JPH1014114A

JPH1014114A - 分散電源システム

Info

Publication number: JPH1014114A
Application number: JP8168027A
Authority: JP
Inventors: Eiji Iwami; 英司岩見; Shinichiro Okamoto; 信一郎岡本; Yoichi Kunimoto; 洋一国本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: JP3584613B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分電盤内に配設された系統連系保護部の駆動
電源部への配線を簡略化するとともに電磁ノイズに対す
る安定性の優れた分散電源システムを提供すること。【解決手段】太陽電池２と、太陽電池２から入力され
る直流電力を交流に変換して出力するインバータ３と、
インバータ３の出力と商用電力系統９からの商用電源と
が入力されるとともにこの商用電源とインバータ３の出
力との系統連系を制御するための系統連系保護部８によ
って制御される解列開閉器８０、８１が主幹ブレーカ６
の負荷側に分岐ブレーカ７０と並列に配設された分電盤
４と、を備える分散電源システム１において、系統連系
保護部８を、前記商用電源から電源入力される駆動電源
部８３を有することとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源と系統連
系する分散電源システムであり特に太陽電池を用いた分
散電源システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の分散電源システムとして
の太陽光発電システムは、種々のものが採用されている
が、社団法人日本電気協会より発行されている、分散型
電源系統連系技術指針（以下、指針と称する）などにそ
の技術的な指針が示されている。なお、この指針は、連
系する太陽光発電システムなどの分散電源システムが原
因で、商用電源による供給電力が、品質、保護協調、保
安、信頼性の面で低下することなく、円滑な連系を行な
うための技術指針である。そして、分散電源装置として
の太陽電池から出力される直流電力を交流に変換し、イ
ンバータ回路出力と商用電源との系統連系を制御する解
列開閉器を介して分電盤に設けられた分岐回路に交流電
源を出力する、系統連系インバータを用いたものがあ
る。

【０００３】しかし、上記の系統連系インバータによる
ものは、商用電源との系統連系を実現する構成が簡単で
ある反面、商用電源の停電時の分散電源の自立運転にお
いて、自立運転用コンセントから電源を得るための接続
配線が煩雑になるといった問題があった。そこで、図２
に示すような、太陽電池２と、太陽電池２から入力され
る直流電力を交流に変換して出力するインバータ３と、
インバータ３の出力と商用電力系統９からの商用電源と
が入力されるとともにこの商用電源とインバータ出力と
の系統連系を制御するための系統連系保護部８によって
制御される解列開閉器８０が主幹ブレーカである主幹漏
電ブレーカ６の負荷側に分岐ブレーカ７０と並列に配設
された分電盤４と、を備える太陽光発電システム１が考
案されている。この太陽光発電システム１は、本出願人
によって案出され、特開平８−０１６１４５として出願
されたものである。

【０００４】そして、上記の太陽光発電システム１の解
列開閉器８０の商用電力系統９の側に、系統連系保護部
８によって制御される第２解列開閉器８１と、この第２
解列開閉器８１にて開閉される非常用分岐回路１１と、
を設けてインバータ３の自立運転の時に非常用分岐回路
１１に向けての配電を行う。

【０００５】上記の太陽光発電システム１は、太陽電池
２から直流電力が出力されると、まず、インバータ３に
て交流電力に変換され、商用電源系統に接続された状態
すなわち連系された状態おいて、分岐ブレーカ７０及び
非常用負荷分岐ブレーカ７１を介して分岐回路１０及び
非常用分岐回路１１に接続された負荷及び非常用負荷
に、商用電力系統からの電力とともに太陽電池２の出力
した電力が配電される。そして、系統連系保護部８によ
り、分電盤４の内部の分散電源と商用電力系統との接続
点近傍に設置された電圧センサＰＴ及び電流センサＣＴ
により検出された検出値によって、異常（電圧上昇、電
圧低下、周波数上昇及び周波数低下）か否かが所定の電
圧範囲及び所定の電圧周波数範囲を基準に判定される。
そして、異常と判定された場合に解列開閉器８０が、解
列（解列開閉器を開放すること）される。また、系統連
系保護部８によって、商用電力系統９の停電の発生が検
出された場合、第２解列開閉器８１のみが解列される。
その結果、太陽電池２の出力した電力のみが、非常用分
岐ブレーカ７１を介し非常用分岐回路１１に接続された
非常用負荷としての照明器具あるいは電気配線用コンセ
ントに配電される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の太陽
光発電システム１は、インバータ３の出力の開閉を、離
れた位置に設置されたインバータ３まで行くことなく、
分電盤４の設置場所にて行うことが出来るもので、さら
に商用電力系統９の商用電源の停電時などにインバータ
３の自立運転による非常用電源の供給に最適なものであ
る。しかし、解列開閉器８０、第２解列開閉器８１の操
作を行う系統連系保護部８の駆動電源を太陽電池２から
インバータ３を介して直流によって供給するものであ
る。従って、太陽光発電システムの設置に際してその配
線が煩雑になると供に使用時において電磁ノイズに対し
安定性を欠くもので、ＣＰＵを用いた系統連系保護部８
の制御回路に対して問題のあるものであった。

【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、分電盤内に配設された系
統連系保護部の駆動電源部への配線を簡略化するととも
に電磁ノイズに対する安定性の優れた分散電源システム
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の分散電源システムは、直流電源と、
該直流電源から入力される直流電力を交流に変換して出
力するインバータと、該インバータ出力と商用電力系統
からの商用電源とが入力されるとともにこの商用電源と
インバータ出力との系統連系を制御するための系統連系
保護部によって制御される解列開閉器が主幹ブレーカの
負荷側に分岐ブレーカと並列に配設された分電盤と、を
備える分散電源システムにおいて、前記系統連系保護部
は、前記商用電源から電源入力される駆動電源部を有す
ることとしている。これにより、系統連系保護部が、商
用電源から電源入力される駆動電源部によって電源供給
されるものとなる。

【０００９】また、請求項２記載の分散電源システム
は、請求項１記載の駆動電源部を、前記インバータ出力
からも電源入力されるものとしている。これにより、駆
動電源部がインバータ出力からも電源入力される。

【００１０】また、請求項３記載の分散電源システム
は、請求項２記載の駆動電源部は、前記インバータから
の入力電圧が所定の大きさ以上のときに前記商用電源か
らの電源供給を停止する第１制御手段と、前記商用電源
からの入力電圧が所定の大きさ以上のときに前記インバ
ータからの電源供給を停止する第２制御手段と、を有す
ることとしている。これにより、駆動電源部が第１制御
手段によってインバータからの入力電圧が所定の大きさ
以上のときに商用電源からの電源供給を停止され、第２
制御手段によって商用電源からの入力電圧が所定の大き
さ以上のときにインバータからの電源供給を停止され
る。

【００１１】また、請求項４記載の分散電源システム
は、請求項３記載の系統連系保護部を、前記駆動電源部
からの出力信号によって分散電源の運転あるいは商用電
源の入力があることを検出するものとしている。これに
より、系統連系保護部は、駆動電源部からの出力信号に
よって分散電源の運転あるいは商用電源の入力があるこ
とを検出する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の分散電源システム
の実施の形態を図１に基づいて説明する。

【００１３】図１は、太陽光発電システムの構成図であ
る。この分散電源システムである太陽光発電システム１
は、太陽電池２による直流電力を交流に変換し商用電力
系統の商用電源９と系統連系して使用されるもので、太
陽電池２と、インバータ３と、分電盤４とを備えてい
る。

【００１４】インバータ３は、直流電源である太陽電池
２から出力される直流電力を交流に変換し出力するもの
で、後述する分電盤４に内蔵されている系統連系保護部
８によってその電力変換の動作が制御される。

【００１５】分電盤４は、インバータ３の出力と商用電
力系統９からの商用電源とが入力されて系統連系し、分
岐回路１０、非常用分岐回路１１に配電するもので、電
流制限用ブレーカ５と、主幹漏電ブレーカ６と、負荷分
岐ブレーカ７０、７０…及び非常用分岐ブレーカ７１
と、系統連系保護部８と、解列開閉器８０と、第２解列
開閉器８１と、電流センサ８２と、系統連系保護部８の
駆動電源である駆動電源部８３、蓄電部８９とを有して
いる。

【００１６】電流制限用ブレーカ５は、分岐回路１０、
非常用分岐回路１１に接続された負荷及び非常用負荷に
よって使用される電力を、電力会社との契約電流以下に
制限するためのものである。漏電ブレーカ６は、分岐回
路に接続された負荷を含む回路全体の漏電を検出してを
電路を遮断する。負荷分岐ブレーカ７０及び非常用負荷
分岐ブレーカ７１は、負荷に所定の値を越えて電流が流
れたのを検知し分岐回路を遮断する。そして、分岐回路
１０及び非常用分岐回路１１に接続された各負荷あるい
は非常用負荷には、負荷分岐ブレーカ７０及び非常用負
荷分岐ブレーカ７１を介し、電源が供給される。

【００１７】系統連系保護部８は、太陽電池２により発
電し出力された直流電力がインバータ３によって交流に
変換され、商用電力系統に接続された状態すなわち連系
された状態おいて、異常時及び商用系統の停電時に解列
するための操作出力を、解列開閉器８０、第２解列開閉
器８１に出力するものである。この系統連系保護部８
は、インバータ３による交流出力と商用電力系統からの
交流電源との接続点近傍に配設された電流センサ８２及
び駆動電源部８３からの出力信号が入力される。

【００１８】上記の異常とは、連系時においての、電圧
上昇、電圧低下、周波数上昇、周波数低下である。前述
の指針においては、異常時若しくは商用電力系統に停電
がある場合にこれらを検出し、分散電源システムを商用
電力系統から直ちに切り離す旨を規定している。系統連
系保護部８は、太陽光発電システムの設置時に、図示し
ない入力手段によって正常であると判定する条件値が入
力される。そして、電流センサ８２及び駆動電源部８３
からの出力信号から、例えば電流及び電圧の大きさの変
化を検出し、商用電力系統の停電の発生を検知する。そ
して、インバータ３の異常が検知されたときは解列開閉
器８０を、商用電源の停電が検知されたときは解列開閉
器８１をそれぞれ解列する。

【００１９】電流センサ８２は、連系時に、系統連系保
護部８に向け、インバータ３から分岐回路１０に向けて
流れる交流電流の信号を送出するもので、変流器等によ
って形成される。

【００２０】駆動電源部８３は、系統連系保護部８に電
源を供給するもので、このものにおいては、その電源入
力が商用電源９とインバータ３との両方からなされる。
そして、電源トランスである第１トランス８４、第２ト
ランス８５と、整流部８６、８６と、インバータ３から
の入力電圧が所定の大きさ以上のときに商用電源９から
の電源供給を停止する第１制御手段８７と、商用電源９
からの入力電圧が所定の大きさ以上のときにインバータ
３からの電源供給を停止する第２制御手段８８と、を有
している。この駆動電源部８３は、商用電源９からの入
力が第１トランス８４、インバータ３からの入力が第２
トランス８５を介して分電盤４の内部配線によってそれ
ぞれ入力される。また、第１トランス８４の出力側から
系統連系保護部８及び第２制御手段８８、第２トランス
８５の出力側から系統連系保護部８及び第１制御手段８
７に向けて、それぞれ交流電圧信号が入力される。整流
部８６、８６は、交流電圧を直流に変換して第１制御手
段８７、第２制御手段８８にそれぞれ出力するもので、
ダイオードブリッジ等によって形成される。

【００２１】第１制御手段８７は、インバータ３からの
入力電圧が所定の大きさ以上のときに、整流部８６を介
して入力される商用電源９から系統連系保護部８に向け
てのの電源供給を停止するもので、トランジスタ等によ
って形成される。また、第２制御手段８８は、商用電源
９からの入力電圧が所定の大きさ以上のときに、整流部
８６を介して入力されるインバータ３から系統連系保護
部８に向けての電源供給を停止するもので、トランジス
タ等によって形成される。そして、第１制御手段８７、
第２制御手段８８のそれぞれの出力どうしが接続され、
蓄電部８９が並列に接続されて系統連系保護部８に入力
される。

【００２２】駆動電源部８３は、連系時においては、図
示しない電圧検出回路によって商用電源９からの入力電
圧が所定の値より大きいことが検出され、第２制御手段
８８によってインバータ３からの電源供給が停止され
る。そして、系統連系保護部８は、商用電源９からの電
源供給のみによって解列開閉器８０、第２解列開閉器８
１を駆動してそれらの接点回路を閉路し連系を維持す
る。従って、インバータ３からの出力は、第２制御手段
８８によって商用電源９に向けて回り込むことが防止さ
れる。また、異常時においても商用電源９からの入力電
圧が所定の値より大きいことが検出され、系統連系保護
部８は、商用電源９からの電源供給のみによって第２解
列開閉器８１を駆動してその接点回路を閉路するととも
に、解列開閉器８０を駆動してその接点回路を開路す
る。その結果、非常用分岐回路１１の電源は維持されて
連系が停止される。

【００２３】また、駆動電源部８３は、停電時において
は、図示しない電圧検出回路によって、商用電源９から
の入力電圧が所定の値より小さいことが検出されるとと
もにインバータ３からの入力電圧が所定の値より大きい
ことが検出され、第１制御手段８７によって駆動電源部
８３と商用電源９との接続が開路される。そして、系統
連系保護部８は、インバータ３からの電源供給のみによ
って解列開閉器８０を駆動してその接点回路を閉路し、
非常用分岐回路１１の電源が維持される。従って、イン
バータ３からの出力は、第１制御手段８７によって商用
電源９に向けて回り込むことが防止される。

【００２４】蓄電部８９は、駆動電源部８３の瞬時停電
等に対する電源バックアップを行うもので、電解コンデ
ンサ等によって形成される。この蓄電部８９によって、
系統連系保護部８が従来例のものと同等の瞬時停電に対
する安定性を有するものとなる。

【００２５】次に、上記の構成による太陽光発電システ
ムの動作について説明する。太陽電池２から直流電力が
出力されると、まず、インバータ装置３にて交流電力に
変換されて出力される。そして、商用電力系統９に接続
された状態すなわち連系された状態おいて、系統連系保
護部８は、商用電源９からの電源供給のみによって解列
開閉器８０、第２解列開閉器８１を駆動してそれらの接
点回路を継続して閉路し、負荷分岐ブレーカ７０及び非
常用分岐ブレーカ７１を介して分岐回路１０及び非常用
分岐回路１１に、商用電力系統９からの電力とともに太
陽電池２の出力した電力が配電される。そして、駆動電
源部８３からの出力信号により系統連系保護装置８によ
って、所定の電圧範囲及び所定の電圧周波数範囲を基準
に異常（電圧上昇、電圧低下、周波数上昇及び周波数低
下）か否かが判定される。そして、異常と判定された場
合、解列開閉器８０が解列される。また、系統連系保護
装置８によって、商用電源の停電の発生が検出された場
合、系統連系保護装置８は第２解列開閉装置８１のみが
解列される。その結果、太陽電池２の出力した電力のみ
が、非常用分岐ブレーカ７１を介し非常用分岐回路１１
に配電される。

【００２６】以上説明した太陽光発電システム１による
と、系統連系保護部８が、商用電源から電源入力される
駆動電源部８３によって電源供給されるものとなるの
で、分電盤４の内部に配設された系統連系保護部８の駆
動電源部８３への配線が分電盤内部から成されて、イン
バータ３から給電されるものと比べて簡略化されるとと
もに、交流電源から給電されることによって電磁ノイズ
に対する安定性の優れたものとなる。また、駆動電源部
８３がインバータ３の出力からも電源入力されるので、
商用電源の停電時においても系統連系保護部８への電源
供給が可能となる。また、駆動電源部８３が第１制御手
段８７によってインバータ３からの入力電圧が所定の大
きさ以上のときに商用電源からの電源供給を停止され、
第２制御手段８８によって商用電源からの入力電圧が所
定の大きさ以上のときにインバータ３からの電源供給を
停止されるので、駆動電源部８３を介してインバータ３
の出力の商用電力系統９への回り込みが防止される。そ
して、蓄電部８９のコンデンサが小さい容量のものでも
瞬時停電における安定性が確保され、コンデンサの小型
化が可能となる。また、系統連系保護部８は、駆動電源
部８３からの出力信号によって分散電源の運転あるいは
商用電源の入力があることを検出するので、電圧センサ
をそれぞれ設けることなく分散電源の運転あるいは商用
電源の入力の検知が可能となり、コスト低減が可能とな
る。

【００２７】なお、上記の実施の形態の説明において、
分電盤を非常用分岐回路を有するものとして説明した
が、本発明はそのものに限定するものでなく、非常用分
岐回路の無いものであっても良い。また、駆動電源部
を、商用電源とインバータ出力の両方から入力されるも
のとして説明したが、本発明はそのものに限定するもの
でなく、商用電源からのみであっても良い。また、系統
連系保護部を、駆動電源部からの出力信号によって分散
電源の運転あるいは商用電源の入力があることを検出す
るものとして説明したが、本発明は、そのものに限定す
るものでなく、それぞれ個別に電圧センサを有するもの
であっても良い。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の分散電源システムは、系
統連系保護部が、商用電源から電源入力される駆動電源
部によって電源供給されるものとなるので、分電盤の内
部に配設された系統連系保護部の駆動電源部への配線が
分電盤内部から成されて簡略化されるとともに、電磁ノ
イズに対する安定性の優れたものとなる。

【００２９】また、請求項２記載の分散電源システム
は、請求項１記載のものの効果に加え、駆動電源部がイ
ンバータ出力からも電源入力されるので、商用電源の停
電時においても系統連系保護部への電源供給が可能とな
る。

【００３０】また、請求項３記載の分散電源システム
は、請求項２記載のものの効果に加え、駆動電源部が第
１制御手段によってインバータからの入力電圧が所定の
大きさ以上のときに商用電源からの電源供給を停止さ
れ、第２制御手段によって商用電源からの入力電圧が所
定の大きさ以上のときにインバータからの電源供給を停
止されるので、駆動電源部を介してインバータ出力の商
用電力系統への回り込みが防止される。

【００３１】また、請求項４記載の分散電源システム
は、請求項３記載のものの効果に加え、系統連系保護部
は、駆動電源部からの出力信号によって分散電源の運転
あるいは商用電源の入力があることを検出するので、電
圧センサをそれぞれ設けることなく分散電源の運転ある
いは商用電源の入力の検知が可能となりコスト低減が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽光発電システムの実施の形態を示
す構成図である。

【図２】従来例の太陽光発電システムを示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１太陽光発電システム（分散電源システム）２太陽電池（直流電源）３インバータ４分電盤６主幹漏電ブレーカ（主幹ブレーカ）７０分岐ブレーカ８系統連系保護部８０解列開閉器８１第２解列開閉器８３駆動電源部８７第１制御手段８８第２制御手段９商用電力系統

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｎ 6/00 Ｈ０２Ｎ 6/00 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源と、該直流電源から入力される
直流電力を交流に変換して出力するインバータと、該イ
ンバータ出力と商用電力系統からの商用電源とが入力さ
れるとともにこの商用電源とインバータ出力との系統連
系を制御するための系統連系保護部によって制御される
解列開閉器が主幹ブレーカの負荷側に分岐ブレーカと並
列に配設された分電盤と、を備える分散電源システムに
おいて、前記系統連系保護部は、前記商用電源から電源入力され
る駆動電源部を有することを特徴とする分散電源システ
ム。
【請求項２】前記駆動電源部を、前記インバータ出力
からも電源入力されるものとすることを特徴とする請求
項１記載の分散電源システム。
【請求項３】前記駆動電源部は、前記インバータから
の入力電圧が所定の大きさ以上のときに前記商用電源か
らの電源供給を停止する第１制御手段と、前記商用電源
からの入力電圧が所定の大きさ以上のときに前記インバ
ータからの電源供給を停止する第２制御手段と、を有す
ることを特徴とする請求項２記載の分散電源システム。
【請求項４】前記系統連系保護部を、前記駆動電源部
からの出力信号によって分散電源の運転あるいは商用電
源の入力があることを検出するものとすることを特徴と
する請求項３記載の分散電源システム。