JP2020162267A - 分散型電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置から交流線への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムを提供する。【解決手段】電力系統１に連系される電源装置８を備える分散型電源システムであって、電源装置８は、電力系統１に接続される主幹ブレーカ３の二次側の第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂ及び中性線２ｃを有する単相３線式の交流線２のうち、第１電圧線２ａ又は第２電圧線２ｂと、中性線２ｃとに接続される交流１００Ｖ電源であり、第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂのうち、電源装置８が接続されていない非接続側電圧線２ｂに接続される電力消費装置５と電力系統１との間を流れる電流を測定する非接続側電流計測部１１と電源装置８の動作を制御する制御装置９とを備え、制御装置９は、非接続側電流計測部１１が測定した電流がゼロの場合、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムに関する。

家屋等の施設では、電力系統に接続される主幹ブレーカが分電盤に設けられ、その主幹ブレーカを経由して電力の供給を受けることができる。また、施設内では、主幹ブレーカの二次側に、複数の分岐ブレーカが主幹ブレーカから見て並列に接続され、それら分岐ブレーカの二次側に、各種の電力消費装置などが接続されるような電気設備が構築されている。

太陽電池などの電源装置を施設に設置する場合、特許文献１に記載のように、電源装置用の専用ブレーカ（自家発電用主幹開閉器１１）を分岐ブレーカ（分岐開閉器１２）と並列に主幹ブレーカ（商用電源用主幹開閉器６）の二次側に増設し、その専用ブレーカに電源装置（太陽電池Ｅ２）を接続することが行われている。この場合、電源装置には二つの電圧線と中性線とが接続されており、電源装置は交流２００Ｖ電源として機能する。

特許第３５３１４０８号公報

特許文献１では、交流２００Ｖ電源として機能する電源装置を設置しているが、交流１００Ｖ電源として機能する電源装置を設置する場合も有り得る。その場合、電源装置が、電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、第１電圧線又は第２電圧線と、中性線とに接続される場合を想定できる。

この場合、電源装置が接続される一つの電圧線及び中性線の間の電位差は１００Ｖとなる。例えば、図１に示す分散型電源システムでは、分岐ブレーカは記載していないが、電源装置８が、第１電圧線２ａ及び中性線２ｃという２線に交流１００Ｖ電源として接続されている場合を示している。このような分散型電源システムにおいて、例えば主幹ブレーカの一次側の電力系統１で断線が発生した場合には、電源装置８の出力を停止することが求められる場合が有り得る。その場合、電源装置８は、自身が接続されていない方の電圧線と電力系統との間での断線の可能性が高いことを検出することが必要になる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置から交流線への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムであって、
前記電源装置は、前記電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、前記第１電圧線又は前記第２電圧線と、前記中性線とに接続される交流１００Ｖ電源であり、
前記第１電圧線及び前記第２電圧線のうち、前記電源装置が接続されていない非接続側電圧線に接続される電力消費装置と前記電力系統との間を流れる電流を測定する非接続側電流計測部と、
前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記非接続側電流計測部が測定した電流がゼロの場合、前記電源装置から前記交流線への電力供給を停止させる点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置は、非接続側電流計測部が測定した電流がゼロの場合、電源装置から交流線への電力供給を停止させる。つまり、非接続側電流計測部が測定した電流がゼロの場合には、非接続側電圧線と電力系統との間での断線等が発生している可能性があることを考慮して、電源装置から交流線への電力供給を停止させる。
従って、簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置から交流線への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムを提供できる。

本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムであって、
前記電源装置は、前記電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、前記第１電圧線又は前記第２電圧線と、前記中性線とに接続される交流１００Ｖ電源であり、
前記第１電圧線及び前記第２電圧線のうち、前記電源装置が接続されている接続側電圧線に接続される電力消費装置と前記電力系統との間を流れる電流を測定する接続側電流計測部と、
前記中性線と前記電力系統との間を流れる電流を測定する中性線電流計測部と、
前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記接続側電流計測部が測定した電流の大きさと、前記中性線電流計測部が測定した電流の大きさとが同じの場合、前記電源装置から前記交流線への電力供給を停止させる点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置は、接続側電流計測部が測定した電流の大きさと、中性線電流計測部が測定した電流の大きさとが同じの場合、電源装置から交流線への電力供給を停止させる。つまり、接続側電流計測部が測定した電流の大きさと、中性線電流計測部が測定した電流の大きさとが同じの場合には、非接続側電圧線に電流が流れておらず、非接続側電圧線と電力系統との間での断線等が発生している可能性があることを考慮して、電源装置から交流線への電力供給を停止させる。
従って、簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置から交流線への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムを提供できる。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記電源装置は開閉器を介して前記交流線に接続されており、
前記制御装置は、前記開閉器を開作動させることで前記電源装置から前記交流線への電力供給を停止させる点にある。

上記特徴構成によれば、制御装置が開閉器を開作動させることで、電源装置から交流線への電力供給を停止させることができる。

第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の第１実施形態に係る分散型電源システムについて説明する。
図１は、第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。図示するように、分散型電源システムは、電力系統１に連系される電源装置８を備える。電源装置８は、電力系統１に接続される主幹ブレーカ３の二次側の、第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂ及び中性線２ｃを有する単相３線式の交流線２のうち、第１電圧線２ａ又は第２電圧線２ｂと、中性線２ｃとに接続される交流１００Ｖ電源である。図１に示す例では、電源装置８は、第１電圧線２ａと中性線２ｃとに接続され、第２電圧線２ｂには接続されていない。

電源装置８は、発電装置や充放電装置などを用いて構成される。例えば、発電装置としては、燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などの様々な装置を用いることができる。充放電装置としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの蓄電池（化学電池）や、キャパシタ、フライホイールなどの様々な装置を用いることができる。

図１に示す例では、電源装置８は、電力変換回路部７と開閉器６とを介して、交流線２の第１電圧線２ａと中性線２ｃとに接続される。電力変換回路部７は、電源装置８から供給される電力を所望の電圧、周波数、位相の電力に変換するインバータなどの回路を用いて実現される。開閉器６は、開作動及び閉作動を切り替えることで、電源装置８及び交流線２を接続した状態と、電源装置８及び交流線２を接続していない状態とを切り替えることができる。
電源装置８及び電力変換回路部７及び開閉器６の動作は制御装置９が制御する。

第１電圧線２ａに１００Ｖ負荷としての電力消費装置４が接続されて、第１電圧線２ａに供給される電力を消費する。また、第２電圧線２ｂに１００Ｖ負荷としての電力消費装置５が接続されて、第２電圧線２ｂに供給される電力を消費する。

分散型電源システムは、電源装置８が接続されている接続側電圧線（第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂのうちの一方）を流れる電流を計測するための接続側電流計測部（電流計測部１０，１１）と、電源装置８が接続されていない非接続側電圧線（第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂのうちの他方）を流れる電流を計測するための非接続側電流計測部（電流計測部１０，１１）とを有する。電流計測部１０，１１は、電圧線における電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）などを用いて構成される。

尚、図１に示す例では電源装置８は第１電圧線２ａに接続されているため、第１電圧線２ａが接続側電圧線になり、第２電圧線２ｂが非接続側電圧線になる。
また、電流計測部１０が接続側電流計測部になり、電流計測部１１が非接続側電流計測部になる。

電源装置８が接続されていない非接続側電圧線としての第２電圧線２ｂには、電力系統１のみから電力が供給される。そして、第２電圧線２ｂに接続されている電力消費装置５が動作していれば、電力消費装置５での有効電力の消費に応じた電流が第２電圧線２ｂに流れる。尚、電力消費装置５において有効電力の消費が行われていなくても、無効電力に応じた電流が第２電圧線２ｂに流れることも考えられる。そのため、非接続側電流計測部としての電流計測部１１が測定した電流がゼロである場合は、電力消費装置５が動作停止しており且つ無効電力もゼロの場合であるか、或いは、第２電圧線２ｂと電力系統１との間での断線等が発生している場合の何れかである可能性が高いと考えてもよい。

そこで、本実施形態の制御装置９は、電流計測部１１が測定した電流がゼロの場合、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させる。つまり、第２電圧線２ｂと電力系統１との間での断線ではなく、電力消費装置５が動作停止しており且つ無効電力もゼロの場合の可能性もあるが、そのような断線等が発生している可能性があることを考慮して、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させる。

例えば、制御装置９は、開閉器６を開作動させることで電源装置８から交流線２への電力供給を停止させることができる。或いは、制御装置９は、半導体スイッチング素子などを用いて構成される電力変換回路部７からの出力を停止させることで、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させることもできる。

以上のように構成することで、簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置８から交流線２への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムを提供できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の分散型電源システムは、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させるまでの判定手法が上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の分散型電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図２は、第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。
本実施形態の分散型電源システムは、第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂのうち、電源装置８が接続されている接続側電圧線としての第１電圧線２ａに接続される電力消費装置４と電力系統１との間を流れる電流を測定する接続側電流計測部としての電流計測部１０と、中性線２ｃと電力系統１との間を流れる電流を測定する中性線電流計測部としての電流計測部１２とを備える。尚、上記実施形態で説明したように、分散型電源システムは、電力系統１への逆潮流電力などを判別するため等に利用される電流計測部１１（非接続側電流計測部）も備えている。

電流計測部１２は、中性線２ｃにおける電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成される。電流計測部１２の出力は制御装置９に伝達される。また、上記実施形態で説明したように、電流計測部１０の出力も制御装置９に伝達される。

電源装置８が接続されている接続側電圧線としての第１電圧線２ａに接続されている１００Ｖ負荷としての電力消費装置４で電力が消費されている場合、その消費電力に応じた電流が第１電圧線２ａと電力消費装置４と中性線２ｃとで構成される回路に流れる。同様に、電源装置８が接続されていない非接続側電圧線としての第２電圧線２ｂに接続されている１００Ｖ負荷としての電力消費装置５で電力が消費されている場合、その消費電力に応じた電流が第２電圧線２ｂと電力消費装置５と中性線２ｃとで構成される回路に流れる。つまり、中性線２ｃに流れる電流は、電力消費装置４での消費電力に応じた電流と電力消費装置５での消費電力に応じた電流とで決まる。

尚、中性線２ｃに流れる電流が、電力消費装置４での消費電力に応じた電流のみによって決まる場合が存在し得る。例えば、電力消費装置５が動作停止しており且つ無効電力もゼロの場合、第２電圧線２ｂと電力消費装置５と中性線２ｃとで構成される回路を流れる電流（電流計測部１１で測定される電流）はゼロになる。その結果、中性線２ｃに流れる電流が、電力消費装置４での消費電力に応じた電流のみによって決まる。その場合、接続側電流計測部としての電流計測部１０が測定した、第１電圧線２ａを流れる電流の大きさと、中性線電流計測部としての電流計測部１２が測定した、中性線２ｃを流れる電流の大きさとが同じになる。従って、電流計測部１０が測定した、第１電圧線２ａを流れる電流の大きさと、電流計測部１２が測定した、中性線２ｃを流れる電流の大きさとが同じになる場合は、電力消費装置５が動作停止しており且つ無効電力もゼロの場合であるか、或いは、第２電圧線２ｂと電力系統１との間での断線等が発生している場合の何れかである可能性が高いと考えてもよい。

そこで、本実施形態の制御装置９は、電流計測部１０が測定した電流の大きさと、電流計測部１２が測定した電流の大きさとが同じの場合、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させる。つまり、第２電圧線２ｂと電力系統１との間での断線ではなく、電力消費装置５が動作停止しており且つ無効電力もゼロの場合の可能性もあるが、そのような断線等が発生している可能性があることを考慮して、電源装置８から交流線２への電力供給を停止させる。

以上のように構成することで、簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置８から交流線２への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムを提供できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の分散型電源システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。

＜２＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

本発明は、簡易な設備を用いて、断線の可能性が高い場合に電源装置から交流線への電力供給を停止させたいという要望に応えることができる分散型電源システムに利用できる。

１ 電力系統
２ 交流線
２ａ 第１電圧線（接続側電圧線）
２ｂ 第２電圧線（非接続側電圧線）
２ｃ 中性線
３ 主幹ブレーカ
４ 電力消費装置
５ 電力消費装置
６ 開閉器
７ 電力変換回路部
８ 電源装置
９ 制御装置
１０ 電流計測部（接続側電流計測部）
１１ 電流計測部（非接続側電流計測部）
１２ 電流計測部（中性線電流計測部）

Claims (3)

1. 電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムであって、
   前記電源装置は、前記電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、前記第１電圧線又は前記第２電圧線と、前記中性線とに接続される交流１００Ｖ電源であり、
   前記第１電圧線及び前記第２電圧線のうち、前記電源装置が接続されていない非接続側電圧線に接続される電力消費装置と前記電力系統との間を流れる電流を測定する非接続側電流計測部と、
   前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記非接続側電流計測部が測定した電流がゼロの場合、前記電源装置から前記交流線への電力供給を停止させる分散型電源システム。
2. 電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムであって、
   前記電源装置は、前記電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、前記第１電圧線又は前記第２電圧線と、前記中性線とに接続される交流１００Ｖ電源であり、
   前記第１電圧線及び前記第２電圧線のうち、前記電源装置が接続されている接続側電圧線に接続される電力消費装置と前記電力系統との間を流れる電流を測定する接続側電流計測部と、
   前記中性線と前記電力系統との間を流れる電流を測定する中性線電流計測部と、
   前記電源装置の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記接続側電流計測部が測定した電流の大きさと、前記中性線電流計測部が測定した電流の大きさとが同じの場合、前記電源装置から前記交流線への電力供給を停止させる分散型電源システム。
3. 前記電源装置は開閉器を介して前記交流線に接続されており、
   前記制御装置は、前記開閉器を開作動させることで前記電源装置から前記交流線への電力供給を停止させる請求項１又は２に記載の分散型電源システム。
   

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