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公開番号2021005980
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019119958
出願日20190627
発明の名称診断装置、診断方法およびプログラム
出願人太陽誘電株式会社,学校法人東京理科大学
代理人特許業務法人酒井国際特許事務所
主分類H02S 50/00 20140101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】簡易に発電システムを診断する。
【解決手段】診断装置は、複数のストリングを備える発電システムを診断する。診断装置は、第1特徴データ生成部と、第2特徴データ生成部と、学習判定部と、診断部とを備える。第1特徴データ生成部は、指定された学習期間に含まれる複数の測定時刻に対応する複数の第1特徴データであって、それぞれが対応する測定時刻において複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す複数の第1特徴データを生成する。第2特徴データ生成部は、指定された測定時刻において複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す第2特徴データを生成する。学習判定部は、複数の第1特徴データをワンクラスサポートベクタマシンにより学習した結果に基づき、第2特徴データが外れ値であるか否かを判定する。診断部は、第2特徴データが外れ値か否かに基づき、発電システムが正常であるか異常であるかを判定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
1または直列に接続された複数の発電モジュールを含む複数のストリングを備える発電システムを診断する診断装置であって、
指定された学習期間に含まれる複数の測定時刻に対応する複数の第1特徴データであって、それぞれが対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す前記複数の第1特徴データを生成する第1特徴データ生成部と、
指定された測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す第2特徴データを生成する第2特徴データ生成部と、
前記複数の第1特徴データをワンクラスサポートベクタマシンにより学習した結果に基づき、前記第2特徴データが外れ値であるか否かを判定する学習判定部と、
前記第2特徴データが外れ値か否かに基づき、前記発電システムが正常であるか異常であるかを判定する診断部と、
を備える診断装置。
続きを表示(約 2,400 文字)【請求項2】
前記第2特徴データ生成部は、指定された診断対象期間に含まれる複数の測定時刻のそれぞれに対応する前記第2特徴データを生成し、
前記学習判定部は、前記診断対象期間に含まれる複数の測定時刻のそれぞれについて、対応する前記第2特徴データが外れ値であるか否かを判定し、
前記診断部は、前記診断対象期間に含まれる複数の測定時刻のうちの、対応する前記第2特徴データが前記外れ値であると判定された測定時刻の数に基づき、前記発電システムが正常であるか異常であるかを判定する
請求項1に記載の診断装置。
【請求項3】
前記複数の第1特徴データのそれぞれおよび前記第2特徴データは、対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧を表す複数の電圧絶対値を配列した配列データである
請求項1または2に記載の診断装置。
【請求項4】
前記複数の第1特徴データのそれぞれおよび前記第2特徴データは、対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧を表す複数の相対電圧値を配列した配列データであり、
前記複数の相対電圧値のそれぞれは、対応する絶対電圧値における基準値からの乖離量を表し、
前記基準値は、前記対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の絶対電圧値の平均値または中央値である
請求項1または2に記載の診断装置。
【請求項5】
前記学習期間は、前記発電システムの運用開始時から、予め定められた時間長後までの期間である
請求項1から4の何れか1項に記載の診断装置。
【請求項6】
前記学習期間は、診断対象となる測定時刻から予め定められた時間長前の時刻から、診断対象の測定時刻までの期間である
請求項1から4の何れか1項に記載の診断装置。
【請求項7】
前記第1特徴データ生成部は、前記第2特徴データが外れ値であると判定されなかった前記複数の測定時刻に対応する前記複数の第1特徴データを生成する
請求項6に記載の診断装置。
【請求項8】
前記第1特徴データ生成部、前記第2特徴データ生成部、前記学習判定部および前記診断部を制御するストリング特定部をさらに備え、
前記ストリング特定部は、
前記発電システムが異常であると判定された場合、前記発電システムのうちの一部のストリングを取り除いた部分システムが正常であるか異常であるかを診断させ、
前記部分システムが正常であると判定された場合、取り除いた前記一部のストリングが異常であると判定する
請求項1から7の何れか1項の診断装置。
【請求項9】
前記発電システムに含まれるストリングの数をnとし、取り除くストリングの数をkとした場合、
前記ストリング特定部は、
kを1から(n−1)まで1ずつインクリメントしながら、(n−k)個のストリングを含む前記部分システムについて、正常であるか異常であるかを診断させ、
前記(n−k)個のストリングを含む前記部分システムの診断において、n個のストリングの中から得ることができる(n−k)個のストリングの全ての組み合わせについて、正常であるか異常であるかを診断させる
請求項8に記載の診断装置。
【請求項10】
前記発電システムは、太陽光発電システムであり、
前記複数のストリングのそれぞれは、1または直列に接続された複数の太陽電池モジュールを含む
請求項1から9の何れか1項に記載の診断装置。
【請求項11】
1または直列に接続された複数の発電モジュールを含む複数のストリングを備える発電システムを情報処理装置により診断する診断方法であって、
前記情報処理装置の第1特徴データ生成部が、指定された学習期間に含まれる複数の測定時刻に対応する複数の第1特徴データであって、それぞれが対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す前記複数の第1特徴データを生成し、
前記情報処理装置の第2特徴データ生成部が、指定された測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す第2特徴データを生成し、
前記情報処理装置の学習判定部が、前記複数の第1特徴データをワンクラスサポートベクタマシンにより学習した結果に基づき、前記第2特徴データが外れ値であるか否かを判定し、
前記情報処理装置の診断部が、前記第2特徴データが外れ値か否かに基づき、前記発電システムが正常であるか異常であるかを判定する
診断方法。
【請求項12】
情報処理装置を、1または直列に接続された複数の発電モジュールを含む複数のストリングを備える発電システムを診断する診断装置として機能させるためのプログラムであって、
前記情報処理装置を、
指定された学習期間に含まれる複数の測定時刻に対応する複数の第1特徴データであって、それぞれが対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す前記複数の第1特徴データを生成する第1特徴データ生成部と、
指定された測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す第2特徴データを生成する第2特徴データ生成部と、
前記複数の第1特徴データをワンクラスサポートベクタマシンにより学習した結果に基づき、前記第2特徴データが外れ値であるか否かを判定する学習判定部と、
前記第2特徴データが外れ値か否かに基づき、前記発電システムが正常であるか異常であるかを判定する診断部と、
して機能させるプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、診断装置、診断方法およびプログラムに関する。
続きを表示(約 5,300 文字)【背景技術】
【0002】
多数の太陽電池パネルを用いて発電をする太陽光発電システムが知られている。太陽光発電システムの管理者は、太陽光発電システムを効率良く発電させるために、正常に動作しているか否かを定期的に診断しなければならない。
【0003】
従来、太陽光発電システムの診断装置は、モジュールまたはストリングの単位で測定した電流および電圧に基づき、太陽光発電システムが正常に動作しているか否かを判定している。従って、従来の太陽光発電システムは、電流および電圧の両者を測定することが可能な測定器を、モジュールの個数分またはストリングの個数分備えなければならなかった。
【0004】
特許文献1には、モジュールまたはストリングの電流または発電量のデータを経時的に取得し、取得したデータに基づき太陽光発電システム異常または異常の予兆を検出する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特許6185206号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、電流を測定する測定器は、配線の途中に挿入しなければならなく、太陽光発電システムに取り付けるための手間が大きかった。従って、太陽光発電システムは、電流を測定することが可能な測定器を設けた場合、コストが高くなってしまっていた。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易に発電システムを診断することができる診断装置、診断方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る診断装置は、1または直列に接続された複数の発電モジュールを含む複数のストリングを備える発電システムを診断する。診断装置は、第1特徴データ生成部と、第2特徴データ生成部と、学習判定部と、診断部とを備える。前記第1特徴データ生成部は、指定された学習期間に含まれる複数の測定時刻に対応する複数の第1特徴データであって、それぞれが対応する測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す前記複数の第1特徴データを生成する。前記第2特徴データ生成部は、指定された測定時刻において前記複数のストリングが発生した複数の電圧の特徴を表す第2特徴データを生成する。前記学習判定部は、前記複数の第1特徴データをワンクラスサポートベクタマシンにより学習した結果に基づき、前記第2特徴データが外れ値であるか否かを判定する。前記診断部は、前記第2特徴データが外れ値か否かに基づき、前記発電システムが正常であるか異常であるかを判定する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、簡易な構成で発電システムを診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、第1実施形態に係る発電システムの構成を示す図である。
図2は、第1実施形態に係る診断装置の機能構成を示す図である。
図3は、第1実施形態に係る診断装置の処理の流れを示すフローチャートである。
図4は、診断処理の流れを示すフローチャートである。
図5は、ワンクラスサポートベクタマシンを説明するための図である。
図6は、第1特徴データおよび第2特徴データを示す図である。
図7は、学習期間を説明するための図である。
図8は、複数の種類の診断処理を実行した場合に検出できる異常の内容を示す図である。
図9は、第2実施形態に係る診断装置の機能構成を示す図である。
図10は、第2実施形態に係る診断装置の処理の流れを示すフローチャートである。
図11は、異常ストリングの特定処理の流れを示すフローチャートである。
図12は、第2実施形態に係る第1特徴データおよび第2特徴データの一例を示す図である。
図13は、異常ストリングを特定処理の具体的な流れを示す図である。
図14は、診断装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、複数の実施形態について説明する。なお、複数の実施形態において共通する構成要素については、同一の符号を付ける。また、複数の実施形態において共通する構成は、初出の実施形態において詳細を説明し、以後の実施形態においては相違点を除き詳細な説明を省略する。
【0012】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る発電システム10を示す図である。発電システム10は、複数のストリング20と、接続装置22と、パワーコンディショナ24と、診断装置30とを備える。本実施形態において、発電システム10は、太陽光発電システムである。
【0013】
複数のストリング20のそれぞれは、1または複数の太陽電池モジュール40を含む。太陽電池モジュール40(発電モジュール)は、太陽光を受光して、受光した太陽光を電気エネルギーに変換する。そして、太陽電池モジュール40は、直流電力を発電する。
【0014】
1つのストリング20が複数の太陽電池モジュール40を含む場合、1つのストリング20に含まれる複数の太陽電池モジュール40は、発電した直流電力を出力する出力端子が直列に接続される。図1の例において、複数のストリング20のそれぞれは、直列に接続された4個の太陽電池モジュール40を含む。しかし、ストリング20は、1個の太陽電池モジュール40を含んでもよいし、2個または3個の太陽電池モジュール40を含んでもよいし、5個以上の太陽電池モジュール40を含んでもよい。
【0015】
太陽電池モジュール40は、複数のクラスタを含む。太陽電池モジュール40は、例えば2個または3個のクラスタを含む。クラスタは、直列に接続された複数の太陽電池セル(発電セル)を含む。太陽電池モジュール40に含まれる複数のクラスタは、直列に接続されている。太陽電池モジュール40は、一部のクラスタに欠陥または故障が発生した場合、欠陥または故障が発生したクラスタに並列に接続されたバイパスダイオードがオンとなり、電流がバイパスダイオードによりバイパスされる。この結果、一部のクラスタに欠陥または故障が発生した場合、太陽電池モジュール40は、100%より小さい性能で発電をする。
【0016】
接続装置22は、複数のストリング20のそれぞれから出力された直流電力を並列に接続して、パワーコンディショナ24に供給する。接続装置22は、あるストリング20から他のストリング20への電流の逆流を防止する。また、逆流防止のために、各ストリング20には、正側電圧を発生する末端に順方向接続されたダイオードが接続される。
【0017】
さらに、接続装置22は、複数のストリング20のそれぞれが発生する電圧を測定する。すなわち、接続装置22は、複数のストリング20のそれぞれについて、そのストリング20に含まれる、1つの太陽電池モジュール40または直列に接続された複数の太陽電池モジュール40が発生する直流の電圧を測定する。
【0018】
接続装置22は、発電システム10が発電している期間中において、所定の測定間隔毎に、複数のストリング20のそれぞれが発生する電圧を測定する。例えば、接続装置22は、発電システム10が8時から17時まで発電している場合、8時から17時までの間における15分毎に、複数のストリング20のそれぞれが発生する電圧を測定する。そして、接続装置22は、複数のストリング20のそれぞれが発生した電圧を表す電圧値を、診断装置30に送信する。例えば、接続装置20は、電圧値を、診断時刻を表す情報および電圧を発生したストリング20の識別番号とともに診断装置30に送信する。
【0019】
パワーコンディショナ24は、接続装置22から供給された直流電力を所定の周波数の交流電力に変換する。パワーコンディショナ24は、発生した交流電力を送電線等を介して外部に出力する。
【0020】
診断装置30は、発電システム10を診断する。診断装置30は、1または複数の情報処理装置がプログラムを実行することにより実現される。診断装置30は、独立したコンピュータにより実現されてもよいし、ネットワーク上のサーバ等により実現されてもよい。診断装置30は、無線または有線の通信回線を介して接続装置22と情報の送受信を行う。
【0021】
診断装置30は、接続装置22から、所定の測定間隔毎に測定することにより得られた複数のストリング20のそれぞれが発生する電圧を表す電圧値を、測定時刻、および、電圧を発生したストリング20の識別番号に対応させて取得する。そして、診断装置30は、取得した電圧値に基づき、所定期間毎(例えば1日毎)に発電システム10が正常であるか否かを判定する。
【0022】
なお、発電システム10は、太陽電池モジュール40に代えて、他の発電モジュールを備えてもよい。例えば、発電モジュールは、風力発電機また燃料電池等であってもよい。
【0023】
図2は、第1実施形態に係る診断装置30の機能構成を示す図である。診断装置30は、電圧取得部52と、記憶部54と、診断対象期間指定部56と、学習期間指定部58と、第1特徴データ生成部60と、第2特徴データ生成部62と、学習判定部64と、診断部66と、出力部68とを備える。
【0024】
電圧取得部52は、所定の測定間隔毎に測定することにより得られた複数のストリング20のそれぞれが発生する電圧を表す電圧値を、測定時刻、および、電圧を発生したストリング20の識別番号に対応させて取得する。例えば、電圧取得部52は、発電システム10が8時から17時まで発電している場合、8時から17時までの間における15分毎に測定することにより得られた複数のストリング20のそれぞれが発生する電圧を表す電圧値を取得する。
【0025】
記憶部54は、電圧取得部52が取得した電圧値を記憶する。記憶部54は、測定時刻、および、電圧を発生したストリング20の識別番号に対応付けて電圧値を記憶する。
【0026】
診断対象期間指定部56は、診断対象期間を指定する。診断対象期間は、発電システム10が正常であるか否かを判定する診断対象の電圧値を収集する期間である。例えば、発電システム10が正常であるか否かを1日毎に判定する場合、診断対象期間は、診断処理を実行する当日における発電システム10の発電期間(当日の8時から17時)である。
【0027】
学習期間指定部58は、学習期間を指定する。学習期間は、診断対象期間よりも過去の期間であり、発電システム10が正常であるか否かを判定するためのモデルを作成するための学習用の電圧値を収集する期間である。
【0028】
例えば、学習期間指定部58は、発電システム10の運用開始の直後の予め定められた期間を、学習期間として指定する。また、例えば、学習期間指定部58は、診断対象となる測定時刻より前の予め定められた期間を、学習期間として指定する。例えば、学習期間指定部58は、診断対象期間の直前の予め定められた期間を、学習期間として指定する。なお、学習期間については、図7を参照してさらなる詳細を説明する。
【0029】
第1特徴データ生成部60は、指定された学習期間に含まれる複数の測定時刻に対応する複数の第1特徴データを生成する。複数の第1特徴データのそれぞれは、対応する測定時刻において複数のストリング20が発生した複数の電圧の特徴を表す。例えば、複数の第1特徴データのそれぞれは、対応する測定時刻において複数のストリング20が発生した複数の電圧を表す複数の電圧値を配列した配列データである。
【0030】
第1特徴データ生成部60は、複数の第1特徴データのそれぞれについて、記憶部54から、対応する測定時刻において複数のストリング20が発生した複数の電圧を表す複数の電圧値を読み出す。そして、第1特徴データ生成部60は、複数の第1特徴データのそれぞれを、読み出した対応する複数の電圧値に基づき生成する。なお、第1特徴データについては、図6を参照してさらなる詳細を説明する。
(【0031】以降は省略されています)

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