JP6520771B2 - Failure detection device for solar cell and solar power generation system - Google Patents
Failure detection device for solar cell and solar power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6520771B2 JP6520771B2 JP2016048954A JP2016048954A JP6520771B2 JP 6520771 B2 JP6520771 B2 JP 6520771B2 JP 2016048954 A JP2016048954 A JP 2016048954A JP 2016048954 A JP2016048954 A JP 2016048954A JP 6520771 B2 JP6520771 B2 JP 6520771B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- failure
- unit
- disconnection
- cell string
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 108
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 36
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 19
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
本発明は、太陽光発電システムに使用される太陽電池の故障検出装置および太陽光発電システムに関する。 The present invention relates to a failure detection device for a solar cell used in a solar power generation system and a solar power generation system.
従来、太陽光発電システムは、太陽電池ストリング(太陽電池)により発電された電力が、直流交流変換器等を含むパワーコンディショニングシステム(以下、単にPCS(Power Conditioning System)と称する)を介して、電力送電網に供給されるようになっている。 Conventionally, in a solar power generation system, electric power generated by a solar cell string (solar cell) is converted to electric power via a power conditioning system (hereinafter simply referred to as a PCS (Power Conditioning System)) including a DC-AC converter and the like. It is supplied to the grid.
太陽電池ストリングは、運転中に種々の不具合や故障を生じることがあり、良好な稼働状態を維持するためには、それら不具合や故障に迅速に対処する必要がある。このために、従来では、例えば特許文献1〜3に記載されているように、太陽電池ストリングのI−V曲線を監視し、I−V曲線の形状から太陽電池ストリングにおける種々の不具合や故障の発生を検出している。また、太陽電池ストリングにおいて不具合や故障が生じた場合には、例えば太陽光発電システムの管理装置へその内容が通知され、通知内容を確認した作業者が太陽電池ストリングに駆けつけて、それら不具合や故障に対処している。
A solar cell string may cause various failures and failures during operation, and in order to maintain good operating conditions, these failures and failures must be dealt with promptly. For this purpose, conventionally, as described in, for example,
太陽電池ストリングの不具合や故障のうちには、太陽電池パネルの変色など、作業者が外見を目視することによって故障位置を判別可能なものがある。しかしながら、ケーブルの断線や太陽電池パネルの半田不良などの断線故障は、目視によって故障位置を容易に判別することができない。このため、作業者は、太陽電池ストリングに断線故障が生じている場合に、不具合や故障の通知を受けて駆けつけた場合であっても、断線故障の位置の特定に長時間を要するという問題点を有している。 Among the defects and failures of the solar cell string, there are some that can be determined by the worker visually observing the appearance such as discoloration of the solar battery panel. However, a disconnection failure such as a cable disconnection or a soldering failure of a solar cell panel can not be easily determined visually by visual observation. For this reason, even if the worker receives a notification of a defect or failure and rushes in when there is a disconnection failure in the solar cell string, it takes a long time to specify the position of the disconnection failure. have.
したがって、本発明は、太陽電池が故障を生じており、その故障が断線故障である場合に、作業者の負担を軽減することができる太陽電池の故障検出装置および太陽光発電システムの提供を目的としている。 Therefore, the present invention aims to provide a solar cell failure detection device and a solar power generation system capable of reducing the burden on the worker when the solar cell has a failure and the failure is a disconnection failure. And
上記の課題を解決するために、本発明の太陽電池の故障検出装置は、太陽電池の出力電流を計測する電流計測部と、前記太陽電池の正負の出力端子間の電圧を計測する電圧計測部と、前記電流計測部による計測値および前記電圧計測部による計測値に基づいて、前記太陽電池のI−V特性を取得するI−V特性取得部と、前記I−V特性取得部が取得したI−V特性に基づいて、前記太陽電池における断線故障の有無を判定する故障判定部と、前記太陽電池の断線故障位置を検出する故障位置検出部と、前記故障判定部が断線故障ありと判定した場合に、前記故障位置検出部により断線故障を生じている太陽電池の断線位置検出動作を行わせる制御部とを備えている構成である。 In order to solve the above problems, the failure detection device for a solar cell according to the present invention includes a current measurement unit that measures an output current of the solar cell, and a voltage measurement unit that measures a voltage between positive and negative output terminals of the solar cell. And an IV characteristic acquisition unit that acquires an IV characteristic of the solar cell based on a measurement value by the current measurement unit and a measurement value by the voltage measurement unit, and the IV characteristic acquisition unit acquires A failure determination unit that determines the presence or absence of a disconnection failure in the solar cell based on IV characteristics, a failure position detection unit that detects a disconnection failure position of the solar battery, and the failure determination unit determines that there is a disconnection failure In this case, the control unit is configured to perform a disconnection position detection operation of the solar cell in which a disconnection failure has occurred by the failure position detection unit.
上記の構成によれば、I−V特性取得部は、電流計測部による計測値および電圧計測部による計測値に基づいて、太陽電池のI−V特性を取得する。故障判定部は、I−V特性取得部が取得したI−V特性に基づいて、太陽電池における断線故障の有無を判定する。制御部は、故障判定部が太陽電池に断線故障ありと判定した場合に、故障位置検出部により断線故障を生じている太陽電池の断線位置検出動作を行わせ、故障位置検出部は、太陽電池の断線故障位置を検出する。 According to said structure, an IV characteristic acquisition part acquires the IV characteristic of a solar cell based on the measured value by an electric current measurement part, and the measured value by a voltage measurement part. The failure determination unit determines the presence or absence of a disconnection failure in the solar cell based on the IV characteristic acquired by the IV characteristic acquisition unit. When the failure determination unit determines that there is a break in the solar cell, the control unit causes the failure position detection unit to perform the disconnection position detection operation of the solar cell in which the break occurs, and the failure position detection unit Detect the open fault position of.
したがって、太陽電池に故障発生との通知を受けて駆け付けた作業者が、故障が断線故障である場合に、断線位置を検出する作業を行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。 Therefore, there is no need for a worker who rushed to the solar cell to receive a notification that a failure has occurred, and when the failure is a disconnection failure, there is no need to perform the work of detecting the disconnection position, and the burden on the worker can be reduced. .
上記の太陽電池の故障検出装置において、前記太陽電池は太陽電池ストリングであり、複数の前記太陽電池ストリングがマルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムと接続されて太陽光発電システムが構成されており、複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードまたは開閉スイッチが設けられ、前記制御部は、断線故障を生じている太陽電池ストリングについてのみ、前記パワーコンディショニングシステムへの発電電力の入力を停止させ、前記故障位置検出部に断線位置検出動作を行わせる構成としてもよい。 In the above-described solar cell failure detection device, the solar cell is a solar cell string, and a plurality of the solar cell strings are connected to a multi-string power conditioning system to constitute a solar power generation system, An output line for each solar cell string for connecting the solar cell string to the power conditioning system is provided with a backflow prevention diode or an open / close switch, and the control unit is only for the solar cell string in which a disconnection failure occurs. The input of the generated power to the power conditioning system may be stopped, and the failure position detection unit may be configured to perform the disconnection position detection operation.
上記の構成によれば、故障位置検出部が断線位置検出動作を行う場合には、断線故障を生じている太陽電池ストリングについてのみ、パワーコンディショニングシステムへの発電電力の入力を停止させる。これにより、マルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムを備えた太陽光発電システムに対しても適切に対応することができる。 According to the above configuration, when the failure position detection unit performs the disconnection position detection operation, the input of the generated power to the power conditioning system is stopped only for the solar cell string in which the disconnection failure occurs. Thereby, it can respond appropriately also to the photovoltaics system provided with the power conditioning system of a multi string method.
また、断線故障を生じている太陽電池ストリングが存在する場合には、その太陽電池ストリングのみを運転停止させて安全に解列させることができる。また、断線故障を生じていない太陽電池ストリングについては発電を継続できるので、パワーコンディショニングシステムの運転を停止させる必要がなく、太陽電池ストリングの故障による発電量の減少を最小限に抑えることができる。 In addition, when there is a solar cell string in which a disconnection failure occurs, only the solar cell string can be shut down and safely disconnected. In addition, since power generation can be continued for a solar cell string that has not been broken, there is no need to stop the operation of the power conditioning system, and a reduction in the amount of power generation due to a solar cell string failure can be minimized.
上記の太陽電池の故障検出装置において、複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードが設けられ、前記断線位置検出動作において前記故障位置検出部が前記太陽電池へ出力する信号は、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されている構成としてもよい。 In the above-mentioned failure detection device for solar cells, an output line for each of the solar cell strings for connecting a plurality of the solar cell strings to the power conditioning system is provided with a backflow prevention diode respectively, and in the disconnection position detection operation The signal output from the failure position detection unit to the solar cell may be set to a voltage equal to or less than the forward voltage of the backflow prevention diode.
上記の構成によれば、断線位置検出動作において故障位置検出部が太陽電池へ出力する信号は、逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されているので、前記断線位置検出動作において前記故障位置検出部が前記太陽電池へ出力する信号は、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されている。したがって、複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ開閉スイッチではなく逆流防止ダイオードを設けることができる。これにより、部品点数の増加を抑制しながら、太陽電池への逆流防止機能を付与することができる。 According to the above configuration, the signal output from the failure position detection unit to the solar cell in the disconnection position detection operation is set to a voltage equal to or less than the forward voltage of the backflow prevention diode. The signal output from the position detection unit to the solar cell is set to a voltage equal to or less than the forward voltage of the backflow prevention diode. Therefore, the output line of each of the solar cell strings connecting the plurality of solar cell strings to the power conditioning system can be provided with a backflow prevention diode instead of the open / close switch. Thereby, the backflow prevention function to a solar cell can be provided, suppressing the increase in a number of parts.
上記の太陽電池の故障検出装置において、前記制御部は、前記故障判定部による判定結果および前記故障位置検出部による検出結果を太陽光発電システムの管理装置へ通知する構成としてもよい。 In the above-mentioned failure detection device for solar cells, the control unit may notify the management device of the photovoltaic power generation system of the determination result by the failure determination unit and the detection result by the failure position detection unit.
上記の構成によれば、故障検出装置の故障判定部による判定結果および故障位置検出部による検出結果が管理装置へ通知されるので、作業者は、太陽電池に故障が発生した場合に、故障検出装置から管理装置へ通知される、太陽電池の故障の種類、および太陽電池に断線故障が生じている場合の断線位置を管理装置によって確認することができる。 According to the above configuration, since the determination result by the failure determination unit of the failure detection device and the detection result by the failure position detection unit are notified to the management device, the worker can detect the failure when a failure occurs in the solar cell. The type of failure of the solar cell notified from the device to the management device, and the disconnection position in the case where the disconnection failure occurs in the solar cell can be confirmed by the management device.
本発明の太陽光発電システムは、上記のいずれかの太陽電池の故障検出装置と、太陽電池と、前記太陽電池が接続されるパワーコンディショニングシステムと、前記制御部と通信する管理装置とを備えている構成である。 A photovoltaic power generation system according to the present invention includes any of the above-described failure detection device for a solar cell, a solar cell, a power conditioning system to which the solar cell is connected, and a management device that communicates with the control unit. Configuration.
上記の構成によれば、上記のいずれかの太陽電池の故障検出装置による作用効果を奏する。 According to said structure, the effect by the failure detection apparatus of any one of said solar cells is exhibited.
本発明の構成によれば、太陽電池に故障発生との通知を受けて駆け付けた作業者が、故障が断線故障である場合に、断線位置を検出する作業を行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。 According to the configuration of the present invention, it is not necessary for the worker who rushed to the solar cell to be notified of the occurrence of the failure to perform the work of detecting the disconnection position when the failure is the disconnection failure, and the burden on the operator Can be reduced.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は、本実施形態の太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system provided with the failure detection apparatus for a solar cell according to the present embodiment.
(太陽光発電システムの構成)
図1に示すように、太陽光発電システム1は、複数の太陽電池ストリング(太陽電池)11、切替スイッチ12、接続箱13、開閉スイッチ14、パワーコンディショニングシステム(以下、PCS(Power Conditioning System)と称する)15、故障位置検出装置2およびサーバ(管理装置)19を備えている。
(Configuration of photovoltaic system)
As shown in FIG. 1, the photovoltaic
太陽電池ストリング11は、多数の太陽電池モジュール21が直列接続されて形成されている。各太陽電池モジュール21は、直列接続された複数の太陽電池セル(図示せず)を備え、パネル状に形成されている。各太陽電池ストリング11は、N側の出力線路22aおよびP側の出力線路23aを介して接続箱13と接続されている。
The
各太陽電池ストリング11の例えば出力線路22aには、PV電流計測回路(電流計測部)31が設けられ、出力線路22aと出力線路23aとの間には、PV電圧計測回路(電圧計測部)32が設けられている。PV電流計測回路31は、太陽電池ストリング11の出力電流を計測し、PV電圧計測回路32の出力電圧を計測する。なお、図1では、簡略化のため、PV電流計測回路31およびPV電圧計測回路32は、一つの太陽電池ストリング11にのみ設けた構成を示しているが、各太陽電池ストリング11に設けている。あるいは、PV電流計測回路31およびPV電圧計測回路32は、一対のみ設け、各太陽電池ストリング11を計測する場合、一対のPV電流計測回路31およびPV電圧計測回路32を切り替えて使用する構成であってもよい。
A PV current measurement circuit (current measurement unit) 31 is provided on, for example, the
切替スイッチ12は、各太陽電池ストリング11と接続箱13との間の一対の出力線路22a,23aに設けられている。切替スイッチ12は、例えば切替リレーからなり、各太陽電池ストリング11の接続先を接続箱13と故障検出装置2の故障位置検出部16との間にて切り替えるようになっている。
The
接続箱13は、各太陽電池ストリング11を互いに並列接続し、一対の出力線路22,23によりPCS15と接続されている。接続箱13の内部には、太陽電池ストリング11ごとに逆流防止ダイオード24が設けられている。逆流防止ダイオード24は、太陽電池ストリング11により供給される電流と逆方向に電流が流れることを防止している。なお、逆流防止ダイオード24は、出力線路22a,23aのいずれに設けられていてもよい。また、逆流防止ダイオード24は、図1の例では、電力線路23aに配置しているが、電力線路22aに配置してもよい。この場合は、アノードをPCS15に接続し、カソードを太陽電池ストリング11に接続する。
The
開閉スイッチ14は、PCS15によって開閉動作を制御され、開動作により太陽電池ストリング11をPCS15から解列させる。
The open /
PCS15は、太陽電池ストリング11から入力された直流の電力を交流の電力に変換して、交流の電力系統18へ出力する。PCS15は、I−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27を備えている。これら各部は、例えばマイクロコンピュータによって構成されている。
The
(故障検出装置の構成)
故障検出装置2は、PCS15に設けられているI−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27に加えて、切替スイッチ12、故障位置検出部16、表示部17、PV電流計測回路31およびPV電圧計測回路32を備えている。
(Configuration of failure detection device)
The
I−V特性取得部25は、PV電流計測回路31が計測する太陽電池ストリング11の出力電流、およびPV電圧計測回路32が計測する太陽電池ストリング11の出力電圧に基づいて、各太陽電池ストリング11のI−V特性を取得する。この場合、I−V特性取得部25は、太陽電池ストリング11の出力電流および太陽電池ストリング11の出力電圧に基づいて、太陽電池ストリング11のI−V曲線を作成する。
The IV
故障判定部26は、I−V特性取得部25が取得した各太陽電池ストリング11のI−V特性の問題の有無を判定する。すなわち、I−V特性取得部25は、各太陽電池ストリング11のI−V特性に基づいて、各太陽電池ストリング11における故障(不具合を含む)の有無を判定する。また、故障判定部26は、いずれかの太陽電池ストリング11について故障ありと判定した場合に、その太陽電池ストリング11の故障の種類すなわち故障モードを判定する。
The
制御部27は、故障判定部26での判定結果を太陽光発電システム1のサーバ19へ通知する。また、制御部27は、故障判定部26がいずれかの太陽電池ストリング11について断線故障ありと判定した場合に、その旨を故障位置検出部16へ通知して故障位置検出部16に断線位置検出動作を行わせるとともに、開閉スイッチ14を開動作させる。さらに、制御部27は、故障判定部26による検出結果をサーバ19へ通知する。
The
故障位置検出部16は、制御部27からの通知を受けて、断線故障を生じている太陽電池ストリング11について、断線故障の位置を検出し、検出結果を表示部17に表示させる。具体的には、例えば、断線故障を生じている太陽電池ストリング11を特定する情報、および断線故障位置を特定する情報を表示部17に表示させる。故障位置検出部16はさらに、表示部17に表示した情報を制御部27へ送信する。
The failure
ここで、I−V特性取得部25が作成するI−V曲線の一例について説明する。図2は、図1に示した太陽電池ストリング11の等価回路である。図3は、PCS15のI−V特性取得部25が取得する、太陽電池ストリング11における正常時および種々の故障発生時のI−V曲線を示すグラフである。
Here, an example of the I-V curve which the I-V
図3に示すように、I−V曲線は、太陽電池ストリング11の故障発生時に、故障の種類に応じて正常時のI−V曲線に対して変化する。したがって、故障判定部26は、I−V曲線を観察すれば、太陽電池ストリング11における故障発生の有無、および故障発生時における故障の種類(故障の状態)を判定することができる。
As shown in FIG. 3, when the
図3において、Voc低下モードは、太陽電池ストリング11の太陽電池モジュール21内の回路の断線や、経年劣化などによる、太陽電池ストリング11の開放電圧Vocの低下を想定したものである。このモードは、電流に対応する電圧が一様に低下する特徴を有する。
In FIG. 3, the Voc reduction mode assumes a drop in the open circuit voltage Voc of the
Isc低下モードは、太陽電池モジュール21の黄変や太陽電池セルと充填剤との界面の剥離などによる、太陽電池ストリング11の短絡電流Iscの低下を想定したものである。このモードは、電圧に対応する電流が一様に低下する特徴を有する。
The Isc reduction mode assumes a reduction in the short circuit current Isc of the
Rs増加モードは、ターミナルの腐食やホットスポットなどによる、太陽電池ストリング11の直列抵抗Rsの増加を想定したものである。このモードは、電流に対応する電圧の低下が一様ではなく、特に電流が高い時に電圧の低下が大きい特徴を有する。
The Rs increase mode assumes an increase in series resistance Rs of the
Rsh減少モードは、太陽電池モジュール21の封止材中の水分含有量の変化や、漏れ電流の増加による太陽電池ストリング11の並列抵抗の減少を想定したものである。このモードは、電圧に対応する電流の低下が一様ではなく、特に電圧が高い時に電流の低下が大きい特徴を有する。
The Rsh reduction mode assumes a change in water content in the encapsulant of the
図4の(a)は、Rs増加モード(実線、Vpm低下)および正常時(破線)のI−V曲線を示すグラフである。図4の(b)は、Voc低下モード(実線)および正常時(破線)のI−V曲線を示すグラフである。図4の(c)は、Rsh減少モード(実線、Ipm低下)および正常時(破線)のI−V曲線を示すグラフである。図4の(d)は、Isc低下モード(実線)および正常時(破線)のI−V曲線を示すグラフである。図4の(e)は、太陽電池ストリング11の直列抵抗Rsが変化した場合(実線、段差発生)および正常時(破線)のI−V曲線を示すグラフである。図4の(f)は、ケーブル断線が生じてI−V曲線を描けない場合(出力なし)の図である。
(A) of FIG. 4 is a graph which shows the IV curve in Rs increase mode (solid line, Vpm fall) and normal time (broken line). (B) of FIG. 4 is a graph showing an I-V curve in the Voc reduction mode (solid line) and in the normal state (broken line). (C) of FIG. 4 is a graph which shows an IV curve in Rsh reduction mode (solid line, Ipm decrease) and normal time (broken line). (D) of FIG. 4 is a graph showing an I-V curve in the Isc reduction mode (solid line) and in the normal state (broken line). (E) of FIG. 4 is a graph showing an IV curve when the series resistance Rs of the
上記のうち、図4の(b)に示したVoc低下モードはクラスタ断線の場合に該当し、図4の(f)に示した出力なしの状態は、ケーブル断線に該当する。したがって、故障判定部26は、これらの状態を太陽電池ストリング11の断線故障と判定する。
Among the above, the Voc reduction mode shown in (b) of FIG. 4 corresponds to the case of a cluster disconnection, and the state without output shown in (f) of FIG. 4 corresponds to a cable disconnection. Therefore,
故障判定部26は、I−V曲線が正常時(基準)の形状である場合に、I−V特性に異常なし(問題なし)、すなわち太陽電池ストリング11に故障なし判定する。一方、故障判定部26は、I−V曲線が正常時(基準)の形状とは異なる場合に、I−V特性に異常あり、すなわち太陽電池ストリング11に故障ありと判定する。この場合、故障判定部26は、I−V曲線から該当する故障を判定する。
When the IV curve has a normal (reference) shape, the
(故障位置検出部の構成)
故障位置検出部16は、太陽電池ストリング11のクラスタ断線やケーブル断線など、太陽電池ストリング11の断線故障を検出する。故障位置検出部16は、太陽電池ストリング11の断線故障を検出する、従来周知の構成を有している。これらは、例えばいわゆるTDR(time domain reflectometry:時間領域反射)方式あるいは対地容量方式によるものである。TDR方式としては、特許文献4および5に開示されている技術を使用でき、対地容量方式としては、特許文献6に開示されている技術を使用できる。
(Configuration of fault position detection unit)
The failure
故障位置検出部16は、太陽電池ストリング11の断線故障位置を検出すると、その結果を表示部17に表示させるとともに、制御部27へ送信する。
When detecting the open failure position of the
(故障検出装置の動作)
上記の構成において、故障検出装置2の動作を以下に説明する。図5は、故障検出装置2の動作を示すフローチャートである。
(Operation of failure detection device)
In the above configuration, the operation of the
故障検出装置2のI−V特性取得部25は、PV電流計測回路31が計測する太陽電池ストリング11の出力電流、およびPV電圧計測回路32が計測する太陽電池ストリング11の出力電圧に基づいて、各太陽電池ストリング11のI−V特性を取得する(S11)。
The IV
次に、故障判定部26は、I−V特性取得部25が取得した各太陽電池ストリング11のI−V特性の問題の有無(不具合を含む故障の有無)を判定する(S12)。制御部27は、S12での判定の結果、各太陽電池ストリング11のI−V特性に問題がなければ、その旨を太陽光発電システム1のサーバ19へ通知する(S17)。
Next, the
一方、故障判定部26は、S12での判定の結果、いずれかの太陽電池ストリング11がI−V特性に問題を有していれば、すなわち故障していれば、故障している太陽電池ストリング11の故障の種類(故障モード)を判定する(S13)。
On the other hand, if any of the solar cell strings 11 has a problem with the IV characteristics as a result of the judgment in S12, that is, if the
制御部27は、S13での判定の結果、太陽電池ストリング11の故障の種類が断線故障以外であれば、故障している太陽電池ストリング11の故障状態(故障モード)を太陽光発電システム1のサーバ19へ通知する(S18)。
If the type of failure of the
また、制御部27は、S13の判定結果において、故障している太陽電池ストリング11の故障の種類(故障モード)が断線故障であれば、開閉スイッチ14を開動作させて太陽電池ストリング11をPCS15から解列させ、故障位置検出部16に断線位置検出動作を行わせる(S14)。この場合、PCS15は運転を停止する。
Further, if the type (fault mode) of the failure of the failing
次に、故障位置検出部16は、断線位置検出動作により、断線故障している太陽電池ストリング11の断線位置を検出する(S15)。この場合、故障位置検出部16は、断線故障している太陽電池ストリング11が故障位置検出部16と接続されるように、切替スイッチ12を切り替える。
Next, the failure
故障位置検出部16は、断線故障している太陽電池ストリング11の断線位置を検出すると、検出結果を制御部27へ送信する。制御部27は、故障位置検出部16の検出結果を受けて、断線故障している太陽電池ストリング11を示す情報、およびその太陽電池ストリング11の断線位置を示す情報を太陽光発電システム1のサーバ19へ通知する(S16)。
The failure
太陽光発電システム1のサーバ19のところには作業者が待機している。あるいは作業者にはサーバ19から太陽電池ストリング11の故障状態が通知される。これにより、作業者は太陽電池ストリング11の故障に対応することができる。
A worker stands by at the
(故障検出装置の利点)
故障検出装置2では、故障判定部26は、I−V特性取得部25が取得したI−V特性に基づいて太陽電池ストリング11の故障の有無を判定し、故障位置検出部16は、故障判定部26が太陽電池ストリング11の断線故障との判定結果を示した場合に、断線位置を検出するようになっている。
(Advantage of failure detection device)
In the
したがって、太陽電池ストリング11に故障発生との通知を受けて駆け付けた作業者が、故障が断線故障である場合に、断線位置を検出する作業を行う必要がなく、作業者の負担を軽減することができる。
Therefore, there is no need for the worker who rushed to the
また、故障検出装置2は、一般にPCS15が備えるI−V特性取得機能(I−V特性取得部25)を利用して構成しているので、構成の簡略化が可能となっている。
Further, since the
(変形例1)
図1に示した故障検出装置2は、I−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27がPCS15に設けられた構成としたが、これに限定されない。すなわち、I−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27の全て、あるいはそれらのうちの一部は、PCS15の外部に設けられていてもよい。また、I−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27がこれらの機能を備えた、PCS15とは別個に設けられているI−Vテスタによって構成されていてもよい。この変形例の構成は、他の実施形態の故障検出装置2においても同様に適用可能である。
(Modification 1)
Although the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図6は、本実施形態の太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの構成を示す概略の回路図である。
Second Embodiment
Other embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted. FIG. 6 is a schematic circuit diagram showing the configuration of a photovoltaic power generation system provided with the failure detection apparatus for a solar cell according to the present embodiment.
(太陽光発電システムの構成および故障検出装置の構成)
図6に示すように、本実施形態の太陽光発電システム1は、図1に示したPCS15に代えて、マルチストリング方式のPCS(以下、マルチストリングPCSと称する)51を備え、故障検出装置2に代えて故障検出装置3を備えている。
(Configuration of photovoltaic power generation system and configuration of failure detection device)
As shown in FIG. 6, the solar
マルチストリングPCS51は、図6に示すように、DC/AC変換部52およびDC/DC変換部53を備えている。DC/AC変換部52は、直流の電力を交流の電力に変換して交流の電力系統18へ出力する。
As shown in FIG. 6, the
DC/DC変換部53は、複数の太陽電池ストリング11ごとに設けられ、太陽電池ストリング11から入力される直流の電力を昇圧する。各DC/DC変換部53の出力側は、互いに並列接続され、DC/AC変換部52と接続されている。各DC/DC変換部53の入力側には、開閉スイッチ54を介して、対応する太陽電池ストリング11の出力線路22a,23aが接続されている。開閉スイッチ54は、出力線路22a,23aごとに開閉動作を行い、この開閉動作は制御部27により制御される。DC/DC変換部53には、前記のI−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27が設けられている。なお、図6では、便宜上、I−V特性取得部25、故障判定部26および制御部27は、一つのDC/DC変換部53のみに設けられている状態を示しているが、他のDC/DC変換部53についても同様に設けられている。
The DC /
(故障検出装置の動作および利点)
本実施形態の故障検出装置3は、前記実施形態の故障検出装置2と同様、故障判定部26により断線故障ありと判定された太陽電池ストリング11について、故障位置検出部16が断線位置を検出する。この場合に、制御部27は、断線故障を生じている太陽電池ストリング11に対応する開閉スイッチ54を開動作させて、断線故障を生じている太陽電池ストリング11のみをマルチストリングPCS51から解列させ、故障位置検出部16により断線位置検出動作を行わせる。また、DC/DC変換部53は、断線故障している太陽電池ストリング11に対応するDC/DC変換部53のみが運転を停止する。これにより、故障検出装置3は、マルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムを備えた太陽光発電システム1に対しても適切に対応することができる。
(Operation and advantages of failure detection device)
In the
また、断線故障を生じている太陽電池ストリング11が存在する場合には、その太陽電池ストリング11のみを運転停止させて安全に解列させることができる。また、断線故障を生じていない太陽電池ストリング11については発電を継続できるので、故障発生太陽電池モジュール51の運転を停止させる必要がなく、太陽電池ストリング11の故障による発電量の減少を最小限に抑えることができる。故障検出装置3の他の動作および利点は、前記故障検出装置2と同様である。
(変形例2)
図6に示した太陽光発電システムの変形例を図面に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
In addition, when there is a
(Modification 2)
The modification of the solar power generation system shown in FIG. 6 is demonstrated below based on drawing. In addition, about the member which has the same function as the member demonstrated in the said embodiment for convenience of explanation, the same code | symbol is appended and the description is abbreviate | omitted.
図7は、図6に示した、太陽電池の故障検出装置を備えた太陽光発電システムの変形例示す概略の回路図である。図8は、図7に示した太陽光発電システム1での太陽電池ストリング11の断線位置検出動作において、故障位置検出部16が出力する故障位置検出信号の流れる方向を示す説明図である。図9は、逆流防止ダイオードの順方向電圧を示すグラフである。
FIG. 7 is a schematic circuit diagram showing a modification of the solar power generation system provided with the failure detection apparatus for a solar cell shown in FIG. FIG. 8 is an explanatory view showing a flow direction of a fault position detection signal output from the fault
図7に示すように、マルチストリングPCS51を備えた太陽光発電システム1では、図6に示した開閉スイッチ54に代えて、逆流防止ダイオード24を備えることができる。また、太陽電池ストリング11と故障位置検出部16とを接続するスイッチは、切替スイッチ12に代えて、2a接点のスイッチ33であってもよい。
As shown in FIG. 7, in the solar
図7に示した太陽光発電システム1では、故障位置検出部16が出力する、太陽電池ストリング11の断線位置を検出するための信号(故障位置検出信号)を、逆流防止ダイオー24ドの順方向電圧以下の電圧に設定する。なお、逆流防止ダイオード24の順方向電圧は図9に示すVfである。これにより、断線故障している太陽電池ストリング11に接続されたDC/DC53の運転を停止させた状態において、故障位置検出信号は、図8に示すように、マルチストリングPCS51側へは流れず(二点鎖線にて明示)、太陽電池ストリング11側へ流れる(実線にて明示)。したがって、故障検出装置3は、開閉スイッチ54がなくても太陽電池ストリング11の断線位置を検出することができる上、部品点数の増加を抑制しながら、太陽電池ストリング11への逆流防止機能を付与することができる。
In the photovoltaic
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 太陽光発電システム
2 故障検出装置
3 故障検出装置
11 太陽電池ストリング
12 切替スイッチ
13 接続箱
14 開閉スイッチ
15 パワーコンディショニングシステム
16 故障位置検出部
19 サーバ(管理装置)
21 太陽電池モジュール
22,23 出力線路
22a,23a 出力線路
24 逆流防止ダイオード
25 I−V特性取得部
26 故障判定部
27 制御部
31 PV電流計測回路(電流計測部)
32 PV電圧計測回路(電圧計測部)
33 スイッチ
51 マルチストリングパワーコンディショニングシステム
52 DC/AC変換部
53 DC/DC変換部
54 開閉スイッチ
DESCRIPTION OF
21
32 PV Voltage Measurement Circuit (Voltage Measurement Unit)
33
Claims (4)
前記太陽電池の正負の出力端子間の電圧を計測する電圧計測部と、
前記電流計測部による計測値および前記電圧計測部による計測値に基づいて、前記太陽電池のI−V特性を取得するI−V特性取得部と、
前記I−V特性取得部が取得したI−V特性に基づいて、前記太陽電池における断線故障の有無を判定する故障判定部と、
前記太陽電池の断線故障位置を検出する故障位置検出部と、
前記故障判定部が断線故障ありと判定した場合に、前記故障位置検出部により断線故障を生じている太陽電池の断線位置検出動作を行わせる制御部とを備え、
前記太陽電池は太陽電池ストリングであり、
複数の前記太陽電池ストリングがマルチストリング方式のパワーコンディショニングシステムと接続されて太陽光発電システムが構成されており、
複数の前記太陽電池ストリングを前記パワーコンディショニングシステムに接続する前記太陽電池ストリングごとの出力線路には、それぞれ逆流防止ダイオードまたは開閉スイッチが設けられ、
前記制御部は、断線故障を生じている太陽電池ストリングについてのみ、前記パワーコンディショニングシステムへの発電電力の入力を停止させ、前記故障位置検出部に断線位置検出動作を行わせる太陽電池の故障検出装置。 A current measurement unit that measures the output current of the solar cell;
A voltage measurement unit that measures a voltage between positive and negative output terminals of the solar cell;
An IV characteristic acquisition unit that acquires an IV characteristic of the solar cell based on a measurement value by the current measurement unit and a measurement value by the voltage measurement unit;
A failure determination unit that determines the presence or absence of a disconnection failure in the solar cell based on the IV characteristic acquired by the IV characteristic acquisition unit;
A failure position detection unit that detects a disconnection failure position of the solar cell;
And a control unit for performing a disconnection position detection operation of a solar cell in which a disconnection failure has occurred by the failure position detection unit, when the failure determination unit determines that there is a disconnection failure .
The solar cell is a solar cell string,
A plurality of the solar cell strings are connected to a multi-string power conditioning system to constitute a solar power generation system,
An output line for each of the solar cell strings connecting a plurality of the solar cell strings to the power conditioning system is provided with a backflow prevention diode or an open / close switch, respectively.
The said control part stops the input of the generated power to the said power conditioning system only about the solar cell string which has produced the disconnection failure, The failure detection apparatus of the solar cell which makes the said failure position detection part perform disconnection position detection operation .
前記断線位置検出動作において前記故障位置検出部が前記太陽電池へ出力する信号は、前記逆流防止ダイオードの順方向電圧以下の電圧に設定されている請求項1に記載の太陽電池の故障検出装置。 Each of the output lines for each of the solar cell strings connecting a plurality of the solar cell strings to the power conditioning system is provided with a backflow prevention diode, respectively.
The signal the fault position detection unit in the disconnected point detection operation is output to the solar cell, the failure detection apparatus for the photovoltaic devices according to claim 1, the forward voltage is set to a voltage less than the blocking diode.
太陽電池と、
前記太陽電池が接続されるパワーコンディショニングシステムと、
前記制御部と通信する管理装置とを備えている太陽光発電システム。 The failure detection apparatus for a solar cell according to any one of claims 1 to 3 ;
With solar cells,
A power conditioning system to which the solar cell is connected;
The solar power generation system provided with the management apparatus which communicates with the said control part.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016048954A JP6520771B2 (en) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Failure detection device for solar cell and solar power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016048954A JP6520771B2 (en) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Failure detection device for solar cell and solar power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017163805A JP2017163805A (en) | 2017-09-14 |
JP6520771B2 true JP6520771B2 (en) | 2019-05-29 |
Family
ID=59858206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016048954A Active JP6520771B2 (en) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | Failure detection device for solar cell and solar power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6520771B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6992473B2 (en) * | 2017-12-14 | 2022-01-13 | オムロン株式会社 | Solar cell array inspection system, power conditioner and solar cell array inspection method |
JP7080093B2 (en) * | 2018-04-11 | 2022-06-03 | 株式会社日立パワーソリューションズ | Solar cell evaluation device and solar cell evaluation method |
FR3083405B1 (en) | 2018-06-28 | 2020-07-31 | Airbus Defence & Space Sas | SOLAR SATELLITE GENERATOR TEST DEVICE |
KR102039078B1 (en) * | 2018-08-31 | 2019-10-31 | 주식회사 더블유피 | Disconnection and defect detection apparatus of Photovoltaic System |
KR102262609B1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-06-09 | (주)대은 | A System for Diagnosing Deterioration of Photovoltaic Device |
JP7193097B1 (en) | 2021-11-19 | 2022-12-20 | 株式会社アイテス | Remote diagnosis system for photovoltaic power generation equipment |
KR20230099400A (en) * | 2021-12-27 | 2023-07-04 | 주식회사 나눔에너지 | A photovoltaic monitoring system based on machine learning for classification of power output lowering case, and method thereof |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5162737B2 (en) * | 2006-05-17 | 2013-03-13 | 英弘精機株式会社 | Solar cell characteristics evaluation system |
JP4604250B2 (en) * | 2006-10-05 | 2011-01-05 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Solar cell array fault diagnosis method |
JP5097908B2 (en) * | 2007-07-24 | 2012-12-12 | 英弘精機株式会社 | Abnormality detection device for solar power generation system |
DE102010009079B4 (en) * | 2010-02-24 | 2018-02-22 | Adensis Gmbh | Method and device for finding low-power PV modules in a PV system by means of disconnectors |
US20120242320A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Fischer Kevin C | Automatic Generation And Analysis Of Solar Cell IV Curves |
JP5205530B1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-06-05 | 株式会社システム・ジェイディー | Solar cell array inspection system |
JP2014011430A (en) * | 2012-07-03 | 2014-01-20 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | Current controller for solar cell inspection |
JP6361187B2 (en) * | 2014-03-13 | 2018-07-25 | オムロン株式会社 | Solar cell evaluation equipment |
-
2016
- 2016-03-11 JP JP2016048954A patent/JP6520771B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017163805A (en) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6520771B2 (en) | Failure detection device for solar cell and solar power generation system | |
US9153953B2 (en) | Fault detection apparatus | |
JP5646752B2 (en) | Grid-connected inverter device and control method thereof | |
WO2012026447A1 (en) | Collector box for photovoltaic power generation | |
JP5542942B2 (en) | Grounding device | |
KR101904815B1 (en) | PCS for ESS and PCS Operating Method thereof | |
US10024928B2 (en) | Inverter and detection method for an inverter for detecting a network fault | |
JP2012524392A (en) | Method for diagnosing a failure in a solar cell power generator | |
KR20210036044A (en) | Fault diagnosis method for bypass-diode of solar cell | |
JP2014038961A (en) | Conduction failure detection device and conduction failure detection method | |
JP2014106852A (en) | Control method of power conditioner, and power conditioner | |
KR101728690B1 (en) | Real-time anomaly notice system and method in solar energy generation | |
KR20170112622A (en) | Apparatus for Detecting Active type Fuse Disconnection of Connection for Photovoltaic Power Generation | |
WO2016199445A1 (en) | Method and device for testing photovoltaic generation system | |
JP6195507B2 (en) | Inverter | |
CN113589024A (en) | Method and device for rapidly detecting single set of abnormal alternating voltage measurement of redundant system | |
KR101032487B1 (en) | Power conditioner for solar power generation | |
JP2016152737A (en) | Power conditioner | |
WO2019150777A1 (en) | Monitoring device and determining method | |
JPH08149843A (en) | Protector of system interconnection inveter | |
CN204012679U (en) | Three-phase photovoltaic grid-connected inverting device auto-cutout device | |
KR102630479B1 (en) | Junction box for solar power generation | |
CN116417977B (en) | Photovoltaic power generation system, fault protection method and device thereof, combiner box and inverter | |
JP2014179397A (en) | Method for detecting abnormality of solar cell string | |
JP7156554B2 (en) | Power converter and power conversion system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190415 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6520771 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |