JP2014082851A

JP2014082851A - 電力供給システム及び電力供給方法

Info

Publication number: JP2014082851A
Application number: JP2012228492A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Okamura; 幸壽岡村
Original assignee: Chuden Engineering Consultants Co Ltd
Current assignee: Chuden Engineering Consultants Co Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】停電時、ある特定の区間に区切られた地域配電系統についてはその区間内の需要家が保有する自家発電システムを利用して当該区間内の他の需要家の電力使用を確保するようにした場合に、地域配電系統内で電力の供給不足に陥らないようにすること。
【解決手段】停電が発生した場合、障害が発生していない区間を地域配電系統４１として他の高圧路線２１から切り離し、この地域配電系統４１内に設けられている太陽光発電システムなどの自家発電システム１１１を地域の発電リソースとして全ての需要家１０１に等しく開放するという基本スキームのもと、発電リソースの開放時には個々の需要家１０１の宅内配線系統を、商用電源から負荷１２１に給電する一般負荷回路１０２から独立させた防災負荷回路１０３に切り替え、専用コンセント１０３ａに接続した負荷１２１に対してのみ給電できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電線に設置された二つの開閉器によって閉じられる区間内の地域配電系統で、自家発電システムを保有する第１の種類の需要家と保有しない第２の種類の需要家とに対して電力を供給する技術に係り、特に、停電時に第１の種類の需要家が保有する自家発電システムを地域の発電リソースとして有効活用できるようにした電力供給システム及び電力供給方法に関する。

ここ最近、太陽光、風力、波力、地熱などの自然エネルギーを利用した発電システムに対する国民の関心が急速に高まってきている。このうち一般家庭でも比較的導入し易い自家発電システムは、太陽光発電システムである。太陽光発電システムは、太陽光をエネルギー源として発生させた直流の電力をパワーコンディショナーによって交流に変換して利用する。パワーコンディショナーは、需要家宅にて生成した電力を自家消費させるばかりでなく、生成した電力が足りない場合には電力会社から電力供給を受け、逆に余った場合にはその余剰分を電力会社に買い取ってもらうという役割を果たす。電力会社による買い取りはいわゆる売電と呼ばれ、余剰分の電力を売電用の電力量計を介して配電系統に逆潮流させることで実現される。このような太陽光発電システムについては、例えば特許文献１に記載がある（段落０００１〜０００５参照）。

自家発電システムを保有している需要家宅では停電が発生したらどうなるのか。自ら生成した電力を自家消費できるのかどうかが気になるところである。

この点、特許文献１に記載のシステムでは、停電が発生したら太陽光発電システムを停止するとしている（段落０００５参照）。売電のために逆潮流した電力によって停電の復旧作業を行なっている作業員が感電しないようにするための措置である。

もっとも、全ての太陽光発電システムが停電時に必ず動作停止するというわけではない。

例えば特許文献２には、停電が発生した場合に自家生成した電力を自家消費できるようにした発明が記載されている。太陽電池から建物の配電盤に到る経路に停電時に遮断するスイッチ素子を設け、このスイッチ素子よりも太陽電池側から分岐して非常用電源線を設けるという仕組みである（段落０００８参照）。非常用電線は太陽電池から電力を供給されるので、非常用電線に負荷を繋げばその負荷に対する給電がなされる。

特許文献３に記載されている発明はもっとスケールが大きい。個々の需要家が保有している太陽光発電システムなどの自家発電システムを分散型電源と捉え、地域の停電時に個々の分散型電源を地域の発電リソースとして有効活用しようというのである（段落０００３〜０００４参照）。そのために想定する基本モデルは、例えば分散型電源１Ａ、１Ｂを有する需要家２Ａ、２Ｂと分散型電源を有しない需要家２Ｃとが系統連系されている低圧系統３である（段落００１９、段落００２１参照）。このような低圧系統３において、高圧系統４に異常が生じた場合には高圧系統４から低圧系統３を分離し（段落００２０、段落００４５参照）、分離した低圧系統３に接続している分散型電源１Ａ、１Ｂによってその低圧系統３の電圧を維持するわけである。つまり個々の需要家宅に需要家管理装置６を設置しておき、この需要家管理装置６が自らの電力の過不足を算出し、電力が余剰する需要家の電力を不足する需要家に供給するという仕組みである（段落００２２、段落００４７参照）。

特開２０１０−１９３５９４号公報特開平０７−１９４０２５号公報特開２００８−１２５２９０号公報

現代社会において電力は、なくてはならない重要な社会インフラである。電力がなければ日常生活を満足に送ることができないし、殆どの産業も成り立たない。病院、人工呼吸機を設置している家庭、信号機、踏切など、電力供給が人の命に直結する場面は枚挙に暇がない。このようなことを考慮すると、停電時に個々の需要家が保有する太陽光発電システムなどの自家発電システムを地域の発電リソースとして活用する特許文献３に記載のシステムは、極めて有意義なものであると言えよう。とりわけ、一旦停電が発生すると復旧まで長時間必要とする地域がどうしても発生してしまうので、そのような地域には朗報である。

しかしながら、停電時間が長引いた場合には地域全体の電力需要が供給可能量を超えてしまうことが容易に予想され、この場合には電力の供給不足を引き起こしてしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、停電時、ある特定の区間に区切られた地域配電系統についてはその区間内の需要家が保有する自家発電システムを利用して当該区間内の他の需要家の電力使用を確保するという基本スキームを採用した場合に、地域配電系統内で電力の供給不足に陥らないようにすることを目的とする。

本発明の電力供給システムは、配電線に設置された二つの開閉器によって閉じられる区間内で、電気エネルギー発生源とこの電気エネルギー発生源で発生した電力を自家消費して余剰分を売電に回す系統連系運転を実行するパワーコンディショナーとからなる自家発電システムを保有する第１の種類の需要家と、前記自家発電システムを保有しない第２の種類の需要家とに対して、引込線を介して電力を供給する地域配電系統と、前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作し、当該地域配電系統の停電及び不障害を検出すると防災運転モード信号と切替信号とを出力する地域制御部と、前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作し、前記第１及び第２の種類の需要家の宅内配電回路を、商用電源から負荷に給電する一般負荷回路と前記電気エネルギー発生源から専用コンセントを介して負荷に給電する防災負荷回路とに選択的に切り替える個別制御部と、前記地域制御部と前記パワーコンディショナー及び前記個別制御部とをデータ通信自在に接続するデータ通信手段と、前記パワーコンディショナーが、前記データ通信手段によって前記地域制御部から防災運転モード信号を受信すると、前記系統連系運転を実行する手段と、前記個別制御部が、前記データ通信手段によって前記地域制御部から切替信号を受信すると、前記宅内配電系統を前記防災負荷回路に切り替える手段と、を備えることによって上記課題を解決する。

本発明は、配電線に設置された二つの開閉器によって閉じられる区間内の地域配電系統で、電気エネルギー発生源とこの電気エネルギー発生源で発生した電力を自家消費して余剰分を売電に回す系統連系運転を実行するパワーコンディショナーとからなる自家発電システムを保有する第１の種類の需要家と、前記自家発電システムを保有しない第２の種類の需要家とに対して、引込線を介して電力を供給する電力供給方法であって、前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作する地域制御部が、当該地域配電系統の停電及び不障害を検出すると防災運転モード信号と切替信号とを出力する工程と、前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作する個別制御部が、前記第１及び第２の種類の需要家の宅内配電回路を、商用電源から負荷に給電する一般負荷回路と前記電気エネルギー発生源から専用コンセントを介して負荷に給電する防災負荷回路とに選択的に切り替える工程と、前記地域制御部と前記パワーコンディショナー及び前記個別制御部との間でデータ通信を実行する工程と、前記パワーコンディショナーが、前記データ通信手段によって前記地域制御部から防災運転モード信号を受信すると、前記系統連系運転を実行する工程と、前記個別制御部が、前記データ通信手段によって前記地域制御部から切替信号を受信すると、前記宅内配電系統を前記防災負荷回路に切り替える工程と、を備えることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、地域配電系統に停電が発生しかつ障害が発生していない場合に地域制御部から切替信号を受信した個別制御部が宅内配電系統を防災負荷回路に切り替えるので、地域配電系統内での過剰な電力消費を抑制することができ、したがって、自家発電システムによって発電した電力を地域配電系統内で融通し合うことによって発生する電力の供給不足という不都合な事態の発生を抑制することができる。

実施の一形態を示す全体のブロック図。

実施の形態を図面に基づいて説明する。説明は次の順序で行なう。
１．配電系統
２．需要家
（１）第１の需要家
（２）第２の需要家
３．制御系統
４．電力調整部
５．制御動作
（１）停電
（２）電力融通可能な状況
（３）電力融通のための処理（その一）
（４）電力融通のための処理（その二）
（５）電力融通のための処理（その三）
（６）電力融通のための処理（その四）
（７）通常運用への復帰処理
６．効果
７．変形例

１．配電系統
図１は、変電所の変圧器１１から延びる配電線である高圧路線２１とこの高圧路線２１から分岐する低圧路線３１とを示している。変圧器１１の近くには高圧路線２１に遮断器２２が設置されている。遮断器２２は、接地形変圧器であるＥＶＴと零相変流器であるＺＣＴとが短絡又は地絡を検知したことによる第１の保護装置２３の動作によって遮断される。高圧路線２１には遮断器２２とは別に複数個の開閉器２４も設置されている。図１では四箇所の開閉器２４ａ〜２４ｄを例示する。これらの各開閉器２４ａ〜２４ｄも、計器用変成器であるＶＴと接地形変圧器であるＥＶＴとが短絡又は地絡を検知したことによる第２の保護装置２５の動作によって開かれる。

各開閉器２４ａ〜２４ｄで区切られる個々の区間からは低圧路線３１が分岐している。これらの低圧路線３１は、高圧路線２１での例えば６６００Ｖの高圧を電柱に設置されている柱上変圧器３２によって１００〜２００Ｖの低圧に変圧して複数の需要家１０１に商用電力を供給している。ここでは二つの開閉器２４によって閉じられる区間内で引込線３３を介して電力を供給する高圧路線２１及び低圧路線３１の系統を地域配電系統４１と呼ぶ。

図１は、二つの開閉器２４ｃ及び２４ｄによって閉じられる区間内の地域配電系統４１をクローズアップして示している。この地域配電系統４１には第１の需要家１０１ａと第２の需要家１０１ｂとが引込線３３を介して接続している。第１の需要家１０１ａは自家発電システム１１１を保有する需要家であり（第１の種類の需要家）、第２の需要家１０１ｂは自家発電システム１１１を保有しない需要家である（第２の種類の需要家）。ここでいう自家発電システム１１１というのは、太陽電池などの電気エネルギー発生源１１２とパワーコンディショナー１１３とからなるシステムである。パワーコンディショナー１１３は電気エネルギー発生源１１２で発生した電力を自ら自家消費して余剰分を売電に回す系統連系運転を実行する。なお、図１では第１の需要家１０１ａと第２の需要家１０１ｂとをそれぞれ一世帯しか示していないが、数多くの需要家（第１の需要家１０１ａ、第２の需要家１０１ｂ）が地域配電系統４１に接続していることは言うまでもない。

２．需要家
（１）第１の需要家
第１の需要家１０１ａは、一般負荷回路１０２と防災負荷回路１０３とを備えている。一般負荷回路１０２は、商用電源又は自家発電システム１１１から負荷１２１に給電する屋内配線である。防災負荷回路１０３は専用コンセント１０３ａを備え、自らが備えるかあるいは他の第１の需要家１０１ａが保有する電気エネルギー発生源１１２から負荷１２１に給電する屋内配線である。これらの一般負荷回路１０２と防災負荷回路１０３とは、切替スイッチ１０４によって切り替えることができる。切替スイッチ１０４は、一般負荷回路１０２上の第１のスイッチＳＷ１と防災負荷回路１０３上の第２のスイッチＳＷ２とを備え、これらの第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２とによって一般負荷回路１０２と防災負荷回路１０３とを選択的に切り替える。つまり第１のスイッチＳＷ１を閉じて第２のスイッチＳＷ２を開いた場合には一般負荷回路１０２が選択され、反対に第１のスイッチＳＷ１を開いて第２のスイッチＳＷ２を閉じた場合には防災負荷回路１０３が選択されるという仕組みである。

前述したとおり、第１の需要家１０１ａは自家発電システム１１１を備えている。自家発電システム１１１のパワーコンディショナー１１３は、切替スイッチ１０４よりも引込線３３の側で一般負荷回路１０２及び防災負荷回路１０３に接続している。

したがって第１の需要家１０１ａでは、自家発電システム１１１が一般負荷回路１０２を介して負荷１２１に給電し、足らない分を商用電源で補い、余剰分を売電に回す。商用電源からの電力消費量は電力量計１０５によって計測される。電力量計１０５は引込線３３に真っ先に接続される機器であり、電力会社が設置する。買電、つまり第１の需要家１０１ａが電力会社から電力を購入するときの電力量を計測するのが電力量計１０５の役割である。これに対して売電をする場合の電力量は、売電用電力量計１０６によって計測される。売電用電力量計１０６は電力量計１０５と切替スイッチ１０４との間の位置に接続されている。

第１の需要家１０１ａは更に、停電用電力量計１０７を備えている。停電用電力量計１０７は防災負荷回路１０３に配置されている。その配置位置は切替スイッチ１０４よりも下流側、つまり負荷１２１が接続される専用コンセント１０３ａの側である。停電用電力量計１０７は、防災負荷回路１０３によって負荷１２１に供給する電力量を計測する。

（２）第２の需要家
第２の需要家１０１ｂは、一般負荷回路１０２と防災負荷回路１０３とを備えている。一般負荷回路１０２は、商用電源から負荷１２１に給電する屋内配線である。防災負荷回路１０３は専用コンセント１０３ａを備え、第１の需要家１０１ａが保有する電気エネルギー発生源１１２から負荷１２１に給電する屋内配線である。これらの一般負荷回路１０２と防災負荷回路１０３とは切替スイッチ１０４によって切り替えることができる。切替スイッチ１０４は一般負荷回路１０２上の第１のスイッチＳＷ１と防災負荷回路１０３上の第２のスイッチＳＷ２とを備え、これらの第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２とによって一般負荷回路１０２と防災負荷回路１０３とを選択的に切り替える。つまり第１のスイッチＳＷ１を閉じて第２のスイッチＳＷ２を開いた場合には一般負荷回路１０２が選択され、反対に第１のスイッチＳＷ１を開いて第２のスイッチＳＷ２を閉じた場合には防災負荷回路１０３が選択されるという仕組みである。

したがって第２の需要家１０１ｂでは、商用電源が一般負荷回路１０２を介して負荷１２１に給電する。このときの商用電源の電力消費量は、引込線３３の側に設置された電力量計１０５によって計測する。

第２の需要家１０１ｂは更に、停電用電力量計１０７を備えている。停電用電力量計１０７は防災負荷回路１０３に配置されている。その配置位置は切替スイッチ１０４よりも下流側、つまり負荷１２１が接続される専用コンセント１０３ａの側である。停電用電力量計１０７は、第１の需要家１０１ａが保有する電気エネルギー発生源１１２から負荷１２１に供給する電力量を計測する。

３．制御系統
本実施の形態の電力供給システム及びその方法は、地域配電系統４１に停電が発生した場合、第１の需要家１０１ａが保有する自家発電システム１１１が発電した電力を他の需要家１０１にも供給し、電力を地域で融通して使用することを特長としている。そのための制御系統を次に説明する。

制御系統の中核をなすのは地域制御部５１である。地域制御部５１は、第２の保護装置２５と個々の開閉器２４が備える計器用変成器であるＶＴとから停電に関する状態のデータを取得する。そして地域制御部５１は、取得したデータに応じて、個々の需要家１０１が保有している個別制御部１５１及び第１の需要家１０１ａが保有する自家発電システム１１１のパワーコンディショナー１１３に対して各種の制御信号を送信する。この際、地域制御部５１は、開閉器２４に対して投入ロック及びロック解除の信号を送信する。こうして地域制御部５１を中核とする本実施の形態のシステムは、地域配電系統４１内での電力融通を可能とするわけである。したがって地域制御部５１と他の機器、つまり第２の保護装置２５、ＶＴ、開閉器２４、個別制御部１５１、及びパワーコンディショナー１１３との間には、データ通信のためのインフラが必要となる。これがデータ通信手段６１である。データ通信手段６１は、地域制御部５１及び上記個々の機器に組み込まれた通信インターフェース（図示せず）と通信網６２とからなる。通信網６２は、有線通信網であっても無線通信網であってもいずれでも良い。図１中、通信網６２は点線で示す。

地域制御部５１、個別制御部１５１、及びパワーコンディショナー１１３は、ＣＰＵとメモリとを備え（いずれも図示せず）、メモリにインストールされたプログラムに従ってＣＰＵが各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するコンピュータである。別の一例として、各種の処理をシーケンシャルに実行するシーケンサによって地域制御部５１、個別制御部１５１、及びパワーコンディショナー１１３を構成しても良い。いずれにしてもこれらの機器は、予め決められた手順の通りに各種の処理を実行する。

地域制御部５１、個別制御部１５１、及びパワーコンディショナー１１３において重要なことは、停電時にも動作可能であるということである。そこでこれらの機器にはバックアップ電源が設けられてバックアップ動作できるようになっている。

４．電力調整部
地域配電系統４１は更に、電力調整部２０１を備えている。前述したように本実施の形態の電力供給システム及びその方法は、地域配電系統４１に停電が発生した場合、第１の需要家１０１ａが保有する自家発電システム１１１が発電した電力を他の需要家１０１にも供給し、電力を地域で融通して使用する。このため地域配電系統４１の停電時には、第１の需要家１０１ａが保有する自家発電システム１１１によって発電した電気が地域配電系統４１内を流れることになる。こうして地域配電系統４１内を流れる電気の周波数や電圧を安定化させるのが電力調整部２０１である。

電力調整部２０１は、例えば太陽電池と蓄電池とを組み合わせた第２の電気エネルギー発生源２１１と第２のパワーコンディショナー２１２とからなる発電システム２１３を備えている。第２のパワーコンディショナー２１２は引込線３３を介して低圧路線３１に接続し、低圧路線３１及び高圧路線２１への逆潮流による電力供給を可能にしている。

電力調整部２０１を制御するのは電力調整制御部２５１である。電力調整制御部２５１は、データ通信手段６１によって地域制御部５１から受信した調整信号に応じて第２のパワーコンディショナー２１２を制御して地域配電系統４１の電圧及び周波数を安定状態に調整する。このような電力調整制御部２５１及び第２のパワーコンディショナー２１２は、ＣＰＵとメモリとを備え（いずれも図示せず）、メモリにインストールされたプログラムに従ってＣＰＵが各種演算処理を実行して各部を集中的に制御するコンピュータである。別の一例として、各種の処理をシーケンシャルに実行するシーケンサによって、電力調整制御部２５１及び第２のパワーコンディショナー２１２を構成しても良い。いずれにしてもこれらの機器は、予め決められた手順の通りに各種の処理を実行する。したがって地域制御部５１と電力調整制御部２５１との間もデータ通信手段６１で結ばれている。データ通信手段６１のための構成として、電力調整制御部２５１にも通信インターフェース（図示せず）が組み込まれている。

電力調整部２０１の第一義的な設置目的は、停電時に地域配電系統４１の電圧及び周波数を安定状態に調整することである。ただ第２の電気エネルギー発生源２１１を備えているため、売電という副次的な動作も可能である。そこで電力調整部２０１は、第２のパワーコンディショナー２１２と引込線３３との間に第２の売電用電力量計２３１を介在させている。

電力調整制御部２５１及び第２のパワーコンディショナー２１２において重要なことは、停電時にも動作可能であるということである。このためこれらの機器にはバックアップ電源が設けられてバックアップ動作できるようになっている。第２の電気エネルギー発生源２１１が蓄電池を備えるならば、これをバックアップ電源として利用することができる。

５．制御動作
（１）停電と復電
高圧路線２１の何処かで短絡又は地絡が発生した場合に電力会社が実施する復電処理は次の通りである。

（全停電）
高圧路線２１の何処かで短絡又は地絡が検出されると、第１の保護装置２３によって変電所の変圧器１１に設けられた遮断器２２が遮断する。これによって高圧路線２１が一旦全停電となる。
このとき開閉器２４ａ〜２４ｄも開かれる。

（再閉路）
十数秒待ってから遮断器２２が投入される。これを再閉路という。
再閉路がなされると、高圧路線２１上の開閉器２４はまず、遮断器２２に一番近い開閉器２４ａの片側が充電される。その後、十数秒の時間をおいて遮断器２２に一番近い開閉器２４ａから順に開閉器２４が自動的に閉じられていく。こうして開閉器２４が閉じられた区間まで高圧路線２１が充電されていく。これを時限投入方式という。

（投入ロック）
短絡又は地絡が発生している区間の手前の開閉器２４が閉じられると、遮断器２２が再び遮断する。図１では短絡又は地絡の位置を高圧路線２１上の×印で示している。開閉器２４ａと開閉器２４ｂとの間の位置である。したがって図１に示す例では開閉器２４ａが閉じられると遮断器２２が遮断する。これによって開閉器２４ａから先の区間に故障が発生していることが分かる。そこで開閉器２４ａに投入ロックをかける。

（再々閉路）
投入ロック後、十数秒待ってから遮断器２２が閉じられる。これを再々閉路という。
再々閉路後は、投入ロックをかけられた開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ａ）までの区間の高圧路線２１が充電され、充電部分に接続している低圧路線３１に接続している需要家１０１への電力供給が可能となる。
これに対して、投入ロックをかけられた開閉器２４よりも先の高圧路線２１は復電するまで停電が続く。

（２）電力融通可能な状況
前述したように本実施の形態の電力供給システム及びその方法は、個々の地域配電系統４１内において第１の需要家１０１ａが保有する自家発電システム１１１が発電した電力を他の需要家１０１にも供給し、電力を地域で融通して使用する。ここではこれを防災時運用と呼ぶ。

防災時運用を実施するに際して地域制御部５１は、電力会社が実施する復電処理、つまり再閉路、投入ロック、再々閉路の処理が終了するまで待機する。待機時間が過ぎたとき地域制御部５１は、個々の地域配電系統４１毎に、
・第１の条件：停電状態のままであること
・第２の条件：線路故障（短絡又は地絡）を検知していないこと
という二つの条件を満たしているかどうかを判定する。これらの二つの条件が満たされていれば、該当する地域配電系統４１について防災時運用に入ることができる。

第１の条件、つまり停電状態のままであるかどうかは、個々の開閉器２４が備える計器用変成器ＶＴからの信号を見ることで判定可能である。
第２の条件、つまり線路故障を検知していないかどうかは、第２の保護装置２５の状態を見ることで判定可能である。

（３）電力融通のための処理（その一）
防災時運用に入ることを決定した地域制御部５１は、次に示す処理、工程を実施する。

（区間ロック信号の出力）
防災時運用を実施しようとする地域配電系統４１を決する二つの開閉器２４、図１に示す例では開閉器２４ｃ及び２４ｄに対して投入ロック信号を出力する。これによってこれらの開閉器２４ｃ及び２４ｄが投入ロックされ、これらの開閉器２４ｃ及び２４ｄの間の区間が地域配電系統４１として他の区間から切り離される。

（防災運転モード信号の出力）
防災時運用を適用する地域配電系統４１に含まれる全ての第１の需要家１０１ａのパワーコンディショナー１１３に対して、防災運転モード信号を出力する。

（切替信号の出力）
防災時運用を適用する地域配電系統４１に含まれる全ての需要家１０１の個別制御部１５１に対して、切替信号を出力する。

（調整信号の出力）
開閉器２４が備えるＶＴ（計器用変成器）の出力を参照すると、二つの開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｃ及び２４ｄ）によって閉じられた地域配電系統４１の電圧及び周波数を把握することができる。そこで地域制御部５１は、投入ロックした開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｃ及び２４ｄ）が備えるＶＴ（計器用変成器）を監視し、地域配電系統４１内の電気の周波数及び電圧の状態を検出する。この意味で地域制御部５１は、地域配電系統４１の電圧及び周波数を検出する検出手段の機能を実行することになる。そこで地域制御部５１は、こうして得た検出結果を調整信号としてフィードバックさせる。つまり調整信号は、地域配電系統４１内の電気の周波数及び電圧の状態を安定化させるように電力調整部２０１を制御するための信号である。

（４）電力融通のための処理（その二）
第１の需要家１０１ａが保有する自家発電システム１１１のパワーコンディショナー１１３と個別制御部１５１とは、次に示す処理、工程を実施する。

パワーコンディショナー１１３は、停電が発生すると系統連系運転、つまり電気エネルギー発生源１１２で発生した電力を自ら自家消費して余剰分を売電に回す処理を停止する。これに対してパワーコンディショナー１１３は、地域制御部５１から防災運転モード信号を受信すると系統連系運転を再開する。

個別制御部１５１は、地域制御部５１から切替信号を受信すると、切替スイッチ１０４を切り替えて屋内配線を一般負荷回路１０２から防災負荷回路１０３に変更する。また売電用電力量計１０６を制御し、売電用に逆潮流させる電力量の計測を停止させる。

したがって第１の需要家１０１ａは、一般負荷回路１０２に接続されている負荷１２１に対しては給電を行なうことができず、防災負荷回路１０３に接続した負荷１２１に対してのみ給電を行なうことができる。防災負荷回路１０３は専用コンセント１０３ａを用意しており、給電したい負荷１２１をその専用コンセント１０３ａに接続して使用する。このとき第１の需要家１０１ａは、自ら保有する自家発電システム１１１が発電した電力を自家消費することになる。

第１の需要家１０１ａにおいて自家発電電力に余剰分が生じた場合、その余剰分は地域配電系統４１内に逆潮流し、地域配電系統４１内での使用に供される。これによって商用電力の供給が停止している地域配電系統４１内にあっても、電力の融通がなされることになる。

もっとも、防災負荷回路１０３に多くの負荷１２１を接続しすぎると、自ら保有する自家発電システム１１１が発電した電力では賄えない事態の発生が予測される。この場合、第１の需要家１０１ａであっても、別の第１の需要家１０１ａの自家発電システム１１１から逆潮流して地域配電系統４１に融通されている電力を利用することができる。このときの電力使用量が停電用電力量計１０７によって計測される。

（５）電力融通のための処理（その三）
第２の需要家１０１ｂが保有する個別制御部１５１は、地域制御部５１から切替信号を受信すると、切替スイッチ１０４を切り替えて屋内配線を一般負荷回路１０２から防災負荷回路１０３に変更する。

したがって第２の需要家１０１ｂは、一般負荷回路１０２に接続されている負荷１２１に対しては給電を行なうことができず、防災負荷回路１０３に接続した負荷１２１に対してのみ給電を行なうことができる。防災負荷回路１０３は専用コンセント１０３ａを用意しており、給電したい負荷１２１をその専用コンセント１０３ａに接続して使用する。このとき第２の需要家１０１ｂは、第１の需要家１０１ａの自家発電システム１１１から逆潮流して地域配電系統４１に融通されている電力を利用することができる。このときの電力使用量が停電用電力量計１０７によって計測される。

（６）電力融通のための処理（その四）
電力調整部２０１の電力調整制御部２５１は、地域制御部５１から受信した調整信号に応じて第２のパワーコンディショナー２１２を制御し、地域配電系統４１の電圧及び周波数を安定状態に調整する。

（７）通常運用への復帰処理
高圧路線２１に生じた短絡又は地絡などの障害が除去されると遮断器２２が閉じられて商用電源からの給電が復電する。これにより地域配電系統４１の投入ロックした開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｃ及び２４ｄ）のうち商用電源側（変電所の変圧器１１に近い方）の開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｃ）の電圧が回復する。これをもって復電を知ることができるわけである。そこで地域制御部５１は、復電を検知するとパワーコンディショナー１１３と個別制御部１５１と電力調整制御部２５１とに指令を出し、地域配電系統４１内の発電設備を一旦全停止する。その後地域制御部５１は、投入ロックをかけていた商用電源側の開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｃ）にロック解除信号を出力する。これに応じてその開閉器２４（開閉器２４ｃ）が閉じ、地域配電系統４１が商用電源で再充電される。こうして地域配電系統４１を通常運用に戻すことができる。更に地域制御部５１は、地域配電系統４１を生成していたもう一方の開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｄ）にもロック解除信号を出力する。これに応じてその開閉器２４（開閉器２４ｄ）が閉じ、高圧路線２１の線路末端区間が通常運用に順次回復する。

６．効果
以上説明したように本実施の形態の電力供給システム及びその方法によれば、停電が発生した場合、短絡又は地絡などの障害が発生していない区間を地域配電系統４１として高圧路線２１から切り離し、その域内において防災時運用、つまり個々の需要家１０１が保有する自家発電システム１１１という発電リソースを地域で共有することによる電力の融通を行なうことができる。したがって商用電源の回復が遅れた場合であっても、地域配電系統４１をなす地域での電力使用が可能となり、不便さの解消や安全性の確保に貢献することができる。

本実施の形態によれば、防災時運用に際して、個別制御部１５１が地域制御部５１から切替信号を受信して宅内配電系統を防災負荷回路１０３に切り替えるので、地域配電系統４１内での過剰な電力消費を抑制することができる。したがって自家発電システム１１１によって発電した電力を地域配電系統４１内で融通し合うことによって発生する電力の供給不足という深刻な事態の発生を抑制することができる。

本実施の形態によれば、電力量計１０５は防災時運用の期間においても引込線３３からの受電電力を計測し続けている。先にも述べたように電力量計１０５は電力会社が設置するもので、その計測値は需要家１０１に電気料金を課金する場合の根拠となる。このため防災時運用の期間中は電力会社から電気の提供を受けていないにもかかわらず課金されてしまうという不合理な事態が発生してしまう。そこで何らかの対処が求められる。そのうちの一つとしては、防災時運用に際して自家発電システム１１１及び発電システム２１３が発電して地域に供給した電力量を費用換算し、これを対象となる地域全体に還元するという対策が考えられる。地域に供給した電力量は、停電用電力量計１０７の計測値を合計することによって求めることが可能である。

本実施の形態によれば、防災時運用に際して、一般負荷回路１０２に設けた売電用電力量計１０６の電力量計側動作を停止させる。これにより、防災運用時には相互扶助の観点から地域の発電リソースを共用するという地域相互扶助の精神を貫徹することができる。また防災時運用に際しては、電力会社に対して売電をするわけではないので、この意味からも売電用電力量計１０６による電力量計側動作を停止させることは望ましいことである。

本実施の形態によれば、防災負荷回路１０３が、地域配電系統４１の停電時に使用した電力量を計測する停電用電力量計１０７を設置している。停電用電力量計１０７の効用については、防災時運用の期間に使用した電力について電力会社から根拠なき課金がなされてしまうことに対する対処という形で説明した。停電用電力量計１０７はその他にも、防災時運用に際して防災負荷回路１０３から供給される貴重な電力を不必要に使用してしまうと行為、ある意味では反道徳的とも捉えることができる行為に対して無言の圧力をかけるという効用を有している。反道徳的行為の乱発を抑制することに一役買うわけである。

本実施の形態によれば、地域制御部５１は、地域配電系統４１に停電が発生かつ当該地域配電系統４１に障害が発生していない場合、地域配電系統４１を生成するための二つの開閉器２４（図１に示す例では開閉器２４ｃ及び２４ｄ）を投入ロックする。これにより商用電源からの給電が復電した際、地域配電系統４１内でのみ融通されていた地域の発電リソースによる電力が地域配電系統４１以外の区間に流れ込んでしまうという不都合を回避することができる。

本実施の形態によれば、電力調整部２０１によって地域配電系統４１の電圧及び周波数を安定させるようにしたので、防災負荷回路１０３を介して給電する負荷１２１の動作の安定化や破壊防止を図ることができる。

７．変形例
実施に際しては、各種の変形や変更が可能である。
例えば切替スイッチ１０４は、必ずしも二つのスイッチ（第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチ）を備える構成に限らず単一のスイッチのみからなる構成にしても良い。
また個別制御部１５１は、個々の需要家１０１に一台ずつ設置するのではなく、複数の需要家１０１に一台設置する構成であっても良い。
その他、様々な変形や変更が許容されることは言うまでもない。

２１高圧路線（配電線）
２４（２４ａ〜２４ｄ）開閉器
３３引込線
４１地域配電系統
５１地域制御部
６１データ通信手段
１０１需要家
１０１ａ第１の需要家（第１の種類の需要家）
１０１ｂ第２の需要家（第２の種類の需要家）
１０２一般負荷回路
１０３防災負荷回路
１０３ａ専用コンセント
１０５電力量計
１０６売電用電力量計
１０７停電用電力量計
１１１自家発電システム
１１２電気エネルギー発生源
１１３パワーコンディショナー
１５１個別制御部
２０１電力調整部
２１１第２の電気エネルギー発生源
２１２第２のパワーコンディショナー

Claims

配電線に設置された二つの開閉器によって閉じられる区間内で、電気エネルギー発生源とこの電気エネルギー発生源で発生した電力を自家消費して余剰分を売電に回す系統連系運転を実行するパワーコンディショナーとからなる自家発電システムを保有する第１の種類の需要家と、前記自家発電システムを保有しない第２の種類の需要家とに対して、引込線を介して電力を供給する地域配電系統と、
前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作し、当該地域配電系統の停電及び不障害を検出すると防災運転モード信号と切替信号とを出力する地域制御部と、
前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作し、前記第１及び第２の種類の需要家の宅内配電系統を、商用電源から負荷に給電する一般負荷回路と前記電気エネルギー発生源から専用コンセントを介して負荷に給電する防災負荷回路とに選択的に切り替える個別制御部と、
前記地域制御部と前記パワーコンディショナー及び前記個別制御部とをデータ通信自在に接続するデータ通信手段と、
前記パワーコンディショナーが、前記データ通信手段によって前記地域制御部から防災運転モード信号を受信すると、前記系統連系運転を実行する手段と、
前記個別制御部が、前記データ通信手段によって前記地域制御部から切替信号を受信すると、前記宅内配電系統を前記防災負荷回路に切り替える手段と、
を備えることを特徴とする電力供給システム。
前記一般負荷回路は、逆潮流する売電用の電力の電力量を計測して停止信号の受信によってその計測動作を停止する売電用電力量計を備え、
前記個別制御部は、前記データ通信手段によって前記地域制御部から切替信号を受信すると、前記売電用電力量計に向けて停止信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
前記防災負荷回路は、前記地域配電系統の停電時に使用した電力量を計測する停電用電力量計を備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。
前記地域制御部は、前記地域配電系統に停電が発生かつ当該地域配電系統に障害が発生していない場合、前記二つの開閉器を投入ロックする、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の電力供給システム。
前記個別制御部は、個々の前記第１及び第２の種類の需要家宅に設置され、前記引込線よりも宅内側で前記一般負荷回路と前記防災負荷回路とを選択的に切り替える、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の電力供給システム。
前記二つの開閉器によって閉じられた前記地域配電系統の電圧及び周波数を検出する検出手段と、
前記地域制御部が、前記検出手段の検出結果に応じて前記閉じられた地域配電系統の電圧及び周波数を安定させるための調整信号を出力する手段と、
前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作し、第２の電気エネルギー発生源とこの第２の電気エネルギー発生源で発生した電力を前記地域配電系統に供給する第２のパワーコンディショナーとを備え、前記データ通信手段によって前記地域制御部から受信した調整信号に応じて前記第２のパワーコンディショナーを制御して前記閉じられた地域配電系統の電圧及び周波数を安定状態に調整する電力調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の電力供給システム。
配電線に設置された二つの開閉器によって閉じられる区間内の地域配電系統で、電気エネルギー発生源とこの電気エネルギー発生源で発生した電力を自家消費して余剰分を売電に回す系統連系運転を実行するパワーコンディショナーとからなる自家発電システムを保有する第１の種類の需要家と、前記自家発電システムを保有しない第２の種類の需要家とに対して、引込線を介して電力を供給する電力供給方法であって、
前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作する地域制御部が、当該地域配電系統の停電及び不障害を検出すると防災運転モード信号と切替信号とを出力する工程と、
前記地域配電系統に停電が発生した場合にバックアップ動作する個別制御部が、前記第１及び第２の種類の需要家の宅内配電回路を、商用電源から負荷に給電する一般負荷回路と前記電気エネルギー発生源から専用コンセントを介して負荷に給電する防災負荷回路とに選択的に切り替える工程と、
前記地域制御部と前記パワーコンディショナー及び前記個別制御部との間でデータ通信を実行する工程と、
前記パワーコンディショナーが、前記データ通信手段によって前記地域制御部から防災運転モード信号を受信すると、前記系統連系運転を実行する工程と、
前記個別制御部が、前記データ通信手段によって前記地域制御部から切替信号を受信すると、前記宅内配電系統を前記防災負荷回路に切り替える工程と、
を備えることを特徴とする電力供給方法。