JP6252927B2

JP6252927B2 - 配電システムおよびそれに用いられる配線器具

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Publication number: JP6252927B2
Application number: JP2011228993A
Authority: JP
Inventors: 晃吉武; 井平　靖久; 靖久井平; 寺澤　章; 章寺澤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: JP2013090455A

Description

本発明は、分散電源からの電力を変換するパワーコンディショナを備えた配電システムおよびそれに用いられる配線器具に関する。

この種の配電システムとして、パワーコンディショナが、分散電源を商用電力系統に系統連系させる（系統）連系運転と、分散電源を商用電力系統から系統分離する自立運転とを切り替え可能に構成されたシステムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１では、パワーコンディショナは、自立運転用給電装置からのモード切替信号に応じて連系運転と自立運転との切替を行い、自立運転時には商用電力系統から分離された自立運転用コンセントに給電を行う。

そのため、上記配電システムによれば、停電時などにおいても、パワーコンディショナが自立運転に切り替わることにより、自立運転用コンセントに接続された電気機器を動作させることが可能である。

特開２０１０−２５９１７０号公報

しかし、通常のコンセントと別に自立運転用コンセントが設けられている場合、ユーザは、通常時（連系運転時）には通常のコンセントに接続されている負荷を、停電などで自立運転に切り替わった際に自立運転用コンセントにつなぎ替える作業が必要である。したがって、ユーザにおいては負荷をつなぎ替える手間が掛かり、さらに、ユーザが負荷をつなぎ替えるまでは負荷への電力供給が途切れるという問題もある。また、移動が困難であるなどの理由から、負荷によっては自立運転用コンセントに接続できないこともあり、パワーコンディショナの自立運転時に、ユーザが所望する負荷に電力供給できないことも考えられる。

また、パワーコンディショナは、自立運転時においては、分散電源の容量などによって負荷に供給可能な電力量が制限されるので、通常時と変わらず全ての負荷に電力供給することは望ましくなく、必要な負荷にのみ電力供給できるようにすることが望ましい。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、連系運転と自立運転との切替時にユーザが負荷をつなぎ替える作業が不要であり、また、自立運転時には必要な負荷にのみ電力供給することができる配電システムおよびそれに用いられる配線器具を提供することを目的とする。

本発明の配電システムは、分散電源からの電力を変換し、商用電力系統と電気的に接続された状態で前記商用電力系統へ変換した電力を供給可能な連系運転および前記商用電力系統から切り離される自立運転をモード切替部にて切替可能なパワーコンディショナと、前記商用電力系統に接続された幹線および当該幹線から複数に分岐した分岐線からなり前記連系運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる連系給電路のうち、前記分岐線から負荷につながる配線上の特定点と前記幹線からの分岐点との間に挿入された第１の開閉器と、前記自立運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる自立給電路と前記第１の開閉器を接続した前記特定点との間に挿入された第２の開閉器と、前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記パワーコンディショナの運転状態が前記連系運転と前記自立運転とのいずれであるかを示す情報を前記パワーコンディショナから取得する状態取得部を有しており、前記コントローラは、少なくとも前記連系運転時には前記第１の開閉器がオンし前記第２の開閉器がオフし、前記自立運転時には前記第１の開閉器がオフし前記第２の開閉器がオンまたはオフするように、前記パワーコンディショナの運転状態に応じて前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御することを特徴とする。

この配電システムにおいて、前記第１の開閉器を接続した前記特定点から負荷へ出力される電気量を計測する計測部をさらに備え、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記計測部とは２以上の前記分岐線について前記特定点ごとに設けられており、前記コントローラは、前記計測部の計測結果を通信により取得する結果取得部を有しており、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、少なくとも前記パワーコンディショナの前記連系運転時に前記結果取得部が取得した前記計測部の計測結果に応じて、給電対象の負荷を選択し、ユーザが負荷をつなぎ替えることなく、前記給電対象の前記負荷が前記自立給電路に接続され、前記給電対象として選択されない前記負荷が前記自立給電路から切り離されるように複数の前記第２の開閉器の開閉を個別に制御することが望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて前記負荷で消費される消費電力の大きさを求め、且つ前記パワーコンディショナから定格出力電力の大きさを取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記消費電力の総和が前記定格出力電力を超えないように前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて前記負荷に供給される高調波電流の大きさを求め、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、所定の閾値以上の前記高調波電流が生じる前記負荷については前記給電対象から外すように、前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて力率を求め、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記力率が所定の閾値以下の前記負荷については前記給電対象から外すように、前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて前記負荷に供給される交流電流の瞬時電流のピーク値を求め、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記ピーク値が所定の閾値以上の前記負荷については前記給電対象から外すように、前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器とは２以上の前記分岐線について前記特定点ごとに設けられており、前記コントローラは、前記第１の開閉器を接続した前記特定点に接続された負荷が保持している負荷情報を通信により取得する情報取得部を有しており、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、少なくとも前記パワーコンディショナの前記連系運転時に前記情報取得部が取得した前記負荷情報に応じて、給電対象の負荷を選択し、ユーザが負荷をつなぎ替えることなく、前記給電対象の前記負荷が前記自立給電路に接続されるように複数の前記第２の開閉器の開閉を個別に制御することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記負荷の通常動作時に当該負荷で消費される消費電力の大きさを前記負荷情報として取得し、且つ前記パワーコンディショナから定格出力電力の大きさを取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記消費電力の総和が前記定格出力電力を超えないように前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記負荷に流れる負荷電流の大きさを前記負荷情報として取得し、且つ前記パワーコンディショナから定格出力電流の大きさを取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記負荷電流の総和が前記定格出力電流を超えないように前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

この配電システムにおいて、前記コントローラは、前記負荷の優先度を前記負荷情報として前記負荷から取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記優先度が高い前記負荷を優先的に前記給電対象とするように前記給電対象の前記負荷を選択することがより望ましい。

本発明の配線器具は、分散電源からの電力を変換し、商用電力系統と電気的に接続された状態で前記商用電力系統へ変換した電力を供給可能な連系運転および前記商用電力系統から切り離される自立運転をモード切替部にて切替可能なパワーコンディショナと、前記商用電力系統に接続された幹線および当該幹線から複数に分岐した分岐線からなり前記連系運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる連系給電路のうち、前記分岐線から負荷につながる配線上の特定点と前記幹線からの分岐点との間に挿入された第１の開閉器と、前記自立運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる自立給電路と前記第１の開閉器を接続した前記特定点との間に挿入された第２の開閉器と、前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記パワーコンディショナの運転状態が前記連系運転と前記自立運転とのいずれであるかを示す情報を前記パワーコンディショナから取得する状態取得部を有しており、前記コントローラは、少なくとも前記連系運転時には前記第１の開閉器がオンし前記第２の開閉器がオフし、前記自立運転時には前記第１の開閉器がオフし前記第２の開閉器がオンまたはオフするように、前記パワーコンディショナの運転状態に応じて前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御する配電システムに用いられ、前記第１の開閉器および前記第２の開閉器を具備し前記分岐線に接続されることを特徴とする。

この配線器具において、前記第１の開閉器を接続した前記特定点から負荷へ出力される電気量を計測する計測部をさらに具備し、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記計測部とは２以上の前記分岐線について前記特定点ごとに設けられており、前記コントローラは、前記計測部の計測結果を通信により取得する結果取得部を有しており、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、少なくとも前記パワーコンディショナの前記連系運転時に前記結果取得部が取得した前記計測部の計測結果に応じて、給電対象の負荷を選択し、ユーザが負荷をつなぎ替えることなく、前記給電対象の前記負荷が前記自立給電路に接続され、前記給電対象として選択されない前記負荷が前記自立給電路から切り離されるように複数の前記第２の開閉器の開閉を個別に制御することが望ましい。

この配線器具において、負荷を接続可能なコンセントからなることが望ましい。

この配線器具において、分電盤に収納される分岐ブレーカからなることがより望ましい。

本発明は、連系運転と自立運転との切替時にユーザが負荷をつなぎ替える作業が不要であり、また、自立運転時には必要な負荷にのみ電力供給することができるという利点がある。

実施形態１に係る配電システムの構成を示すシステム構成図である。実施形態１に係る配電システムの要部を示すブロック図である。実施形態１に係る配電システムの他の構成を示すシステム構成図である。実施形態２に係る配電システムの要部を示すブロック図である。

（実施形態１）
本実施形態の配電システムは、図１に示すように、分散電源１と、分散電源１からの電力を変換して負荷２に供給するパワーコンディショナ３と、配線器具としてのコンセント４と、後述するコントローラ５とを備えている。なお、本実施形態では、配電システムが一般的な戸建住宅に用いられる場合を例として説明するが、これに限らず、配電システムは集合住宅の各住戸や施設、事業所等に用いられてもよい。

分散電源１は、ここでは直流電力を出力する太陽電池および蓄電池からなり、１台のパワーコンディショナ３に対して同時に複数接続可能である。分散電源１は、燃料電池あるいは風力発電設備などであってもよい。

負荷２は、照明器具や冷蔵庫、テレビやパーソナルコンピュータ、医療機器、携帯電話端末の充電器など様々な電気機器であって、本実施形態では、パワーコンディショナ３あるいは商用電力系統６から交流電力の供給を受けて動作する交流駆動型の電気機器からなる。なお、たとえばパワーコンディショナ３が直流電力を出力可能に構成されているのであれば、負荷２は直流電力の供給を受けて動作する直流駆動型の電気機器であってもよい。

パワーコンディショナ３は、分散電源１の直流電力を交流電力に変換するインバータ回路３０を有しており、商用電力系統６と連系する連系運転と、商用電力系統６から切り離される自立運転との２つの運転状態を切替可能に構成されている。このパワーコンディショナ３は、商用電力系統６の異常の有無を検知する異常検知部３１と、異常検知部３１の検知結果に応じて連系運転・自立運転を自動的に切り替えるモード切替部３２とを有している。モード切替部３２は、商用電力系統６の正常時には連系運転を選択し、停電などの商用電力系統６の異常時に自立運転に切り替える。さらに、パワーコンディショナ３は、連系運転時に電力の出力端になる連系出力端子３３と、自立運転時に電力の出力端になる自立出力端子３４とを個別に有している。

なお、パワーコンディショナ３は、分散電源１としての蓄電池の充電機能も有している。つまり、パワーコンディショナ３は、たとえば昼間に太陽電池の出力によって蓄電池を充電し、夜間には蓄電池に蓄積された電力をインバータ回路３０にて交流電力に変換して出力する。

図１に示す配電システムにおいては、パワーコンディショナ３の連系出力端子３３には、連系運転時に負荷２への電力供給路になる連系給電路７が接続され、自立出力端子３４には、自立運転時に負荷２への電力供給路になる自立給電路８が接続されている。

連系給電路７は、商用電力系統６に接続された幹線７１と、幹線７１から複数に分岐した分岐線７２とからなり、このうち１以上（図１の例では２つ）の分岐線７２がコンセント４に接続されている。本実施形態では、連系給電路７上に分電盤９が設けられている。この分電盤９は、幹線７１に挿入された主幹ブレーカ９１と、幹線７１における主幹ブレーカ９１の二次側（負荷２側）に接続された複数の分岐ブレーカ９２とを備えている。分岐ブレーカ９２は各分岐線７２に挿入されており、各分岐ブレーカ９２の一次側端子が各分岐線７２における幹線７１からの分岐点になる。なお、図１では、複数個の分岐ブレーカ９２のうち２個の分岐ブレーカ９２にのみ分岐線７２が接続されているが、全ての分岐ブレーカ９２に図示しない分岐線が接続されていてもよい。

自立給電路８は、パワーコンディショナ３の自立運転時に使用可能なコンセント４と自立出力端子３４との間を接続しており、自立運転時に使用可能なコンセント４の数に合わせて分岐されている。図１の例では、図示されている２個のコンセント４の両方に対して自立給電路８が接続されている。

ただし、分岐線７２に接続されている全てのコンセントを自立運転時に使用可能とすることは必須ではなく、分岐線７２に接続されている複数のコンセントのうち少なくとも１つのコンセントに対して自立給電路８が接続されていればよい。つまり、自立給電路８には接続されずに連系給電路７にのみ接続されたコンセントがあってもよい。また、連系給電路７には接続されず自立給電路８にのみ接続されたコンセントがあってもよい。以下、各コンセントを区別するため、連系給電路７と自立給電路８との両方に接続されたコンセントを「コンセント４」、連系給電路７にのみ接続されたコンセントを「連系専用コンセント」、自立給電路８にのみ接続されたコンセントを「自立専用コンセント」という。

上記構成により、パワーコンディショナ３の連系運転時（商用電力系統６の正常時）には、パワーコンディショナ３の連系出力端子３３および商用電力系統６からの電力が、連系給電路７を通してコンセント４および連系専用コンセント（図示せず）に供給される。一方、パワーコンディショナ３の自立運転時（商用電力系統６の異常時）には、パワーコンディショナ３の自立出力端子３４からの電力が、自立給電路８を通してコンセント４および自立専用コンセント（図示せず）に供給される。

コンセント４は、負荷（電気機器）２を着脱自在に接続可能な配線器具であって、宅内あるいは宅外の壁等に設置されている。ここで、コンセント４は複数口のコンセントであってもよく、この場合、１つのコンセント４に対して複数の負荷２を同時に接続することも可能である。なお、コンセント４に接続する負荷２は、ユーザが任意に選択可能であって、基本的には常時コンセント４に接続されている場合を想定する。

ここにおいて、コンセント４は、分岐線７２上における特定点７３と幹線７１からの分岐点７４との間に挿入された第１の開閉器４１、および第１の開閉器４１を接続した特定点７３と自立給電路８との間に挿入された第２の開閉器４２を有している。本実施形態では、分岐線７２上の特定点７３はコンセント４における負荷２の接続点であって、幹線７１からの分岐点７４は分岐ブレーカ９２の一次側端子である。これにより、第１の開閉器４１は、パワーコンディショナ３の連系出力端子３３および商用電力系統６に対して負荷２の接続・非接続を切り替え、第２の開閉器４２は、パワーコンディショナ３の自立出力端子３４に対して負荷２の接続・非接続を切り替える。

さらに、コンセント４は、図２に示すように、コントローラ５との間で通信を行う通信部４３と、第１の開閉器４１および第２の開閉器４２を開閉させる切替部４４と、負荷２へ出力される電気量（電力、電流等）を計測する計測部４５とを有している。切替部４４は、通信部４３がコントローラ５から受信する制御信号に従って、第１の開閉器４１と第２の開閉器４２とを個別に開閉させる。計測部４５の計測結果は、通信部４３からコントローラ５へ送信される。

なお、１つの分岐線７２に複数のコンセント４が接続されている場合など、分岐線７２がさらに複数に分岐されている場合には、特定点７３は分岐線７２の分岐ごとに設定されていてもよい。この場合、第１の開閉器４１および第２の開閉器４２は、分岐線７２の分岐ごとに挿入されることになる。

コントローラ５は、図２に示すように、パワーコンディショナ３およびコンセント４との間で通信を行う通信部５１と、第１の開閉器４１および第２の開閉器４２の制御内容を決定する指示決定部５２と、制御信号を生成する信号生成部５３とを有している。

このコントローラ５は、パワーコンディショナ３から運転状態（連系運転、自立運転の別）を通信部５１経由で取得する状態取得部５４を有しており、指示決定部５２は、基本的には、パワーコンディショナ３の運転状態に応じて制御内容を決定する。状態取得部５４は、パワーコンディショナ３の運転状態が変化する度に、パワーコンディショナ３から通信部５１経由で信号を受信し、現在のパワーコンディショナ３の運転状態を把握する。

さらに、本実施形態のコントローラ５は、コンセント４から計測部４５の計測結果を通信部５１経由で取得する結果取得部５５を有しており、指示決定部５２は、パワーコンディショナ３の自立運転時には計測部４５の計測結果も考慮して制御内容を決定する。信号生成部５３は、指示決定部５２で決定された制御内容に従って制御信号を生成し、この制御信号を通信部５１からコンセント４（の通信部４３）へ送信する。

本実施形態では、コントローラ５はマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成としており、メモリ（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することによって、上記各部の機能を実現する。なお、コントローラ５の通信部５１と、コンセント４（の通信部４３）並びにパワーコンディショナ３との間の通信は、専用の通信線を用いた有線通信であってもよいし、自立給電路８を通信線に兼用する電力線搬送通信や、無線通信であってもよい。

以下に、本実施形態の配電システムに関し、第１の開閉器４１および第２の開閉器４２を開閉制御するためのコントローラ５の動作について説明する。

コントローラ５は、状態取得部５４が取得したパワーコンディショナ３の運転状態に基づいて、少なくとも連系運転時には第１の開閉器４１がオン（閉成）で第２の開閉器４２がオフ（開放）するように、指示決定部５２にて制御内容を決定する。つまり、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の連系運転時には、第１の開閉器４１をオン、第２の開閉器４２をオフに開閉制御する。これにより、コンセント４に接続されている負荷２は、パワーコンディショナ３の連系運転時には、パワーコンディショナ３の連系出力端子３３および商用電力系統６に接続され、自立出力端子３４からは切り離されることになる。

一方、コントローラ５は、状態取得部５４が取得したパワーコンディショナ３の運転状態が自立運転のときには、第１の開閉器４２がオフするように、指示決定部５２にて制御内容を決定する。このとき（自立運転時）、指示決定部５２は、第２の開閉器４２の制御内容については、少なくとも計測部４５の計測結果も考慮して決定する。すなわち、コントローラ５は、自立運転時には、少なくとも結果取得部５５で取得する計測部４５の計測結果に応じて給電対象の負荷２を選択し、給電対象の負荷２が自立給電路８に接続されるように、複数の第２の開閉器４２の開閉を個別に制御する。これにより、コンセント４に接続されている負荷２は、パワーコンディショナ３の自立運転時には、パワーコンディショナ３の連系出力端子３３および商用電力系統６からは切り離され、且つ給電対象として選択された負荷２のみが自立出力端子３４に接続される。

自立運転時における給電対象の負荷２の選択方法は以下に説明するように幾つかあり、指示決定部５２は、下記のいずれかの選択方法、あるいはこれらを組み合わせた選択方法により、給電対象の負荷２を選択する。

第１の選択方法としては、コントローラ５は、負荷２で消費される消費電力とパワーコンディショナ３の定格出力電力とを比較することによって、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の連系運転時において、計測部４５の計測結果に基づいて負荷２ごとに消費電力の大きさを予め求め、且つパワーコンディショナ３から定格出力電力の大きさを通信部５１経由で取得しておく。ここでいう定格出力電力は、パワーコンディショナ３がその動作を停止することなく動作可能な最大の出力電力であって、その大きさがパワーコンディショナ３内のメモリ（図示せず）に予め登録されている。

コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、消費電力の総和がパワーコンディショナ３の定格出力電力を超えないように、給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、計測部４５の計測結果に基づいて予め求めておいた消費電力の大きさの総和が、パワーコンディショナ３の定格出力電力を超えない範囲で最大になるように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。

これにより、コントローラ５は、需用電力（つまり負荷２の消費電力の総和）がパワーコンディショナ３の定格出力電力を超えないように、パワーコンディショナ３の自立運転時における給電対象の負荷２を適切に選択することができる。その結果、パワーコンディショナ３は、その運転状態が連系運転から自立運転に切り替わったときに、自立出力端子３４からの出力電力が定格出力電力を超えて異常停止してしまうことを回避できる。

第２の選択方法としては、コントローラ５は、各負荷２に流れる高調波電流と所定の閾値とを比較することによって、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の連系運転時において、計測部４５の計測結果に基づいて負荷２に供給される高調波電流の大きさを予め負荷２ごとに求めておく。コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、所定の閾値以上の高調波電流が生じる負荷２については給電対象から外すように給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、計測部４５の計測結果に基づいて予め求めておいた高調波電流の大きさが閾値未満の負荷２のみを給電対象とするように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。

これにより、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の自立運転時に給電対象とする負荷２を、高調波電流が比較的小さくパワーコンディショナ３の出力波形に歪みを生じにくい負荷２の中から、適切に選択することができる。その結果、パワーコンディショナ３は、その運転状態が連系運転から自立運転に切り替わったときに、自立出力端子３４からの出力波形に高調波電流による歪みが生じにくくなるという利点がある。

第３の選択方法としては、コントローラ５は、各負荷２の力率と所定の閾値とを比較することによって、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の連系運転時において、計測部４５の計測結果に基づいて力率を予め負荷２ごとに求めておく。コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、力率が所定の閾値以下の負荷２については給電対象から外すように給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、計測部４５の計測結果に基づいて予め求めておいた力率が閾値より大きい負荷２のみを給電対象とするように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。

これにより、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の自立運転時に給電対象とする負荷２を、力率が比較的大きい負荷２の中から、適切に選択することができる。その結果、パワーコンディショナ３は、その運転状態が連系運転から自立運転に切り替わったときに、力率の悪化を改善し、電力を有効に利用できるという利点がある。

第４の選択方法としては、コントローラ５は、各負荷２に流れる瞬時電流のピーク値と所定の閾値とを比較することによって、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の連系運転時において、計測部４５の計測結果に基づいて負荷２に供給される瞬時電流のピーク値を予め負荷２ごとに求めておく。コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、瞬時電流のピーク値が所定の閾値以上である負荷２については給電対象から外すように給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、計測部４５の計測結果に基づいて予め求めておいた瞬時電流のピーク値が閾値未満の負荷２のみを給電対象とするように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。

これにより、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の自立運転時に給電対象とする負荷２を、瞬時電流のピーク値が比較的小さく突入電流を生じにくい負荷２の中から、適切に選択することができる。その結果、パワーコンディショナ３は、その運転状態が連系運転から自立運転に切り替わったときに、負荷２に流れる突入電流で自立出力端子３４からの出力電流が定格出力電流を超えて異常停止してしまうことを回避できる。

以上説明した本実施形態の構成によれば、連系給電路７のうち１以上の分岐線７２上において特定点７３と幹線７１からの分岐点７４との間に挿入された第１の開閉器４１と、自立給電路８と特定点７３との間に挿入された第２の開閉器４２とが設けられている。さらに、これら第１の開閉器４１および第２の開閉器４２の開閉を制御するコントローラ５が設けられている。ここで、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の運転状態に応じて第１の開閉器４１、第２の開閉器４２の開閉を制御するので、連系運転と自立運転との切替時にユーザが負荷２をつなぎ替える作業が不要になる。

したがって、ユーザにおいては負荷２をつなぎ替える手間が省け、さらに、ユーザが負荷２をつなぎ替えるまでは負荷２への電力供給が途切れるという問題も解決できる。また、移動が困難であるなどの理由からコンセント４へのつなぎ替えが困難な負荷２であっても、パワーコンディショナ３の連系運転時、自立運転時の両方で電力供給を受けることが可能になる。

しかも、第１の開閉器４１および第２の開閉器４２は、連系給電路７の分岐線７２上の特定点７３に接続されているので、パワーコンディショナ３の自立運転時に、負荷２をパワーコンディショナ３に接続するか否かを分岐線７２単位で切り替えることができる。これにより、パワーコンディショナ３は、自立運転時には必要な負荷２にのみ電力供給することができ、分散電源１の限られた電気エネルギを有効に使用することができる。

さらに、本実施形態では、コントローラ５は、パワーコンディショナ３の自立運転時に、少なくとも計測部４５の計測結果に応じて給電対象の負荷２を選択し、給電対象の負荷２が自立給電路８に接続されるように複数の第２の開閉器４２の開閉を個別制御している。そのため、パワーコンディショナ３は、自立運転時にはコントローラ５が自動的に選択した給電対象の負荷２にのみ電力供給することができる。具体的には、コントローラ５は、上記第１〜４の選択方法を適用することにより、パワーコンディショナ３の異常停止を回避したり、自立出力端子３４からの出力波形に歪みを生じにくくしたり、電力を有効に利用できるといった利点がある。

また、本実施形態では、第１の開閉器４１と第２の開閉器４２と計測部４５とが全て配線器具としてのコンセント４に備わっているので、既存の配電システムにコンセント４およびコントローラ５を付加するだけで、上述の機能を実現することができる。ただし、第１の開閉器４１、第２の開閉器４２、計測部４５は配線器具としてのコンセント４とは別に設けられていてもよい。たとえば計測部４５がコンセント４と別に設けられている場合、コンセント４は、通信部４３にて計測部４５と通信し、計測部４５の計測結果を収集するように構成される。

ところで、第１の開閉器４１と第２の開閉器４２と計測部４５とを備える配線器具は、上記実施形態ではコンセント４からなるが、コンセントに限らず分岐線４２に接続される配線器具であればよい。第１の開閉器４１と第２の開閉器４２と計測部４５とを備える配線器具が分電盤９内の分岐ブレーカ９２からなる場合、配電システムは、図３に示すように構成される。なお、図３では、負荷２が分岐ブレーカ９２に分岐線７２によって直接接続されているが、この構成に限らず、分岐線７２をコンセントに接続し、このコンセントに負荷２が接続されていてもよい。

すなわち、図３の配電システムでは、自立給電路８は、コンセントに代えて分電盤９に収納された分岐ブレーカ９２と自立出力端子３４との間を接続しており、自立運転時に使用可能な分岐ブレーカ９２の数に合わせて分岐されている。図３の例では、図示されている６個の分岐ブレーカ９２の全てに対して自立給電路８が接続されている。ただし、全ての分岐ブレーカ９２を自立運転時に使用可能とすることは必須ではなく、分岐線７２に接続されている複数の分岐ブレーカ９２のうち少なくとも１つの分岐ブレーカ９２に対して自立給電路８が接続されていればよい。つまり、自立給電路８には接続されずに連系給電路７にのみ接続された分岐ブレーカ（連系専用ブレーカ）があってもよい。

分岐ブレーカ９２は、分岐線７２上における特定点７３と幹線７１からの分岐点７４との間に挿入された第１の開閉器４１、および特定点７３と自立給電路８との間に挿入された第２の開閉器４２を有している。図３の構成では、分岐線７２上の特定点７３は分岐ブレーカ９２の二次側端子であって、幹線７１からの分岐点７４は分岐ブレーカ９２の一次側端子である。さらに、図３では図示を省略するが、分岐ブレーカ９２は通信部４３と切替部４４と計測部４５とを有している。

以上説明した図３の配電システムでは、既存の配電システムに分岐ブレーカ９２およびコントローラ５を付加するだけで、上記実施形態と同等の機能を実現することができる。しかも、自立給電路８は、パワーコンディショナ３と分電盤９との間を接続し、分電盤９内で分岐ブレーカ９２ごとに分岐されていればよいので、コンセントごとに分岐される場合に比べて、引き回しが容易になる。既存の分岐ブレーカ９２がリモコンブレーカのように遠隔制御可能な開閉器からなる場合、既存の分岐ブレーカ９２を第１の開閉器４１として使用すれば、開閉器の必要数を減らすことも可能である。

（実施形態２）
本実施形態の配電システムは、パワーコンディショナ３の自立運転時において、コントローラ５が給電対象の負荷２を選択する方法が、実施形態１の配電システムと相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

すなわち、実施形態１では、コントローラ５は、自立運転時における給電対象の負荷２を計測部４５の計測結果に応じて選択していたのに対し、本実施形態では、コントローラ５は、負荷２が保持している負荷情報に応じて給電対象の負荷２を選択する。

本実施形態においては、図４に示すように、コントローラ５は、結果取得部５５（図２参照）に代えて、第１の開閉器４１を接続した特定点７３に接続された負荷２が保持している負荷情報を通信により取得する情報取得部５６を有している。ここでいう負荷情報は、負荷２がメモリ（図示せず）に予め保持している情報であって、この負荷２に関する消費電力の大きさ、負過電流の大きさ、後述する優先度などの情報を含んでいる。情報取得部５６は、配線器具としてのコンセント４が通信部４３での通信により負荷２から取得した負荷情報を、通信部５１経由で通信によりコンセント４から取得する。なお、本実施形態では、結果取得部５５、計測部４５（図２参照）は不要であるから、これらは図４では省略されている。

コントローラ５は、パワーコンディショナ３の自立運転時には、少なくとも情報取得部５６で取得する負荷情報に応じて給電対象の負荷２を選択し、給電対象の負荷２が自立給電路８に接続されるように、複数の第２の開閉器４２の開閉を個別に制御する。これにより、コンセント４に接続されている負荷２は、パワーコンディショナ３の自立運転時には、パワーコンディショナ３の連系出力端子３３および商用電力系統６からは切り離され、且つ給電対象として選択された負荷２のみが自立出力端子３４に接続される。

本実施形態においても、自立運転時における給電対象の負荷２の選択方法は以下に説明するように幾つかあり、指示決定部５２は、下記のいずれかの選択方法、あるいはこれらを組み合わせた選択方法により、給電対象の負荷２を選択する。

第１の選択方法としては、コントローラ５は、負荷２で消費される消費電力とパワーコンディショナ３の定格出力電力とを比較することによって、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、負荷２の通常動作時（連系運転時）において、消費電力の大きさを負荷２ごとに負荷情報として予め取得し、且つパワーコンディショナ３から定格出力電力の大きさを通信部５１経由で取得しておく。コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、消費電力の総和がパワーコンディショナ３の定格出力電力を超えないように、給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、負荷情報として予め取得しておいた消費電力の大きさの総和が、パワーコンディショナ３の定格出力電力を超えない範囲で最大になるように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。

第２の選択方法としては、コントローラ５は、負荷２に流れる負荷電流とパワーコンディショナ３の定格出力電流の大きさとを比較することによって、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、負荷２の通常動作時（連系運転時）において、負荷電流の大きさを負荷２ごとに負荷情報として予め取得し、且つパワーコンディショナ３から定格出力電流の大きさを通信部５１経由で取得しておく。ここでいう定格出力電流は、パワーコンディショナ３がその動作を停止することなく動作可能な最大の出力電流であって、その大きさがパワーコンディショナ３内のメモリ（図示せず）に予め登録されている。

コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、負荷電流の総和がパワーコンディショナ３の定格出力電流を超えないように、給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、負荷情報として予め取得しておいた負荷電流の大きさの総和が、パワーコンディショナ３の定格出力電流を超えない範囲で最大になるように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。

これにより、コントローラ５は、負荷電流の総和がパワーコンディショナ３の定格出力電流を超えないように、パワーコンディショナ３の自立運転時における給電対象の負荷２を適切に選択することができる。その結果、パワーコンディショナ３は、その運転状態が連系運転から自立運転に切り替わったときに、自立出力端子３４からの出力電流が定格出力電流を超えて異常停止してしまうことを回避できる。

第３の選択方法としては、コントローラ５は、負荷２ごとに予め決められた優先度に応じて、給電対象の負荷２を選択する。この場合、コントローラ５は、負荷２の通常動作時（連系運転時）において、優先度を負荷２ごとに負荷情報として予め取得しておく。コントローラ５は、パワーコンディショナ３が自立運転に切り替わると、優先度が高い負荷２から順に給電対象の負荷２を選択する。つまり、コントローラ５は、負荷情報として予め取得しておいた優先度が高い負荷２ほど優先的に給電対象となるように、指示決定部５２にて給電対象とする負荷２の組み合わせを決定する。なお、この場合に、給電対象とする負荷２の数は、予め決められていてもよいし、上記第１，２の選択方法と組み合わされることで、消費電力や負過電流によって上限が決められてもよい。

これにより、コントローラ５は、たとえば照明器具や医療機器など優先度が高い負荷２ほど優先的に給電対象となるように、パワーコンディショナ３の自立運転時における給電対象の負荷２を適切に選択することができる。その結果、パワーコンディショナ３の運転状態が連系運転から自立運転に切り替わったときに、優先度の高い負荷２が使えなくなることを回避できる。

以上説明した本実施形態の配電システムによれば、コントローラ５は、負荷２が保持している負荷情報に応じて給電対象の負荷２を選択するので、配線器具（コンセント４）から測定部を省略することができ、配線器具の構成を簡略化することができる。

また、情報取得部５６は、上述したようにコンセント４が負荷２から取得した負荷情報をコンセント４から取得する構成に限らず、通信部５１で負荷２と直接通信することにより負荷情報を取得する構成であってもよい。

なお、本実施形態においても、第１の開閉器４１と第２の開閉器４２とを備える配線器具は、コンセントに限らずたとえば分岐ブレーカ９２であってもよい。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

２負荷
３パワーコンディショナ
３３連系出力端子
３４自立出力端子
４コンセント
４１第１の開閉器
４２第２の開閉器
４５計測部
５コントローラ
５５結果取得部
５６情報取得部
６商用電力系統
７連系給電路
７１幹線
７２分岐線
７３特定点
７４分岐点
８自立給電路
９分電盤
９２分岐ブレーカ

Claims

分散電源からの電力を変換し、商用電力系統と電気的に接続された状態で前記商用電力系統へ変換した電力を供給可能な連系運転および前記商用電力系統から切り離される自立運転をモード切替部にて切替可能なパワーコンディショナと、前記商用電力系統に接続された幹線および当該幹線から複数に分岐した分岐線からなり前記連系運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる連系給電路のうち、前記分岐線から負荷につながる配線上の特定点と前記幹線からの分岐点との間に挿入された第１の開閉器と、前記自立運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる自立給電路と前記第１の開閉器を接続した前記特定点との間に挿入された第２の開閉器と、前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記パワーコンディショナの運転状態が前記連系運転と前記自立運転とのいずれであるかを示す情報を前記パワーコンディショナから取得する状態取得部を有しており、
前記コントローラは、少なくとも前記連系運転時には前記第１の開閉器がオンし前記第２の開閉器がオフし、前記自立運転時には前記第１の開閉器がオフし前記第２の開閉器がオンまたはオフするように、前記パワーコンディショナの運転状態に応じて前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御する
ことを特徴とする配電システム。
前記第１の開閉器を接続した前記特定点から負荷へ出力される電気量を計測する計測部をさらに備え、
前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記計測部とは２以上の前記分岐線について前記特定点ごとに設けられており、
前記コントローラは、前記計測部の計測結果を通信により取得する結果取得部を有しており、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、少なくとも前記パワーコンディショナの前記連系運転時に前記結果取得部が取得した前記計測部の計測結果に応じて、給電対象の負荷を選択し、ユーザが負荷をつなぎ替えることなく、前記給電対象の前記負荷が前記自立給電路に接続され、前記給電対象として選択されない前記負荷が前記自立給電路から切り離されるように複数の前記第２の開閉器の開閉を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて前記負荷で消費される消費電力の大きさを求め、且つ前記パワーコンディショナから定格出力電力の大きさを取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記消費電力の総和が前記定格出力電力を超えないように前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項２に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて前記負荷に供給される高調波電流の大きさを求め、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、所定の閾値以上の前記高調波電流が生じる前記負荷については前記給電対象から外すように、前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項２に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて力率を求め、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記力率が所定の閾値以下の前記負荷については前記給電対象から外すように、前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項２に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記パワーコンディショナの前記連系運転時において、前記計測部の計測結果に基づいて前記負荷に供給される交流電流の瞬時電流のピーク値を求め、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記ピーク値が所定の閾値以上の前記負荷については前記給電対象から外すように、前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項２に記載の配電システム。
前記第１の開閉器と前記第２の開閉器とは２以上の前記分岐線について前記特定点ごとに設けられており、
前記コントローラは、前記第１の開閉器を接続した前記特定点に接続された負荷が保持している負荷情報を通信により取得する情報取得部を有しており、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、少なくとも前記パワーコンディショナの前記連系運転時に前記情報取得部が取得した前記負荷情報に応じて、給電対象の負荷を選択し、ユーザが負荷をつなぎ替えることなく、前記給電対象の前記負荷が前記自立給電路に接続されるように複数の前記第２の開閉器の開閉を個別に制御することを特徴とする請求項１に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記負荷の通常動作時に当該負荷で消費される消費電力の大きさを前記負荷情報として取得し、且つ前記パワーコンディショナから定格出力電力の大きさを取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記消費電力の総和が前記定格出力電力を超えないように前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項７に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記負荷に流れる負荷電流の大きさを前記負荷情報として取得し、且つ前記パワーコンディショナから定格出力電流の大きさを取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記負荷電流の総和が前記定格出力電流を超えないように前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項７に記載の配電システム。
前記コントローラは、前記負荷の優先度を前記負荷情報として前記負荷から取得し、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、前記優先度が高い前記負荷を優先的に前記給電対象とするように前記給電対象の前記負荷を選択することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の配電システム。
分散電源からの電力を変換し、商用電力系統と電気的に接続された状態で前記商用電力系統へ変換した電力を供給可能な連系運転および前記商用電力系統から切り離される自立運転をモード切替部にて切替可能なパワーコンディショナと、前記商用電力系統に接続された幹線および当該幹線から複数に分岐した分岐線からなり前記連系運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる連系給電路のうち、前記分岐線から負荷につながる配線上の特定点と前記幹線からの分岐点との間に挿入された第１の開閉器と、前記自立運転時に前記パワーコンディショナからの電力供給路になる自立給電路と前記第１の開閉器を接続した前記特定点との間に挿入された第２の開閉器と、前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記パワーコンディショナの運転状態が前記連系運転と前記自立運転とのいずれであるかを示す情報を前記パワーコンディショナから取得する状態取得部を有しており、
前記コントローラは、少なくとも前記連系運転時には前記第１の開閉器がオンし前記第２の開閉器がオフし、前記自立運転時には前記第１の開閉器がオフし前記第２の開閉器がオンまたはオフするように、前記パワーコンディショナの運転状態に応じて前記第１の開閉器および前記第２の開閉器の開閉を制御する配電システムに用いられ、
前記第１の開閉器および前記第２の開閉器を具備し前記分岐線に接続されることを特徴とする配線器具。
前記第１の開閉器を接続した前記特定点から負荷へ出力される電気量を計測する計測部をさらに具備し、
前記第１の開閉器と前記第２の開閉器と前記計測部とは２以上の前記分岐線について前記特定点ごとに設けられており、
前記コントローラは、前記計測部の計測結果を通信により取得する結果取得部を有しており、前記パワーコンディショナの前記自立運転時には、少なくとも前記パワーコンディショナの前記連系運転時に前記結果取得部が取得した前記計測部の計測結果に応じて、給電対象の負荷を選択し、ユーザが負荷をつなぎ替えることなく、前記給電対象の前記負荷が前記自立給電路に接続され、前記給電対象として選択されない前記負荷が前記自立給電路から切り離されるように複数の前記第２の開閉器の開閉を個別に制御することを特徴とする請求項１１に記載の配線器具。
負荷を接続可能なコンセントからなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の配線器具。
分電盤に収納される分岐ブレーカからなることを特徴とする請求項１１または１２に記載の配線器具。