JP2005184895A - Power supply system to single phase load having single phase private power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単相3線交流200Vを給電する単相3線式電力系統に系統連系させた単相2線交流100V出力の自家発電装置を備え、単相3線式電力系統の給電停止時に屋内の特定単相交流100V負荷へ確実に給電する給電システムに関する。
The present invention includes a single-phase two-
分散型の自家発電装置の一つとして、都市ガスを原燃料として燃料電池で発電を行なう燃料電池発電装置が高効率で環境にも調和した装置として開発され実用化されつつある。特に、一般家庭用として1kW出力程度の小容量機種の開発が盛んに進められている。こうした小容量機種の開発は、電力系統と系統連系運転することにより一般家庭で消費する電力の大部分を賄い、電力会社からの購入電力を減らして光熱費を低減させることに狙いがある。 As one of distributed in-house power generation devices, fuel cell power generation devices that generate power from fuel cells using city gas as raw fuel have been developed and put into practical use as highly efficient and environmentally friendly devices. In particular, development of a small-capacity model of about 1 kW output for general home use is actively promoted. The development of such small-capacity models aims to cover most of the power consumed by ordinary households by operating the grid with the power grid, reducing the purchase of electricity from the power company and reducing utility costs.
また、近年ではエアコンの大容量化、誘導加熱式クッキングヒータの普及等により一般家庭の受電電力が増加し、単相交流200Vで動作する家電製品への給電が必要となってきている。一方で、従来通りの単相交流100Vで動作する電化製品も多く、全ての電化製品の電源が200V化される見込みは立っていない。従って、一般家庭でも単相交流200Vと単相交流100Vの双方を利用できる単相3線式電力系統方式による受電が一般的となっている。
In recent years, the power received by ordinary households has increased due to the increase in the capacity of air conditioners and the spread of induction heating type cooking heaters, and it has become necessary to supply power to home appliances that operate at a single-phase AC of 200V. On the other hand, there are many electrical appliances that operate with conventional single-
ところで、燃料電池発電装置などの分散型の自家発電装置を商用電力系統に系統連系して運転を行なう場合、受電電力方式と発電装置の発電方式とは原則として同一とすることが、経済産業省による「系統連系技術要件ガイドライン」に規定されている。これに従えば、単相3線式電力系統と系統連系を行なうには、原則として自家発電装置の発電方式についても単相3線式、少なくとも単相交流200V出力が必要となる。 By the way, when a distributed private power generator such as a fuel cell power generator is operated in a grid connection with a commercial power system, the received power system and the power generation system of the power generator should in principle be the same. It is stipulated in “Guidelines for grid interconnection technology” by the Ministry. According to this, in order to perform system interconnection with the single-phase three-wire power system, in principle, the power generation method of the private power generator also requires a single-phase three-wire system and at least a single-phase AC 200V output.
しかし、例えば一般家庭用として開発されている1kW級の小容量燃料電池発電装置に採用されている燃料電池の出力電圧は、直流数十V程度であることが多い。この直流電圧を交流200Vに変換するのは、昇圧比が大き過ぎて発電効率が低下する要因となる。従って、小容量燃料電池発電装置としては、単相2線交流100Vで出力して単相3線交流200Vを給電する単相3線式電力系統に系統連系することが好都合である。
However, for example, the output voltage of a fuel cell employed in a 1 kW class small-capacity fuel cell power generator developed for general household use is often about several tens of volts DC. The conversion of the DC voltage to AC 200V is a factor that the power generation efficiency is lowered because the step-up ratio is too large. Therefore, it is convenient for the small-capacity fuel cell power generator to be connected to a single-phase three-wire power system that outputs a single-phase two-
また、前述の「系統連系技術要件ガイドライン」は、停電など商用電力系統の異常を検知した場合には、系統連系している自家発電装置を商用電力系統から解列制御することを要求している。多くの場合、この解列は自家発電装置内の制御リレーで行なわれる。従って一般家庭内においては、停電が発生し、更に自家発電装置が解列されると、当然のことながら商用電力系統に接続されている全ての負荷機器の動作が停止してしまうことになる。 In addition, the “system interconnection technical requirement guideline” mentioned above requires that the power generator connected to the grid be disconnected from the commercial power system when an abnormality in the commercial power system such as a power failure is detected. ing. In many cases, this disconnection is performed by a control relay in the private power generator. Therefore, in a general household, when a power failure occurs and the private power generator is disconnected, the operation of all the load devices connected to the commercial power system is naturally stopped.
一方で、自家発電装置そのものは、特に燃料電池発電装置においては、原燃料ガスの供給が停止しない限り単独での発電継続が可能な場合が多い。それゆえ、停電時でも自家発電装置から単独運転時用の別給電線を設けておき、ユーザーが個別に接続変更を行なえば対応は可能である。また、商用電力系統が復帰した場合には、通常、手動で元の接続状態に戻す場合が多い。しかし、こうした接続変更や手動操作は手間がかかるのみならずユーザーが外出等で不在の場合は対応できない欠点がある。そのため、商用電力系統に停電が発生した場合には、継続運転が可能な自家発電装置から負荷に給電が行なわれるように、給電系統が自動的に切り換われば一般家庭にとっては好都合である。 On the other hand, in-house power generation devices themselves, particularly fuel cell power generation devices, are often capable of continuing power generation independently unless the supply of raw fuel gas is stopped. Therefore, even if a power failure occurs, another power supply line for independent operation is provided from the private power generator, and the user can change the connection individually. Further, when the commercial power system is restored, it is often often manually restored to the original connection state. However, such connection changes and manual operations are not only troublesome, but also have the disadvantage that they cannot be dealt with when the user is away from home. Therefore, when a power failure occurs in the commercial power system, it is convenient for ordinary households if the power supply system is automatically switched so that power is supplied to the load from the private power generator capable of continuous operation.
ところで、前述したように「系統連系技術要件ガイドライン」は、現状では受電電力方式と発電装置の発電方式とは同一であることを要求している。しかし、単相3線式電力系統と系統連系する場合、特に発電出力が十分に小さい場合には、例外的に単相2線交流100V出力が許容される可能性がでてきている。その小容量の目安としては2kWを目安とする等の内容が検討されている。従って、今後、規制が緩和されれば小容量自家発電装置については2kW程度を目安に、単相2線交流100V出力でもって単相3線式電力系統への接続が許可される日も遠くないと考えられる。
本発明はかかる背景からなされたものでその課題は、単相2線交流100V出力の自家発電装置を単相3線交流200Vを給電する商用電力系統に系統連系して一般家庭の単相負荷に給電する給電システムであって、商用電力系統の異常時には確実な系統解列を行うと共に給電停止で支障を生ずる特定の単相交流100V負荷に対しては確実に給電を継続できる給電システムを提供することにある。
The present invention has been made from this background, and the problem is that a single-phase two-
前記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、単相3線交流200Vを給電する単相3線式電力系統(4)に系統連系した単相2線交流100V出力の自家発電装置(2)を使用して単一または複数並列接続された交流100V単相負荷(7)に給電する給電システム(1)であって、前記自家発電装置と前記単相負荷とを並列接続し、その一方の共通線を前記単相3線式電力系統の中性線(N相)に、他方の共通線を何れか一方の電圧線(R相またはT相)に第1の電磁接触器(MC1)を介して接続した給電回路を構成し、前記自家発電装置と前記単相3線式電力系統とが共に正常に給電している状態においては前記第1の電磁接触器は導通状態とし、前記単相3線式電力系統からの給電が停止した場合には、前記第1の電磁接触器を非導通状態とすると同時に前記自家発電装置の発電を一時停止させ、その後に前記自家発電装置の給電を再開させ、該状態において前記単相3線式電力系統の給電が再開された場合には、前記自家発電装置による発電を一時停止させて前記第1の電磁接触器を導通状態とした後に該自家発電装置の発電を系統連系して再開することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a single-phase two-
このような給電システムによれば、単相3線式電力系統が給電を停止した場合には、自家発電装置は確実に解列される。また、前記単相負荷は、単相3線式電力系統が給電を停止した状態でも給電を受けることができる。 According to such a power feeding system, when the single-phase three-wire power system stops feeding, the private power generator is surely disconnected. The single-phase load can receive power even when the single-phase three-wire power system stops power feeding.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の給電システムにおいて、前記第1の電磁接触器は、前記単相3線式電力系統の電力の受電盤(5)内またはその近くに取り付けることを特徴とする。
このような構成とすれば、第1の電磁接触器の二次側配線に既設の配線を利用することが可能となる。
The invention according to claim 2 is the power feeding system according to claim 1, wherein the first electromagnetic contactor is in or near the power receiving board (5) of the power of the single-phase three-wire power system. It is characterized by being attached to.
With such a configuration, the existing wiring can be used for the secondary wiring of the first electromagnetic contactor.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の給電システムにおいて、前記自家発電装置の発電を完全停止させた状態では、前記第1の電磁接触器を無励磁にて導通状態とすることを特徴とする。
このような構成とすれば、第1の電磁接触器での消費電力を減らすことができる。
According to a third aspect of the present invention, in the power feeding system according to the first or second aspect, the first electromagnetic contactor is made non-excited when the power generation of the private power generation device is completely stopped. It is characterized by being in a state.
With such a configuration, the power consumption in the first electromagnetic contactor can be reduced.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載の給電システムにおいて、前記単相負荷を構成する一部または全ての単相負荷の電源取り入れ口付近に、前記第1の電磁接触器の二次側から給電を受ける専用コンセント(8a、8b )を設けたことを特徴とする。
このような構成とすれば、第1の電磁接触器の二次側から給電を受ける重要単相負荷の給電、給電停止が容易となる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the power feeding system according to any one of the first to third aspects, wherein the first or second single-phase load constituting the single-phase load is disposed near the power inlet. 1 is provided with dedicated outlets (8a, 8b) for receiving power from the secondary side of the electromagnetic contactor.
With such a configuration, it becomes easy to feed and stop feeding of an important single-phase load that is fed from the secondary side of the first electromagnetic contactor.
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の給電システムにおいて、前記専用コンセントに、該専用コンセントに給電されている電力にて動作する表示装置(9a、9b )であって前記単相3線式電力系統からの給電停止状態または前記自家発電装置の過負荷状態の何れか、またはその双方の状態を知らせる表示装置を取り付けたことを特徴とする。
このような構成とすれば、単相3線式電力系統からの給電停止または自家発電装置の過負荷状態を容易に知ることができる。
The invention according to
With such a configuration, it is possible to easily know the power supply stop from the single-phase three-wire power system or the overload state of the private power generator.
また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の給電システムにおいて、前記専用コンセント毎に給電の優先レベルまたは優先順位を定めておき、前記単相3線式電力系統が給電停止状態となっている場合において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、該優先レベルまたは優先順位を前記表示装置に表示するようにしたことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the power feeding system according to the fifth aspect, a priority level or priority order of power feeding is determined for each dedicated outlet, and the single-phase three-wire power system is in a power feeding stop state. In the case where the private power generation apparatus is overloaded, the priority level or the priority order is displayed on the display device.
このような構成とすれば、自家発電装置が過負荷状態となった場合に運転を停止すべき負荷を容易に知ることができ、優先度の低い負荷からユーザーの手で運転停止することにより自家発電装置の過負荷状態を解消し、より優先度の高い負荷の給電を継続できるようになる。 With such a configuration, it is possible to easily know the load that should be stopped when the private power generation device is overloaded, and by stopping the operation manually from the low priority load, The overload state of the power generation device is eliminated, and power supply with a higher priority load can be continued.
また、請求項7に記載の発明は、請求項4ないし6の何れかに記載の給電システムにおいて、前記専用コンセント毎に給電の優先順位を定めておくと共に該優先順位を定めた専用コンセントへの配線途中に個別電磁接触器(MC13a、MC13b )を設け、前記単相3線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態においては該個別電磁接触器は全て導通状態とし、前記単相3線式電力系統の給電が停止し且つ前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記第1の電磁接触器は非導通状態とした上で、前記自家発電装置の過負荷状態が解消されるまで前記優先順位の低い方の専用コンセントから順に、それに接続された前記個別電磁接触器を非導通状態とすることを特徴とする。
このような構成とすれば、自動的に優先度の低い負荷から順に給電が停止されて自家発電装置の過負荷状態が解消されるため、優先度の高い負荷は引き続き給電を受けることかできる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the power feeding system according to any one of the fourth to sixth aspects, a priority order of power feeding is determined for each of the dedicated outlets and the priority order is determined for the dedicated outlet. In the state where individual electromagnetic contactors (MC13a, MC13b) are provided in the middle of wiring and both the single-phase three-wire power system and the private power generator are normally supplying power, all the individual electromagnetic contactors are in a conductive state. When the power supply of the single-phase three-wire power system is stopped and the private power generator is overloaded, the first electromagnetic contactor is turned off and the private power generator is The individual electromagnetic contactor connected thereto is made non-conductive in order from the lower-priority dedicated outlet until the overload state is resolved.
With such a configuration, the power supply is automatically stopped in order from the load with the lowest priority, and the overload state of the private power generation apparatus is eliminated, so that the load with the higher priority can continue to receive the power supply.
また、請求項8に記載の発明は、請求項1ないし7の何れかに記載の給電システムにおいて、前記単相3線式電力系統の給電が停止状態となった場合には、前記単相負荷の一部または全部に対して、その消費電力を減少させるように指令信号を送ることを特徴とする。
このようにすれば、指令信号を受けた負荷がその消費電力を減少させることにより、自家発電装置の過負荷状態が解消されて給電が継続される。
The invention according to claim 8 is the power supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein when the power supply of the single-phase three-wire power system is stopped, the single-phase load is A command signal is sent to a part or all of the device so as to reduce its power consumption.
If it does in this way, when the load which received the command signal reduces the power consumption, the overload state of a private power generation device will be canceled and electric power feeding will be continued.
また、請求項9に記載の発明は、請求項1ないし8の何れかに記載の給電システムにおいて、前記単相負荷とは別の単相負荷(15)を、その一線は前記単相3線式電力系統の中性線に接続し、他の線は前記第1の電磁接触器の二次側と前記第1の電磁接触器が接続されていない側の電圧線との何れかに第2の電磁接触器(MC2)で切り換えて接続できるようにした給電回路を構成し、前記単相3線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態において前記単相3線式電力系統から前記第1の電磁接触器に給電される電力値が所定の値以下である場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第1の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換え、前記単相3線式電力系統から前記第1の電磁接触器に給電される電力値が前記所定の値を超えた場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第1の電磁接触器が接続されていない側の電圧線に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換えるようにしたことを特徴とする。
このような構成とすれば、単相3線式電力系統から給電される電力の相間アンバランスを改善することができる。
The invention according to claim 9 is the power feeding system according to any one of claims 1 to 8, wherein a single-phase load (15) different from the single-phase load is provided, the single line being the single-phase three-wire. Connected to the neutral line of the electric power system, and the other line is connected to either the secondary side of the first electromagnetic contactor or the voltage line on the side where the first electromagnetic contactor is not connected. Of the single-phase three-wire in a state where both the single-phase three-wire power system and the private power generator are normally feeding power. When the power value fed to the first electromagnetic contactor from the power system is equal to or less than a predetermined value, the other line of the other single-phase load is the secondary of the first electromagnetic contactor. The second electromagnetic contactor is switched so as to be connected to the side of the single-phase three-wire power system. When the power value supplied to the contactor exceeds the predetermined value, the other line of the other single-phase load is connected to the voltage line on the side where the first electromagnetic contactor is not connected. As described above, the second electromagnetic contactor is switched.
With such a configuration, it is possible to improve the interphase imbalance of power supplied from the single-phase three-wire power system.
また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の給電システムにおいて、前記単相3線式電力系統の給電が停止状態となった場合には前記第1の電磁接触器を非導通状態として前記自家発電装置から給電する状態とし、その上で、前記別の単相負荷の前記他の線が前記第1の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換え、その切り換えた状態において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第1の電磁接触器が接続されていない電圧線に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換え直すことを特徴とする。
このような構成とすれば、自家発電装置が過負荷状態とならない限り別の単相負荷も、単相3線式電力系統の給電が停止しても引き続き給電を受けることが可能になる。
In the power supply system according to claim 9, when the power supply of the single-phase three-wire power system is stopped, the first electromagnetic contactor is non-conductive. In this state, power is supplied from the private power generator, and then the second electromagnetic wave is connected to the secondary side of the first electromagnetic contactor. When the contactor is switched, and the private power generator is overloaded in the switched state, the other line of the other single-phase load is a voltage at which the first electromagnetic contactor is not connected. The second magnetic contactor is switched again so as to be connected to the wire.
With such a configuration, another single-phase load can continue to be supplied even if the supply of the single-phase three-wire power system is stopped unless the private power generation apparatus is overloaded.
また、請求項11に記載の発明は、請求項1ないし10の何れかに記載の給電システムにおいて、前記自家発電装置、前記表示装置、前記単相負荷、及び前記給電制御回路を無線または有線のネットワークで結び、それら装置、負荷間の情報交換を該ネットワークを通して行なうことを特徴とする。
このような構成とすれば、より複雑で柔軟な情報交換が可能となる。
The invention according to claim 11 is the power supply system according to any one of claims 1 to 10, wherein the private power generation device, the display device, the single-phase load, and the power supply control circuit are wirelessly or wired. The network is connected, and information exchange between these devices and loads is performed through the network.
With such a configuration, more complicated and flexible information exchange becomes possible.
また、請求項12に記載の発明は、請求項1ないし11の何れかに記載の給電システムにおいて、前記自家発電装置として燃料電池発電装置を使用したことを特徴とする。
このような構成とすれば単相交流100V出力で系統連系できるため、直流発電電圧の低い燃料電池の場合、200V出力とする場合に比べて昇圧比を小さくできるため発電効率が向上する効果が得られる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the power feeding system according to any one of the first to eleventh aspects, a fuel cell power generator is used as the private power generator.
With such a configuration, the system can be interconnected with a single-
本発明の給電システムによれば、単相3線式電力系統が給電を停止した場合に自家発電装置は確実に解列される。また、重要な単相負荷は単相3線式電力系統が給電を停止した状態でも引き続き給電を受けることができる。 According to the power supply system of the present invention, when the single-phase three-wire power system stops power supply, the private power generator is reliably disconnected. In addition, an important single-phase load can continue to receive power even when the single-phase three-wire power system stops supplying power.
(第1の実施形態)
以下に本発明の給電システムの第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は第1の実施形態の給電システム1の全体構成を示したブロック図である。給電システム1は、1〜2kW程度の小容量の自家発電装置2を備えた家庭向け、事務所向けの給電システムである。
(First embodiment)
A power supply system according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a power feeding system 1 according to the first embodiment. The power feeding system 1 is a power feeding system for homes and offices equipped with a private power generation device 2 having a small capacity of about 1 to 2 kW.
自家発電装置2は、燃料電池2a、インバータ2b、制御回路2cを備えて構成されており、燃料電池2aで発電した直流電圧をインバータ2bで単相2線交流100Vに変換して出力する。制御回路2cは自家発電装置2の発電のON/OFF、発電電力、出力電圧、出力周波数、系統連系制御等の全ての制御を行なう。制御回路2cは、給電制御回路3とも接続されており、その指令に基づいて自家発電装置2からの給電の開始/停止を制御する。制御回路4cはまた、自家発電装置2の給電開始/停止、発電電力、過負荷状態などの運転状態を給電制御回路3に知らせる。
The private power generator 2 includes a
給電システム1は、単相3線交流200Vを給電する商用の単相3線式電力系統4に接続されている。単相3線式電力系統4は、R相、N相、T相からなる3本の給電線により単相交流100Vと単相交流200Vの2種類の電圧を給電する。N相(中性線)は接地されており、R相、T相は電圧線で、R相−N相、T相−N相間で交流100Vが、R相−T相間で交流200Vが給電される。
The power feeding system 1 is connected to a commercial single-phase three-wire power system 4 that feeds a single-phase three-wire AC 200V. The single-phase three-wire power system 4 supplies two types of voltages, a single-
単相3線式電力系統4の3本の給電線は、給電システム1が設置される屋内の入口付近に設けられた受電盤5内の配線用遮断器5aを経て給電システム1内に引き込まれる。配線用遮断器5aの二次側(負荷側)のT相給電線には第1の電磁接触器MC1が接続されており、自家発電装置2の出力線はその二次側(負荷側)給電線(以下、T1相給電線という。)とN相線との間に接続されている。自家発電装置2の出力である単相2線交流100V出力は、このT1相−N相間に系統連系して供給される。
The three power supply lines of the single-phase three-wire power system 4 are drawn into the power supply system 1 through the
本給電システム1では、給電対象である負荷を一般負荷6と特定の単相負荷(請求項1に記載の単相負荷に相当。以下、特定単相負荷という。)7の2種類に分けて給電を行なうようにしている。ここで、一般負荷6とは、停電等でかなり長い間給電が停止しても問題となるような支障を生じない負荷を指す。例えば、電気洗濯機や乾燥機がこれに該当する。これに対して特定単相負荷7は、短時間の給電停止でも支障の生ずる重要負荷を指す。例えば、照明、ファックス、緊急情報取得手段としてのテレビ等がこれに該当する。
In the power supply system 1, the load to be supplied is divided into two types: a
一般負荷6は、配線用遮断器5aの二次側給電線に直接に接続する。ここで一般負荷6は、交流100V、交流200Vを使用する複数の負荷の集まりを意味している。これに対して特定単相負荷7は、自家発電装置2と並列にして共にN相(中性線)線と第1の電磁接触器MC1の二次側給電線であるT1相給電線との間に接続する。特定単相負荷7も単一負荷とは限らず、通常は単相交流100Vを使用する並列接続された複数負荷の集まりである。
The
給電制御回路3は、給電システム1の給電制御を行なう回路である。給電制御回路3は、自家発電装置2の制御回路2cと接続されていて自家発電装置2の運転状態についての信号を受け取ることができる。また、逆に制御回路2cに対して自家発電装置2による給電の停止、開始を指示することができる。給電制御回路3には、単相3線式電力系統4から給電システム1に供給されているR相、T相の電流信号と、R相−N相間の電圧信号、T相−N相間の電圧信号も入力されている。
The power
次に、給電システム1の作用について説明する。単相3線式電力系統4からの給電が正常に行なわれており、自家発電装置2も正常に発電できる状態にある時は、給電制御回路3は第1の電磁接触器MC1を導通させる。その上で、自家発電装置2の制御回路2cに対して、発電を開始し系統連系して発電電力を供給するように指示を出す。これにより、T1相−N相間には、単相3線式電力系統4と自家発電装置2の双方から電力が供給され、特定単相負荷7はその電力の供給を受けることができる。
Next, the operation of the power feeding system 1 will be described. When the power supply from the single-phase three-wire power system 4 is normally performed and the private power generation device 2 is also in a state where the power generation can be normally performed, the power
次に、単相3線式電力系統4からの給電が停止した場合には、給電制御回路3は直ちに第1の電磁接触器MC1を非導通状態に切り換える。単相3線式電力系統4からの給電が停止したことは、給電制御回路3に入力されているR相−N相間の電圧信号が所定値以下に低下したことで検出する。このようにR相−N相間の電圧値で検出する以外に、単相3線式電力系統4の電力供給側から停電信号、異常信号が別途、出力される場合には、その信号を給電制御回路3に入力して給電停止を判断してもよい。
Next, when the power supply from the single-phase three-wire power system 4 is stopped, the power
なお、給電制御回路3は内部に蓄電池を備えており、自家発電装置2の発電電力により充電を受ける。蓄電池を電源として動作するため、自家発電装置2の発電が停止した状態でも動作することができる。第1の電磁接触器MC1は給電制御回路3の内部電源で駆動される。第1の電磁接触器MC1は、自家発電装置2が故障等で完全停止した時には、単相3線式電力系統4より特定単相負荷7への給電を継続するために導通状態とされる。この時の給電制御回路3の消費電力を僅かでも少なくするため、第1の電磁接触器MC1は無励磁状態で導通するようにブレーク接点(b接点)を使用して開閉するようにしてある。
The power
給電制御回路3は、単相3線式電力系統4からの給電停止を検出して第1の電磁接触器MC1を非導通状態に切り換えると同時に、自家発電装置2の制御回路2cに対し、自家発電装置2からの給電を一時的に停止させる指令信号を送る。制御回路2cは、指令を受けて直ちにインバータ4bの動作を停止させ、給電を停止させる。
給電制御回路3は、第1の電磁接触器MC1が確実に非導通状態となったことを、第1の電磁接触器MC1の補助接点を使用して確認すると共に、自家発電装置2も給電を停止したことを制御回路2cからの状態信号を受信して確認する。この双方を確認した上で、給電制御回路3は制御回路2cに対して自家発電装置2の給電再開を指示する指令信号を送る。制御回路2cはその指令信号を受けてインバータ2bからの給電を再開させる。
The power
The power
これにより特定単相負荷7は、単相3線式電力系統4が給電停止した後の僅かの時間だけ給電を受けられないだけで、直ぐさま自家発電装置2からの給電を受けて運転動作を継続することができる。また、単相3線式電力系統4の給電停止と同時に第1の電磁接触器MC1が直ちに非導通状態とされるため、単相3線式電力系統4からの自家発電装置2の解列が確実に行なわれる。
As a result, the specific single-
このようにして自家発電装置2のみによる給電が再開された後には、給電制御回路3はR相−N相間の電圧値をチェックし、単相3線式電力系統4からの給電が再開されたか否かの判定を繰り返す。そして、その電圧値あるいは単相3線式電力系統4側からの信号により給電再開を確認した場合には、制御回路2cに対して自家発電装置2の給電停止指令信号を送る。制御回路2cはその指令信号を受けて給電を停止させ、給電停止状態の信号を給電制御回路3に送る。給電制御回路3はそれを確認して、第1の電磁接触器MC1を導通状態とする。そして、その導通状態を補助接点を使用して確認した後、制御回路2cに対して自家発電装置2の給電を再開させる指令信号を送る。制御回路2cはその指令信号を受けて、単相3線式電力系統4に系統連系して自家発電装置2からの給電を再開させる。以上の制御操作により、給電システム1は単相3線式電力系統4と自家発電装置2の双方から給電が行なわれる正常状態に復帰する。
After the power supply only by the private power generator 2 is resumed in this way, the power
このような給電制御により、重要な単相負荷である特定単相負荷7は、単相3線式電力系統4が給電停止したとしても、2度の短時間だけ給電を受けられないだけで、その運転動作を継続することができるようになる。
次に、上述のような給電制御を行なったとしても、単相3線式電力系統4の給電が停止し自家発電装置2からのみ給電している状態では、自家発電装置2の発電電力が特定単相負荷7が必要とする需要電力に対して不足する状態が生じ得る。このような状態に対処するために本実施形態の給電システム1が採用している対策について説明する。
With such power supply control, the specific single-
Next, even if the power supply control as described above is performed, when the power supply of the single-phase three-wire power system 4 is stopped and the power is supplied only from the private power generator 2, the generated power of the private power generator 2 is specified. A shortage may occur with respect to the demand power required by the single-
重要な単相負荷である特定単相負荷7は、通常は複数の負荷から構成されている。本実施形態では、特定単相負荷7を構成する個々の負荷毎に、その負荷に給電するための専用コンセントを設けている。図2は、専用コンセント付近の接続関係を説明する配線図である。
図2は、特定単相負荷7が2つの単相負荷7a、7bにより構成されている場合を例示している。単相負荷7a、7bには、それぞれに対応して専用コンセント8a、8bが取り付けられている。専用コンセント8a、8bには、T1相−N相間の電圧が給電される。専用コンセント8a、8bは、対応する単相負荷7a、7bの近くに取り付けられる。従って、給電システム1を既設の屋内配線が施してある家庭内、事務所内に改造工事で構築する場合には、専用コンセント8a、8bまでのT1相、N相の給電線として既設の給電線を利用することができる。このようにT1相給電線として既設の給電線を流用する場合には、第1の電磁接触器MC1を受電盤5内またはその近くに取り付けるとよい。そうすることによって配線工事費用を削減することができる。
The specific single-
FIG. 2 illustrates the case where the specific single-
本実施形態の給電システム1では、更にそれら各専用コンセント8a、8b毎に、その近くまたはその専用コンセントと一体に構成して表示装置9a、9bが取り付けてある。表示装置9a、9bは、それが付属する専用コンセント8a、8bから電源供給を受けている。表示装置9a、9bの上には、単相3線式電力系統4の給電が停止状態にあることを表示する表示ランプ10a、10b、自家発電装置2が過負荷状態にあることを表示する表示ランプ11a、11bが取り付けてある。これらの表示ランプの点灯は、給電制御回路3からの信号によって制御される。従って、この表示ランプの点灯状態からユーザーは、単相3線式電力系統4の給電停止状態、自家発電装置2の過負荷状態を容易に知ることができる。
In the power supply system 1 of the present embodiment, each of the
更に、この表示装置9a、9b上には、その専用コンセント8a、8bへの給電の優先レベルを表示する表示器12a、12bが取り付けてある。この優先レベルは、単相3線式電力系統4が給電停止状態となり自家発電装置2のみから給電している場合において、自家発電装置2が過負荷状態となった場合の給電優先度を表わすもので、その優先レベルは予め決定して給電制御回路3内に記憶させてある。その表示は、自家発電装置2のみから給電が行なわれている場合において、自家発電装置2が過負荷状態となった時に給電制御回路3からの信号を受けて表示される。なお、この場合における自家発電装置2の過負荷状態とは、自家発電装置2が過負荷耐量の範囲内でまだ発電を継続している状態をいう。
Further, on the
ユーザーは、表示ランプ11a、11bによって自家発電装置2が過負状態にあることを知った場合には、表示器12a、12bによって給電の優先レベルを確認し、優先レベルの低い専用コンセント8a、8bに接続されている負荷から順に運転を停止させる。これにより自家発電装置2の過負荷状態が解消され、自家発電装置2の過負荷状態が継続して自家発電装置2の発電が停止してしまう事態を回避することができる。
When the user knows that the private power generation apparatus 2 is in an overloaded state by the
優先レベル用の表示器12a、12bとしては、例えば数字表示器を使用するのが適当であるが、表示器を取り付けずに自家発電装置2の過負荷状態を表示する表示ランプ11a、11bを、優先レベルの低い専用コンセントほど早い周期で点滅させてユーザーに知らせるような方法で代替えしてもよい。なお、優先レベルに代えて、優先順位を用いてもよい。優先順位を採用する方が優先レベルを用いる場合よりも、より細かい制御が可能になる。
As the
また、自家発電装置2が過負荷状態となった場合には、専用コンセント8a、8bに接続された単相負荷7a、7bに対して、その消費電力の減少を要求する信号を給電制御回路3より送るようにするとよい。単相負荷7a、7bがそのような要求信号を受け入れて消費電力を減少させられるような仕様の負荷である場合には、特定単相負荷7全体としての消費電力が減少して自家発電装置2の過負荷状態が解消されることがある。
In addition, when the private power generator 2 is overloaded, the power
図3は、自家発電装置2が過負荷状態となった場合に、その過負荷状態を解消するために更に積極的な対策を採った別の実施形態である。図3では、各専用コンセント8a、8bへの給電線の途中に個別電磁接触器MC13a、MC13bを取り付け、各専用コンセント8a、8bへの給電のON/OFFを制御できるようにしてある。個別電磁接触器MC13a、MC13bを追加してある以外は、図2と同様である。
FIG. 3 shows another embodiment in which more aggressive measures are taken to eliminate the overload state when the private power generation device 2 is in an overload state. In FIG. 3, individual electromagnetic contactors MC13a and MC13b are attached in the middle of the power supply lines to the
個別電磁接触器MC13a、MC13bは、給電制御回路3によってその導通/非導通が制御される。単相3線式電力系統4が給電停止状態となり自家発電装置2のみから給電している場合において、自家発電装置2が過負荷状態となった場合には、給電制御回路3は予め決めておいた優先レベルまたは優先順位に従い、優先度の低い専用コンセントに接続された個別電磁接触器から順に非導通状態として給電を停止させる。このようにすれば、過負荷状態が解消するまで強制的に負荷電力が減少させられるので、自家発電装置2の過負荷状態は短時間内に確実に解消される。
The conduction / non-conduction of the individual electromagnetic contactors MC13a and MC13b is controlled by the power
(第2の実施形態)
図4に、本発明の第2の実施形態の全体構成をブロック図で示す。図4に示す給電システム1aは、図1の給電システム1に別の単相負荷(請求項9に記載の別の単相負荷に相当)15と第2の電磁接触器MC2とを新たに追加したものである。
別の単相負荷15も単一負荷とは限らず、一般には交流100Vを使用する並列接続された複数負荷の集まりである。別の単相負荷15の片側の線はN相(中性線)線に接続され、他方の線は第2の電磁接触器MC2の切り換えにより電圧線であるR相またはT1相給電線に接続されるようになっている。第2の電磁接触器MC2は、ブレーク接点(b接点)とメイク接点(a接点)とを有する電磁接触器であり、その切り換えは給電制御回路3によって制御される。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the second embodiment of the present invention. A power feeding system 1a shown in FIG. 4 newly adds another single-phase load (corresponding to another single-phase load according to claim 9) 15 and a second electromagnetic contactor MC2 to the power feeding system 1 of FIG. It is a thing.
Another single-
この追加した第2の電磁接触器MC2の切り換え制御は次のようにして行なう。単相3線式電力系統4からの給電が正常に行なわれている状態において、T相−N相給電線により給電システム1に供給される電力が予め設定した所定値以下である場合には、別の単相負荷15は、第1の電磁接触器MC1が接続されている電圧相であるT相とN相(中性相)との間に接続されるように第2の電磁接触器MC2を切り換える。反対に、T相−N相給電線により給電システム1に供給される電力が前記所定値を超えた場合には、第1の電磁接触器MC1が接続されていない電圧相であるR相とN相(中性相)との間に接続されるように第2の電磁接触器MC2を切り換える。
The switching control of the added second electromagnetic contactor MC2 is performed as follows. In a state where power supply from the single-phase three-wire power system 4 is normally performed, when the power supplied to the power supply system 1 by the T-phase-N-phase power supply line is equal to or less than a predetermined value set in advance, Another single-
このような切り換えを行なえば、単相3線式電力系統4から給電される電力の相間アンバランスを軽減させることができる。なお、T相−N相給電線により給電システム1に供給される電力は、T相電流及びT相−N相間の電圧信号が給電制御回路3に入力されているので、それらの瞬時値を掛算して、あるいは電力計を使用することによって求めることができる。
If such switching is performed, the interphase imbalance of the power supplied from the single-phase three-wire power system 4 can be reduced. Note that the power supplied to the power feeding system 1 by the T-phase / N-phase power feeding line is obtained by multiplying the instantaneous value because the T-phase current and the voltage signal between the T-phase and the N-phase are input to the power
上記の切り換えは、単相3線式電力系統4からの給電が正常な場合についての切り換えであったが、そのような給電を継続している途中で、単相3線式電力系統4からの給電が停止状態となった場合について次に説明する。
単相3線式電力系統の給電が停止状態となった場合には、最初に第1の実施形態の場合と同様に、給電制御回路3は第1の電磁接触器MC1を非導通状態に切り換えると同時に、自家発電装置2からの給電を一時的に停止させる。そして、第1の電磁接触器MC1が非導通状態となったことを第1の電磁接触器MC1の補助接点を使用して確認すると共に、自家発電装置2も給電を停止したことを制御回路2cからの状態信号を受信して確認する。この双方を確認した後に自家発電装置2の給電を再開させる。
The above switching was for the case where the power supply from the single-phase three-wire power system 4 is normal. However, while the power supply is continuing, the switching from the single-phase three-wire power system 4 Next, a case where power feeding is stopped will be described.
When the feeding of the single-phase three-wire power system is stopped, the
続いて、給電制御回路3は前記別の単相負荷15が第1の電磁接触器MC1の二次側のT1相給電線とN相(中性線)から給電を受けるように前記第2の電磁接触器MC2の切り換えを行なう。そして、その切り換えた状態において自家発電装置2が過負荷状態とならなければそのままの状態で給電を継続するが、切り換えたことにより、また切り換えた状態での給電中に自家発電装置2が過負荷状態となった場合には、前記別の単相負荷15を第1の電磁接触器MC1の二次側のT1相給電線から切り離し、第1の電磁接触器MC1が接続されていない電圧線であるR相給電線とN相(中性線)との間に接続されるように第2の電磁接触器MC2の切り換えを行なう。
Subsequently, the power
このような切り換えを行なうこととすれば、単相3線式電力系統の給電が停止したとしても自家発電装置2が過負荷状態とならない限り、別の単相負荷15も継続して給電を受けることができる。
If such switching is performed, even if the power supply of the single-phase three-wire power system is stopped, another single-
(変形の実施形態)
前記第1、第2の実施形態においては、第1の電磁接触器MC1は一方の電圧線であるT相に接続したが、これは他の電圧線であるR相に接続してもよい。この場合には、特定単相負荷7及び自家発電装置2は、R相とN相(中性相)との間に接続する。
(Modified Embodiment)
In the first and second embodiments, the first electromagnetic contactor MC1 is connected to the T phase that is one voltage line, but it may be connected to the R phase that is the other voltage line. In this case, the specific single-
また、これまでの実施形態では、給電制御回路3と、自家発電装置2、表示装置9a、9b 、単相負荷7a、7b とは個別の信号線で接続する方式を採用してきたが、これに代えてこれら装置、負荷間を有線又は無線のネットワークで結んで情報交換をするようにしても良い。そのようにすれば、より複雑で柔軟性のある情報交換が可能となる。
In the embodiments described so far, the power
図面中、1は給電システム、2は自家発電装置、3は給電制御回路、4は単相3線式電力系統、5は受電盤、6は一般負荷、7は単相負荷(特定単相負荷)、8a、8bは専用コンセント、9a、9bは表示装置、15は単相負荷(別の単相負荷)、MC1は第1の電磁接触器、MC2は第2の電磁接触器、MC13a、MC13bは個別電磁接触器を示す。
In the drawings, 1 is a power supply system, 2 is a private power generation device, 3 is a power supply control circuit, 4 is a single-phase three-wire power system, 5 is a power receiving panel, 6 is a general load, 7 is a single-phase load (specific single-phase load) 8a and 8b are dedicated outlets, 9a and 9b are display devices, 15 is a single-phase load (another single-phase load), MC1 is a first electromagnetic contactor, MC2 is a second electromagnetic contactor, MC13a and MC13b Indicates an individual magnetic contactor.
Claims (12)
前記自家発電装置と前記単相負荷とを並列接続し、その一方の共通線を前記単相3線式電力系統の中性線(N相)に、他方の共通線を何れか一方の電圧線(R相またはT相)に第1の電磁接触器を介して接続した給電回路を構成し、
前記自家発電装置と前記単相3線式電力系統とが共に正常に給電している状態においては前記第1の電磁接触器(MC1)は導通状態とし、
前記単相3線式電力系統からの給電が停止した場合には、前記第1の電磁接触器を非導通状態とすると同時に前記自家発電装置の発電を一時停止させ、その後に前記自家発電装置の給電を再開させ、
該状態において前記単相3線式電力系統の給電が再開された場合には、前記自家発電装置による発電を一時停止させて前記第1の電磁接触器を導通状態とした後に該自家発電装置の発電を系統連系して再開することを特徴とする給電システム。 Single or multiple connected in parallel using a single-phase two-wire AC 100V output private power generator (2) connected to a single-phase three-wire power system (4) that feeds single-phase three-wire AC 200V A power feeding system (1) for feeding an AC 100V single-phase load (7),
The private power generation device and the single-phase load are connected in parallel, one common line thereof is a neutral line (N phase) of the single-phase three-wire power system, and the other common line is any one voltage line. A power supply circuit connected to the (R phase or T phase) via the first electromagnetic contactor;
In a state where both the private power generator and the single-phase three-wire power system are normally feeding, the first electromagnetic contactor (MC1) is in a conductive state,
When the power supply from the single-phase three-wire power system is stopped, the first electromagnetic contactor is brought into a non-conducting state and at the same time, the power generation of the private power generator is temporarily stopped, and then the private power generator Resume power supply,
In this state, when the feeding of the single-phase three-wire power system is resumed, the power generation by the private power generator is temporarily stopped and the first electromagnetic contactor is turned on, and then the private power generator A power supply system characterized by restarting power generation through grid connection.
前記単相3線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態においては該個別電磁接触器は全て導通状態とし、
前記単相3線式電力系統の給電が停止し且つ前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記第1の電磁接触器は非導通状態とした上で、前記自家発電装置の過負荷状態が解消されるまで前記優先順位の低い方の専用コンセントから順に、それに接続された前記個別電磁接触器を非導通状態とすることを特徴とする請求項4ないし6の何れかに記載の給電システム。 Prioritizing power supply for each of the dedicated outlets is provided, and individual electromagnetic contactors (MC13a, MC13b) are provided in the middle of wiring to the dedicated outlets for determining the priorities.
In the state where both the single-phase three-wire power system and the private power generator are normally feeding power, all the individual electromagnetic contactors are in a conductive state,
When feeding of the single-phase three-wire power system is stopped and the private power generator is overloaded, the first electromagnetic contactor is turned off, and the private power generator 7. The individual electromagnetic contactor connected thereto is made non-conductive in order from the dedicated outlet with the lower priority until the overload state is resolved. Power supply system.
前記単相3線式電力系統と前記自家発電装置とが共に正常に給電している状態において前記単相3線式電力系統から前記第1の電磁接触器に給電される電力値が所定の値以下である場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第1の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換え、
前記単相3線式電力系統から前記第1の電磁接触器に給電される電力値が前記所定の値を超えた場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第1の電磁接触器が接続されていない側の電圧線に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項1ないし8の何れかに記載の給電システム。 A single-phase load different from the single-phase load is connected to the neutral line of the single-phase three-wire power system, and the other line is connected to the secondary side of the first electromagnetic contactor and the first line. A power supply circuit configured to be able to be switched and connected to any one of the voltage lines to which the first electromagnetic contactor is not connected by the second electromagnetic contactor (MC2);
In a state where both the single-phase three-wire power system and the private power generator are normally supplying power, the power value supplied from the single-phase three-wire power system to the first electromagnetic contactor is a predetermined value. Switching the second magnetic contactor so that the other line of the other single-phase load is connected to the secondary side of the first electromagnetic contactor if
When the power value supplied to the first electromagnetic contactor from the single-phase three-wire power system exceeds the predetermined value, the other line of the another single-phase load is the first 9. The power feeding system according to claim 1, wherein the second electromagnetic contactor is switched so as to be connected to a voltage line on a side where the electromagnetic contactor is not connected.
その上で、前記別の単相負荷の前記他の線が前記第1の電磁接触器の二次側に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換え、その切り換えた状態において前記自家発電装置が過負荷状態となった場合には、前記別の単相負荷の前記他の線は前記第1の電磁接触器が接続されていない電圧線に接続されるように前記第2の電磁接触器を切り換え直すことを特徴とする請求項9に記載の給電システム。 When feeding of the single-phase three-wire power system is in a stopped state, the first electromagnetic contactor is in a non-conducting state and is fed from the private power generator.
Then, the second electromagnetic contactor is switched so that the other line of the other single-phase load is connected to the secondary side of the first electromagnetic contactor, and the private terminal is switched in the switched state. When the power generator is in an overload state, the second electromagnetic wave is connected to a voltage line to which the first electromagnetic contactor is not connected. The power feeding system according to claim 9, wherein the contactor is switched again.
The power supply system according to claim 1, wherein the private power generation device is a fuel cell power generation device.
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