(57)【要約】【課題】ＦＲＴ要件を満たしつつ、無停電電源機能及び負荷平準化機能を共通の分散型電源を用いて両立する新規の電源システムを提供する。【解決手段】商用電力系統１０から重要負荷３０に給電するための電力線Ｌ１に接続された分散型電源２と、電力線Ｌ１において分散型電源２よりも商用電力系統１０側に設けられ、電力線Ｌ１を開閉する切替スイッチ３と、電力線Ｌ１において切替スイッチ３に並列接続されたインピーダンス素子４と、切替スイッチ３よりも商用電力系統１０側の電圧を検出する電圧検出部５と、電圧検出部５の検出電圧が整定値以下となった場合に切替スイッチ３を開放し、分散型電源２と商用電力系統１０とをインピーダンス素子４を介して接続する制御部６と備え、分散型電源２と商用電力系統１０とがインピーダンス素子４を介して接続された状態で、分散型電源２が逆潮流を含む運転を継続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統と重要負荷との間に設けられ、前記重要負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記商用電力系統から前記重要負荷に給電するための電力線に接続された分散型電源と、
前記電力線において前記分散型電源よりも前記商用電力系統側に設けられ、前記電力線を開閉する切替スイッチと、
前記電力線において前記切替スイッチに並列接続されたインピーダンス素子と、
前記切替スイッチよりも前記商用電力系統側の電圧を検出する系統側電圧検出部と、
前記系統側電圧検出部の検出電圧が予め定められた整定値以下となった場合に前記切替スイッチを開放し、前記分散型電源と前記商用電力系統とを前記インピーダンス素子を介して接続する制御部とを備え、
前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源が逆潮流を含む運転を継続する電源システム。
【請求項２】
前記切替スイッチよりも前記商用電力系統側の周波数変動を検出する周波数変動検出部をさらに備え、
前記重要負荷又は前記分散型電源の周波数耐量が所定の整定範囲を満たさない場合において、前記制御部は、前記周波数変動検出部により検出された周波数変動が前記周波数耐量以上であり且つ前記所定の整定範囲内に含まれる場合に前記切替スイッチを開放し、前記分散型電源と前記商用電力系統とを前記インピーダンス素子を介して接続する、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源を前記周波数耐量の範囲内で逆潮流を含む運転を継続する、請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源を前記重要負荷又は前記分散型電源の周波数耐量の小さい方の範囲内で逆潮流を含む運転を継続する、請求項３記載の電源システム。
【請求項５】
前記電力線において前記分散型電源よりも前記商用電力系統側に設けられた解列用スイッチをさらに備え、
前記制御部は、前記系統側電圧検出部の検出電圧が所定の解列条件を満たす場合に前記解列用スイッチを開放するものであり、
前記解列用スイッチが開放された状態で、前記分散型電源は前記重要負荷に給電する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項６】
前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記分散型電源側の電圧を検出する電源側電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記系統側電圧検出部の検出電圧が前記所定の解列条件を解消し、且つ前記系統側電圧検出部の検出電圧及び前記電源側電圧検出部の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に前記解列用スイッチを投入するものである、請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記商用電力系統側に設けられた系統連系用保護装置と、
前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記分散型電源側の電圧を検出する電源側電圧検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記系統連系用保護装置が不動作状態となり、且つ前記系統側電圧検出部の検出電圧及び前記電源側電圧検出部の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に前記解列用スイッチを投入するものである、請求項５記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源システムは、停電や瞬低に対して、商用電力系統から解列して重要負荷を補償する無停電電源システムと、蓄電池を充放電させることによって、ピークカット／ピークシフトなどの負荷平準化を実現する分散型電源システムとに分類される。
【０００３】
近年、蓄電池の高性能化等により、特に大容量（５００ｋＷ容量クラス以上）の蓄電池システムにおいて、無停電電源機能及び負荷平準化機能を両立するものが考えられつつある。例えば、特許文献１に示すように、無停電電源機能及び負荷平準化機能を両立した二次電池システムが考えられている。このシステムは、停電や瞬低に対しては解列して重要負荷に電力を供給するように構成されている。
【０００４】
ところで、商用電力系統に連系される分散型電源が増大しており、瞬低時にそれらの分散型電源を一斉に解列してしまうと、商用電力系統全体の電圧や周波数の維持に大きな影響を与える可能性がある。このため、瞬低時においても分散型電源を商用電力系統から解列することなく継続運転することが求められている（事故時運転継続（ＦＲＴ）要件）。
【０００５】
しかしながら、上述した電源システムでは、瞬低時に解列しているので、ＦＲＴ要件を満たすことができない。また、特許文献２に示すように、電源システムにおいて無停電電源用途の蓄電池と負荷平準化用途の蓄電池とを用いて個別に各機能を発揮するシステムとすることも考えられるが、コスト及びサイズが増大してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４０２８８６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、ＦＲＴ要件を満たしつつ、常時商用給電方式の無停電電源機能及び負荷平準化機能を共通の分散型電源を用いて両立する新規の電源システムを提供することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る電源システムは、商用電力系統と重要負荷との間に設けられ、前記重要負荷に電力を供給する電源システムであって、前記商用電力系統から前記重要負荷に給電するための電力線に接続された分散型電源と、前記電力線において前記分散型電源よりも前記商用電力系統側に設けられ、前記電力線を開閉する切替スイッチと、前記電力線において前記切替スイッチに並列接続されたインピーダンス素子と、前記切替スイッチよりも前記商用電力系統側の電圧を検出する系統側電圧検出部と、前記系統側電圧検出部の検出電圧が予め定められた整定値以下となった場合に前記切替スイッチを開放し、前記分散型電源と前記商用電力系統とを前記インピーダンス素子を介して接続する制御部とを備え、前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源が逆潮流を含む運転を継続することを特徴とする。
【０００９】
このような電源システムであれば、電力線において分散型電源よりも商用電力系統側に切替スイッチを設けるとともに、当該切替スイッチに対してインピーダンス素子を並列接続しており、商用電力系統側の電圧が整定値以下となった場合に切替スイッチを開放するので、瞬低時においても需要側設備はインピーダンス素子を介して商用電力系統と連系された状態となる。これにより、分散型電源のＦＲＴ要件を満たしつつ、瞬低時における重要負荷への電圧低下を防止することができる。その結果、ＦＲＴ要件を満たしつつ、無停電電源機能及び負荷平準化機能を共通の分散型電源を用いて両立する新規の電源システムを提供することができる。
また、電力線にインピーダンス素子と切替スイッチの並列回路部を設けるだけで良いので、装置の回路構成を簡単にすることができるとともに、通常運用時には切替スイッチに電流が流れるのでリアクトル等のインピーダンス素子に生じる損失を無くすことができる。
【００１０】
ＦＲＴ要件には、上記の通り電圧低下に対する運転継続の他に、周波数変動に対する運転継続も含まれている。また、上記構成の電源システムにおいて切替スイッチを閉じたまま分散型電源の運転を継続する場合には、商用電力系統の周波数変動に追従して分散型電源が運転を継続することになり、重要負荷への電圧・電流の周波数が変動する。ここで、重要負荷の周波数耐量がＦＲＴ要件の周波数範囲よりも小さい場合には、重要負荷が脱落してしまう。
このため、電源システムは、前記切替スイッチよりも前記商用電力系統側の周波数変動を検出する周波数変動検出部をさらに備えており、前記重要負荷又は前記分散型電源の周波数耐量が所定の整定範囲を満たさない場合において、前記制御部は、前記周波数変動検出部により検出された周波数変動が前記周波数耐量以上であり且つ前記所定の整定範囲内に含まれる場合に前記切替スイッチを開放し、前記分散型電源と前記商用電力系統とを前記インピーダンス素子を介して接続することが望ましい。
【００１１】
なお、周波数耐量は、重要負荷又は分散型電源が動作可能である許容周波数変動範囲である。また、所定の整定範囲は、ＦＲＴ要件の周波数範囲である。周波数変動がステップ上昇の場合には、例えば正常周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）から所定の変動値（５０．８Ｈｚ又は６１．０Ｈｚ）までの範囲（５０Ｈｚ〜５０．８Ｈｚ、６０Ｈｚ〜６１．０Ｈｚ）である。また、周波数変動がランプ上昇・下降の場合には、正常周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に対して所定の変化率（±２Ｈｚ／秒）の範囲内であって、所定量変動した上限整定値又は下限整定値までの範囲である。
【００１２】
このとき、前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源が前記周波数耐量の範囲内で逆潮流を含む運転を継続することが望ましい。
この構成であれば、周波数変動に対する分散型電源のＦＲＴ要件を満たしつつ、重要負荷の脱落を防止することができる。具体的には、分散型電源はインピーダンス素子を介して商用電力系統と接続される形となり、分散型電源側の電圧を周波数耐量における限界周波数未満で運転を継続すると、商用電力系統側の電圧と周波数及び位相が異なる。これに対して、インピーダンス素子により、それらの電位差による横流とそれに伴う電圧変動を抑制することで、重要負荷側の電圧を限界周波数に維持したまま、重要負荷への電圧・電流を安定させることができる。
【００１３】
具体的な分散型電源の運転態様としては、前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源が前記重要負荷又は前記分散型電源の周波数耐量の小さい方の範囲内で逆潮流を含む運転を継続することが望ましい。
【００１４】
また、電源システムは、前記電力線において前記分散型電源よりも前記商用電力系統側に設けられた解列用スイッチをさらに備えており、前記制御部は、前記系統側電圧検出部の検出電圧が所定の解列条件を満たす場合に前記解列用スイッチを開放するものであり、前記解列用スイッチが開放された状態で、前記分散型電源は前記重要負荷に給電して自立運転モードとなる。
【００１５】
さらに、電源システムは、前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記分散型電源側の電圧を検出する電源側電圧検出部をさらに備えており、前記制御部は、前記系統側電圧検出部の検出電圧が前記所定の解列条件を解消し、且つ前記系統側電圧検出部の検出電圧及び前記電源側電圧検出部の検出電圧が所定の同期検定条件を満たす場合に前記解列用スイッチを投入するものであることが望ましい。ここで、所定の同期検定条件とは、系統側電圧検出部の検出電圧の大きさ、周波数及び位相と、電源側電圧検出部の検出電圧の大きさ、周波数及び位相がそれぞれ一致していることである。
【００１６】
その他、電源システムは、前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記商用電力系統側に設けられた系統連系用保護装置と、前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記分散型電源側の電圧を検出する電源側電圧検出部とをさらに備えており、前記制御部は、前記系統連系用保護装置が不動作状態となり、且つ前記系統側電圧検出部の検出電圧及び前記電源側電圧検出部の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に前記解列用スイッチを投入するものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
このように構成した本発明によれば、ＦＲＴ要件を満たしつつ、無停電電源システムとしての機能及び分散型電源としての機能を共通の分散型電源を用いて両立する新規の電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の通常時の電源システムの状態を示す模式図である。
【図３】第１実施形態の瞬低時の電源システムの状態を示す模式図である。
【図４】瞬低発生時の補償動作のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】第２実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の動作状態の一覧を示す表である。
【図７】第２実施形態の通常時及び周波数変動時の電源システムの状態を示す模式図である。
【図８】第３実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【図９】第３実施形態の電源システムの動作を示す模式図である。
【図１０】第３実施形態の電源システムの動作を示す模式図である。
【図１１】変形実施形態の電源システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下に、本発明に係る電源システムの第１実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の電源システム１００は、図１に示すように、商用電力系統１０と重要負荷３０との間に設けられ、商用電力系統１０の異常時に重要負荷３０に電力を供給する無停電電源システムとしての機能（無停電電源機能）と、商用電力系統に対して順潮流及び逆潮流することで負荷平準化する分散型電源システムとしての機能（負荷平準化機能）を発揮するものである。
【００２０】
ここで、商用電力系統１０は、電力会社（電気事業者）の電力供給網であり、発電所、送電系統及び配電系統を有するものである。また、重要負荷２０は、停電や瞬低などの系統異常時においても電力を安定して供給すべき負荷であり、図１では１つであるが、複数あっても良い。
【００２１】
具体的に電源システム１００は、分散型電源２と、商用電力系統１０と分散型電源２及び重要負荷３０とを接続する切替スイッチ３と、切替スイッチ３に並列接続されたインピーダンス素子４と、切替スイッチ３よりも商用電力系統１０側の電圧を検出する系統側電圧検出部５と、系統側電圧検出部５の検出電圧が整定値以下となった場合に切替スイッチ３を開放する制御部６とを備えている。
【００２２】
分散型電源２は、商用電力系統１０から重要負荷３０に給電するための電力線Ｌ１に接続されている。この分散型電源２は、商用電力系統１０に連系されるものであり、例えば太陽光発電や燃料電池などの直流発電設備２１ａと電力変換装置２２とを有するもの、二次電池（蓄電池）などの電力貯蔵装置（蓄電デバイス）２１ｂと電力変換装置２２とを有するもの、風力発電やマイクロガスタービンなどの交流で出力された電気エネルギを直流に整流したうえで、電力変換装置を用いて系統連系をされる発電設備（不図示）、又は、同期発電機や誘導発電機などの交流発電設備２１ｃである。なお、電源システム１００は、少なくとも電力貯蔵装置２１ｂを備えており、その他上記何れか分散型電源２を有するものであっても良い。
【００２３】
切替スイッチ３は、電力線Ｌ１において分散型電源２の接続点よりも商用電力系統１０側に設けられて電力線Ｌ１を開閉するものであり、例えば半導体スイッチ、又は、半導体スイッチと機械式スイッチとを組み合わせたハイブリッドスイッチなどの高速切り替えが可能な切替スイッチを用いることができる。例えば半導体スイッチを用いた場合には、切替時間を２ｍ秒以下にすることができ、ゼロ点関係なく遮断することができる。また、ハイブリッドスイッチを用いた場合には、切替時間を２ｍ秒以下にすることができ、ゼロ点関係なく遮断できるだけでなく、通電損失をゼロにすることができる。なお、この切替スイッチ３は、制御部６により開閉制御される。
【００２４】
インピーダンス素子４は、前記電力線Ｌ１において切替スイッチ３に並列接続されたものであり、本実施形態では、限流リアクトルである。
【００２５】
系統側電圧検出部５は、電力線Ｌ１において切替スイッチ３よりも商用電力系統１０側の電圧を、計器用変圧器を介して検出するものである。具体的に系統側電圧検出部５は、切替スイッチ３及びインピーダンス素子４からなる並列回路よりも商用電力系統１０側に計器用変圧器を介して接続されている。
【００２６】
制御部６は、系統側電圧検出部５により検出された検出電圧と、予め定められた整定値とを比較して、前記検出電圧が整定値以下である場合に、切替スイッチ３に制御信号を出力して切替スイッチ３を開放するものである。なお、本実施形態の前記整定値は、瞬低を検出するための電圧値である。このように制御部６が切替スイッチ３を開放させることにより、商用電力系統１０と分散型電源２及び重要負荷３０とはインピーダンス素子４を介して接続された状態となる。この状態で、分散型電源は逆潮流を含む運転を継続する。
【００２７】
次に、本実施形態の電源システム１００の動作（通常時及び瞬低時）について説明する。
【００２８】
電源システム１００は、通常時には、図２に示すように、切替スイッチ３を閉じており、分散型電源２及び重要負荷３０は切替スイッチ３を介して商用電力系統１０に接続された状態である。なお、リアクトル４は切替スイッチ３に並列接続されているが、切替スイッチ３のインピーダンスは、リアクトル４のインピーダンスよりも小さいため、商用電力系統１０と分散型電源２及び重要負荷３０とは切替スイッチ３側で電力をやり取りする。分散型電源２による逆潮流によってピークカット・ピークシフトを実現することができる。
【００２９】
一方、商用電力系統１０側で短絡事故（例えば三相短絡）が発生すると、商用電力系統１０側の電圧が低下する。この電圧低下は、系統側電圧検出部５により検出される。制御部６は、系統側電圧検出部５により検出された検出電圧が整定値以下の場合には、切替スイッチ３を開放する。
【００３０】
図３に示すように、切替スイッチ３を開放すると、分散型電源２及び重要負荷３０はリアクトル４を介して商用電力系統１０に接続された状態となる。この状態で、分散型電源２から短絡事故点に流れる電流はリアクトル４により限流されて、短絡事故点に流れる事故電流が抑制されるとともに、重要負荷３０の電圧低下を防止する。また、この状態で、分散型電源２は逆潮流を含む運転を継続しており、発電出力を継続する。
【００３１】
なお、系統側電圧検出部５は、切替スイッチ３の開閉に関係なく、商用電力系統１０側の電圧を検出しており、制御部６は、系統側電圧検出部５の検出電圧が所定の復帰電圧以上となった場合、例えば商用電力系統の残電圧が８０％以上となった場合に、切替スイッチ３を閉じる。
【００３２】
次に、図１に示す構成とした電源システム１００による瞬低発生時の補償動作のシミュレーション結果を図４に示す。
【００３３】
この補償動作のシミュレーション結果は、５０％の電圧低下が０．３５秒間継続した場合の（ａ）商用電力系統側の電圧／電流波形と、（ｂ）需要家側の電圧／電流波形と、（ｃ）切替スイッチの開閉とを示している。なお、商用電力系統側の電圧／電流波形は、電力線において切替スイッチよりも商用電力系統側で検出された電圧及び電流を示すものであり、需要家側の電圧／電流波形は、電力線において分散型電源よりも重要負荷側で検出された電圧及び電流を示すものである。
【００３４】
図４のシミュレーション結果から、瞬低発生時に切替スイッチ３を開放するとともに、商用電力系統１０と分散型電源２及び重要負荷３０との間にインピーダンス素子４を介在させることによって、商用電力系統１０から分散型電源２及び重要負荷３０を解列することなく、重要負荷３０に一定の電圧・電流（電力）を供給できることが確認された。
【００３５】
このように構成した本実施形態の電源ステム１００によれば、電力線Ｌ１において分散型電源２よりも商用電力系統１０側に切替スイッチ３を設けるとともに、当該切替スイッチ３に対してリアクトル４を並列接続しており、商用電力系統１０側の電圧が整定値以下となった場合に切替スイッチ３を開放するので、瞬低時においても分散型電源２及び重要負荷３０はリアクトル４を介して商用電力系統１０に接続された状態となる。このように電源システム１００は、通常時及び瞬低時の何れであっても分散型電源２及び重要負荷３０を商用電力系統１０から切り離さないので、分散型電源２のＦＲＴ要件を満たしつつ、瞬低時における重要負荷３０への電圧低下を防止することができる。その結果、ＦＲＴ要件を満たしつつ、無停電電源機能及び負荷平準化機能を共通の分散型電源２を用いて両立する新規の電源システム１００を提供することができる。
また、電力線Ｌ１にリアクトル４と切替スイッチ３の並列回路部を設けるだけで良いので、装置１００の回路構成を簡単にすることができるとともに、通常運用時には切替スイッチ３に電流が流れるのでリアクトル４に生じる損失を無くすことができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る電源システムの第２実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の電源システム１００は、第１実施形態の電圧低下に対するＦＲＴ要件に加えて、周波数変動に対するＦＲＴ要件を満たすものである。
【００３７】
具体的には、第２実施形態の電源システム１００は、図５に示すように、前記第１実施形態の構成に加えて、切替スイッチ３よりも商用電力系統１０側の周波数変動を検出する周波数変動検出部７を備えている。この周波数変動検出部７は、系統側電圧検出部５の検出電圧から周波数変動（周波数上昇（ＯＦ）、周波数低下（ＵＦ））を検出するものである。
【００３８】
そして、制御部６は、周波数変動検出部７により検出された周波数変動に基づいて、切替スイッチ３を開閉制御する。なお、この周波数変動は、例えばステップ上昇や、ランプ上昇・下降である。
【００３９】
制御部６の具体的な切替スイッチ３の開閉制御とともに分散型電源２の動作について、図６及び図７を参照して説明する。
【００４０】
（１）分散型電源２及び重要負荷３０の周波数耐量がＦＲＴ要件の周波数範囲（所定の整定範囲）を満足する場合であって、商用電力系統１０の周波数変動がＦＲＴ要件の周波数範囲内の場合（図６の（１））、制御部６は、切替スイッチ３を投入した状態を維持する。このとき、分散型電源２は商用電力系統１０の周波数変動に追従して継続運転される（図７の（ａ））。
【００４１】
（２）分散型電源２又は重要負荷３０の少なくとも一方の周波数耐量がＦＲＴ要件の周波数範囲を満足しない場合であって、商用電力系統１０の周波数変動が小さい方の周波数耐量よりも小さい場合（図６の（２））、制御部６は、切替スイッチ３を投入した状態を維持する。このとき、分散型電源は商用電力系統の周波数変動に追従して継続運転される（図７の（ａ））。
【００４２】
（３）分散型電源２又は重要負荷３０の少なくとも一方の周波数耐量がＦＲＴ要件の周波数範囲を満足しない場合であって、商用電力系統１０の周波数変動が小さい方の周波数耐量以上であり且つＦＲＴ要件の周波数範囲内の場合（図６の（３））、制御部６は、切替スイッチ３を開放する。そうすると、分散型電源２及び重要負荷３０はリアクトル４を介して商用電力系統１０に接続された状態となる。このとき、分散型電源２の電圧を限界周波数未満で運転継続すると、系統側電圧と周波数及び位相が異なってしまう。これに対して、リアクトル４により、電位差による横流とこれに伴う電圧変動が抑制され、重要負荷側の電圧を限界周波数に維持したまま、重要負荷３０への給電を安定させることができる（図７の（ｂ））。
【００４３】
なお、周波数電動検出部７は、切替スイッチ３の開閉に関係なく、商用電力系統１０の周波数変動を検出しており、制御部６は、商用電力系統１０の周波数変動が前記小さい方の周波数耐量未満になった場合に、切替スイッチ３を閉じる。
【００４４】
このように構成した本実施形態の電源システム１００によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、周波数変動に対する分散型電源のＦＲＴ要件を満たしつつ、重要負荷の脱落を防止することができる。
【００４５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る電源システムの第３実施形態について、図面を参照して説明する。
前記第１、第２実施形態では説明を省略したが、電源システム１００では、図８に示すように、電力線Ｌ１において分散型電源２よりも商用電力系統１０側に解列用スイッチ８が設けられている。また、本実施形態の電源システム１００では、電力線Ｌ１において解列用スイッチ８よりも分散型電源２側の電圧を検出する電源側電圧検出部９が設けられている。
【００４６】
本実施形態の解列用スイッチ８は、商用電力系統１０と分散型電源２とを解列するための開閉スイッチであり、例えば機械式スイッチである。図８では、切替スイッチ３よりも商用電力系統１０側に設けられているが、切替スイッチ３よりも分散型電源２側に設けてもよい。この解列用スイッチ８は、制御部６により開閉制御される。
【００４７】
そして、制御部６は、系統側電圧検出部５の検出電圧が所定の解列条件を満たす場合に解列用スイッチ８を開放する。ここで、所定の解列条件は、系統電圧の電圧低下（検出電圧が前記整定値以下となっている状態）の継続時間が所定値以上（瞬低継続時間よりも長い時間）となることである。解列用スイッチ８が開放された状態で、分散型電源２は自立運転モードとなり重要負荷３０に給電する。なお、切替スイッチ３は既に解放されているので、解列用スイッチ８の開放による過電流はリアクトル４によって抑制される。
【００４８】
また、制御部６は、系統側電圧検出部５の検出電圧が所定の解列条件を解消し、且つ系統側電圧検出部５の検出電圧及び電源側電圧検出部９の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に解列用スイッチ８を投入するものである。
【００４９】
その他、制御部６は、周波数変動検出部７により検出された周波数変動が例えばＦＲＴ要件の周波数範囲外になる等の所定の解列条件を満たす場合にも解列用スイッチ８を開放する。このとき、制御部は、検出される周波数電動が正常範囲内となった場合に解列用スイッチ８を投入する。
【００５０】
次に電源システム１００における一連の動作について図９及び図１０を参照して説明する。なお、以下においては周波数変動については考慮しない。
（１）常時運用時
切替スイッチ３及び解列用スイッチ８を閉じた状態で、電源システム１００を系統連系して運用する。リアクトル４は切替スイッチ３に並列接続されているが、インピーダンス値の低い切替スイッチ３側を電流が流れることで、商用電力系統１０側と逆潮流を含めた有効電力のやり取りを行う（図９の（ａ））。
【００５１】
（２）瞬低発生時
系統側電圧検出部５の検出電圧により系統電圧低下（ＵＶ）を検出すると、制御部６は切替スイッチ３を開放する。この結果、切替スイッチ３に並列接続されたリアクトル４が挿入されて、分散型電源２から商用電力系統１０側に流れる過電流を限流する形で逆潮流を維持して電力供給するとともに、重要負荷３０の供給電圧の電圧低下を防止する（重要負荷３０に対してＵＰＳ動作を行う。）（図９の（ｂ））。
【００５２】
（３）系統電圧低下（系統停電などで発生）による解列時と解列後の動作
系統側電圧検出部５の検出電圧が所定の解列条件を満たす場合には、制御部６は解列用スイッチ８を開放する。その結果、分散型電源２が商用電力系統１０から解列されて、自立運転モードとなる（図１０では蓄電池を電圧源とする運転モード）（図１０の（ｃ））。なお、切替スイッチ３が既に解放されているため、解列用スイッチ８は過電流なしで解放される。
【００５３】
（４）系統健全復帰時（復電時）の動作
系統側電圧検出部５の検出電圧により商用電力系統が健全状態に戻った場合に、制御部６は切替スイッチ３を投入する。その後、系統側電圧検出部５の検出電圧と電源側電圧検出部９の検出電圧とにより同期検定条件が成立（分散型電源２の電圧の大きさ、周波数及び位相と商用電力系統１０の電圧の大きさ、周波数及び位相とが一致）した場合に、制御部６は解列用スイッチ８を投入する。これにより、上述した（１）常時運用時の動作が再開される（図１０の（ｄ））。
【００５４】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５５】
例えば、図１１に示すように、重要負荷３０がモータ３０ａと当該モータ３０ａに並列接続された力率改善用コンデンサ３０ｂとを有するものの場合には、インピーダンス素子４として抵抗を用いることが考えられる。この場合であっても、通常時及び瞬低時における切替スイッチ３の開閉制御は、前記実施形態と同様である。この構成であれば、前記実施形態の効果に加えて、インピーダンス素子４としてリアクトルを用いた場合に生じるリアクトルと力率改善用コンデンサ３０ｂとの並列共振を防ぐことができる。なお、切替スイッチ開放時に抵抗に電流が流れることになるが、切替スイッチ３が開放されている時間は数秒以下であるため、抵抗による熱損失への対応は不要である。
【００５６】
また、インピーダンス素子４としてコンデンサを用いても良いし、リアクトル、抵抗又はコンデンサの何れかを組み合わせたものであっても良い。
【００５７】
さらに、前記実施形態の系統側電圧検出部は、系統連系用保護装置が備えるものであってもよい。系統連系規程に定められた系統連系用保護装置としては、例えば過電圧継電器（ＯＶＲ）、不足電圧継電器（ＵＶＲ）、短絡方向継電器（ＤＳＲ）、地絡過電圧継電器（ＯＶＧＲ）、過周波数継電器（ＯＦＲ）、不足周波数継電器（ＵＦＲ）、転送遮断装置等を挙げることができる。この場合、制御部は、何れか１つの連係保護機器が動作した場合に、解列用スイッチを開放することが考えられる。また、制御部は、全ての系統連系用保護装置が不動作状態となり、且つ系統側電圧検出部の検出電圧及び電源側電圧検出部の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に解列用スイッチを投入することもできる。この構成であれば、連係保護機器が備える電圧検出部を用いているので、別途系統側電圧検出部を設ける必要がなく、装置構成を簡単にすることができる。
【００５８】
その上、前記実施形態の電源側電圧検出部は、解列用スイッチ及び切替スイッチの間に設けられたものであってが、分散型電源の系統接続点電圧の計測機能で代用してもよい。
【００５９】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１００・・・電源システム
１０  ・・・商用電力系統
３０  ・・・重要負荷
Ｌ１  ・・・電力線
２    ・・・分散型電源
３    ・・・切替スイッチ
４    ・・・インピーダンス素子
５    ・・・系統側電圧検出部
６    ・・・制御部
７    ・・・周波数変動検出部
８    ・・・解列用スイッチ
９    ・・・電源側電圧検出部
３０ａ・・・モータ
３０ｂ・・・力率改善用コンデンサ
【図１】
2019047656.tif 000003
【図２】
2019047656.tif 000004
【図３】
2019047656.tif 000005
【図４】
2019047656.tif 000006
【図５】
2019047656.tif 000007
【図６】
2019047656.tif 000008
【図７】
2019047656.tif 000009
【図８】
2019047656.tif 000010
【図９】
2019047656.tif 000011
【図１０】
2019047656.tif 000012
【図１１】
2019047656.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月17日(2018.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統と重要負荷との間に設けられ、前記重要負荷に電力を供給する電源システムであって、
前記商用電力系統から前記重要負荷に給電するための電力線に接続された分散型電源と、
前記電力線において前記分散型電源よりも前記商用電力系統側に設けられ、前記電力線を開閉する切替スイッチと、
前記電力線において前記切替スイッチに並列接続されたインピーダンス素子と、
前記切替スイッチよりも前記商用電力系統側の電圧を検出する系統側電圧検出部と、
前記系統側電圧検出部の検出電圧が予め定められた整定値以下となった場合に前記切替スイッチを開放し、前記分散型電源と前記商用電力系統とを前記インピーダンス素子を介して接続する制御部とを備え、
前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源が逆潮流を含む運転を継続するものであり、
前記切替スイッチよりも前記商用電力系統側の周波数変動を検出する周波数変動検出部をさらに備え、
前記重要負荷又は前記分散型電源の周波数耐量が所定の整定範囲を満たさない場合において、前記制御部は、前記周波数変動検出部により検出された周波数変動が前記周波数耐量以上であり且つ前記所定の整定範囲内に含まれる場合に前記切替スイッチを開放し、前記分散型電源と前記商用電力系統とを前記インピーダンス素子を介して接続する、電源システム。
【請求項２】
前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源を前記周波数耐量の範囲内で逆潮流を含む運転を継続する、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記分散型電源と前記商用電力系統とが前記インピーダンス素子を介して接続された状態で、前記分散型電源を前記重要負荷又は前記分散型電源の周波数耐量の小さい方の範囲内で逆潮流を含む運転を継続する、請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記電力線において前記分散型電源よりも前記商用電力系統側に設けられた解列用スイッチをさらに備え、
前記制御部は、前記系統側電圧検出部の検出電圧が所定の解列条件を満たす場合に前記解列用スイッチを開放するものであり、
前記解列用スイッチが開放された状態で、前記分散型電源は前記重要負荷に給電する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記分散型電源側の電圧を検出する電源側電圧検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記系統側電圧検出部の検出電圧が前記所定の解列条件を解消し、且つ前記系統側電圧検出部の検出電圧及び前記電源側電圧検出部の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に前記解列用スイッチを投入するものである、請求項４記載の電源システム。
【請求項６】
前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記商用電力系統側に設けられた系統連系用保護装置と、
前記電力線において前記解列用スイッチよりも前記分散型電源側の電圧を検出する電源側電圧検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記系統連系用保護装置が不動作状態となり、且つ前記系統側電圧検出部の検出電圧及び前記電源側電圧検出部の検出電圧が同期検定条件を満たす場合に前記解列用スイッチを投入するものである、請求項４記載の電源システム。