JP6321996B2 - 給電システム、給電制御装置、給電システムにおける給電制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
また、太陽光発電装置を直流給電システムに組み込むことにより、直流電源装置の停電時において、この太陽光発電装置をバックアップ用の電源として利用することができる。
上述の特許文献1に記載の事故区間切離しシステムでは、常時閉路形2回線ループ配電線路において、配電線路上に生じた事故区間を、他の区間で停電を生じることなく、自動切り離しを行うようにしている。しかしながら、特許文献1に記載の事故区間切離しシステムでは、給電経路上の複数の箇所に負荷装置が配置される場合において、障害が発生した区間を除外して健全な給電経路に接続される負荷装置へ電力供給する方法については開示されていない。
(概要)
本発明の給電システムでは、例えば、図1に示す直流給電システム1において、直流電源装置3からループ方式給電経路13に接続される負荷装置L21からL24に直流電圧を供給する。
このような構成の直流給電システム1では、ループ方式給電経路13に線間短絡事故や地絡事故等が発生した場合、障害が発生している給電経路を除外するように、スイッチ部121から125の開閉状態を制御することにより、健全な給電経路に接続される負荷装置に電力を供給する。
このように、給電経路に障害が発生したことを検出して、障害発生区間を除外する方法には、幾つかの方法がある。
給電制御装置6は、障害の発生を検出したスイッチ部から受信した測定データIVDに基づいて障害発生区間を判定し、スイッチ部121から125の開閉状態を制御することにより障害発生区間を除外する。つまり、第3実施形態の直流給電システム1Bにおいて、給電経路を損傷から保護するように制御する主体は、給電制御装置6であり、この給電制御装置6がスイッチ部121Bから125Bの開閉動作を制御することにより、給電経路を保護する。
(直流給電システム1の概略構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る直流給電システム1の概略構成を示す構成図である。この直流給電システム1は、例えば、データセンタや通信局舎等のビルに設備される直流給電システムの例である。
変圧器2は、商用電源系統から供給される高圧交流電圧(例えば、3相AC6600V)を所定の低圧交流電圧(例えば、3相AC400V)に降圧し、この低圧交流電圧を直流電源装置(REC)3に供給する。
なお、図1において、給電経路P11と、給電経路P21から給電経路P23と、給電経路P31から給電経路P35とは、正極側の給電線を示し、給電経路N11と、給電経路N21から給電経路N23と、給電経路N31から給電経路N35とは、負極側の給電線を示している。
地絡電流検出部32は、直流電源装置3から給電経路に流れる零相電流が一定以上になった時に直流電源装置3の出力を遮断する。
また、給電経路P11及びN11には、スイッチ部102及びパワーコンディショナ(PCS)8を介して、蓄電池を備える蓄電装置(BATT)7が接続されている。スイッチ部102は、蓄電装置7のPCS8と、給電経路P11及びN11との間の接続/開放を行うための開閉器を含み、スイッチ部102が接続状態にある時にPCS8を直流電源装置3の出力に連系可能にする。
このようにして、太陽光発電装置4は、直流電源装置3及び蓄電装置7の双方から電力を供給できない状態において、電力の供給を必要とする負荷装置へ電力を供給する。例えば、照明装置等に電力を供給する。
なお、太陽光発電装置4のPCS5や蓄電装置7のPCS8が、給電経路P11及びN11の系統に障害が発生した場合に出力電流を遮断する保護機能を備える場合は、スイッチ部101及び102を省略することも可能である。
また、分電盤(PDF)21には、不図示の過電流遮断器(ブレーカ)を介して、給電経路P31及びN31から給電経路P35及びN35の系統が接続される。この給電経路P31及びN31から給電経路P35及びN35は、複数の給電経路がループ状に接続されたループ方式給電経路13を構成する。
負荷装置L11及びL12と、負荷装置L21からL24とは、いずれも直流電源装置3から供給される直流電力によって動作する装置であり、例えば、直流家電、LED照明、パソコンやサーバなどの情報機器等である。
なお、以下の説明において、負荷装置L11と、負荷装置L12と、負荷装置L21からL24と、を総称する場合は、「負荷装置L100」と呼ぶ。
同様にして、ループ方式給電経路13の系統には、このループ方式給電経路を複数の区間に区分する箇所にスイッチ部121からスイッチ部125が配置されている。つまり、スイッチ部121からスイッチ部125は、ループ方式給電経路13において、給電経路P31及びN31から電力が供給される給電区間と、電力が供給されない非給電区間とを区分する箇所に配置されている。
なお、以下の説明において、スイッチ部101、スイッチ部102、スイッチ部111、スイッチ部112、及びスイッチ部121から125を総称する場合は、「スイッチ部100」と呼ぶ。
そして、分電盤21から分岐される給電経路P21及びN21は、樹枝状給電経路12に接続される。この樹枝状給電経路12において、給電経路P21及びN21は、スイッチ部111を介して、給電経路P22及びN22に接続され、この給電経路P22及びN22には負荷装置L11が接続される。また、給電経路P22及びN22から、スイッチ部112を介して、給電経路P23及びN23が分岐され、この給電経路P23及びN23に、負荷装置L12が接続される。
なお、ループ方式給電経路13において、ループ結合点に配置されるスイッチ部123は、ループ方式給電経路13に障害が発生していない通常状態の場合に、常時閉にしてもよく、又、常時開にしてもよいが、ここでは、常時閉にするものとする。
図3は、太陽光発電装置4のPCS5と給電制御装置6の構成例を示す構成図である。図3に示すように、PCS5は、発電量制御部51と、系統連系制御部52と、DC/DCコンバータ53とを備える。
なお、図3においては、図1における給電経路P11及びN11を、「給電経路PN11」で示し、給電経路P21及びN21を、「給電経路PN21」で示し、給電経路P22及びN22を、「給電経路PN22」で示し、給電経路P23及びN23を、「給電経路PN23」で示している。また、図1における給電経路P31及びN31を、「給電経路PN31」で示し、給電経路P32及びN32を、「給電経路PN32」で示し、給電経路P33及びN33を、「給電経路PN33」で示し、給電経路P34及びN34を、「給電経路PN34」で示し、給電経路P35及びN35を、「給電経路PN35」で示している。後述する図9、図10、図15においても同様である。
また、系統連系制御部52は、DC/DCコンバータ53の出力電圧を調整することにより、給電経路P11及びN11に対して連系させてPCS5から出力される電力を給電できるように制御する。DC/DCコンバータ53は、太陽光発電装置4の出力電圧を昇圧(または降圧)して給電経路PN11に電力を供給するためのコンバータである。
この給電制御装置6は、直流電源装置3と、太陽光発電装置4のPCS5と、蓄電装置7のPCS8と、分電盤21と、分電盤22と、分電盤23とに、信号線SIG1を介して接続されている。給電制御装置6は、この信号線SIG1を介して、直流電源装置3と、太陽光発電装置のPCS5と、蓄電装置のPCS8の動作を制御するとともに、その動作状態を監視する。また、給電制御装置6は、分電盤21と、分電盤22と、分電盤23とにおける給電状態を監視する。
給電制御装置6は、信号線SIG2を介して、スイッチ部100の開閉動作を制御するとともに、スイッチ部100において測定された測定データIVDを収集する。
また、給電制御装置6において、障害発生区間判定部63は、スイッチ部100から受信した測定データIVDに基づいて、給電経路における障害発生区間を判定する。
さらに、スイッチ制御部61は、スイッチ部111と、スイッチ部112と、スイッチ部121から125とに対してスイッチ制御信号CNTを送信し、スイッチ部100の開閉状態を制御する。
スイッチ部100では、例えば、図4(C)に示すように、「スイッチの識別情報」を「測定データIVD」に付加した信号を給電制御装置6に送信する。
なお、給電制御装置6は、送信要求信号SREQをスイッチ部100に送信して測定データIVDの送信を要求する場合に、例えば、電流Icの測定データと、零相電流Izの測定データと、線間電圧Vcの測定データとのうちの何れかを指定して送信を要求するようにしてもよい。
図5は、スイッチ部100の制御回路の構成例を示す構成図である。この図5に示すように、スイッチ部100には、スイッチ制御信号受信部71と、スイッチ開閉部72と、通知部73と、スイッチ74と、電流電圧測定部75と、測定データ記憶部76と、が設けられている。
スイッチ開閉部72は、スイッチ制御信号受信部71により受信したスイッチ制御信号CNTに基づき、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであるか否かを判定する。そして、スイッチ開閉部72は、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであると判定した場合に、「スイッチのオン/オフ情報」に基づき、スイッチ74を「オン」状態(投入)、又は、「オフ」状態(開放)の何れかの状態に制御する。つまり、スイッチ開閉部72は、スイッチ74の開閉動作を行う。
測定データ記憶部76は、電流電圧測定部75により測定された給電経路の電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとを、例えば、最新の測定データから所定時間前までの測定データIVDとして記憶する。最新の測定データから所定時間前までの期間は、例えば、数百msecから数分前までの期間であり、その間の測定データを含むように測定データIVDを更新しながら記憶する。
なお、図6に示す処理は、定常的に実施する通常処理ルーチンとして処理され、図7に示す処理は、上記の通常処理ルーチンに対する割込み処理ルーチンとして処理される。このように、給電制御装置6からの要求に応じた電圧電流データを送信する処理を割り込み処理とすることにより、給電制御装置6からの要求に対する応答性を高めることができる。
続いて、スイッチ部100は、電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとの測定データを、測定データIVDとして、測定データ記憶部76に記憶する(ステップS11)。そして、スイッチ部100は、ステップS11の処理を終了した後に、ステップS10の処理に戻り、電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとの測定を継続する。
これにより、スイッチ部100では、給電制御装置6から測定データIVDの送信要求信号SREQを受信した場合に、直ちに、測定データIVDを含む応答信号を給電制御装置6に送信することができる。
図8は、直流給電システム1の給電経路における障害発生区間を除外する障害発生区間の除外処理の手順示す説明図である。以下、図8を参照して、障害発生区間の除外処理の手順について説明する。
まず、給電経路の特定の区間に線間短絡事故や地絡事故等の障害が発生したとする。この給電経路における障害の発生を、直流電源装置3内の過電流検出部31や地絡電流検出部32が検出する(ステップS100)。給電経路における障害の発生を検出した場合、直流電源装置3は、直流電圧の出力を直ちに停止する(ステップS105)。
続いて、直流電源装置3は、障害発生情報DEMを給電制御装置6に向けて送信する(ステップS110)。
続いて、スイッチ部100は、給電制御装置6から測定データIVDの送信要求信号SREQを受信して(ステップS125)、この送信要求信号SREQを受信した後に、測定データ記憶部76から測定データIVDを読み出し、この測定データIVDを給電制御装置6に向けて送信する(ステップS130)。
続いて、給電制御装置6は、スイッチ部100から測定データIVDを受信して(ステップS135)、受信した測定データIVDに基づいて、給電経路における障害発生区間を判定する(ステップS140)。また、給電制御装置6は、障害発生区間を除外するために開放が必要なスイッチ部100Bを識別する。
続いて、スイッチ部100は、給電制御装置6からスイッチ制御信号CNTを受信して(ステップS150)、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであるか否かを判定する。そして、スイッチ部100におけるスイッチ開閉部72は、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチ部であると判定した場合に、スイッチ74を開状態(オフ)にする(ステップS155)。そして、スイッチ部100は、スイッチ74を開放した場合、このスイッチ74の動作結果の情報を給電制御装置6に送信する(ステップS160)。
直流電源装置3は、給電制御装置6から直流電圧の出力開始を要求する信号を受信して(ステップS175)、この出力開始を要求する信号を受信した後に、給電経路に向けて直流電圧の出力を開始する(ステップS180)。その後に、給電制御装置6は、コントロールパネル64上に障害発生区間を表示する(ステップS185)。
これにより、直流給電システム1では、給電経路に障害が発生した場合に、給電経路から障害発生区間を除外して、健全な給電経路に接続される負荷装置に直流電圧を給電することができる。
これにより、給電制御装置6の障害発生区間判定部63では、給電経路の障害発生区間を判定する際に、より迅速かつ正確に障害発生区間を判定することが可能になる。
つまり、スイッチ部100において、地絡電流が直流電源装置3側に向けて流れる場合は、当該スイッチ部100より上位の系統において地絡事故が発生したと判定できる。上記の場合には、当該スイッチ部100より下位の系統において地絡事故が発生しているという誤検出を回避することができる。
上述した第1実施形態では、給電経路に線間短絡事故や地絡事故が発生した場合に、直流電源装置3が直流電圧の出力を停止し、給電経路から障害発生区間を除外した後に、再度、直流電源装置3が直流電圧の出力を開始して、負荷装置への給電を開始する例について説明した。
次に、本発明の第2実施形態として、スイッチ部自身が給電経路における障害の発生を検出し、スイッチ部自身が障害発生区間を開放する例について説明する。
なお、以下の説明において、スイッチ部111A、スイッチ部112A、及びスイッチ部121Aから125Aを総称する場合は、「スイッチ部100A」と呼ぶ。
図12を参照して、障害発生検出部77の動作の一例について説明する。図12は、障害発生検出部77の動作を説明するための説明図である。この図12では、横軸に時間t(例えば、msec単位)の経過を示し、図12(A)では、給電経路に線間短絡事故が発生した場合の電流Icの時間変化を示し、図12(B)では、給電経路に線間短絡事故が発生した場合の線間電圧Vcの時間変化を示している。
なお、図12(A)に示す例は、線間短絡事故によって生じる瞬時過電流を検出する場合の例を示したが、これに加えて、電流Icが定格電流の300%以下であっても、定格電流の100%以上であれば、所定の反限時特性を持って過電流状態を検出し、この過電流状態が発生した場合に、スイッチ開閉部72に対して開放指令信号Opを出力して、スイッチ74をトリップさせるようにしてもよい。
これにより、スイッチ部100Aは、地絡事故が発生した場合に、スイッチ部100A内のスイッチ74を開放することにより、地絡事故が発生している給電経路を給電範囲から自動的に除外することができる。
つまり、スイッチ部100Aにおいて、地絡電流が直流電源装置3側に向けて流れる場合は、当該スイッチ部100Aより上位の系統において地絡事故が発生したと判定できる。上記の場合には、当該スイッチ部100Aより下位の系統において地絡事故が発生しているという誤検出を回避することができる。
まず、直流給電システム1Aは、給電経路に障害が発生していない通常運転状態にあるとする。
そして、スイッチ部100Aにおいて、電流電圧測定部75は、所定のサンプリング時間ごとに、このスイッチ部100Aを介して給電経路に流れる電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとを測定する(ステップS31)。
続いて、スイッチ部100Aの電流電圧測定部75は、電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとの測定データを測定データ記憶部76に記憶する(ステップS32)。
そして、ステップS33において障害が発生していないと判定された場合(ステップS33:No)、スイッチ部100Aは、ステップS31の処理に戻り、電流電圧測定部75による、電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcの測定を継続する。
図14は、直流給電システム1Aの給電経路における障害発生区間を除外する障害発生区間の除外処理の手順を示す説明図である。
以下、図14を参照して、障害発生区間の除外処理の手順について説明する。
まず、給電経路に線間短絡事故や地絡事故等の障害が発生したとする。この給電経路における障害の発生は、障害発生区間に隣接するスイッチ部100Aの障害発生検出部77により検出される(ステップS200)。続いて、障害発生検出部77は、スイッチ開閉部72に対して開放指令信号Opを出力して、スイッチ74をトリップ(開放)させる。また、障害発生検出部77は、障害発生情報SEMを、通知部73を介して給電制御装置6に送信する(ステップS210)。
なお、障害発生区間に隣接するスイッチ部100Aの他に、障害発生検出部77が障害の発生を検出して不要にトリップしたスイッチ部100Aがある場合、この不要にトリップしたスイッチ部100Aも、障害発生情報SEMを給電制御装置6に送信する。
続いて、スイッチ部100Aは、給電制御装置6から測定データIVDの送信要求信号SREQを受信して(ステップS225)、障害発生情報SEMを受信した後に、測定データ記憶部76から測定データIVDを読み出し、この測定データIVDを給電制御装置6に向けて送信する(ステップS230)。
また、障害発生区間に隣接するスイッチ部100Aの他に、不要にトリップしたスイッチ部100Aがある場合、給電制御装置6は、この不要にトリップしたスイッチ部100Aを判定し、このスイッチ部100Aに対してスイッチ制御信号CNTを送信して再投入する(ステップS245)。
そして、給電制御装置6では、コントロールパネル64上に障害発生区間を表示する(ステップS250)。
これにより、スイッチ部100Aは、給電経路において線間短絡事故や地絡事故等の障害が発生した場合に、この障害が発生した給電経路を給電範囲から自動的に除外することができる。また、障害発生区間判定部63は、障害が発生した給電経路の区間を判定し、この障害発生区間をコントロールパネル64に表示することができる。
上述の第1実施形態の直流給電システム1では、直流電源装置3が給電経路における障害の発生を検出して直流電圧の出力を停止することにより給電経路が損傷しないように保護している。また、第2実施形態の直流給電システム1Aでは、障害が発生した時に、スイッチ部100Aが自動でトリップして給電経路が損傷しないように保護している。
つまり、第1実施形態では直流電源装置3が給電経路の保護動作を行う主体となり、第2実施形態では、スイッチ部100Aが保護の給電経路の保護動作を行う主体となるが、これらとは異なり、本発明の第3実施形態として、給電制御装置6が主体となって給電経路を保護する例について説明する。
なお、以下の説明において、スイッチ部111B、スイッチ部112B、及びスイッチ部121Bから125Bを総称する場合は、「スイッチ部100B」と呼ぶ。
例えば、前述の図12(A)で説明したように、給電経路に流れる電流Icが、所定の基準値(例えば、定格電流の300%)を超えた場合に、障害発生検出部77は、給電経路に線間短絡事故が発生したと判定して、障害発生情報SEMを通知部73を介して給電制御装置6に送信する。
或いは、図12(B)に示すように、線間電圧Vcが、所定の基準値(例えば、定格電圧の50%)以下に低下した場合に、障害発生検出部77は、給電経路に線間短絡事故が発生したと判定して、障害発生情報SEMを通知部73を介して給電制御装置6に送信する。
図17を参照して、まず、直流給電システム1Bの運転状態が、給電経路に障害が発生していない通常運転状態にあるとする。そして、スイッチ部100Bでは、所定のサンプリング時間ごとに、給電経路に流れる電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとを測定する(ステップS51)。
続いて、スイッチ部100Bは、電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcとの測定データIVDを測定データ記憶部76に記憶する(ステップS52)。
そして、ステップS53において障害が発生していないと判定された場合(ステップS53:No)、スイッチ部100Bは、ステップS51の処理に戻り、電流電圧測定部75により、電流Icと、零相電流Izと、線間電圧Vcの測定を継続する。
なお、給電制御装置6から送信される送信要求信号SREQに対する応答処理は、前述の図7において説明したように、割込み処理ルーチンにより処理してもよい。
図18は、直流給電システム1Bの給電経路における障害発生区間を除外する障害発生区間の除外処理の手順を示す説明図である。以下、図18を参照して、障害発生区間の除外処理の手順について説明する。
まず、給電経路の特定の区間に線間短絡事故や地絡事故等の障害が発生したとする。この給電経路における障害の発生を、スイッチ部100B内の障害発生検出部77が検出する(ステップS300)。
続いて、スイッチ部100Bは、障害発生情報SEMを給電制御装置6に向けて送信する(ステップS305)。
続いて、スイッチ部100Bは、給電制御装置6から測定データIVDの送信要求信号SREQを受信すると(ステップS320)、測定データ記憶部76から測定データIVDを読み出し、この測定データIVDを給電制御装置6に向けて送信する(ステップS325)。
スイッチ部100Bは、スイッチ制御信号CNTを受信して(ステップS350)、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであるか否かを判定し、自身が「スイッチの識別情報」で指定されたスイッチであると判定した場合に、スイッチ74を開状態(オフ)にする(ステップS355)。そして、スイッチ部100Bは、「スイッチ74の開放結果の情報」を給電制御装置6のスイッチ制御部61に送信する(ステップS360)。
なお、スイッチ部100Bの開放による障害発生区間の除外処理が遅れた場合、最終的には、直流電源装置3の過電流検出部31や地絡電流検出部32により給電経路に障害が発生していることを検出して出力を遮断することができる。
つまり、スイッチ部100Bにおいて、地絡電流が直流電源装置3側に向けて流れる場合は、当該スイッチ部100Bより上位の系統において地絡事故が発生したと判定できる。上記の場合には、当該スイッチ部100Bより下位の系統において地絡事故が発生しているという誤検出を回避することができる。
また、障害発生検出部77は、電流Icが定格電流の100%以上である場合に、所定の反限時特性を持って過電流状態を検出し、この過電流状態が発生した場合に、障害発生情報SEMを、通知部73を介して給電制御装置6に送信するようにしてもよい。
これにより、スイッチ部100Bを介して給電経路に過負荷電流が流れることを回避できる。
上述した第1実施形態の直流給電システム1、第2実施形態の直流給電システム1A、及び第3実施形態の直流給電システム1Bにおいては、給電経路における障害の発生を検出し、この障害が発生した給電経路を除外するようにスイッチ部100等の開閉状態を自動で制御できる他、ユーザによる手動操作により、スイッチ部100等の開閉状態を設定することができる。つまり、給電制御装置6は、コントロールパネル64を備え、このコントロールパネル64は、給電経路における障害発生区間を表示パネル上に表示するとともに、ユーザの操作によりスイッチ部100等の開閉状態を制御する際に使用される。
なお、スイッチ選択ボタン64bを操作してスイッチ部100を指定する場合、スイッチ部111部とスイッチ部112とを同時に指定するなど、複数のスイッチ部100を同時に指定することもできる。
続いて、コントロールパネル64は、検出した操作に応じたスイッチ部100(より正確には、スイッチ部100内のスイッチ74)を投入又は開放させるようにスイッチ制御部61を制御する。スイッチ制御部61は、スイッチ部100にスイッチ制御信号CNTを送信する(ステップS420)。
続いて、スイッチ制御部61は、スイッチ部100から受けた通知に応じて、コントロールパネル64にその通知に含まれたスイッチ部100の状態を表示させる。コントロールパネル64は、スイッチ部100の状態をコントロールパネル64の表示画面64a上に表示する(ステップS440)。このステップS430の処理を実行した後に、給電制御装置6は、このスイッチ開閉処理を終える。
上述した直流給電システム1、直流給電システム1A、及び直流給電システム1Bでは、ループ方式給電経路13に負荷装置L21からL24のみが接続される例を示したが、ループ方式給電経路13に蓄電装置等のバックアップ電源装置を接続することもできる。
図21は、本発明の第4実施形態に係る直流給電システム1Cの概略構成を示す構成図である。この図21に示す直流給電システム1Cは、例えば、図1に示す直流給電システム1と比較して、ループ方式給電経路13の給電経路P34及びN34に、パワーコンディショナ(PCS)10を介して、蓄電装置(BATT)9を接続した点が構成上で異なる。他の構成は、図1に示す直流給電システム1と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
上記第1実施形態から第4実施形態の直流給電システム1、1A、1B、1Cでは、給電経路に接続される負荷装置に直流電力を供給する直流給電システムの例について説明したが、負荷装置に交流(例えば、AC400V)を供給する交流給電システムであってもよい。
図22は、本発明の第5実施形態に係る交流給電システム1Dの概略構成を示す構成図である。図22に示す交流給電システム1Dは、図1に示す直流給電システム1と比較して、基本的な構成は同じであるが、図1に示す直流電源装置3を交流電源装置3Aに代え、パワーコンディショナ5を交流電圧を出力するパワーコンディショナ5Aに代え、パワーコンディショナ8を交流電圧を出力するパワーコンディショナ8Aに代えた点が、構成上で異なる。
なお、交流電源装置3Aは、遮断器CBと、過電流検出部31Aと、地絡電流検出部32Aとを含み、3相交流(AC400V)を給電経路ACL11に出力する電源装置である。
なお、交流給電システム1Dにおける制御動作は、直流給電システム1における直流電電圧を交流電圧に置き換えた点だけが異なり、給電制御装置6やスイッチ部100における基本的な構成と動作は、図1に示す直流給電システム1と同様である。
そして、給電制御装置6は、スイッチ制御部61により、スイッチ部122とスイッチ部123を開放し、給電経路ACL33を給電範囲から切り離すことにより、他の健全な給電経路に接続される負荷装置への給電を継続する。
これにより、太陽光発電装置等のバックアップ電源装置を備える交流給電システム1Dにおいて、負荷装置L100への電力供給の信頼性を向上させることができる。
また、本発明におけるスイッチ制御部は、スイッチ制御部61が対応し、本発明における測定データ収集部は、測定データ収集部62が対応し、本発明における障害発生区間判定部は、障害発生区間判定部63が対応し、本発明における入力設定部は、コントロールパネル64が対応する。また、本発明における負荷装置は、負荷装置L11、負荷装置L12、及び負荷装置L21からL24が対応し、これらの負荷装置を総称する場合は、「負荷装置L100」と呼ぶ。
そして、給電制御装置6は、給電経路に障害が発生した場合に、スイッチ部100から測定データIVDを受信し、該測定データIVDに基づいて、給電経路において障害が発生した区間を判定する。そして、給電制御装置6は、この障害が発生した区間の給電経路を除外するようにスイッチ部100の開閉状態を制御し、障害が発生した区間を除外した健全な給電経路に電力を供給する。
これにより、給電経路上の複数の箇所に負荷装置L100が配置される場合において、負荷装置L100への電力供給の信頼性を向上させることができる。
これにより、給電制御装置6では、給電経路に地絡事故が発生した場合に、この地絡事故が発生した障害発生区間を判定することができる。
これにより、例えば、直流給電システム1(給電システム)において、負荷装置L100への電力供給の信頼性を向上させることができる。
このように、給電制御装置6は、障害発生区間判定部63により、スイッチ部100から収集した測定データIVDに基づいて、給電経路における障害発生区間を検出し、スイッチ制御部61により、障害が発生した区間を給電範囲から除外するようにスイッチ部100の開閉状態を制御する。
これにより、給電システム(例えば、直流給電システム1)では、給電経路において、障害が発生している給電経路の区間を除外して給電範囲を設定することができる。
これにより、ループ方式給電経路13から電力の供給を受ける負荷装置L100への電力供給の信頼性を向上させることができる。
例えば、ループ方式給電経路13において、障害が発生した区間がある場合には、この障害が発生した区間の給電経路を除外するようにスイッチ部121から125の開閉状態を制御することにより、障害が発生した区間を除外した健全な給電経路に電力を供給することができる。
これにより、例えば、直流給電システム1(給電システム)では、ループ方式給電経路13から電力の供給を受ける負荷装置L100と、バス方式給電経路11から電力の供給を受ける負荷装置L100とに対して、電力供給の信頼性を向上させることができる。
これにより、給電経路に障害が発生した場合に、給電制御装置6は、スイッチ部100から収集した測定データIVDに基づいて給電経路における障害発生区間を判定し、この障害発生区間を給電経路から除外することができる。
これにより、スイッチ部100は、スイッチ制御部61からスイッチ制御信号CNTを受信し、このスイッチ制御信号CNTに基づいてスイッチ74の開閉を行うことができる。
また、スイッチ部100は、給電経路に流れる電流Icと零相電流Izと線間電圧Vcとのうちの何れか又は全部を測定し、この測定データIVDを給電制御装置6に送信することができる。
このような構成のスイッチ部100Aであれば、スイッチ部100Aにおいて給電経路に障害が発生したことを検出することができる。
これにより、給電経路に障害が発生した場合、スイッチ部100Aが自動的にトリップして障害発生区間を給電経路から除外することができる。
これにより、ユーザは、コントロールパネル64(設定入力部)を操作することにより、給電経路に配置されるスイッチ部100の開閉状態を手動で設定して、給電経路における給電範囲を設定することができる。
1D・・・交流給電システム(給電システム)
2・・・変圧器、3・・・直流電源装置(REC)、
3A・・・交流電源装置、4・・・太陽光発電装置(PV)、
5,5A,8,8A,10・・・パワーコンディショナ(PCS)、
6・・・給電制御装置、7,9・・・蓄電装置(BATT)、
11・・・バス方式給電経路、12・・・樹枝状給電経路、
13・・・ループ方式給電経路、
21,22,23・・・分電盤(PDF)、31,31A・・・過電流検出部、
32,32A・・・地絡電流検出部、51・・・発電量制御部、
52・・・系統連系制御部、53・・・DC/DCコンバータ、
61・・・スイッチ制御部、62・・・測定データ収集部、
63・・・障害発生区間判定部、
64・・・コントロールパネル(設定入力部)、
71・・・スイッチ制御信号受信部、72・・・スイッチ開閉部、
73・・・通知部、74・・・スイッチ、75・・・電流電圧測定部、
76・・・測定データ記憶部、77・・・障害発生検出部、
101,102・・・スイッチ部、
111,111A,111B,112,112A,112B・・・スイッチ部、
121〜125,121A〜125A,121B〜125B・・・スイッチ部
Claims (15)
- 電源装置から負荷装置までの間に設けられた給電経路を介して、前記電源装置から直流電力を前記負荷装置に供給する給電システムであって、
前記給電経路の直流送電区間に設けられ、前記給電経路において給電する範囲と給電しない範囲とを分割する位置にそれぞれ配されるとともに、前記給電経路の直流送電区間の各相に流れる電流に対する零相電流の大きさと流れた方向を測定し、前記測定に応じた前記零相電流の大きさと流れた方向に関する測定データを記憶する複数のスイッチ部と、
前記スイッチ部の開閉状態を制御することにより、前記給電経路における給電範囲を制御する給電制御装置と、
を備え、
前記給電制御装置は、
前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出し、前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出した後に、
複数の前記スイッチ部から前記測定データを受信し、受信した該測定データに基づいて前記零相電流の大きさと流れた方向を前記スイッチ部ごとに算出し、前記給電経路の直流送電区間に流れた前記零相電流の大きさと流れた方向の算出結果に基づいて判定し、2つの前記スイッチ部について前記零相電流が流れた方向が互いに逆向きになる場合に、前記2つの前記スイッチ部の間に前記給電経路における地絡事故による障害が発生した区間があると判定する
ことを特徴とする給電システム。 - 前記スイッチ部において測定される測定データには、前記スイッチ部が介挿されている給電経路を通じて負荷に流れる負荷電流と、前記給電経路に流れる電流のベクトル和として検出される零相電流とが含まれる
ことを特徴とする請求項1に記載の給電システム。 - 前記電源装置は、商用電源系統から供給される交流電力を直流電力に変換して、前記変換した直流電力を前記給電経路に供給する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の給電システム。 - 前記給電制御装置は、前記障害が発生した区間を給電範囲から除外するように、前記スイッチ部の開閉状態を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の給電システム。 - 前記給電経路の少なくとも一部の区間にループ方式給電経路を含む
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の給電システム。 - 前記給電経路の少なくとも一部の区間にループ方式給電経路とバス方式給電経路との双方の給電経路を含み、
前記給電制御装置は、前記ループ方式給電経路とバス方式給電経路のうちから前記障害が発生した区間を給電範囲から除外するように、前記スイッチ部の開閉状態を制御する
ことを特徴とする請求項5に記載の給電システム。 - 前記給電制御装置は、
前記スイッチ部に対してスイッチ制御信号を送信し、該スイッチ制御信号により前記スイッチ部の開閉状態を制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチ部に記憶された前記測定データを収集する測定データ収集部と、
前記スイッチ部から収集した前記測定データに基づいて、前記給電経路における障害発生区間を判定する障害発生区間判定部と、
を備え、
前記スイッチ制御部は、
前記障害発生区間判定部において判定された前記障害発生区間の判定情報に基づいて、
前記スイッチ部の開閉状態を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載の給電システム。 - 前記スイッチ部は、
前記給電制御装置から前記スイッチ制御信号を受信するスイッチ制御信号受信部と、
前記スイッチ制御信号受信部により受信したスイッチ制御信号に基づき、スイッチの開閉を行うスイッチ開閉部と、
前記給電経路を通じて負荷に流れる負荷電流と、前記給電経路に流れる電流のベクトル和として検出される零相電流と、前記給電経路の線間電圧とのうちの何れか又は全部を測定する電流電圧測定部と、
前記電流電圧測定部により測定された測定データを記憶する測定データ記憶部と、
前記測定データ及び前記スイッチの開閉結果の情報を前記給電制御装置に通知する通知部と、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の給電システム。 - 前記スイッチ部は、
前記測定データに基づいて前記給電経路において障害が発生したことを検出する障害発生検出部を備え、
前記障害発生検出部は、
前記給電経路に障害が発生したことを検出し、該障害が発生したことを検出した後に、
該障害が発生したことを示す障害発生情報を前記給電制御装置に送信し、
前記給電制御装置は、
前記スイッチ部から障害発生情報を受信した場合に、
前記スイッチ部から前記測定データを受信し、
前記測定データに基づいて、前記給電経路において障害が発生した区間を判定する
ことを特徴とする請求項8に記載の給電システム。 - 前記障害発生検出部は、
前記給電経路に障害が発生したことを検出した場合に、該障害が発生したことを示す障害発生情報を前記給電制御装置に送信するとともに、
当該スイッチ部内のスイッチを開放する
ことを特徴とする請求項9に記載の給電システム。 - 前記給電制御装置は、
前記スイッチ部の開閉状態を設定する設定入力部を備え、
前記給電制御装置は、
前記設定入力部において設定された前記スイッチ部の開閉状態の設定情報に基づいて、
前記スイッチ部の開閉状態を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項10の何れか一項に記載の給電システム。 - 前記スイッチ部は、
前記給電経路を接続及び遮断するための半導体スイッチング素子を含む
ことを特徴とする請求項7から請求項10の何れか一項に記載の給電システム。 - 電源装置から負荷装置までの間に設けられた給電経路を介して、前記電源装置から直流電力を前記負荷装置に供給する給電システムにおける給電制御装置であって、
前記給電経路において障害が発生した区間を判定する障害発生区間判定部
を備え、
前記給電システムは、
前記給電経路の直流送電区間に設けられ、前記給電経路において給電する範囲と給電しない範囲とを分割する位置に配されるとともに、前記給電経路の直流送電区間の各相に流れる電流に対する零相電流の大きさと流れた方向を測定し、前記測定に応じた前記零相電流の大きさと流れた方向に関する測定データを記憶する複数のスイッチ部を有しており、
前記障害発生区間判定部は、
前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出し、前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出した後に、複数の前記スイッチ部から前記測定データを受信し、該測定データに基づいて前記零相電流の大きさと流れた方向を前記スイッチ部ごとに算出し、前記給電経路の直流送電区間に流れた前記零相電流の大きさと流れた方向の算出結果に基づいて判定し、2つの前記スイッチ部について前記零相電流が流れた方向が互いに逆向きになる場合に、前記2つの前記スイッチ部の間に前記給電経路における地絡事故による障害が発生した区間があると判定する
ことを特徴とする給電制御装置。 - 電源装置から負荷装置までの間に設けられた給電経路を介して、前記電源装置から直流電力を前記負荷装置に供給する給電システムにおける給電制御方法であって、
前記給電システムは、
前記給電経路の直流送電区間に設けられ、前記給電経路において給電する範囲と給電しない範囲とを分割する位置に配されるとともに、前記給電経路の直流送電区間の各相に流れる電流に対する零相電流の大きさと流れた方向を測定し、前記測定に応じた前記零相電流の大きさと流れた方向に関する測定データを記憶する複数のスイッチ部を有しており、
前記給電システムにおいて、
前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出し、前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出した後に、複数の前記スイッチ部から前記測定データを受信し、前記測定データに基づいて前記零相電流の大きさと流れた方向を前記スイッチ部ごとに算出し、前記給電経路の直流送電区間に流れた前記零相電流の大きさと流れた方向の算出結果に基づいて判定し、2つの前記スイッチ部について前記零相電流が流れた方向が互いに逆向きになる場合に、前記2つの前記スイッチ部の間に前記給電経路における地絡事故による障害が発生した区間があると判定する
ことを特徴とする給電制御方法。 - 電源装置から負荷装置までの間に設けられた給電経路を介して、前記電源装置から直流電力を前記負荷装置に供給する給電システムが、前記給電経路の直流送電区間に設けられ、前記給電経路において給電する範囲と給電しない範囲とを分割する位置に配されるとともに、前記給電経路の直流送電区間の各相に流れる電流に対する零相電流の大きさと流れた方向を測定し、前記測定に応じた前記零相電流の大きさと流れた方向に関する測定データを記憶する複数のスイッチ部を有しており、
前記給電システムが備えるコンピュータに、
前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出するステップと、
前記給電経路の直流送電区間に障害が発生したことを検出した後に、複数の前記スイッチ部から前記測定データを受信するステップと、
前記測定データに基づいて前記零相電流の大きさと流れた方向を前記スイッチ部ごとに算出し、前記給電経路の直流送電区間に流れた前記零相電流の大きさと流れた方向の算出結果に基づいて判定し、2つの前記スイッチ部について前記零相電流が流れた方向が互いに逆向きになる場合に、前記2つの前記スイッチ部の間に前記給電経路における地絡事故による障害が発生した区間があると判定するステップと、
を実行させるためのプログラム。
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