JP2018207638A - 系統連系装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、容量の小さいフィルタコンデンサの放電に基づいて各系統連系用リレーの少なくともいずれかが溶着しているか否かを判定することにより、商用電力系統の復旧作業を安全に行うことができる。
この構成によれば、商用電力系統の復旧作業をより安全に行うことができる。
図1に示すように、電力管理システム1は、系統連系装置10と、系統連系装置10に接続された太陽光発電装置2とを備える。系統連系装置10は、交流母線である第1の電線11及び第2の電線12を介して商用電力系統3に接続される。第1の電線11及び第2の電線12には、第1の系統連系用リレー13及び第2の系統連系用リレー14を介して交流負荷4が接続され、第1の自立系統用リレー15A及び第2の自立系統用リレー15Bを介して自立負荷5が接続される。交流負荷4は、例えば屋内負荷であり、照明、冷蔵庫、洗濯機、空気調和機、電子レンジ等が挙げられる。自立負荷5は、交流負荷4のうちの予め選定された負荷であり、照明、冷蔵庫等が挙げられる。電力管理システム1は、系統連系装置10によって太陽光発電装置2、商用電力系統3、及び交流負荷4(自立負荷5)の間の電力の調整を行う。一例では、太陽光発電装置2が発電した電力の商用電力系統3への逆潮流及び交流負荷4(自立負荷5)への供給の調整と、商用電力系統3の電力の交流負荷4(自立負荷5)への供給の調整とが挙げられる。なお、電力管理システム1は、太陽光発電装置2のほかに、風力発電装置、ガス発電装置、地熱発電装置等を系統連系装置10に接続される発電装置として用いることができる。
第1の電圧検出部16は、第1の電線11における直流交流変換装置22と第1の系統連系用リレー13との間の部分(電線部11a)と、第2の電線12における直流交流変換装置22と第2の系統連系用リレー14との間の部分(電線部12a)とに接続されている。より詳細には、第1の電圧検出部16の第1端部は、電線部11aにおけるフィルタコンデンサ26cの第1端部が接続される部分と第1の系統連系用リレー13の第1端部との間の部分に接続されている。第1の電圧検出部16の第2端部は、電線部12aにおけるフィルタコンデンサ26cの第2端部が接続される部分と第2の系統連系用リレー14の第1端部との間の部分に接続されている。各系統連系用リレー13,14の第1端部は、各系統連系用リレー13,14に対してフィルタ回路26側の端部である。第1の電圧検出部16は、電線部11aと電線部12aとの間の電圧(以下、「電圧Vout」)を検出し、その検出結果を制御部30に出力する。直流交流変換装置22が動作している場合、電圧Voutは、フィルタ回路26を介して直流交流変換装置22が出力する出力電圧となる。
制御部30は、ステップS11において連系運転中か否かを判定する。制御部30は、連系運転中と判定した場合(ステップS11:YES)、ステップS12において商用電力系統3が停電しているか否かを判定する。制御部30は、例えば電力会社等からの通信に基づいて商用電力系統3が停電しているか否かを判定する。
各系統連系用リレー13,14の一方が開成状態であれば、直流交流変換装置22と商用電力系統3との間で閉回路が形成されないため、直流交流変換装置22から商用電力系統3に電力が供給されない。一方、各系統連系用リレー13,14の両方が閉成状態であれば、直流交流変換装置22と商用電力系統3との間で閉回路が形成されるため、直流交流変換装置22から商用電力系統3に電力が供給される。すなわち、各系統連系用リレー13,14の一方が閉成状態となり、他方が開成状態となるように制御された場合に直流交流変換装置22から商用電力系統3に電力が供給されていれば、各系統連系用リレー13,14の他方の接点が溶着していると判定できる。このため、溶着判定制御では、制御部30は、第1の系統連系用リレー13が開成状態かつ第2の系統連系用リレー14が閉成状態に制御したうえで直流交流変換装置22を駆動したときに、第2の電圧検出部17に電圧が現れるか否かをモニタすることにより、第1の系統連系用リレー13の接点が溶着しているか否かを判定する。また制御部30は、第1の系統連系用リレー13が閉成状態かつ第2の系統連系用リレー14が開成状態に制御したうえで直流交流変換装置22を駆動したときに、第2の電圧検出部17に電圧が現れるか否かをモニタすることにより、第2の系統連系用リレー14の接点が溶着しているか否かを判定する。
溶着判定制御は、図5に示す準備処理及び図6に示す停電時判定処理を含む。準備処理は、主に、直流交流変換装置22が動作してフィルタコンデンサ26cに充電させる処理である。停電時判定処理は、準備処理の後に行われる処理であり、充電したフィルタコンデンサ26cの放電態様を監視して第1の系統連系用リレー13及び第2の系統連系用リレー14のいずれかに溶着不良が生じているか否かを判定する処理である。
制御部30は、ステップS51において起動時溶着条件を満たすか否かを判定する。起動時溶着条件としては、各系統連系用リレー13,14のパワーコンディショナ20側の電圧Vout(実効値)が閾値VY以上である。閾値VYは、各系統連系用リレー13,14が閉成状態となると判定するための値であり、試験等により予め設定されている。閾値VYの一例は、100Vである。
溶着判定制御における停止判定処理の処理時間は、約1秒であり、かつ、直流交流変換装置22の出力は数kWである。このため、商用電力系統3の停電時に、直流交流変換装置22から各系統連系用リレー13,14に電力が供給されて溶着判定制御を実行すると仮定した場合、直流交流変換装置22を通常時のPWM制御で動作させると、直流交流変換装置22から出力される電力が大きい。このため、各系統連系用リレー13,14の少なくとも一方の接点が溶着していると、逆潮流する電力が大きくなる。
(1)直流交流変換装置22が充放電部(フィルタコンデンサ26c)を充電するように動作して直流交流変換装置22の動作が停止した後に、充放電部(フィルタコンデンサ26c)の放電によって各系統連系用リレー13,14のいずれかが溶着しているか否かを判定する。このため、各系統連系用リレー13,14の溶着判定している期間において商用電力系統3が復電しても、直流交流変換装置22に接続された各直流バス23,24の電圧の上昇を抑制できる。したがって、各直流バス23,24に接続された電子部品の故障の発生を抑制できるため、系統連系装置10の安全性を高めることができる。
加えて、溶着判定制御では、各系統連系用リレー13,14を介して直流交流変換装置22と商用電力系統3との間で閉回路が形成されない場合、フィルタコンデンサ26cが自然放電する。このため、第1の系統連系用リレー13が閉成状態かつ第2の系統連系用リレー14が開成状態の場合の各系統連系用リレー13,14の溶着不良の判定、及び、第1の系統連系用リレー13が開成状態かつ第2の系統連系用リレー14が閉成状態の場合の各系統連系用リレー13,14の溶着不良の判定を直流交流変換装置22からフィルタコンデンサ26cに一度充電した電力のみで実行できる。また、各系統連系用リレー13,14の少なくとも一方が溶着不良の場合、フィルタコンデンサ26cは商用電力系統3に放電されて制御を終了する。このように、直流交流変換装置22からフィルタコンデンサ26cに一度充電した電力のみで溶着判定制御が実行できるため、直流交流変換装置22が動作中に商用電力系統3が復電する可能性が低くなる。したがって、系統連系装置10の安全性をより高めることができる。
上記実施形態に関する説明は、本発明の系統連系装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明の系統連系装置は、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、及び相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・上記実施形態の停電時判定処理において、ステップS35とステップS36との間に停電時溶着条件を満たすか否かの判定を入れてもよい。
(A1)充電時溶着条件は、第1の電流検出部18により検出された電流及び第2の電流検出部19により検出された電流がともに閾値AX以上である。閾値AXは、試験等により予め設定されている。閾値AXの一例は、2Aである。
(A2)充電時溶着条件は、直流交流変換装置22からフィルタコンデンサ26cに充電されている期間において、第2の電圧検出部17により検出された電圧である電圧VgridがDC35V以上である。
(A3)充電時溶着条件は、上記(A1)及び上記(A2)の両方の充電時溶着条件を満たすことである。
(A4)充電時溶着条件は、上記実施形態の充電時溶着条件と上記(A1)の充電時溶着条件との両方を満たすことである。
(A5)充電時溶着条件は、上記実施形態の充電時溶着条件と上記(A2)の充電時溶着条件との両方を満たすことである。
(A6)充電時溶着条件は、上記実施形態の充電時溶着条件、上記(A1)の充電時溶着条件、及び上記(A2)の充電時溶着条件の全てを満たすことである。
充電時溶着条件として上記(A1)、(A4)、及び(A6)のいずれかを用いた場合、フィルタコンデンサ26cの充電時の電圧および各系統連系用リレー13,14に流れる電流の少なくとも一方に基づいて各系統連系用リレー13,14のいずれかが溶着しているか否かを判定できる。このため、例えば各電圧検出部16,17の少なくとも一方に異常が生じたとしても、各系統連系用リレー13,14に流れる電流に基づいて各系統連系用リレー13,14の両方が溶着しているか否かを判定できる。特に、充電時溶着条件として(A4)及び(A6)を用いた場合、各系統連系用リレー13,14への電圧及び電流の両方に基づいて各系統連系用リレー13,14のいずれかが溶着しているか否かを判定するため、すなわち、電圧及び電流のダブルチェックによる判定が行われるため、この判定の信頼性が高められる。
(B1)停電時溶着条件は、第1の電流検出部18により検出された電流値及び第2の電流検出部19により検出された電流値がともに閾値AX以上である。閾値AXは、試験等により予め設定されている。閾値AXの一例は、2Aである。
(B2)停電時溶着条件は、フィルタコンデンサ26cの放電開始から所定時間経過するまでの期間において、第2の電圧検出部17により検出された電圧である電圧Vgridが閾値VX以上である。
(B3)停電時溶着条件は、上記(B1)及び上記(B2)の停電時溶着条件の両方を満たすことである。
(B4)停電時溶着条件は、上記実施形態の停電時溶着条件と上記(B1)の停電時溶着条件との両方を満たすことである。
(B5)停電時溶着条件は、上記実施形態の停電時溶着条件と上記(B2)の停電時溶着条件との両方を満たすことである。
(B6)停電時溶着条件は、上記実施形態の停電時溶着条件、上記(B1)の停電時溶着条件、及び上記(B2)の停電時溶着条件の全てを満たすことである。
停電時溶着条件として上記(B1)、(B4)、及び(B6)のいずれかを用いた場合、フィルタコンデンサ26cの放電時の電圧および各系統連系用リレー13,14に流れる電流の少なくとも一方に基づいて各系統連系用リレー13,14のいずれかが溶着しているか否かを判定できる。このため、例えば各電圧検出部16,17の少なくとも一方に異常が生じたとしても、各系統連系用リレー13,14に流れる電流に基づいて各系統連系用リレー13,14のいずれかが溶着しているか否かを判定できる。特に、停止時溶着条件として(B4)及び(B6)を用いた場合、各系統連系用リレー13,14への電圧及び電流の両方に基づいて各系統連系用リレー13,14のいずれかが溶着しているか否かを判定するため、すなわち、電圧及び電流のダブルチェックによる判定が行われるため、この判定の信頼性が高められる。
(C1)停電時溶着条件は、フィルタコンデンサ26cが放電開始してからフィルタコンデンサ26cの電圧が閾値VX以下となるまでの時間が所定時間以下である。すなわち、制御部30は、フィルタコンデンサ26cが放電開始してからフィルタコンデンサ26cの電圧が閾値VX以下となるまでの時間に基づいて、第1の系統連系用リレー13及び第2の系統連系用リレー14のいずれかが溶着しているか否かを判定する。
(C2)停電時溶着条件は、フィルタコンデンサ26cが放電するときの電圧の低下速度が閾値SX以上である。すなわち、制御部30は、フィルタコンデンサ26cが放電するときの電圧の低下速度に基づいて、第1の系統連系用リレー13及び第2の系統連系用リレー14のいずれかが溶着しているか否かを判定する。なお、閾値SXは、フィルタコンデンサ26cが自然放電しているか否かを判定するための値であり、試験等により予め設定されている。
次に、上記実施形態及び上記各変形例から把握できる技術的思想について記載する。
(付記1)
直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統に接続された第1の電線及び第2の電線に出力する直流交流変換装置と、前記第1の電線に設けられた第1の系統連系用リレーと、前記第2の電線に設けられた第2の系統連系用リレーと、前記第1の電線において前記第1の系統連系用リレーに対して前記直流交流変換装置側に接続され、前記第2の電線において前記第2の系統連系用リレーに対して前記直流交流変換装置側に接続され、前記直流交流変換装置からの出力のノイズを除去するフィルタコンデンサと、前記直流交流変換装置、前記第1の系統連系用リレー、及び前記第2の系統連系用リレーを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記商用電力系統が停電している場合、前記フィルタコンデンサを充電するように前記直流交流変換装置を動作させ、前記フィルタコンデンサの放電態様に基づいて、前記第1の系統連系用リレー及び前記第2の系統連系用リレーの少なくともいずれかが溶着しているか否かを判定する、溶着判定制御を実行する、系統連系装置。
系統連系装置は、商用電力系統の停電時に系統運転から自立運転に変更する前に第1の系統連系用リレー及び第2の系統連系用リレーが溶着しているか否かを判定する溶着判定制御を実行する。これにより、商用電力系統の復旧作業を行う作業員の安全性を確保している。一方、商用電力系統の復旧作業を行う作業員の安全性はより高いことが望まれる。
以上のことから、本系統連系装置に関する課題は、商用電力系統の復旧作業の安全性をより高めることである。
Claims (7)
- 直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統に接続された第1の電線及び第2の電線に出力する直流交流変換装置と、
前記第1の電線に設けられた第1の系統連系用リレーと、
前記第2の電線に設けられた第2の系統連系用リレーと、
前記第1の電線において前記第1の系統連系用リレーに対して前記直流交流変換装置側に接続され、前記第2の電線において前記第2の系統連系用リレーに対して前記直流交流変換装置側に接続され、前記直流交流変換装置からの電力を充放電する充放電部と、
前記直流交流変換装置、前記第1の系統連系用リレー、及び前記第2の系統連系用リレーを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記商用電力系統が停電している場合、前記充放電部を充電するように前記直流交流変換装置を動作させた後、前記直流交流変換装置の出力側を前記直流交流変換装置の入力側から電気的に絶縁するように前記直流交流変換装置の動作を停止させ、前記充放電部からの放電態様に基づいて前記第1の系統連系用リレー及び前記第2の系統連系用リレーの少なくともいずれかが溶着しているか否かを判定する、溶着判定制御を実行する
系統連系装置。 - 前記充放電部は、フィルタコンデンサを含む
請求項1に記載の系統連系装置。 - 前記直流交流変換装置から充電された前記充放電部の電圧は、危険電圧以下である
請求項1又は2に記載の系統連系装置。 - 前記第1の電線における前記直流交流変換装置と前記第1の系統連系用リレーとの間の部分と前記第2の電線における前記直流交流変換装置と前記第2の系統連系用リレーとの間の部分とに接続された第1の電圧検出部をさらに有し、
前記第1の電圧検出部は、前記直流交流変換装置の停止時において前記充放電部の出力電圧を検出可能であり、
前記制御部は、前記溶着判定制御において、前記第1の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記充放電部の放電開始から所定時間後の出力電圧により前記第1の系統連系用リレー及び前記第2の系統連系用リレーのいずれかが溶着しているか否かを判定する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の系統連系装置。 - 前記制御部は、前記溶着判定制御の実行時の前記充放電部を充電する期間において、前記第1の電圧検出部の検出結果に基づいて、前記第1の系統連系用リレー及び前記第2の系統連系用リレーの両方が溶着しているか否かを判定する
請求項4に記載の系統連系装置。 - 前記第1の電線における前記第1の系統連系用リレーと前記商用電力系統との間の部分に設けられた第1の電流検出部と、前記第2の電線における前記第2の系統連系用リレーと前記商用電力系統との間の部分に設けられた第2の電流検出部とをさらに有し、
前記制御部は、前記溶着判定制御の実行時に前記充放電部から放電される場合の前記第1の電流検出部の検出結果及び前記第2の電流検出部の検出結果に基づいて、前記第1の系統連系用リレー及び前記第2の系統連系用リレーのいずれかが溶着しているか否かを判定する
請求項4又は5に記載の系統連系装置。 - 前記制御部は、前記溶着判定制御の実行時に前記充放電部から放電される場合の前記第1の電流検出部の検出結果及び前記第2の電流検出部の検出結果に基づいて、前記第1の系統連系用リレー及び前記第2の系統連系用リレーの両方が溶着しているか否かを判定する
請求項6に記載の系統連系装置。
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