JPH027832A

JPH027832A - 分散形発電システム

Info

Publication number: JPH027832A
Application number: JP63156888A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Shinohara; 裕文篠原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1990-01-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は太陽電池等の自然エネルギーを用いた分散形発
電システムに関する。

（従来の技術）太陽電池、風力発電機等から直流の電力をとり出し、こ
れをＤＣ／ＡＣインバータによって商用周波数の交流電
力に変換して用いる分散形発電システムが開発されてい
る。このシステムによれば、今まで商用電力を電源とし
て使用していた電気機器をそのまま継ぎ換えて用いるこ
とができる。

またこの分散形発電システムの交流出力を商用電力に並
入して使用し、この発電システムの交流出力の余剰分を
商用電力系統にもどしたり、逆に夜間や無風時等、分散
形発電システムの交流出力が無い時には、商用電力系統
からの電力で負荷の電気機器を運転するといった使用法
も可能である。

第５図に、従来の方式による自然エネルギーを用いた分
散形発電システムの構成図を示す。第５図において、太
陽電池等の直流電力源１によって発生した直流電力は、
逆流防止ダイオード２を通り、直流電流検出器４、直流
電圧検出器３を経て二次′上池５．インバータ６に接続
される。インバータ６において直流電力は交流電力に変
換され。

交流電流検出器７．交・流電圧検出器８、コンタクタ９
を介して家庭内分岐用分電盤１６に接続される。

家庭内分岐分電盤１６には分散形発電系分岐スイッチ１
０、家庭内負荷分岐スイッチ１０ａ、　１０ｂ、主幹用
ＩＥＬｃＢ　（漏電しゃ断器）１１が収納されている。

このｔ幹用ＥＬＣＢ　１１は過電流によるトリップ、漏
電によるトリップ等の保護機能を有する。家庭内分岐用
分電盤１６は電力量計１２を介して配電線の引込み点１
３で商用配電線に接続される。

主幹ＥＬＣＢ１１をＯＮの状態で系統連運転、ＯＦＦの
状態で独立運転を行うために、インバータの制御回路を
切り換え、系統連系運転時は電流瞬時値制御、独立運転
時は電圧瞬値制御として最適な運転を行うことが考えら
れている。このようにすれば、系統連系時には電流瞬時
値制御により太１ＩＪ１電池等の直流電力源から最大電
力追従制御などを用いて可能な限り多くの電力をとり出
し、家庭内負荷で余った電力は商用電力系統へ流入させ
、かつ交流出力電流波形の高調波歪みを十分小さくする
ことができる。また独立運転時には、電圧瞬時値制御に
より交流出力電圧を一定とし、家庭内負荷で必要とされ
るだけの電力を、二次電池５に蓄えられたエネルギーも
加えて安定に供給することが可能である。

（発明が解決しようとする課題）第５図に示した従来の発電システムにおいては、商用電
力系統の電流電圧を交流電流検出器７、交流電圧検出器
８によって計測、監視し、系統電圧の過不足、系統周波
数の異常、交流出力過電流等を検出した時にはコンタク
タ９を自動的にＯＦＦにして分散形発電システムの出力
を切り離すようにしている。そして商用電力系統の何ら
かの事故が原因となってこれらの異常が発生した場合あ
って、この異常が正規状態に復した時には、これを交流
電圧検出器８の計測信号から検知し、再びコンタクタ９
を自動的にＯＮにして分散形発電システムを運転する。

一方、商用電力系統の停電事故でそれが短時間では正規
状態に復されない時等には分散形発電システムの使用者
の判断により、主幹ＥＬＣＢＩＩをＯＦＦにして、これ
と連動して、もしくは手動で切換えスイッチ１８を電圧
瞬時値制御回路１９側に切換えれば商用電力系統とは独
立して１分散形発電システ１１のみで家庭内負荷を運転
できる。この場合には商用電力系統の復電は例えば主幹
ＥＬＣＢよりも商用電力系統に近い側に設けられた交流
電圧検出器２４に接続された復電確認用ランプｚ５によ
って知り、分散形発電システムの使用者の判断で主幹Ｅ
ＬＣｎｌｌをＯＮにし、同時に切換えスイッチ１８を電
流瞬時値制御回路２０側に切換えて、系統連系運転を行
なう。

このように商用電力系統の停電が起きた場合における分
散形発電システムの独立運転への切り換えは使用者の判
断によって行なわれるので、その切り換えはそこに人が
居ない場合には行えず、例えば電気時計、防犯装置、観
賞魚水槽装置、ＯＡ機器等、一定時間以上の停電を放置
することが好ましくない負荷がある場合には問題となる
。また。

その切り換えもややはん雑であるという欠点がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり
、商用電力系統の異常が起きると、分散層発電システム
を系統連系運転から独立運転に自動的に切り換え、かつ
系統の異常が復旧すれば再び系統連系運転に自動的に切
り換えて、家庭内負荷の運転を継続するシステムを得る
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）このために本発明においては、商用電力系統側の過不足
電圧、周波数異常、および停電を検出する回路と、この
検出信号によって分散層発電システムと負荷を切り離す
ことなく負荷と商用電力系統を切り離すスイッチと、こ
のスイッチに連動して系統停電を検出する回路のバンド
パスフィルタの中心周波数を変更しかつ電流瞬時値制御
を電圧瞬時値制御に切り換える回路を備えた構成とする
。

（作　用）この構成により、商用電力系統の停電時に分散形発電シ
ステ１１の出力と家庭内負荷がバランスして運転を続け
ることができる。また、系統側からの送′市を停止して
いるにもかかわらず配電線側に電圧が印加され続けるい
わゆる逆充電の危険を防止することができる。

（実施例）第１図は本発明による分散層発電システムの一実施例で
ある。（ここで第５図と同一の番号を付けた各構成要素
は、第５図におけるものと同じ機能を有するので説明を
省略する。）第１図において系統連系運転を行うときに
は切換えスイッチ１８を電流瞬時値制御回路２０に入れ
、さらに切換えスイッチ２１を系統連系運転用バンドパ
スフィルタ２３側に入れた状態で主幹ＥＬＣＢ　１１を
ＯＮにしてインバータ６を運転する。この系統連系用バ
ンドパスフィルタ２３は、フィルタのインピダンスが最
も低くなる中心周波数ｆｏが商用電力系統の周波数（日
本国内においては５０又は６０Ｈｚ）に対して１％程度
以上ずれた特性を有する。

商用電力系統の停電時に、分散層発電システムの出力が
たまたまその時使っている家庭内負荷の容量に等しいと
、分散層発電システムがその交流出力の電圧、及び周波
数の正常な値を維持したまま運転を続けるため、配電線
に対して逆充電状態となり配電線の点検等に際して危険
となることがある。ここに述べた系統連系用バンドパス
フィルタ２３を用いると、このような状態が発生した時
に、インバータ６の交流出力の周波数は徐々に商用周波
数からずれて行き、ついには周波数異常が検出される。

これによって主幹ＥＬＣＢＩＩに信号を送ってトリップ
させ商用電力系統への電力の送出を停止する。

この状態でも、インバータ６は運転を行っており、家庭
内負荷に分散形電源システムによる電力を供給し続ける
。但し、この独立運転の状態においては、運転周波数が
商用周波数を維持する必要があるので、系統連系運転の
状態で用いていた。

系統連系用バンドパスフィルタ２３を用いることはでき
ない。そこで主幹ＥＬＣＢＩＩがＯＦＦとなり、独立運
転の状態になった時には、商用周波数にｆＯを一致させ
た、独立運転用バンドパスフィルタ２２側に切換えスイ
ッチ２１を切換える。同時に切換えスイッチ１８を電圧
瞬時値制御回路１９側にして独立運転を行う。この時、
電圧瞬時値制御回路１９の内部には、商用系統と等しい
周波数基準と電圧基壁を持たせる。以上のの切換え動作
をまとめたフロチャートを第２図に示す。第２図（ａ）
は連系運転、第２図（ｂ）は独立運転のフローチャート
である。

商用電力系統が復電した時には、交流電圧検出器２４に
よってこれを検知し、以上説明したスイッチ１８．２１
の選択を第２図（ｂ）の郎党運転側から同図（ｂ）の系
統連系運転の側にすることによって、独立運転から系統
連系運転に移行する。

以上の働きにより、商用電力系統の停電を検知して、連
系運転から独立運転へ自動的に移行し、家庭内負荷には
電力を供給し続けることが可能となる。

（他の実施例）以上に述べた例においては、系統連系運転時には周波数
をバンドパスフィルタの中心周波数からずらしてフィー
ドバックをかける回路を用いているが、これ以外に、イ
ンバータ出力電圧を周波数信号に変換してから、これを
系統電圧に対して少しずれた値の中心周波数をもつバン
ドパスフィルタに通すことにより、系統電力側が停電し
、かつインバータ出力と家庭内負荷がバランスして運転
を続けようとした時に、出力電圧を徐々に下げて不足電
圧を検出させ、主幹ＥＬＣＢをトリップさせることも可
能である。第３図にこのことを考慮した本発明の他の実
施例を示す。

第３図はインバータの電圧制御系を示す制御ブロック図
である。第３図においてインバータ６の出力電圧を交流
電圧検出器８によって計ｉ１＋’ｌ　Ｌ、実効値演算回
路２６に入力する。ここで交流電圧の実効値が演算され
る。この出力はＶＣＯ（電圧制御発振）回路２７に入力
され、ここで実効値に比例した周波数の信号が作られる
。この信号はバンドパスフィルタ２８ａに入力される。

バンドパスフィルタ２８ａの中心周波数は、商用電圧に
対応するＶＣＯ周波数に対して少く低く設定しである。

バンドパスフィルタ２８ａの出力はカウンタ２９に入力
され、その出力はインバータ出力″准圧基準値となって
ゲート制御装置１７ａに入力される。この制御回路を用
いることによって、商用電力系統が停電し、かつ、イン
バータ出力電力と家庭内負荷がバランスしたような時に
も、自動的にインバータ出力電圧を徐々に引き下げて、
不足電圧を検知させ、主幹ＩＥＬＣ［ｌ　ｌ　ｌ　ｔ＆
ＯＦＦにしかつ電圧瞬時値制御回路に切換えて独立運転
に入る。さらに独立運転に入った時には、バンドパスフ
ィルタ２８ａを、系ａ電圧に対応したＶＣＯ周波数とず
れのない中心周波数を有するバンドパスフィルタ２８ｂ
に切換スイッチ３０により切換える。

また１以上述べたような周波数や電圧の、バントパスフ
ィルタを通してフィードバックループは、独立運転時に
おいては用いず、周波数及び電圧基準をインバータ出力
の周波数、電圧と比較する回路のみとしても同様の効果
を得ることができる。

第４図において、独立運転時には、実効値演算回路２６
の出力を電圧基準値発生部３１の出力と比較し、その偏
差が小さくなるようなインバータ制御信号を制御系３２
で生成し、制御装置１７へ出力する。

また以上述べたような商用電力系統の停電検出系におけ
るバンドパスフィルタの中心周波数のずれの方向は、例
えば系統周波数に対しては上昇側、系統電圧に対しては
下降側にずらすように、ある柱上変圧器又は変電所に接
続される分散形光６ｚシステム群全部に関して統一させ
ることが、その検出の確実性を上げる上で望ましい。こ
れが不統一であると系統に接続される分散層発電システ
ム相互間の干渉によって、系統の停電を検出する働きが
十分発揮できなくなる可能性があるためである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、系統連系時には電流
瞬時値制御として最大電力制御運転を行うとともに系統
の停電時にはこれを効果的に検出して自動的に独立運転
に入り、かつこの時には内部基卆によって電圧２周波数
を制御し、また電圧瞬時値制御とすることにより、家庭
内負荷を停止ヒすることなく運転を継続する分散形発電
システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の分散形発電システムを示す
結線図、第２図（ａ）　（ｂ）は第１図の動作を示すフ
ローチャート、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示すブロック図、第５図は従来のシステムの
構成図である。１・・・太陽電池等の直流電力源　２・・・逆圧防止ダ
イオード３・・・直流電圧検出器　　　　　４・・・直
流電流検出器５・・・二次電池　　　　　　　　６・・
・インバータ７・・・交流電流検出器　　　　　８・・
・交流電圧検出器９・・・コンタクタ　　　　　　　１
０・・・分散層発電系分岐スイッチ１０ａ、１０ｂ・・
・室内負荷分岐スイッチ１１・・・主幹ＥＬＣＢ　　　
　　　　　　１２・・・電力量計１３・・・配電線の引
込み点　　　　１５ａ、１５ｂ・・・家庭内負荷１６・
・・家庭内分岐用分電盤　　　１７・・・制御装置７ａ
・・・ゲート制御装置　　　　　１８，２１．３０・・
・切換スイッチ１９・・・電圧瞬時値制御回路　　　２
０・・・電流瞬時値制御回路２２．２３．２８・・・バ
ンドパスフィルタ回路２４・・・交流電圧検出器　　　
　　２５・・・復電確認用ランプ２６・・実効値演算回
路２７・・・ＶＣＯ回路２９・・・デジタルカウンタ回路３１・・・電圧基準発生部３２・・・制御系

Claims

【特許請求の範囲】

（１）太陽電池等の直流電力源、二次電池、インバータ
、および交流スイッチを有し商用電力系統に接続される
分散形発電システムにおいて、商用電力系統の停電を検
出する回路と、この停電検出信号に連動して分散形発電
システムと家庭内負荷を切り離すことなくこれら両者と
商用電力系統を自動的に切り離すスイッチとを備えたこ
とを特徴とする分散形発電システム。
（２）停電検出信号が出力された時には自動的に系統停
電検出機能を停止させる回路を備えたことを特徴とする
請求項（１）記載の分散形発電システム。
（３）系統停電を検出する回路は、系統電圧波形を系統
周波数とは中心周波数が異なるバンドパスフィルターに
通し、このバンドパスフィルターの出力をインバータの
基準波形入力としてフィードバックする方式として成る
ことを特徴とする請求項（１）記載の分散形発電システ
ム。
（４）系統停電を検出する回路は、系統電圧の実効値を
演算する回路と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）回路と、系
統電圧に対応するＶＣＯ周波数とは中心周波数が異なる
バンドパスフィルターと、デジタルカウンタ回路とから
成ることを特徴とする請求項（１）記載の分散形発電シ
ステム。
（５）バンドパスフィルターを用いた回路は、独立運転
時には用いず、これに替えて、出力電圧または出力周波
数をそれぞれ内部電圧基準または内部周波数基準と比較
し、フィードバックする回路を用いることを特徴とする
請求項（３）または（４）記載の分散形発電システム。（５）系統停電を検出する回路は、１つの変電所又は柱
上変圧器に接続される分散形発電システム群に関しては
共通の方式を持たせて成ることを特徴とする請求項（１
）記載の分散形発電システム。