JP7215175B2 - センサ異常検出装置、分散型電源システム、及びセンサ異常判定方法 - Google Patents
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Description
この発明の第1の局面に係るセンサ異常検出装置は、交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出装置であって、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、少なくとも交流電流の1周期以上である第1の測定時間の間の測定回路の出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第1の測定時間ごとに行う第1の判定回路と、第1の測定時間より長い第2の測定時間の間の、第1の判定回路による判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定する第2の判定回路とを含む。第2の測定時間は第1の測定時間の5倍以上でかつ100倍以下であることが望ましい。
[第1の実施形態]
<構成>
以下に説明する実施形態は、単相三線式の分散型電源ユニットを例としたものである。またこの例では、センサの1例としてCTセンサを用いる。
Fを系統電圧周波数(Hz)、Cを分散型電源ユニットの系統側コンデンサ容量(F)、Vを系統電圧実効値(V)とすると、CTセンサが測定する無効電流(A)は以下の式により算出される。
単相三線式系統AC200V・50Hzの場合であって系統側コンデンサ容量=6.6μFであれば、無効電流=0.42Aである。しきい値としてはこの無効電流の値の75%のマージンをとった0.105Aとする。すなわち、CTセンサの出力の電流実効値がこのしきい値より大きければ正常と判定する。
この実施形態では、系統の電圧周波数の±5%(両端を含まない)を正常な範囲とし、それ以外の範囲を異常とする。すなわち、系統電圧が50Hzの場合、CTセンサ電流周波数が47.5Hz以下又は52.5Hz以上で範囲外とする。系統電圧が60Hzの場合、CTセンサ電流周波数が57Hz以下又は63Hz以上で範囲外とする。
基本ブロックの測定時限は、最低でも系統電圧周期以上の時間である必要がある。この実施形態では1例として0.1秒を基本ブロックの測定時限とする。また判定対象区間は基本ブロックを多数含むだけの長さが必要であり、当然基本ブロックの時間より長い時間を選択する。例えば判定対象区間は基本ブロックの測定時限より長く、例えばその5倍以上とすることが望ましい。上記したように基本ブロックの測定時限を0.1秒とするならば、判定対象区間は0.5秒以上とすることが望ましい。この実施形態では、判定対象区間は上記したように5秒(基本ブロックの測定時限の50倍)とした。これより長くてもよいが、あまり長いとCTセンサの脱落の検出が遅延してしまうので5秒程度が適当である。最長でも判定対象区間の長さは基本ブロックの測定時限の100倍程度とすることが望ましい。
上記したCTセンサの異常判定は、この実施形態では、以下に述べるような制御構造を持つプログラムを制御部80のCPU104が実行することにより実現される。なお以下の説明は、CTセンサ72に関する異常検出のみを行う場合のものである。CTセンサ70についても同様のプログラムを実行することでCTセンサ72とは独立に異常の検出を行うことができる。
上記した分散型電源システム50の分散型電源ユニット68において、制御部80は以下のように動作する。なお、以下の説明はCTセンサ72に関するものだけだが、CTセンサ70に関しても同じ処理が並列して実行される。
図11を参照して、制御部80は分散型電源ユニット68の電源がオンするとステップ250の処理を実行する。ここではステップ250の処理は図8に示すものと同等で、ステップ198の後に実行を終了する点だけが図8に示すものと異なる。
図11を参照して、ステップ250では、フラグがセットされているか否かにより第1段の判定処理で異常が検知されたか否かを判定できる。フラグがリセットされていれば異常が検知されなかったということであり、制御はステップ250に戻り、図11の処理が次の判定対象区間に対して実行される。フラグがセットされていると制御はステップ252に進む。
上記第1の実施形態では、第1段の異常検知で異常が発生したという仮の判定結果が得られた場合、図11のステップ252に示すように、図2のリミッタ96による出力電力の制限値を下げている。こうした処理により、第2段の異常検知を行うことができる。しかし、この発明はそうした実施形態に限定されるわけではない。例えば、分散型電源ユニット68のように系統電力に接続されたシステムの場合には、買電目標電力値が設定されることがある。分散型電源ユニット68はこの値を記憶する記憶装置を持っており、通常可動時の系統からの買電電力がこの目標電力値を上回らないように分散型電源ユニット68からの出力を制御している。
60 系統
62、64、66、230、232 負荷
68 分散型電源ユニット
70、72 CTセンサ
80 制御部
90 電源ユニット
92 DC―DCコンバータ
94 インバータ
96 リミッタ
100、108、114 入出力I/F
102 バス
104 CPU
106 RОM
110 タイマ
112 RAM
116 7セグメント表示器
130、132、134、150、152、154 判定対象区間
180、182、184、186、188、190、192、194、196、198、200、250、252、254、256、258、260、262、264、268、270、300、302、304 ステップ
160、162、164、166、168 基本ブロック
Claims (12)
- 交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出装置であって、
前記センサの出力を測定する測定回路と、
少なくとも前記交流電流の1周期以上である第1の測定時間の間の前記測定回路の出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第1の測定時間ごとに行う第1の判定回路と、
前記第1の測定時間より長い第2の測定時間の間の、前記第1の判定回路による判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定する第2の判定回路とを含み、
前記測定回路は、前記センサの出力する電流の実効値及び周波数を定期的に測定する回路を含む、センサ異常検出装置。 - 前記第1の判定回路は、前記第1の測定時間の間の前記測定する回路の出力する前記電流の電流周波数と基準周波数との差が一定値以上であり、かつ、前記測定する回路の出力する前記電流の前記第1の測定時間の間の実効値が一定値以下である、という条件が満たされたか否かに応答して、前記第1の測定時間の間の前記判定を行う第3の判定回路を含む、請求項1に記載のセンサ異常検出装置。
- 前記第2の判定回路は、前記第1の測定時間ごとの前記第3の判定回路による判定が、前記第2の測定時間内において所定のしきい値以上の割合を占めているか否かによって、前記センサの異常を判定する回路を含む、請求項2に記載のセンサ異常検出装置。
- 前記第2の判定回路は、
前記第2の測定時間の間の前記第1の判定回路の最新の判定結果を記憶する記憶回路と、
前記第1の測定時間が経過するごとに、前記記憶回路に記憶された前記判定結果のうち、前記センサが異常であることを示す判定結果の割合が所定のしきい値以上か否かにしたがって、前記センサの異常を判定する異常判定回路を含む、請求項1又は請求項2に記載のセンサ異常検出装置。 - 前記第2の判定回路は、
前記第2の測定時間の間の前記第1の判定回路の最新の判定結果を記憶する記憶回路と、
前記第2の測定時間が経過するごとに、前記記憶回路に記憶された前記判定結果のうち、前記センサが異常であることを示す判定結果の割合が所定のしきい値以上か否かにしたがって、前記センサの異常を判定する異常判定回路を含む、請求項1又は請求項2に記載のセンサ異常検出装置。 - 前記所定のしきい値は50%以上100%以下である、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載のセンサ異常検出装置。
- 単相3線式の交流電路に接続された分散型電源システムであって、前記単相3線式の交流電路は、中性線と、第1の電路及び第2の電路とを含み、前記第1の電路には、当該第1の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力するセンサが取付けられ、
直流電源と、
前記直流電源と前記交流電路との間に設けられた電力変換装置と、
前記センサの出力に基づいて、前記センサにセンサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、
前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御し、前記直流電源と前記交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、
前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含み、
前記センサ異常検出装置は、
前記センサの出力する電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、
少なくとも前記交流電流の1周期以上である第1の測定時間の間の前記測定回路の出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第1の測定時間ごとに行う第1の判定回路と、
前記第1の測定時間より長い第2の測定時間の間の、前記第1の判定回路による判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定し判定結果を前記制御回路及び前記異常処理回路に出力する第2の判定回路とを含み、
前記センサ異常検出装置はさらに、
前記第2の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、前記電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ変化させる出力制御装置と、
前記出力制御装置による前記出力の変化に応答して、前記測定回路の出力が変化するか否かにより前記センサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第3の判定回路とを含む、分散型電源システム。 - 前記出力制御装置は、前記第2の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、前記電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ減少させる出力制限装置を含み、
前記第3の判定回路は、前記出力制限装置による前記出力の変化に応答して、前記測定回路の出力が前記出力制限装置による前記出力の減少に対応する量だけ増加するか否かにより前記センサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第4の判定回路を含む、請求項7に記載の分散型電源システム。 - 前記出力制限装置は、前記電力変換装置と前記交流電路との間に接続されたリミッタを含む、請求項8に記載の分散型電源システム。
- 前記出力制限装置は、前記電力変換装置による買電目標値を所定量だけ大きく設定することにより前記電力変換装置の出力を減少させる目標値設定装置を含む、請求項8に記載の分散型電源システム。
- 交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出方法であって、
前記センサの出力する電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、
少なくとも前記交流電流の1周期以上である第1の測定時間の間の前記測定するステップにおける出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第1の測定時間ごとに行う第1の判定ステップと、
前記第1の測定時間より長い第2の測定時間の間の、前記第1の判定ステップによる判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定する第2のステップとを含み、
前記測定するステップは、前記センサの出力する電流の実効値及び周波数を定期的に測定するステップを含む、センサ異常検出方法。 - 単相3線式の交流電路に接続された分散型電源システムとともに用いられるセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出方法であって、前記単相3線式の交流電路は、中性線と、第1の電路及び第2の電路とを含み、前記第1の電路には、当該第1の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力する前記センサが取付けられ、
前記分散型電源システムは、
直流電源と、
前記直流電源と前記交流電路との間に設けられた電力変換装置と、
前記センサの出力に基づいて、前記センサにセンサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、
前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御し、前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、前記直流電源と前記交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、
前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含み、
前記方法は、
前記センサの出力する電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、
少なくとも前記交流電路上の交流電流の1周期以上である第1の測定時間の間の前記測定するステップにおける出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第1の測定時間ごとに行う第1の判定ステップと、
前記第1の測定時間より長い第2の測定時間の間の、前記第1の判定ステップによる判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定し判定結果を前記制御回路及び前記異常処理回路に出力する第2の判定ステップと、
前記第2の判定ステップによりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、前記電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ変化させるステップと、
前記出力の変化に応答して、前記測定するステップにおける測定結果が変化するか否かにより前記センサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第3の判定ステップとを含む、センサ異常検出方法。
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