CN104067475B - 电源切换装置、配电盘、监视装置及电源切换方法 - Google Patents

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Abstract

商用电力系统从停电恢复后,确认远程切断断路器(32)的一次侧电压(V1)和二次侧电压(V2)是否成为额定电压。然后,在一次侧电压(V1)和二次侧电压(V2)这双方成为额定电压时,使接触器(33)动作,使家庭内电力系统向商用电力系统并网。由此,商用电力系统从停电恢复而在用户不知情的情况下对家庭内电力系统充电的情形不再发生。其结果,可以确保用户的安全。

Description

电源切换装置、配电盘、监视装置及电源切换方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电源切换装置及配电盘,更详细地说,涉及根据状况切换2个电源的电 源切换装置及具备电源切换装置的配电盘。
背景技术
[0002] 随着地球暖化、以世界规模进行的经济产业的发展,以能量消耗量的削减为目的 的努力受到重视。由于这样的背景,以太阳光发电系统为代表的分散型的电源系统正在普 及(例如参照专利文献1及2)。另外,最近,作为灾害时的紧急用电源,对分散型的电源系统 的关注提尚。
[0003] 对于在一般家庭中设置的分散型的电源系统,除了太阳光发电系统以外,禁止使 蓄电所得到的电力、发电所得到的电力流向商用的电力系统。因此,为了在停电时等使用分 散型的电源,期望谋求将商用电力系统和家庭内的电力系统(家庭内电力系统)断开等的处 置。
[0004] 但是,在分散型的电源系统中,难以对住宅中设置的所有电气设备持续供给电力, 因此,在商用的电力系统恢复时,必须快速地将家庭内电力系统与商用电力系统并网。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2004-242458号公报
[0008] 专利文献2:日本特开2007-209133号公报
发明内容
[0009] 由于商用电力系统的公共性,针对商用电力系统的家庭内电力系统的解列及并网 不允许失败。但是,一般家庭中设置的分散型的电源系统的用户几乎不具备电气的专业知 识。因此,为了将暂时解列了的家庭内电力系统再次与商用电源系统并网,必须防止用户的 误操作。
[0010] 本发明是鉴于上述的情况而提出,目的在于使具有分散型的电源系统的家庭内电 力系统安全地与商用电力系统并网。
[0011] 为了实现上述的目的,本发明的电源切换装置具备:第1解列部件,用于从电力系 统解列蓄电部件及负载;第1电压检测部件,被配置在所述第1解列部件的一次侧,检测所述 电力系统的电压;和控制部件,通过所述第1解列部件从所述电力系统解列所述蓄电部件及 所述负载时,在由所述第1电压检测部件检测到了电压的情况下,根据来自用户的指令,使 所述第1解列部件动作,使所述蓄电部件及所述负载向所述电力系统并网。
[0012] 本发明的装置具备根据用户的指令对电力系统进行蓄电部件及负载的并网及解 列的控制部件。通过该控制部件,电力系统从停电恢复时,根据来自用户的意向,进行电力 系统的并网。由此,可避免违反用户意向的电力系统的并网,结果,可以安全地进行电力系 统的并网。
附图说明
[0013] 图1是表示第1实施方式的配电盘及负载等的方框图。
[0014] 图2是配电盘的方框图。
[0015] 图3是表示主干断路器二次侧的家庭内电力系统的图。
[0016] 图4是监视装置及蓄电单元的方框图。
[0017] 图5是表示解列处理的流程图。
[0018] 图6是表示并网处理的流程图。
[0019] 图7是表示第2实施方式的配电盘及负载等的方框图。
[0020] 图8是表示与监视装置连接的输入装置的方框图。
[0021] 图9是用于说明配电盘的变形例的图。
[0022] 图10是用于说明配电盘的变形例的方框图。
[0023] 图11是表示第3实施方式的配电盘及负载等的方框图。
[0024] 图12是表示解列处理的流程图。
[0025] 图13是表示并网处理的流程图。
[0026] 图14是变形例的配电盘的方框图。
[0027] 图15是表示第4实施方式的配电盘及负载等的方框图。
[0028] 图16是配电盘的布线图。
[0029] 图17是表示误连线检测处理的流程图。
[0030] (符号的说明)
[0031] 10:住宅;20:电量计;30、30A〜30E:配电盘;30a:端子;31:主干断路器;32:远程切 断断路器;33:接触器;33a〜33c:接点;34、35:分支断路器;36:开闭器;37:漏电切断器;40: 负载;5〇:蓄电单元;51:换流器;52:蓄电池;60:监视装置;61:CPU;62:主存储部;63:辅助存 储部;64:接口部;65:系统总线;7〇:输入装置;80:太阳光发电单元;304:步骤;660:监视装 置;CT1、CT2:变流器;L0:中性线路;LI、L2:电源线路;VT1、VT2:电压检测变压器。
具体实施方式
[0032]《第1实施方式》
[0033]以下,参照附图说明本发明的第1实施方式。图1是表示本实施方式的配电盘30和 经由该配电盘30与单相3线式的商用电力系统连接的负载40等的方框图。
[0034]负载40是例如在住宅10中使用的电气设备,例如空调机、冰箱、微波炉、洗衣机、电 视、个人电脑等家电。负载40分别与配电盘30连接。
[0035]图2是配电盘30的方框图。如图2,配电盘30具备主干断路器31、远程切断断路器 32、接触器33、多个分支断路器34。
[0036]主干断路器31是区分电力公司的电力系统(以下,称为商用电力系统)和住宅1〇的 电力系统(以下,称为家庭内电力系统)的切断器。在过电流从商用电力系统流向家庭内电 力系统的情况下等,该主干断路器31将与商用电力系统并网的家庭内电力系统从商用电力 系统解列。如图1,商用电力系统经由电量计20引入到配电盘30的内部,与主干断路器31的 一次侧连接。
[0037] 远程切断断路器32被设置在主干断路器31的二次侧。该远程切断断路器32根据来 自监视装置60的切断指令而动作,与主干断路器31同样地,相对于商用电力系统,使家庭内 电力系统并网以及解列。
[0038] 在远程切断断路器32的一次侧,设置有电压检测变压器VT1和一组变流器CT1。另 夕卜,在远程切断断路器32的二次侧,设置有电压检测变压器VT2和一组变流器CT2。
[0039] 图3是表示主干断路器31的二次侧的家庭内电力系统的图。如图3所示,家庭内电 力系统由中性线路L0、和电源线路LI、L2构成,中性线路L0接地。而且,电压检测变压器VT1、 VT2与电源线路L1、L2连接。在该电压检测变压器VT1、VT2的二次侧,呈现与电源线路L1、L2 之间的电压成比例的电压。
[0040] 另外,一组变流器CT1 i、CT12分别被设置于电源线路L1、L2,变流器CT1 i、CT12的二 次侧的电流成为与流过电源线路L1、L2的电流成比例的电流值。
[0041] 接触器33被设置在远程切断断路器32的二次侧。该接触器33根据来自监视装置60 的开闭指令以电磁方式动作,使商用电力系统和家庭内电力系统并网以及解列。
[0042] 如图3所示,接触器33具有设置于电源线路L1的接点33a、设置于中性线路L0的接 点33b、和设置于电源线路L2的接点33c。各个接点33a〜33c与来自监视装置60的开闭指令 同步地动作,在接点33a〜33c断开时,家庭内电力系统被从商用电力系统解列,在接点33a 〜33c闭合时,使家庭内电力系统并网到商用电力系统。通过该接触器33,在接点33b断开, 中性线路L0开路的情况下,接触器33的二次侧的中性线路L0接地。
[0043] 如图2所示,分支断路器34在接触器33的二次侧以相互并联的状态设置。这些分支 断路器34对每个负载40及蓄电单元50分别设置。通过开闭该分支断路器34,可以从电力系 统断开负载40及蓄电单元50。
[0044] 上述的主干断路器31、远程切断断路器32、接触器33及分支断路器34分别被容纳 于金属制或者树脂制的框体。
[0045] 图4是监视装置60及蓄电单元50的方框图。蓄电单元50是用于对从商用电力系统 供给的电力进行蓄电的单元。如图4所示,该蓄电单元5〇具有换流器51及蓄电池52。
[0046] 蓄电池52是由填充了电解液的多个小格组成的电池。商用电力系统的交流电压由 换流器51变换为直流电压,向蓄电池52施加。由此,在蓄电池52中蓄积电荷。另外,在商用电 力系统停电时,蓄电池52的直流电压由换流器51变换为交流电压,向家庭内电力系统施加。 由此,从蓄电单元50向家庭内电力系统供给电力。另外,在商用电力系统停电时,也从蓄电 单元50向监视装置60供给电力。
[0047] 根据监视装置60的指示进行基于换流器51的交流直流变换及直流交流变换。由 此,蓄电单元50可以与商用电力系统同步地并网。
[0048] 如图4所示,监视装置6〇具备CPU (Central Processing Unit,中央处理单元)61、 主存储部62、辅助存储部63、接口部64及使上述各部相互连接的系统总线65。
[0049] CPU61按照在辅助存储部63中存储的程序,执行后述的规定的处理。
[0050] 主存储部62包含RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)等而构成。该主存 储部62用作CPU61的操作区域。
[0051] 辅助存储部63包含ROM (Read Only Memory,只读存储器)、磁盘、半导体存储器等 非易失性存储器而构成。在该辅助存储部63中存储了用于执行后述的处理的程序、参数等。
[0052] 接口部64具有串行接口或者用于接收模拟信号的模拟接口。参照图2可知,该接口 部64经由缆线连接电压检测变压器VT1、VT2的二次侧端子和变流器CT1、CT2的二次侧端子。 另外,蓄电单元50的换流器51、远程切断断路器32及接触器33与接口部64连接。
[0053] CPU61经由接口部64测量电压检测变压器VT1、VT2的二次侧电压及变流器CT1、CT2 的二次侧电流,从而可以间接地测量远程切断断路器32的一次侧电压VI及二次侧电压V2、 和远程切断断路器32的一次侧电流II及二次侧电流12。
[0054] 然后,(PU61根据一次侧电压VI、二次侧电压V2、一次侧电流11、二次侧电流12,可 以算出从商用电力系统流向家庭内电力系统的电力、及从家庭内电力系统向商用电力系统 回流的电力。CRJ61在电力向商用电力系统回流的情况下,控制构成蓄电单元50的换流器51 的输出,限制回流。
[0055] CPU61通过向换流器51输出蓄电指令,可以在蓄电池52中蓄积电力。另外,通过输 出放电指令,可以将在蓄电池52中蓄积的电力向家庭内电力系统供给。
[0056] CPU61通过向远程切断断路器32输出切断指令,可以使远程切断断路器32动作,从 商用电力系统解列家庭内电力系统。另外,CPU61通过向接触器33输出切断指令,可以从商 用电力系统解列家庭内电力系统。而且,通过向接触器33输出接通指令,可以使家庭内电力 系统向商用电力系统并网。
[0057] 接着,说明上述那样构成的监视装置60的解列处理。图5是表示由监视装置60的 CPU61执行的解列处理的流程图。以下,参照图5说明解列处理。该解列处理在商用电力系统 的电压正常且蓄电单元50被充电的状态时执行。
[0058] 首先,在步骤S201中,CPU61判断在商用电力系统中是否发生了停电。在商用电力 系统停电了的情况下,一次侧电压VI大致成为零,成为阈值以下。因而,CPU61比较一次侧电 压VI和阈值。然后,在一次侧电压VI为阈值以下的情况下,判断为发生了停电(步骤S201: 是),向下一步骤S202转移。另外,在判断为停电时,也可以不根据一次侧电压VI进行判断, 而检测商用电力系统的频率(例如,系统电压过零),根据检测到的频率来检测停电。另外, 也可以根据其他判断基准来检测停电。
[0059] 在步骤S202中,CPU61通过向接触器33输出切断指令,使接触器33开路。
[0060] 在下一步骤S203中,CPU61通过向远程切断断路器32输出切断指令,使远程切断断 路器32开路。由此,家庭内电力系统通过接触器33和远程切断断路器32,成为从商用电力系 统解列了的状态。
[0061] 在下一步骤S204中,CPU61向蓄电单元50的换流器51输出放电指令。由此,通过换 流器51执行直流交流变换,在蓄电单元50的蓄电池52中蓄积的电力向监视装置60和与家庭 内电力系统连接的负载40供给。在步骤S204的处理结束后,CPU61结束解列处理。
[0062] 图6是表示由监视装置60的CPU61执行的并网处理的流程图。以下,参照图6说明并 网处理。该并网处理在商用电力系统从停电恢复时执行。
[0063] 首先,在步骤S301中,CPU61判断商用电力系统的电压是否恢复了。在商用电力系 统从停电恢复了的情况下,商用电力系统的电压成为额定电压左右。因而,CPU61比较一次 侧电压VI和阈值。然后,在一次侧电压VI比阈值大的情况下,判断为商用电力系统恢复了 (步骤S301:是),向下一步骤S302转移。
[0064] 在步骤S302中,CPU61判断远程切断断路器32是否接通了。参照图2可知,在由监视 装置60切断的远程切断断路器32未再次接通的情况下,在该远程切断断路器32的二次侧未 出现电压。因而,二次侧电压V2成为零。另一方面,在由用户接通由监视装置60切断了的远 程切断断路器32的情况下,商用电力系统的电压出现在该远程切断断路器32的二次侧。因 而,二次侧电压V2成为与额定电压大致相等。
[0065] CPU61监视二次侧电压V2,在二次侧电压V2为阈值以下的情况下,判断为远程切断 断路器32未接通(步骤S302:否),返回步骤S301。以下反复执行步骤S30KS302的处理,直到 步骤S302的判断为肯定为止。
[0066] 另一方面,CPU61在二次侧电压V2比阈值大的情况下,判断为远程切断断路器32被 接通(步骤S302:是),向下一步骤S303转移。
[0067] 在步骤S3〇3中,CPU61向蓄电单元50的换流器51输出蓄电指令。由此,停止从蓄电 单元50向家庭内电力系统供给电力。
[0068] 在下一步骤S304中,CPU61向接触器33输出接通指令。由此,接触器33被接通,家庭 内电力系统向商用电力系统并网。同时,开始对蓄电单元50的蓄电池52的充电。在步骤S304 的处理结束时,CPU61结束并网处理。
[0069] 如以上所说明的那样,在本实施方式中,由监视装置60、远程切断断路器32、接触 器33及电压检测变压器VT1、VT2构成电源切换装置。然后,监视装置60在商用电力系统从停 电恢复后,确认远程切断断路器32的一次侧电压VI和二次侧电压V2是否成为额定电压(步 骤S301、S302)。然后,一次侧电压VI和二次侧电压V2这双方成为额定电压时(步骤S301、 S3〇2:是),使接触器:33动作,将家庭内电力系统向商用电力系统并网(步骤S304)。
[0070]在商用电力系统停电的情况下,一次侧电压VI大致成为零。因而,在商用电力系统 无电压时,不会通过远程切断断路器32和接触器33使家庭内电力系统并网到商用电力系 统。由此,不会因商用电力系统从停电恢复而违反用户的意向地对家庭内电力系统充电。其 结果,可以确保用户的安全。
[0071]另外,在用户未接通远程切断断路器32的情况下,二次侧电压V2大致成为零。因 而,在商用电力系统从停电恢复了之后,家庭内电力系统不会违反用户的意向地与商用电 力系统并网。由此,不会违反用户的意向地使家庭内电力系统与商用电力系统并网而被充 电。其结果,可以确保用户的安全。
[0072]另一方面,在因商用电力系统从停电恢复而使一次侧电压VI成为额定电压之后, 在由用户接通了远程切断断路器32的情况下,一次侧电压VI及二次侧电压V2都成为额定电 压,由并网部件使接触器33接通,家庭内电力系统快速向商用电力系统并网。因而,用户除 了接通远程切断断路器32以外,不需要复杂的操作。其结果,可以确保商用电力系统及用户 的安全。
[0073]如上所述,在本实施方式中,可避免违反用户意向的系统的并网,结果,可以使具 有蓄电单元50的家庭内电力系统安全地向商用电力系统并网。
[0074]另外,在本实施方式中,在家庭内电力系统向商用电力系统并网时,从监视装置60 向蓄电单元50输出蓄电指令。因而,可以保护蓄电单元50不受未预期的电力系统的并网的 影响。
[0075]《第2实施方式》
[0076]接着,参照附图说明本发明的第2实施方式。另外,对于与第1实施方式同一或同等 的结构采用同等的符号,并且省略或简化其说明。
[0077] 图7是表示本实施方式的配电盘30A、经由该配电盘30A与单相3线式的商用电力系 统连接的负载40及太阳光发电单元80等的方框图。如图7所示,在本实施方式的配电盘30A 中,变流器CT2被设置在接触器33的二次侧,在该变流器CT2和接触器33之间,经由分支断路 器35与太阳光发电单元80连接,这点不同于第1实施方式的配电盘30。
[0078] 太阳光发电单元80具备例如在住宅10的屋顶配置的太阳能电池面板、和对太阳能 电池面板引起的电动势进行直流交流变换的换流器51。
[0079] 在本实施方式中,太阳光发电单元80与在变流器CT2的二次侧分支的家庭内电力 系统连接。因而,通过监视变流器CT2的二次侧电流I2的流向,可以简单地判断从蓄电单元 50向家庭内电力系统供给的电力是否向商用电力系统回流。因此,通过快速发现向商用电 力系统的回流,控制蓄电单元5〇的换流器51,可以避免向商用电力系统的回流,进而确保公 共性的商用电力系统的安全性。另一方面,对于被认定为向商用电力系统的回流的来自太 阳光发电单元80的电力,没有必要特别控制,可以使装置的结构简单化。
[0080]以上,说明了本发明的实施方式,但是本发明不限于上述实施方式。例如,在上述 实施方式中,在商用电力系统从停电恢复了的情况下,由用户操作远程切断断路器32,以该 远程切断断路器32的二次侧电压V2成为额定电压作为触发(步骤S302:是),接触器33动作, 家庭内电力系统向商用电力系统并网(步骤S304)。
[0081] 不限于此,例如图8所示,也可以设置与监视装置60连接的输入装置70,在用户向 该输入装置70输入接通指令时,监视装置60使接触器33动作,使家庭内电力系统并网到商 用电力系统。这样,通过取代远程切断断路器32的操作,将来自用户的输入指令作为触发来 实现系统的并网,从而可以省略远程切断断路器32而实现电源切换装置。
[0082] 在上述实施方式中,说明了远程切断断路器32是即使通过监视装置60也能够操作 的切断器的情况。不限于此,作为一个例子,如图9所示,也可以取代远程切断断路器32而串 联连接接触器33。接触器33无法由用户直接操作。因而,监视装置60经由输入装置70接收到 来自用户的接通指令时,使接触器33动作。
[0083] 另外,在远程切断断路器32、接触器33有表示开闭状态的接点的情况下,可以不监 视系统的电压,而根据一次侧电压VI和接触器33的接点判断电力系统的并网状态。在该情 况下,也可以省略用于测量二次侧电压V2的电压检测变压器VT2。
[0084] 在上述实施方式中,说明了负载40、蓄电单元5〇、太阳光发电单元8〇与分支断路器 34、35直接连接的情况。不限于此,例如图10所示,负载40等也可以经由端子30a与分支断路 器34、35连接。
[0085] 在上述实施方式中,说明了监视装置60与配电盘30、30A单独地设置的情况。不限 于此,也可以采用微计算机作为监视装置60,在配电盘30、3〇A容纳该监视装置。
[0086]上述实施方式的蓄电单元50可以是在住宅1〇中设置的备份专用的单元,也可以是 由与例如家庭内电力系统连接的电动汽车的电池和换流器构成的蓄电单元。另外,蓄电单 元50也可以是具备风力发电装置和电池的蓄电单元等。
[0087]在上述实施方式中,说明了监视装置60使接触器33动作的情况。不限于此,通过使 用锁定式(latch type)接触器作为接触器33,用户可以直接操作接触器幻。
[0088] 上述远程切断断路器32、接触器33、多个分支断路器34的规格因住宅1〇的规模等 而不同。因而,期望将这些设备配置在主干断路器31的二次侧。
[0089]《第3实施方式》
[0090] 接着,参照附图说明本发明的第3实施方式。另外,对于与上述实施方式同一或同 等的结构采用同等的符号,并且省略或简化其说明。
[0091] 图11是表示本实施方式的配电盘30B和经由该配电盘30B与单相3线式的商用电力 系统连接的负载40等的方框图。如图11所示,本实施方式的配电盘30B具备取代远程切断断 路器32及接触器33的2个开闭器36,这点不同于上述实施方式的配电盘30、30A。
[0092] 开闭器36是用于断开商用电力系统和家庭内电力系统的锁定式开闭器。该开闭器 36具备用于使接点彼此分离的跳闸线圈和使接点彼此接触的接通线圈。而且,在从监视装 置60输出2值的脉冲信号So时,开闭器36与脉冲信号的上升同步地成为开路。另外,在从监 视装置60输出2值的脉冲信号Sc时,与脉冲信号的上升同步地闭合。开闭器36在成为了闭合 后,机械地维持成为闭合的状态。因而,即使在因为停电而停止了电力的供给的情况下,也 不会自动地将商用电力系统和家庭内电力系统解列,可以维持双方的电力系统并网的状 〇
[0093] 在来自用户的解列指令被输入到输入装置70时,监视装置60将脉冲信号So设为高 电平规定的时间。由此,开闭器36分别成为开路,家庭内电力系统从商用电力系统解列。另 夕卜,在来自用户的接通指令被输入到输入装置70时,监视装置60将脉冲信号Sc设为高电平 规定的时间。由此,开闭器36分别闭合,家庭内电力系统并网到商用电力系统。
[0094] 接着,说明本实施方式的监视装置60的解列处理。图12是表示由监视装置60的 CPU61执行的解列处理的流程图。以下,参照图12说明解列处理。在商用电力系统的电压正 常且蓄电单元50被充电的状态时执行该解列处理。
[0095] 首先,在步骤S201中,CPU61判断在商用电力系统中是否发生了停电。在商用电力 系统停电了的情况下,一次侧电压VI大致成为零,成为阈值以下。因而,CPU61比较一次侧电 压VI和阈值。然后,在一次侧电压VI为阈值以下的情况下,判断为发生了停电(步骤S201: 是),向下一步骤S211转移。
[0096]另外,本实施方式的2个开闭器36分别是机械地维持成为闭合的状态的常闭型的 开闭器36。因此,即使在停电发生之后,开闭器36也维持成为闭合的状态,直到来自用户的 解列指示被输入到输入装置70为止。
[0097] 在步骤S211中,CPU61判断用于将家庭内电力系统从商用电力系统解列的解列指 示是否被输入到输入装置70。在尚未向输入装置70输入来自用户的解列指示的情况下(步 骤S211:否),CPU61返回步骤S201。之后,CPU61反复执行步骤S20KS211的处理,直到在步骤 S211中的判断为肯定为止。
[0098]另一方面,在停电发生之后,在来自用户的解列指示被输入到输入装置70的情况 下(步骤S211:是),CPU61向步骤S212转移。
[00"] 在步骤S212中,CPU61分别使2个开闭器36成为开路。由此,家庭内电力系统通过2 个开闭器36,成为从商用电力系统解列的状态。
[0100] 在下一步骤S204中,CPU61向蓄电单元50的换流器51输出放电指令。由此,由换流 器51执行直流交流变换,在蓄电单元50的蓄电池52中蓄积的电力被供给至监视装置60和与 家庭内电力系统连接的负载40。在步骤S204的处理完成时,CPU61结束解列处理。
[0101] 图13是表示由监视装置60的CPU61执行的并网处理的流程图。以下,参照图13说明 并网处理。在商用电力系统从停电恢复时执行该并网处理。
[0102]首先,在步骤S301中,(TU61判断商用电力系统的电压是否恢复了。在商用电力系 统从停电恢复了的情况下,商用电力系统的电压成为额定电压左右。因而,CPU61比较一次 侧电压VI和阈值。并且,在一次侧电压VI比阈值大的情况下,判断为商用电力系统恢复了 (步骤S301:是),向下一步骤S311转移。
[0103] 在步骤S311中,CPU61判断用于将商用电力系统向家庭内电力系统并网的并网指 示是否被输入到输入装置70。在尚未向输入装置70输入来自用户的并网指示的情况下(步 骤S311:否),CPU61返回步骤S301。之后,CPU61反复执行步骤S301、S311的处理,直到在步骤 S311中的判断为肯定为止。
[0104]另一方面,在停电发生之后,在来自用户的并网指示被输入到输入装置70的情况 下(步骤S311:是),CPU61向步骤S303转移。
[0105] 在步骤S303中,CRJ61向蓄电单元50的换流器51输出蓄电指令。由此,停止从蓄电 单元50向家庭内电力系统供给电力。
[0106] 在下一步骤S312中,CTU61通过将脉冲信号Sc设为高电平,使开闭器36分别闭合。 由此,家庭内电力系统向商用电力系统并网。同时,开始对蓄电单元50的蓄电池52的充电。 [0107]另外,本实施方式的2个开闭器36分别是机械地维持成为闭合的状态的常闭型的 开闭器36。因此,即使在停电发生后,开闭器36也会维持成为闭合的状态,直到来自用户的 解列指示被输入到输入装置70为止。在开闭器36成为闭合时,通过步骤S312的处理,即使脉 冲信号Sc成为高电平,开闭器36也不会动作,原样维持成为闭合的状态。在步骤S312的处理 完成时,CPU61结束并网处理。
[0108]如上所述,在本实施方式中,在商用电力系统中发生了停电的情况下,通过CPU61 判断来自用户的解列指示是否被输入到输入装置70 (步骤S211)。然后,只有在存在来自用 户的解列指示的情况下,开闭器36成为开路而家庭内电力系统被从商用电力系统解列(步 骤S212),然后,开始从蓄电单元50向负载40供给电力。因而,可以防止违反用户意向的蓄电 单元50的放电。其结果,可以消除家庭内电力系统不必要地从商用电力系统解列的情况,可 以实现按照用户意向的家庭内电力系统的稳定运用。
[0109]特别地,消除了在用户难以介入的几秒期间的停电时家庭内电力系统无意义地从 商用电力系统解列的情况。因而,可以显著地提高FRT (Fault Ride Through:不脱网运行能 力)性能。
[0110] 另外,在由于雷击等而商用电力系统停电几分钟左右时,如果是AC锁定型的开闭 器,则家庭内电力系统会从商用电力系统解列,但如果是机械式锁定型的开闭器,则维持商 用电力系统和家庭内电力系统的并网。因而,在几分钟期间的停电后商用电力系统恢复了 的情况下,在商用电力系统恢复的同时,家庭内电力系统也恢复。由此,可以提高FRT性能。
[0111] 具体地说,在用户外出期间,商用电力系统停电几秒钟期间或者几分钟,然后,在 商用电力系统恢复的情况下,用户回家后,可以像通常那样使用经由家庭内电力系统供给 电力的电气设备。另外,消除了违反用户意向地自动开始蓄电单元50的放电的情况,因此, 可避免由于不必要的放电导致的蓄电单元50的寿命缩短。其结果,可以采用廉价蓄电单元 作为蓄电单元50,进而,可以降低该蓄电单元5〇的运行成本。
[0112] 构成本实施方式的配电盘30B的开闭器36是一旦闭合就机械地维持闭合了的状态 的常闭型的开闭器。因此,可以抑制用于维持商用电力系统和家庭内电力系统的并网的电 力的消耗。
[0113] 在本实施方式的配电盘30B中,2个开闭器36串联连接。由此,即使在一方的开闭器 36的接点熔接的情况下,也可以将家庭内电力系统从商用电力系统解列。但是,本发明不限 于此,也可以由串联连接的3个以上的开闭器36构成配电盘。
[0114] 在本实施方式中,说明了开闭器36是一旦成为闭合后就机械地维持成为闭合的状 态的常闭型的开闭器的情况。不限于此,开闭器36也可以是一旦成为开路后就机械地维持 成为开路的状态的常开型的开闭器。在该情况下,可以抑制用于维持商用电力系统和家庭 内电力系统的解列的电力消耗。
[0115] 在本实施方式中,说明了家庭内电力系统仅仅由负载构成的情况。不限于此,例如 图14所示的配电盘30C那样,也可以在串联连接的开闭器36的二次侧连接太阳光发电单元 80。在配电盘30C中,通过步骤S303的处理蓄电单元50停止放电时,开始基于太阳光发电单 元80的蓄电单元50的充电。另外,通过步骤S312的处理,开始基于太阳光发电单元80的剩余 电力的售电。
[0116] 《第4实施方式》
[0117] 接着,参照附图说明本发明的第4实施方式。另外,对于与上述实施方式同一或同 等的结构采用同等的符号,并且省略或简化其说明。
[0118] 图15是表示本实施方式的配电盘30D、30E和经由该配电盘30D、30E与单相3线式的 商用电力系统连接的负载40等的方框图。如图15所示,在本实施方式中,负载40经由2个配 电盘30D、30E与商用电力系统连接的点以及具备取代主干断路器31的漏电切断器(ELCB: Earth Leakage Circuit Breaker) 37的点不同于上述实施方式。
[0119] 配电盘30D具备漏电切断器37、2个开闭器36、与蓄电单元50连接的分支断路器34、 及与太阳光发电单元80连接的分支断路器35。另外,配电盘30E具备与分支断路器34的一次 侧连接的漏电切断器37及与负载40连接的分支断路器34。
[0120] 构成配电盘30D的漏电切断器37在商用电力系统的零相电流为阈值以上的情况下 动作。通过该漏电切断器37动作,从商用电力系统断开家庭内电力系统。另外,构成配电盘 30E的漏电切断器37在流过负载40的零相电流为阈值以上的情况下动作。通过该漏电切断 器37动作,从商用电力系统断开负载40。
[0121] 图16是配电盘30D的布线图。如图16所示,在配电盘30D容纳了电压检测变压器 VHi、VTl2 和变流器 CTli、CTl2、CT2i、CT22、CT3i、CT32。
[0122] 电压检测变压器VTlJ^—次侧与漏电切断器37的二次侧的中性线路L0和电源线 路L1连接。而且,电压检测变压器VT12的一次侧与漏电切断器37的二次侧的中性线路L0和 电源线路L2连接。在电压检测变压器VT1i、VT12的二次侧呈现与向这些电压检测变压器 VT1i、VT12的一次侧施加的电压成比例的大小的电压Vli、Vl2。
[0123] 变流器CThXTls的一次侧分别与漏电切断器37的二次侧的电源线路L1、L2连接。 变流器CT2LCT22的一次侧分别连接到与蓄电单元50连接的分支断路器34的一次侧的电源 线路L1、L2。变流器CT3LCT32的一次侧分别连接到与太阳光发电单元80连接的分支断路器 35的一次侧的电源线路L1、L2。
[0124] 各个变流器的二次侧的电流成为与变流器的一次侧连接的电源线路L1、L2的电流 成比例的值。因而,变流器CT1i、CT12的二次侧的电流111、II2成为与在商用电力系统和家庭 内电力系统之间流过的电流成比例的值。另外,变流器CT2LCT22的二次侧的电流I2i、I22成 为与将流入到蓄电单元50的充电电流或者从蓄电单元5〇流出的放电电流和住宅内的负载 40的消耗电流进行合计得到的电流成比例的值。另外,变流器CT3LCT32的二次侧的电流 I3i、I32成为与从太阳光发电单元80流出的发电电流成比例的值。
[0125] 另外,各变流器中的电流的流向以从商用电力系统朝向构成家庭内电力系统的各 设备的方向为正的方向。
[0126] 通过监视各变流器的二次侧电流I In、I2n、I3n,可以检测从太阳光发电单元80向商 用电力系统回流的电力等。例如,如果二次侧电流为零以上,则可以判断为所蓄积的电 力未向商用电力系统回流。
[0127] 另外,通过监视二次侧电流11〃、1211%,可以检测变流器(:1'1〜(^3的误连线。以 下,参照图17所示的流程图说明监视装置60执行的误连线检测处理。在来自用户的开始指 令被输入到输入装置7〇的情况下执行该误连线检测处理。
[0128] 首先,监视装置60停止太阳光发电单元80(步骤S401)。由此,I1n=I2n的关系成立。 因而,采用二次侧电流I2N相对二次侧电流IlN的值的相对值,可以检测误连线。
[0129] 接着,监视装置60比较二次侧电流Ih和二次侧电流12:(步骤S402),在双方的值相 等的情况下(步骤S402:是),判断为变流器CTli和变流器CT12的流向与连接的电源线相同 (步骤S403)。
[0130] 监视装置60在二次侧电流111的值和二次侧电流I2i的值不同的情况下(步骤S402: 否),比较二次侧电流111的值和将二次侧电流I2i的值乘-1所得的值涉骤S404)。然后,在双 方的值相等的情况下(步骤S404:是),判断为虽然变流器CTljP变流器CT2X的流向不同,但 是所连接的电源线相同(步骤S4〇5)。
[0131] 监视装置60比较二次侧电流Ih的值和将二次侧电流12:的值乘-1所得的值,在双 方的值不同的情况下(步骤S404:否),比较二次侧电流丨^的值和二次侧电流122的值(步骤 S406)。然后,监视装置60在双方的值相等的情况下(步骤S406:是),判断为变流器CTh和变 流器CT22的流向与所连接的电源线相同(步骤S407)。
[0132] 监视装置60比较二次侧电流111的值和二次侧电流122的值,在双方的值不同的情 况下(步骤S406:否),比较二次侧电流111的值和将二次侧电流122的值乘-1所得的值(步骤 S408)。然后,监视装置6〇在双方的值相等的情况下(步骤S408:是),判断为虽然变流器CTh 和变流器CT22的流向不同,但是所连接的电源线相同(步骤S409)。
[0133] 另外,监视装置60比较二次侧电流Ih的值和将二次侧电流122的值乘-1所得的值, 在双方的值不同的情况下(步骤S408:否),判断为在变流器发生了断线(步骤S420)。
[0134] 监视装置60判断为变流器CTljP变流器CT2X的流向和所连接的电源线相同时(步 骤S403),或者判断为虽然变流器CTU和变流器CT2:的流向不同、但是所连接的电源线相同 时(步骤S405),比较二次侧电流112的值和二次侧电流122的值(步骤S410)。然后,监视装置 60在双方的值相等的情况下(步骤S410:是),判断为变流器CT12和变流器CT22的流向和所连 接的电源线相同(步骤S411)。
[0135] 监视装置6〇比较二次侧电流112的值和二次侧电流122的值,在双方的值不同的情 况下(步骤S410:否),比较二次侧电流II2的值和将二次侧电流〗2i的值乘-1所得的值(步骤 S412)。然后,监视装置60在双方的值相等的情况下(步骤S412:是),判断为虽然变流器CT12 和变流器CT2i的流向不同,但是所连接的电源线相同(步骤S413)。
[0136] 另外,监视装置60比较二次侧电流112的值和将二次侧电流的值乘-1所得的值, 在双方的值不同的情况下(步骤S412:否),判断为在变流器发生了断线(步骤S420)。
[0137] 监视装置60在确认了变流器CTljP变流器CT22的流向与所连接的电源线相同时 (步骤S407),或者确认了虽然变流器CTh和变流器CT2S的流向不同、但是所连接的电源线相 同时(步骤S409),比较二次侧电流lb的值和二次侧电流I2i的值(步骤S414)。然后,监视装 置60在双方的值相等的情况下(步骤S414:是),判断为变流器CT12和变流器CT2i的流向与所 连接的电源线相同(步骤S415)。
[0138] 监视装置60比较二次侧电流112的值和二次侧电流I2i的值,在双方的值不同的情 况下(步骤S414:否),比较二次侧电流112的值和将二次侧电流I2i的值乘-1所得的值(步骤 S416)。然后,监视装置60在双方的值相等的情况下(步骤S416:是),判断为虽然变流器CT12 和变流器CT2:的流向不同、但是所连接的电源线相同(步骤S417)。
[0139] 监视装置60比较二次侧电流112的值和将二次侧电流12i的值乘-1所得的值,在双 方的值不同的情况下(步骤S426:否),判断为在变流器发生了断线(步骤S420)。
[0140] 在上述的确认结束后,监视装置60判断变流器的连线是否正常(步骤S430)。然后, 监视装置60在判断为连线正常的情况下(步骤S430:是),结束误连线检测处理。另一方面, 监视装置60在判断为连线不正常的情况下(步骤S430:否),向用户显示错误(步骤S431)后, 结束误连线检测处理。在步骤S430中,在判断为与变流器的流向相反的情况下、或判断为断 线的情况下,判断为连线不正常。另外,在判断为断线的情况中还包含变流器与中性线路L0 连接的情况。
[0141] 如以上所说明的那样,在本实施方式中,经由容纳2个开闭器36的配电盘30D和容 纳与负载40连接的分支断路器34的配电盘30E,负载40与商用电力系统连接。一般而言,锁 定式的开闭器36与通常的接触器相比较往往更大型。因而,在用锁定式的开闭器构成配电 盘时,认为无法使用标准尺寸的框体。但是,如本实施方式那样,如果将配电盘分割为多个, 则可用已有尺寸的标准框体构成配电盘。由此,可以削减配电盘的制造成本。
[0142] 本实施方式的配电盘30E成为与一般家庭常常采用的配电盘同等的结构。因而,只 通过在一般家庭的已有配电盘的一次侧设置本实施方式的配电盘30D,可以实现本实施方 式的家庭内电力系统。因此,在一般家庭可以低成本地实现本实施方式的家庭内电力系统。 [0143] 在本实施方式中,构成家庭内电力系统的配电盘由2个配电盘30D、30E构成。因而, 配电盘各自小型化,配置的自由度变高。
[0144] 在本实施方式中,说明了配电盘30D由漏电切断器37、2个开闭器36、分支断路器 34、35构成,配电盘30E由漏电切断器37和分支断路器34构成的情况。不限于此,可以自由选 择在配电盘3〇D、30E容纳的设备。
[0145] 可以考虑在配电盘30E、30D中采用的框体为金属制或者树脂制。在本实施方式中, 配电盘由2个配电盘30D、30E构成,因此,例如,也可以将容纳以层间短路为要因的着火可能 性高的开闭器36的配电盘30D的框体设为金属制,将另一配电盘30E设为树脂制。或者,也可 以在将容纳开闭器36的配电盘30D的框体设为树脂制的情况下,仅仅对该配电盘30D进行由 金属板包裹开闭器36等的防火对策。
[0146] 由此,可以提高安全性的同时削减配电盘的制造成本。另外,配电盘全体中采用的 金属的量减少,可以照顾到地球环境。进而,通过将配电盘的框体设为树脂制,可以实现轻 量化,可以进一步提高设置场所的自由度。
[0147] 在本实施方式中,自动地检测变流器的误连线、断线。因此,可以防止进行家庭内 电力系统的设置、改造等而产生的初始麻烦。变流器的方向的变更、再设置为比较简单的操 作,因此如果可以事先检测误连线,则不必长时间停止电气设备。
[0148] 在本实施方式中,使太阳光发电单元80停止后,执行上述误连线检测处理。不限于 此,在太阳光发电单元80进行发电的情况下,将开闭器36设为开路,可以同样对变流器CT3、 CT2检测误连线。太阳光发电单元80可以自发控制电流流动的方向。因而,考虑以变流器CT3 的二次侧电流为基准,进行误连线检测处理。
[0149] 本发明不脱离本发明的广义的精神和范围而可以实现各种各样的实施方式及变 形。另外,上述实施方式用于说明本发明,而不是限定本发明的范围。即,本发明的范围不是 由实施方式而是由权利要求书所示出。而且,在权利要求书内及与其同等的发明的意义的 范围内实施的各种各样的变形视为在本发明的范围内。
[0150] 本申请基于2012年7月26日申请的曰本专利申请2012-166274及2012年1月27日申 请的日本专利申请2012-15680。在本说明书中,参照并包括日本专利申请2012-166274及曰 本专利申请2012-15680的说明书、权利要求书、附图全体。
[0151]产业上的利用可能性
[0152]本发明的电源切换装置适用于商用电源和在家庭内设置的电源的切换。另外,本 发明的配电盘适用于向负载分配电力。

Claims (10)

1. 一种电源切换装置,其特征在于,具备: 第1解列部件,用于从电力系统解列蓄电部件及负载; 第2解列部件,被配置在所述第1解列部件的一次侧,并用于从所述电力系统解列所述 蓄电部件和所述负载; 第1电压检测部件,被配置在所述第1解列部件的一次侧,并检测所述电力系统的电压; 第2电压检测部件,被配置在所述第1解列部件和所述第2解列部件之间,并检测所述电 力系统的电压;以及 控制部件,在通过所述第1解列部件从所述电力系统解列所述蓄电部件及所述负载时, 在由所述第i电压检测部件检测到电压的情况下,在通过由用户操作所述第2解列部件从而 由所述第2电压检测部件检测到所述电力系统的电压时,判断为有来自所述用户的指令,使 所述第1解列部件动作,使所述蓄电部件及所述负载向所述电力系统并网, 所述控制部件在由所述第1电压检测部件未检测到所述电力系统的电压时,使所述第1 解列部件以及所述第2解列部件动作,从所述电力系统解列所述蓄电部件及所述负载。
2. 根据权利要求1所述的电源切换装置,其特征在于, 所述第1解列部件是锁定式的开闭器。
3. 根据权利要求1所述的电源切换装置,其特征在于, 所述第1解列部件是漏电切断器。
4. 根据权利要求1所述的电源切换装置,其特征在于,具备: 电流测量部件,测量向所述负载供给的电流;以及 太阳能电池,与所述电流测量部件的一次侧连接。
5. 根据权利要求1所述的电源切换装置,其特征在于, 所述蓄电部件是分散电源。
6. —种配电盘,其特征在于,具备: 如权利要求1所述的电源切换装置;以及 容纳所述电源切换装置的框体。
7. 根据权利要求6所述的配电盘,其特征在于, 所述框体具备: 第1框体,容纳所述第1解列部件;以及 第2框体,容纳用于使所述负载从所述电力系统单独地断开的断路器。
8. 根据权利要求6或7所述的配电盘,其特征在于,具备: 第1电流检测部件,检测从所述电力系统向所述配电盘供给的电流; 第2电流检测部件,检测向所述负载及所述蓄电部件供给的电流;以及 连线状态检测部件,比较由所述第1电流检测部件检测到的电流和由所述第2电流检测 部件检测到的电流,检测所述第1电流检测部件和所述第2电流检测部件的连线状态。
9. 一种监视装置,其特征在于,具备: 第1电压取得部件,从第1电压检测部件取得电力系统的电压,所述第1电压检测部件被 配置在用于从所述电力系统解列蓄电部件及负载的第1解列部件的一次侧,并检测所述电 力系统的电压; 第2电压取得部件,从第2电压检测部件取得所述电力系统的电压,所述第2电压检测部 件被配置在所述第1解列部件和第2解列部件之间,并检测所述电力系统的电压,所述第2解 列部件被配置在所述第1解列部件的一次侧,并用于从所述电力系统解列所述蓄电部件和 所述负载;以及 控制部件,在通过所述第1解列部件从所述电力系统解列了所述蓄电部件及所述负载 时,在由所述第1电压取得部件取得了电压的情况下,在通过由用户操作所述第2解列部件 从而由所述第2电压取得部件取得了所述电力系统的电压时,判断为有来自所述用户的指 令,使所述第1解列部件动作,使所述蓄电部件及所述负载向所述电力系统并网, 所述控制部件在由所述第1电压取得部件未取得所述电力系统的电压时,使所述第1解 列部件以及所述第2解列部件动作,从所述电力系统解列所述蓄电部件及所述负载。
10. —种电源切换方法,其特征在于,具有: 第1电压取得步骤,从第1电压检测部件取得电力系统的电压,所述第1电压检测部件被 配置在用于从所述电力系统解列蓄电部件及负载的第1解列部件的一次侧,并检测所述电 力系统的电压; 第2电压取得步骤,从第2电压检测部件取得所述电力系统的电压,所述第2电压检测部 件被配置在所述第1解列部件和第2解列部件之间,并检测所述电力系统的电压,所述第2解 列部件被配置在所述第1解列部件的一次侧,并用于从所述电力系统解列所述蓄电部件和 所述负载;以及 控制步骤,在通过所述第1解列部件从所述电力系统解列了所述蓄电部件及所述负载 时,在所述第1电压取得步骤中取得了电压的情况下,在通过由用户操作所述第2解列部件 从而在所述第2电压取得步骤中检测到所述电力系统的电压时,判断为有来自所述用户的 指令,使所述第1解列部件动作,使所述蓄电部件及所述负载向所述电力系统并网, 在所述控制步骤中,在所述第1电压取得步骤中未取得所述电力系统的电压时,使所述 第1解列部件以及所述第2解列部件动作,从所述电力系统解列所述蓄电部件及所述负载。
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