JPH11308774A - 連系自立自動切替器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 系統連系システムにおいて系統連系時／系統
分離時／メンテナンス時にかかわらず共用分岐回路への
電力供給を簡単に可能にする。 【解決手段】 直流電力を交流電力に変換する電力変換
器20を具備する電力変換部2 と、商用電源ACに接続され
た幹線Lmと電力変換部との間に挿入されて系統連系と系
統分離との切替を行う連系ブレーカ21および解列開閉器
22と、商用電源の停電や異常を検出すると解列開閉器を
駆動して系統分離を行う系統連系保護装置23とを備え、
電力変換部は系統分離時に交流電力を出力する自立出力
部を備える系統連系システムの連系自立自動切替器3 で
あって、商用電源に接続された幹線に接続される第１の
入力部Ｔ₁₁，Ｔ₁₂と、電力変換部の自立出力部に接続さ
れる第２の入力部Ｔ₂₁，Ｔ₂₂と、第１の入力部からの交
流電力よりも第２の入力部からの交流電力を優先して出
力する共用出力部Ｔ₃₁，Ｔ₃₂とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、系統分離時に交流
電力を出力する自立出力部を備える系統連系システムに
おいて、系統連系時であっても系統分離時であっても共
用分岐回路へ交流電力を供給できるようにするための、
連系自立自動切替器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化炭素による地球温暖化の防
止対策の一つとして、住宅に自家発電用として太陽電池
を設置し、太陽電池により得られた直流電力を交流電力
に変換し、商用電源との系統連系運転を行うことが考え
られている。つまり、太陽電池から出力される直流電力
をインバータ回路を用いて交流電力に変換し、商用電源
との間で送電系統を連絡して系統連系を行うのである。

【０００３】このような自家発電と商用電源との系統連
系運転については、社団法人日本電気協会から発行され
ている分散型電源系統連系技術指針（以下、指針と略称
する）などに技術的指針が示されている。この指針は、
商用電源による供給電力の品質、保安、信頼性、保護協
調を確保して、円滑な系統連系運転を行うために示され
ている。

【０００４】ところで、系統連系システムとしては、図
６に示すように、主幹ブレーカ１０を介して単相３線の
商用電源ＡＣに接続される幹線Ｌｍに、連系ブレーカ２
１および解列開閉器２２を介して電力変換器２０を接続
したものがある。

【０００５】主幹ブレーカ１０は電流制限器１０ａと漏
電ブレーカ１０ｂと手動操作部（図示せず）とを含んで
構成される。電流制限器１０ａは需要家の負荷電流を電
力会社との間の契約値以下に制限するために設けられる
ブレーカである。漏電ブレーカ１０ｂは漏電を監視して
いて漏電を検出すると電気的接続を遮断して安全を確保
するために設けられるブレーカである。手動操作部は点
検などの場合に人為的に操作して電気的接続を遮断する
ために設けられる。

【０００６】電力変換器２０は、インバータ回路にて構
成され、太陽電池Ｅからの直流電力を交流電力に変換し
て出力する。主幹ブレーカ１０と連系ブレーカ２１との
間の幹線Ｌｍには、複数の分岐ブレーカ１２，…１２を
介して、それぞれの分岐回路Ｌｂが接続される。

【０００７】主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２、連
系ブレーカ２１、解列開閉器２２は、分電盤１内にそれ
ぞれ収納する。太陽電池Ｅは住宅の屋根などに設置す
る。電力変換器２０は、太陽電池Ｅとの間の配線距離を
できるだけ短くするために、住宅の屋外に設置する。太
陽電池Ｅと電力変換器２０との間の配線距離をできるだ
け短くする理由は、太陽電池Ｅと電力変換器２０との間
には直流電流が流れるのでその電力損失を増加させない
ためであり、また、太陽電池Ｅの最大出力電圧は３００
Ｖ程度になるので高電圧の配線が人に触れる可能性を低
減し安全性を高めるためである。

【０００８】解列開閉器２２は、商用電源ＡＣの停電時
や異常時に、商用電源ＡＣと電力変換器２０とを切り離
す（分離する）ためのものである。つまり、解列開閉器
２２のオン状態では系統連系が行われ、解列開閉器２２
のオフ状態（解列された状態）では系統分離がなされ
る。なお、前記指針にあっては、系統連系を行う２系統
間の分離を２個の接点をもって行うことで、系統分離の
信頼性を向上せしめることを推奨している。そこで、第
１の開閉器２２ａと第２の開閉器２２ｂとの直列接続に
よって解列開閉器２２を構成している。

【０００９】解列開閉器２２は系統連系保護装置２３か
らの指示により解列する。系統連系保護装置２３は、セ
ンサ２４の出力に基づいて幹線Ｌｍに流れる電流や線間
電圧を監視しており、商用電源ＡＣの停電や異常を感知
すると解列開閉器２２に対して解列指示を与える。セン
サ２４は、幹線Ｌｍに流れる電流や線間電圧を検出し
て、系統連系保護装置２３へ出力する。

【００１０】また、系統連系保護装置２３は、系統連系
時であるか系統分離時であるかの通知信号を、信号線Ｌ
ｓを介して電力変換器２０へ出力する。電力変換器２０
は、系統連系保護装置２３からの系統連系時であるか系
統分離時であるかの通知信号に基づいて、太陽電池Ｅか
らの直流電力を所定の交流電力に変換して出力線ａ，
ｂ，ｃへ出力するとともに、切換開閉器２６，２７を以
下のように制御する。

【００１１】つまり、系統連系時にあっては、電力変換
器２０は、出力線ｂを中性線として出力線ａ，ｂ，ｃ間
に単相３線の交流電力を出力するとともに、切換開閉器
２６をオン、切換開閉器２７をオフする。また、系統分
離時にあっては、電力変換器２０は、出力線ａ，ｃ間に
単相２線の交流電力を出力するとともに、切換開閉器２
６をオフ、切換開閉器２７をオンする。

【００１２】ところで、解列開閉器２２は、電力変換器
２０と分岐ブレーカ１２，…１２との間に介在している
から、商用電源ＡＣの停電時や異常時に太陽電池Ｅによ
る発電が行われていたにしても、分岐回路Ｌｂへの電力
供給を行うことはできない。そこで、電力変換器２０と
解列開閉器２２との間に共用分岐ブレーカ２５を介在せ
しめて、この共用分岐ブレーカ２５に共用分岐回路Ｌｃ
を接続することが提案されている。

【００１３】このような共用分岐回路Ｌｃを設ければ、
系統連系時と系統分離時とにかかわらず、共用分岐回路
Ｌｃへの電力供給は可能になる。つまり、電力変換器２
０から正常に出力が得られていれば、商用電源ＡＣの停
電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへの電力供給
が可能になる。その結果、電話機などの通信機器のよう
な、優先的に電力供給を行う必要のある負荷に対する、
電力供給の信頼性を高めることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の系統連系システムにあっては、解列開閉器
２２は分電盤１内に収納されるとともに、系統連系保護
装置２３も分電盤１内に収納される。そうすると、系統
連系保護装置２３と太陽電池Ｅの近傍の屋外に配置され
る電力変換器２０とを結ぶ信号線Ｌｓは長くなり、耐ノ
イズ性能が低下し、その結果として、系統連系あるいは
系統分離に対する電力変換器２０の誤認識の可能性が増
大するとともに、系統連系保護装置２３および解列開閉
器２２が所定の大きさの分電盤１内に収納されているの
で、分岐ブレーカ１２，…１２を分電盤１内に収納する
ためのスペースが減少し、分電盤１に接続できる分岐回
路Ｌｂの回路数が減少してしまうという問題点がある。

【００１５】そこで、上述のような問題点を解決する方
法として、系統連系保護装置２３および解列開閉器２２
を電力変換器２０とともに電力変換部２へ収納する方法
があるものの、その場合、共用分岐回路Ｌｃのための共
用分岐ブレーカ２５は電力変換部２に設けられることに
なって、過電流などで共用分岐ブレーカ２５が遮断して
しまったような場合、復旧のために、太陽電池Ｅの近傍
の屋外に配置されている電力変換器２０の設置場所まで
行かなければならず、迅速な復旧作業に支障を来す。

【００１６】また、電力変換部２のメンテナンス時には
連系ブレーカ２１をオフするとともに電力変換器２０を
停止しなければならないものの、この場合、共用分岐回
路Ｌｃには商用電源ＡＣからも電力変換器２０からも電
力が供給されなくなり、共用分岐回路Ｌｃに接続する負
荷が停止してしまう。つまり、電力変換部２のメンテナ
ンス時にあっては、本来優先的に電力供給する必要のあ
る負荷の接続されている共用分岐回路Ｌｃに対し、電力
供給を行うことができないという問題点がある。

【００１７】この電力変換部２のメンテナンス時に共用
分岐回路Ｌｃに対し電力供給を行うことができないとい
う問題点を解決する方法として、連系ブレーカ２１を共
用分岐ブレーカ２５と電力変換部２との間に設ける方法
もあるものの、連系ブレーカ２１の機能である分電盤１
と電力変換部２との間の電線Ｌ_n の保護を達成すること
ができないので、分電盤１と電力変換部２との各々に連
系ブレーカ２１をそれぞれ設ける必要が生じるという問
題点がある。

【００１８】また、従来の系統連系システムにあって
は、電力変換器２０は、系統連系時には単相３線の交流
電力を出力し、系統分離時には単相２線の交流電力を出
力するようにされているので、解列開閉器２２の故障や
系統連系保護装置２３の誤動作発生時には、活線と中性
線とが混触する恐れがあるという、安全上の問題点があ
った。

【００１９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、系統連系シス
テムにおいて、別途複雑なシーケンス制御回路を現場で
組み立てたり電気工事を行ったりしなくても、簡単な工
事を行うのみで、系統連系時であっても、系統分離時で
あっても、また、電力変換部のメンテナンスなどで連系
ブレーカを人為的にオフする場合であっても、常に共用
分岐回路に対する電力供給を可能ならしめることのでき
る、優れる連系自立自動切替器を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するため、請求項１記載の発明にあっては、分散電
源と、分散電源から出力される直流電力を交流電力に変
換する電力変換器を具備する電力変換部と、商用電源に
接続された幹線と電力変換部との間に挿入されて系統連
系と系統分離との切替を行う連系ブレーカおよび解列開
閉器と、商用電源の停電や異常を検出すると解列開閉器
を駆動して系統分離を行う系統連系保護装置とを備え、
前記電力変換部は系統分離時に交流電力を出力する自立
出力部を備える系統連系システムの連系自立自動切替器
であって、商用電源に接続された前記幹線に接続される
第１の入力部と、前記電力変換部の自立出力部に接続さ
れる第２の入力部と、第１の入力部からの交流電力より
も第２の入力部からの交流電力を優先して出力する共用
出力部とを設けるとともに、商用電源と前記自立出力部
とを常時系統分離できるようにしたことを特徴とする。

【００２１】請求項２記載の発明にあっては、駆動回路
により駆動するａ接点を備える第１の継電器と、駆動回
路により駆動するａ接点とｂ接点とを備える第２の継電
器とを備え、前記第１の入力部は前記第１の継電器のａ
接点と前記第２の継電器のｂ接点とを介して前記共用出
力部に接続しており、前記第２の入力部は前記第２の継
電器のａ接点を介して前記共用出力部に接続しており、
前記第１の継電器の駆動回路は前記第１の入力部に接続
しており、前記第２の継電器の駆動回路は前記第２の入
力部に接続していることを特徴とする。

【００２２】請求項３記載の発明にあっては、前記第１
の継電器の駆動回路と直列にヒューズを設けることを特
徴とする。

【００２３】請求項４記載の発明にあっては、駆動回路
により駆動するｂ接点を備える第１の継電器と、駆動回
路により駆動するａ接点とｂ接点とを備える第２の継電
器とを備え、前記第１の入力部は前記第１の継電器のｂ
接点と前記第２の継電器のｂ接点とを介して前記共用出
力部に接続しており、前記第２の入力部は前記第２の継
電器のａ接点を介して前記共用出力部に接続しており、
前記第１の継電器の駆動回路と前記第２の継電器の駆動
回路とはそれぞれ前記第２の入力部に接続していること
を特徴とする。

【００２４】請求項５記載の発明にあっては、前記ｂ接
点を備える継電器は有極開閉器にて構成することを特徴
とする。

【００２５】請求項６記載の発明にあっては、取付幅は
分電盤搭載の分岐ブレーカの取付幅の整数倍であり、長
さおよび高さは前記分岐ブレーカと略同じに構成するこ
とを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る連系自立自動
切替器の第１の実施の形態を図１乃至図３に基づいて、
第２の実施の形態を図４に基づいて、第３の実施の形態
を図５に基づいて、それぞれ詳細に説明する。

【００２７】［第１の実施の形態］図１は連系自立自動
切替器を分電盤内に収納した場合の系統連系システムを
説明する接続回路図、図２は連系自立自動切替器を分電
盤内に収納した場合の系統連系システムを説明する要部
平面図、図３は連系自立自動切替器を別置き盤に収納し
た場合の系統連系システムを説明する要部平面図であ
る。なお、図１乃至図３において、従来の技術にて図６
を用いて説明した系統連系システムと同じ個所には同じ
符号を付し、詳細な説明を省略する。

【００２８】図１に示すように、この系統連系システム
が従来のものと異なるのは、系統連系保護装置２３と電
力変換器２０とを結ぶ信号線Ｌ_S を短くして耐ノイズ性
を向上するために、解列開閉器２２と系統連系保護装置
２３とセンサ２４とを住宅の屋根に設置される太陽電池
Ｅの近傍の電力変換部２に納め、且つ、電力変換器２０
から正常に出力が得られていれば、系統連系システムの
系統連系時と系統分離時とにかかわらず自動的に共用分
岐回路Ｌｃに対する電力供給を可能にして、商用電源Ａ
Ｃの停電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへ電力
供給を可能にしていることであり、共用分岐ブレーカ２
５を分電盤１内に設置して過電流などで共用分岐ブレー
カ２５が遮断してしまったような場合でも迅速な復旧作
業を可能にし、しかも系統分離の際の２系統間の分離を
２箇所の接点を介在して可能にしていることである。

【００２９】上述のようなことが可能になる背景には、
分電盤１内に納められる連系自立自動切替器３の存在が
ある。そこで、以下に、連系自立自動切替器３を中心に
説明を行なう。

【００３０】図１に示すように、連系自立自動切替器３
は、筐体表面に、第１の入力部に相当する入力端子
Ｔ₁₁，Ｔ₁₂と、第２の入力部に相当する入力端子Ｔ₂₁，
Ｔ₂₂と、共用出力部に相当する出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂とを
備える。また、連系自立自動切替器３は、筐体内に、第
１の継電器に相当するリレー３０と第２の継電器に相当
するリレー３１とヒューズ３ｆとを備える。リレー３０
は２つのａ接点（常開接点）３０_a1，３０_a2と駆動回路
に相当する励磁コイル３０_l とを備える。リレー３１は
２つのａ接点（常開接点）３１_a1，３１_a2と２つのｂ接
点（常閉接点）３１ _b1，３１_b2と駆動回路に相当する励
磁コイル３１_l とを備える。

【００３１】連系自立自動切替器３の内部は次のように
接続される。すなわち、入力端子Ｔ ₁₁はａ接点３０_a1と
ｂ接点３１_b1とを介して出力端子Ｔ₃₁に接続する。入力
端子Ｔ₁₁は励磁コイル３０_l とヒューズ３ｆとを介して
入力端子Ｔ₁₂に接続する。入力端子Ｔ₁₂はａ接点３０_a2
とｂ接点３１_b2とを介して出力端子Ｔ₃₂に接続する。入
力端子Ｔ₂₁はａ接点３１_a1を介して出力端子Ｔ₃₁に接続
する。入力端子Ｔ₂₁は励磁コイル３１_l を介して入力端
子Ｔ₂₂に接続する。入力端子Ｔ₂₂はａ接点３１ _a2を介し
て出力端子Ｔ₃₂に接続する。

【００３２】入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂は共用分岐ブレーカ２
５の出力部に接続し、入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂は電力変換部
２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接
続する。出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂は、電話機などの通信機器
のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷の接続
する共用分岐回路Ｌｃに接続する。なお、共用分岐ブレ
ーカ２５の入力部は幹線Ｌｍに接続している。切換開閉
器２７の入力部は電力変換器２０の自立出力線ａ，ｃ間
に接続している。

【００３３】連系自立自動切替器３は、図２に示すよう
に、主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２，…１２、連
系ブレーカ２１、共用分岐ブレーカ２５とともに分電盤
１内に収納されている。しかも、連系自立自動切替器３
にあっても、主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２、連
系ブレーカ２１、共用分岐ブレーカ２５などと同様、長
さＨや取付幅Ｗは共役寸法にされている。この例では、
連系自立自動切替器３の長さＨは分岐ブレーカ１２の長
さと同じにされており、連系自立自動切替器３の取付幅
Ｗは分岐ブレーカ１２の取付幅の略３倍にされている。
また、連系自立自動切替器３の高さは分岐ブレーカ１２
の高さと同じにされている。従って、分電盤１内の限ら
れたスペースを無駄なく有効に活用できるとともに、特
別な分電盤を必要とせずに標準的な分電盤を流用するこ
とができる。

【００３４】上述の連系自立自動切替器３は、電力変換
器２０から正常に出力が得られていれば、次のように動
作することによって、系統連系システムの系統連系時と
系統分離時とにかかわらず自動的に共用分岐回路Ｌｃへ
の電力供給を可能にして、商用電源ＡＣの停電時や異常
時であっても共用分岐回路Ｌｃへの電力供給を可能にす
る。

【００３５】すなわち、商用電源ＡＣが正常で系統連系
システムが連係状態にあれば、系統連系保護装置２３か
らの指示のもとに解列開閉器２２（第１の開閉器２２
ａ、第２の開閉器２２ｂ）はオンを継続するとともに、
電力変換器２０からの指示のもとに、切換開閉器２６は
オンし、切換開閉器２７はオフする。つまり、共用分岐
ブレーカ２５を介して正常な交流電力が連系自立自動切
替器３の入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入力されるものの、自立
出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接続する入
力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂には電力は印加されない。

【００３６】従って、励磁コイル３０_l は励磁されるも
のの励磁コイル３１_l は励磁されず、リレー３０のａ接
点３０_a1，３０_a2がそれぞれオンするとともにリレー３
１のｂ接点３１_b1，３１_b2がそれぞれオンになり、共用
分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替器３の入力
端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入力される交流電力が、連系自立自動
切替器３の出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂から共用分岐回路Ｌｃへ
供給されることになる。

【００３７】また、商用電源ＡＣに停電や異常が発生す
ると、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停電や異常を
感知した系統連系保護装置２３は、解列開閉器２２（第
１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）をオフして系
統分離するとともに、信号線Ｌｓを介して系統分離時で
ある旨の通知信号を電力変換器２０へ出力する。系統分
離時である旨の通知信号を受けた電力変換器２０は、今
までの出力線ｂを中性線とした出力線ａ，ｂ，ｃへの単
相３線の交流電力の出力を、出力線ａ，ｃへの単相２線
の交流電力の出力へ直ちに切り換えるとともに、切換開
閉器２６をオフし、切換開閉器２７をオンする。

【００３８】すると、励磁コイル３０_l は励磁されない
ものの励磁コイル３１_l は励磁されることになり、リレ
ー３０のａ接点３０_a1，３０_a2がそれぞれオフするとと
もにリレー３１のａ接点３１_a1，３１_a2がそれぞれオン
になり、切換開閉器２７を介して連系自立自動切替器３
の入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に入力される交流電力が、連系自
立自動切替器３の出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂から共用分岐回路
Ｌｃへ供給される。

【００３９】更に、商用電源ＡＣが正常で系統連系シス
テムが連係状態にあるとき、電力変換部２の電力変換器
２０、解列開閉器２２、系統連系保護装置２３などの点
検のために連系ブレーカ２１を人為的にオフした場合、
依然として、共用分岐ブレーカ２５を介して正常な交流
電力が連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入
力される。一方、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停
電や異常を監視している系統連系保護装置２３は、人為
的な連系ブレーカ２１のオフを商用電源ＡＣの停電とし
て感知し、解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２
の開閉器２２ｂ）をオフして系統分離するとともに、信
号線Ｌｓを介して系統分離時である旨の通知信号を電力
変換器２０へ出力する。

【００４０】系統分離時である旨の通知信号を受けた電
力変換器２０は、今までの出力線ｂを中性線とした出力
線ａ，ｂ，ｃへの単相３線の交流電力の出力を、出力線
ａ，ｃへの単相２線の交流電力の出力へ直ちに切り換え
るとともに、切換開閉器２６をオフし、切換開閉器２７
をオンする。従って、連系自立自動切替器３の入力端子
Ｔ₂₁，Ｔ₂₂にも交流電力が印加されることになる。

【００４１】このようにして、連系自立自動切替器３の
入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂と入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂とにそれぞれ
交流電力が入力されることになるものの、リレー３１の
ｂ接点３１_b1，３１_b2がそれぞれオフになるので、結局
のところ、入力端子Ｔ₂₁，Ｔ ₂₂に入力される電力変換部
２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部から
の交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ₃₁，
Ｔ₃₂から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。

【００４２】そして、ここで点検のために電力変換器２
０を停止したにしても、連系自立自動切替器３の入力端
子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂には共用分岐ブレーカ２５を介して商用電
源ＡＣからの交流電力が入力されているので、商用電源
ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあるときと
同様、共用分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替
器３の入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入力される交流電力が、連
系自立自動切替器３の出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂から共用分岐
回路Ｌｃへ供給されることになる。

【００４３】つまり、太陽電池Ｅあるいは燃料電池やバ
ッテリーなどの分散電源の直流電力を交流電力に変換し
て商用電源ＡＣとの間で系統連系運転を行う系統連系シ
ステムに、上述のような連系自立自動切替器３を用いれ
ば、別途複雑なシーケンス制御回路を現場で組み立てた
り電気工事を行ったりしなくても、簡単な工事を行うの
みで、系統連系時と系統分離時とにかかわらず、つまり
商用電源ＡＣの停電時や異常時あるいはメンテナンスな
どの点検作業時にあっても、停電を嫌う電話機などの通
信機器のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷
を停電させることなく安心して接続できる、共用分岐回
路Ｌｃを簡単に設けることができる。

【００４４】なお、図１および図２に示す連系自立自動
切替器３は、主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２、連
系ブレーカ２１、共用分岐ブレーカ２５などとともに分
電盤１内に収納されているが、図３に示すように、別
途、別置き盤４を設けて、この別置き盤４に連系自立自
動切替器３を収納しても良く、この例の場合にあっては
分電盤１内に分岐ブレーカ１２を３個分多く設けること
ができ、分岐回路Ｌｂを３回路増やすことができる。

【００４５】また、上述の構成の連系自立自動切替器３
にあっては、リレー３０の励磁コイル３０_l には通常使
用状態において電圧が常に印加されるものの、励磁コイ
ル３０_l には直列にヒューズ３ｆが接続されているの
で、励磁コイル３０_l の経年変化による絶縁劣化での巻
線短絡を生じたとしても、ヒューズ３ｆにより電流が遮
断されるので、過電流による発煙発火を防止することが
できる。

【００４６】［第２の実施の形態］図４は連系自立自動
切替器を示す回路図である。なお、前述の第１の実施の
形態の連系自立自動切替器と同じ箇所には同じ符号を付
し、詳細な説明を省略する。また、連系自立自動切替器
の系統連系システムへの接続は、前述の第１の実施の形
態の連系自立自動切替器と同様であるので、連系自立自
動切替器のみを図示し、以下の説明にあっては、系統連
系システムの各部の符号については図１に準じて付すも
のとする。

【００４７】図４に示すように、この連系自立自動切替
器３が前述の第１の実施の形態の連系自立自動切替器と
異なり特徴となるのは、第１の継電器に相当するリレー
３０を、第２の継電器に相当するリレー３１と同様、２
つのａ接点（常開接点）３０ _a1，３０_a2と２つのｂ接点
（常閉接点）３０_b1，３０_b2と駆動回路に相当する励磁
コイル３０_l とを備えるものにするとともに、励磁コイ
ル３０_l の両端も第２の入力部に相当する入力端子
Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に接続する構成である。

【００４８】図１に示すように、連系自立自動切替器３
は、筐体表面に、第１の入力部に相当する入力端子
Ｔ₁₁，Ｔ₁₂と、第２の入力部に相当する入力端子Ｔ₂₁，
Ｔ₂₂と、共用出力部に相当する出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂とを
備える。また、連系自立自動切替器３は、筐体内に、第
１の継電器に相当するリレー３０と第２の継電器に相当
するリレー３１とを備える。リレー３０は２つのａ接点
（常開接点）３０_a1，３０ _a2と２つのｂ接点（常閉接
点）３０_b1，３０_b2と駆動回路に相当する励磁コイル３
０_l とを備える。リレー３１は２つのａ接点（常開接
点）３１_a1，３１_a2と２つのｂ接点（常閉接点）３
１_b1，３１_b2と駆動回路に相当する励磁コイル３１_lと
を備える。

【００４９】この連系自立自動切替器３の内部は次のよ
うに接続される。すなわち、入力端子Ｔ₁₁はｂ接点３０
_b1とｂ接点３１_b1とを介して出力端子Ｔ₃₁に接続する。
入力端子Ｔ₁₂はｂ接点３０_b2とｂ接点３１_b2とを介して
出力端子Ｔ₃₂に接続する。入力端子Ｔ₂₁はａ接点３１_a1
を介して出力端子Ｔ₃₁に接続する。入力端子Ｔ₂₂はａ接
点３１_a2を介して出力端子Ｔ₃₂に接続する。励磁コイル
３０_l と励磁コイル３１_l とは、入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に
それぞれ並列に接続している。

【００５０】入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂は共用分岐ブレーカ２
５の出力部に接続し、入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂は電力変換部
２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接
続する。出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂は、電話機などの通信機器
のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷の接続
する共用分岐回路Ｌｃに接続する。なお、共用分岐ブレ
ーカ２５の入力部は幹線Ｌｍに接続している。切換開閉
器２７の入力部は電力変換器２０の自立出力線ａ，ｃ間
に接続している。

【００５１】上述のような連系自立自動切替器３にあっ
ては、電力変換器２０から正常に出力が得られていれ
ば、次のように動作することによって、系統連系システ
ムの系統連系時と系統分離時とにかかわらず自動的に共
用分岐回路Ｌｃへの電力供給を可能にして、商用電源Ａ
Ｃの停電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへの電
力供給を可能にする。

【００５２】すなわち、商用電源ＡＣが正常で系統連系
システムが連係状態にあれば、系統連系保護装置２３か
らの指示のもとに解列開閉器２２（第１の開閉器２２
ａ、第２の開閉器２２ｂ）はオンを継続するとともに、
電力変換器２０からの指示のもとに、切換開閉器２６は
オンし、切換開閉器２７はオフする。つまり、共用分岐
ブレーカ２５を介して正常な交流電力が連系自立自動切
替器３の入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入力されるものの、自立
出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接続する入
力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂には電力は印加されない。

【００５３】従って、励磁コイル３０_l と励磁コイル３
１_l とはいずれも励磁されずに、リレー３０のｂ接点３
０_b1，３０_b2がそれぞれオンするとともにリレー３１の
ｂ接点３１_b1，３１_b2がそれぞれオンになり、共用分岐
ブレーカ２５を介して連系自立自動切替器３の入力端子
Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入力される交流電力が、連系自立自動切替
器３の出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂から共用分岐回路Ｌｃへ供給
されることになる。

【００５４】また、商用電源ＡＣに停電や異常が発生す
ると、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停電や異常を
感知した系統連系保護装置２３は、解列開閉器２２（第
１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）をオフして系
統分離するとともに、信号線Ｌｓを介して系統分離時で
ある旨の通知信号を電力変換器２０へ出力する。系統分
離時である旨の通知信号を受けた電力変換器２０は、今
までの出力線ｂを中性線とした出力線ａ，ｂ，ｃへの単
相３線の交流電力の出力を、出力線ａ，ｃへの単相２線
の交流電力の出力へ直ちに切り換えるとともに、切換開
閉器２６をオフし、切換開閉器２７をオンする。

【００５５】すると、励磁コイル３０_l と励磁コイル３
１_l とはそれぞれ励磁されることになり、リレー３０の
ａ接点３０_a1，３０_a2がそれぞれオンするとともにリレ
ー３１のａ接点３１_a1，３１_a2がそれぞれオンになり、
切換開閉器２７を介して連系自立自動切替器３の入力端
子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に入力される交流電力が、連系自立自動切
替器３の出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂から共用分岐回路Ｌｃへ供
給される。

【００５６】更に、商用電源ＡＣが正常で系統連系シス
テムが連係状態にあるとき、電力変換部２の電力変換器
２０、解列開閉器２２、系統連系保護装置２３などの点
検のために連系ブレーカ２１を人為的にオフした場合、
依然として、共用分岐ブレーカ２５を介して正常な交流
電力が連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入
力されている。一方、センサ２４を介して商用電源ＡＣ
の停電や異常を監視している系統連系保護装置２３は、
人為的な連系ブレーカ２１のオフを商用電源ＡＣの停電
として感知し、解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、
第２の開閉器２２ｂ）をオフして系統分離するととも
に、信号線Ｌｓを介して系統分離時である旨の通知信号
を電力変換器２０へ出力する。

【００５７】系統分離時である旨の通知信号を受けた電
力変換器２０は、今までの出力線ｂを中性線とした出力
線ａ，ｂ，ｃへの単相３線の交流電力の出力を、出力線
ａ，ｃへの単相２線の交流電力の出力へ直ちに切り換え
るとともに、切換開閉器２６をオフし、切換開閉器２７
をオンする。従って、連系自立自動切替器３の入力端子
Ｔ₂₁，Ｔ₂₂にも交流電力が印加されることになる。

【００５８】このようにして、連系自立自動切替器３の
入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂と入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂とにそれぞれ
交流電力が入力されることになるものの、リレー３１の
ｂ接点３１_b1，３１_b2がそれぞれオフになるので、結局
のところ、入力端子Ｔ₂₁，Ｔ ₂₂に入力される電力変換部
２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部から
の交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ₃₁，
Ｔ₃₂から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。

【００５９】そして、ここで点検のために電力変換器２
０を停止したにしても、連系自立自動切替器３の入力端
子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂には共用分岐ブレーカ２５を介して商用電
源ＡＣからの交流電力が入力されているので、商用電源
ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあるときと
同様、共用分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替
器３の入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂に入力される交流電力が、連
系自立自動切替器３の出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂から共用分岐
回路Ｌｃへ供給されることになる。

【００６０】つまり、太陽電池Ｅあるいは燃料電池やバ
ッテリーなどの直流電力を交流電力に変換して商用電源
ＡＣとの間で系統連系運転を行う系統連系システムに、
上述のような連系自立自動切替器３を用いれば、別途複
雑なシーケンス制御回路を現場で組み立てたり電気工事
を行ったりしなくても、簡単な工事を行うのみで、系統
連系時と系統分離時とにかかわらず、つまり商用電源Ａ
Ｃの停電時や異常時あるいはメンテナンスなどの点検作
業時にあっても、停電を嫌う電話機などの通信機器のよ
うな優先的に電力供給を行う必要のある負荷を停電させ
ることなく安心して接続できる、共用分岐回路Ｌｃを簡
単に設けることができる。

【００６１】しかも、上述の構成の連系自立自動切替器
３にあっては、リレー３０の励磁コイル３０_l にもリレ
ー３１の励磁コイル３１_l にも、通常使用状態において
は電圧が常に印加されるようなことはないので、第１の
実施の形態のような励磁コイル３０_l の経年変化による
絶縁劣化での巻線短絡を生じる恐れは殆ど無く、ヒュー
ズも不要で、しかも励磁電流による電力消費も無く、経
済的なものにできる。

【００６２】［第３の実施の形態］図５は連系自立自動
切替器を示す回路図である。なお、前述の第２の実施の
形態の連系自立自動切替器と同じ箇所には同じ符号を付
し、詳細な説明を省略する。また、連系自立自動切替器
の系統連系システムへの接続は、前述の第１の実施の形
態の連系自立自動切替器と同様であるので、連系自立自
動切替器のみを図示し、以下の説明にあっては、系統連
系システムの各部の符号については図１に準じて付すも
のとする。

【００６３】図５に示すように、この連系自立自動切替
器３が前述の第２の実施の形態の連系自立自動切替器と
異なり特徴となるのは、連系自立自動切替器３の内部
に、交流電力を直流電力に変換するための直流電源回路
を設け、この直流電源回路の出力によって第１の継電器
に相当するリレー３０と第２の継電器に相当するリレー
３１とを駆動できるようにし、リレー３０の駆動回路に
相当する励磁コイル３０ _l とリレー３１の駆動回路に相
当する励磁コイル３１_l とを前記直流電源回路の出力部
であるコンデンサＣの両端にそれぞれ並列に接続すると
ともに、リレー３０，３１をｂ接点オン圧力を向上させ
た有極継電器に相当する有極リレーにて構成したことで
ある。

【００６４】直流電源回路は、電流制限抵抗Ｒとダイオ
ードブリッジＤとコンデンサＣとサージ吸収素子Ｚとか
ら構成される。直流電源回路の入力部であるダイオード
ブリッジＤの入力部は、電流制限抵抗Ｒを介して入力端
子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂に接続する。サージ吸収素子Ｚは入力して
くるサージ電圧を吸収してダイオードブリッジＤの破壊
を防止する。

【００６５】ｂ接点オン圧力を向上させた有極リレーを
用いる理由は、通常のｂ接点を備えるリレーではｂ接点
オン圧力が弱いので接点抵抗が増加し、容量性負荷や白
熱灯などを投入したような場合に生じる突入電流による
接点溶着を防止するためである。ｂ接点オン圧力を向上
させた有極リレーとしては、既に公知のリフトオフ方式
のばね仕様のものや、既に公知のフレキシャー方式のば
ね仕様のものなどがある。また、既に周知のように、有
極リレーは直流構成とされており直流電源を必要とす
る。

【００６６】なお、上述の連系自立自動切替器３にあっ
ては、リレー３０の２つのａ接点（常開接点）３０_a1，
３０_a2と２つのｂ接点（常閉接点）３０_b1，３０_b2と、
リレー３１の２つのａ接点（常開接点）３１_a1，３１_a2
と２つのｂ接点（常閉接点）３１_b1，３１_b2とは、第２
の実施の形態の連系自立自動切替器と同様に、第１の入
力部に相当する入力端子Ｔ₁₁，Ｔ₁₂と、第２の入力部に
相当する入力端子Ｔ₂₁，Ｔ₂₂と、共用出力部に相当する
出力端子Ｔ₃₁，Ｔ₃₂とにそれぞれ接続されていので、詳
細な接続関係の説明は省略する。また、上述の連系自立
自動切替器３の動作にあっても、第２の実施の形態の連
系自立自動切替器と同様なので、詳細な動作説明を省略
する。

【００６７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、直流電力
を交流電力に変換して商用電源ＡＣとの間で系統連系運
転を行う系統連系システムに、別途複雑なシーケンス制
御回路を現場で組み立てたり電気工事を行ったりしなく
ても、簡単な工事を行うのみで、系統連系時と系統分離
時とにかかわらず、つまり商用電源の停電時や異常時あ
るいはメンテナンスなどの点検作業時にあっても、停電
を嫌う電話機などの通信機器のような優先的に電力供給
を行う必要のある負荷を停電させることなく安心して接
続できる共用分岐回路を簡単に設けることができ、しか
も、商用電源と自立出力部とを常時系統分離できて安全
を確保できる、優れる連系自立自動切替器を提供できる
という効果を奏する。

【００６８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて更に、簡単な構成で且つ安価
に、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果
を奏する。

【００６９】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明の効果に加えて更に、第１の継電器の駆動回路
の経年変化による絶縁劣化のための過電流によって生じ
る発煙発火を防止できる、優れる連系自立自動切替器を
提供できるという効果を奏する。

【００７０】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて更に、通常使用状態において
は、継電器の駆動回路に電圧が常に印加されるようなこ
とはないので、継電器の駆動回路の経年変化による絶縁
劣化での発煙発火を生じる恐れは殆ど無く、ヒューズな
ども不要で、しかも励磁電流による電力消費も無く、経
済的な、優れる連系自立自動切替器を提供できるという
効果を奏する。

【００７１】請求項５記載の発明によれば、請求項２乃
至４記載の発明の効果に加えて更に、共用分岐回路に接
続される容量性負荷や白熱灯などを投入したような場合
の、突入電流による接点溶着などを防止できる、優れる
連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。

【００７２】請求項６記載の発明によれば、請求項１乃
至５記載の発明の効果に加えて更に、限られた分電盤内
のスペースを有効に利用できるとともに、特別な分電盤
を必要とせずに標準的な分電盤を流用することができ
る、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の連系自立自動
切替器を分電盤内に収納した場合の系統連系システムを
説明する接続回路図である。

【図２】上記の連系自立自動切替器を分電盤内に収納し
た場合の系統連系システムを説明する要部平面図であ
る。

【図３】上記の連系自立自動切替器を別置き盤に収納し
た場合の系統連系システムを説明する要部平面図であ
る。

【図４】本発明に係る第２の実施の形態の連系自立自動
切替器を示す回路図である。

【図５】本発明に係る第３の実施の形態の連系自立自動
切替器を示す回路図である。

【図６】系統連系システムを示す回路図である。

【符号の説明】

２ 電力変換部 ２０ 電力変換器 ２１ 連系ブレーカ ２２ 解列開閉器 ２３ 系統連系保護装置 ３ 連系自立自動切替器 ３ｆ ヒューズ ３０ 第１の継電器 ３０_l 第１の継電器の駆動回路 ３１ 第２の継電器 ３１_l 第２の継電器の駆動回路 ＡＣ 商用電源 Ｅ 分散電源 Ｈ 長さ Ｌｍ 幹線 Ｔ₁₁ 第１の入力部 Ｔ₁₂ 第１の入力部 Ｔ₂₁ 第２の入力部 Ｔ₂₂ 第２の入力部 Ｔ₃₁ 共用出力部 Ｔ₃₂ 共用出力部 Ｗ 取付幅

フロントページの続き (72)発明者 国本 洋一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 向井 忠吉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小新 博昭 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 井上 浩道 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分散電源と、分散電源から出力される直
   流電力を交流電力に変換する電力変換器を具備する電力
   変換部と、商用電源に接続された幹線と電力変換部との
   間に挿入されて系統連系と系統分離との切替を行う連系
   ブレーカおよび解列開閉器と、商用電源の停電や異常を
   検出すると解列開閉器を駆動して系統分離を行う系統連
   系保護装置とを備え、前記電力変換部は系統分離時に交
   流電力を出力する自立出力部を備える系統連系システム
   の連系自立自動切替器であって、商用電源に接続された
   前記幹線に接続される第１の入力部と、前記電力変換部
   の自立出力部に接続される第２の入力部と、第１の入力
   部からの交流電力よりも第２の入力部からの交流電力を
   優先して出力する共用出力部とを設けるとともに、商用
   電源と前記自立出力部とを常時系統分離できるようにし
   たことを特徴とする連系自立自動切替器。
2. 【請求項２】 駆動回路により駆動するａ接点を備える
   第１の継電器と、駆動回路により駆動するａ接点とｂ接
   点とを備える第２の継電器とを備え、前記第１の入力部
   は前記第１の継電器のａ接点と前記第２の継電器のｂ接
   点とを介して前記共用出力部に接続しており、前記第２
   の入力部は前記第２の継電器のａ接点を介して前記共用
   出力部に接続しており、前記第１の継電器の駆動回路は
   前記第１の入力部に接続しており、前記第２の継電器の
   駆動回路は前記第２の入力部に接続していることを特徴
   とする請求項１記載の連系自立自動切替器。
3. 【請求項３】 前記第１の継電器の駆動回路と直列にヒ
   ューズを設けることを特徴とする請求項２記載の連系自
   立自動切替器。
4. 【請求項４】 駆動回路により駆動するｂ接点を備える
   第１の継電器と、駆動回路により駆動するａ接点とｂ接
   点とを備える第２の継電器とを備え、前記第１の入力部
   は前記第１の継電器のｂ接点と前記第２の継電器のｂ接
   点とを介して前記共用出力部に接続しており、前記第２
   の入力部は前記第２の継電器のａ接点を介して前記共用
   出力部に接続しており、前記第１の継電器の駆動回路と
   前記第２の継電器の駆動回路とはそれぞれ前記第２の入
   力部に接続していることを特徴とする請求項１記載の連
   系自立自動切替器。
5. 【請求項５】 前記ｂ接点を備える継電器は有極開閉器
   にて構成することを特徴とする請求項２乃至４記載の連
   系自立自動切替器。
6. 【請求項６】 取付幅は分電盤搭載の分岐ブレーカの取
   付幅の整数倍であり、長さおよび高さは前記分岐ブレー
   カと略同じに構成することを特徴とする請求項１乃至５
   記載の連系自立自動切替器。