(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統に流れた電力量の値を累積して保持可能な第１蓄積部と、
前記配電系統に供給される電力の電気的特性のみに基づいて、前記配電系統を用いる自立運転の開始および終了を検出する自立運転検出部と、
前記第１蓄積部に前記電力量の値を累積させるか否かを切り替える計量切替部と、
前記自立運転が実施されているか否かを判断する判断部とを備え、
前記判断部は、前記自立運転検出部の検出結果に基づいて、前記自立運転が実施されているか否かを判断し、前記自立運転が実施されている間、前記第１蓄積部が前記電力量の値を累積しないように前記計量切替部を制御する
ことを特徴とする電力量計。
【請求項２】
配電系統に流れた電力量の値を累積して保持可能な第２蓄積部をさらに備え、
前記計量切替部は、前記自立運転が実施されている間、前記第２蓄積部に前記電力量の値を累積させる
請求項１記載の電力量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気事業者の配電系統に流れた電力量を計量する電力量計に関し、特に、配電系統を用いた自立運転を行う自立運転システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用の太陽光発電システム（ＰＶ）や蓄電池（ＳＢ）などの電源設備の普及が進んでいる。太陽光発電システムや蓄電池を保有する需要家は、電気事業者（電力会社）からの電力供給が途絶える停電が生じた場合にも、それらの電源設備を用いた自立運転により、電気を継続して使用できる。
【０００３】
また、災害による停電のように複数の需要家が属する一定の地域が停電した場合、電気事業者の配電設備（配電系統）を借用できれば、近隣の複数の需要家が電源設備を稼働させ、電力線を通して需要家間で互いに電力を融通し合うことによる、地域単位での自立運転が可能である。これを実現できれば、停電時でもその地域一帯で電気の使用を継続できるようになる。
【０００４】
下記の特許文献１には、時間帯ごとに別々に電力量を計量する電力量計が開示されている。当該電力量計では、予め定められた時間帯ごとに使用電力を分けて計量することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１８０３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の需要家が配電系統を通して電力をやり取りしての自立運転が実施される場合、各需要家に設置された商取引用の電力量計（電力会社との需給契約に基づく電気料金の算出に用いられる電力量計）も動作する。そのため、他の需要家の電源設備から供給された電力も、商取引用の電力量計に計量されてしまい、電気料金の計算に誤りが生じることになる。
【０００７】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、複数の需要家の間で電力をやり取りする自立運転が行われても、商用電力の料金計算に誤りが生じることを防止できる電力量計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】
【０００８】
本発明に係る電力量計は、配電系統に流れた電力量の値を累積して保持可能な第１蓄積部と、前記配電系統に供給される電力の電気的特性のみに基づいて、前記配電系統を用いる自立運転の開始および終了を検出する自立運転検出部と、前記第１蓄積部に前記電力量の値を累積させるか否かを切り替える計量切替部と、前記自立運転が実施されているか否かを判断する判断部とを備え、前記判断部は、前記自立運転検出部の検出結果に基づいて、前記自立運転が実施されているか否かを判断し、前記自立運転が実施されている間、前記第１蓄積部が前記電力量の値を累積しないように前記計量切替部を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電力量計によれば、自立運転時に配電系統を介して他の需要家から供給された電力が、商用電力と混同して積算されることがないため、商用電力の料金計算に誤りを生じることを防止しつつ、配電系統を利用した自立運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る自立運転システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る電力量計の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態２に係る自立運転システムの構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態２に係る電力量計の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態３に係る電力量計の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
以下、本発明に係る自立運転システムおよびそれに配備される電力量計の実施の形態について説明する。以下の説明では、配電系統の電力線のうち、電気事業者の発電所や変電所（変圧器）から各地域へ電気を送る電力線を「配電線」と称し、配電線から配電用変圧器を介して分岐し、各需要家へ電気を引き込むための電力線を「引込線」と称する。また、個々の需要家内の電力線を便宜上「屋内配線」と称するが、その配設場所は建物の内側か外側を問わない。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１に係る自立運転システムの構成を示すブロック図である。この自立運転システムの配電線１０１には、所定の位置には開閉器１０２が設置されている。事故や災害により電気事業者からの供給が停止したときには、各開閉器１０２が開放される。解放状態の複数の開閉器１０２に囲まれた区間ごとに自立運転が可能となる。配電線１０１には、配電用変圧器１０３を介して、複数の需要家２００へ電力を供給する引込線１０４が接続している。
【００１３】
各需要家２００において、引込線１０４は、自立運転に対応可能な本発明に係る電力量計（ＷＨＭ）３００を通して屋内配線２０５に接続される。電力量計３００から伸びる屋内配線２０５は、負荷設備２０１およびインバータ２０２に接続される。インバータ２０２は、太陽光発電システム（ＰＶ）２０３および蓄電池（ＳＢ）２０４などの電源設備に接され、それらの出力電力を直流から交流に変換する機能を有する。またインバータ２０２は、自立運転が実施されるときは出力する交流電力の電圧および周波数を制御する働きをする。
【００１４】
各需要家２００のインバータ２０２および電力量計３００は、通信線１０６を介して、外部の自立運転制御システム１０５に接続される。自立運転制御システム１０５は、引込線１０４を介して互いに接続する複数の需要家２００での自立運転（複数の需要家２００が配電系統（引込線１０４）を通して電力をやり取りする自立運転）の開始・終了を通知する信号（以下「自立運転通知信号」）を、通信線１０６へ出力する。よって、各需要家２００のインバータ２０２および電力量計３００は、自立運転制御システム１０５からの自立運転通知信号により、その地域で配電系統を用いる自立運転が行われるか否かを判断することができる。
【００１５】
図１の自立運転システムにおいて、例えば事故や災害により停電が発生し、配電系統を用いる自立運転が実施される場合、まず開閉器１０２が開放され、自立運転制御システム１０５が、各需要家２００へ自立運転の開始通知を送信する。各需要家２００のインバータ２０２は、太陽光発電システム２０３の出力電力や蓄電池２０４に蓄積されている電力を、所定の電圧および周波数に調整してから屋内配線２０５へ出力する。それにより、各需要家２００では、停電中も継続して負荷設備２０１に電力を供給することができる。
【００１６】
特に、配電系統を用いる自立運転では、配電系統（引込線１０４）と通して需要家２００間で電力のやり取りを行うこともできる。この場合、例えば、ある需要家２００の蓄電池２０４に蓄積された電力がゼロになっても、その需要家２００は近隣の他の需要家２００からの電力供給を受けることができる。よって地域の災害対策の強化にも寄与することができる。
【００１７】
また、停電が普及し、自立運転を終了する場合には、開閉器１０２が閉じられると共に、自立運転制御システム１０５が自立運転の終了通知を需要家２００へ送信する。開閉器１０２が閉じられることにより、各需要家２００は、電気事業者からの電力供給を受けることが可能になる。また、各需要家２００のインバータ２０２は、系統連系を行う通常の動作に切り替わる。
【００１８】
図２は、実施の形態１に係る電力量計３００の構成を示すブロック図である。当該電力量計３００は、以下のセンサ部３０１、演算部３０２、蓄積部３０３、出力部３０４、計量切替部３０５および信号入力部３０６を備えている。
【００１９】
センサ部３０１は、例えば変圧器（ＰＴ）と変流器（ＣＴ）とから構成され、電力量計３００を通過する電力の電圧および電流を下げて、演算部３０２で処理可能な値に変換する。センサ部３０１によって変換された電圧および電流は、演算部３０２に入力される。
【００２０】
演算部３０２は、例えば乗算回路と積分回路とから構成され、センサ部３０１から入力された電圧・電流に基づいて、一定周期ごとの電力量を計算する。蓄積部３０３（第１蓄積部）は、演算部３０２が算出した電力量を累積し、その累積値を、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）に記録して保持する。出力部３０４は、蓄積部３０３の不揮発性メモリに記録されている電力量の累積値を、例えば液晶表示器などに出力する。
【００２１】
これらセンサ部３０１、演算部３０２、蓄積部３０３および出力部３０４は、一般的な電子式電力量計が有するものと同様でよい。
【００２２】
本実施の形態の電力量計３００においては、演算部３０２と蓄積部３０３との間に、その間の接続／開放を切り替える単極単投（ＳＰＳＴ）型のスイッチで構成された計量切替部３０５が介在している。計量切替部３０５が演算部３０２と蓄積部３０３とを接続させている間は、演算部３０２が算出した電力量は蓄積部３０３により累積される。しかし、その接続が開放されている間は、演算部３０２が算出した電力量は蓄積部３０３へ入力されないので、その間の電力量は累積されない。つまり、計量切替部３０５は、蓄積部３０３に電力量を累積させるか否かを切り替えるように機能する。
【００２３】
計量切替部３０５の動作は、自立運転制御システム１０５からの自立運転通知信号によって制御される。すなわち、電力量計３００は、自立運転通知信号が入力される信号入力部３０６を備えており、この信号入力部３０６が、自立運転通知信号に基づいて計量切替部３０５を制御する。
【００２４】
先に述べたように、自立運転通知信号は、配電系統（引込線１０４）を用いて電力をやり取りして行う自立運転の開始・終了を通知するものである。信号入力部３０６は、自立運転通知信号に基づき、自立運転が実施されているか否かを判断し、その判断結果に応じて計量切替部３０５を制御する判断部として機能する。具体的には、信号入力部３０６は、自立運転の開始通知を受けると、計量切替部３０５を制御して蓄積部３０３と演算部３０２から切り離す。また自立運転の終了通知を受けると、蓄積部３０３を演算部３０２に接続させる。
【００２５】
従って、本実施の形態の電力量計３００は、配電系統を用いる自立運転が実施されていないときは、通常の電力量計として動作し、電気事業者から供給されて需要家２００で使用された電力量が、蓄積部３０３で累積される。一方、自立運転が実施されている間は、需要家２００で電力が使用されても、その分の電力量は蓄積部３０３で累積されない。よって、当該電力量計３００は、電力事業者から供給を受けて使用した電力量のみを累積して、出力部３０４から出力ことができる。電力量の累積値に自立運転時に使用した電力量が含まれないため、電気事業者との需給契約に基づく料金計算に、誤りが生じることを防止できる。
【００２６】
＜実施の形態２＞
実施の形態１に係る電力量計３００は、自立運転の開始と終了を、自立運転制御システム１０５からの自立運転通知信号に基づいて判断していたが、実施の形態２では、それを電力量計３００が自己判断する構成とする。
【００２７】
図３は、実施の形態２に係る自立運転システムの構成を示すブロック図である。当該自立運転システムの構成は、実施の形態１（図１）とほぼ同じであるが、自立運転制御システム１０５からの自立運転通知信号を伝達する通信線１０６が、電力量計３００に接続されていない。
【００２８】
本実施の形態のインバータ２０２は、自立運転の実施時に出力する電力（自立運転用電力）の電気的特性を、電気事業者から供給される商用電力のものから変化させる機能を有する。ここでは、インバータ２０２が、自立運転用電力の周波数を、商用電力の周波数と僅かに異なる値に設定するものとする。例えば、商用電力の周波数が５０Ｈｚであれば、インバータ２０２は、自立運転用電力の周波数を５１Ｈｚに設定する。
【００２９】
図４は、実施の形態２に係る電力量計３００の構成を示すブロック図である。当該電力量計３００は、実施の形態１の構成（図２）に対し、引込線１０４に接続した自立運転検出部３０７を設けたものである。また信号入力部３０６には、自立運転検出部３０７の出力信号が入力される。
【００３０】
自立運転検出部３０７は、商用電力と自立運転用電力との電気的特性の違いを検出し、その検出結果に基づいて、電力量計３００に供給されている電力が商用電力であるか自立運転用電力であるかを判別する機能を有している。本実施の形態では、自立運転検出部３０７を、例えば変流器（ＰＴ）とゼロクロス検出回路とを用いて構成し、周波数の変化を検出できるように構成する。
【００３１】
自立運転検出部３０７は、電力量計３００を通過する電力の周波数が、商用電力の周波数（上の例では５０Ｈｚ）から自立運転用電力の周波数（上の例では５１Ｈｚ）に変化したことを検出すると、自立運転の開始を通知する信号を信号入力部３０６に入力する。逆に、電力量計３００を通過する電力の周波数が、自立運転用電力の周波数から商用電力の周波数に変化したことを検出すると、自立運転の終了を通知する信号を信号入力部３０６に入力する。
【００３２】
信号入力部３０６は、実施の形態１と同様に、自立運転の開始通知を受けると、計量切替部３０５を制御して蓄積部３０３と演算部３０２から切り離す。また自立運転の終了通知を受けると、蓄積部３０３を演算部３０２に接続させる。
【００３３】
従って、実施の形態２に係る電力量計３００は、実施の形態１と同様に、電力事業者から供給を受けて使用した電力量のみを累積して、出力部３０４から出力ことができる。電力量の累積値に自立運転時に使用した電力量が含まれないため、電気事業者との需給契約に基づく料金計算に、誤りが生じることを防止できる。また電力量計３００が自立運転制御システム１０５からの自立運転通知信号を受ける必要がなく、そのための信号線を省略できるので、自立運転システムの構成の簡略化を図ることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、自立運転用電力と商用電力とで変化させる電気的特性は、周波数としたが、他の特性を変化させてもよい。例えば、自立運転用電力と商用電力とで電圧波形を変化させることが考えられる。その場合、インバータ２０２が、自立運転用電力の電圧波形に特定の電圧波形を重畳させ、その特定の電圧波形を自立運転検出部３０７で検出させることにより、自立運転が実施されているか否かを判断できる。
【００３５】
＜実施の形態３＞
実施の形態１，２では、配電系統を用いた自立運転を実施する間は電力量の累積を行わない構成としたため、その間に各需要家２００で使用した電力量を計量することはできない。実施の形態３では、電力量計３００に、自立運転期間中の使用電力量を累積・出力（表示）する手段を設ける。
【００３６】
図５は、実施の形態３に係る電力量計３００の構成を示すブロック図である。当該電力量計３００は、実施の形態１の構成（図２）に対し、自立運転用蓄積部３０９および自立運転用出力部３１０を設けると共に、単極単投（ＳＰＳＴ）型のスイッチである計量切替部３０５に代えて、単極双投（ＳＰＤＴ）型のスイッチである計量切替部３０８を用いたものである。
【００３７】
自立運転用蓄積部３０９および自立運転用出力部３１０は、基本的に蓄積部３０３および出力部３０４と同様の構成のものでよい。すなわち自立運転用蓄積部３０９（第２蓄積部）は、演算部３０２が算出した電力量を累積して、不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）に記録して保持することができる。自立運転用出力部３１０は、自立運転用蓄積部３０９の不揮発性メモリに記録されている電力量の累積値を、例えば液晶表示器などに出力する。
【００３８】
計量切替部３０８の動作は、自立運転制御システム１０５からの自立運転通知信号を受ける信号入力部３０６により制御される。信号入力部３０６は、自立運転の開始通知を受けると、計量切替部３０８を制御して蓄積部３０３を自立運転用蓄積部３０９に接続させる。また自立運転の終了通知を受けると、蓄積部３０３を演算部３０２に接続させる。つまり、計量切替部３０８は、自立運転が実施されており蓄積部３０３に電力量を累積させない間、代わりに計量切替部３０８に電力量を累積させるように機能する。
【００３９】
従って、本実施の形態の電力量計３００は、配電系統を用いる自立運転が実施されていないときの使用電力量（商用電力の使用量）が蓄積部３０３によって累積され、自立運転が実施されているときの使用電力量（自立運転用電力の使用量）が自立運転用蓄積部３０９によって累積される。よって、当該電力量計３００は、商用電力の使用量とは別に、自立運転用電力の使用量を計量して出力（表示）することができる。
【００４０】
なお、図５においては、実施の形態１の電力量計（図２）の構成に自立運転用蓄積部３０９および自立運転用出力部３１０を追加した構成を示したが、それらは実施の形態２の電力量（図４）の構成に追加してもよい。
【００４１】
本実施の形態の電力量計３００によれば、需要家２００ごとの自立運転用電力の使用量を知ることができるため、自立運転時における需要家２００間の電力のやり取りに応じた対価の計算を行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  配電線、１０２  開閉器、１０３  配電用変圧器、１０４  引込線、１０５  自立運転制御システム、１０６  通信線、２００  需要家、２０１  負荷設備、２０２  インバータ、２０３  太陽光発電システム、２０４  蓄電池、２０５  屋内配線、３００  電力量計、３０１  センサ部、３０２  演算部、３０３  蓄積部、３０４  出力部、３０５  計量切替部、３０６  信号入力部、３０７  自立運転検出部、３０８  計量切替部、３０９  自立運転用蓄積部、３１０  自立運転用出力部。
【図１】
0005904850.tif 000002
【図２】
0005904850.tif 000003
【図３】
0005904850.tif 000004
【図４】
0005904850.tif 000005
【図５】
0005904850.tif 000006