WO2024105742A1 - 遮断装置、給電システム、制御装置、整定値決定方法、及びプログラム - Google Patents

遮断装置、給電システム、制御装置、整定値決定方法、及びプログラム Download PDF

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WO2024105742A1
WO2024105742A1 PCT/JP2022/042278 JP2022042278W WO2024105742A1 WO 2024105742 A1 WO2024105742 A1 WO 2024105742A1 JP 2022042278 W JP2022042278 W JP 2022042278W WO 2024105742 A1 WO2024105742 A1 WO 2024105742A1
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WO
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current
circuit breaker
setting value
power supply
supply system
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PCT/JP2022/042278
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English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 花岡
徹 田中
裕二 樋口
尚倫 中村
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks

Definitions

  • the present invention relates to protection and coordination of power supply systems.
  • the sensitivity, operating time, and other settings of the circuit breaker are appropriately set to quickly isolate the faulty part in the event of an accident, and protective coordination is achieved to protect other healthy circuits.
  • a short circuit occurs in a section of power lines near a load connected to the end of a power supply system
  • a very large short-circuit current usually flows through the power lines, causing a circuit breaker to instantly operate and disconnect the short-circuited area from the power source.
  • a ring-type power supply system is a power supply system in which various power sources (such as photovoltaic power generation (PV)), storage batteries, electric vehicles (EVs), etc. are connected in a ring shape with power lines.
  • power sources such as photovoltaic power generation (PV)
  • storage batteries such as storage batteries
  • EVs electric vehicles
  • protection coordination is achieved by "cascade tripping" using multiple circuit breakers.
  • Cascade tripping is a mechanism in which circuit breakers are set to trip equipment in order, starting from the lower (load side), in an electrical system in which an accident has occurred, in order to keep the scope of the power outage as small as possible.
  • storage batteries are generally connected to ring-type power supply systems.
  • storage batteries act as a higher-level power source (power source) when discharging and as a lower-level load (load) when charging, the direction and route of the current cannot be uniquely determined in a power supply system to which storage batteries are connected.
  • the present invention was made in consideration of the above points, and aims to provide technology that enables appropriate protection coordination in a power supply system to which a storage battery is connected.
  • a circuit breaker for use in a power supply system, comprising: A current detection unit; A blocking portion, The interrupter is When the direction of the current measured by the current detection unit is a first direction, the current is interrupted based on a first setting value; When the direction of the current measured by the current detection unit is a second direction, a current interruption device is provided that interrupts the current based on a second setting value.
  • the disclosed technology provides a technology that enables appropriate protection coordination in a power supply system to which a storage battery is connected.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a star-type power supply system.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a ring-type power supply system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an overall configuration of a power supply system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of the operation of a circuit breaker.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of the operation of a circuit breaker.
  • FIG. 2 is a functional configuration diagram of a circuit breaker.
  • FIG. 2 is a functional configuration diagram of a circuit breaker.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration example of a circuit breaker.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of setting values for a circuit breaker.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of the operation of a circuit breaker.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining Example 4.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining Example 4.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining Example 5.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining Example 5.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining Example 6.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining Example 6.
  • FIG. 2 is a functional configuration diagram of the control device 100.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control device 100.
  • the technology according to the present invention is applied to a ring-type power supply system, but the application of the technology according to the present invention is not limited to ring-type power supply systems.
  • the technology according to the present invention can also be applied to a mesh-type power supply system.
  • the power supply system described below is a DC power supply system, but the application of the technology according to the present invention is not limited to DC power supply systems.
  • Conventional power supply systems include, for example, a star-type power supply system and a ring-type power supply system.
  • the star-type power supply system is mainly used to supply power to indoors.
  • the ring-type power supply system is used not only to supply power to indoors, but also to supply power to outdoor devices such as EVs.
  • Figure 1 shows an example of the configuration of a star-type power supply system.
  • the power supply system shown in Figure 1 is a power supply system that supplies power in one direction from customer building A to customer building B, customer building C, and customer building D.
  • circuit breakers for example, fuses, CBs (Circuit Breakers), DC circuit breakers, etc. can be used.
  • DC circuit breakers for example, there are mechanical circuit breakers, semiconductor circuit breakers (which may also be called semiconductor circuit breakers), and hybrid circuit breakers which are a hybrid of mechanical and semiconductor circuit breakers.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of a ring-type power supply system.
  • this power supply system is a system in which various power sources (such as photovoltaic power generation (PV)), storage batteries, electric vehicles (EVs), etc. are connected in a ring shape by power lines.
  • PV photovoltaic power generation
  • EVs electric vehicles
  • This power supply system is equipped with multiple circuit breakers. Protection coordination is achieved through “cascade tripping" consisting of multiple circuit breakers. As mentioned above, cascade tripping is a mechanism for keeping the scope of a power outage as small as possible by setting circuit breakers to trip equipment in order, starting with the lower-level (load side) equipment in an electrical system in which an accident has occurred. In cascade tripping, the circuit breaker connected to the lower level needs to interrupt the current faster (shorter time after the accident occurs) than the circuit breaker connected to the higher level.
  • the upper/lower classification of circuit breakers is based solely on the position of the circuit breakers on the power supply system, and that the settings (e.g., current value, voltage value, time limit (hours), etc.) are set for the upper circuit breaker 1 and the lower circuit breaker 2 so that the lower circuit breaker 2 trips before the upper circuit breaker 1.
  • the settings e.g., current value, voltage value, time limit (hours), etc.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of a power supply control system according to the present embodiment.
  • the power supply control system according to the present embodiment includes a power supply system 200 and a control device 100. Note that the present embodiment does not necessarily require the control device 100. The operation using the control device 100 will be described after the operation using the circuit breaker.
  • the power supply system 200 has a configuration in which each consumer is connected to a ring-shaped power line by a power line.
  • the ring-shaped power line may be referred to as a "bus”
  • the power line connecting the consumer and the bus may be referred to as a "branch line.”
  • Each consumer may be a load, a storage battery, a power generation device using renewable energy, an EV (electric vehicle), etc.
  • EV electric vehicle
  • circuit breakers are provided near the branch point of the power line.
  • one circuit breaker is provided on the branch line connecting the branch point and the consumer, and two circuit breakers are provided on the bus, one on each side of the branch point.
  • this arrangement is just one example. For example, there may be cases where no circuit breaker is provided on a branch line to which a consumer that is certain not to become a load (the side into which current flows) is connected.
  • Each circuit breaker in this embodiment can interrupt current in either of the two directions that flow through the circuit breaker.
  • Each circuit breaker can perform interruption based on a setting value (e.g., current value, voltage value, time limit (hours), etc.) that corresponds to the direction of the current flowing through it.
  • a setting value e.g., current value, voltage value, time limit (hours), etc.
  • a setting value is set for each direction depending on the direction of the current flowing through the circuit breaker. For example, when the current directions are direction A and direction B, a setting value corresponding to direction A and a setting value corresponding to direction B are set. An example of the operation will be described below.
  • FIG. 4 An example of a power supply system in this operation example is shown in Figure 4.
  • the power supply system shown in Figure 4 has a configuration in which consumers A to D are connected to a ring-shaped power line (bus).
  • bus ring-shaped power line
  • X or "Y” is used for circuit breakers on the bus
  • Z is used for circuit breakers on the branch line.
  • circuit breaker 300Z on the branch line to which consumer C (storage battery) is connected
  • circuit breaker 300X and circuit breaker 300Y located on either side of the branch point, which is the intersection of the branch line to which consumer C (storage battery) is connected and the bus.
  • the relevant parts are extracted and shown in Figure 5.
  • Circuit breaker 300Z uses different setting values when current flows from the bus side to consumer C side (direction A in Figure 5) and when current flows from consumer C side to the bus side (direction B in Figure 5).
  • circuit breaker 300Z when circuit breaker 300Z detects that a current is flowing in direction A on the power line that passes through circuit breaker 300Z, it determines that 30 A should be used as the set value, and when circuit breaker 300Z detects that the current in direction A is 30 A or more, it cuts off the current.
  • circuit breaker 300Z when circuit breaker 300Z detects that a current is flowing in direction B on the power line that passes through circuit breaker 300Z, it determines that 40 A should be used as the set value, and when circuit breaker 300Z detects that the current in direction B is 40 A or more, it cuts off the current.
  • the circuit breaker interrupts the current can also be expressed as “the circuit breaker turns OFF,” “the circuit breaker operates,” “the circuit breaker opens the electrical path,” “the circuit breaker opens the circuit,” etc.
  • circuit breaker 300X and circuit breaker 300Y which are used together with circuit breaker 300Z that determines/sets a setting value according to the current direction
  • different setting values can be determined/set according to the current direction.
  • the same setting value may be set for each of the circuit breakers 300X and 300Y for a plurality of current directions.
  • the setting value may be set to 35A for each of the circuit breakers 300X and 300Y, regardless of the current direction.
  • each circuit breaker on route i uses the following setting value for the current direction of route i.
  • Circuit breaker 300Z 30A Circuit breaker 300X: 35A
  • circuit breaker 300Z cuts off the current when it detects that the current in the direction of route i is 30 A or more.
  • Circuit breaker 300X cuts off the current when it detects that the current in the direction of route i is 35 A or more.
  • circuit breaker 300Z is expected to cut off the current before circuit breaker 300X.
  • Circuit breaker 300Z 40A
  • Circuit breaker 300Y 35A
  • the circuit breaker 300Y cuts off the current when it detects that the current in the direction of route ii is equal to or greater than 35 A.
  • the circuit breaker 300Z cuts off the current when it detects that the current in the direction of route ii is equal to or greater than 40 A. In this case, for example, if a short circuit accident occurs on the side of the circuit breaker 300Y in the direction in which the current of route ii flows out, the circuit breaker 300Y can be expected to cut off the current before the circuit breaker 300Z.
  • FIG. 6 shows an example of the configuration of a circuit breaker 300 according to the present embodiment.
  • the circuit breaker 300 according to the present embodiment includes a circuit breaker unit 310, a current detection unit 320, a circuit breaker unit 330, and a control unit 340.
  • Each of the circuit breakers 310 and 330 turns the current ON/OFF (open/close) in accordance with a control signal from the control unit 340 based on the current detected by the current detection unit 320.
  • the circuit breaker may also be called a "circuit breaker device.”
  • the interrupter 310 interrupts current in one direction (e.g., direction A shown in FIG. 6), and the interrupter 330 interrupts current in the opposite direction (e.g., direction B shown in FIG. 6).
  • the controller 340 determines the setting value to be used based on the current measurement result (current direction).
  • the controller 340 also transmits a control signal to the interrupter 310/330 to instruct the interrupter to perform an interruption, etc., based on the current measurement result and the setting value corresponding to that current direction.
  • the controller 340 may also be equipped with a communication function for communicating with the control device 100.
  • FIG. 7 An example of a circuit breaker 300 having one interrupting section 350 is shown in FIG. 7.
  • the circuit breaker 300 has a current detection section 320, a control section 340, and an interrupting section 350.
  • the current detection section 320 and the control section 340 are the same as those shown in FIG. 6.
  • the control section 340 may be provided outside the circuit breaker 300.
  • the interrupter 350 has the functions of both the interrupter 310 and the interrupter 330 shown in FIG. 6. Note that the "interrupter 310 and the interrupter 330" shown in FIG. 6 may be regarded as the "interrupter 350.”
  • the interrupter units 310/330/350 may be implemented in any manner.
  • the interrupter units 310/330 may be implemented as semiconductor circuit breakers, relays, or electromagnetic contactors.
  • FIG. 8 shows a configuration example of the circuit breaker 300 when a semiconductor circuit breaker is used in the circuit breaker units 310/330.
  • the circuit breaker unit 310 includes a capacitor 311, a transistor 312, and a diode 313.
  • the current detection unit 320 includes a current sensor 321.
  • the circuit breaker unit 330 includes a diode 331, a transistor 332, and a capacitor 333.
  • Transistors 312 and 332 are, for example, MOSFETs.
  • Current sensor 321 is, for example, a Hall element or a shunt resistor. Note that the use of capacitors/diodes in the locations indicated by 311, 313, 331, and 333 is just an example, and elements other than capacitors/diodes may also be used in these locations.
  • the control unit 340 has a measurement unit 341, a calculation unit 342, and a control processing unit 343.
  • the measurement unit 341, the calculation unit 342, and the control processing unit 343 may all be realized by a hardware circuit, or may be realized by having a computer consisting of a CPU and a memory execute a program.
  • the measuring unit 341 measures the current value based on the current flowing through the positive and negative poles detected by the current sensor 321.
  • the detection of the current by the current sensor 321 may also be expressed as the current sensor 321 measuring the current.
  • the calculation unit 342 determines the setting value to be used for cutoff control in the cutoff units 310/330 based on the current measurement results (specifically, the current direction) by the measurement unit 341, and holds (sets) the setting value.
  • the calculation unit 342 also compares the current value (magnitude of the current) that is the current measurement result by the measurement unit 341 with the set value, and when it detects that the current value is greater than the set value, it transmits a signal to the control processing unit 343. This signal instructs the control processing unit 343 to control the ON/OFF of the cutoff unit.
  • the control processing unit 343 controls the ON/OFF of each interrupter based on a signal from the calculation unit 342.
  • circuit breaker (A) circuit breakers 300X, Y) and circuit breaker (B) (circuit breaker 300Z) each determine the setting value to be applied according to the direction of the current, as shown in FIG. 9.
  • circuit breaker 300Z opens the circuit if the current value is 30 A or more
  • circuit breaker 300Z opens the circuit if the current value is 40 A or more.
  • the circuit breaker used in this embodiment is not limited to one using a semiconductor circuit breaker as shown in FIG. 8.
  • a circuit breaker that cuts off current based on a signal from an overcurrent relay (OCR) may be used as the circuit breaker used in this embodiment.
  • OCR overcurrent relay
  • a circuit breaker that includes "an overcurrent relay and a circuit breaker that cuts off current based on a signal from the overcurrent relay" can be used as the circuit breaker provided in the power supply system of this embodiment.
  • the method of determining the setting value is basically the same as the method described above.
  • the overcurrent relay is provided with a control unit 340, which determines the setting value based on the direction of the current and performs cutoff control based on the setting value.
  • basic data is input to the control unit 340 of the circuit breaker 300Z.
  • the input basic data is stored, for example, in a data storage unit (memory, etc.) provided in the control unit 340.
  • a data storage unit memory, etc.
  • setting value 1 and setting value 2 are input as basic data.
  • the measurement unit 341 uses the current detection unit 320 to measure the direction and magnitude of the current passing through the circuit breaker 300Z, and passes the current measurement result to the calculation unit 342.
  • the calculation unit 342 determines the direction of current flow based on the current measurement result, and if it is direction A, proceeds to S4, and if it is not direction A, proceeds to S9.
  • the calculation unit 342 sets the setting value 1 as the setting value to be used for the cutoff judgment.
  • the measurement unit 341 uses the current detection unit 320 to measure the direction and magnitude of the current passing through the circuit breaker 300Z, and passes the current measurement result to the calculation unit 342.
  • the calculation unit 342 determines the direction of current flow based on the current measurement result, and if it is direction A, proceeds to S7, and if it is not direction A, proceeds to S9.
  • the calculation unit 342 sets the setting value 2 as the setting value to be used for the cutoff judgment.
  • the measurement unit 341 uses the current detection unit 320 to measure the direction and magnitude of the current passing through the circuit breaker 300Z, and passes the current measurement result to the calculation unit 342.
  • the calculation unit 342 determines the direction of current flow based on the current measurement result, and if it is direction B, proceeds to S12, and if it is not direction B, proceeds to S4.
  • a first embodiment will be described with reference to Fig. 11.
  • Fig. 11 shows a case where a current flows in a direction from consumer A to consumer B (direction A)
  • Fig. 11(b) shows a case where a current flows in a direction from consumer B to consumer A (direction B).
  • 11A is set as the setting value for direction A, and 3A is set as the setting value for direction B. Also, for circuit breaker 300F, 3A is set as the setting value for direction A, and 11A is set as the setting value for direction B.
  • Circuit breaker 300F which has a smaller setting value corresponding to direction A, operates before circuit breaker 300E, so the current can be interrupted quickly on the side closer to the short circuit point.
  • Circuit breaker 300E which has a smaller setting value corresponding to direction B, operates before circuit breaker 300F, so the current can be interrupted quickly on the side closer to the short circuit point.
  • FIG. 12(a) shows a case where a current flows in a direction from consumer A to consumer B (direction A)
  • Fig. 12(b) shows a case where a current flows in a direction from consumer B to consumer A (direction B).
  • 8A is set as the setting value for direction A, and 5A is set as the setting value for direction B. Also, for circuit breaker 300H, 5A is set as the setting value for direction A, and 8A is set as the setting value for direction B.
  • Circuit breaker 300F which has the smallest setting value corresponding to direction A, operates before the other circuit breakers, so it can quickly interrupt the current on the side closest to the short circuit point.
  • circuit breaker 300H will operate before the other circuit breakers.
  • Circuit breaker 300E which has the smallest setting value corresponding to direction B, operates before the other circuit breakers, so it can quickly interrupt the current on the side closest to the short circuit point.
  • Example 3 Next, a third embodiment will be described with reference to Fig. 13 and Fig. 14.
  • the third embodiment an example is shown in which the circuit breaker (A) and the circuit breaker (B) shown in the figures are used in combination.
  • the third embodiment is an example in which the setting value is a current threshold value.
  • circuit breakers 300X-303X and 300Y-303Y on the bus are circuit breakers (A), and circuit breakers 300Z-303Z on the power line connecting the bus and the consumer are circuit breakers (B).
  • the figure shows the direction of the current and the current value as the setting value of each circuit breaker.
  • the setting value is set by the method described with reference to FIG. 5.
  • Example 3 for circuit breaker (B), a setting of 30A is used when current flows toward the consumer, and a setting of 40A is used when current flows from the consumer to the bus.
  • a setting of 35A is used in both directions.
  • Example 4 Next, a fourth embodiment will be described with reference to Fig. 15 and Fig. 16.
  • the fourth embodiment an example is shown in which the circuit breaker (A) and the circuit breaker (B) shown in the figures are used in combination.
  • the fourth embodiment is an example in which the setting value is a current threshold value.
  • Example 4 only the circuit breaker 300Y is circuit breaker (A), and the other circuit breakers are circuit breakers (B).
  • the figure shows the direction of the current and the current value as the set value of each circuit breaker.
  • Example 4 for circuit breakers 300Z to 303Z on the power line connecting the bus and the consumer, a setting value of 30A is used when current flows toward the consumer, and a setting value of 50A is used when current flows from the consumer to the bus.
  • circuit breakers 301Y to 303Y 45A and 35A are used.
  • circuit breaker 300Y circuit breaker (A)
  • a setting value of 40A is used in both directions.
  • Example 5 Next, a fifth embodiment will be described with reference to Fig. 17 and Fig. 18.
  • the circuit breaker (A) and the circuit breaker (B) shown in the figure are used in combination.
  • the fifth embodiment is an example in which the setting value is a delay time.
  • circuit breakers 300X-303X and 300Y-303Y on the bus are circuit breakers (A), and circuit breakers 300Z-303Z on the power lines connecting the bus and the consumers are circuit breakers (B).
  • the figure shows the direction of the current and the delay time as the setting value of each circuit breaker.
  • Example 5 for circuit breaker (B), a setting of 0 s is used when current flows toward the consumer, and a setting of +2 ms is used when current flows from the consumer to the bus.
  • a setting of +1 ms is used in both directions.
  • Example 6 Next, a sixth embodiment will be described with reference to Fig. 19 and Fig. 20.
  • the sixth embodiment an example is shown in which the circuit breaker (A) and the circuit breaker (B) shown in the figure are used in combination.
  • the sixth embodiment is an example in which the setting value is a delay time.
  • Example 6 only the circuit breaker 300Y is circuit breaker (A), and the other circuit breakers are circuit breakers (B).
  • the figure shows the direction of the current and the delay time as the setting value of each circuit breaker.
  • Example 6 for circuit breakers 300Z to 303Z on the power line connecting the bus and the consumer, a setting value of 0 ms is used when current flows toward the consumer, and a setting value of +4 ms is used when current flows from the consumer to the bus.
  • a setting value of +4 ms is used when current flows from the consumer to the bus.
  • circuit breakers 301Y, 302Y, and 303Y +3 ms and +1 ms are used.
  • circuit breaker 300Y (circuit breaker (i))
  • a setting value of +2 ms is used in both directions.
  • the circuit breaker itself determines the setting value used for the circuit breaker control based on the current flow, but this is not limited to this.
  • the control device 100 shown in Fig. 4 may determine the setting value of each circuit breaker based on the direction of the current measured by each circuit breaker, and set the setting value in each circuit breaker.
  • each circuit breaker is connected to the control device 100 via a communication network (metal wire, optical fiber, radio waves, etc.), and the control device 100 can obtain information necessary for determining the setting value (e.g., current direction) from each circuit breaker.
  • Each circuit breaker has a communication function and transmits the measurement results of the current flowing through it to the control device 100, which then determines the circuit breaker setting value and notifies the circuit breaker of the determined setting value.
  • Fig. 21 shows a configuration example of the control device 100 in the modified example.
  • the control device 100 includes an information acquisition unit 110, a calculation unit 120, an output unit 130, and a data storage unit 140. The operation of the control device 100 including these functional units will be described later.
  • the control device 100 can be realized, for example, by having a computer execute a program.
  • This computer may be a physical computer or a virtual machine on the cloud.
  • control device 100 can be realized by executing a program corresponding to the processing performed by the control device 100 using hardware resources such as a CPU and memory built into the computer.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (such as a portable memory) and stored or distributed.
  • the above program can also be provided via a network such as the Internet or email.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer.
  • the computer in FIG. 22 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, etc., all of which are interconnected by a bus BS.
  • the computer may further include a GPU.
  • the program that realizes the processing on the computer is provided by a recording medium 1001, such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 storing the program is set in the drive device 1000, the program is installed from the recording medium 1001 via the drive device 1000 into the auxiliary storage device 1002.
  • the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 1001, but may be downloaded from another computer via a network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores the installed program as well as necessary files, data, etc.
  • the memory device 1003 When an instruction to start a program is received, the memory device 1003 reads out and stores the program from the auxiliary storage device 1002.
  • the CPU 1004 realizes functions related to the control device 100 in accordance with the program stored in the memory device 1003.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network, etc.
  • the display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) based on a program, etc.
  • the input device 1007 is composed of a keyboard and mouse, buttons, a touch panel, etc., and is used to input various operational instructions.
  • the output device 1008 outputs the results of calculations.
  • basic data is input from the information acquisition unit 110 of the control device 110.
  • the input basic data is stored in the data storage unit 140.
  • the following setting value 1 and setting value 2 are input as basic data.
  • Setting value 1 setting value when current flows from the bus side to the consumer side (direction A)
  • Setting value 2 setting value when current flows from the consumer side to the bus side (direction B)
  • the control unit 340 of the circuit breaker 300Z uses the current detection unit 320 to measure the direction and magnitude of the current passing through the circuit breaker 300Z, and transmits the current measurement result (e.g., information indicating the direction of the current) to the control device 100.
  • the control device 100 receives the current measurement result, and the current measurement result is passed to the calculation unit 120.
  • the calculation unit 120 determines the direction of current flow based on the current measurement result, and if it is direction A, proceeds to S4, and if it is not direction A, proceeds to S9.
  • the calculation unit 120 determines the setting value 1 as the setting value to be used for the tripping judgment, transmits the setting value 1 from the output unit 130 to the circuit breaker 300Z, and sets the setting value 1 for the circuit breaker 300Z. Note that the transmission and setting of the determined setting value may be performed by a device other than the control device 100.
  • the circuit breaker 300Z measures the direction and magnitude of the current passing through the circuit breaker 300Z.
  • the circuit breaker 300Z continues its internal processing and transmits the measurement results to the control device 100.
  • the circuit breaker 300Z determines the direction of current flow based on the current measurement result, and if the direction is A, the process proceeds to S7. If the direction is not A, the process proceeds to S9.
  • circuit breaker 300Z If in S7 the circuit breaker 300Z detects that the "current value>setting value 1", it proceeds to S8, otherwise it returns to S5. In S8, the circuit breaker 300Z turns off the circuit breaker units 310/330.
  • the calculation unit 120 of the control device 100 determines the setting value 2 as the setting value to be used for the tripping decision, and transmits it to the circuit breaker 300Z.
  • the circuit breaker 300Z measures the direction and magnitude of the current passing through the circuit breaker 300Z.
  • the circuit breaker 300Z continues its internal processing and transmits the measurement results to the control device 100.
  • the circuit breaker 300Z determines the direction of current flow based on the current measurement result, and if the direction is B, the process proceeds to S12. If the direction is not B, the process proceeds to S4. In S12, if the circuit breaker 300Z detects that "current value > setting value 2", the process proceeds to S8, and if not, the process returns to S10.
  • the technique described in the present embodiment makes it possible to appropriately perform protection and coordination in a power supply system to which a storage battery is connected.
  • the circuit breaker setting can be automatically and appropriately set to match the direction of the current, even if the route and direction of the current change from moment to moment. This enables cascade breaking and flexible protection coordination.
  • a circuit breaker for use in a power supply system comprising: A current detection unit; A blocking portion, The interrupter is When the direction of the current measured by the current detection unit is a first direction, the current is interrupted based on a first setting value; When the direction of the current measured by the current detection unit is a second direction, the circuit breaker interrupts the current based on a second setting value.
  • the circuit breaker according to claim 1 further comprising: a control unit that determines a setting value to be applied based on a direction of a current measured by the current detection unit.
  • a control device for determining a setting value for a disconnection device in a power supply system comprising: Memory, at least one processor coupled to the memory; Including, The processor, receiving information indicating a direction of a current measured at the interrupting device from the interrupting device; A control device that determines a setting value of the interrupter based on the direction of the current.
  • a setting value determination method executed by a breaker used in a power supply system comprising: detecting a direction of current flowing through the interrupter; determining a setting value of the circuit breaker based on a direction of the current.
  • a non-transitory storage medium storing a program for causing a computer to function as each unit in the control device described in appended claim 5.
  • Control device 110 Information acquisition unit 120 Calculation unit 130 Output unit 140 Data storage unit 200
  • Power supply system 300 Circuit breaker 310 Circuit breaker unit 311 Capacitor 312 Transistor 313 Diode 320 Current detection unit 321 Current sensor 330 Circuit breaker unit 331 Diode 332 Transistor 333 Capacitor 340 Control unit 341 Measurement unit 342 Calculation unit 343 Control processing unit 1000 Drive device 1001 Recording medium 1002 Auxiliary storage device 1003 Memory device 1004 CPU 1005 Interface device 1006 Display device 1007 Input device 1008 Output device

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Abstract

給電システムにおいて使用される遮断装置であって、電流検出部と、遮断部と、を備え、前記遮断部は、前記電流検出部により計測された電流の方向が第１の方向である場合に、第１の整定値に基づき電流の遮断を行い、前記電流検出部により計測された電流の方向が第２の方向である場合に、第２の整定値に基づき電流の遮断を行う。

Description

遮断装置、給電システム、制御装置、整定値決定方法、及びプログラム
　本発明は、給電システムの保護協調に関連するものである。
　一般に、給電システムにおいては、遮断器の感度及び動作時間などの整定値を適切に設定することによって、事故が発生した場合に迅速に事故箇所を切り離し、他の健全回路を保護する保護協調がとられている。
　例えば、給電システムの末端に接続された負荷の近くの電力線部分で短絡が発生した場合、通常、電力線に非常に大きな短絡電流が流れるため、遮断器が瞬時に動作して、短絡箇所は電源から切り離される。
　一方、近年、リング型の給電システムの導入が各地で進められている（例えば非特許文献１）。リング型の給電システムとは、様々な電源（太陽光発電（ＰＶ）など）、蓄電池、電気自動車（ＥＶ）などをリング状に電力線で接続した給電システムである。このような給電システムでは、複数の遮断器を用いた「カスケード遮断」により保護協調をとる。カスケード遮断は、事故が発生した電気系統において、下位（負荷側）の設備から順に遮断するよう遮断器を設定し、停電範囲をできる限り小さく抑えるための仕組みである。
地域マイクログリッドの構築や配電事業の実施に向けた課題等の意見整理（経産省）https://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/energy_resource/pdf/015_04_00.pdf（２０２２年１０月１１日検索）
特開2012-49616号公報
　上記のように、リング型の給電システムには一般に蓄電池が接続される。しかし、蓄電池は、放電時には上位（電源）となり、充電時には下位（負荷）になるため、蓄電池が接続された給電システムにおいては電流の方向や流れるルートが一意に定まらない。
　そのため、蓄電池が接続されたリング型の給電システムでは、保護協調をとることが困難であった。なお、このような課題は、リング型の給電システムに限らず、蓄電池が接続された給電システム全般に生じ得る課題である。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、蓄電池が接続された給電システムにおける保護協調を適切に行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、給電システムにおいて使用される遮断装置であって、
　電流検出部と、
　遮断部と、を備え、
　前記遮断部は、
　前記電流検出部により計測された電流の方向が第１の方向である場合に、第１の整定値に基づき電流の遮断を行い、
　前記電流検出部により計測された電流の方向が第２の方向である場合に、第２の整定値に基づき電流の遮断を行う
　遮断装置が提供される。
　開示の技術によれば、蓄電池が接続された給電システムにおける保護協調を適切に行うことを可能とする技術が提供される。
スター型給電システムの構成図である。 リング型の給電システムの構成図である。 給電システムの全体構成例を示す図である。 遮断器の動作概要を説明するための図である。 遮断器の動作概要を説明するための図である。 遮断器の機能構成図である。 遮断器の機能構成図である。 遮断器の詳細構成例を示す図である。 遮断器に対する整定値の例を示す図である。 遮断器の動作例を説明するためのフローチャートである。 実施例１を説明するための図である。 実施例２を説明するための図である。 実施例３を説明するための図である。 実施例３を説明するための図である。 実施例４を説明するための図である。 実施例４を説明するための図である。 実施例５を説明するための図である。 実施例５を説明するための図である。 実施例６を説明するための図である。 実施例６を説明するための図である。 制御装置１００の機能構成図である。 制御装置１００のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　以下で説明する実施の形態では、本発明に係る技術をリング型の給電システムに適用する場合の例を説明するが、本発明に係る技術の適用先は、リング型の給電システムに限定されない。例えば、メッシュ型の給電システムにも本発明に係る技術を適用することが可能である。
　また、以下で説明する給電システムは、直流の給電システムであるが、本発明に係る技術の適用先は、直流の給電システムに限定されない。
　（課題について）
　従来の給電システムとして、例えば、スター型の給電システムとリング型の給電システムがある。スター型の給電システムは、主に、屋内への給電に使用される。リング型の給電システムは、屋内への給電のみならず、ＥＶなど、屋外の装置への給電にも使用される。
　図１に、スター型の給電システムの構成例を示す。図１に示す給電システムは、需要家ビルＡから、需要家ビルＢ、需要家ビルＣ、及び需要家ビルＤへ片方向の給電を行う給電システムである。
　図１に示すように、この給電システムでは、各系統に遮断器が設置される。これにより、ある系統で短絡事故が発生した際に事故系統の遮断器のみを開放し、短絡点を電路から切り離すことができる。図１の例では、需要家ビルＤが接続される系統で短絡事故が発生した場合の例が示されている。この仕組みでは、保護協調の必要はない。遮断器としては、例えば、ヒューズ、ＣＢ（Circuit Breaker）、直流遮断器などを使用することができる。直流遮断器として、例えば、機械式遮断器、半導体式遮断器（半導体遮断器と呼んでもよい）、機械式と半導体式とのハイブリッドであるハイブリッド式遮断器がある。
　図２に、リング型の給電システムの構成例を示す。図２に示すとおり、この給電システムは、様々な電源（太陽光発電（ＰＶ）など）、蓄電池、電気自動車（ＥＶ）などが電力線によりリング状に接続された給電システムである。
　本給電システムには複数の遮断器が備えられる。複数の遮断器から構成される「カスケード遮断」により保護協調がとられる。前述のとおり、カスケード遮断は、事故が発生した電気系統において、下位（負荷側）の設備から順に遮断するよう遮断器を設定し、停電範囲をできる限り小さく抑える仕組みである。カスケード遮断においては、下位に接続される遮断器は、上位に接続される遮断器よりも速く（事故発生からより短時間で）電流を遮断する必要がある。
　従来技術においては、図２において、遮断器の給電システム上での配置のみの観点に基づく上位／下位の分類により、下位の遮断器２が上位の遮断器１よりも先に遮断するように、上位の遮断器１と下位の遮断器２に整定値（例えば、電流値、電圧値、時限（時間）など）を設定することが考えられる。
　しかし、リング型の給電システムに一般に接続される蓄電池は、放電時には上位（電源）となり、充電時には下位（負荷）になるため、蓄電池が接続された給電システムでは、電流の方向や流れるルートが一意に定まらない。そのため、設計時に「カスケード遮断」の考え方で遮断器の整定値を設定して、保護協調をとることは困難である。
　以下、上記の課題を解決するシステムの構成と動作を説明する。
　（システム構成例）
　図３に、本実施の形態における給電制御システムの構成例を示す。図３に示すように、本実施の形態における給電制御システムは、給電システム２００と制御装置１００を備える。なお、本実施の形態において、制御装置１００を備えないこととしてもよい。制御装置１００を用いた動作については、遮断器による動作の説明の後に説明する。
　給電システム２００は、リング状の電力線に、各需要家が電力線により接続された構成を有する。以下、リング状の電力線を「バス」と呼び、需要家とバスを接続する電力線を「支線」と呼ぶ場合がある。各需要家は、負荷、蓄電池、再生可能エネルギーによる発電装置、ＥＶ（電気自動車）などのうちのいずれでもよい。ただし、本実施の形態では、複数の需要家のうちの少なくとも１つは蓄電池であることを想定している。
　本実施の形態では、電力線の分岐点付近に３つの遮断器が備えられる。図３の例では、分岐点と需要家を接続する支線上に１つの遮断器が備えられ、分岐点を挟んで２つの遮断器がバス上に備えられている。ただし、このような配置は一例である。例えば、負荷側（電流流入先側）にならないことが確実な需要家が接続される支線上には、遮断器を配置しない場合があってもよい。
　本実施の形態における各遮断器は、遮断器を流れる２方向の電流のうちのいずれの方向の電流も遮断可能である。各遮断器は、自身に流れる電流の方向に応じた整定値（例えば、電流値、電圧値、時限（時間）など）に基づいて遮断動作を行うことが可能である。
　（動作概要）
　遮断器が電流の方向に応じて、異なる整定値を使用して遮断動作を実行する場合の動作概要を説明する。本実施の形態における遮断器には、当該遮断器に流れる電流の方向に応じた方向ごとの整定値が設定される。例えば、電流の方向として、方向Ａと方向Ｂがある場合、方向Ａに対応する整定値と、方向Ｂに対応する整定値が設定される。以下、動作の例を説明する。
　本動作例における給電システムの例を図４に示す。図４に示す給電システムは、リング状の電力線（バス）に需要家Ａ～Ｄが接続された構成を備える。以降の説明において、遮断器に符号を付する場合、バス上の遮断器の符号には「Ｘ」あるいは「Ｙ」を用い、支線上の遮断器の符号には「Ｚ」を使用する。
　ここでは、需要家Ｃ（蓄電池）が接続される支線上の遮断器３００Ｚ、及び、需要家Ｃ（蓄電池）が接続される支線とバスとの交点である分岐点を挟んだ遮断器３００Ｘと遮断器３００Ｙに着目して説明する。当該部分を抜き出したものを図５に示す。
　遮断器３００Ｚは、バス側から需要家Ｃ側へ電流が流れる場合（図５のＡ方向）と、需要家Ｃ側からバス側へ電流が流れる場合（図５のＢ方向）とで、異なる整定値を使用する。
　例えば、遮断器３００Ｚは、遮断器３００Ｚを通る電力線上で、Ａ方向に電流が流れることを検知すると、整定値として３０Ａを使用すると判断し、遮断器３００Ｚは、Ａ方向の電流が３０Ａ以上になったことを検知すると、電流を遮断する。
　また、例えば、遮断器３００Ｚは、遮断器３００Ｚを通る電力線上で、Ｂ方向に電流が流れることを検知すると、整定値として４０Ａを使用すると判断し、遮断器３００Ｚは、Ｂ方向の電流が４０Ａ以上になったことを検知すると、電流を遮断する。
　なお、「遮断器が電流を遮断する」ことを、「遮断器がＯＦＦになる」、「遮断器が動作する」、「遮断器が電路を開放する」、「遮断器が回路を開放する」などに言い換えてもよい。
　上記のような、電流方向に応じた整定値の決定／設定を行う遮断器３００Ｚとともに用いられる遮断器３００Ｘと遮断器３００Ｙそれぞれについても、電流の方向に応じて、異なる整定値の決定／設定を行うことができる。
　また、遮断器３００Ｘと遮断器３００Ｙそれぞれについては、複数の電流の方向に対して、同一の整定値を設定してもよい。例えば、遮断器３００Ｘと遮断器３００Ｙそれぞれについて、電流の方向に依らずに、整定値として３５Ａを設定する。
　なお、上記の例では３種類の整定値を使用しているが、これらは例である。整定値の数に限定はなく、任意の整定値を使用することが可能である。また、整定値として電流値（電流の大きさ）を使用することも一例である。
　図４を参照して具体例を説明する。上記の各遮断器が上記の動作を行う場合、例えば、ルートｉに示す方向に電流が流れている場合には、ルートｉ上の遮断器はそれぞれ、ルートｉの電流方向用に下記の整定値を使用する。
　遮断器３００Ｚ：３０Ａ
　遮断器３００Ｘ：３５Ａ
　この場合、遮断器３００Ｚは、ルートｉの方向の電流が３０Ａ以上になったことを検知すると電流を遮断する。遮断器３００Ｘは、ルートｉの方向の電流が３５Ａ以上になったことを検知すると電流を遮断する。このケースでは、例えば、需要家Ｃと遮断器３００Ｚとの間に短絡事故が生じた際には、遮断器３００Ｚのほうが遮断器３００Ｘよりも先に電流を遮断することが期待できる。遮断器３００Ｚのほうが遮断器３００Ｘよりも先に電流を遮断することで、一早く下位側（負荷側、電流の流入先側）で事故箇所を切り離すことができる。
　また、図４に示す例において、ルートｉｉに示す方向に電流が流れている場合、ルートｉｉ上の遮断器はそれぞれ下記のように整定値を使用する。
　遮断器３００Ｚ：４０Ａ、
　遮断器３００Ｙ：３５Ａ
　この場合、遮断器３００Ｙは、ルートｉｉの方向の電流が３５Ａ以上になったことを検知すると電流を遮断する。遮断器３００Ｚは、ルートｉｉの方向の電流が４０Ａ以上になったことを検知すると電流を遮断する。このケースでは、例えば、遮断器３００Ｙからルートｉｉの電流が流れ出る方向の側で短絡事故が生じた際には、遮断器３００Ｙのほうが遮断器３００Ｚよりも先に電流を遮断することが期待できる。
　上記のように、電流の流れる方向に基づき、上位側（電源側、電流の流出元側）の遮断器よりも下位側（負荷側、電流の流入先側）の遮断器のほうが高速に（事故発生から短時間で）電流の遮断を行うように、各遮断器に整定値が設定れるので、電流のルートごとに「カスケード遮断」を実現できる。
　（遮断器の構成例）
　図６に、本実施の形態における遮断器３００の構成例を示す。図６に示すように、本実施の形態における遮断器３００は、遮断部３１０、電流検出部３２０、遮断部３３０、制御部３４０を有する。遮断部３１０、３３０はいずれも、電流検出部３２０を用いて検出された電流に基づく制御部３４０からの制御信号に従って、電流のＯＮ／ＯＦＦ（開通／遮断）を行う。なお、遮断器を「遮断装置」と呼んでもよい。
　遮断部３１０は、片方向（例：図６に示すＡ方向）の電流の遮断を行い、遮断部３３０は、その方向と逆の片方向（例：図６に示すＢ方向）の電流の遮断を行う。制御部３４０は、電流計測結果（電流の方向）に基づき、使用する整定値の決定を行う。また、制御部３４０は、電流計測結果と、その電流の方向に対応する整定値に基づいて、遮断部３１０／３３０に対して遮断等を指示する制御信号を送信する。また、制御部３４０は、制御装置１００と通信するための通信機能を備えてもよい。
　なお、図６の例では、遮断部３１０と遮断部３３０の２つの遮断部を備えているが、これは一例である。２つの遮断部ではなく、１つの遮断部を備える構成を使用してもよい。１つの遮断部３５０を備える遮断器３００の例を図７に示す。図７に示す例において、遮断器３００は、電流検出部３２０、制御部３４０、遮断部３５０を備える。電流検出部３２０、制御部３４０は、図６に示したものと同じである。なお、図６、図７において、制御部３４０は、遮断器３００の外部に備えられてもよい。
　遮断部３５０は、図６に示した遮断部３１０と遮断部３３０の両方の機能を有する。なお、図６に示す「遮断部３１０と遮断部３３０」を「遮断部３５０」と見なしてもよい。
　遮断部３１０／３３０／３５０はどのような方式で実現してもよい。例えば、遮断部３１０／３３０は、半導体遮断器、リレー、あるいは、電磁接触器などで実現することができる。
　具体例として、半導体遮断器を遮断部３１０／３３０に使用した場合における、遮断器３００の構成例を図８に示す。図８の例において、遮断部３１０は、コンデンサ３１１、トランジスタ３１２、ダイオード３１３を備える。電流検出部３２０は、電流センサ３２１を備える。遮断部３３０は、ダイオード３３１、トランジスタ３３２、コンデンサ３３３を備える。
　トランジスタ３１２、３３２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。電流センサ３２１は、例えば、ホール素子、シャント抵抗などである。なお、３１１、３１３、３３１、及び３３３に示す部位にコンデンサ／ダイオードを使用することは一例であり、これらの部位にコンデンサ／ダイオード以外の素子を使用してもよい。
　制御部３４０は、計測部３４１、計算部３４２、制御処理部３４３を有する。計測部３４１、計算部３４２、及び制御処理部３４３はいずれも、ハードウェア回路で実現してもよいし、ＣＰＵとメモリからなるコンピュータにプログラムを実行させることにより実現してもよい。
　計測部３４１は、電流センサ３２１により検出された、＋極と－極に流れる電流に基づき、電流値を計測する。電流センサ３２１が電流を検出することを、電流センサ３２１が電流を計測する、と表現してもよい。
　計算部３４２は、計測部３４１による電流計測結果（具体的には、電流の方向）に基づき、遮断部３１０／３３０での遮断制御に使用する整定値を決定し、当該整定値を保持（設定）する。
　また、計算部３４２は、計測部３４１による電流計測結果である電流値（電流の大きさ）と整定値とを比較し、電流値＞整定値となったことを検知すると、制御処理部３４３に信号を送信する。この信号は、制御処理部３４３に、遮断部のＯＮ／ＯＦＦを制御することを指示する信号である。
　制御処理部３４３は、計算部３４２からの信号に基づき、各遮断部のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
　前述のとおり、図５に示した例において、遮断器（イ）（遮断器３００Ｘ、Ｙ）、及び、遮断器（ロ）（遮断器３００Ｚ）はそれぞれ、電流の方向に応じて、図９に示すように、適用する整定値を決定する。これにより、遮断器３００Ｚは、電流がＡ方向に流れる場合は電流値が３０Ａ以上で回路を開放し、電流がＢ方向に流れる場合は電流値が４０Ａ以上で回路を開放する。
　前述のとおり、本実施の形態で使用される遮断器は、図８に示すような半導体遮断器を使用したものに限定されない。例えば、本実施の形態で使用される遮断器として、過電流継電器（ＯＣＲ）からの信号に基づき遮断を行う遮断器を使用してもよい。この場合、「過電流継電器と、過電流継電器からの信号に基づき遮断を行う遮断器と」を含むものを、本実施の形態における給電システムに備えられる遮断器として使用することができる。
　このように過電流継電器を使用する場合でも、整定値（タップの値、レバーの位置など）の決定方法はこれまでに説明した方法と基本的に同じである。例えば、過電流継電器内に制御部３４０を備え、制御部３４０が、電流の方向に基づき、整定値を決定し、当該整定値に基づく遮断制御を行う。
　（動作例）
　次に、図１０のフローチャートの手順に沿って、遮断器３００Ｚの具体的な動作例を説明する。ここでの遮断器３００Ｚは、図６、図８に示した構成であることを想定する。図７に示した遮断器を使用する場合でも、同様の動作となる。
　Ｓ１において、遮断器３００Ｚの制御部３４０に基礎データを入力する。入力された基礎データは、例えば、制御部３４０が備えるデータ格納部（メモリ等）に格納される。基礎データとして、例えば、下記の整定値１と整定値２が入力される。
　・整定値１：バス側から需要家側（Ａ方向）へ電流が流れる場合の整定値
　・整定値２：需要家側からバス側（Ｂ方向）へ電流が流れる場合の整定値
　Ｓ２において、計測部３４１は、電流検出部３２０を用いて、遮断器３００Ｚを通過する電流の向き及び電流の大きさを計測し、電流計測結果を計算部３４２に渡す。
　Ｓ３において、計算部３４２は、電流計測結果に基づいて、電流の流れる方向を判定し、Ａ方向であればＳ４に進み、Ａ方向でなければＳ９に進む。
　Ｓ４において、計算部３４２は、整定値１を、遮断判断に使用する整定値として設定する。Ｓ５において、計測部３４１は、電流検出部３２０を用いて、遮断器３００Ｚを通過する電流の向き及び電流の大きさを計測し、電流計測結果を計算部３４２に渡す。
　Ｓ６において、計算部３４２は、電流計測結果に基づいて、電流の流れる方向を判定し、Ａ方向であればＳ７に進み、Ａ方向でなければＳ９に進む。
　Ｓ７において、計算部３４２は、「電流値＞整定値１」であることを検知するとＳ８に進み、検知しなければＳ５に戻る。Ｓ８において、制御処理部３４３は、遮断部３１０／３３０をＯＦＦとする。
　Ｓ９において、計算部３４２は、整定値２を、遮断判断に使用する整定値として設定する。Ｓ１０において、計測部３４１は、電流検出部３２０を用いて、遮断器３００Ｚを通過する電流の向き及び電流の大きさを計測し、電流計測結果を計算部３４２に渡す。
　Ｓ１１において、計算部３４２は、電流計測結果に基づいて、電流の流れる方向を判定し、Ｂ方向であればＳ１２に進み、Ｂ方向でなければＳ４に進む。
　Ｓ１２において、計算部３４２は、「電流値＞整定値２」であることを検知するとＳ８に進み、検知しなければＳ１０に戻る。
　続いて、各遮断器において設定される整定値の具体例として、実施例１～実施例６を説明する。
　（実施例１）
　まず、図１１を参照して、実施例１を説明する。実施例１では、図１１に示すように、電力線で接続される需要家Ａと需要家Ｂが存在し、需要家Ａと需要家Ｂとの間に遮断器３００Ｅと遮断器３００Ｆが備えられている。図１１（ａ）は、電流が需要家Ａから需要家Ｂへ向かう方向（方向Ａとする）に流れる場合を示し、図１１（ｂ）は、電流が需要家Ｂから需要家Ａへ向かう方法（方向Ｂとする）に流れる場合を示す。
　図１１に示すとおり、遮断器３００Ｅに対して、方向Ａ用の整定値として１１Ａが設定され、方向Ｂ用の整定値として３Ａが設定されている。また、遮断器３００Ｆに対して、方向Ａ用の整定値として３Ａが設定され、方向Ｂ用の整定値として１１Ａが設定されている。
　図１１（ａ）のケースでは、需要家Ｂ側で短絡が発生し、方向Ａで大きな電流が発生する。方向Ａに対応する整定値が小さいほうの遮断器である遮断器３００Ｆが、遮断器３００Ｅよりも先に動作するので、短絡点に近い側でいち早く電流を遮断することができる。
　図１１（ｂ）のケースでは、需要家Ａ側で短絡が発生し、方向Ｂで大きな電流が発生する。方向Ｂに対応する整定値が小さいほうの遮断器である遮断器３００Ｅが、遮断器３００Ｆよりも先に動作するので、短絡点に近い側でいち早く電流を遮断することができる。
　（実施例２）
　次に、図１２を参照して、実施例２を説明する。実施例２では、図１２に示すように、電力線で接続される需要家Ａと需要家Ｂが存在し、需要家Ａと需要家Ｂとの間に遮断器３００Ｅ～３００Ｈが備えられている。図１２（ａ）は、電流が需要家Ａから需要家Ｂへ向かう方向（方向Ａとする）に流れる場合を示し、図１２（ｂ）は、電流が需要家Ｂから需要家Ａへ向かう方法（方向Ｂとする）に流れる場合を示す。
　図１２に示すとおり、遮断器３００Ｅと遮断器３００Ｆに対する整定値の設定は、実施例１（図１１）の場合と同じである。
　遮断器３００Ｇに対して、方向Ａ用の整定値として８Ａが設定され、方向Ｂ用の整定値として５Ａが設定されている。また、遮断器３００Ｈに対して、方向Ａ用の整定値として５Ａが設定され、方向Ｂ用の整定値として８Ａが設定されている。
　図１２（ａ）のケースでは、需要家Ｂ側で短絡が発生し、方向Ａで大きな電流が発生する。方向Ａに対応する整定値が最小の遮断器である遮断器３００Ｆが、他の遮断器よりも先に動作するので、短絡点に近い側でいち早く電流を遮断することができる。
　なお、図１２（ａ）のケースにおいて、何等かの不具合により、仮に遮断器３００Ｆが動作しなかった場合には、遮断器３００Ｈが、他の遮断器よりも先に動作する。
　図１２（ｂ）のケースでは、需要家Ａ側で短絡が発生し、方向Ｂで大きな電流が発生する。方向Ｂに対応する整定値が最小の遮断器である遮断器３００Ｅが、他の遮断器よりも先に動作するので、短絡点に近い側でいち早く電流を遮断することができる。
　（実施例３）
　次に、図１３、図１４を参照して、実施例３を説明する。実施例３では、図に示す遮断器（イ）と遮断器（ロ）を併用する場合の例を示す。実施例３は、整定値が電流閾値である場合の例である。
　図１３に示すとおり、実施例３では、バス上の遮断器３００Ｘ～３０３Ｘ、３００Ｙ～３０３Ｙが遮断器（イ）であり、バスと需要家を結ぶ電力線上の遮断器３００Ｚ～３０３Ｚが、遮断器（ロ）である。図上には、電流の方向と、各遮断器の整定値としての電流値が示されている。実施例１３では、図５を参照して説明した方法で整定値が設定されている。
　図１３から図１４へ、電流の流れが変化したとする。すなわち、図１４に示す状況では、需要家Ａから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れ、需要家Ｂから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れている。図１４に示す電流の流れの場合、図示のとおりの整定値になる。整定値の設定方法は、図５を参照して説明した方法と同じである。
　すなわち、実施例３では、遮断器（ロ）については、需要家へ向けて電流が流れる場合は整定値として３０Ａが使用され、需要家からバス側へ電流が流れる場合は整定値として４０Ａが使用される。遮断器（イ）については、両方向で整定値として３５Ａが使用される。
　（実施例４）
　次に、図１５、図１６を参照して、実施例４を説明する。実施例４では、図に示す遮断器（イ）と遮断器（ロ）を併用する場合の例を示す。実施例４は、整定値が電流閾値である場合の例である。
　図１５に示すとおり、実施例４では、遮断器３００Ｙのみが遮断器（イ）であり、その他の遮断器が遮断器（ロ）である。図上には、電流の方向と、各遮断器の整定値としての電流値が示されている。
　図１５から図１６へ、電流の流れが変化したとする。すなわち、図１６に示す状況では、需要家Ａから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れ、需要家Ｂから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れている。図１６に示す電流の流れの場合、図示のとおりの整定値になる。
　すなわち、実施例４では、バスと需要家を結ぶ電力線上の遮断器３００Ｚ～３０３Ｚについては、需要家へ向けて電流が流れる場合は整定値として３０Ａが使用され、需要家からバス側へ電流が流れる場合は整定値として５０Ａが使用される。遮断器３０１Ｙ～３０３Ｙについては４５Ａと３５Ａが使い分けられる。遮断器３００Ｙ（遮断器（イ））については、両方向で整定値として４０Ａが使用される。
　なお、保護協調がとられていない点がある場合でも、複数遮断器を一体化して短絡自体を防止したり、複数遮断器のまとまりでブロック化したりすることで対処可能である。
　（実施例５）
　次に、図１７、図１８を参照して、実施例５を説明する。実施例５では、図に示す遮断器（イ）と遮断器（ロ）を併用する場合の例を示す。実施例５は、整定値が遅延時間である場合の例である。
　図１７に示すとおり、実施例５では、バス上の遮断器３００Ｘ～３０３Ｘ、３００Ｙ～３０３Ｙが遮断器（イ）であり、バスと需要家を結ぶ電力線上の遮断器３００Ｚ～３０３Ｚが、遮断器（ロ）である。図上には、電流の方向と、各遮断器の整定値としての遅延時間が示されている。
　図１７から図１８へ、電流の流れが変化したとする。すなわち、図１８に示す状況では、需要家Ａから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れ、需要家Ｂから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れている。図１８に示す電流の流れの場合、図示のとおりの整定値になる。
　すなわち、実施例５では、遮断器（ロ）については、需要家へ向けて電流が流れる場合は整定値として０ｓが使用され、需要家からバス側へ電流が流れる場合は整定値として＋２ｍｓが使用される。遮断器（イ）については、両方向で整定値として＋１ｍｓが使用される。
　（実施例６）
　次に、図１９、図２０を参照して、実施例６を説明する。実施例６では、図に示す遮断器（イ）と遮断器（ロ）を併用する場合の例を示す。実施例６は、整定値が遅延時間である場合の例である。
　図１９に示すとおり、実施例６では、遮断器３００Ｙのみが遮断器（イ）であり、その他の遮断器が遮断器（ロ）である。図上には、電流の方向と、各遮断器の整定値としての遅延時間が示されている。
　図１９から図２０へ、電流の流れが変化したとする。すなわち、図２０に示す状況では、需要家Ａから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れ、需要家Ｂから需要家Ｃと需要家Ｄのそれぞれに電流が流れている。図２０に示す電流の流れの場合、図示のとおりの整定値になる。
　すなわち、実施例６では、バスと需要家を結ぶ電力線上の遮断器３００Ｚ～３０３Ｚについては、需要家へ向けて電流が流れる場合は整定値として０ｍｓが使用され、需要家からバス側へ電流が流れる場合は整定値として＋４ｍｓが使用される。遮断器３０１Ｙ、３０２Ｙ、３０３Ｙについては＋３ｍｓと＋１ｍｓが使い分けられる。遮断器３００Ｙ（遮断器（イ））については、両方向で整定値として＋２ｍｓが使用される。
　なお、保護協調がとられていない点がある場合でも、複数遮断器を一体化して短絡自体を防止したり、複数遮断器のまとまりでブロック化したりすることで対処可能である。
　（変形例）
　これまでに説明した例は、遮断器自身が、電流の流れに基づき、遮断制御に使用する整定値を決定していたが、これに限定されるわけではない。例えば、図４に示した制御装置１００が、各遮断器により計測された電流の方向に基づき、各遮断器の整定値を決定して、各遮断器に整定値を設定してもよい。
　この場合、各遮断器と制御装置１００との間は通信ネットワーク（メタル線または光ファイバまたは電波など）で接続されており、制御装置１００は、各遮断器から、整定値の決定に必要な情報（例：電流の方向）を取得することができる。各遮断器は、通信機能を持ち、自身に流れる電流の計測結果を制御装置１００に送信し、制御装置１００が遮断器の整定値を決定し、決定した整定値を遮断器に通知する。
　＜制御装置１００の構成例＞
　図２１に、変形例における制御装置１００の構成例を示す。図２１に示すように、制御装置１００は、情報取得部１１０、計算部１２０、出力部１３０、データ格納部１４０を備える。これら機能部を備える制御装置１００の動作については後述する。
　制御装置１００は、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。このコンピュータは、物理的なコンピュータであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。
　すなわち、制御装置１００は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、制御装置１００で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図２２は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図２２のコンピュータは、それぞれバスＢＳで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。なお、当該コンピュータは、更にＧＰＵを備えてもよい。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、制御装置１００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワーク等に接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　＜変形例の動作例＞
　変形例でも、基本的な処理の流れは図１０に示したフローのとおりであることから、制御装置１００の動作を含む動作例を、図１０を参照して説明する。各遮断器に対して図１０のフローを適用できるが、ここでは、特定の遮断器（バスと需要家との間にある遮断器３００Ｚ）に着目した処理としてフローを説明する。
　Ｓ１において、制御装置１１０の情報取得部１１０から基礎データを入力する。入力された基礎データは、データ格納部１４０に格納される。基礎データとして、例えば、下記の整定値１と整定値２が入力される。
　・整定値１：バス側から需要家側（Ａ方向）へ電流が流れる場合の整定値
　・整定値２：需要家側からバス側（Ｂ方向）へ電流が流れる場合の整定値
　Ｓ２において、遮断器３００Ｚの制御部３４０は、電流検出部３２０を用いて、遮断器３００Ｚを通過する電流の向き及び電流の大きさを計測し、電流計測結果（例：電流の向きを示す情報）を制御装置１００に送信する。制御装置１００が電流計測結果を受信し、電流計測結果は計算部１２０に渡される。
　Ｓ３において、計算部１２０は、電流計測結果に基づいて、電流の流れる方向を判定し、Ａ方向であればＳ４に進み、Ａ方向でなければＳ９に進む。
　Ｓ４において、計算部１２０は、整定値１を、遮断判断に使用する整定値として決定し、出力部１３０から整定値１を遮断器３００Ｚに送信し、遮断器３００Ｚに対して整定値１を設定する。なお、決定された整定値の送信及び設定については、制御装置１００とは別の装置が行うこととしてもよい。
　Ｓ５において、遮断器３００Ｚは、遮断器３００Ｚを通過する電流の向き及び電流の大きさを計測する。遮断器３００Ｚは、内部処理を継続するとともに、計測結果を、制御装置１００に送信する。
　Ｓ６において、遮断器３００Ｚは、電流計測結果に基づいて、電流の流れる方向を判定し、Ａ方向であればＳ７に進む。Ａ方向でなければ処理はＳ９に進む。
　Ｓ７において、遮断器３００Ｚは、「電流値＞整定値１」であることを検知するとＳ８に進み、検知しなければＳ５に戻る。Ｓ８において、遮断器３００Ｚは、遮断部３１０／３３０をＯＦＦとする。
　Ｓ９において、制御装置１００の計算部１２０は、整定値２を、遮断判断に使用する整定値として決定し、遮断器３００Ｚに送信する。
　Ｓ１０において、遮断器３００Ｚは、遮断器３００Ｚを通過する電流の向き及び電流の大きさを計測する。遮断器３００Ｚは、内部処理を継続するとともに、計測結果を、制御装置１００に送信する。
　Ｓ１１において、遮断器３００Ｚは、電流計測結果に基づいて、電流の流れる方向を判定し、Ｂ方向であればＳ１２に進む。Ｂ方向でなければ処理はＳ４に進む。Ｓ１２において、遮断器３００Ｚは、「電流値＞整定値２」であることを検知するとＳ８に進み、検知しなければＳ１０に戻る。
　（実施の形態のまとめ、効果等）
　以上説明したとおり、本実施の形態で説明した技術により、蓄電池が接続された給電システムにおける保護協調を適切に行うことが可能となる。
　具体的には、例えばリング型あるいはメッシュ型の給電システムのように、複数の系統が複雑に分岐する給電システムに蓄電池が接続されることで、電流のルートや方向が時々刻々と変化する場合でも、電流の方向に合わせて自動で適切に遮断器の整定値を設定可能である。これにより、カスケード遮断ができるようになり、柔軟な保護協調が可能となる。
　以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
　＜付記＞
（付記項１）
　給電システムにおいて使用される遮断装置であって、
　電流検出部と、
　遮断部と、を備え、
　前記遮断部は、
　前記電流検出部により計測された電流の方向が第１の方向である場合に、第１の整定値に基づき電流の遮断を行い、
　前記電流検出部により計測された電流の方向が第２の方向である場合に、第２の整定値に基づき電流の遮断を行う
　遮断装置。
（付記項２）
　前記電流検出部により計測された電流の方向に基づいて、適用する整定値を決定する制御部
　を更に備える付記項１に記載の遮断装置。
（付記項３）
　前記遮断部は、前記第１の方向の電流の遮断を行う第１の遮断部と、前記第２の方向の電流の遮断を行う第２の遮断部を有する
　付記項１又は２に記載の遮断装置。
（付記項４）
　付記項１ないし３のうちいずれか１項に記載の遮断装置を備える給電システム。
（付記項５）
　給電システムにおける遮断装置に対する整定値を決定する制御装置であって、
　メモリと、
　前記メモリに接続された少なくとも１つのプロセッサと、
　を含み、
　前記プロセッサは、
　前記遮断装置から、前記遮断装置において計測された電流の方向を示す情報を受信し、
　前記電流の方向に基づいて、前記遮断装置の整定値を決定する
　制御装置。
（付記項６）
　給電システムにおいて使用される遮断装置が実行する整定値決定方法であって、
　前記遮断装置に流れる電流の方向を検出するステップと、
　前記電流の方向に基づいて、前記遮断装置の整定値を決定するステップと
　を備える整定値決定方法。
（付記項７）
　コンピュータを、付記項５に記載の制御装置における各部として機能させるためのプログラムを記憶した非一時的記憶媒体。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１００　制御装置
１１０　情報取得部
１２０　計算部
１３０　出力部
１４０　データ格納部
２００　給電システム
３００　遮断器
３１０　遮断部
３１１　コンデンサ
３１２　トランジスタ
３１３　ダイオード
３２０　電流検出部
３２１　電流センサ
３３０　遮断部
３３１　ダイオード
３３２　トランジスタ
３３３　コンデンサ
３４０　制御部
３４１　計測部
３４２　計算部
３４３　制御処理部
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (7)

  1. 　給電システムにおいて使用される遮断装置であって、
    　電流検出部と、
    　遮断部と、を備え、
    　前記遮断部は、
    　前記電流検出部により計測された電流の方向が第１の方向である場合に、第１の整定値に基づき電流の遮断を行い、
    　前記電流検出部により計測された電流の方向が第２の方向である場合に、第２の整定値に基づき電流の遮断を行う
    　遮断装置。
  2. 　前記電流検出部により計測された電流の方向に基づいて、適用する整定値を決定する制御部
    　を更に備える請求項１に記載の遮断装置。
  3. 　前記遮断部は、前記第１の方向の電流の遮断を行う第１の遮断部と、前記第２の方向の電流の遮断を行う第２の遮断部を有する
    　請求項１に記載の遮断装置。
  4. 　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の遮断装置を備える給電システム。
  5. 　給電システムにおける遮断装置に対する整定値を決定する制御装置であって、
    　前記遮断装置から、前記遮断装置において計測された電流の方向を示す情報を受信する情報取得部と、
    　前記電流の方向に基づいて、前記遮断装置の整定値を決定する計算部と
    　を備える制御装置。
  6. 　給電システムにおいて使用される遮断装置が実行する整定値決定方法であって、
    　前記遮断装置に流れる電流の方向を検出するステップと、
    　前記電流の方向に基づいて、前記遮断装置の整定値を決定するステップと
    　を備える整定値決定方法。
  7. 　コンピュータを、請求項５に記載の制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
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