(57)【要約】【課題】系統電力の瞬間的な擾乱が発生した場合に、負荷への電力供給が停止されることを防止することができる蓄電システム、制御装置、および制御方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る蓄電システムは、制御装置と、第１開閉器と、第２開閉器とを具備する。制御装置は、蓄電池と電力系統との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う。第１開閉器は、制御装置と電力系統とを接続する接続線において負荷に接続される分岐点と電力系統との接続を遮断する。第２開閉器は、分岐点と制御装置との接続を遮断する。制御装置は、検知部と、駆動部とを具備する。検知部は、系統電力の擾乱を検知する。駆動部は、検知部によって擾乱が検知された場合に、第１開閉器を閉成させた状態で第２開閉器を開放させる。【選択図】図１
2020054194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と電力系統との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う制御装置と；
前記制御装置と前記電力系統とを接続する接続線において負荷に接続される分岐点と前記電力系統との接続を遮断する第１開閉器と；
前記分岐点と前記制御装置との接続を遮断する第２開閉器と；
を具備し、
前記制御装置は、
系統電力の擾乱を検知する検知部と；
前記検知部によって前記擾乱が検知された場合に、前記第１開閉器を閉成させた状態で前記第２開閉器を開放させる駆動部と；
を具備することを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記検知部によって検知される前記擾乱に基づいて、解列すべきか否かを判定する判定部を具備し、
前記駆動部は、
前記判定部によって解列すべきと判定された場合に、前記第１開閉器を開放させる
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記分岐点と前記負荷との接続を遮断する第３開閉器
を具備し、
前記制御装置は、
前記負荷の状態を監視する監視部
を具備し、
前記駆動部は、
前記監視部によって前記負荷の状態が過負荷状態であることが検出された場合に、前記第３開閉器を開放させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記負荷は、
前記蓄電池または前記電力系統から電力が供給される複数の負荷のうち、予め設定された特定の負荷である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
【請求項５】
蓄電池と電力系統との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う変換部と；
系統電力の擾乱を検知する検知部と；
前記検知部によって前記擾乱が検知された場合に、前記変換部と前記電力系統とを接続する接続線において負荷に接続される分岐点と前記電力系統との接続を遮断する第１開閉器を閉成させた状態で、前記分岐点と前記変換部との接続を遮断する第２開閉器を開放させる駆動部と；
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
蓄電池と電力系統との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う制御装置と；
前記制御装置と前記電力系統とを接続する接続線において負荷に接続される分岐点と前記電力系統との接続を遮断する第１開閉器と；
前記分岐点と前記制御装置との接続を遮断する第２開閉器と；
を具備する蓄電システムの制御方法であって、
前記制御装置の検知部が、系統電力の擾乱を検知するステップと；
前記検知部によって前記擾乱が検知された場合に、前記制御装置の駆動部が、前記第１開閉器を閉成させた状態で前記第２開閉器を開放させるステップと；
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電システム、制御装置、および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電技術の普及に伴い、一般家庭でも太陽光パネル等の発電設備と蓄電池装置とを家屋に設置して、発電および充電を行うとともに、パワーコンディショナ等の制御装置により充放電制御して、電力を利用する蓄電システムが増えている。
【０００３】
かかる蓄電システムとして、平常時に、制御装置が電力系統および蓄電池装置の双方を使用して家庭へ電力を供給する連系運転を行い、例えば、停電時に、電力系統から解列して蓄電池装置を使用し、家庭へ電力を供給する自立運転を行うものがある。
【０００４】
蓄電システムは、停電が発生した場合、系統電力の急激な電圧低下によって制御装置による正常な電流制御ができなくなり、過電流が生じる危険性があるため、ゲートブロックを行って制御装置の動作を停止させ、規定時間内に制御装置を解列させる必要がある。
【０００５】
このとき、制御装置は、例えば、系統電力の擾乱を検知した場合に、解列が必要な停電か、解列が不要な瞬間的な擾乱かを判定し、停電と判定した後に解列を行うと、規定時間内に解列できないことがある。
【０００６】
このため、一般的な制御装置は、例えば、系統電力の擾乱を検知した場合、即座に解列した後、停電か瞬間的な擾乱かを判定し、停電と判定した場合には自立運転に切替え、瞬間的な擾乱と判定した場合には、解列を解除（並列）して連系運転を再開する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「商品紹介  ホーム分電盤  特定用途別  ［ＨＣＢ３Ｅ−６２ＤＳＭ］自動電源切替機能付重要負荷分電盤」、［online］、［平成３０年８月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://ntec.nito.co.jp/prd/C917-C9769-S11014.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の蓄電池システムでは、系統電力の瞬間的な擾乱が発生した場合、系統電力の擾乱を検知して制御装置を解列してから、解列を解除して連系運転を再開させるまでの間、負荷への電力供給が停止されてしまう。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、系統電力の瞬間的な擾乱が発生した場合に、負荷への電力供給が停止されることを防止することができる蓄電システム、制御装置、および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係る蓄電システムは、制御装置と、第１開閉器と、第２開閉器とを具備する。制御装置は、蓄電池と電力系統との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う。第１開閉器は、前記制御装置と前記電力系統とを接続する接続線において負荷に接続される分岐点と前記電力系統との接続を遮断する。第２開閉器は、前記分岐点と前記制御装置との接続を遮断する。前記制御装置は、検知部と、駆動部とを具備する。検知部は、系統電力の擾乱を検知する。駆動部は、前記検知部によって前記擾乱が検知された場合に、前記第１開閉器を閉成させた状態で前記第２開閉器を開放させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る蓄電システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る蓄電システムの動作例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る蓄電システムの動作例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る蓄電システムの動作例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る蓄電システムの動作例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る蓄電システムの制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下で説明する実施形態に係る蓄電システム１００は、制御装置１と、第１開閉器３１と、第２開閉器３２とを具備する。制御装置１は、蓄電池２４と電力系統１０１との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う。第１開閉器３１は、制御装置１と電力系統１０１とを接続する接続線において負荷の一例である特定負荷１０２に接続される分岐点３０と電力系統１０１との接続を遮断する。第２開閉器３２は、分岐点３０と制御装置１との接続を遮断する。制御装置１は、検知部１１と、駆動部１３とを具備する。検知部１１は、系統電力の擾乱を検知する。駆動部１３は、検知部１１によって擾乱が検知された場合に、第１開閉器３１を閉成させた状態で第２開閉器３２を開放させる。
【００１３】
以下で説明する実施形態に係る制御装置１は、検知部１１によって検知される前記擾乱に基づいて、解列すべきか否かを判定する判定部１２を具備する。駆動部１３は、判定部１２によって解列すべきと判定された場合に、第１開閉器３１を開放させる。
【００１４】
以下で説明する実施形態に係る蓄電システム１００は、分岐点３０と特定負荷１０２との接続を遮断する第３開閉器３３を具備する。制御装置１は、監視部１４を具備する。監視部１４は、特定負荷１０２の状態を監視する。駆動部１３は、監視部１４によって特定負荷１０２の状態が過負荷状態であることが検出された場合に、第３開閉器３３を開放させる。
【００１５】
以下で説明する実施形態に係る特定負荷１０２は、蓄電池２４または電力系統１０１から電力が供給される複数の負荷のうち、予め設定された特定の負荷である。
【００１６】
以下で説明する実施形態に係る制御装置１は、変換部１５と、検知部１１と、駆動部１３とを具備する。変換部１５は、蓄電池２４と電力系統１０１との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行う。検知部１１は、系統電力の擾乱を検知する。駆動部１３は、検知部１１によって擾乱が検知された場合に、１５変換部と電力系統１０１とを接続する接続線において特定負荷１０２に接続される分岐点３０と電力系統１０１との接続を遮断する第１開閉器３１を閉成させた状態で、分岐点３０と変換部１５との接続を遮断する第２開閉器３２を開放させる。
【００１７】
（実施形態）
まず、図１を参照し、実施形態に係る蓄電システム１００について説明する。図１は、実施形態に係る蓄電システム１００の構成例を示す図である。図１に示すように、蓄電システム１００は、制御装置１と、分散電源２とを備える。
【００１８】
分散電源２は、例えば、燃料電池２１、ＥＶ（Electric  Vehicle）２２、ＰＶ（Photovoltaics：太陽光発電装置）２３、蓄電池２４等を含む。かかる蓄電システム１００は、例えば、商用電源等の所定の電力系統１０１と、特定負荷１０２とに接続される。
【００１９】
特定負荷１０２は、蓄電システム１００によって電力が供給される複数の負荷のうち、停電時にユーザが電力の供給を継続させたいと望む予めユーザによって設定された特定の負荷である。
【００２０】
また、蓄電システム１００は、制御装置１と電力系統１０１とを接続する接続線において特定負荷１０２に接続される分岐点３０と、電力系統１０１との接続を遮断する第１開閉器３１を備える。また、蓄電システム１００は、分岐点３０と制御装置１との接続を遮断する第２開閉器３２を備える。
【００２１】
また、蓄電システム１００は、分岐点３０と特定負荷１０２との接続を遮断する第３開閉器３３を備える。さらに、蓄電システム１００は、電力系統１０１から供給される系統電力の電圧を検知する電圧センサ４と、特定負荷１０２へ流れる電流を検知する電流センサ５とを備える。なお、以下では、第１開閉器３１、第２開閉器３２、および第３開閉器３３がＯＮの状態を閉成、ＯＦＦの状態を開放と称する。
【００２２】
かかる蓄電システム１００は、例えば、一般家庭の住宅に設置され、比較的電気料金が低い夜間に、電力系統１０１から供給される電力を制御装置１から分散電源２へ出力し、ＥＶ２２や蓄電池２４に蓄電しておくことができる。
【００２３】
そして、蓄電システム１００は、比較的電気料金が高い昼間に、分散電源２から供給される電力と、電力系統１０１から供給される電力とを併用しながら、制御装置１から住宅内の電化製品等へ電力を供給する連系運転を行うことができる。
【００２４】
また、蓄電システム１００は、電力系統１０１の停電が発生した場合に、電力系統１０１から解列し、分散電源２から供給される電力を制御装置１から冷蔵庫や照明等の生活する上で最小限必要な特定負荷１０２へ供給する自立運転を行うこともできる。
【００２５】
上記のような充電制御および給電制御を行う制御装置１は、パワコン、ＰＣＳ（Power  Conditioning  System）等と称される。かかる制御装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）などの電子回路やＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）などの集積回路であり、蓄電システム１００の全体制御を行う。
【００２６】
例えば、制御装置１は、電力系統１０１から供給される交流電力を直流電力に変換し、分散電源２へ出力してＥＶ２２や蓄電池２４に蓄電させる制御や、分散電源２から供給される直流電力を交流電力に変換し、電化製品等に供給する制御を行う。
【００２７】
また、制御装置１は、電力系統１０１の停電が発生した場合、系統電力の急激な電圧低下によって正常な電流制御ができなくなり、過電流が生じる危険性があるため、ゲートブロックを行って動作を停止し、規定時間内に制御装置１を解列させる制御を行う。
【００２８】
このとき、制御装置１は、例えば、系統電力の擾乱を検知した場合に、解列が必要な停電か解列が不要な瞬間的な擾乱かを判定し、停電と判定した後に解列を行うと、規定時間内に解列できないことがある。
【００２９】
一方、制御装置１は、例えば、系統電力の擾乱を検知した時点で即座に解列すれば、所定時間内の解列が可能となるが、瞬間的な擾乱であった場合、その後、解列を解除（並列）して連系運転を再開するまで、特定負荷１０２へ電力を供給できない。
【００３０】
そこで、制御装置１は、系統電力の瞬間的な擾乱が発生した場合に、特定負荷１０２への電力供給が停止されることを防止可能な構成を備える。
【００３１】
具体的には、制御装置１は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムをＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する検知部１１と、判定部１２と、駆動部１３と、監視部１４とを備える。さらに、制御装置１は、分散電源３と電力系統１０１との間で直流電力および交流電力間の変換制御を行うインバータ等の変換部１５を備える。
【００３２】
検知部１１は、電圧センサ４から入力される系統電力の電圧値に基づいて、系統電力の擾乱を検知する。検知部１１は、擾乱の検知結果を示す情報を判定部１２へ出力する。判定部１２は、検知部１１から擾乱を検知したことを示す情報が入力される場合に、その旨を示す情報を駆動部１３へ出力する。
【００３３】
また、判定部１２は、検知部１１から入力される情報に基づいて、蓄電システム１００を電力系統１０１から解列すべきか否かを判定する。判定部１２は、擾乱の継続時間が所定の閾値未満の場合に、瞬間的な擾乱であり解列すべきでないと判定する。
【００３４】
また、判定部１２は、例えば、擾乱の継続時間が閾値以上となった場合に、停電であり解列すべきと判定する。そして、判定部１２は、解列すべきと判定した場合に、その旨を示す情報を駆動部１３へ出力する。
【００３５】
駆動部１３は、判定部１２から系統電力の擾乱が検知されたことを示す情報が入力されていない通常時には、第１開閉器３１、第２開閉器３２、および第３開閉器３３を全て閉成させて、上記した連系運転を行う。なお、ここでは、図示を省略しているが、制御装置１は、かかる平常時の期間に、特定負荷１０２以外の電化製品にも電力供給を行う。
【００３６】
また、駆動部１３は、判定部１２から系統電力の擾乱が検知されたことを示す情報が入力された場合に、第１開閉器３１を閉成させた状態で第２開閉器３２を開放させる。その後、駆動部１３は、判定部１２から解列すべきと判定された判定結果を示す情報が入力された場合に、第１開閉器３１を開放する。かかる蓄電システム１００の動作および動作による作用効果の詳細については、図２〜図５を参照して後述する。
【００３７】
監視部１４は、電流センサ５から入力される特定負荷１０２を流れる電流値に基づいて、特定負荷１０２の状態を監視し、特定負荷１０２の状態が過負荷状態であることを検出した場合に、その旨を示す情報を駆動部１３へ出力する。
【００３８】
駆動部１３は、監視部１４から特定負荷１０２の状態が過負荷状態であることが検出されたことを示す情報が入力された場合に、第３開閉器３３を開放する。これにより、変換部１５から特定負荷１０２への電力の供給が遮断され、特定負荷１０２の過負荷状態を解消することができる。
【００３９】
次に、図２〜図５を参照し、蓄電システム１００の動作例について説明する。図２〜図５は、実施形態に係る蓄電システム１００の動作例を示す図である。なお、図２〜図５では、制御装置１および分散電源２の内部構成、電圧センサ４、電流センサ５の図示を省略している。
【００４０】
図２に示すように、制御装置１は、系統電力の擾乱が発生していない通常時に、第１開閉器３１、第２開閉器３２、および第３開閉器３３を全て閉成させて連系運転を行う。そして、制御装置１は、電力系統１０１および分散電源２から供給される電力を使用して特定負荷１０２へ電力を供給する。
【００４１】
その後、制御装置１は、系統電力の擾乱を検知した場合、図３に示すように、第１開閉器３１を閉成させた状態で、第２開閉器３２を開放させ、停電か瞬間的な擾乱かの判定を行う。これにより、制御装置１は、系統電力の擾乱を検知してから規定時間内に、電力系統１０１から解列することができる。
【００４２】
このとき、制御装置１は、第１開閉器３１および第３開閉器３３が閉成しているため、電力系統１０１から特定負荷１０２への電力供給を継続させることができる。このように、制御装置１は、系統電力の擾乱を検知してから停電か否かの判定を行っている期間に、特定負荷１０２への電力供給が停止されることを防止することができる。
【００４３】
また、このとき、制御装置１は、第２開閉器３２が閉成しているため、系統電力の擾乱によって内部で過電流が発生しても、過電流が特定負荷１０２へ流れ込むことを防止することができる。
【００４４】
そして、制御装置１は、瞬間的な擾乱と判定した場合、第２開閉器３２を閉成して図２の状態に戻り、連系運転を再開する。これにより、制御装置１は、系統電力の擾乱検知から連系運転の再開まで、継続して特定負荷１０２へ電力を供給することができる。
【００４５】
また、制御装置１は、停電と判定した場合、図４に示すように、第１開閉器３１を開放させる。その後、制御装置１は、図５に示すように、第２開閉器３２を閉成させて自立運転を開始し、分散電源２に蓄電されている電力を特定負荷１０２へ供給する。
【００４６】
これにより、制御装置１は、停電である場合にも、系統電力の擾乱検知から連系運転の再開まで、継続して特定負荷１０２へ電力を供給することができる。また、このとき、制御装置１は、第１開閉器３１が開放しているため、系統電力の電圧が急激に低下しても亜電流を発生させることがない。
【００４７】
次に、図６を参照し、制御装置１が実行する処理の一例について説明する。図６は、実施形態に係る蓄電システム１００の制御装置１が実行する処理を示すフローチャートである。制御装置１は、蓄電システム１００が起動されると、図６に示す処理を実行する。
【００４８】
具体的には、制御装置１は、蓄電システム１００が起動されると、まず、第１〜第３開閉器３１，３２，３３を閉成し（ステップＳ１０１）、連系運転を行う（ステップＳ１０２）。その後、制御装置１は、系統電力の擾乱を検知したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００４９】
そして、制御装置１は、擾乱を検知しないと判定した場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、処理をステップＳ１１１へ移す。また、制御装置１は、擾乱を検知したと判定した場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、ゲートブロックを行い、第２開閉器３２を開放する（ステップＳ１０４）。
【００５０】
続いて、制御装置１は、停電か否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、制御装置１は、停電でないと判定した場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、ゲートブロックを解除して第２開閉器３２を閉成し（ステップＳ１１２）、処理をステップＳ１１１へ移す。
【００５１】
また、制御装置１は、停電であると判定した場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、第１開閉器３１を開放する（ステップＳ１０６）。続いて、制御装置１は、ゲートブロックを解除して第２開閉器３２を閉成し（ステップＳ１０７）、自立運転を行う（ステップＳ１０８）。
【００５２】
その後、制御装置１は、停電が解消したか否かを判定する（ステップＳ１０９）。そして、制御装置１は、停電が解消していないと判定した場合（ステップＳ１０９，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０８へ移す。
【００５３】
また、制御装置１は、停電が解消したと判定した場合（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、第１開閉器３１を閉成し（ステップＳ１１０）、システムを終了するか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【００５４】
このとき、制御装置１は、システムを終了させる操作が行われた場合に、システムを終了すると判定する。また、制御装置１は、システムを終了させる操作が行われない場合には、システムを終了しないと判定する。
【００５５】
制御装置１は、システムを終了しないと判定する場合（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０２へ移す。また、制御装置１は、システムを終了すると判定した場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００５６】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１００  蓄電システム
１  制御装置
１１  検知部
１２  判定部
１３  駆動部
１４  監視部
１５  変換部
２  分散電源
２１  燃料電池
２２  ＥＶ
２３  ＰＶ
２４  蓄電池
３０  分岐点
３１  第１開閉器
３２  第２開閉器
３３  第３開閉器
４  電圧センサ
５  電流センサ
１０１  電力系統
１０２  特定負荷
【図１】
2020054194.tif 000003
【図２】
2020054194.tif 000004
【図３】
2020054194.tif 000005
【図４】
2020054194.tif 000006
【図５】
2020054194.tif 000007
【図６】
2020054194.tif 000008