(57)【要約】【課題】  直流を送る直流線路の容量を超えた電流が流れることを防ぐことができる直流配電システムを提供する。【解決手段】  商用の交流電力を送るための交流配電線１０１に対して、再生可能エネルギーを利用して発電した直流電力を送るための直流線路２０１が併設されている直流配電システムであって、交流と直流の双方向で電力を変換すると共に交流配電線１０１と直流線路２０１との間に設けられている双方向ＰＣＳ１１、１２を備え、双方向ＰＣＳ１１、１２は、直流電力の需給に応じて交流電力を直流電力に変換して直流線路２０１に供給し、直流線路２０１の直流電流が線路容量を超えるときに、直流電力を交流電力に変換して交流配電線１０１に供給する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用の交流電力を送るための交流配電線に対して、再生可能エネルギーを利用して発電した直流電力を送るための直流線路が併設されている直流配電システムであって、
交流と直流の双方向で電力を変換すると共に前記交流配電線と前記直流線路との間に設けられている双方向パワーコンディショナを備え、
前記双方向パワーコンディショナは、直流電力の需給に応じて交流電力を直流電力に変換して前記直流線路に供給し、前記直流線路の直流電流が線路容量を超えるときに、直流電力を交流電力に変換して前記交流配電線に供給する、
ことを特徴とする直交流配電システム。
【請求項２】
前記交流配電線の停電の有無を検出し、停電を検出すると前記直流線路の直流電圧を低い電圧に変換し、変換した電圧の直流電力を需要家に供給する停電補償装置を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の直流配電システム。
【請求項３】
前記停電補償装置からの直流電力をＵＳＢ電源として出力するコンセント、および、停電時に前記需給調整設備の蓄電装置からの直流電力で点灯する照明具の少なくとも一方を具備する宅側装置を備え、
前記宅側装置は、需要家宅に備えられ、前記交流配電線が停電になったときに、前記蓄電装置から直流電力の供給を受ける、
ことを特徴とする請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項４】
常時は前記直流線路の直流電力で充電され、前記交流配電線の停電時には、開閉器で閉路になった区間に対して、充電した直流電力による直流電圧を加えて、前記交流配電線の試充電を行う試充電設備を備える、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自然再生エネルギーを利用して発電した直流電力を有効に利用する直流配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然再生エネルギーを利用した発電には、太陽光による太陽光発電がある。太陽光発電は昼間に発電のピークがあるので、例えば利用者宅は蓄電装置を設置して太陽光発電による昼間の直流電力を蓄える。この後、利用者宅では夜間に蓄電装置で蓄えた直流電力を利用する。
【０００３】
しかし、この蓄電池装置は高価であるために、普及が進んでいないという問題がある。この解決手法として次のようなシステムがある（例えば、特許文献１参照。）。このシステムは、直流側、交流側および蓄電池の連系箇所に三方向制御パワーコンディショナーを設ける。そして、このシステムでは、三方向制御パワーコンディショナーに通じる三方向からの電路の電力状況に基づいて、三方向制御パワーコンディショナーが電路の切り換えを行なう。これにより、このシステムは交流・直流連系を容易に行い、太陽光発電のような分散型電源にこのシステムを適用することも可能である。
【０００４】
つまり、このシステムの三方向制御パワーコンディショナーは、高圧直流配電線における電力の需給管理を行い、高圧直流配電線側に余剰な電力がある場合には、蓄電池バンクの充電状況に応じて、余剰分を充電するか高圧交流母線側に供給するかの制御を行う。また、三方向制御パワーコンディショナーは、高圧直流配電線側に電力の不足がある場合には、蓄電池バンクの充電状況に応じて高圧交流母線側から、あるいは蓄電池バンク側から高圧直流配電線側に対して電力の供給を行うように給電方向の切り換えを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、先に述べたシステムには次のような課題がある。この従来のシステムでは、三方向制御パワーコンディショナーが電路の切り換えを行なう。つまり、従来のシステムでは、需給管理をするために、直流側、交流側および蓄電池側のどれかに電力の供給を行う。しかし、太陽光発電間の直流配電網は電圧が低く線路容量が小さため、従来のシステムでは、太陽光発電からの直流電力の供給が過剰になった場合には、直流線路つまり直流配電線に大きな電流が流れて線路容量を超える可能性がある。
【０００７】
この発明の目的は、前記の課題を解決し、直流を送る直流線路の容量を超えた電流が流れることを防ぐことができる直流配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、商用の交流電力を送るための交流配電線に対して、再生可能エネルギーを利用して発電した直流電力を送るための直流線路が併設されている直流配電システムであって、交流と直流の双方向で電力を変換すると共に前記交流配電線と前記直流線路との間に設けられている双方向パワーコンディショナを備え、前記双方向パワーコンディショナは、直流電力の需給に応じて交流電力を直流電力に変換して前記直流線路に供給し、前記直流線路の直流電流が線路容量を超えるときに、直流電力を交流電力に変換して前記交流配電線に供給する、ことを特徴とする直交流配電システムである。
【０００９】
請求項１の発明では、再生可能エネルギーを利用して発電した直流電力を送るための直流線路と、商用の交流電力を送るための交流配電線とが併設されている。この状態で、双方向パワーコンディショナは、直流電力の需給に応じて交流電力を直流電力に変換して直流線路に供給し、直流線路の直流電流が線路容量を超えるときに、直流電力を交流電力に変換して交流配電線に供給する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の直流配電システムにおいて、前記交流配電線の停電の有無を検出し、停電を検出すると前記直流線路の直流電圧を低い電圧に変換し、変換した電圧の直流電力を需要家に供給する停電補償装置を備える、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の直流配電システムにおいて、前記需給調整設備の蓄電装置からの直流電力をＵＳＢ電源として出力するコンセント、および、停電時に前記需給調整設備の蓄電装置からの直流電力で点灯する照明具の少なくとも一方を具備する宅側装置を備え、前記宅側装置は、需要家宅に備えられ、前記交流配電線が停電になったときに、前記蓄電装置から直流電力の供給を受ける、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流配電システムにおいて、常時は前記直流線路の直流電力で充電され、前記交流配電線の停電時には、開閉器で閉路になった区間に対して、充電した直流電力による直流電圧を加えて、前記交流配電線の試充電を行う試充電設備を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、双方向パワーコンディショナは直流線路を流れる直流電流が線路容量を超えるときに、直流線路の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流配電線に送る。これにより、直流線路の線路容量を超えないようにすることができる。つまり、直流線路の直流電力を、この線路に許容される最大の電流で送ることができる。
【００１４】
さらに、請求項１の発明によれば、従来のような三方向制御パワーコンディショナーの使用を不要にし、双方向パワーコンディショナを利用するだけで、直流線路の線路容量を超えないようにするために、設備のスリム化を可能にする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、交流配電線に停電が発生すると、直流線路の直流電圧を低い電圧に変換して、直流電力を需要家に自動的に供給することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、交流配電線が停電しても、需要家等の宅に直流電力が供給され、ＵＳＢ電源や照明に使用されるので、宅側では直流電力の蓄電装置等を不要にして、安価に停電対策を行うことができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、交流配電線と直流線路とが併設されている状態で、常時には直流線路を利用して充電し、停電時時には充電した直流電力を利用して、直ちに交流配電線の試充電を行うことを可能にする。この結果、交流配電線が長期に停電する状態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１による直流配電システムの基本的な構成を示す構成図である。
【図２】図１の具体的な構成を示す構成図である。
【図３】電源供給の切り換えを説明するための図である。
【図４】ＬＥＤ照明具とＵＳＢコンセントの一例を示す図である。
【図５】昼間に直流線路を流れる直流電力の様子を示す図である。
【図６】夜間に直流線路を流れる直流電力の様子を示す図である。
【図７】商用の交流電力が停電したときに、昼間に直流線路を流れる直流電力の様子を示す図である。
【図８】商用の交流電力が停電したときに、夜間に直流線路を流れる直流電力の様子を示す図である。
【図９】実施の形態２による直流配電システムを示す構成図である。
【図１０】試充電装置の一例を示す構成図である。
【図１１】試充電装置のスイッチの切り換えを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、再生可能エネルギーによる発電として太陽光発電を例とした場合の、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
この実施の形態による直流配電システムの基本構成を図１に示す。この直流配電システムは交流系統１００と直流系統２００と双方向大型パワーコンディショナ（ＰＣＳ：Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）１１〜１９とを主に備えている。なお、図１は系統の一部を示すものであり、双方向大型パワーコンディショナ等の設置数は図１に限定されるものではない。また、以下では、双方向大型パワーコンディショナを単に双方向ＰＣＳと記す。
【００２１】
交流系統１００は、電気の需要家に商用の交流電力を供給する配電線網であり、交流配電線１０１〜１０７を備えている。交流系統１００では、交流配電線１０１に対して交流配電線１０２〜１０７が分岐して設けられている。交流系統１００では、配電所からの所定電圧の交流電力が交流配電線１０１〜１０７に供給される。交流配電線１０１〜１０７は、各地域の需要家に商用の交流電力を供給する。
【００２２】
一方、直流系統２００は、直流電力を需要家に供給するための線路網であり、直流線路２０１〜２０７を備えている。直流系統２００では、直流線路２０１に対して直流線路２０２〜２０７が分岐し、かつ、直流線路２０１〜２０７は交流系統１００の交流配電線１０１〜１０７に併設されている。つまり、交流配電線１０１を支持する各電柱が同じく直流線路２０１〜２０７を支持している。直流系統２００では、太陽光発電による直流電力が直流線路２０１〜２０７に供給される。また、直流系統２００では、直流供給設備からの直流電源が開閉器４０１を経て交流配電線１０１に接続されている。こうした直流線路２０１〜２０７は、需要家に対する直流電力の供給と太陽光発電による直流電力の受給を行う。
【００２３】
交流系統１００の交流配電線１０１〜１０７と直流系統２００の直流線路２０１〜２０７との間には、双方向ＰＣＳ１１〜１９が間隔を開けて設置されている。双方向ＰＣＳ１１は、需給に応じて、交流配電線１０１を流れる交流電力を所定電圧の直流電力に変換して負荷に供給する。また、双方向ＰＣＳ１１は、直流線路２０１に流れる直流電流を検出する。直流線路２０１に流れる直流電流があらかじめ規定されている線路容量を超えると、双方向ＰＣＳ１１は、直流線路２０１を流れる直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流配電線１０１に流す。
【００２４】
これにより双方向ＰＣＳ１１は、線路容量を超える大きな直流電流が直流線路２０１を流れることを防いでいる。この結果、双方向ＰＣＳ１１は、直流線路２０１に許容される最大の直流電流を流して、直流線路２０１を有効利用する。
【００２５】
他の双方向ＰＣＳ１２〜１９も双方向ＰＣＳ１１と同様である。
【００２６】
こうした直流配電システムの基本的な構成に対して、さらに詳しい構成を図２に示す。図２では、図１の双方向ＰＣＳ１１、１２を含む具体的な構成を示している。
【００２７】
交流系統１００の交流配電線１０１は電柱３２１〜３２４で支持されている。図２では、交流系統１００の各開閉器の図示を省略している。以下の図も同様である。なお、各開閉器は交流配電線１０１を開閉する。
【００２８】
また、電柱３２１〜３２４には変圧器３１１〜３１４がそれぞれ設置されている。変圧器３１１〜３１４は交流配電線１０１を流れる商用の交流電力の電圧を、例えばＡＣ１００Ｖの配電電圧に変換し、電圧を変換した交流電力を各需要家に供給する。図２では、電柱３２１に設置されている変圧器３１１がＡ宅に商用の交流電力を供給し、電柱３２２に設置されている変圧器３１２が医療施設に交流電力を商用電源として供給している。変圧器３１１〜３１４は別の各需要家（図示を省略）にも交流電力を供給している。
【００２９】
直流系統２００の直流線路２０１の上流（配電所側）では、直流供給設備が直流線路２０１に所定電圧の直流電力、例えばＤＣ２００Ｖを供給している。このために、直流供給設備は、変圧器４０２と、大型パワーコンディショナ（以下、単に「大型ＰＣＳ」と記す）４０３と、蓄電池４０４〜４０６とを備えている。変圧器４０２は、配電所からの交流電力の電圧を下げて大型ＰＣＳ４０３に供給する。大型ＰＣＳ４０３は変圧器４０２からの交流電力を所定電圧の直流電力に変換する。蓄電池４０４〜４０６は大型ＰＣＳ４０３からの直流電力を充電する。
【００３０】
こうした直流供給設備は、大型ＰＣＳ４０３からの所定電圧の直流電力または蓄電池４０４〜４０６からの所定電圧の直流電力を必要に応じて、開閉器４０１を経て直流線路２０１に供給する。
【００３１】
直流系統２００の直流線路２０１には電柱３２２を経て需給調整設備４１が接続されている。需給調整設備４１は需給調整装置４１Ａと蓄電装置４１Ｂとで構成されている。需給調整装置４１Ａは、直流線路２０１を流れる直流電力の需給に応じて蓄電装置４１Ｂの充放電を行う。蓄電装置４１Ｂは、直流線路２０１からの直流電力を需給調整装置４１Ａを経て受け取ると、この直流電力を蓄える。
【００３２】
直流系統２００の直流線路２０１には電柱３２１を経てＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）停電補償装置４２が接続されている。ＵＳＢ停電補償装置４２は例えば柱上ボックスに収納されている。ＵＳＢ停電補償装置４２は、非常用としてＡ宅に０．１ｋＷ程度の小容量非常用電源を供給する。このために、この実施の形態では、ＵＳＢ停電補償装置４２は、例えば図７に示すように、継電器４２Ａ〜４２Ｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２Ｄとを備えている。
【００３３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４２Ｄは、直流線路２０１の直流電圧を、この電圧より低い直流電圧に変換する装置である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２Ｄは、直流線路２０１のＤＣ２００ＶをＤＣ６Ｖの直流電圧に変換し、小容量非常用電源として出力する。
【００３４】
継電器４２Ａ、４２Ｂは検出部４２Ａ１、４２Ｂ１とａ接点４２Ａ２、４２Ｂ２とを備えている。検出部４２Ａ１、４２Ｂ１は交流配電線１０１の線間電圧を検出する。検出部４２Ａ１、４２Ｂ１が交流配電線１０１の電圧を検出すると、ａ接点４２Ａ２、４２Ｂ２が接点を閉じる（オンになる）。
【００３５】
継電器４２Ｃは検出部４２Ｃ１とｂ接点４２Ｃ２とを備えている。検出部４２Ｃ１は直流線路２０１の電圧を検出する。検出部４２Ｃ１が直流線路２０１の電圧を検出すると、ｂ接点４２Ｃ２が開く（オフになる）。ｂ接点４２Ｃ２はＤＣ／ＤＣコンバータ４２Ｄの出力とＡ宅との間に接続されている。ｂ接点４２Ｃ２は、接点を閉じたときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２Ｄからの直流電源をＡ宅に供給する。
【００３６】
継電器４２Ａ、４２Ｂのａ接点４２Ａ２、４２Ｂ２と継電器４２Ｃの検出部４２Ｃ１とは直列に接続されている。ａ接点４２Ａ２、４２Ｂ２と検出部４２Ｃ１とから成る直列回路は、直流線路２０１のプラス側とマイナス側との間に接続されている。
【００３７】
交流配電線１０１が正常時には、継電器４２Ａ、４２Ｂの検出部４２Ａ１、４２Ｂ１が交流配電線１０１の各線間電圧を検出するので、継電器４２Ａ、４２Ｂのａ接点４２Ａ２、４２Ｂ２が閉じた状態になっている。このときには、継電器４２Ｃの検出部４２Ｃ１が直流線路２０１の電圧を検出して、ｂ接点４２Ｃ２が開く。この結果、ＵＳＢ停電補償装置４２はＡ宅に直流電力を供給しない。また、交流配電線１０１が停電した時には、継電器４２Ａ、４２Ｂの検出部４２Ａ１、４２Ｂ１が交流配電線１０１の各線間電圧を検出しないので、継電器４２Ａ、４２Ｂのａ接点４２Ａ２、４２Ｂ２が開く。このときには、継電器４２Ｃの検出部４２Ｃ１が直流線路２０１の電圧を検出しないので、ｂ接点４２Ｃ２が閉じる。これにより、ＵＳＢ停電補償装置４２はＡ宅に直流電力を供給する。
【００３８】
Ａ宅は、ＵＳＢ停電補償装置４２から出力される直流電源を非常用電源として利用する。具体的には、Ａ宅は、ＵＳＢ停電補償装置４２から出力される直流電源を、照明の電源やＵＳＢ電源として利用する。このために、Ａ宅には宅側装置が設置されている。例えば図４に示すように、ＬＥＤ照明具５１やＵＳＢコンセント５２が組み込まれたプレート５０が宅側装置として設置されている。プレート５０はＡ宅の例えば壁に取り付けられる。ＬＥＤ照明具５１は、商用の交流電源が停電になったときに、ＵＳＢ停電補償装置４２からの直流電源で自動的に点灯する。ＵＳＢコンセント５２は、ＵＳＢ停電補償装置４２からの直流電源によりＵＳＢ電源をパソコン等に供給する。
【００３９】
直流系統２００の直流線路２０１には、重要施設の１つである医療施設が電柱３２２を経て接続されている。重要施設としては医療施設の他にも自治体の出先機関などがある。医療施設には、先に述べたように、商用の交流電力も交流電源として供給されている。また、医療施設は、直流線路２０１から所定電圧の直流電力を受け取ると、パーソナルコンピュータや手術用機械用の無停電電源として使用する。この無停電電源は電柱３２２が支持する直流線路２０１から医療施設に引き込まれている。
【００４０】
医療施設は電柱３２２の双方向ＰＣＳ１１に接続されている。医療施設は、双方向ＰＣＳ１１から供給される交流電源を非常電源として使用する。医療施設は非常電源を医療器具や照明等に使用している。
【００４１】
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：電気自動車）充電装置３１は、電柱３２３に設置されている。ＥＶ充電装置３１は、電柱３２３を経て直流線路２０１から供給される直流電力で、電気自動車を充電する。また、商用の交流電力が停電のときには、ＥＶ充電装置３１は電気自動車からの直流電力を直流線路２０１に供給する。
【００４２】
直流系統２００の直流線路２０１には太陽光発電設備２０が接続されている。太陽光発電設備２０は電柱３２４を経て直流線路２０１に接続されている。太陽光発電設備２０は、ＤＣ／ＤＣ変換器２１と太陽電池２２とで構成されている。つまり、太陽光発電設備２０は直流を交流に変換するための装置を不要とした、シンプルな構成である。
【００４３】
太陽電池２２は、複数の太陽電池モジュールから成り、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換器２１は、太陽電池２２と直流線路２０１との間に接続されている。ＤＣ／ＤＣ変換器２１は、太陽電池２２からの直流電力を所定電圧、例えばＤＣ２００Ｖの直流電力に変換し、変換した直流電力を直流線路２０１に供給する。この直流電力は直流線路２０１の下流側の直流負荷や上流の医療施設などに供給される。
【００４４】
直流系統２００の直流線路２０１の下流側には直流負荷がある。この直流負荷は、直流線路２０１を流れる直流電力の供給を受ける。
【００４５】
先に述べたように、電柱３２２に設置されている双方向ＰＣＳ１１は、商用の交流電力と直流電力の双方向で電力を変換する。つまり、双方向ＰＣＳ１１は、必要に応じて、交流配電線１０１を流れる交流電力を所定電圧の直流電力に変換し、この所定電圧の直流電力を直流線路２０１や医療施設に供給する。また、直流線路２０１に流れる直流電流が線路容量を超える場合、双方向ＰＣＳ１１は、線路容量を超える直流電流に対応する直流電力を、商用の交流電力に変換する。そして、双方向ＰＣＳ１１は、電柱３２２の変圧器３１２を経て、この交流電力を交流配電線１０１に供給する。これにより、双方向ＰＣＳ１１は、許容される最大の電流を直流線路２０１に流すことを可能にする。
【００４６】
同じように、電柱３２４に設置されている双方向ＰＣＳ１２は、必要に応じて、変圧器３１４からの交流電力を直流電力に変換して直流線路２０１に供給する。また、双方向ＰＣＳ１２は、直流線路２０１に流れる直流電流を検出する。太陽光発電設備２０から直流線路２０１に流れる直流電流が線路容量を超えると、双方向ＰＣＳ１２は、直流線路２０１を流れる直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流配電線１０１に流す。これにより、双方向ＰＣＳ１２は、双方向ＰＣＳ１１と同様に、許容される最大の電流を直流線路２０１に流すことを可能にする。
【００４７】
以上がこの実施の形態による直流配電システムの構成である。次に、この直流配電システムの作用について説明する。
【００４８】
交流配電線１０１からの電力供給が正常に行われている常時では、配電所からの交流配電線１０１を流れる交流電力が、電柱３２１の変圧器３１１を経てＡ宅に供給され、電柱３２２の変圧器３１２を経て医療施設に交流電源として供給されている。また、配電所側では、大型ＰＣＳ４０３を経て蓄電池４０４〜４０６が充電される。
【００４９】
一方、図５に示すように、太陽光発電設備２０の太陽電池２２が発電した直流電力は、直流負荷に送られる。また、直流線路２０１の線路容量を超える余剰の直流電力は、電柱３２４に設置されている双方向ＰＣＳ１２により、交流電力に変換される。この交流電力は電柱３２４に設置されている変圧器３１４を経て交流配電線１０１に供給される。
【００５０】
さらに、双方向ＰＣＳ１２で交流電力に変換されなかった直流電力であり、許容される最大の電流を流す直流電力は、直流線路２０１から電柱３２２を経て需給調整設備４１に供給される。これにより、需給調整設備４１の蓄電装置４１Ｂは電柱３２２を経て供給される直流電力を蓄える。この場合、充電に必要な直流電力が不足するときには、電柱３２２の変圧器３１２を経た交流電力を双方向ＰＣＳ１１が変換した直流電力が利用される。
【００５１】
直流線路２０１には、ＥＶ充電装置３１が電柱３２２を経て接続され、医療施設が電柱３２２を経て接続されている。太陽光発電設備２０からの直流電力は必要に応じてこれ等の負荷で消費される。
【００５２】
なお、太陽光発電設備２０から直流線路２０１を経た直流電力が不足した場合には、開閉器４０１を経て蓄電池４０４〜４０６の直流電力が直流線路２０１に供給される。
【００５３】
昼間、需給調整設備４１に対する充電が行われた状態で夜になると、図６に示すように、需給調整設備４１は蓄電装置４１Ｂに蓄えた直流電力を、需給調整装置４１Ａを経て直流線路２０１に供給する。このとき、需給調整設備４１からの直流電流が線路容量を超えると、電柱３２２に設置されている双方向ＰＣＳ１１が線路容量を超える直流電流に応じた直流電力を交流電力に変換する。そして、この交流電力は変圧器３１２を経て交流配電線１０１に供給される。
【００５４】
また、双方向ＰＣＳ１１で交流電力に変換されなかった直流電力であり、許容される最大の電流を流す直流電力は、電柱３２２から直流線路２０１を経て直流負荷に流れる。さらに、直流線路２０１には、ＥＶ充電装置３１、医療施設が負荷として接続されている。太陽光発電設備２０からの直流電力は、必要に応じてこれらの負荷に供給される。
【００５５】
直流線路２０１から直流負荷に流れる直流電力が不足する場合には、電柱３２４からの直流電力が利用される。この直流電力は、電柱３２４の変圧器３１４を経た交流電力を、双方向ＰＣＳ１２が変換して生成したものである。
【００５６】
ところで、昼間、交流配電線１０１に地絡事故等が発生し、交流配電線１０１が停電する場合がある。この場合、図７に示すように、太陽光発電設備２０は、太陽光により発電を継続して、直流電力を直流線路２０１に供給する。この直流電力は直流負荷に供給される。同時に、この直流電力は直流線路２０１に供給される。このとき、太陽光発電設備２０は、出力の抑制を行い、直流負荷と直流線路２０１の線路容量とに応じた直流電力を出力する。線路容量に応じた直流電力は、太陽光発電設備２０から電柱３２４、３２３、３２２を経て、直流線路２０１に接続されている医療施設に無停電電源として供給される。医療施設での無停電電源つまり直流電力が不足する場合には、需給調整設備４１からの直流電力が電柱３２２を経て医療施設に供給される。
【００５７】
また、停電時には需給調整設備４１からの直流電力が電柱３２２の双方向ＰＣＳ１１で交流電力に変換される。比較的大容量の交流電力は医療施設に非常電源として供給される。
【００５８】
なお、需給調整設備４１からの直流電力が余る場合には、余剰の直流電力は直流供給設備の蓄電池４０４〜４０６で充電される。
【００５９】
また、昼間に停電すると、Ａ宅には直流線路２０１からＵＳＢ停電補償装置４２により直流電力が非常用電源として供給される。
【００６０】
交流配電線１０１の地絡事故等が夜間に発生し、交流配電線１０１が停電する場合がある。この場合、図８に示すように、電柱３２２の双方向ＰＣＳ１１は需給調整設備４１からの直流電力を交流電力に変換し、比較的大容量の交流電力を非常電源として医療施設に供給する。同時に、需給調整装置４１Ａからの直流電力を無停電電源として、電柱３２２を経て医療施設に供給する。
【００６１】
また遠距離の蓄電設備(太陽光発電含む)等から直流電力を受ける場合、この実施の形態では需給調整設備から直流電力を受ける場合は、双方向ＰＣＳにより直流電力を交流電力に変換して交流配電線１０１により送電し、この交流電力を非常電源として受電する。この場合一般家庭の電力も一緒に供給するため、地域の電気復旧に貢献できる。ただし、蓄電池容量不足(太陽光発電含む)の場合は、不足電圧継電器により一般家庭の配電線区間を切り離すものとする。なお、図８では遠距離の蓄電設備として需給調整設備を破線で図示している。
【００６２】
一方、夜間、電柱３２３のＥＶ充電装置３１に電気自動車が接続されていると、ＥＶ充電装置３１は、この電気自動車の蓄電池を利用し、直流線路２０１を経て直流電力を直流負荷に供給することが可能である。
【００６３】
さらに、夜間に停電すると、Ａ宅には直流線路２０１からＵＳＢ停電補償装置４２により直流電力が非常用電源として供給される。
【００６４】
こうして、この実施の形態によれば、直流線路２０１の線路容量を超える直流電流が直流線路２０１に流れようとすると、直流線路２０１の該当する双方向ＰＣＳが線路容量を超える直流電流を交流配電線１０１に流す。これにより、直流線路２０１には最大の直流電流を流すことができる。つまり、直流線路２０１には、この線路に許容される最大の電流を流すことができ、直流線路２０１を有効に活用することができる。そして、需給調整設備４１の蓄電装置４１Ｂによる充電の際には、太陽光発電設備２０による電力を有効に活用することを可能にする。
【００６５】
また、この実施の形態によれば、交流配電線１０１が昼間に停電した場合には、直流線路２０１には許容される最大の直流電流を流すことができるので、直流電力を必要とする医療施設等の重要施設に対して、太陽光発電設備２０や需給調整設備４１から直流電力を不足なく供給することができる。交流配電線１０１が夜間に停電した場合には、需給調整設備４１から直流電力を重要施設に不足なく供給することができる。同じように、Ａ宅のような個人の需要家についても交流配電線１０１の停電時には、太陽光発電設備２０や需給調整設備４１から直流電力を不足なく供給することができる。
【００６６】
また、この実施の形態によれば、太陽光発電設備２０が直流線路２０１に対して直接に直流電力を供給するので、太陽光発電設備２０については直流を交流に変換する設備を不要にすることができる。これにより、設備のスリム化や設備の延命化を可能にする。
【００６７】
さらに、この実施の形態によれば、Ａ宅では交流配電線１０１の停電時にＵＳＢコンセント５２にＵＳＢ電源が供給され、またＬＥＤ照明具５１が点灯する。これは、Ａ宅側でＵＳＢ電源のみとしたため直流電力が小さくて済むことで、直流線路２０１だけの設備で供給可能となる。これにより、停電対策を安価に行うことができる。
【００６８】
（実施の形態２）
この実施の形態では、直流配電システムを使用して交流配電線１０１の試充電を行う。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。
【００６９】
先の図１に示したように、実施の形態１では交流系統１００の交流配電線１０１〜１０７に対して、直流系統２００の直流線路２０１〜２０７が併設されている。この実施の形態では、こうした各系統を使用して、交流配電線１０１に停電が発生した際の試充電に利用する。つまり、この実施の形態による直流配電システムは、図９に示すように、電柱３２２に、試充電設備６１、６２を備えている。試充電設備６１、６２は、スイッチ６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂと試充電装置６１Ｃ、６２Ｃとを備えている。
【００７０】
スイッチ６１Ａは交流配電線１０１に接続され、スイッチ６１Ｂは直流線路２０１に接続されている。試充電装置６１Ｃは、スイッチ６１Ａとスイッチ６１Ｂとの間に接続されている。同じように、スイッチ６２Ａは交流配電線１０１に接続され、スイッチ６２Ｂは直流線路２０１に接続されている。試充電装置６２Ｃは、スイッチ６２Ａとスイッチ６２Ｂとの間に接続されている。
【００７１】
以下では試充電装置６１Ｃ、６２Ｃについて説明するが、これらは同じであるので、ここでは試充電装置６２Ｃについて説明する。試充電装置６２Ｃは、事故等で交流配電線１０１が停電した場合、交流配電線１０１の間の交流配電線１０１を充電して、事故点の有無を調べるための装置である。試充電装置６２Ｃの一例を図１０に示す。この試充電装置６２Ｃは蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５と、切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５、６２Ｃ２１〜６２Ｃ２５とを備えている。なお、図１０では、図面の複雑化を避けるために、変圧器３１１や太陽光発電設備２０等の図示を省略している。
【００７２】
蓄電池６２Ｃ１は複数の蓄電池セルを直列に接続したものである。この実施の形態では、蓄電池６２Ｃ１の電圧は所定電圧としてＤＣ２００Ｖである。同じく蓄電池６２Ｃ２〜６２Ｃ５は蓄電池６２Ｃ１と同様である。
【００７３】
切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５、６２Ｃ２１〜６２Ｃ２５は蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５を直列に接続するか並列に接続するかを切り換える。このために、切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５の一方の固定接点が端子６２Ｃ３１に接続され、切換えスイッチ６２Ｃ２１〜６２Ｃ２５の一方の固定接点が端子６２Ｃ３３に接続されている。また、切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５の可動接点が蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５のプラス極に接続され、切換えスイッチ６２Ｃ２１〜６２Ｃ２５の可動接点が蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５のマイナス極に接続されている。切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１４の他方の固定接点が切換えスイッチ６２Ｃ２２〜６２Ｃ２５の他方の固定接点に接続されている。切換えスイッチ６２Ｃ１５の他方の固定接点が端子６２Ｃ３２に接続され、切換えスイッチ６２Ｃ２１の他方の固定接点が端子６２Ｃ３４に接続されている。
【００７４】
さらに、試充電装置６２Ｃの端子６２Ｃ３１は直流線路２０１のプラス側に接続され、試充電装置６２Ｃの端子６２Ｃ３３は直流線路２０１のマイナス側に接続されている。また、試充電装置６２Ｃの端子６２Ｃ３２はスイッチ６１Ａを経て交流配電線１０１に接続され、試充電装置６２Ｃの端子６２Ｃ３４はスイッチ６１Ｂを経てグランドに接続されている。
【００７５】
試充電装置６２Ｃはこうした構成である。電柱３２４に設置されている試充電装置６１Ｃは試充電装置６２Ｃと同様である。
【００７６】
以上の構成の直流配電システムでは、通常、試充電設備６２が次のように動作する。試充電設備６２では、図１１に示すように、試充電装置６２Ｃの切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５、６２Ｃ２１〜６２Ｃ２５の可動接点が一方の固定端子に切り換えられている。これにより、蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５は端子６２Ｃ３１と端子６２Ｃ３３とに対して並列に接続される。端子６２Ｃ３１と端子６２Ｃ３３とは直流線路２０１に接続されているので、試充電装置６２Ｃの蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５は充電されている状態にある。試充電設備６１についても同様である。
【００７７】
ところで、交流配電線１０１に故障が発生した場合、例えば開閉器で閉路になった区間（ＤＭ区間）は、試充電設備６２によって試充電される。このとき、試充電設備６２の試充電装置６２Ｃでは、切換えスイッチ６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５、６２Ｃ２１〜６２Ｃ２５の可動接点が図１０に示すように他方の固定端子に切り換えられている。これにより、蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５は端子６２Ｃ３２と端子６２Ｃ３４との間で直列に接続される。そして、端子６２Ｃ３２がスイッチ６２Ａを経て交流配電線１０１のＤＭ区間に接続され、端子６２Ｃ３４がスイッチ６２Ｂを経てグランドに接続される。これにより、試充電設備６２は、試充電装置６２Ｃの蓄電池６２Ｃ１〜６２Ｃ５の電圧、この実施の形態では、
ＤＣ２００Ｖ×５組＝ＤＣ１０００Ｖ
の直流電圧で交流配電線１０１のＤＭ区間の試充電を行う。
【００７８】
こうして、この実施の形態によれば、交流配電線１０１と直流線路２０１とが併設されているので、常時には直流線路２０１を利用して蓄電池を充電し、故障時には、充電した蓄電池を利用して交流配電線１０１の試充電を行うことを可能にする。
【符号の説明】
【００７９】
１１〜１９  双方向ＰＣＳ
２０  太陽光発電設備
２１  ＤＣ／ＤＣ変換器
２２  太陽電池
３１  ＥＶ充電装置
４１  需給調整設備
４１Ａ  需給調整装置
４１Ｂ  蓄電装置
４２  ＵＳＢ停電補償装置
４２Ａ〜４２Ｃ  継電器
４２Ｄ  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０  プレート
５１  ＬＥＤ照明具
５２  ＵＳＢコンセント
６１、６２  試充電設備
６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ６２Ｂ  スイッチ
６１Ｃ、６２Ｃ  試充電装置
６２Ｃ１〜６２Ｃ５  蓄電池
６２Ｃ１１〜６２Ｃ１５、６２Ｃ２１〜６２Ｃ２４  切換えスイッチ
６２  試充電設備
１００  交流系統
１０１〜１０７  交流配電線
２００  直流系統
２０１〜２０７  直流線路
３１１〜３１４  変圧器
４０１  開閉器
４０２  変圧器
４０３  大型ＰＣＳ
４０４〜４０６  蓄電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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