JP2021093816A - 分散型電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】分散型電源システムにおける逆潮流電力を防止しつつ、パワーコンディショナの寿命を平準化する。【解決手段】発電装置（２０）と、マスタ・スレーブ方式の通信が可能に接続された複数のパワーコンディショナ（１０）と、出力電力を検知する検知手段（６ａ、６ｂ）と、検知手段に接続され複数のパワーコンディショナ間を渡り配線によって接続させる信号線（２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ）とを備え、マスタ機は、過去の所定期間における出力電力の最大値が、商用電力系統（１ａ）への逆潮流が生じ得る閾値より小さい場合には、出力変更手段（１３）に出力電力を所定量だけ増加させる負荷追従制御を行う制御部（１２）を備え、スレーブ機は、検知手段から入力された過去の所定期間における出力電力と、マスタ機から送信された負荷追従制御に関する情報とにしたがって負荷に電力を供給する制御部を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、自家消費を行うための分散型電源システムに関し、特に、分散型電源による電力の系統への逆潮流することを防止する分散型電源システムに関する。

従来より、分散型電源システムにおいては、系統との接続経路にある受電点における電力を検出し、分散型電源の出力電力を調整することで、系統側への出力電力の逆潮流を抑制していた（例えば、特許文献１等参照のこと）。しかしながら、特に、太陽光発電を利用する分散型電源においては、負荷の変動や太陽光の照度の変動があるため、出力を高速に調整することが困難な場合があった。これに対応するため、従来の分散型電源システムにおいては、系統側への逆潮流が生じる電力のレベルに対して、充分な余裕を持って動作させることで逆潮流の発生を防止していた。

ところで、太陽光発電を利用する分散型電源システムの形態として、複数台のパワーコンディショナで構成された自家消費システムが存在する。この形態では、複数台の内の１台を逆潮流電力を監視するマスタ機とし、当該マスタ機で検出された情報（出力電力量、故障情報、運転状態等）を通信を介して他のパワーコンディショナ（スレーブ機）に送信することで、それぞれのパワーコンディショナが逆潮流を防止するように発電量を制御していた。しかしながら、このような形態では、系統電力を計測するマスタ機が固定されてしまうため、例えば、故障等により当該マスタ機が停止している場合には系統電力を計測する手段が不在になる。自家消費システムを構成する各スレーブ機は、出力電力量、故障情報、運転状態等に基づく負荷追従制御が行えないため、当該システムは停止することになる。システム停止により、太陽光発電を利用した分散型電源システムのシステム稼働時間は相対的に短くなり、発電機会の減少による買電価格の上昇等により、当該システムの運用コストは相対的に増大してしまう。さらに、マスタ機に固定されたパワーコンディショナの稼働時間は相対的に長くなるため寿命が短くなるという問題もあった。

特許第３６５６５５６号公報

本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、分散型電源システムにおける逆潮流電力を防止しつつ、簡易な構成でシステムの稼働時間を確保し、パワーコンディショナの寿命を平準化することが可能な技術を提供することにある。

上記の課題を解決するための本発明は、直流電力を発電する発電装置と、電力供給対象である負荷と商用電力系統とに接続された出力端と、前記発電装置によって発電された直流電力の電圧を変更するとともに直流を交流に変換する複数のパワーコンディショナとを備え、前記複数のパワーコンディショナはマスタ機を構成するパワーコンディショナを主制御機として通信するマスタ・スレーブ方式の通信が可能に接続されるとともに、所定の出力電力を出力することで前記負荷に電力を供給する分散型電源システムであって、
過去の所定期間における前記出力電力を検知する検知手段と、
前記検知手段に接続され、前記複数のパワーコンディショナ間を渡り配線によって接続させる信号線と、を備え、
前記マスタ・スレーブ方式の通信におけるマスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記検知手段から入力される前記検知手段が検出した前記過去の所定期間における前記出力電力の最大値を取得し、前記出力電力の最大値が、前記商用電力系統への逆潮流が生じ得る閾値より小さい場合には、前記出力変更手段に前記出力電力を所定量だけ増加させる負荷追従制御を行う制御部を備え、
前記マスタ・スレーブ方式の通信におけるスレーブ機を構成するパワーコンディショナは、前記信号線を通じて入力された前記過去の所定期間における前記出力電力と、前記マスタ機から送信された前記負荷追従制御に関する情報とにしたがって前記負荷に電力を供給する制御部を備える、
ことを特徴とする、分散型電源システムである。

これによれば、過去の所定期間における出力電力を検知する検知手段で検出された出力電力を、複数のパワーコンディショナ間を渡り配線によって接続させる信号線通じて、全てのパワーコンディショナに入力できる。そして、マスタ機のパワーコンディショナは、検知手段から入力される過去の所定期間における前記出力電力の最大値に基づいて、商用電力系統への逆潮流が生じ得る閾値より小さい場合には、出力変更手段に出力電力を所定量だけ増加させる負荷追従制御を行うことが可能になる。さらに、スレーブ機のパワーコンディショナは、渡り配線された信号線を通じて入力された前記過去の所定期間における前記出力電力と、マスタ機から送信された負荷追従制御に関する情報とにしたがって自身に接続する負荷に電力を供給することが可能になる。この結果、逆潮流電力を防止しつつ、簡易な構成でシステムの稼働時間を確保することが可能になる。

また、本発明においては、複数のパワーコンディショナの中の、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記マスタ機として稼働する稼働時間を平準化させるように選択されるようにしてもかまわない。これによれば、マスタ機に設定されるパワーコンディショナを、複数のパワーコンディショナの中でローテーションさせることが可能になる。この結果、逆潮流電力を防止しつつ、パワーコンディショナの稼働時間を確保し、パワーコンディショナの寿命を平準化できる。

また、本発明においては、前記複数のパワーコンディショナがマスタ・スレーブ方式の通信が可能に接続される接続される接続線は、通信速度が相対的に高い第１接続線と前記第１接続線より通信速度が相対的に低い第２接続線とを含み、
前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記第１接続線を通じて前記検知手段によって検出された前記過去の所定期間における前記出力電力と、前記負荷追従制御に関する情報とを前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナに送信するとともに、前記第２接続線を通じて前記負荷追従に関する情報以外の情報を送信するようにしてもかまわない。これによれば、マスタ機は、負荷追従制御に関する情報を高速通信が可能な接続線を介して優先的にスレーブ機側に伝送できるため、より確度を高めた負荷追従制御が可能になる。

また、本発明においては、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記第２接続線を通じて、前記マスタ機のパワーコンディショナに設定された第１設定情報と、前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナに設定される第２設定情報を送信するようにしてもかまわない。これによれば、マスタ機で設定された設定情報を、接続線を通じてスレーブ機側へ設定することが可能になるため、それぞれのパワーコンディショナに対して行われていた操作設定作業を簡略化でき、複数のパワーコンディショナを備えた分散型電源システムに対する施行工数が低減可能になる。

また、本発明においては、前記商用電力系統に接続される受電点における逆潮流電力が検出された場合に第１検出信号を出力する逆電力検出部と、前記系統側で地絡故障が検出
された場合に第２検出信号を出力する地絡過電圧検出部と、をさらに備え、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力されるとともに、前記接続線を通じて接続された前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナの停止を制御するようにしてもかまわない。これによれば、全てのパワーコンディショナに対して逆電力継電器および地絡過電圧継電器の検出信号を入力するための配線が行われる場合と比較して、相対的な施行コスト（工数、配線費用等）を削減することが可能になる。

また、本発明においては、前記逆電力検出部および前記地絡過電圧検出部は、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナと無線を通じて接続され、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記無線を通じて前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力されるとともに、前記マスタ機のパワーコンディショナと無線を通じて接続された前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナの停止を制御するようにしてもかまわない。これによれば、各構成機器間を接続する配線を大幅に削減することが可能になるため、相対的な施行コストをさらに削減することが期待できる。

また、本発明においては、前記検知手段は、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナと無線を通じて接続され、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記無線を通じて入力された前記検知手段が検出した過去の所定期間における前記出力電力に基づいて前記負荷追従制御を行うとともに、前記マスタ機のパワーコンディショナと無線を通じて接続された前記スレーブ機のパワーコンディショナは、前記マスタ機から送信された前記過去の所定期間における前記出力電力と前記負荷追従制御に関する情報とにしたがって前記負荷に電力を供給するようにしてもかまわない。これによれば、各構成機器間を接続する配線を大幅に削減することが可能になるため、相対的な施行コストをさらに削減することが期待できる。

なお、本発明における上記の課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することが可能である。

本発明によれば、分散型電源システムにおける逆潮流電力を防止しつつ、簡易な構成でシステムの稼働時間を確保し、パワーコンディショナの寿命を平準化することが可能になる。

本発明の実施例１における分散型電源システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における出力電力の変化、出力制御目標の変化及び、制御偏差の最小値の変化を示すグラフである。 本発明の実施例２における分散型電源システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例３における分散型電源システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例３における変形例の分散型電源システムの通信形態を説明する図である。

〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。図１に、本適用例における分散型電源システム１の概略構成について示す。図１において、分散型電源システム１は、パワーコンディショナ１０と太陽光発電装置２０とを含んでいる。１ａは商用電源の商用電力系統であり、この商用電力系統１ａには、第１の負荷２と、第２の負荷３（以下、単純に負荷２、３という）が接続されている。また、分散型電源システム１は、商用電
力系統１ａと負荷２、３の間の受電点を流れる電流の向きと大きさを検出する検知手段としての系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂを備える。この系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号は、パワーコンディショナ１０の備えるＣＴ入力回路（ＡＤコンバータ）１５ａ、１５ｂにＣＴ電流線を通じて入力される。

パワーコンディショナ１０は、太陽光発電装置２０から入力された電力を変換する電力変換部１３を有する。この電力変換部１３は、太陽光発電装置２０が発電した電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータと、このＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧された電力を商用電力系統１ａと同期のとれた交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータを含んでおり、これらの作動により、太陽光発電装置２０が発電した直流電力を、商用電力系統１ａと同期のとれた交流電力に変換する。また、パワーコンディショナ１０は、電力変換部１３からの出力電力を制御するための制御指令信号を発信する制御部１２と、電力変換部１３からの出力電力を制御する際に用いる情報を記憶する記憶部１１を有する。

そして、パワーコンディショナ１０は、上述のように、太陽光発電装置２０が発電した電力を商用電力系統１ａと同期のとれた交流電力に変換して負荷２、３に供給する。そして、パワーコンディショナ１０による出力電力が、負荷２、３における消費電力に対して不足する場合には、商用電力系統１ａより商用電力の供給を受ける。一方、パワーコンディショナ１０による出力電力が、負荷２、３における消費電力より大きい場合には、商用電力系統１ａ側に逆潮流が生じる虞があるので、この場合には、電力変換部１３を、出力電力が商用電力系統１ａ側への逆潮流が生じる閾値を超えない範囲で追従する制御を行う。

図２には、分散型電源システム１における制御の一例を示す。図２の上段グラフは、系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂが設けられた受電点における系統電力の時間的変化を示す。この系統電力は、負荷２、３の消費電力が一定の場合には、パワーコンディショナ１０からの出力電力に応じた時間的変化をするので、上段グラフは、パワーコンディショナ１０からの出力電力を示しているとも言える。この系統電力は、太陽光発電装置２０による発電電力やパワーコンディショナ１０の電力変換部１３による出力の変動や揺らぎを含んでおり、ばらつきながら変化する。

図２の中段グラフは、パワーコンディショナ１０の電力変換部１３における出力制御目標Ｂの時間的変化を示す。図２の上段グラフにおいて、ＲＰＲ検出レベルは、系統電力がこれ以上となることで、逆潮流が発生する閾値である。実際には、系統電力がこれ以上となることで、逆電力継電器（ＲＰＲ）が作動し、逆潮流が商用電力系統１ａに流れ込まないように、パワーコンディショナ１０が商用電力系統１ａから遮断される。

図１に示す本適用例のパワーコンディショナ１０を複数に備える場合の分散型電源システム５１の機略構成が図３に例示される。図３においては、分散型電源システム５１は、系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂで検出された検出信号が、ＣＴ電流線の渡り配線を用いて当該システムを構成する全てのパワーコンディショナ１０に供給されるように構成した。ここで、渡り配線とは、全てのパワーコンディショナ１０、または、全ての中の一部のパワーコンディショナ１０を直列に接続させる配線形式である。本適用例においては、一つのパワーコンディショナ１０に系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂで検出された検出信号が入力されると、渡り配線を通じて接続された他のパワーコンディショナ１０に当該検出信号を入力することが可能になる。

つまり、本適用例の分散型電源システム５１では、ＣＴ電流線の渡り配線で接続された全てのパワーコンディショナ１０が、系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂで検出された検出信号を用いて負荷追従制御を行うことが可能になる。すなわち、それぞれのパワ
ーコンディショナ１０はマスタ機として機能し、系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂで検出された検出信号に基づいて、逆潮流がＲＰＲ検出レベルを超えない範囲で、パワーコンディショナ１０の出力電力が可及的に大きくなるように制御をすることができ、逆潮流の発生を抑制しながら、効率的に負荷２、３に電力供給を行うことが可能になる。複数のパワーコンディショナ１０を備える分散型電源システム５１では、全てのパワーコンディショナ１０がマスタ機として機能することが可能になるため、システム稼働時間を長くすることが可能になる。システム稼働時間が、マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０に左右されることはない。また、ＣＴ電流線の渡り配線に接続された各パワーコンディショナ間では、マスタ機として機能するパワーコンディショナをローテーションにより稼働することができるため、パワーコンディショナ１０の寿命が平準化できる。そして、系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂで検出された検出信号は、パワーコンディショナ間を接続させるＣＴ電流線の渡り配線のみで供給されるため簡易な構成でシステムの稼働時間が確保できる。

〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例に係る分散型電源システム１について、図面を用いて、より詳細に説明する。

＜システム構成＞
本実施例において、パワーコンディショナ１０は、太陽光発電装置２０が発電した電力を商用電力系統１ａと同期のとれた交流電力に変換する出力変更手段としての電力変換部１３を備える。また、商用電力系統１ａと負荷２、３の間の受電点を流れる電流の向きと大きさを検出する検知手段としての系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂと、この系統ＣＴ６ａ、６ｂの検出信号を入力するＣＴ入力回路（ＡＤコンバータ）１５ａ、１５ｂを備える。また、電力変換部１３の出力電流の大きさを検出する出力ＣＴ（カレントトランス）ＣＴ１４と、この出力ＣＴ１４の検出信号を入力するＣＴ入力回路（ＡＤコンバータ）１５ｃを備える。さらに、商用電力系統１ａの電圧（系統電圧）を検出信号として入力する電圧入力回路３５ａ、３５ｂと、電力変換部１３に指令を発信してパワーコンディショナ１０による出力電力を制御する制御部（ＭＰＵ）１２を備える。

そして、制御部（ＭＰＵ）１２は、ＣＴ入力回路１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び電圧入力回路３５ａ、３５ｂからの信号を受けて、負荷２、３側から商用電力系統１ａ側に向かう逆潮流が生じないように電力変換部１３を制御する。この制御部１２には、制御部１２によって行われる制御に必要なデータが記憶された記憶部１１が接続されている。この記憶部１１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ素子を含んで構成される。

制御部１２の出力側は電力変換部１３に設けられたＣＰＵ（図示せず）に接続されており、この電力変換部１３の入力側には太陽光発電装置２０の出力側が接続してあり、電力変換部１３の出力側は信号出力部１６に接続されている。この信号出力部１６は、接続線１７、１８、１９を介して商用電力系統１ａ及び負荷２、３に接続されている。そして、この信号出力部１６には出力ＣＴ１４が設けてあり、この出力ＣＴ１４の信号出力側はＣＴ入力回路１５ｃを介して制御部１２に接続されている。また、信号出力部１６からの出力信号の電圧を検出すべく信号出力部１６に電圧入力回路３５ａ、３５ｂの入力側が接続されている。

次に、図２について詳細に説明する。図２において、前述のように、上段グラフは、系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂが設けられた受電点における系統電力の時間的変化を示す。図２の中段グラフは、パワーコンディショナ１０の制御部１２によって決定される出力制御目標Ｂの時間的変化を示す。図２の下段グラフは、上段グラフにおいて検出され記憶部１１に記憶された、各分割期間における分割期間最大値の変更の様子を示す。
なお、実際には、本実施例においては、各分割期間における分割期間最大値は、ＲＰＲ検出レベルと各分割期間における分割期間最大値との制御偏差Ａとして記憶される。よって、各分割期間における分割期間最大値は、各分割期間における制御偏差Ａの最小値Ａｍｉｎ[ｎ]（ｎ＝０〜１１）として記憶部に記憶される。なお、各分割期間における制御偏差Ａの最小値Ａｍｉｎ[ｎ]は、以下、分割期間偏差とも呼ぶ。

図２の上段グラフにおいて、ＲＰＲ検出レベルは、パワーコンディショナ１０の出力電力がこれを超えることで、保護継電器（ＲＰＲ）が作動し、分散型電源システム１と商用電力系統１ａとが遮断される閾値である。このＲＰＲ検出レベルは、例えば、逆潮流も順潮流もない０Ｗの状態から、パワーコンディショナ１０の定格電力の５％の電力が逆潮流側に流れた場合の電力値であってもよい。また、図２において、上述のように、分割期間の長さは５ｓｅｃであり、監視期間の長さは６０ｓｅｃである。すなわち、監視期間６０ｓｅｃを１２分割する期間として、分割期間５ｓｅｃが定義されている。

本実施例では、過去６０ｓｅｃの監視期間における、ＲＰＲ検出レベルと系統電力との偏差である制御偏差Ａが監視される。この制御偏差Ａの値は、太陽光発電装置２０に対する照度の変化やパワーコンディショナ１０の出力電力の変動によって変化する。そして、図２の上段グラフに示すように、各分割期間における分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]（ｎ＝０〜１１）を検出し、記憶部１１に記憶する。なお、本実施例では、制御偏差Ａは、以下の式（１）に示すように、パワーコンディショナ１０による定格出力電力（パワーコンディショナ１０が後述するように複数個ある場合にはその合計値）に対する割合[％]として記憶される。

制御偏差Ａ[％] ＝ [ { (−系統電力) − (−ＲＰＲ検出レベル) }÷Σパワーコンディショナ定格 ]
×１００[％] −オフセット・・・・・（１）
（系統電力とＲＰＲ検出レベルは、逆符号のため偏差を足し算で算出している。）
式（１）に関して、標準偏差Ａ[％]は、逆潮流側については、−１００[％] ≦ 制御偏差Ａ[％]の範囲に制限してもよい。また、順潮流側については、制御偏差Ａ[％] ≦ ５０[％]の範囲に制限してもよい。これにより、負荷２、３が大幅に変動したような場合であっても、制御偏差Ａ[％]が過応答になることを抑制できる。

そして、各分割期間における分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]の、監視期間全体における最小値が、所定の偏差閾値（本実施例ではパワーコンディショナ定格出力の１％）より大きい場合には、出力制御目標Ｂを、所定増加量（所定増加量：本実施例では１％）ずつ増加させる。この所定増加量は本発明における所定量に相当する。同時に、各分割期間について記憶されている制御偏差Ａの最小値を１％縮小する。また、各分割期間における分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]の、監視期間全体における最小値が０以下（あるいは負数でもよい）となった場合は、その時の出力制御目標Ｂの値に、分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]の監視期間全体における最小値Ｍｉｎ（Ａｍｉｎ[ｎ]）を加算する。

同時に、各分割期間について記憶されている分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]から、Ｍｉｎ（Ａｍｉｎ[ｎ]）を減算する。この場合、Ｍｉｎ（Ａｍｉｎ[ｎ]）は負の値であるので、出力制御目標Ｂは減少し、各分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]は増加し、その最小値Ｍｉｎ（Ａｍｉｎ[ｎ]）が０になる。なお、各分割期間における分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]の、監視期間全体における最小値が０以下（あるいは負数でもよい）となった場合は、パワーコンディショナ１０による出力電力の監視期間における最大値が増加したために、監視期間における系統電力の逆潮流側の最大値が、ＲＰＲ検出レベル以上となった場合に相当する。

なお、その際、出力制御目標Ｂの変化には、１[％／ｓ]といった所定のレートリミット
をかけるようにしてもよい。また、出力制御目標Ｂは、システムの起動時あるいは、系統と切り離されたゲートブロックの解除時には、０％から再スタートさせるようにしてもよい。また、各分割期間偏差Ａｍｉｎ[ｎ]は、システムの起動時あるいは、系統と切り離されたゲートブロックの解除時には、Ａｍｉｎ[ｎ]（％）−５（％）等の値から、再スタートさせるようにしてもよい。

なお、本実施例においては、出力制御目標Ｂの値は、５秒の分割期間に１％という割合で、徐々に変化させることとしたが、出力制御目標Ｂの変化速度はこれに限られない。例えば、ＰＩ制御によって、一機にＲＰＲ検出レベルに近づけてもよい。また、本実施例において出力制御目標Ｂは、パワーコンディショナ１０の定格出力に対する比率[％]を制御量として制御を行ったが、必ずしも、出力制御目標Ｂをパワーコンディショナ１０の定格出力に対する比率[％]を制御量として制御する必要はない。実際の電力値[Ｗ]を制御量として制御しても構わない。さらに、本実施例においては、監視期間を６０ｓｅｃとしたが、監視期間がこれに限定されるものではないことは当然である。しかしながら、監視期間を６０ｓｅｃ程度とし、分割時間を５ｓｅｃ程度とすることで、パワーコンディショナ１０による出力電力を充分高速に制御することが可能である。

また、本実施例においては、発電装置として、太陽光発電装置２０を用いることを前提としたが、本発明は、発電装置として、太陽光の他の自然エネルギーを用いた発電装置の他、燃料電池、蓄電池を用いた電力供給装置、ガスエンジン装置、それらの組み合わせ等に適用されてもよい。

本実施例によれば、パワーコンディショナ１０は、逆潮流がＲＰＲ検出レベルを超えない範囲で、パワーコンディショナ１０の出力電力が可及的に大きくなるように制御をすることができ、逆潮流の発生を抑制しながら、効率的に負荷２、３に電力供給を行うことが可能になる。本システムにおいては、負荷２、３の変動の影響も含めた上で、分散型電源システム１の作動中にパワーコンディショナ１０による出力電力を最適値に自動調節することが可能である。

〔実施例２〕
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、分散型電源システムが、複数のパワーコンディショナを備えている例について説明する。

図３には、本実施例における分散型電源システム５１の概略構成を示す。図３に示すように、本実施例では、パワーコンディショナ１０ａの他に、パワーコンディショナ１０ｂ、１０ｃを備えている。各パワーコンディショナ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの内部構成は、図１に示したものと同等である。パワーコンディショナ１０ａは、接続線１７ａ、１８ａ、１９ａによって、商用電力系統１ａ及び負荷２、３に接続されている。パワーコンディショナ１０ｂは、接続線１７ｂ、１８ｂ、１９ｂによって、商用電力系統１ａ及び負荷２，３に接続されており、パワーコンディショナ１０ｃは、接続線１７ｃ、１８ｃ、１９ｃによって、商用電力系統１ａ及び負荷２，３に接続されている。パワーコンディショナ１０ａとパワーコンディショナ１０ｂの間及び、パワーコンディショナ１０ｂとパワーコンディショナ１０ｃの間では、通信レートが低速であるＲＳ−４８５と通信レートが高速であるＣＡＮ（Controller Area Network_）とを組合せた通信２２、２３によって情報通信
がなされる。

また、分散型電源システム５１は、商用電力系統１ａと負荷２、３の間の受電点を流れる電流の向きと大きさを検出する検知手段としての系統ＣＴ（カレントトランス）６ａ、６ｂを備える。そして、系統ＣＴ６ａ、６ｂは、ＣＴ電流線２４ａ、２４ｂによってパワーコンディショナ１０ａに接続され、系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号は、ＣＴ
電流線２４ａ、２４ｂを通じてパワーコンディショナ１０ａの備えるＣＴ入力回路（ＡＤコンバータ）１５ａ、１５ｂに入力される。パワーコンディショナ１０ａとパワーコンディショナ１０ｂ、および、パワーコンディショナ１０ｂとパワーコンディショナ１０ｃとは、それぞれＣＴ電流線２５ａ、２５、および２６ａ、２６ｂを介して接続される。ＣＴ電流線２５ａ、２５ｂ、および２６ａ、２６ｂは、系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号をパワーコンディショナ１０ｂおよびパワーコンディショナ１０ｃに入力するための渡り配線を構成する。パワーコンディショナ１０ｂの備えるＣＴ入力回路１５ａ、１５ｂ（不図示）には、ＣＴ電流線２５ａ、２５ｂを通じて系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号が入力される。パワーコンディショナ１０ｃの備えるＣＴ入力回路１５ａ、１５ｂ（不図示）には、ＣＴ電流線２６ａ、２６ｂを通じて系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号が入力される。

このように、本実施例においては、渡り配線を通じて入力された検出信号に基づいて、各パワーコンディショナ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれは、マスタ機として機能することも、スレーブ機として機能することも可能になる。また、本実施例においては、マスタ機に設定された設定情報を、通信２２、２３を通じてスレーブ機側へ設定することが可能になるため、各パワーコンディショナに対して行われていた操作設定作業を簡略化でき、複数のパワーコンディショナを備えた分散型電源システムに対する施行工数が低減可能になる。

本実施例における制御の概要は、実施例１で説明した制御と同等である。本実施例においては、パワーコンディショナ１０ａがマスタ機として機能するときには、制御における出力制御目標Ｂは、パワーコンディショナ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの合計の定格出力を１００％とした場合の、各パワーコンディショナの出力の割合（％）として制御される。例えば、パワーコンディショナ１０ａの制御部１２において、実施例１と同様の制御によって、出力制御目標Ｂ（％）が決定される。そして、その出力制御目標Ｂ（％）の情報がＲＳ−４８５とＣＡＮとを組合せた通信２２、２３によって、スレーブ機として機能するパワーコンディショナ１０ｂ、１０ｃに送信される。スレーブ機として機能するパワーコンディショナ１０ｂ、１０ｃにおいては、マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０ａからの指令に基づいて、自らにおける出力制御目標Ｂ（％）が同じ値になるような制御が行われる。

図３に示す本実施例の分散型電源システム５１においては、マスタ機は、複数のパワーコンディショナの合計の定格出力に対する比率（％）を制御量とするので、パワーコンディショナの台数が増えても、系統電力計測ユニット７の検出信号を用いて同じアルゴリズムを使用することが可能になる。そして、本実施例の分散型電源システム５１においては、渡り配線を通じて接続された各パワーコンディショナに系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号を入力できるため、システム稼働時間がマスタ機として機能するパワーコンディショナに左右されることはない。

さらに、本実施例の分散型電源システム５１においては、複数のパワーコンディショナ１０の中から、マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０、および、スレーブ機として機能するパワーコンディショナ１０を適宜に選定することが可能になる。例えば、各パワーコンディショナの総稼働時間に基づいて、マスタ機として機能させるパワーコンディショナ１０をローテーションすることが可能になるため、分散型電源システム５１を構成する各パワーコンディショナの寿命が平準化できる。寿命の平準化により、複数のパワーコンディショナ１０を備える分散型電源システム５１においては、システム稼働時間を相対的に長くすることが可能になる。

また、分散型電源システム５１を構成するパワーコンディショナ１０に故障が生じた場
合であっても、当該パワーコンディショナを解列させてシステムから切り離し、当該パワーコンディショナ以外のパワーコンディショナ１０を用いてシステム稼働が可能になる。

また、本実施例においては、通信２２、２３を介して通信される情報内容は、通信速度に応じて適宜に設定することができる。例えば、マスタ機とスレーブ機間の負荷追従制御に関する情報（各種のパラメータを含む）は、高速通信が行えるＣＡＮ側で通信し、マスタ機とスレーブ機間の設定情報やモニタ信号といった負荷追従制御に関する情報以外の情報は、低速側のＲＳ−４８５に振り分けることができる。

〔実施例３〕
次に、本発明の実施例３について説明する。図４には、本実施例に係る分散型電源システム５２を、三相の需要家負荷２ａ及び単相の需要家負荷２、３と、高圧配電線２１とに接続した例が示される。この実施例においては、高圧配電線２１からの電力を、キュービクル５２ｂを介して、需要家構内５２ａにおける三相の需要家負荷２ａと、単相の需要家負荷２、３に供給している。マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０ａ及びスレーブ機として機能するパワーコンディショナ１０ｂ、１０ｃの構成は、図３に示したものと同等である。パワーコンディショナ１０ａ及びパワーコンディショナ１０ｂ、１０ｃの出力端は、単相の需要家負荷２、３とキュービクル５２ｂの間に接続されており、系統電力計測ユニット７は、高圧配電線２１とキュービクル５２ｂの間の受電点に設けられている。そして、高圧配電線２１とキュービクル５２ｂの間には、逆電力継電器（ＲＰＲ：Reverse Power Relays）８と地絡過電圧継電器（ＯＶＧＲ：Over Voltage Ground Relay
）９とが設けられている。逆電力継電器８は、商用電力系統２側に逆潮流する電力が閾値（ＲＰＲ検出レベル）を超えると、検出信号を出力し、地絡過電圧継電器９は、系統側で地絡故障（アースへのショート）が発生した場合、故障した場所の探査や、故障の除去作業にあたる作業員の感電を防止するために、電圧が閾値（ＯＶＧＲ検出レベル）をこえると検出信号を出力する。本実施例においては、逆電力継電器８及び地絡過電圧継電器９の検出信号（接点信号）は、マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０に入力される。

ここで、分散型電源システムが構築される需要家においては、三相の需要家負荷２ａ及び単相の需要家負荷２、３と、高圧配電線２１とが接続される場合には、逆電力継電器８や地絡過電圧継電器９の検出信号の入力を受けて、パワーコンディショナ１０を停止させることが求められる。分散型電源システムが複数のパワーコンディショナ１０を備える場合には、全てのパワーコンディショナ１０に対して逆電力継電器８および地絡過電圧継電器９の検出信号を入力するための配線が行われていた。

本実施例においては、マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０ａには、系統ＣＴ６ａ、６ｂで検出された検出信号と、逆電力継電器８および地絡過電圧継電器９の検出信号とが入力される構成を採用する。そして、マスタ機は、商用電力系統２側に逆潮流する電力が閾値（ＲＰＲ検出レベル）を超えた場合や、系統側で地絡故障（アースへのショート）が発生し、電圧が閾値（ＯＶＧＲ検出レベル）をこえた場合には、通信伝達手段（通信２２、２３）を用いてスレーブ機を停止させる。本実施例の分散型電源システム５２においては、マスタ機は、複数のパワーコンディショナの合計の定格出力に対する比率（％）を制御量とするので、パワーコンディショナの台数が増えても、系統電力計測ユニット７の検出信号を用いて図２で説明した同じアルゴリズムを使用することが可能になる。そして、マスタ機は、逆電力継電器８および地絡過電圧継電器９の検出信号に基づき、通信伝達手段（通信２２、２３）を用いてスレーブ機を停止させることができるため、分散型電源システム５２を施行する際の施行コスト（工数、配線費用等）を削減することが可能になる。本実施例においては、需要家構内５２ａのキュービクル５２ｂから高圧配電線２１への逆潮流を抑制しつつ、施工コストを削減し、各パワーコンディショナに接続さ
れた太陽光発電装置（不図示）の出力を負荷追従制御することが可能になる。

≪変形例≫
図５は、実施例３における変形例の分散型電源システム５３の通信形態を説明する図である。変形例の分散型電源システム５３においては、近距離無線通信や構内無線ＬＡＮ等の通信規格に準拠した通信回路を備える系統ＣＴ６ｃ、６ｄ（カレントトランス）、逆電力継電器８ａ、地絡過電圧継電器９ａ、パワーコンディショナ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える。系統ＣＴ６ｃの通信回路６ｃ１、系統ＣＴ６ｄの通信回路６ｄ１、逆電力継電器８ａの通信回路８ａ１、地絡過電圧継電器９ａ通信回路９ａ１のそれぞれは、上記通信規格に準拠した通信手順により無線回線を通じて、マスタ機として機能するパワーコンディショナ１０ａの通信回路１０ａ１と接続される。また、パワーコンディショナ１０ａの通信回路１０ａ１は、スレーブ機として機能するパワーコンディショナ１０ｂの通信回路１０ｂ１と無線回線を通じて接続され、当該通信回路１０ｂ１はスレーブ機として機能するパワーコンディショナ１０ｃの通信回路１０ｃ１と接続される。

そして、変形例の分散型電源システム５３においては、当該無線通信を通じて、系統ＣＴ６ｃ、６ｄで検出された検出信号と、逆電力継電器８ａおよび地絡過電圧継電器９ａの検出信号とがマスタ機として機能するパワーコンディショナ１０ａに入力される。マスタ機は、商用電力系統２側に逆潮流する電力が閾値（ＲＰＲ検出レベル）を超えた場合や、系統側で地絡故障（アースへのショート）が発生し、電圧が閾値（ＯＶＧＲ検出レベル）をこえた場合には、通信伝達手段として機能する無線通信を通じてスレーブ機を停止させる。

このような構成によっても実施例３と同等の効果を奏することができ、検出信号や制御信号等の伝達に使用していた配線を削除することができるため、変形例の分散型電源システム５３を施行する際の施行コスト（工数、配線費用等）をさらに削減することが可能になる。

なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
直流電力を発電する発電装置（２０）と、電力供給対象である負荷（２、３）と商用電力系統（１ａ）とに接続された出力端（１７、１８、１９）と、前記発電装置（２０）によって発電された直流電力の電圧を変更するとともに直流を交流に変換する複数のパワーコンディショナとを備え、前記複数のパワーコンディショナはマスタ機を構成するパワーコンディショナ（１０）を主制御機として通信するマスタ・スレーブ方式の通信が可能に接続されるとともに、所定の出力電力を出力することで前記負荷（２、３）に電力を供給する分散型電源システム（１）であって、
過去の所定期間における前記出力電力を検知する検知手段（６ａ、６ｂ）と、
前記検知手段（６ａ、６ｂ）に接続され、前記複数のパワーコンディショナ間を渡り配線によって接続させる信号線（２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ）と、
前記マスタ・スレーブ方式の通信におけるマスタ機を構成するパワーコンデショナ（１０）は、前記検知手段（６ａ、６ｂ）から入力される前記検知手段が検出した前記過去の所定期間における前記出力電力の最大値を取得し、前記出力電力の最大値が、前記商用電力系統（１ａ）への逆潮流が生じ得る閾値より小さい場合には、前記出力変更手段（１３）に前記出力電力を所定量だけ増加させる負荷追従制御を行う制御部（１２）を備え、
前記マスタ・スレーブ方式の通信におけるスレーブ機を構成するパワーコンディショナ（１０）は、前記信号線を通じて入力された前記過去の所定期間における前記出力電力と、前記マスタ機から送信された前記負荷追従制御に関する情報とにしたがって前記負荷（２、３）に電力を供給する制御部（１２）を備える、
ことを特徴とする、分散型電源システム（１）。

１ ：分散型電源システム
１ａ ：商用電力系統
２，３ ：負荷
７ ：系統電力計測ユニット
１０ ：パワーコンディショナ
１１ ：記憶部
１２ ：制御部

Claims (7)

1. 直流電力を発電する発電装置と、電力供給対象である負荷と商用電力系統とに接続された出力端と、前記発電装置によって発電された直流電力の電圧を変更するとともに直流を交流に変換する複数のパワーコンディショナとを備え、前記複数のパワーコンディショナはマスタ機を構成するパワーコンディショナを主制御機として通信するマスタ・スレーブ方式の通信が可能に接続されるとともに、所定の出力電力を出力することで前記負荷に電力を供給する分散型電源システムであって、
   過去の所定期間における前記出力電力を検知する検知手段と、
   前記検知手段に接続され、前記複数のパワーコンディショナ間を渡り配線によって接続させる信号線と、を備え、
   前記マスタ・スレーブ方式の通信におけるマスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記検知手段から入力される前記検知手段が検出した前記過去の所定期間における前記出力電力の最大値を取得し、前記出力電力の最大値が、前記商用電力系統への逆潮流が生じ得る閾値より小さい場合には、前記出力変更手段に前記出力電力を所定量だけ増加させる負荷追従制御を行う制御部を備え、
   前記マスタ・スレーブ方式の通信におけるスレーブ機を構成するパワーコンディショナは、前記信号線を通じて入力された前記過去の所定期間における前記出力電力と、前記マスタ機から送信された前記負荷追従制御に関する情報とにしたがって前記負荷に電力を供給する制御部を備える、
   ことを特徴とする、分散型電源システム。
2. 前記複数のパワーコンディショナの中の、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記マスタ機として稼働する稼働時間を平準化させるように選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の分散型電源システム。
3. 前記複数のパワーコンディショナがマスタ・スレーブ方式の通信が可能に接続される接続線は、通信速度が相対的に高い第１接続線と前記第１接続線より通信速度が相対的に低い第２接続線とを含み、
   前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記第１接続線を通じて前記負荷追従制御に関する情報を前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナに送信するとともに、前記第２接続線を通じて前記負荷追従に関する情報以外の情報を送信する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の分散型電源システム。
4. 前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記第２接続線を通じて、前記マスタ機のパワーコンディショナに設定された第１設定情報と、前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナに設定される第２設定情報を送信する、ことを特徴とする請求項３に記載の分散型電源システム。
5. 前記商用電力系統に接続される受電点における逆潮流電力が検出された場合に第１検出信号を出力する逆電力検出部と、
   前記系統側で地絡故障が検出された場合に第２検出信号を出力する地絡過電圧検出部と、をさらに備え、
   前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力されるとともに、接続線を通じて接続された前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナの停止を制御する、ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の分散型電源システム。
6. 前記逆電力検出部および前記地絡過電圧検出部は、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナと無線を通じて接続され、
   前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記無線を通じて前記第１検出信号及び前記第２検出信号が入力されるとともに、前記マスタ機のパワーコンディショナと無線を通じて接続された前記スレーブ機を構成するパワーコンディショナの停止を制御する、ことを特徴とする請求項５に記載の分散型電源システム。
7. 前記検知手段は、前記マスタ機を構成するパワーコンディショナと無線を通じて接続され、
   前記マスタ機を構成するパワーコンディショナは、前記無線を通じて入力された前記検知手段が検出した過去の所定期間における前記出力電力に基づいて前記負荷追従制御を行うとともに、
   前記マスタ機のパワーコンディショナと無線を通じて接続された前記スレーブ機のパワーコンディショナは、前記マスタ機から送信された前記過去の所定期間における前記出力電力と前記負荷追従制御に関する情報とにしたがって前記負荷に電力を供給する、請求項１から６の何れか一項に記載の分散型電源システム。

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