(57)【要約】【課題】より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるようにする。【解決手段】センサ異常検出装置は、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定回路の出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定回路による判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定する第２の判定回路とを含む。【選択図】図１１
2020112387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出装置であって、
前記センサの出力を測定する測定回路と、
少なくとも前記交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の前記測定回路の出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、
前記第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、前記第１の判定回路による判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定する第２の判定回路とを含む、センサ異常検出装置。
【請求項２】
前記測定回路は、前記センサの出力する電流の実効値及び周波数を定期的に測定する回路を含む、請求項１に記載のセンサ異常検出装置。
【請求項３】
前記第１の判定回路は、前記第１の測定時間の間の前記測定する回路の出力する前記電流の電流周波数と基準周波数との差が一定値以上であり、かつ、前記測定する回路の出力する前記電流の前記第１の測定時間の間の実効値が一定値以下である、という条件が満たされたか否かに応答して、前記第１の測定時間の間の前記判定を行う第３の判定回路を含む、請求項２に記載のセンサ異常検出装置。
【請求項４】
前記第２の判定回路は、前記第１の測定時間ごとの前記第３の判定回路による判定が、前記第２の測定時間内において所定のしきい値以上の割合を占めているか否かによって、前記センサの異常を判定する回路を含む、請求項３に記載のセンサ異常検出装置。
【請求項５】
前記第２の判定回路は、
前記第２の測定時間の間の前記第１の判定回路の最新の判定結果を記憶する記憶回路と、
前記第１の測定時間が経過するごとに、前記記憶回路に記憶された前記判定結果のうち、前記センサが異常であることを示す判定結果の割合が所定のしきい値以上か否かにしたがって、前記センサの異常を判定する異常判定回路を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセンサ異常検出装置。
【請求項６】
前記第２の判定回路は、
前記第２の測定時間の間の前記第１の判定回路の最新の判定結果を記憶する記憶回路と、
前記第２の測定時間が経過するごとに、前記記憶回路に記憶された前記判定結果のうち、前記センサが異常であることを示す判定結果の割合が所定のしきい値以上か否かにしたがって、前記センサの異常を判定する異常判定回路を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のセンサ異常検出装置。
【請求項７】
前記所定のしきい値は５０％以上１００％以下である、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載のセンサ異常検出装置。
【請求項８】
単相３線式の交流電路に接続された分散型電源システムであって、前記単相３線式の交流電路は、中性線と、第１の電路及び第２の電路とを含み、前記第１の電路には、当該第１の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力するセンサが取付けられ、
直流電源と、
前記直流電源と前記交流電路との間に設けられた電力変換装置と、
前記センサの出力に基づいて、前記センサにセンサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、
前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御し、前記直流電源と前記交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、
前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含み、
前記センサ異常検出装置は、
前記センサの出力する電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、
少なくとも前記交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の前記測定回路の出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、
前記第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、前記第１の判定回路による判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定し判定結果を前記制御回路及び前記異常処理回路に出力する第２の判定回路とを含む、分散型電源システム。
【請求項９】
前記センサ異常検出装置はさらに、
前記第２の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、前記電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ変化させる出力制御装置と、
前記出力制御装置による前記出力の変化に応答して、前記測定回路の出力が変化するか否かにより前記センサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第３の判定回路とを含む、請求項８に記載の分散型電源システム。
【請求項１０】
前記出力制御装置は、前記第２の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、前記電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ減少させる出力制限装置を含み、
前記第３の判定回路は、前記出力制限装置による前記出力の変化に応答して、前記測定回路の出力が前記出力制限装置による前記出力の減少に対応する量だけ増加するか否かにより前記センサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第４の判定回路を含む、請求項９に記載の分散型電源システム。
【請求項１１】
前記出力制限装置は、前記電力変換装置と前記交流電路との間に接続されたリミッタを含む、請求項１０に記載の分散型電源システム。
【請求項１２】
前記出力制限装置は、前記電力変換装置による買電目標値を所定量だけ大きく設定することにより前記電力変換装置の出力を減少させる目標値設定装置を含む、請求項１０に記載の分散型電源システム。
【請求項１３】
交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出方法であって、
前記センサの出力する電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、
少なくとも前記交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の前記測定するステップにおける出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第１の測定時間ごとに行う第１の判定ステップと、
前記第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、前記第１の判定ステップによる判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定する第２のステップとを含む、センサ異常検出方法。
【請求項１４】
単相３線式の交流電路に接続された分散型電源システムとともに用いられるセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出方法であって、前記単相３線式の交流電路は、中性線と、第１の電路及び第２の電路とを含み、前記第１の電路には、当該第１の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力する前記センサが取付けられ、
前記分散型電源システムは、
直流電源と、
前記直流電源と前記交流電路との間に設けられた電力変換装置と、
前記センサの出力に基づいて、前記センサにセンサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、
前記センサの出力に基づいて前記電力変換装置を制御し、前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、前記直流電源と前記交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、
前記センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含み、
前記方法は、
前記センサの出力する電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、
少なくとも前記交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の前記測定するステップにおける出力に基づいて、前記センサのセンサ異常に関する判定を前記第１の測定時間ごとに行う第１の判定ステップと、
前記第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、前記第１の判定ステップによる判定結果に基づいて、前記センサ異常の有無を判定し判定結果を前記制御回路及び前記異常処理回路とに出力する第２の判定ステップとを含む、センサ異常検出方法。
【請求項１５】
前記センサ異常検出方法はさらに、前記第２の判定ステップによりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、前記電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ変化させるステップと、
前記出力の変化に応答して、前記測定するステップにおける測定結果が変化するか否かにより前記センサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第３の判定ステップとを含む、請求項１４に記載のセンサ異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はセンサ異常検出装置、分散型電源ユニット、及びセンサ異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、太陽光発電装置、蓄電池等からなる分散型電源ユニットが普及しつつある。分散型電源ユニットは、系統から負荷への電路（ケーブル）に接続され、系統から負荷に供給される電力と負荷の大きさに応じて負荷に電力を供給する。分散型電源ユニットのこのような機能により、系統による送電ロスを削減できる。また系統からの電力供給低下時に分散型電源ユニットから負荷に電力を供給することにより、負荷に相当する機器の動作を正常に保つことができる。このように分散型電源ユニットを設置することにより利便性が向上するため、分散型電源ユニットの設置台数が増加している。
【０００３】
このような分散型電源ユニットの発電電力が多くなり、負荷での消費電力を超えると余剰電力が生じる。この余剰電力は何もしないと系統に逆潮流することになる。しかし、系統の電力品質を確保するために、このような逆潮流は認められてないことが多い。そのため、逆潮流が生じるのを防止することが必要である。
【０００４】
そのために、系統から負荷への電路に電流センサを設けることがよく行われる。この電流センサにより系統と負荷との間の電流を監視し、逆潮流が生じないように分散型電源ユニットを制御する。
【０００５】
こうした電流センサとして、クランプ式電流センサが多く用いられている。クランプ式電流センサは巻線からなる計測線を有し、クランプにより巻線が電路を囲むように取付けることにより、その電路を流れる交流電流と計測線との相互インダクタンスによる結合で計測線に生じる電流を出力する。この電流の大きさを知ることにより、電路を流れる電流の大きさを知ることができる。
【０００６】
こうしたクランプ式電流センサは、クランプにより電路に取付けるだけで電路に流れる電流の大きさを測定できる。そのため、電流センサの設置及びメンテナンスが簡便に行える。しかしその一方、クランプ式電流センサは電路から脱落したり、取付けが不完全になったり、接続方向を誤ったりする危険性がある。こうした事態が発生すると、電路を流れる電流を正しく検出できない。電流を正しく検出できないと逆潮流等が生じる危険性が高まる。そのため、こうした問題は直ちに検出し適切な対応を行う必要がある。
【０００７】
こうした問題を解決するための提案が後掲の特許文献１によりされている。特許文献１に開示された分散型電源ユニットは、分散型電源と、第１の電圧線に接続されるべき第１の電流センサと、第２の電圧線に接続されるべき第２の電流センサと、判定部とを含む。判定部は、第１及び第２の電流センサの接続予定位置と分散型電源の間の第１及び第２の電圧線に接続された電力負荷に、系統電源から所定の時間の電力供給を複数回行わせ、その結果に基づいて第１及び第２の電流センサの接続の有無、接続位置、及び接続方向の正誤を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１２２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示の技術は、分散型電源ユニットの内部電力負荷に通電を行い、通電前後の電流センサによる電流測定値の変化量によって電流センサの接続有無等を判定している。そのため、分散型電源ユニットに内部電力負荷とスイッチとを設けなければならない。分散型電源ユニットの部品が多くなるため、コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
したがってこの発明の目的は、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるセンサ異常検出装置、分散型電源ユニット、及びセンサ異常判定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の第１の局面に係るセンサ異常検出装置は、交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出装置であって、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定回路の出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定回路による判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定する第２の判定回路とを含む。
【００１２】
この発明の第２の局面に係る分散型電源ユニットは、単相３線式の交流電路に接続された分散型電源ユニットであって、単相３線式の交流電路は、中性線と、第１の電路及び第２の電路とを含み、第１の電路には、当該第１の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力するセンサが取付けられ、直流電源と、直流電源と交流電路との間に設けられた電力変換装置と、センサの出力に基づいて、センサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、センサの出力に基づいて電力変換装置を制御し、直流電源と交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含み、センサ異常検出装置は、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定回路の出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定回路による判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定し判定結果を制御回路及び異常処理回路に出力する第２の判定回路とを含む。
【００１３】
この発明の第３の局面に係るセンサ異常検出方法は、交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出方法であって、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定するステップにおける出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定ステップと、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定ステップによる判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定する第２のステップとを含む。
【００１４】
この発明の第４の局面に係るセンサ異常検出方法は、単相３線式の交流電路に接続された分散型電源ユニットとともに用いられるセンサの異常を検出する。単相３線式の交流電路は、中性線と、第１の電路及び第２の電路とを含む。第１の電路には、当該第１の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力するセンサが取付けられる。分散型電源ユニットは、直流電源と、直流電源と交流電路との間に設けられた電力変換装置と、センサの出力に基づいて、センサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、センサの出力に基づいて電力変換装置を制御し、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、直流電源と交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含む。このセンサ異常検出方法は、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定するステップにおける出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定ステップと、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定ステップによる判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定し判定結果を制御回路及び異常処理回路に出力する第２の判定ステップとを含む。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるセンサ異常検出装置、分散型電源ユニット、及びセンサ異常判定方法を提供できる。
【００１６】
この発明の目的、構成及びその効果は、添付の図面と以下の発明の詳細な説明とにより明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る分散型電源ユニットの概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す分散型電源ユニットの概略ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、分散型電源ユニットにおいてＣＴセンサの１つが脱落した状態を示すブロック図である。
【図５】図５は、ＣＴセンサの出力電流の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、分散型電源ユニットにおけるＣＴセンサの異常検出方法として考えられる一例を説明するための模式図である。
【図７】図７は、この発明の第１の実施形態に係る分散型電源ユニットにおけるＣＴセンサの異常検出方法を説明するための模式図である。
【図８】図８は、この発明の第１の実施形態に係るＣＴセンサの第１段の異常検出方法をコンピュータで実現するためのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図９】図９は、この発明の第１の実施形態において発生する可能性があるＣＴセンサの異常の誤検出の原理を説明するための概略ブロック図である。
【図１０】図１０は、この発明の第１の実施形態に係るＣＴセンサの異常検出方法を説明するための概略ブロック図である。
【図１１】図１１は、この発明の第１の実施形態に係るＣＴセンサの第２段の異常検出方法をコンピュータで実現するためのプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、この発明の第２の実施形態に係るＣＴセンサの第２段の異常検出方法をコンピュータで実現するためのプログラムの制御構造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】
【００１８】
以下の説明及び図面では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組合せても良い。
【００１９】
［この発明の実施形態の説明］
この発明の第１の局面に係るセンサ異常検出装置は、交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出装置であって、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定回路の出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定回路による判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定する第２の判定回路とを含む。第２の測定時間は第１の測定時間の５倍以上でかつ１００倍以下であることが望ましい。
【００２０】
第１の測定時間の基本ブロックについてセンサ異常があるか否かを第１の判定回路が繰返し判定する。第２の測定時間が完了すると、その間の第１の判定回路による判定結果によりセンサ異常の有無が判定される。センサの出力電流の電流周波数がたまたま正常範囲にはいったとしても、それはごく少数の基本ブロックに限定され、第２の測定時間の判定結果には影響を及ぼさない。またそのために余分に必要とされる部品もなく、コストが上昇することはない。その結果、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるセンサ異常検出装置を提供できる。
【００２１】
好ましくは、測定回路は、センサの出力する電流の実効値及び周波数を定期的に測定する回路を含む。
【００２２】
電流の実効値及び周波数を定期的に測定し、その結果に基づいて基本ブロックのセンサ異常に関する判定が行われる。双方を用いることでセンサ異常の判定の精度が高くなる。
【００２３】
より好ましくは、第１の判定回路は、第１の測定時間の間の測定する回路の出力する電流の電流周波数と基準周波数との差が一定値以上であり、かつ、測定する回路の出力に基づいて算出される、交流電流の第１の測定時間の間の実効値が一定値以下である、という条件が満たされたか否かに応答して、第１の測定時間の間の判定を行う第３の判定回路を含む。
【００２４】
第３の判定回路は、２つの条件が同時に満たされて始めてセンサ異常があると判定する。いずれか一方のみで判定する場合よりも高い信頼性でセンサ異常を検出できる。
【００２５】
さらに好ましくは、第２の判定回路は、第１の測定時間ごとの第３の判定回路による判定が、第２の測定時間内において所定のしきい値以上の割合を占めているか否かによって、センサの異常を判定する回路を含む。
【００２６】
第１の測定時間よりも長い第２の測定時間の間、基本ブロックでセンサ異常が検出されたか否かを繰返し判定する。第２の測定時間内でセンサ異常が検出された基本ブロックの数がしきい値以上の割合を占めているときのみセンサ異常と判定するので、局部的な事象によってセンサ異常があると誤って判定される危険性を小さくできる。
【００２７】
より好ましくは、第２の判定回路は、第２の測定時間の間の第１の判定回路の最新の判定結果を記憶する記憶回路と、第１の測定時間が経過するごとに、記憶回路に記憶された判定結果の内、センサが異常であることを示す判定結果の割合が所定のしきい値以上か否かにしたがって、センサの異常を判定する異常判定回路を含む。
【００２８】
第１の測定時間が終了するごとに、その直前の第２の測定時間内でセンサ異常が検出された基本ブロックの割合が判定される。第１の測定時間おきにセンサ異常があるか否かが判定されるので、最終的なセンサ異常の判定間隔は第１の測定時間となり、センサ異常があったときに早期にそのセンサ異常を発見できる。
【００２９】
さらに好ましくは、第２の判定回路は、第２の測定時間の間の第１の判定回路の最新の判定結果を記憶する記憶回路と、第２の測定時間が経過するごとに、記憶回路に記憶された判定結果の内、センサが異常であることを示す判定結果の割合が所定のしきい値以上か否かにしたがって、センサの異常を判定する異常判定回路を含む。
【００３０】
第２の測定時間が終了するごとに、その第２の測定時間内でセンサ異常が検出された基本ブロックの割合が判定される。第１の測定時間より長い第２の測定時間おきにセンサ異常があるか否かが判定されるので、最終的なセンサ異常の判定間隔は第２の測定時間となり、計算量を節約できる。
【００３１】
好ましくは、所定のしきい値は５０％以上１００％以下である。
【００３２】
第２の測定時間の内、５０％以上の基本ブロックでセンサ異常があると仮に判定されたときに初めてセンサ異常があると判定される。局部的な事象によってセンサ異常があると誤って判定される危険性を小さくできる。
【００３３】
この発明の第２の局面に係る分散型電源ユニットは、単相３線式の交流電路に接続された分散型電源ユニットであって、単相３線式の交流電路は、中性線と、第１の電路及び第２の電路とを含み、第１の電路には、当該第１の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力するセンサが取付けられ、直流電源と、直流電源と交流電路との間に設けられた電力変換装置と、センサの出力に基づいて、センサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、センサの出力に基づいて電力変換装置を制御し、直流電源と交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含み、センサ異常検出装置は、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定する測定回路と、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定回路の出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定回路と、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定回路による判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定し判定結果を制御回路及び異常処理回路に出力する第２の判定回路とを含む。
【００３４】
第１の測定時間の基本ブロックについてセンサ異常があるか否かを第１の判定回路が繰返し判定する。第２の測定時間が完了すると、その間に正常／異常が判定された基本ブロックの内、センサ異常があった基本ブロックの割合が算出され、その結果によりセンサ異常の有無が判定される。センサの出力電流の電流周波数がたまたま正常範囲にはいったとしても、それはごく少数の基本ブロックに限定され、第２の測定時間の判定結果には影響を及ぼさない。またそのために余分に必要とされる部品もなく、コストが上昇することはない。その結果、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できる分散型電源ユニットを提供できる。
【００３５】
好ましくは、センサ異常検出装置はさらに、第２の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ変化させる出力制御装置と、出力制御装置による出力の変化に応答して、測定回路の出力が変化するか否かによりセンサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第３の判定回路とを含む。
【００３６】
第２の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定された場合でも、負荷の消費電力量と、その負荷に電力変換装置から供給される電力とがたまたま一致していると、実際にはセンサ異常が発生していないにもかかわらず、センサの出力が測定回路により正しく測定されない場合がある。そうしたときに、電力変換装置の出力を所定量だけ変化させ、それに応じてセンサの出力が変化したことが測定回路により測定されれば、センサ異常は発生していないと判定できる。逆にセンサの出力が変化しなければセンサ異常が発生したと判定できる。センサ異常の発生について再度確認できるため、センサ異常が発生したと誤って判定する危険性を小さくできる。
【００３７】
より好ましくは、出力制御装置は、第２の判定回路によりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ減少させる出力制限装置を含み、第３の判定回路は、出力制限装置による出力の変化に応答して、測定回路の出力が出力制限装置による出力の減少に対応する量だけ増加するか否かによりセンサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第４の判定回路を含む。
【００３８】
電力変換装置が系統に接続されている場合、電力変換装置が設けられているシステムから系統への逆潮流は避けなければならない。そうした条件のもとでは、電力変換装置の出力を増加させると逆潮流が発生する危険性が高くなる。したがって、電力変換装置の出力を変化させる際には出力を減少させるようにすることが好ましい。逆潮流が発生する危険性を小さくできる。
【００３９】
さらに好ましくは、出力制限装置は、電力変換装置と交流電路との間に接続されたリミッタを含む。
【００４０】
リミッタにより電力変換装置の出力を簡便に制限することで、逆潮流を防止しながら、センサ異常が発生したか否かを既存の装置を用いて簡易に確認できる。
【００４１】
好ましくは、出力制限装置は、電力変換装置による買電目標値を所定量だけ大きく設定することにより電力変換装置の出力を減少させる目標値設定装置を含む。
【００４２】
買電目標値を大きく設定することで間接的に電力変換装置の出力を減少させることができる。電力変換装置の出力を簡便に制限することで、逆潮流を防止しながら、センサ異常が発生したか否かを既存の装置を用いて簡易に確認できる。
【００４３】
この発明の第３の局面に係るセンサ異常検出方法は、交流電流が流れる電路に装着されたセンサの異常を検出するためのセンサ異常検出方法であって、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定するステップにおける出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定ステップと、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定ステップによる判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定する第２のステップとを含む。
【００４４】
第１の測定時間についてセンサ異常があるか否かを第１の判定ステップで繰返し判定する。第２の測定時間が完了すると、その間の第１の測定時間の正常／異常の判定の内、センサ異常があったという判定の割合が算出され、その結果によりセンサ異常の有無が判定される。センサの出力電流の電流周波数がたまたま正常範囲に入ったとしても、それは第２の測定時間の間の判定の内、ごく少数の第１の測定時間の判定に限定され、第２の測定時間の判定結果には影響を及ぼさない。またそのために余分に必要とされる部品もなく、コストが上昇することはない。その結果、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるセンサ異常検出方法を提供できる。
【００４５】
この発明の第４の局面に係るセンサ異常検出方法は、単相３線式の交流電路に接続された分散型電源ユニットとともに用いられるセンサの異常を検出する。単相３線式の交流電路は、中性線と、第１の電路及び第２の電路とを含む。第１の電路には、当該第１の電路に流れる電流の大きさに応じた電流を出力するセンサが取付けられる。分散型電源ユニットは、直流電源と、直流電源と交流電路との間に設けられた電力変換装置と、センサの出力に基づいて、センサ異常が発生したか否かを判定するセンサ異常検出装置と、センサの出力に基づいて電力変換装置を制御し、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知していないときに、直流電源と交流電路上の交流電力との間で電力変換を行わせるための制御回路と、センサ異常検出装置がセンサ異常の発生を検知したことに応答し、センサ異常時の処理を実行するための異常処理回路とを含む。このセンサ異常検出方法は、センサの出力に基づいて、電路を流れる交流電流の実効値又は電流周波数を周期的に測定するステップと、少なくとも交流電流の１周期以上である第１の測定時間の間の測定するステップにおける出力に基づいて、センサ異常に関する判定を第１の測定時間ごとに行う第１の判定ステップと、第１の測定時間より長い第２の測定時間の間の、第１の判定ステップによる判定結果に基づいて、センサ異常の有無を判定し判定結果を制御回路及び異常処理回路とに出力する第２の判定ステップとを含む。
【００４６】
第１の測定時間についてセンサ異常があるか否かを第１の判定ステップで繰返し判定する。第２の測定時間が完了すると、その間の第１の測定時間の正常／異常の判定の内、センサ異常があったという判定の割合が算出され、その結果によりセンサ異常の有無が判定される。センサの出力電流の電流周波数がたまたま正常範囲に入ったとしても、それは第２の測定時間の間の判定の内、ごく少数の判定に限定され、第２の測定時間の判定結果には影響を及ぼさない。またそのために余分に必要とされる部品もなく、コストが上昇することはない。その結果、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるセンサ異常検出方法を提供できる。
【００４７】
センサ異常検出方法はさらに、第２の判定ステップによりセンサ異常が発生したと判定されたことに応答して、電力変換装置を制御して当該電力変換装置の出力を所定量だけ変化させるステップと、出力の変化に応答して、測定するステップにおける測定結果が変化するか否かによりセンサに真にセンサ異常が発生しているか否かを判定する第３の判定ステップとを含む。
【００４８】
第２の判定ステップによりセンサ異常が発生したと判定された場合、電力変換装置の出力を所定量変化させる。すると、センサが正常ならばその出力はこの変化量に応じて増加又は減少する。その変化が測定するステップで測定されれば、第３の判定ステップでセンサ異常は発生していないと判定し、さもなければセンサ異常が発生したと判定できる。そのために余分に必要とされる部品もなく、コストが上昇することはない。その結果、より低いコストで電流センサの動作が正常か異常かを高精度に判定できるセンサ異常検出方法を提供できる。
【００４９】
〔この発明の実施形態の詳細〕
［第１の実施形態］
＜構成＞
以下に説明する実施形態は、単相三線式の分散型電源ユニットを例としたものである。またこの例では、センサの１例としてＣＴセンサを用いる。
【００５０】
図１を参照して、分散型電源システム５０は、系統６０と、系統６０からそれぞれ電路Ｗ、О及びＵを介して電力の供給を受ける負荷６２、６４及び６６と、電路Ｕ及び電路Ｗに取付けられ、これら電路Ｕ及びＷを流れる電流をそれぞれ検知する２つのＣＴセンサ７０及び７２と、電路Ｕ、О及びＷに接続された出力を持ち、ＣＴセンサ７０及び７２の出力に基づき、必要に応じて負荷６２、６４及び６６に電力を供給するための分散型電源ユニット６８とを含む。
【００５１】
図２を参照して、分散型電源ユニット６８は、電源ユニット９０と、電源ユニット９０の出力する直流電流を降圧するＤＣ―ＤＣコンバータ９２と、ＤＣ―ＤＣコンバータ９２の出力する直流電流を交流電流に変換するインバータ９４と、インバータ９４と電路Ｕ及び電路Ｗの間に接続され、インバータ９４の出力が所定の電圧を超えないように制限するリミッタ９６とを含む。分散型電源ユニット６８は、これら構成要素に対し、ＣＴセンサ７０及び７２からのＣＴセンサ電流に基づいて刻々と変化する負荷消費電力の内、系統６０からの電力では不足する電力を電源ユニット９０からの出力で賄うよう電力制御を行って分散型電源システム５０の全体の経済性を高める。
【００５２】
このような出力制御を行うために、分散型電源ユニット６８は、ＣＴセンサ７０及び７２の出力を受ける制御部８０を持ち、この制御部８０により、ＣＴセンサ７０及びＣＴセンサ７２の出力に基づいて系統６０からの系統電流を測定し、その値に基づいて分散型電源ユニット６８の電源ユニット９０、ＤＣ―ＤＣコンバータ９２及びインバータ９４から負荷６２、６４及び６６に電力を供給する。なお、電源ユニットとしてこの実施形態では蓄電池を想定しているが、これ以外にも例えば太陽光発電装置、風力発電装置等を含む分散型電源ユニットについてもこの発明を適用できる。
【００５３】
ＣＴセンサ７０又は７２が電路から脱落したり、ＣＴセンサ７０又は７２の計測線が断線したりすると、分散型電源ユニット６８の制御部８０は系統電流を正常に測定できなくなる。すると、制御部８０は電力制御を正常に行えなくなる。この場合には分散型電源ユニット６８を保護停止する必要がある。したがって、ＣＴセンサ７０及び７２の動作が正常か異常かを判定する仕組みが必要である。
【００５４】
ＣＴセンサには、無負荷だと無効電流が流れ、負荷があると有効電流と無効電流とを合成した電流が流れる。この実施形態では、制御部８０は、ＣＴセンサ７０及び７２の出力のこのような性質に基づいて、ＣＴセンサ７０及び７２の動作が正常か異常かを判定し、異常と判定されたときには分散型電源ユニット６８の動作を停止する機能を持つ。この実施形態では、後述するようにこの判断を２段階とし、ＣＴセンサ異常の誤判定を避けるようにしている。
【００５５】
上記したようなＣＴセンサの動作異常を検出するために、制御部８０は以下のような構成を持つ。図３に、制御部８０のハードウェア構成を示す。図３を参照して、制御部８０は、ＣＴセンサ７０及び７２からのＣＴセンサ電流を受けＡＤ変換を行う入出力インターフェイス（以下「Ｉ／Ｆ」と呼ぶ。）１００と、入出力Ｉ／Ｆ１００が接続され、制御部８０の構成要素の間での信号の送受信の経路となるバス１０２と、いずれもバス１０２に接続されたＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０４、ＲОＭ（Read-Only  Memory）１０６、入出力Ｉ／Ｆ１０８、タイマ１１０、及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）１１２、及び入出力Ｉ／Ｆ１１４と、入出力Ｉ／Ｆ１１４に接続され、ＣＰＵ１０４の制御にしたがってエラーコード等を２ケタの数字で表示する７セグメント表示器１１６とを含む。なお、タイマ１１０は、後述する各種の区間の時間長を測定するために用いられる。また７セグメント表示器１１６は、センサ異常等が検出された際のエラー情報の表示に用いられる。以下に記載する処理は、制御部８０のＣＰＵ１０４により実行されるプログラムにより実現される。それらプログラムは例えばＲОＭ１０６に記憶され、実行時にはＲＡＭ１１２にロードされＣＰＵ１０４により実行される。これらのプログラムはＲОＭ１０６だけではなく、例えば光記憶媒体、ハードディスク等の磁気媒体等に記憶されてＲОＭ１０６に書き込まれるようにしてもよい。
【００５６】
これらの内、入出力Ｉ／Ｆ１００は図１に示すＣＴセンサ７０及び７２からのセンサ電流を受信し、ＡＤ変換してＣＰＵ１０４に入力するためのものである。入出力Ｉ／Ｆ１０８は、ＣＰＵ１０４からの制御信号を電源ユニット９０に送信するためのものである。入出力Ｉ／Ｆ１１４は、ＣＰＵ１０４からの制御にしたがって、ＣＴセンサ７０又はＣＴセンサ７２の動作が異常と判定されたときに、その内容を示すコードを表示するよう７セグメント表示器１１６に制御信号を与えたり、図２に示すＤＣ―ＤＣコンバータ９２、インバータ９４、及びリミッタ９６に与えたりするためのものである。
【００５７】
図４に、分散型電源システム５０においてＣＴセンサ７２が電路Ｗから脱落した状態を示す。この場合には、ＣＴセンサ７２からの出力は図５に示すように電路Ｗを流れる電流を反映したものではなくなり、有効ではない。このような状態を避けるため、ＣＴセンサ７２がこのような状況になっていることを検出するために想定される方法を以下に説明する。
【００５８】
図６を参照して、制御部８０は例えばＣＴセンサ７２からの出力について、５秒の判定対象区間１３０、１３２及び１３４等について、繰返し、以下に述べる条件が成立しているか否かを各区間の終わりで判定し、条件が成立していなければＣＴセンサ７２は正常、成立していればＣＴセンサ７２は異常と判定する。
【００５９】
そのための条件として、制御部８０が、ＣＴセンサ７０及び７２からのセンサ電流の実効値と電流周波数とを用いることが考えられる。具体的には、以下のような条件が成立したときにＣＴセンサの動作が異常と判定する。すなわち、ＣＴセンサ電流の実効値がしきい値未満であって、かつＣＴセンサ電流の周波数が所定の範囲外、という条件が所定の検出時限（これは５秒より短く設定される。）以上継続したときに、ＣＴセンサ７２の動作が異常と判定する。このときの電流実効値のしきい値と電流周波数の所定の範囲とは、ＣＴセンサを接続したシステムの仕様に依存するので、そのつど決定する必要がある。なお、電流周波数は、電流のゼロクロス点の間の時間を測定し、その逆数を求めることで計算できる。
【００６０】
ところが、このような条件でＣＴセンサの異常を判定しようとすると、誤判定が発生する可能性がある。ＣＴセンサに脱落等の異常が生じたときには、ＣＴセンサの出力は無効電流のみとなる。したがってその電流実効値が大きくなることはあまり考えられない。しかし、電流周波数を上に述べたようにゼロクロス点の間の時間の逆数で計算すると、その結果が上記した所定の範囲にたまたま収まる可能性がある。そうした場合にはＣＴセンサが脱落しているにもかかわらずそれが検出できないと誤って判定される。
【００６１】
例えば、図５を参照して、ＣＴセンサ７２が電路Ｗから脱落しているときのＣＴセンサ７２の出力電流は、全く平坦というわけではなくランダムな値となっている。すると、図５に示すように、ゼロクロス点の間の時間の逆数で電流周波数を計算すると、例えば１５０Ｈｚとなったり、８０Ｈｚとなったり、６０Ｈｚとなったりする。そのため、この値がたまたま所定の範囲に入ると、ＣＴセンサ７２が脱落しているにもかかわらず脱落していないと誤判定することになる。
【００６２】
この発明の第１の実施形態では、以下に説明するような方法を用いてこうした誤検出を避ける。
【００６３】
図７を参照して、制御部８０は、所定間隔（例えば５秒間隔）で以下の処理を繰返し行う。すなわち、５秒の判定対象区間１５０、１５２、１５４等の各々を、より短い基本ブロック（例えば０．１秒間隔）に分割する。図７では判定対象区間１５０、１５２、１５４等の各々が縦に短冊状に分割されて描かれているが、この短冊の各々が基本ブロックを表している。この基本ブロックの各々について、ＣＴセンサ電流の実効値がしきい値未満であって、かつＣＴセンサ電流の周波数が所定の範囲外、という条件が０．１秒の間継続したときに、ＣＴセンサ７２の動作が異常と判定する。そうでないときにはその基本ブロックは正常と判定する。これを５秒の間繰返す。５秒の判定対象区間には５０の基本ブロックが存在する。これら基本ブロックの内、異常と判定された基本ブロック（例えば図７においてハッチングされた基本ブロック１６０、１６２、１６４、１６６、及び１６８等）が半数以上であれば、すなわち判定対象区間の基本ブロックの内、異常と判定された基本ブロックの割合が５０％以上であれば、その区間においてＣＴセンサ７２にセンサ異常が発生したと判定し、異常発生時の処理を行う。判定対象区間の中で異常と判定された基本ブロックが半数未満のときはその区間を正常と判定し、ＣＴセンサ７２にはセンサ異常は発生していないと判定する。こうすると、電流周波数がたまたま正常範囲にはいったとしても、そうした基本ブロックが判定対象区間の中で半数以上となることは通常はあり得ないといってよいと思われる。その結果、上に述べたようなＣＴセンサの異常検出に誤判定が生じる可能性を小さくできる。
【００６４】
図７に示す例では、判定対象区間１５０では異常な基本ブロックの数は０である。したがって判定対象区間１５０ではＣＴセンサは正常と判定される。判定対象区間１５２では、異常な基本ブロックの数は、基本ブロック１６０及び１６２のみである。したがって判定対象区間１５２でもＣＴセンサは正常と判定される。これに対し判定対象区間１５４では、異常な基本ブロックは、基本ブロック１６４、複数の基本ブロック１６６、及び基本ブロック１６８であり、これらの数は判定対象区間１５４の中の基本ブロックの数の半数を超えているものとする。この場合、判定対象区間１５４においてＣＴセンサに異常が生じたと判定される。
【００６５】
〈電流実効値のためのしきい値の決定例〉
Ｆを系統電圧周波数（Ｈｚ）、Ｃを分散型電源ユニットの系統側コンデンサ容量（Ｆ）、Ｖを系統電圧実効値（Ｖ）とすると、ＣＴセンサが測定する無効電流（Ａ）は以下の式により算出される。
【００６６】
無効電流＝２πＦＣＶ
単相三線式系統ＡＣ２００Ｖ・５０Ｈｚの場合であって系統側コンデンサ容量＝６．６μＦであれば、無効電流＝０．４２Ａである。しきい値としてはこの無効電流の値の７５％のマージンをとった０．１０５Ａとする。すなわち、ＣＴセンサの出力の電流実効値がこのしきい値より大きければ正常と判定する。
【００６７】
〈ＣＴセンサ電流の周波数の範囲の決定例〉
この実施形態では、系統の電圧周波数の±５％（両端を含まない）を正常な範囲とし、それ以外の範囲を異常とする。すなわち、系統電圧が５０Ｈｚの場合、ＣＴセンサ電流周波数が４７．５Ｈｚ以下又は５２．５Ｈｚ以上で範囲外とする。系統電圧が６０Ｈｚの場合、ＣＴセンサ電流周波数が５７Ｈｚ以下又は６３Ｈｚ以上で範囲外とする。
【００６８】
もちろんこれは１例であって、範囲の両端を正常範囲に含めてもよい。またこれらの値は、ＣＴセンサを接続したシステムの仕様に依存するので上記した値以外となる場合が大部分である。
【００６９】
〈判定対象区間及び基本ブロックの時間長の決定例〉
基本ブロックの測定時限は、最低でも系統電圧周期以上の時間である必要がある。この実施形態では１例として０．１秒を基本ブロックの測定時限とする。また判定対象区間は基本ブロックを多数含むだけの長さが必要であり、当然基本ブロックの時間より長い時間を選択する。例えば判定対象区間は基本ブロックの測定時限より長く、例えばその５倍以上とすることが望ましい。上記したように基本ブロックの測定時限を０．１秒とするならば、判定対象区間は０．５秒以上とすることが望ましい。この実施形態では、判定対象区間は上記したように５秒（基本ブロックの測定時限の５０倍）とした。これより長くてもよいが、あまり長いとＣＴセンサの脱落の検出が遅延してしまうので５秒程度が適当である。最長でも判定対象区間の長さは基本ブロックの測定時限の１００倍程度とすることが望ましい。
【００７０】
〈プログラム構成〉
上記したＣＴセンサの異常判定は、この実施形態では、以下に述べるような制御構造を持つプログラムを制御部８０のＣＰＵ１０４が実行することにより実現される。なお以下の説明は、ＣＴセンサ７２に関する異常検出のみを行う場合のものである。ＣＴセンサ７０についても同様のプログラムを実行することでＣＴセンサ７２とは独立に異常の検出を行うことができる。
【００７１】
図８を参照して、このプログラムは、所定のサンプリング周波数でＣＴセンサの出力電流値を複数回だけ測定するステップ１８０と、ステップ１８０で測定したサンプルに基づいて、電流実効値及び電流周波数を算出するステップ１８２と、ステップ１８２で算出した電流実効値が一定値以下か否かにしたがって制御の流れを分岐させるステップ１８４とを含む。
【００７２】
このプログラムはさらに、ステップ１８４の判定が肯定のときに、ステップ１８２で算出された電流周波数が予め定めた基準周波数との差が一定値以上か否かを判定し、判定結果にしたがって制御の流れを分岐させるステップ１８６と、ステップ１８６の判定が肯定のときに、処理対象となっている基本ブロックを異常ブロックとしてマークするステップ１８８と、ステップ１８４又はステップ１８６の判定が否定のときに、処理対象となっている基本ブロックを正常ブロックとしてマークするステップ１９０とを含む。
【００７３】
このプログラムはさらに、ステップ１８８の後、及びステップ１９０の後に、判定対象区間が経過したか否か、すなわち判定対象区間の処理を開始してから５秒が経過したか否かを判定し、判定に応じて制御の流れを分岐させるステップ１９２と、ステップ１９２の判定が肯定のときに、判定対象区間の中の異常ブロックの割合を計算するステップ１９４と、ステップ１９４で計算された割合が５０％以上か否かを判定し、判定に応じて制御の流れを分岐させるステップ１９６と、ステップ１９６の判定が肯定のときに、ＣＴセンサに異常が発生したと判定し、異常が発生したことを示すフラグをセットして処理を終了するステップ２００と、ステップ１９６の判定が否定であるときに、判定対象区間が全体として正常であると判定し、異常ブロックの数等をクリアし処理を終了するステップ１９８とを含む。なお、ステップ１９２の判定が否定のときには制御をステップ１８０に戻す。
【００７４】
以上の処理を実行することにより、ＣＴセンサに異常が発生したという仮の判定を行うことができる。しかし、このような判定を行っても、分散型電源ユニット６８の出力と負荷の大きさとの間にある条件が成立すると、ＣＴセンサに異常がないにもかかわらず異常発生と誤って判定する可能性がある。その誤判定について以下に説明する。
【００７５】
図９を参照して、分散型電源システム５０において、電路Ｕと中性線Ｏとの間に１０００Ｗの負荷２３０が接続され、電路Ｗと中性線Ｏとの間に５００Ｗの負荷２３２が接続されている場合を考える。負荷の合計は１５００Ｗである。この例では、この場合に分散型電源ユニット６８から１０００Ｗを負荷に供給する仕様となっているものとする。分散型電源ユニット６８の出力を相ごとに制御することはできないため、分散型電源ユニット６８からは電路Ｕに５００Ｗ、電路Ｗに５００Ｗを供給する。電路Ｕの負荷２３０が１０００Ｗであるのに対し、分散型電源ユニット６８から電路Ｕに供給される電力は５００Ｗであり、５００Ｗだけ不足する。そのため、系統６０から不足分の５００Ｗを買電することになる。
【００７６】
一方、電路Ｗでは、負荷２３２が５００Ｗであるのに対し、分散型電源ユニット６８から５００Ｗが供給される。その結果、系統６０からの買電は０Ｗとなる。この場合、ＣＴセンサ７２がセンサ異常を検出する条件が成立することになり、ＣＴセンサ７２に何ら異常が発生していないにもかかわらず、ＣＴセンサ７２に異常が発生したと誤って判定してしまう。このような判定の誤りも防止する必要がある。
【００７７】
そこでこの実施形態では、図８に示した異常検出の第１段の判定処理に加えて、図９に示したような条件が成立したときの判定の誤りを防止するための第２段の判定処理を行う。その第２段の判定処理について以下に説明する。
【００７８】
図１０を参照して、図９に示したような状況が発生したときには、分散型電源ユニット６８の出力を変化させる。分散型電源ユニット６８の出力を増加させても減少させても良いが、この実施形態では、分散型電源ユニット６８の出力を不用意に増加させると系統６０への逆潮流が発生する危険性があるため好ましくない。そこで、例えば分散型電源ユニット６８の出力を減少させることにし、ここでは１００Ｗ減少させる。すると、理論的には電路Ｕについて見ると、分散型電源ユニット６８から負荷２３０には４５０Ｗが供給され、不足分の５５０Ｗを系統６０から買電することになる。一方、電路Ｗについて見ると、分散型電源ユニット６８から負荷２３２には４５０Ｗが供給され、５０Ｗが不足する。そのため、系統６０から５０Ｗの買電が発生する。この場合、ＣＴセンサ７２が正常であればこの５０Ｗに相当する電流に応じてＣＴセンサ７２の出力が増加するはずであり、増加が見られない場合にはＣＴセンサ７２に異常が発生したと判定できる。このような考え方で第２段の判定処理を実現するためのプログラムの制御構造を図１１にフローチャート形式で示す。なおここで分散型電源ユニット６８の出力を減少させるために、この実施形態では図２に示すリミッタ９６により分散型電源ユニット６８の出力を所定値に制限する手法を用いる。
【００７９】
図１１を参照して、このプログラムは、第１段の判定処理（図８）を行い、異常が検知されたか否かを判定し、異常が検知されるまでこの処理を繰返すステップ２５０を含む。ステップ２５０で行われる処理は図８に示すものと同じだが、ステップ１９８が終了した時点で一度処理を終了するようにすれば、この図１１のステップ２５０は図８の処理でそのまま実現できる。
【００８０】
このプログラムはさらに、ステップ２５０の判定で異常が検知されたときに、図２に示すリミッタ９６により、分散型電源ユニット６８の最大出力を９００Ｗに制限するステップ２５２と、ステップ２５２による出力制限の後、分散型電源ユニット６８の出力が安定するまで、所定時間（例えば０．１秒）待機するステップ２５４と、ステップ２５４での待機が終了した後、第２段階の異常検知処理を実行し、その結果により制御の流れを分岐させるステップ２５６とを含む。このステップ２５６では、ＣＴセンサ７２の出力の実効電流値がしきい値以下であればＣＴセンサ７２に異常が発生したと判定する（判定＝肯定）。その条件が充足されていなければ異常は発生していないと仮に判定する（判定＝否定）。
【００８１】
このプログラムはさらに、ステップ２５６の判定が否定のときに、ＣＴセンサ７２が取付けられている電路Ｗの電流が５０Ｗ以上か否かを判定するステップ２６８と、ステップ２６８の判定が肯定のときに、図２に示すリミッタ９６による出力制限を１０００Ｗに戻し、制御をステップ２５０に戻してＣＴセンサ７２の異常判定処理を最初から繰返すステップ２７０とを含む。
【００８２】
このプログラムはさらに、ステップ２５６の判定が肯定のときに、分散型電源ユニット６８の運転を停止するステップ２５８と、これまで述べたＣＴセンサの異常検出処理とは全く別個の手段によるＣＴセンサ脱落監視処理を行うステップ２６０と、ステップ２６０の結果、ＣＴセンサ７２が正常か否かを判定し、判定結果により制御を分岐させるステップ２６２と、ステップ２６２でＣＴセンサに正常ではないと判定されたことに応答して、センサ異常が発生したことを図３に示す７セグメント表示器１１６等で告知して処理を終了するステップ２６４と、ステップ２６２でＣＴセンサ７２が正常と判定されたことに応答して、図２のリミッタ９６による出力制限を１０００Ｗに戻し、制御をステップ２５０に戻すステップ２６６とを含む。
【００８３】
この第２段の判定処理では、ステップ２５２で分散型電源ユニット６８の出力を一旦減少させ、その結果、ＣＴセンサ７２の出力電流の電流実効値がしきい値以下であればＣＴセンサ７２はその時点で異常と判定される。しかしＣＴセンサ７２の出力電流の電流実効値がしきい値より大きく、またその値により表される電路Ｗの電力が５０Ｗ以上であればステップ２６８でＣＴセンサ７２は正常と判定される。これら２つの判定の条件のいずれかが成立するまで、ステップ２５６及びステップ２６８が繰返し実行され、いずれかの条件が成立すれば、ＣＴセンサ７２が異常又は正常と判定されることになる。
【００８４】
＜動作＞
上記した分散型電源システム５０の分散型電源ユニット６８において、制御部８０は以下のように動作する。なお、以下の説明はＣＴセンサ７２に関するものだけだが、ＣＴセンサ７０に関しても同じ処理が並列して実行される。
【００８５】
図１及び図２を参照して、ＣＴセンサ７０及び７２は、それぞれ電路Ｕ及び電路Ｗに流れる電流に応じたＣＴセンサ電流を制御部８０に入力する。制御部８０は、通常はこの値と予め設定された目標買電電力値に応じて、買電電力が目標値を上回らないように、かつ分散型電源ユニット６８からの出力電力で各負荷の消費電力の不足分を賄うように、かつ逆潮流が発生しないように、ＤＣ―ＤＣコンバータ９２、インバータ９４、及びリミッタ９６を調整する。
【００８６】
―第１段の判定―
図１１を参照して、制御部８０は分散型電源ユニット６８の電源がオンするとステップ２５０の処理を実行する。ここではステップ２５０の処理は図８に示すものと同等で、ステップ１９８の後に実行を終了する点だけが図８に示すものと異なる。
【００８７】
ここでは、最初に判定対象区間の各基本ブロックについて以下の処理を繰返す。図８を参照して、対象の基本ブロックについて、ステップ１８０で所定サンプリング周波数においてＣＴセンサ７２の出力電流値を測定する。続いてステップ１８２において、ステップ１８０で測定したサンプルに基づいて、電流実効値及び電流周波数を算出する。続くステップ１８４で、ステップ１８２で算出した電流実効値が一定値以下であれば制御をステップ１８６に進め、そうでない場合にはステップ１９０に進める。
【００８８】
ステップ１８４の判定が肯定のときには、ステップ１８６において、ステップ１８２で算出された電流周波数と予め定めた基準周波数との差が一定値以上か否かを判定する。判定が肯定であれば制御はステップ１８８に進み、そうでなければ制御はステップ１９０に進む。
【００８９】
ステップ１８４の判定が否定であるとき、及びステップ１８６の判定が否定であるときには、処理対象の基本ブロックの中ではＣＴセンサ７２は正常と考えられる。そこでステップ１９０で処理対象の基本ブロックについて正常としてマークする。一方、ステップ１８４及びステップ１８６の双方で判定が肯定となったときには、対象の基本ブロックは異常と判定されることになる。そこでステップ１８８において、対象の基本ブロックを異常とマークする。
【００９０】
いずれの場合にも、ステップ１９２において処理中の判定対象区間が経過したか否か、すなわち判定対象区間の処理を開始してから５秒が経過したか否かを判定する。ステップ１９２の判定が肯定のときには制御はステップ１９４に進み、判定対象区間の中の異常ブロックの割合を計算する。ステップ１９４で計算された割合が５０％以上か否かをステップ１９６で判定し、判定が肯定であればステップ２００でこの判定対象区間で異常が発生と判定し、異常が発生したことを示すフラグをセットしてこの処理を終了する。
【００９１】
ステップ１９６の判定が否定であるときには、判定対象区間が全体として正常であると判定し、ステップ１９８で異常ブロックの数等をクリアし、フラグをリセットしてこの処理を終了する。
【００９２】
ステップ１９２の判定が否定であったときには、判定対象区間の全基本ブロックに対する処理が完了していないということである。したがって、制御はステップ１８０に戻り、同じ判定対象区間の次の基本ブロックに対する処理を開始する。
【００９３】
−第２段の判定−
図１１を参照して、ステップ２５０では、フラグがセットされているか否かにより第１段の判定処理で異常が検知されたか否かを判定できる。フラグがリセットされていれば異常が検知されなかったということであり、制御はステップ２５０に戻り、図１１の処理が次の判定対象区間に対して実行される。フラグがセットされていると制御はステップ２５２に進む。
【００９４】
ステップ２５２以下では第２段の判定処理が実行される。すなわち、ステップ２５２で図２に示すリミッタ９６による出力制限値を９００Ｗに減少させる。ステップ２５４で分散型電源ユニット６８の出力が安定するまで、０．１秒だけ待機する。ステップ２５６で、第２段の異常検知処理を行う。すなわち、ステップ２５６において、ＣＴセンサ７２の出力をサンプリングし、その実効電流値がしきい値以下であればＣＴセンサ７２に異常が発生したと判定する（判定＝肯定）。この場合、制御はステップ２５８に進む。その条件が充足されていなければ異常は発生していないと仮に判定し、制御はステップ２６８に進む。
【００９５】
ステップ２５６の判定が否定のときには、ステップ２６８において、ＣＴセンサ７２が取付けられている電路Ｗの電流が５０Ｗ以上か否かを判定する。ステップ２６８の判定が肯定のときには、ＣＴセンサ７２は正常と判定され、ステップ２７０で図２に示すリミッタ９６による出力制限を１０００Ｗに戻した後、制御をステップ２５０に戻してＣＴセンサ７２の異常判定処理を最初から再開する。
【００９６】
ステップ２５６の判定が肯定のときには、ステップ２５８で分散型電源ユニット６８の運転を停止する。続いてステップ２６０で、この実施形態のＣＴセンサの異常検出処理とは全く別個の手段によるＣＴセンサ脱落監視処理を行う。ステップ２６２で、ステップ２６０の結果、ＣＴセンサ７２が正常か否かを判定する。ＣＴセンサ７２が正常ではないと判定されると、ステップ２６４でセンサ異常が発生したことを図３に示す７セグメント表示器１１６等で告知して処理を終了する。ステップ２６２でＣＴセンサ７２が正常と判定されると、図２のリミッタ９６による出力制限を１０００Ｗに戻し、制御をステップ２５０に戻すステップ２６６とを含む。ステップ２５６とステップ２６８の判定結果がいずれも否定のときには、いずれかのステップの判定結果が肯定となるまでこれら２つのステップを繰返し実行する。
【００９７】
以上のようにこの実施形態によれば、判定対象区間をより短い基本ブロックに分割し、各基本ブロックについてＣＴセンサ７２に異常が発生しているか否かを判定する。各ブロックを、異常又は正常とマークし、判定対象区間が終了した時点で、その判定対象区間の中の異常ブロックの割合がしきい値（例えば５０％）以上か否かを判定する。異常ブロックの割合がしきい値以上ならその判定対象区間でＣＴセンサ７２に異常が発生したと判定する。そうでなければその判定対象区間は正常と判定する。こうした判定により、ＣＴセンサ７２の出力電流の電流周波数がたまたま正常範囲に入ってしまうためにＣＴセンサ７２に異常が発生しているにもかかわらず正常と判定してしまう危険性を小さくできる。
【００９８】
また上記した第１段の判定で異常が発生したと判定された場合には、さらに分散型電源ユニット６８の出力を変化させ（制約によっては出力を減少させることのみ可能）、その結果、対象となるＣＴセンサが取付けられた電路に流れる電流の実効値が変化するかどうかを調べる。実効値が増加すればＣＴセンサは正常と考えられる。実効値が増加しなければＣＴセンサは異常と判定される。この結果、たまたま負荷容量と分散型電源ユニット６８の出力とが一致したためにＣＴセンサに出力が現れず、ＣＴセンサに異常が発生してしまうと誤って検出されるという問題を回避できる。
【００９９】
なお、図１１のステップ２６０で実行するＣＴ脱落監視の処理は、ＣＴの脱落について確実に判定できるのであれば、どのようなものであっても良く、例えば人手を介して確認する処理でもよいし、この実施形態と全く異なる方法でＣＴの脱落を検出する方法でもよい。例えば分散型電源ユニット６８の電源ユニット９０への強制充電に伴う電力の変化によるＣＴセンサの異常判定を行っても良い。
【０１００】
上記実施形態では、ＣＴセンサの脱落、ＣＴセンサの断線等の不具合を検出するための特別なハードウェアを必要としない。したがって制御部８０及び分散型電源ユニット６８のコストの上昇を防止できる。
【０１０１】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、第１段の異常検知で異常が発生したという仮の判定結果が得られた場合、図１１のステップ２５２に示すように、図２のリミッタ９６による出力電力の制限値を下げている。こうした処理により、第２段の異常検知を行うことができる。しかし、この発明はそうした実施形態に限定されるわけではない。例えば、分散型電源ユニット６８のように系統電力に接続されたシステムの場合には、買電目標電力値が設定されることがある。分散型電源ユニット６８はこの値を記憶する記憶装置を持っており、通常可動時の系統からの買電電力がこの目標電力値を上回らないように分散型電源ユニット６８からの出力を制御している。
【０１０２】
すなわち、分散型電源ユニット６８には、この目標買電電力値に応じて分散型電源ユニット６８の出力を制御する機能が備わっている。そこで、第１の実施形態のようにリミッタ９６を制御して分散型電源ユニット６８の出力を制限する代わりに、分散型電源ユニット６８の目標買電電力値を上げることが考えられる。目標買電電力値を上げると、上記制御の結果、分散型電源ユニット６８の出力が減少する。その結果、電路Ｗ及び電路Ｕに流れる買電電力が増加する。したがって、第１の実施形態のようにリミッタ９６を用いて分散型電源ユニット６８の出力を制限するのと同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
図１２に、この第２の実施形態に係る分散型電源ユニットの制御部が実行するプログラムの制御構造をフローチャート形式で示す。図１２に示すフローチャートが図１１に示す第１の実施形態で実行されるプログラムのフローチャートと異なるのは、図１１のステップ２５２、２６６及び２７０にそれぞれ代えて、ステップ３００、３０２、３０４及び３０６を含む点である。
【０１０４】
ステップ３００では、図２のリミッタ９６により出力を制限するのに代えて、分散型電源ユニットの中に記憶されている目標買電電力値をより大きな値に書き換える（例えば５０Ｗ→１５０Ｗ）。後に目標買電電力値を書き換え前の値に戻す必要があるので、書き換え前の値を退避しておく必要がある。この処理の結果、ステップ２５４で第１の実施形態と同様の時間待機することで、分散型電源ユニットの出力が減少した値で安定する。後は図１１に示す第１の実施形態と同様である。
【０１０５】
ただし、図１１のステップ２６４及び２６６でリミッタ９６による出力制限を元に戻していたのに代えて、この第２の実施形態では、ステップ３０２及び３０４において、ステップ３００で退避されていた書き換え前の目標買電電力値を分散型電源ユニットの目標買電電力値の記憶域に書き戻す。この結果、この第２の実施形態に係る分散型電源ユニットを含む分散型電源ユニットでも、第１の実施形態に係る分散型電源システム５０と同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
なお、上記第１の実施形態及び第２の実施形態は、いずれも制御部８０はデジタル的に分散型電源システム５０を制御している。しかしこの発明はそのようなデジタル制御を行うものには限定されない。デジタル制御技術と同様の機能を実現するアナログ回路要素でこの発明を実現することも可能である。
【０１０７】
なお、上に示した実施形態では、第２の判定対象期間が終わるたびにセンサ異常の第２段の判定を行っている。しかしこの発明はそのような実施形態には限定されない。直前の所定個数の基本ブロックに対する第１段の判定結果を記憶しているならば、第２の判定対象期間ではなく、第１段の判定結果が終了するたびに、直前の所定個数（第２の判定対象期間と同じ長さの第１段の判定個数）に対して第２段の判定を行っても良い。この場合、第２段の判定は第２の判定対象期間ごとではなく、第１の判定を行う期間ごとに行われることになり、必要な計算量が増加する。しかし、実際のセンサ異常が発生したときには、第２の判定対象期間を待たずに直ちにそれを検知できるという効果がある。
【０１０８】
また、上記実施の形態では、図１１及び図１２のステップ２５０に示すように、第１段の異常が検知された後に第２段の異常検知を行っている。しかしこの発明はそのような実施の形態には限定されない。ステップ２５０の処理をなくし、第２段の異常検知のみを行うようにしても良い。その場合、図１１及び図１２に示すいずれのプログラムも、そのままでは分散型電源ユニットの出力を不安定にさせる危険性があるので、一定時間の間隔をおいて判定を行うようにすることが望ましい。
【０１０９】
今回開示された実施形態は単に例示であって、この発明が上記した実施形態のみに制限されるわけではない。この発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
【符号の説明】
【０１１０】
５０  分散型電源システム
６０  系統
６２、６４、６６、２３０、２３２  負荷
６８  分散型電源ユニット
７０、７２  ＣＴセンサ
８０  制御部
９０  電源ユニット
９２  ＤＣ―ＤＣコンバータ
９４  インバータ
９６  リミッタ
１００、１０８、１１４  入出力Ｉ／Ｆ
１０２  バス
１０４  ＣＰＵ
１０６  ＲОＭ
１１０  タイマ
１１２  ＲＡＭ
１１６  ７セグメント表示器
１３０、１３２、１３４、１５０、１５２、１５４  判定対象区間
１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、２００、２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４、２６８、２７０、３００、３０２、３０４  ステップ
１６０、１６２、１６４、１６６、１６８  基本ブロック
【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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【図１２】
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