observation device, and the time from application of the positive input signal to observation of the positive output signal An evaluation step of determining a negative reflected wave arrival time T 1 and a negative reflected wave arrival time T 2 that is a time from application of the negative input signal to observation of the negative output signal, respectively, and storing them in the storage means;
An estimation step in which the calculation means included in the diagnostic device calculates the number N x of solar cell modules from the positive electrode or the negative electrode to the failure location according to Equation (2) to estimate the failure location of the solar cell string. Including fault diagnosis method.
コンピュータに請求項５又は６記載の故障診断方法を実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the fault diagnosis method according to claim 5 or 6. 請求項７に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the program according to claim 7 is recorded.
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