JPH08126206A - 電力供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来では特に個人住宅用の光発電システムで
は管理出来なかった電力授受を正確に計測管理し、個人
住宅の安全をも確保しながら、省エネルギー化を促進す
るための優れた電力供給装置を提供すること。 【構成】 商用電源１と負荷３とを遮断器４を介して接
続するとともに、遮断器４と負荷３との間の中間接続部
Ｐに自家発電電源２からの電力を供給するように成した
電力供給装置Ｓであって、遮断器４と中間接続部Ｐとの
間に受電電力を計測する受電計測手段５を、自家発電電
源２と中間接続部との間に自家発電電源２の発電電力を
計測する発電計測手段８をそれぞれ接続し、かつ受電計
測手段５及び発電計測手段８の各々で計測した電力値の
合計が所定電力以上となった場合に、遮断器４を開放す
るか若しくは警報信号を出力する警報手段９を備えたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自家発電電源と
して太陽電池電源を用いた、個人住宅用の系統連系シス
テムの電力管理装置に関し、特に受電電力、発電電力、
及び負荷の消費電力等を管理するものに関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】従来より、例えば太陽電池
から負荷へ電力を供給する太陽光発電装置において、太
陽電池の直流電源を有効な汎用用途に資するために、太
陽電池と商用電源系統との連係システムを構築すること
が行われているが、このような系統連係システムは電力
需要の平準化の要請に応えるだけでなく、省エネルギー
の観点などからも大いに注目され、このような系統連係
システムを利用した個人住宅が建設され実用化されてい
る。また、使用される太陽電池電源からの出力（連系イ
ンバーターからの出力）、家庭内負荷の消費電力、受電
電力等を計測することは極めて重要であり、このような
計測を行う電力管理システムが研究されている。

【０００３】ところで、負荷の消費量が太陽電池の発電
量を上回った場合には、商用電源系統から不足分の供給
を受け、逆に発電量が負荷の消費量を上回った場合に
は、逆潮流となって余剰電力を系統の電力会社へ売電す
ることが可能になってきた。この場合、太陽光発電シス
テムを設置した場合それ以前の受電契約以上の電力を個
人住宅内の負荷で消費してしまう恐れがある。

【０００４】これは、例えば受電契約が３ＫＷであるよ
うな標準家庭の例で説明すると、定格出力３ＫＷの出力
をもつ太陽光発電システムを設置した場合、系統側での
受電電流は依然として３ＫＷ契約のままで良いシステム
であるので、充分に安定した日射が生じている日中で
は、系統側の契約電力３ＫＷにプラス太陽光発電の３Ｋ
Ｗが合計され個人住宅内では６ＫＷもの電力を消費する
恐れがあるのである。

【０００５】すなわち、個人住宅内の分電盤に設けられ
たブレーカーがトリップする状態であるにもかかわらず
トリップしない状態となるのである。一般に屋内配線の
容量に余裕があるが、負荷の一時的な過大消費は極めて
危険なことであると同時に、省エネルギーに反すること
になる。また、以前ではブレーカーのトリップで危険を
回避していた容量が、例えば３ＫＷから６ＫＷになるこ
とで、保安上からも好ましくない。

【０００６】そこで本発明は、従来では特に個人住宅用
の光発電システムでは管理出来なかった電力授受を正確
に計測管理し、個人住宅の安全をも確保しながら、省エ
ネルギー化を促進するための優れた電力供給装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力供給装置は、商用電源と負荷とを遮断
器を介して接続するとともに、前記遮断器と負荷との間
の中間接続部に自家発電電源からの電力を供給するよう
に成した電力供給装置であって、前記遮断器と中間接続
部との間に受電電力を計測する受電計測手段を、前記自
家発電電源と中間接続部との間に自家発電電源の発電電
力を計測する発電計測手段をそれぞれ接続し、かつ前記
受電計測手段及び発電計測手段の各々で計測した電力値
の合計が所定電力以上となった場合に、前記遮断器を開
放するか若しくは警報信号を出力する警報手段を備えた
ことを特徴とする。

【０００８】ここで、特に家庭内の分電盤において既存
の漏電遮断器の代わりに、これと同一形状を成す受電計
測手段である電力トランスデューサーを搭載すれば、分
電盤を新たに設計する必要がなく、既存の分電盤を使用
することができる。また、この電力トランスデューサー
の出力を警報手段を兼ねたホームオートメーション（Ｈ
Ａ）装置に接続し、通信回線を通じて電力会社や屋外の
管理室等の遠隔地へ情報を提供するようにすれば、各個
人住宅の電力授受、及び自家発電電源の発電量、家庭内
負荷の電力使用量を遠隔監視できることが可能となる。

【０００９】また、受電計測手段及び発電計測手段の各
々で計測した電力値の合計が受電契約の１１０％に達し
た場合に、光や音などの発生による警報を発するように
したり、直接遮断器を開放するようにすれば、従来のよ
うにブレーカーをトリップさせる所定の電力量で注意を
喚起したり、危険を未然に回避したりすることが可能と
なる。

【００１０】また、小型化した電力トランスデューサー
と、ＣＴ（カレントトランスデューサー），ＰＴ（ポテ
ンショナルトランスフォーマー）とを内蔵一体化し、既
存の漏電遮断器と同一形状をした双方向電力トランスデ
ューサーを住宅用分電盤に搭載するようにすれば、従来
の既存の分電盤を何ら変更を施すことなく使用すること
が可能となる。

【００１１】

【実施例】図面に基づき本発明に係る一実施例について
詳細に説明する。図１に示すように、電力供給装置Ｓは
商用電源１と負荷３とを遮断器４を介して接続して成る
とともに、遮断器４と負荷３との間の中間接続部Ｐに自
家発電電源である太陽電池２からの電力を供給するよう
に成したものである。

【００１２】そして、遮断器４と中間接続部Ｐとの間に
受電電力を計測する受電計測手段である商用電源側電力
トランスデューサー５を設け、太陽電池２と中間接続部
Ｐとの間に太陽電池からの発電電力を計測する発電計測
手段である自家発電電源側電力トランスデューサー８を
設けている。さらに、太陽電池２と太陽電池の直流を交
流に変換し太陽電池２の最適動作点を自動的に追尾する
インバータ６との間に遮断器７を設け、商用電源側電力
トランスデューサー５と自家発電電源側電力トランスデ
ューサー８からの出力信号はそれぞれ警報手段を兼ねた
ホームオートメーション（ＨＡ）制御装置９に入力され
るようにしている。

【００１３】ここで、ＨＡ制御装置９は周知のように、
例えば防犯、ＣＡＴＶ、多機能電話、パソコン通信等の
制御から、アメニティー空間を実現させるために部屋毎
の空調制御や温度管理等が可能なように集中管理的に制
御できる装置である。本発明では、このＨＡ制御装置９
に個人住宅用の太陽光発電システムを融合し、太陽電池
２の発電量の計測、受電電力の計測、負荷の電力消費を
計算させる機能を付加しており、さらに、各電力トラン
スデューサーからの出力や演算結果を、通信回線１０を
通じて電力会社や屋外の管理室等の遠隔地へ情報を提供
可能に構成したものでり、各個人住宅の電力授受、及び
自家発電電源の発電量、家庭内負荷の電力使用量を遠隔
監視可能となっている。

【００１４】受電点に設置した双方向の電力トランスデ
ューサーからの受電電力信号は、ＨＡ制御装置の各種セ
ンサーの一部に割当て、ＨＡ制御プログラムによって適
性な制御を行うよう構成した。ここで、負荷の消費電力
の上限は受電契約の約１１０％が一般的であり、通常こ
れ以上の過負荷はブレーカーのトリップを発生させ家屋
内で部分停電等を生じさせる。場合によっては、主幹ブ
レーカーがトリップして全停電してしまうこともまれで
はない。しかし前述したように、太陽光発電システムを
導入設置した場合には、発電した電力が主幹ブレーカー
の下流で商用電源系統と接続するガイドラインから主幹
ブレーカーの通過電力が減少し、主幹ブレーカーによる
負荷の過負荷保護が出来ないことになる。そこで、従来
と同じような電力消費を行わせる場合、太陽光発電シス
テムの導入以前に比べてブレーカートリップが発生しな
くなることから、過負荷状態を引き起こしたり、日射の
急変による受電電力の急増が生じてきわめて危険な状態
が発生し得るのである。

【００１５】本発明では、このような問題を極力避ける
ために、ＨＡ制御装置９にプログラムを組み込み、負荷
３の消費電力を受電電力（商用電源側電力トランスデュ
ーサー５の計測結果）とインバーター６の出力電力（自
家発電電源側電力トランスデューサー８の計測結果）の
合計値で求める方法を組み込み、さらに、この合計値が
受電電力の１１０％を越えるような状態が発生した場合
は、光や音などの発生による警報信号を発したり、この
信号により直接遮断器４を開放したりして、過負荷状態
である旨を表示したり未然に危険を回避する機能を設け
た。

【００１６】次に、分電盤Ｂの主な構成について説明す
る。一般個人住宅へ電力を供給する場合、交流電源１と
分電盤Ｂとの間に設けた電力量を計測する取引計器を経
由させるが、この分電盤Ｂには通常、遮断器４が配置さ
れる箇所に、主幹ブレーカーと呼ばれ、契約電力に応じ
てアンペア数が決まり例えば３０Ａ契約であれば３０Ａ
定格のブレーカーが設けられ、商用電源側電力トランス
デューサー５が設置される位置には、漏電を検出し火災
等の被害を未然に防ぐ目的から設けられるＥＬＢと一般
に称する漏電遮断器が挿入されている。そこで、主幹ブ
レーカーを漏電遮断器付きのブレーカーである遮断器４
（ＥＬＣＢ）に変更し、従来漏電遮断器を装着していた
場所に漏電遮断器と同一形状のハウジング内に電流セン
サーＣＴ及びＰＴを設けた電力トランスデューサーであ
る商用電源側電力トランスデューサー５とし、これを挿
入したのである。

【００１７】このようにすることにより、従来の分電盤
Ｂに何ら設計変更を施すことなく、商用電源側電力トラ
ンスデューサー５を配置させることができるのである。
また、太陽光発電システムはこの電力トランスデューサ
ー５の下流に接続した。このため、受電点の電力計測は
分電盤内で可能になり、計測のための分電盤は不要とな
る。

【００１８】一方、インバーター出力を計測する自家発
電電源側電力トランスデューサー８は、インバーター出
力を単純に計測すればよいのでインバーター内に一般的
なトランスデューサーを内蔵してもよいし、インバータ
ーの制御マイコンに出力電力を演算させる機能を組み込
み、信号を出力するようにしてもよい。

【００１９】こうして、計測された受電電力とインバー
ター出力とを合計して負荷の消費電力を計測し、消費電
力が受電契約の１１０％を越えるような場合には、警報
を発するようにしたのである。なお、この演算処理、警
報発生処理はＨＡ制御装置９のプログラムによって構成
したが、専用の演算装置や警報装置等により行ってもよ
い。また、本実施例のように太陽光発電システムを導入
設置した場合に、モニター手段や動作表示手段でもって
受電電力、発電電力、及び負荷消費電力等を明確に表示
したりしてもよい。

【００２０】なお、上記実施例では、過負荷状態での警
報をＨＡ制御装置９内のマイクロコンピューターとプロ
グラムによって実現していたが、ＨＡ化されていないよ
うな住宅の場合には、単なる表示手段と警報手段とを組
み合わせた簡単な装置で代用してもよい。また、自家発
電電源として太陽電池以外に、風力、水力、地熱発電等
各種発電手段を用いることが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力供給
装置によれば、既存の屋内分電盤を大幅に変更すること
なく、受電電力を計測するようにでき、特別な計測盤を
用意する必要がない。また、負荷の消費電力は受電電力
にインバーター出力を加えるだけの単純な演算処理によ
り実現できる。また、受電契約以上の過負荷状態を検出
し、適切な遮断処置や警報信号を発するようにしたの
で、危険を未然に防止することができ、安全性の優れた
電力供給装置を提供できる。さらに、ＨＡ制御装置から
通信回線を通じて遠隔地に自家発電システムの稼働状
態、個人住宅家屋内の消費電力、及び負荷の使用状態等
の情報を供給することが可能な快適でインテリジェンス
の高い電力供給装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の概略構成図である。

【符号の説明】

１ ・・・ 商用電源 ２ ・・・ 太陽電池 ３ ・・・ 負荷 ４，７ ・・・ 遮断器 ５ ・・・ 商用電源側電力トランスデューサー ８ ・・・ 自家発電電源側電力トランスデューサー ９ ・・・ ＨＡ制御装置 Ｓ ・・・ 電力供給装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源と負荷とを遮断器を介して接続
   するとともに、前記遮断器と負荷との間の中間接続部に
   自家発電電源からの電力を供給するように成した電力供
   給装置であって、前記遮断器と中間接続部との間に受電
   電力を計測する受電計測手段を、前記自家発電電源と中
   間接続部との間に自家発電電源の発電電力を計測する発
   電計測手段をそれぞれ接続し、かつ前記受電計測手段及
   び発電計測手段の各々で計測した電力値の合計が所定電
   力以上となった場合に、前記遮断器を開放するか若しく
   は警報信号を出力する警報手段を備えたことを特徴とす
   る電力供給装置。