(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源から出力される直流を交流に変換する電力変換器と、商用電源の異常／停電を検出すると電力変換器から商用電源への電力供給出力を停止させ系統分離を行うとともに、商用電源の異常／停電の解除を検出すると系統連系を行い電力変換器から商用電源への電力供給を再開させる系統連系保護装置を具備する分散電源と、系統連系時には商用電源から電力が供給され系統分離時には電力変換器から電力が供給される共用分岐回路とを備える分散電源装置と、
複数の分散電源装置が接続され、各分散電源装置の運転を制御する表示器と、を備える分散電源システムにおいて、
表示器は、全ての分散電源が商用電源の電力供給を正常と認識している場合と全ての分散電源が商用電源の電力供給を異常と認識している場合にのみ、分散電源に対して発電の許可を与え、分散電源は発電の許可を与えられた場合にのみ発電を行うようにしたことを特徴とする分散電源システム。
【請求項２】
表示器は、いずれかの分散電源に異常が生じている場合、全ての分散電源に対して発電の許可を与えないようにしたことを特徴とする請求項１記載の分散電源システム。
【請求項３】
表示器は、いずれかの分散電源と表示器との通信に異常が生じている場合、全ての分散電源に対して発電の許可を与えないようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の分散電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池等の直流電源を用いた電源装置を商用電源と電気的に接続して、共通の負荷に電力を供給するように系統連系運転を行う分散電源システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は直流電源として太陽電池を用いた従来の分散電源装置（太陽光発電装置）の概略構成図である。図５において、１は商用電源の電力系統であり、発電所の主電源２と、発電所２からの電力を降圧して配電する発電所３と、配電線４に設けられた遮断機５と、供給された電力を降圧して各家庭に供給する柱上変圧器６とを有している。８は各家庭に設置された太陽電池であり、太陽電池８から出力される直流電圧を交流電圧に変換する系統連系型電力変換装置１０とを有して分散電源７が構成されている。
【０００３】
１２は系統連系保護回路であり、商用電源１の状態が正常であるとき解列開閉器１１を操作し、分散電源７を商用電源１と系統連系する。商用電源１の異常や停電を検出すると電力変換器９に商用電源１への電力供給を停止させ、解列開閉器１１を解列し分散電源７を系統分離させるとともに、商用電源１の異常や停電が検出されなくなると再び分散電源７と商用電源１を系統連系させるため解列開閉器１１を操作するようになっている。
【０００４】
系統連系保護回路１２が商用電源１を正常と認識し系統連系をしている場合、共用分岐回路１６には商用電源１から電力が供給され、連系保護回路１２が商用電源１を異常／停電と判断した場合には電力変換器９から電力が供給される。
【０００５】
上述した構成の分散電源装置においては、太陽電池８から直流電力が出力されると電力変換器９により所定周波数の交流電力に変換されてその交流電力が住宅内負荷に供給される一方、この分散電源からの交流電力で賄えない電力が、商用電源１から供給される。
【０００６】
図５に示した分散電源装置の基本構成において、８は太陽電池であり、１０は系統連系型電力変換装置である。この系統連系型電力変換装置１０は、上述した電力変換器９と、解列開閉器１１と、系統連系保護回路１２とにより構成される。また、系統連系型電力変換装置１０はケーブル１４にて接続される表示器１５を有している。表示器１５は、ユーザが分散電源の発電状態を容易に把握できるように、分散電源７の太陽電池８の発電による、発電電力量・積算電力量・商用電源１の状態・系統連系型電力変換装置１０の状態を表示する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような構成の分散電源装置を商用電源１に並列に複数台接続して運転を行う分散電源システム（図６参照）の場合、個々の分散電源７は個々に独立して運転させている。したがって、ある分散電源７の系統連系保護装置１２が誤って商用電源１の異常及び停電を検出し系統分離を行ったとしても、その他の分散電源７’は系統連系を継続し、太陽電池８’の電力を電力変換器９’に供給した場合、電力変換器９’は直流を交流に変換し商用電源１に電力供給を継続して行うことになる。
【０００８】
このような場合、系統分離された分散電源７において、太陽電池８に所定値以上の直流電力が供給されると、共用分岐回路１６には電力変換器９から電力が供給されることになる。しかしながら、実際の商用電源１の状態は正常であるため、商用電源１からも電力が供給される。このとき、共用分岐回路１６の接点は２種類の交流出力により充電状態となるが、両者の位相は一般的に一致していないため、切換時に発生したアーク放電により両電圧が並列接続された状態となるため過大な電流が流れ、商用電源１及び分散電源７に破損をきたす恐れがあるという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、商用電源や分散電源を破損させることなく複数の分散電源装置を並列に運転可能な分散電源システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、直流電源と、直流電源から出力される直流を交流に変換する電力変換器と、商用電源の異常／停電を検出すると電力変換器から商用電源への電力供給出力を停止させ系統分離を行うとともに、商用電源の異常／停電の解除を検出すると系統連系を行い電力変換器から商用電源への電力供給を再開させる系統連系保護装置を具備する分散電源と、系統連系時には商用電源から電力が供給され系統分離時には電力変換器から電力が供給される共用分岐回路とを備える分散電源装置と、
複数の分散電源装置が接続され、各分散電源装置の運転を制御する表示器と、を備える分散電源システムにおいて、
表示器は、全ての分散電源が商用電源の電力供給を正常と認識している場合と全ての分散電源が商用電源の電力供給を異常と認識している場合にのみ、分散電源に対して発電の許可を与え、分散電源は発電の許可を与えられた場合にのみ発電を行うようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の分散電源システムにおいて、表示器は、いずれかの分散電源に異常が生じている場合、全ての分散電源に対して発電の許可を与えないようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の分散電源システムにおいて、表示器は、いずれかの分散電源と表示器との通信に異常が生じている場合、全ての分散電源に対して発電の許可を与えないようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る分散電源システムについて図１乃至図４に基づき詳細に説明する。図１は分散電源システムの概略構成図である。図２は分散電源システムの動作を示すフローチャートである。図３は他の実施の形態に係る分散電源システムの動作を示すフローチャートである。図４は他の実施の形態に係る分散電源システムの動作を示すフローチャートである。なお、従来の技術の欄にて示した分散電源装置及び分散電源システムと同等の箇所には同じ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１４】
分散電源７は直流電源に相当する太陽電池８と系統連系型電力変換装置１０とにより構成される。そして、分散電源システム１８は複数台の分散電源７と表示器１５とにより構成される。系統連系型電力変換装置１０は、電力変換器９と、解列開閉器１１と、系統連系保護装置１２と、送受信回路１９と、センサ部１７とを備えてなる。また、表示器１５は、送受信回路１５ａと、運転制御回路１５ｂと、表示部１５ｃと、操作部１５ｄとを備えてなる。
【００１５】
電力変換器９は、直流電源である太陽電池８から入力される直流電力を交流に変換し、系統連系時には商用電源１に、系統分離時には共用分岐回路１６に交流電力を出力するものである。解列開閉器１１は、分散電源７と商用電源１とを接続及び解列するための開閉器であり、系統連系保護装置１２により制御されるようになっている。
【００１６】
系統連系保護装置１２は、センサ部１７に設けられた電圧センサ及び電流センサからの信号が入力されると、電力変換器９を制御する制御信号を出力する。また、系統連系保護装置１２は、センサ部１７からの電圧信号や電流信号により、分散電源７の系統内周波数異常や電圧異常、あるいは商用電源１の停電を検知し、これに基づいて解列開閉器１１を制御することで商用電源１から分散電源７を切り離し、電力変換器９に商用電源１への交流出力を停止させ、系統分離が確認されると電力変換器９に共用分岐回路１６へ出力を再開するように指令を与える。商用電源１の異常及び停電が解消されたことを検出すると、電力変換器９に共用分岐回路１６への交流電力出力を停止させ、解列開閉器１１を制御して分散電源７を再び系統連系させ、系統連系が確認されると電力変換器９に商用電源１への交流電流出力を再開させる。
【００１７】
また、連系保護装置１２は、太陽電池電圧や系統電圧の各状態、電力変換器９の動作状態、異常の有無等の分散電源７の運転状態を表示器１５に通知する。そのための手段として系統連系型電力変換装置１０は、送受信回路１９を、表示器１５は送受信回路１５ａを備える。なお、送受信回路１９、１５ａ間は、有線通信または無線通信のどちらであってもよい。
【００１８】
表示器１５は、送受信回路１５ａと、通知された各分散電源７の運転状態を基に演算を行い、分散電源システム１８の運転を制御するための指令を決定するとともに、表示部１５ｃに表示する内容を決定する運転制御回路１５ｂと、運転制御回路１５ｂにより決定された表示内容を表示する表示部１５ｃと、例えば運転開始又は運転停止などのユーザの要望を受け付けるための操作器１５ｄとを備えてなる。
【００１９】
次に、本実施の形態に係る分散電源システム１８の動作について図２に基づいて説明する。なお、ここでは２つの分散電源７、７’を備えた分散電源システム１８について説明するが、分散電源７の数はこれに限られるものではない。
【００２０】
分散電源７、７’はセンサ部１７、１７’からの電圧・電流の信号により商用電源１の状態を常に監視し、これにより得た商用電源１の状態を送受信回路１９、１９’を用いて表示器１５に通知する（Ｓ２１参照）。表示器１５は通知されるデータを送受信回路１５ａにより受信し、運転制御回路１５ｂにおいて各分散電源７、７’が商用電源１の状態を正常と認識しているか、異常ないしは停電と認識しているかを監視する（Ｓ１１参照）。
【００２１】
運転制御回路１５ｂは、分散電源７と分散電源７’がともに商用電源１を正常と認識している場合に系統連系発電を許可し（Ｓ１３参照）、分散電源７と分散源７’がともに商用電源１を異常ないしは停電と認識している場合に系統分離発電を許可する（Ｓ１５参照）ものであり、送受信回路１５ａを介して各分散電源７、７’に対して許可信号が通知されるようになっている。また、運転制御回路１５ｂは、分散電源７が商用電源１を正常と認識し、分散電源７’が商用電源１を異常ないしは停電と判断しているといった、分散電源７、７’において商用電源１の状態に関して認識の相違がある場合に分散電源７、７’に対してなにも通知しないようになっている。一方、分散電源７、７’は、系統連系発電許可を受けた場合のみ系統連系発電を開始し（Ｓ３０参照）、系統分離発電を許可された場合のみ系統分離発電を開始する（Ｓ２８参照）のである。
【００２２】
上述した分散電源システム１８にあっては、系統連系している分散電源７、７’のうち、分散電源７’が誤って商用電源１の異常ないしは停電を検出して系統分離を行ったとしても、両者の商用電源１の状態に対する認識が異なるため系統分離発電の許可が表示器１５から通知されないため、太陽電池８’が所定値以上の直流電力を供給したとしても分散電源７’は系統分離発電を開始することはない（Ｓ２６参照）。すなわち、系統連系発電と系統分離発電が同時に発生することはない。したがって、共用分岐回路１６’の接点に２種類の交流電圧が出力されるような危険な状態は生じないため、商用電源１及び分散電源７’に破損をきたす危険性を解消することが可能になるのである。
【００２３】
なお、さらに分散電源７から表示器１５に通知する情報として、各分散電源７、７’の異常の有無を付加し（図３のＳ１１’、Ｓ２１’参照）、表示器１５はいずれかの分散電源７、７’に異常が発生している場合は系統連系発電及び系統分離発電の許可を行わない（図３のＳ１６参照）ようにしてもよい。これにより、全ての分散電源７、７’が商用電源１を同じ状態と認識していたとしても、いずれかの分散電源７、７’に異常を生じている場合は発電許可が通知されないため、いずれかの分散電源７、７’に異常が生じているにもかかわらず発電を開始するといった危険な状態を回避することが可能になる。
【００２４】
また、送受信回路１５ａ、１９の故障等によりいずれかの分散電源７、７’からの通知がなかった場合（図４のＳ１７参照）、表示器１５はその通知のない分散電源７の商用電源１の状態認識を「不定」とし、系統連系発電及び系統分離発電の許可を全ての分散電源７、７’に通知せず、全ての分散電源７、７’が待機状態となるようにしてもよい。これにより、いずれかの分散電源７の状態が「不定」のまま、他の分散電源７が発電を開始することがなくなるため、より安全に分散電源システム１８を動作させることが可能になる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明にあっては、直流電源と、直流電源から出力される直流を交流に変換する電力変換器と、商用電源の異常／停電を検出すると電力変換器から商用電源への電力供給出力を停止させ系統分離を行うとともに、商用電源の異常／停電の解除を検出すると系統連系を行い電力変換器から商用電源への電力供給を再開させる系統連系保護装置を具備する分散電源と、系統連系時には商用電源から電力が供給され系統分離時には電力変換器から電力が供給される共用分岐回路とを備える分散電源装置と、
複数の分散電源装置が接続され、各分散電源装置の運転を制御する表示器と、を備える分散電源システムにおいて、
表示器は、全ての分散電源が商用電源の電力供給を正常と認識している場合と全ての分散電源が商用電源の電力供給を異常と認識している場合にのみ、分散電源に対して発電の許可を与え、分散電源は発電の許可を与えられた場合にのみ発電を行うようにしたので、系統連系発電と系統分離発電が同時に発生することがないため、商用電源や分散電源を破損させることなく複数の分散電源装置を並列に運転可能な分散電源システムを提供することが可能になるという効果を奏する。
【００２６】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の分散電源システムにおいて、表示器は、いずれかの分散電源に異常が生じている場合、全ての分散電源に対して発電の許可を与えないようにしたので、異常を生じたまま分散電源に発電させるといった危険な状態が生じることを回避することが可能になるという効果を奏する。
【００２７】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１又は請求項２記載の分散電源システムにおいて、表示器は、いずれかの分散電源と表示器との通信に異常が生じている場合、全ての分散電源に対して発電の許可を与えないようにしたので、分散電源の状態が表示器に認識されない状態で分散電源が発電を開始することがないため、危険な状態が通知されることなく発電が開始されることを防止することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】分散電源システムの概略構成図である。
【図２】分散電源システムの表示器の動作を示すフローチャートである。
【図３】他の実施の形態に係る分散電源システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】他の実施の形態に係る分散電源システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】従来の分散電源装置の概略構成図である。
【図６】従来の分散電源システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１      商用電源
７      分散電源
８      太陽電池
９      電力変換器
１０    系統連系型電力変換装置
１１    解列開閉器
１２    系統扇形制御回路
１３    住宅内負荷
１５    表示器
１５ａ  送受信回路
１５ｂ  運転制御回路
１５ｃ  表示部
１５ｄ  操作部
１６    共用分岐回路
１７    センサ部
１８    分散電源システム
１９    送受信回路
２０    共用分岐回路用コンセント
【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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