JP5243516B2 - 発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電システムに係り、特に、電力を発電する発電システムにおける発電量及び負荷量を正確に測定することができる発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置に関するものである。

一般に、発電システムは、電力を発電させるシステムであって、発電機を用いる他に、太陽光、風力などの新再生エネルギーを用いて電力を発電させるシステムが広く用いられている。このような発電システムを用いて電気エネルギーを生成して顧客に提供し、顧客は、このような電気エネルギーを使用しながら残留エネルギーを貯蔵しておいたり、電力を運用しながら取引したりすることができる。

近年、多くの家庭や大規模の工場などの需用家が発電システムを用いており、その利用数は増加の一路にある。顧客が直接電気エネルギーを生成、運営及び売り渡しできるようなシステムが築かれる場合、顧客は、電気エネルギーの発電量及び負荷端の電気エネルギー使用量を正確に把握しなければならない。

それ以外に、顧客は、発電による剰余発電量、残留電力を売り渡すための売渡量、自家発電不足により電力会社から買収する買収量等を正確に把握しなければならない。また、顧客は、これらのデータを用いてエネルギーを効率的に使用でき且つ経済的な利得を得ることができる。

図１は、従来の一般的な発電システムを示す構成図である。

図１を参照すると、従来の発電システム１０では、発電装置１１で発電されたＤＣ電力を電力変換装置１２でＡＣ電力に変換して、顧客である多数の負荷１３に供給する。各負荷１３で使用する負荷量は計測装置１４で計測する。もし、発電した電力が足りない場合には、外部の電力会社から電力を受けて使用することができる。

ここで、電力変換装置１２及び計測装置１４の内部にはそれぞれ通信装置が備えられており、これら両装置１２，１４間には電力線通信または無線通信方法を用いてデータが送受信される。すなわち、計測装置１４は、内部の通信装置を用いて電力変換装置１２との通信を行って、電力変換装置１２から発電量情報を受信した後、該受信した発電量情報及び自身が計測した負荷量情報を使用者に表示する。

しかしながら、このような従来の発電システム１０では、電力変換装置１２及び計測装置１４間の通信異常が発生する時は、使用者が発電量及び負荷量を確認できなくなるという問題点があった。また、電力変換装置１２及び計測装置１４の両方に通信装置を内蔵しなければならず、単価が上昇するという不具合もあった。

しかも、電力変換装置１２から計測装置１４へと伝達する発電量情報は、ＤＣ成分の電力をＡＣ成分の電力に変換したデータであって、負荷１３に直接供給されるＡＣ成分の正確な発電量情報ではないから、従来の発電システム１０では負荷１３で使用する正確な負荷量がわからないという問題点があった。なお、電力変換装置１２の性能低下や他の不良要因によりＡＣ電力への変換時に変換損失が生じることがあり、正確なデータを受信することができないという問題点もあった。

本発明は上記の従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、発電システムにおいて電力変換装置と負荷との電力供給線及び負荷と測定装置との電力線からそれぞれ発電量及び負荷量を正確に測定することができる発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、簡単な構造及び低コストで発電システムにおける発電量及び負荷量を測定することができる発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、発電装置で生成されたＤＣ電力を電力変換装置でＡＣ電力に変換して負荷に伝送し、前記負荷での電力使用量を計量する電力量計を含む発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置であって、前記電力変換装置及び負荷との間に連結された第１電力線における電流量を測定する第１電流測定部と、前記負荷及び電力量計との間に連結された第２電力線における電流量を測定する第２電流測定部と、前記第１電流測定部で測定された電流量を用いて、前記発電システムにおける発電量を計算する発電量計算部と、前記第２電流測定部で測定された電流量を用いて、前記負荷での電力使用量による負荷量を計算する負荷量計算部と、前記計算された発電量及び負荷量をそれぞれ表示する表示部と、を含む構成とする。

一実施例において、上記の発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置は、前記第１及び第２電力線における電流量を同時に測定する第３電流測定部と、前記第３電流測定部で測定されたそれぞれの電流量を用いて、前記発電システムの発電量及び前記負荷での負荷量を計算する電力量計算部と、前記発電量計算部及び負荷量計算部でそれぞれ計算された発電量及び負荷量と前記電力量計算部で計算された発電量及び負荷量とを比較する比較部と、をさらに含むことができ、前記表示部は、前記比較部での比較結果、両者の差が、あらかじめ設定された誤差範囲内にある場合、前記発電量計算部及び負荷量計算部でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示することが好ましい。

ここで、前記表示部は、前記比較部での比較結果、両者の差が前記誤差範囲を外れる場合、アラームを表示することができる。

ここで、前記表示部は、前記両者の差を補正して前記発電量及び負荷量を表示することもできる。

一実施例において、前記第１、２、３電力変換装置はそれぞれ、変流器（ＣＴ）を含むことができる。

本発明によれば、発電システムにおいて正確な発電量及び負荷量データを獲得することが可能になる。

また、本発明によれば、発電システムにおいて付加的な通信装置無しで発電量及び負荷量を獲得できるので、構造の単純化及び費用節減を図ることが可能になる。

なお、本発明によれば、発電システムを利用する場合、発電量及び負荷量情報を適時に確認することができるので、エネルギーを効率的に使用することができ、電力市場などで買収時期を適切に判断することが可能になる。

従来の一般的な発電システムを示す構成図である。 本発明の一実施例による発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置を示す構成図である。 本発明の他の実施例による発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置を示す構成図である。

以下、本発明の好適な実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。また、下記の説明において、関連する公知機能や構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にさせると考えられる場合にはその詳細な説明を省略するものとする。

図２は、本発明の一実施例による発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置を示す構成図である。

図２を参照すると、本発明の一実施例による発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置１００は、第１電流測定部１１０、第２電流測定部１２０、発電量計算部１３０、負荷量計算部１４０、制御部１５０及び表示部１６０を含む。

本発明の発電量及び負荷量測定装置１００は発電システムに適用される。このような発電システムは、発電装置３００で生成されたＤＣ電力を、電力変換装置４００でＡＣ電力に変換して少なくとも一つの負荷５００に伝送し、この負荷５００での電力使用量を電力量計６００で計量するように構成されている。すなわち、電力変換装置４００から負荷５００に電力線を通じて電流を提供することによって電力を供給し、また、負荷５００から電力量計６００に電力線を通じて電流を提供することによって、電力量計６００が負荷端での電力使用量を計量できるようにする。

第１電流測定部１１０は、発電システムの電力変換装置４００と負荷５００との間に連結された第１電力線における電流量を測定する。言い換えると、第１電流測定部１１０は、電力変換装置４００でＤＣ電力をＡＣ電力に変換した後、負荷５００に電力を供給するために第１電力線を通じて電流を提供する場合に、この第１電力線に流れる電流量を測定する。例えば、第１電流測定部１１０は変流器（ＣＴ：Current Transformer）を含むことができる。

第２電流測定部１２０は、発電システムの負荷５００と電力量計６００との間に連結された第２電力線における電流量を測定する。言い換えると、第２電流測定部１２０は、負荷５００での電力使用量を計量するために負荷５００から第２電力線を通じて電力量計６００に電流を提供する場合に、この第２電力線に流れる電流量を測定する。例えば、第２電流測定部１２０は変流器（ＣＴ）を含むことができる。

発電量計算部１３０は、第１電流測定部１１０で測定された電流量を用いて、発電システムで発電した電力の発電量を計算する。例えば、発電量は、負荷５００の両端にかかる電圧と第１電流測定部１１０で測定された電流量との積で計算することができる。

負荷量計算部１４０は、第２電流測定部１２０で測定された電流量を用いて、負荷５００での電力使用量による負荷量を計算する。例えば、このような負荷量は、負荷５００の両端にかかる電圧と第２電流測定部１２０で測定された電流量との積で計算することができる。ここで、負荷量は、負荷端での電力使用量を意味する。

制御部１５０は、本発明の発電量及び負荷量測定装置１００の全般的な動作を制御する。特に、制御部１５０は、発電量計算部１３０及び負荷量計算部１４０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示部１６０で表示するように制御する。

表示部１６０は、制御部１５０の制御信号によって、発電量計算部１３０及び負荷量計算部１４０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示する。例えば、表示部１６０は、発電量及び負荷量を使用者（顧客）が容易に確認できるように視覚的にまたは聴覚的に表示することができる。

図３は、本発明の他の実施例による発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置を示す構成図である。

図３を参照すると、本発明の他の実施例による発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置２００は、第１電流測定部２１０、第２電流測定部２２０、第３電流測定部２３０、発電量計算部２４０、負荷量計算部２５０、電力量計算部２６０、比較部２７０、制御部２８０及び表示部２９０を含んで構成される。本発明の他の実施例による発電量及び負荷量測定装置２００も、上記と同様に発電システムに適用される。

第１電流測定部２１０は、発電システムの電力変換装置４００と負荷５００との間に連結された第１電力線における電流量を測定し、第２電流測定部２２０は、発電システムの負荷５００と電力量計６００との間に連結された第２電力線における電流量を測定する。例えば、第１及び第２電流測定部２１０，２２０は、変流器（ＣＴ）を含むことができる。

第３電流測定部２３０は、上記の第１及び第２電力線における電流量を同時に測定する。言い換えると、第３電流測定部２３０は、発電システムの電力変換装置４００でＤＣ電力をＡＣ電力に変換した後、負荷５００に電力を供給するために第１電力線を通じて電流を提供する場合、及び負荷５００における電力使用量を計量するために負荷５００から第２電力線を通じて電力量計６００に電流を提供する場合に、これら第１電力線及び第２電力線におけるそれぞれの電流量を同時に測定する役割を果たす。例えば、第３電流測定部２３０も同様、変流器（ＣＴ）を含むことができる。

発電量計算部２４０は、第１電流測定部２１０で測定された電流量を用いて、発電システムで発電した電力の発電量を計算し、負荷量計算部２５０は、第２電流測定部２２０で測定された電流量を用いて、負荷５００における電力使用量による負荷量を計算する。

電力量計算部２６０は、第３電流測定部２３０で測定された第１及び第２電力線における各電流量を用いて、発電システムにおける発電量及び負荷における負荷量を同時に計算する。

比較部２７０は、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量と、電力量計算部２６０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量とを比較する。すなわち、同一の第１及び第２電力線に対して、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量と、電力量計算部２６０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量とを相互比較する。特に、第１及び第２電流測定部２１０，２２０で測定した発電量及び負荷量が正確に測定されたか否かを、第３電流測定部２３０で測定した発電量及び負荷量から確認することができる。

制御部２８０は、発電量及び負荷量測定装置２００の全般的な動作を制御及び管理する。特に、制御部２８０は、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示部２９０で表示するように制御する。

表示部２９０は、制御部２８０の制御信号によって、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示する。
特に、表示部２９０は、比較部２７０での比較の結果、両者、すなわち、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量と、電力量計算部２６０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量との差が、あらかじめ設定された誤差範囲内にあると、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示する。

一方、表示部２９０は、比較部２７０での比較の結果、両者に差が出る場合、その差を補正した後、発電量計算部２４０及び負荷量計算部２５０でそれぞれ計算された発電量及び負荷量を表示することもできる。

さらに、表示部２９０は、比較部２７０での比較の結果、両者の差が、あらかじめ設定された誤差範囲を外れる場合はアラームを表示することもできる。

以上では、好適な実施例に挙げて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は、それらの実施例の内容に限定されるものではない。したがって、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者にとっては、添付する請求項の記載範囲内で様々な変形及び改良実施が可能であり、これらはいずれも本発明の技術的範囲に属するということは明らかである。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲における技術的思想により定められるべきである。

近年、エネルギー問題が社会的な課題とされるに伴って、新再生エネルギー発電システムに対する関心も高まっている。このような発電システムは、太陽光、風力などの無限の資源を利用する点から、企業だけでなく家庭でも非常に有効に使用している。また、このような発電システムで発電した電力を蓄電池に貯蔵しておき、必要に応じて使用量を調節することもでき、電力市場が形成される場合には電力を売ることもできるので、経済的な利得を得ることができる。

このように発電したエネルギーを効率的且つ経済的に用いるためには、発電システムに生成された電力の発電量及び負荷で使用する電力の負荷量を正確に測定することが何よりも重要である。

このような側面から見れば、本発明は、発電システムにおいて負荷に前後から連結された電力線における発電量及び負荷量を測定するから正確なデータを得ることができ、家庭や大規模の工場などで極めて有効に用いることができる。

また、電力を供給する電力会社や電力を使用する需要家にとっては正確な発電量及び負荷量を用いて料金などを測定することが重要であり、よって、電力、送配電などの分野で非常に有効に利用することができる。

１１０，２１０ 第１電流測定部
１２０，２２０ 第２電流測定部
１３０，２４０ 発電量計算部
１４０，２５０ 負荷量計算部
１５０，２８０ 制御部
１６０，２９０ 表示部
２３０ 第３電流測定部
２６０ 電力量計算部
３００ 発電装置
４００ 電力変換装置
５００ 負荷
６００ 電力量計

Claims (4)

1. 発電装置で生成されたＤＣ電力を電力変換装置でＡＣ電力に変換して負荷に伝送し、前記負荷での電力使用量を計量する電力量計を含む発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置であって、
   前記電力変換装置及び負荷との間に連結された第１電力線における電流量を測定する第１電流測定部と、
   前記負荷及び電力量計との間に連結された第２電力線における電流量を測定する第２電流測定部と、
   前記第１電流測定部で測定された電流量を用いて、前記発電システムにおける第１発電量を計算する発電量計算部と、
   前記第２電流測定部で測定された電流量を用いて、前記負荷での電力使用量による第１負荷量を計算する負荷量計算部と、
   前記第１発電量及び第１負荷量をそれぞれ表示する表示部と、
   前記第１電流測定部が測定した位置と異なる位置で前記第１電力線における電流量を測定すると同時に、前記第２電流測定部が測定した位置と異なる位置で前記第２電力線における電流量を測定する第３電流測定部と、
   前記第３電流測定部で測定された、前記第１電力線における電流量を用いて、前記発電システムにおける第２発電量を計算するとともに、前記第３電流測定部で測定された、前記第２電力線における電流量を用いて、前記負荷での第２負荷量を計算する電力量計算部と、
   前記第１発電量と前記第２発電量とを比較するとともに、前記第１負荷量と前記第２負荷量とを比較する比較部と、をさらに含み、
   前記表示部は、前記比較部での比較結果、前記第１発電量と前記第２発電量との差、及び、前記第１負荷量と前記第２負荷量との差が、あらかじめ設定された誤差範囲内にある場合、前記第１発電量及び前記第１負荷量を表示する、発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置。
2. 前記第３電流測定部は、前記第１電流測定部及び前記第２電流測定部よりも、前記負荷側の位置で、前記第１電力線における電流量及び前記第２電力線における電流量を測定する、請求項１に記載の発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置。
3. 前記表示部は、前記比較部での比較結果、前記第１発電量と前記第２発電量との差、及び、前記第１負荷量と前記第２負荷量との差が前記誤差範囲を外れる場合、アラームを表示する、請求項１に記載の発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置。
4. 前記第１、２、３電流測定部はそれぞれ、変流器（ＣＴ：ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を含む、請求項１に記載の発電システムにおける発電量及び負荷量測定装置。