JP2017108482A - 分電盤システム - Google Patents

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宏 鈴木
昌幸 松尾
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【課題】余分な設置スペースやコストを必要とせず、電力系統の停電発生時にも、重要負荷に対して給電を継続することができる分電盤システムを提供する。【解決手段】外部電圧引き外し機能を備えた複数の分岐ブレーカ3と、選択された分岐ブレーカ3を制御信号により遮断する制御装置5と、分岐回路に電力を供給するバッテリ7とを備え、これらの分岐ブレーカ3の一部に重要負荷を接続した分電盤システムである。制御装置5は、系統の停電を検出する停電検出手段8と、重要負荷6が接続された分岐ブレーカを選択する分岐選択手段9と、停電検出時に重要負荷以外の負荷が接続された分岐ブレーカを遮断する分岐遮断手段10とを備え、重要負荷6に対してバッテリ7から給電を継続する。【選択図】図1

Description

本発明は、電力系統の停電発生時にも、重要負荷に対して給電を継続することができる分電盤システムに関するものである。
分電盤に給電している電力系統が停電した際には、その分電盤に接続された全負荷への給電が行えなくなるが、分電盤にバッテリや太陽光発電装置などの補助電源装置が接続されている場合には、非常灯や冷蔵庫、ネットワーク機器、生命維持装置などの重要負荷に対して給電を継続できるようにすることが好ましい。例えば特許文献1には、停電時に自動切替開閉器を動作させ、バッテリや太陽光発電装置などから、重要負荷が接続された非常用回路のみに給電を行なう分電盤が記載されている。
このような従来の分電盤は多くの場合、通常負荷用の盤と重要負荷用の盤とが分離されていた。このため、2つの盤が必要となり、余分の設置スペースが必要となったり、余分のコストが発生したりするという問題があった。また電力系統の停電以外にも、漏電や過電流等により主幹ブレーカがトリップして負荷への給電が停止することがあるが、従来の分電盤は給電停止の原因を外部に通信することができないという問題があった。
特開2012−143046号公報
従って本発明の第1の目的は上記した従来の問題を解決し、余分な設置スペースやコストを必要とせず、電力系統の停電発生時にも、重要負荷に対して給電を継続することができる分電盤システムを提供することである。また本発明の第2の目的は、負荷への給電が停止された原因を外部に通信することができる分電盤システムを提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明は、外部電圧引き外し機能を備えた複数の分岐ブレーカと、選択された分岐ブレーカを制御信号により遮断する制御装置と、分岐回路に電力を供給するバッテリとを備え、これらの分岐ブレーカの一部に重要負荷を接続した分電盤システムであって、前記制御装置は、分岐回路への電力供給の停止を検出する停電検出手段と、重要負荷が接続された分岐ブレーカを選択する分岐選択手段と、停電検出時に重要負荷以外の負荷が接続された分岐ブレーカを遮断する分岐遮断手段とを備えたことを特徴とするものである。
なお請求項2のように、前記停電検出手段は、特に系統の停電を検出する機能を備えたものとすることができる。また請求項3のように、前記バッテリは特定の分岐ブレーカを介して分岐回路に電力を供給することができる。さらに請求項4のように、外部端末との通信手段を備え、分岐選択手段は外部端末により選択された分岐ブレーカを、重要負荷が接続された分岐ブレーカとして選択することもできる。
本発明の分電盤システムによれば、停電発生時に、同一の盤内に配置された分岐ブレーカのうち、重要負荷が接続された分岐ブレーカ以外の分岐ブレーカを遮断するとともに、重要負荷が接続された分岐ブレーカにのみバッテリから給電を行なうことができる。このため通常負荷用の盤と重要負荷用の盤とを2つ設ける必要がなく、余分の設置スペースが必要となったり、余分のコストが発生したりすることがない。
請求項2の発明によれば、停電原因が系統の停電以外である場合にも、上記の対応が可能となる。また請求項3の発明によれば、過電流や漏電の停電原因の場合に、バッテリが接続された分岐ブレーカを強制遮断することにより、バッテリからの負荷への通電による危険を防止することができる。
また請求項4の発明によれば、負荷への給電が停止された原因を外部に通信することができるとともに、停電発生後であっても、外部端末により重要負荷が接続された分岐ブレーカを選択することが可能となる。
第1の実施形態の回路構成を示す説明図である。 第2の実施形態の回路構成を示す説明図である。 第3の実施形態の回路構成を示す説明図である。 第4の実施形態の回路構成を示す説明図である。 停電原因検出方法の説明図である。
以下に本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施形態を示すもので、1は分電盤、2は主幹ブレーカ、3はこの主幹ブレーカ2の二次側の母線4に接続された複数の分岐ブレーカである。主幹ブレーカ2には電力系統から、常時電力が供給されている。なお主幹ブレーカ2は従来と同様、漏電や過電流によって遮断されるものであるが、地震発生時や系統停電の場合には、外部からの信号によって遮断することもできるようになっている。
分岐ブレーカ3は外部電圧引き外し機能を備えたブレーカであり、制御装置5からの制御信号により引き外し可能となっている。これらの分岐ブレーカ3の一部には重要負荷6が接続されており、また特定の分岐ブレーカ3には、バッテリ7が接続されている。その他の分岐ブレーカ3には一般負荷が接続されているが、図では省略されている。
ここで重要負荷6とは、停電時にも給電を継続することが望まれる非常灯や、給電停止により食品が腐敗する恐れのある冷蔵庫、およびルーター、モデムなどを含めたネットワーク機器、生命維持装置などである。しかし何が重要負荷6であるかは、ユーザが予め自由に設定しておくことができる。重要負荷6を分電盤1内のどの分岐ブレーカ3に接続するかは自由に設定することができ、従来のように2つの盤を設置する必要はない。
バッテリ7は特定の分岐ブレーカ3に常時接続しておいても、あるいは停電発生時に接続されるものであってもよい。常時接続の場合には、充放電を繰り返しつつ、常に一定以上のバッテリ残量を確保するようにしておくことが好ましい。バッテリ6を特定の分岐ブレーカ3を介して分岐回路接続しておけば、過電流や漏電の停電原因の場合に、その特定の分岐ブレーカ3を強制遮断することにより、バッテリ7からの負荷への通電による危険を防止することができる。
制御装置5は、停電検出手段8と、分岐選択手段9と、分岐遮断手段10と、補助電源装置11とを備えている。停電検出手段8は系統の停電を検出する機能を有するもので、この実施形態では主幹ブレーカ2の一次側の電流をCT等の電流センサ12によって検出している。このほか、漏電を公知のZCTにより検出したり、電流センサ12によって過電流を検出したり、避雷器の動作を検出して雷サージによる誤動作を判定することによって、系統の停電以外の停電原因をも検出することができるようにしておくことが好ましい。
分岐選択手段9は停電発生時にどの分岐ブレーカ3に給電するかを選択する機能を有するもので、重要負荷6が接続された分岐ブレーカ3を予めメモリに記憶させておく。分岐遮断手段10は分岐選択手段9により選択されなかった負荷、すなわち重要負荷以外の負荷が接続された分岐ブレーカ3に制御信号を送り、それらの分岐ブレーカ3を遮断する機能を有するものである。なお分岐遮断手段10は必要な場合には主幹ブレーカ2にも制御信号を送り、主幹ブレーカ2を遮断することもできる。
補助電源装置11は、停電時に制御装置5を動作させるための電源であり、前記したバッテリ7が盤内に配置されているときには、バッテリ7を補助電源装置11として利用することもできる。
このほか、制御装置5に外部通信手段13を接続しておき、上位サーバ14に停電が発生したことや、分岐ブレーカ3への給電状況などを通信できるようにしておくことができる。このとき、制御装置5の一部として外部通信手段13を有してもよいし、独立した外部通信装置として、外部通信手段13を有してもよい。外部通信手段13は独自の電源を備えるものであっても、制御装置5の補助電源装置を利用するものであってもよい。上位サーバ14はマンションの管理人室や電力会社に設置しておき、停電発生に対応した処置を取れるようにしておくことが好ましい。
このように構成された分電盤システムは、電力系統が停電した際には制御装置5の停電検出手段8が停電を検出し、分岐遮断手段10が分岐選択手段9により選択されていない分岐ブレーカ3に制御信号を送り遮断する。これによってバッテリ7から重要負荷6に対してのみ給電することができ、その他の一般負荷への給電が停止されるので、バッテリ7の消耗を抑制することができる。重要負荷6は分岐選択手段9により自由に選択しておくことができ、従来のように重要負荷と一般負荷を別の盤に分離収納する必要はない。
また漏電や過電流、雷サージ等により主幹ブレーカ2がトリップした場合にも、制御装置5は上記と同様に動作する。しかし地震発生を、図示しない感震リレーや外部からの信号で検出した場合には、制御装置5を経由することなく、主幹ブレーカ2を直接トリップさせることが好ましい。何れの場合にも、外部通信手段13から上位サーバ14に停電発生状況を通信することが好ましい。
なお、停電原因が過電流または漏電である場合には、制御装置5はバッテリ7が接続された分岐ブレーカ3を強制遮断することにより、バッテリ7からの給電を停止し、感電事故を防止することが好ましい。
上記した第1の実施形態では、分岐選択手段9に重要負荷6が接続された分岐ブレーカ3を予め記憶させていた。しかし、図2に示す第2の実施形態では、外部通信手段13を介して接続された外部端末15から、重要負荷6が接続された分岐ブレーカ3を選択することができる。
外部通信手段13は、停電発生時に外部端末15に対して、自己の分電盤に電力供給がなされていないとの停電信号を停電原因とともに発信する。なお外部通信手段13は停電発生時に停電信号を発信するだけではなく、盤内情報を常時通知するようにしてもよい。
外部端末15としては、スマートフォンなどの携帯端末が適しており、外部端末15からの停電信号を受けるとアプリケーションが自動的に起動するようにしておく。この停電信号はブルートゥース(登録商標)等の短距離信号を利用することが好ましい。スマートフォンは独自の通信回線とバッテリを備えているため、停電原因を上位サーバ14などの外部ネットワークに送信することができる。なお、分電盤1とインターフォンを接続したシステムが採用されている家庭においては、外部端末15としてインターフォンを使用することもできる。
アプリケーションは外部端末15の画面に停電原因を表示するとともに、どの負荷を重要負荷6とするかを選択可能とする。図2では照明、パソコン、冷蔵庫が例示されているが、その内容は分電盤に応じてさまざまである。ここで例えば照明を重要負荷6として選択すると、制御装置5の分岐選択手段9が照明を重要負荷6として選択し、バッテリ7からの給電が照明用の負荷が接続されている分岐ブレーカ3に対してのみ行われる。このように第2の実施形態では、停電発生後に重要負荷6の選択が可能となる。
アプリケーションには、夜間に停電信号を受けた場合には、スマートフォンの照明を常時点灯させる機能を持たせてもよい。アプリケーションには、バッテリ7や補助電源装置11の残量を表示させることもできる。さらに、バッテリ残量に応じて給電を継続する負荷の優先順位を制御装置5の分岐選択手段9に設定しておくこともできる。
図3は本発明の第3の実施形態を示す説明図である。この実施形態においては、小型のバッテリ7と小型のインバータ16が分電盤1に内蔵されている。これらは停電発生時にのみスイッチ17及び母線バー4を介して分岐回路に接続し電力が供給される。このバッテリ7は制御装置5の補助電源装置11や、外部通信手段13の電源として使用できることもできる。
図4は本発明の第4の実施形態を示す説明図である。この実施形態では太陽光発電装置などの分散電源18が分電盤1に接続されており、分電盤に常時電力を供給しているが、系統が停電した時にのみ給電するようにしてもよい。図4ではインバータ16を介して分岐回路に接続しているが、バッテリ7に接続することもできる。この実施形態では他の実施形態よりも、供給可能電力に余裕を持たせることができる利点がある。
図5は、前記した停電検出手段8による停電原因検出方法をまとめた図である。
(1)系統の停電は、主幹ブレーカ2の電圧や電流を測定することによって検出できる。図5では、主幹ブレーカ2の二次側に設けた電圧測定手段によって系統の停電を検出しているが、主幹ブレーカ2の一次側で検出しても、電流センサによって検出することもできる。
(2) 漏電は、主幹ブレーカ2に内蔵されたZCTまたは主幹ブレーカ2の二次側に配置されたZCTにより検出することができる。
(3)過電流は、主幹ブレーカ2の二次側のCT等の電流センサ12によって検出できる。
(4)地震は感震装置からの信号によって検出できる。この信号は制御装置5を経由せず、主幹ブレーカ2を直接トリップさせる。
1 分電盤
2 主幹ブレーカ
3 分岐ブレーカ
4 母線
5 制御装置
6 重要負荷
7 バッテリ
8 停電検出手段
9 分岐選択手段
10 分岐遮断手段
11 補助電源装置
12 電流センサ
13 外部通信手段
14 上位サーバ
15 外部端末
16 インバータ
17 スイッチ
18 分散電源

Claims (4)

  1. 外部電圧引き外し機能を備えた複数の分岐ブレーカと、選択された分岐ブレーカを制御信号により遮断する制御装置と、分岐回路に電力を供給するバッテリとを備え、これらの分岐ブレーカの一部に重要負荷を接続した分電盤システムであって、
    前記制御装置は、分岐回路への電力供給の停止を検出する停電検出手段と、重要負荷が接続された分岐ブレーカを選択する分岐選択手段と、停電検出時に重要負荷以外の負荷が接続された分岐ブレーカを遮断する分岐遮断手段とを備えたことを特徴とする分電盤システム。
  2. 前記停電検出手段は、系統の停電を検出する機能を備えたものであることを特徴とする請求項1記載の分電盤システム。
  3. 前記バッテリは特定の分岐ブレーカを介して分岐回路に電力を供給することを特徴とする請求項1または2に記載の分電盤システム。
  4. 外部端末との通信手段を備え、前記分岐選択手段は、外部端末により選択された分岐ブレーカを重要負荷が接続された分岐ブレーカとして選択することを特徴とする請求項1から3に記載の分電盤システム。
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