JP2010283943A

JP2010283943A - コージェネレーション装置

Info

Publication number: JP2010283943A
Application number: JP2009133664A
Authority: JP
Inventors: Gendo Kato; 玄道加藤; Hiroaki Kako; 裕章加来
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: JP5387145B2

Abstract

【課題】コージェネレーション装置に関し、消費電力を正しく測定できない場合に、異常を判断して、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないようにする。
【解決手段】商用電力系統２と系統連系して家庭用負荷３に発電電力を供給するパワーコンディショナー装置７と、受電点の消費電力を測定し測定結果をパワーコンディショナー装置７に出力する電力計測手段４と、電力記憶手段１０に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であった場合に異常と判断する第１の異常判定手段１１と、負荷装置５が通電状態の時と非通電状態の時の消費電力との差が所定量以下であった場合に異常と判断する第２の異常判定手段１２とを備え、電源投入からパワーコンディショナー装置７が動作するまでの間は第２の異常判定手段１２のみで異常判定を行い、異常の場合はパワーコンディショナー装置７が動作しないようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力と熱エネルギーを発生するコージェネレーション装置に関し、特には発電電力が商用電力系統と系統連系している場合に商用電力系統への電力逆潮流を防止する技術に関する。

近年、燃料電池やガスエンジン等を用いて発電を行なわせると同時に、その発電で発生する排熱を利用して給湯も行なわせるコージェネレーション装置の開発が盛んに進められている。

こうしたコージェネレーション装置では、その自家用電力負荷への供給電力が不足した場合には、不足分を系統連系した商用電力系統からの買電で補う構成が採られている。

コージェネレーション装置は、発電部の特性から、その発電電力を急変させることは一般に困難である。従って、自家用電力負荷の消費電力が急激に低下した場合には出力電力の減少が追いつかず、余剰電力が商用電力系統に流れ込む電力逆潮流を生ずる。

小容量のコージェネレーション装置の場合は、余剰電力を商用電力系統に逆潮流させる行為は売電価格と発電のための燃料費等とのバランス上、必ずしも経済的でないことが多い。また電力事業者によっては、余剰電力が発生しても商用電力系統へ逆潮流はさせないという条件の下で商用電力系統と接続することが多い。

小容量のコージェネレーション装置における逆潮流防止対策としては、ダミーの電力負荷を複数個設け、余剰電力が発生しそうになった場合にはそれらに電力を消費させて余剰電力の発生を防止する方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２６２５９２号公報

しかしながら従来の技術は、電力計測手段に応じて逆潮流防止のための制御を行なっているが、電力計測手段そのものは電圧計と長い屋内配線を有する電流センサーから構成されているため、断線や雷等によるトラブルで異常状態に陥り、電力が正しく検出されなくなる可能性がある。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、消費電力を正しく測定できない場合に、異常を判断して、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のコージェネレーション装置は、商用電力系統と系統連系して家庭用負荷に発電電力を供給するものであって余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないように発電電力を制御するパワーコンディショナー装置と、電圧センサーと前記家庭用負荷の上流に配された電流センサーからの信号に基づき受電点の消費電力を測定し測定結果を前記パワーコンディショナー装置に出力する電力計測手段と、前記パワーコンディショナー装置が動作していない時に前記電力計測手段が測定した消費電力を所定時間分記憶する電力記憶手段と、前記電力記憶手段に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であった場合に、前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断する第１の異常判定手段とを備え、前記第１の異常判定手段が前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断した場合は、前記パワーコンディショナー装置が動作しないよう構成したのである。

これにより、電流センサーの異常または電圧センサーの異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないようにできる。

また、上記目的を達成するため、本発明のコージェネレーション装置は、上記構成に加えて、電源投入直後から動作し、前記家庭用負荷とは別の負荷装置を前記家庭用負荷と並列に接続するか接続しないかにより前記負荷装置への通電、非通電を制御する負荷制御手段と、前記負荷制御手段により前記負荷装置が通電状態の時の前記電力計測手段が測定した消費電力と前記負荷制御手段により前記負荷装置が非通電状態の時の前記電力計測手段が測定した消費電力との差が所定量以下であった場合に、前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断する第２の異常判定手段とを備え、前記第２の異常判定手段が前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断した場合は、前記パワーコンディショナー装置が動作しないよう構成し、電源投入から前記パワーコンディショナー装置が動作するまでの間は前記第２の異常判定手段のみで異常判定を行い前記第１の異常判定手段が異常判定の動作を行わないようにしたのである。

これにより、第１の異常判定手段と第２の異常判定手段を組み合わせることで、家庭用負荷が激しく変動しても誤検知する可能性がなくなり、かつ電流センサーが誤ってパワーコンディショナーの下流かつ家庭用負荷の上流に接続された場合でも、電源投入直後のみ第２の異常判定手段のみを働かせて第１の異常判定手段を働かなくする事で、誤った接続である事を検知することができるシステムを容易に構成することができる。

本発明のコージェネレーション装置は、電流センサーの異常または電圧センサーの異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないシステムを容易に構成することができる。

本発明の実施の形態１におけるコージェネレーション装置のブロック図本発明の実施の形態２におけるコージェネレーション装置のブロック図同実施の形態のコージェネレーション装置の誤接続状態のブロック図

第１の発明は、商用電力系統と系統連系して家庭用負荷に発電電力を供給するものであって余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないように発電電力を制御するパワーコンディショナー装置と、電圧センサーと前記家庭用負荷の上流に配された電流センサーからの信号に基づき受電点の消費電力を測定し測定結果を前記パワーコンディショナー装置に出力する電力計測手段と、前記パワーコンディショナー装置が動作していない時に前記電力計測手段が測定した消費電力を所定時間分記憶する電力記憶手段と、前記電力記憶手段に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であった場合に、前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断する第１の異常判定手段とを備え、前記第１の異常判定手段が前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断した場合は、前記パワーコンディショナー装置が動作しないよう構成したコージェネレーション装置である。

家庭用負荷の電力供給が変化することにより、家庭用負荷の上流に配された電流センサーからの信号に基づき電力計測手段の計測する受電点の消費電力の値が変化することを利用して、パワーコンディショナー装置が動作していない時に電力計測手段が測定した消費電力を電力記憶手段に所定時間分記憶させ、電力記憶手段に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量を超えていれば、電流センサーおよび電圧センサーは正常で各センサーの配線に断線がないと判断し、電力記憶手段に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であれば、電流センサーまたは電圧センサーの異常または断線と判断してパワーコンディショナー装置が動作しない。

したがって、電流センサーの異常または電圧センサーの異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないコージェネレーション装置を容易に構成できる。

第２の発明は、第１の発明に加えて、電源投入直後から動作し、前記家庭用負荷とは別の負荷装置を前記家庭用負荷と並列に接続するか接続しないかにより前記負荷装置への通電、非通電を制御する負荷制御手段と、前記負荷制御手段により前記負荷装置が通電状態の時の前記電力計測手段が測定した消費電力と前記負荷制御手段により前記負荷装置が非通電状態の時の前記電力計測手段が測定した消費電力との差が所定量以下であった場合に、前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断する第２の異常判定手段とを備え、前記第２の異常判定手段が前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断した場合は、前記パワーコンディショナー装置が動作しないよう構成し、電源投入から前記パワーコンディショナー装置が動作するまでの間は前記第２の異常判定手段のみで異常判定を行い前記第１の異常判定手段が異常判定の動作を行わないようにしたコージェネレーション装置である。

負荷装置への電力供給が変化することにより、家庭用負荷の上流に配された電流センサーからの信号に基づき電力計測手段の計測する受電点の消費電力の値が変化することを利用して、パワーコンディショナー装置が動作していない時に、負荷制御手段が所定のタイミングで通電と非通電を繰り返して、負荷制御手段により負荷装置が通電状態の時の電力計測手段が測定した消費電力と負荷制御手段により負荷装置が非通電状態の時の電力計測手段が測定した消費電力との差が所定量以下であった場合に、電流センサーの異常または電圧センサーの異常または各センサーの配線の断線と判断してパワーコンディショナー装置が動作しないよう構成したので、電流センサーの異常または電圧センサーの異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないようにできる。

図３に示すように誤って電流センサーがパワーコンディショナー装置の下流かつ家庭用負荷の上流に取り付けられた場合は、第１の異常判定手段では、誤った取り付けであることが分からず、電力計測手段からの受電点の消費電力の情報を基に、パワーコンディショナー装置は、発電電力の供給量を増やすが、発電電力の供給量を増やしても電力計測手段から出力される受電点の消費電力は減らず、やがて、パワーコンディショナー装置は出力を最大にしてしまうので、家庭用負荷の消費電力がパワーコンディショナー装置の最大出力値を下回る場合は逆潮流を発生してしまう。

そこで電源投入からパワーコンディショナー装置が最初に動作するまでの間は第２の異常判定手段のみで異常判定を行い第１の異常判定手段は動作しないようにし、この場合、第２の異常判定手段は、負荷制御手段が通電と非通電を繰り返しても電流が変動しないことから異常を検出することとなり、パワーコンディショナー装置が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないようにできる。

以下、本発明のコージェネレーション装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。また、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるコージェネレーション装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるコージェネレーション装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態のコージェネレーション装置は、商用電力系統２と系統連系して照明器具や家電機器からなる家庭用負荷３に発電電力を供給すると共に余剰電力が商用電力系統２に逆潮流しないように発電電力を制御するパワーコンディショナー装置７と、電圧センサー９と家庭用負荷３の上流に配された電流センサー８からの信号に基づき受電点の消費電力を測定し測定結果をパワーコンディショナー装置７に出力する電力計測手段４と、パワーコンディショナー装置７が動作していない時に電力計測手段４が測定した消費電力を所定時間分記憶する電力記憶手段１０と、電力記憶手段１０に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であった場合に、電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または各センサーとの配線の断線（主に電流センサー８との配線の断線）と判断する第１の異常判定手段１１とを備え、第１の異常判定手段１１が電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または各センサーとの配線の断線（主に電流センサー８との配線の断線）と判断した場合は、パワーコンディショナー装置７が動作しないよう構成したコージェネレーション装置である。

燃料電池（図示せず）と電力計測手段４とパワーコンディショナー装置７と電圧センサー９と電力記憶手段１０と第１の異常判定手段１１は、コージェネレーションシステム本体１に配置されている。

家庭用負荷３は通常使用において常に変動するが、パワーコンディショナー装置７は、電力計測手段４の値に応じて逆潮流が発生しない様出力を制御する。

電流センサー８は受電点すなわち家庭用負荷３の上流に配置する必要から、機器外に長い配線引き回しが必要であり、断線のリスクがある上に雷等のストレスを受け破壊する場合がある。

家庭用負荷３の電力供給が変化することにより、家庭用負荷３の上流に配された電流センサー８からの信号に基づき電力計測手段４の計測する受電点の消費電力の値が変化することを利用して、パワーコンディショナー装置７が動作していない時に電力計測手段４が測定した消費電力を電力記憶手段１０に所定時間分記憶させ、電力記憶手段１０に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量を超えていれば、電流センサー８および電圧センサー９は正常で各センサーの配線に断線がないと判断し、電力記憶手段１０に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であれば、電流センサー８または電圧センサー９の異常または断線と判断してパワーコンディショナー装置７が動作しない。

したがって、電流センサー８の異常または電圧センサー８の異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置７が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統２に逆潮流しないコージェネレーション装置を容易に構成できる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるコージェネレーション装置について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２におけるコージェネレーション装置の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、本実施の形態のコージェネレーション装置は、商用電力系統２と系統連系して照明器具や家電機器からなる家庭用負荷３に発電電力を供給すると共に余剰電力が商用電力系統２に逆潮流しないように発電電力を制御するパワーコンディショナー装置７と、電圧センサー９と家庭用負荷３の上流に配された電流センサー８からの信号に基づき受電点の消費電力を測定し測定結果をパワーコンディショナー装置７に出力する電力計測手段４と、パワーコンディショナー装置７が動作していない時に電力計測手段４が測定した消費電力を所定時間分記憶する電力記憶手段１０と、電力記憶手段１０に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であった場合に、電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または各センサーとの配線の断線（主に電流センサー８との配線の断線）と判断する第１の異常判定手段１１と、電源投入直後から動作し家庭用負荷３とは別の負荷装置５を家庭用負荷３と並列に接続するか接続しないかにより負荷装置５への通電、非通電を制御する負荷制御手段６と、負荷制御手段６により負荷装置５が通電状態の時の電力計測手段４が測定した消費電力と負荷制御手段６により負荷装置５が非通電状態の時の電力計測手段４が測定した消費電力との差が所定量以下であった場合に、電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または各センサーとの配線の断線（主に電流センサー８との配線の断線）と判断する第２の異常判定手段１２とを備え、第１の異常判定手段１１または第２の異常判定手段１２が電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または各センサーとの配線の断線（主に電流センサー８との配線の断線）と判断した場合は、パワーコンディショナー装置７が動作しないよう構成し、電源投入からパワーコンディショナー装置７が動作するまでの間は第２の異常判定手段１２のみで異常判定を行い第１の異常判定手段１１が異常判定の動作を行わないようにしたコージェネレーション装置である。

燃料電池（図示せず）と電力計測手段４と負荷装置５と負荷制御手段６とパワーコンディショナー装置７と電圧センサー９と電力記憶手段１０と第１の異常判定手段１１と第２の異常判定手段１２は、コージェネレーションシステム本体１に配置されている。

家庭用負荷３は通常使用において常に変動するが、パワーコンディショナー装置７は、電力計測手段４の値に応じて逆潮流が発生しない様出力を制御する。よって負荷制御手段６は、パワーコンディショナー装置７の非動作時に負荷装置５への通電、非通電を指示する。

このとき電力計測手段４は負荷制御手段６より通電、非通電のタイミング信号を受け取り、それぞれのタイミングで測定した電力を記憶する。両者の差が所定量、例えば負荷装置５が１ＫＷとすると５００Ｗを超えていれば正常、５００Ｗ以下ならば電流センサー８または電圧センサー９の異常または断線と判断しパワーコンディショナー装置７を停止する。

特に電流センサー８は受電点すなわち家庭用負荷３の上流に配置する必要から、機器外に長い配線引き回しが必要であり、断線のリスクがある上に雷等のストレスを受け破壊する場合がある。

仮に電流センサー８が破壊して電力計測手段４が機能しなくなる（常に電力負荷０と判断）と利用者は機器異常に気付くことが出来ずにパワーコンディショナー装置７は逆潮流を継続する状態に陥る。パワーコンディショナー装置７の不動作時に本機能を起動することで少なくとも次回起動時までには機器異常に気づくことが出来る。

また、負荷装置５への電力供給が変化することにより、家庭用負荷３の上流に配された電流センサー８からの信号に基づき電力計測手段４の計測する受電点の消費電力の値が変化することを利用して、パワーコンディショナー装置７が動作していない時に、負荷制御手段６が所定のタイミングで通電と非通電を繰り返して、負荷制御手段６により負荷装置５が通電状態の時の電力計測手段４が測定した消費電力と負荷制御手段６により負荷装置５が非通電状態の時の電力計測手段４が測定した消費電力との差が所定量以下であった場合に、電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または各センサーの配線の断線と判断してパワーコンディショナー装置７が動作しないよう構成したので、電流センサー８の異常または電圧センサー９の異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置７が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統２に逆潮流しないようにできる。

図３に示すように誤って電流センサー８がパワーコンディショナー装置７の下流かつ家庭用負荷３の上流に取り付けられた場合は、第１の異常判定手段１１では、誤った取り付けであることが分からず、電力計測手段４からの受電点の消費電力の情報を基に、パワーコンディショナー装置７は、発電電力の供給量を増やすが、発電電力の供給量を増やしても電力計測手段４から出力される受電点の消費電力は減らず、やがて、パワーコンディショナー装置７は出力を最大にしてしまうので、家庭用負荷３の消費電力がパワーコンディショナー装置７の最大出力値を下回る場合は逆潮流を発生してしまう。

そこで電源投入からパワーコンディショナー装置７が最初に動作するまでの間は第２の異常判定手段１２のみで異常判定を行い第１の異常判定手段１１は動作しないようにし、この場合、第２の異常判定手段１２は、負荷制御手段６が通電と非通電を繰り返しても電流が変動しないことから異常を検出することとなり、パワーコンディショナー装置７が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統２に逆潮流しないようにできる。

本発明のコージェネレーション装置は、電流センサーの異常または電圧センサーの異常または断線を判断して、パワーコンディショナー装置が動作しないようにして、余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないようにできるので、燃料電池やガスエンジン等を用いて発電を行なわせると同時にその発電で発生する排熱を利用して給湯も行なわせるコージェネレーション装置に適している。

２商用電力系統
３家庭用負荷
４電力計測手段
５負荷装置
６負荷制御手段
７パワーコンディショナー装置
８電流センサー
９電圧センサー
１０電力記憶手段
１１第１の異常判定手段
１２第２の異常判定手段

Claims

商用電力系統と系統連系して家庭用負荷に発電電力を供給するものであって余剰電力が商用電力系統に逆潮流しないように発電電力を制御するパワーコンディショナー装置と、電圧センサーと前記家庭用負荷の上流に配された電流センサーからの信号に基づき受電点の消費電力を測定し測定結果を前記パワーコンディショナー装置に出力する電力計測手段と、前記パワーコンディショナー装置が動作していない時に前記電力計測手段が測定した消費電力を所定時間分記憶する電力記憶手段と、前記電力記憶手段に記憶された所定時間分の消費電力の最大値と最小値の差が所定量以下であった場合に、前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断する第１の異常判定手段とを備え、前記第１の異常判定手段が前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断した場合は、前記パワーコンディショナー装置が動作しないよう構成したことを特徴とするコージェネレーション装置。
電源投入直後から動作し、前記家庭用負荷とは別の負荷装置を前記家庭用負荷と並列に接続するか接続しないかにより前記負荷装置への通電、非通電を制御する負荷制御手段と、前記負荷制御手段により前記負荷装置が通電状態の時の前記電力計測手段が測定した消費電力と前記負荷制御手段により前記負荷装置が非通電状態の時の前記電力計測手段が測定した消費電力との差が所定量以下であった場合に、前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断する第２の異常判定手段とを備え、前記第２の異常判定手段が前記電流センサーの異常または前記電圧センサーの異常または断線と判断した場合は、前記パワーコンディショナー装置が動作しないよう構成し、電源投入から前記パワーコンディショナー装置が動作するまでの間は前記第２の異常判定手段のみで異常判定を行い前記第１の異常判定手段が異常判定の動作を行わないようにした請求項１記載のコージェネレーション装置。