(57)【要約】【課題】電力系統への逆潮流が禁止されている分散電源を、系統電源ではない他の電源と組み合わせて用いる構成において、部品点数の削減が可能にする。【解決手段】電力供給システムは、電力変換装置５０と切替器３４と燃料電池２４と電流センサ３７とコントロール部とを備える。電力変換装置５０は、電力系統２０から受電不能である期間に電力を取り出す自立端子を備える。切替器３４は、負荷６０を電力系統２０に接続する第１の状態と、負荷６０を電力変換装置５０の自立端子に接続する第２の状態とを選択する。燃料電池２４は、切替器３４と負荷６０とを接続する電路に接続される。電流センサ３７は、電路において燃料電池２４と切替器３４との間で電流を監視する。燃料電池２４は、電流センサ３７の出力を用いて、燃料電池２４から切替器３４に向かう向きの電力が生じないように、出力する電力を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家に設置され電力系統から受電不能である期間に電力を取り出す自立端子を備えた電力変換装置と、
前記電力系統から受電可能である期間に負荷を前記電力系統に接続する第１の状態を選択し、前記電力系統から受電不能である期間に負荷を前記電力変換装置の前記自立端子に接続する第２の状態を選択する切替器と、
前記切替器と前記負荷とを接続する電路に接続され前記電力系統への逆潮流が禁止されている分散電源と、
前記電路において前記分散電源と前記切替器との間で電流を監視する電流センサと、
前記電流センサの出力を用いて前記分散電源から出力された電力が供給される向きを監視するコントロール部とを備え、
前記分散電源は、前記コントロール部からの指示により、前記分散電源から前記切替器に向かう向きの電力が生じないように、出力する電力を調節する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記電路に接続された複数個の分岐ブレーカと、
前記分岐ブレーカの開閉を制御するコントローラとをさらに備える
請求項１記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記分岐ブレーカのうちで、前記切替器が前記第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカを設定する設定部を備える
請求項２記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記設定部は、前記切替器が前記第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカを、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間にもオンにする設定が可能である
請求項３記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記設定部は、前記切替器が前記第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカを、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間にはオフにする設定が可能である
請求項３記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記電路を通過する電流値と前記コントロール部への入力との比率を調整する調整手段をさらに備える
請求項２〜５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記調整手段は、前記電流センサの出力を増幅し、かつ増幅率の調節が可能であるセンサ回路である
請求項６記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記電流センサは、前記電路に複数個配置され、かつ互いに感度が異っており、
前記調整手段は、前記電流センサから選択した電流センサの出力を前記コントロール部が用いるように選択する
請求項６記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記調整手段は、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間と前記第２の状態を選択している期間とに応じて前記比率を変更する
請求項６〜８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記電力変換装置は、前記調整手段に前記比率を変更するように指示する
請求項９記載の電力供給システム。
【請求項１１】
前記調整手段は、前記分散電源に内蔵されている
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１２】
前記調整手段は、前記分散電源とは別の筐体を備えている
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１３】
前記コントローラに前記電力系統または前記電力変換装置から電源が供給されない期間に、前記コントローラに給電するバックアップ用の電池をさらに備える
請求項２〜１２のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１４】
前記切替器が前記第１の状態を選択している期間においてオンにする分岐ブレーカの２次側に接続され、かつ前記電力系統から受電可能である期間に給電する負荷が接続される第２分電盤をさらに備える
請求項２〜１３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いられ、
前記電力系統への逆潮流が可能な電源と蓄電池とが接続可能であって、前記電源から前記電力系統に供給する電力を生成し、かつ前記蓄電池の充電および放電を行う変換器を備える
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１６】
請求項２〜１４のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いられ、
前記切替器と前記分岐ブレーカと前記コントローラとを備える
ことを特徴とする分電盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源を備える電力供給システム、この電力供給システムに用いる電力変換装置、この電力供給システムに用いる分電盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発電する機能を有した分散電源を蓄電池と組み合わせて用いる電力供給システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された電力供給システムは、分散電源としてガスエンジンを備えた発電ユニットを用い、無停電電源を備えた交流電源装置とを組み合わせている。
【０００３】
特許文献１に記載された技術では、発電ユニットからの逆潮流を検出するために、第１センサと第２センサとを用いている。すなわち、交流電源装置からの交流電源が供給される場合、第１センサの検出出力信号から得られる交流電源装置の電流値から電力を計算し、交流電源装置側への逆潮流とならないように発電ユニットの出力制御を行う。また、系統正常時に発電ユニットが運転中の場合、第２センサの検出出力信号から得られる商用交流電源の電流値から電力を計算し、商用交流電源への逆潮流とならないように発電ユニットの出力を制御している。
【０００４】
さらに、特許文献１に記載された技術では、発電ユニットの出力を制御する出力制御部に、第１センサと第２センサとの一方を選択して接続するスイッチが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４４２４９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された構成は、商用交流電源と交流電源装置とへの逆潮流を防止するように発電ユニットの出力を制御するために、電流を検出する第１センサと第２センサとの２個のセンサを用いている。また、第１センサと第２センサとは、スイッチを介して発電ユニットの出力制御部に接続され、商用交流電源と交流電源装置とのどちらから負荷に給電しているかに応じて、第１センサと第２センサとの一方の検出出力信号だけが出力制御部に入力される。
【０００７】
したがって、電流を検出するためのセンサが２個必要である上に、センサを選択するためのスイッチが必要であって、部品点数が多くなるという問題を有している。また、第１センサは交流電源装置に設けられ、第２センサは商用交流電源に設けられるから、第１センサと第２センサとが分散して配置され、第１センサと第２センサとの管理に手間がかかるという問題もある。
【０００８】
本発明は、電力系統への逆潮流が禁止されている分散電源を、系統電源ではない他の電源と組み合わせて用いる構成において、部品点数の削減を可能にした電力供給システムを提供することを目的とし、さらに、この電力供給システムに用いる電力変換装置、この電力供給システムに用いる分電盤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】
【０００９】
本発明に係る電力供給システムは、需要家に設置され電力系統から受電不能である期間に電力を取り出す自立端子を備えた電力変換装置と、前記電力系統から受電可能である期間に負荷を前記電力系統に接続する第１の状態を選択し、前記電力系統から受電不能である期間に負荷を前記電力変換装置の前記自立端子に接続する第２の状態を選択する切替器と、前記切替器と前記負荷とを接続する電路に接続され前記電力系統への逆潮流が禁止されている分散電源と、前記電路において前記分散電源と前記切替器との間で電流を監視する電流センサと、前記電流センサの出力を用いて前記分散電源から出力された電力が供給される向きを監視するコントロール部とを備え、前記分散電源は、前記コントロール部からの指示により、前記分散電源から前記切替器に向かう向きの電力が生じないように、出力する電力を調節することを特徴とする。
【００１０】
この電力供給システムにおいて、前記電路に接続された複数個の分岐ブレーカと、前記分岐ブレーカの開閉を制御するコントローラとをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
この電力供給システムにおいて、前記コントローラは、前記分岐ブレーカのうちで、前記切替器が前記第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカを設定する設定部を備えることが好ましい。
【００１２】
この電力供給システムにおいて、前記設定部は、前記切替器が前記第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカを、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間にもオンにする設定が可能であることが好ましい。
【００１３】
この電力供給システムにおいて、前記設定部は、前記切替器が前記第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカを、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間にはオフにする設定が可能であることが好ましい。
【００１４】
この電力供給システムにおいて、前記電路を通過する電流値と前記コントロール部への入力との比率を調整する調整手段をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
この電力供給システムにおいて、前記調整手段は、前記電流センサの出力を増幅し、かつ増幅率の調節が可能であるセンサ回路であることが好ましい。
【００１６】
この電力供給システムにおいて、前記電流センサは、前記電路に複数個配置され、かつ互いに感度が異っており、前記調整手段は、前記電流センサから選択した電流センサの出力を前記コントロール部が用いるように選択することが好ましい。
【００１７】
この電力供給システムにおいて、前記調整手段は、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間と前記第２の状態を選択している期間とに応じて前記比率を変更することが好ましい。
【００１８】
この電力供給システムにおいて、前記電力変換装置は、前記調整手段に前記比率を変更するように指示することが好ましい。
【００１９】
この電力供給システムにおいて、前記調整手段は、前記分散電源に内蔵されていることが好ましい。
【００２０】
この電力供給システムにおいて、前記調整手段は、前記分散電源とは別の筐体を備えていることが好ましい。
【００２１】
この電力供給システムにおいて、前記コントローラに前記電力系統または前記電力変換装置から電源が供給されない期間に、前記コントローラに給電するバックアップ用の電池をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
この電力供給システムにおいて、前記切替器が前記第１の状態を選択している期間においてオンにする分岐ブレーカの２次側に接続され、かつ前記電力系統から受電可能である期間に給電する負荷が接続される第２分電盤をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る電力変換装置は、上述したいずれかの電力供給システムに用いられ、前記電力系統への逆潮流が可能な電源と蓄電池とが接続可能であって、前記電源から前記電力系統に供給する電力を生成し、かつ前記蓄電池の充電および放電を行う変換器を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る分電盤は、上述したいずれかの電力供給システムに用いられ、前記切替器と前記分岐ブレーカと前記コントローラとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の構成によれば、電力系統から受電可能である期間に負荷を電力系統に接続し、電力系統から受電不能である期間に負荷を電力変換装置の自立端子に接続する切替器を備える。また、分散電源が切替器と負荷との間の電路に接続され、分散電源からの逆潮流を監視する電流センサが分散電源と切替器との間に配置されている。この構成により、電力系統への逆潮流が禁止されている分散電源を、系統電源ではない他の電源と組み合わせて用いる構成において、逆潮流を１個の電流センサで監視可能になり、部品点数の削減が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】同上に用いる分電盤の構成を示すブロック図である。
【図３】同上における消費電力と発電電力との関係を示す動作説明図である。
【図４】同上の要部の一構成例を示すブロック図である。
【図５】同上の要部の他の構成例を示すブロック図である。
【図６】実施形態２を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に説明する電力供給システムは、図１、図２に示すように、電力変換装置５０と切替器３４と分散電源（燃料電池２４）と電流センサ３７とコントロール部２４０（図４参照）とを備える。電力変換装置５０は、需要家に設置され電力系統２０から受電不能である期間に電力を取り出す自立端子を備える。切替器３４は、電力系統２０から受電可能である期間に負荷６０を電力系統２０に接続する第１の状態を選択し、電力系統２０から受電不能である期間に負荷６０を電力変換装置５０の自立端子に接続する第２の状態を選択する。燃料電池２４は、切替器３４と負荷６０とを接続する電路Ｗ３に接続される。また、燃料電池２４は、電力系統２０への逆潮流が禁止されている。電流センサ３７は、電路Ｗ３において燃料電池２４と切替器３４との間で電流を監視する。コントロール部２４０は、電流センサ３７の出力を用いて燃料電池２４から出力された電力が供給される向きを監視する。燃料電池２４は、コントロール部２４０からの指示により、燃料電池２４から切替器３４に向かう向きの電力が生じないように、出力する電力を調節する。
【００２８】
電力供給システムは、電路Ｗ３に接続された複数個の分岐ブレーカ３２と、分岐ブレーカ３２の開閉を制御するコントローラ３５とを備えることが望ましい。コントローラ３５は、分岐ブレーカ３２のうちで、切替器３４が第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカ３２を設定する設定部３５１を備えることが望ましい。
【００２９】
設定部３５１は、切替器３４が第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカ３２を、切替器３４が第１の状態を選択している期間にもオンにする設定が可能であることが望ましい。あるいは、設定部３５１は、切替器３４が第２の状態を選択している期間にオンにする分岐ブレーカ３２を、切替器３４が第１の状態を選択している期間にはオフにする設定が可能であることが望ましい。
【００３０】
電力供給システムは、電路Ｗ３を通過する電流値とコントロール部２４０への入力との比率を調整する調整手段を備えることが望ましい。調整手段は、電流センサ３７の出力を増幅し、かつ増幅率の調節が可能であるセンサ回路２４４であることが望ましい。あるいは、電流センサ３７は、電路Ｗ３に複数個配置され、かつ互いに感度が異っており、調整手段は、電流センサ３７から選択した電流センサ３７の出力をコントロール部２４０が用いるように選択することが望ましい。
【００３１】
調整手段は、切替器３４が第１の状態を選択している期間と第２の状態を選択している期間とに応じて前記比率を変更することが好ましい。
【００３２】
また、電力変換装置５０は、調整手段に前記比率を変更するように指示することが望ましい。
【００３３】
調整手段は、分散電源（燃料電池２４）に内蔵されていることが望ましい。あるいは、調整手段は、燃料電池２４とは別の筐体２４５を備えていることが望ましい。
【００３４】
コントローラ３５に電力系統２０または電力変換装置５０から電源が供給されない期間に、コントローラ３５に給電するバックアップ用の電池（蓄電池３５４）をさらに備えることが望ましい。
【００３５】
電力供給システムは、切替器３４が第１の状態を選択している期間においてオンにする分岐ブレーカ３２の２次側に接続され、かつ電力系統２０から受電可能である期間に給電する負荷６０（一般負荷６１）が接続される第２分電盤３０Ａを備えていてもよい。
【００３６】
また、以下に説明する電力変換装置５０は、電力系統２０への逆潮流が可能な電源（太陽電池２２）と蓄電池２３とが接続可能であって、太陽電池２２から電力系統２０に供給する電力を生成し、かつ蓄電池２３の充電および放電を行う変換器５１を備える。
【００３７】
以下に説明する分電盤３０は、切替器３４と分岐ブレーカ３２とコントローラ３５とを備える。
【００３８】
以下、本実施形態についてさらに詳しく説明する。本実施形態は、図１に示すように、系統電源２１と太陽電池２２と蓄電池２３と燃料電池２４との４種類の電源を設けた例を用いて説明する。系統電源２１は、電力会社のような電力供給事業者から配電線路（電力系統２０）を通して供給される電源を意味する。
【００３９】
本実施形態で用いる燃料電池２４は、メタンあるいはプロパンを含む燃料ガスの改質により生成した水素ガスを用いる構成であって、燃料電池２４の発電ユニット２４１に貯湯ユニット２４２が並設された構成を備えている。貯湯ユニット２４２は、発電ユニット２４１で生じる排熱を利用して貯湯槽内の湯温を上昇させるように構成され、コージェネレーション装置として機能する。
【００４０】
すなわち、燃料電池２４は、発電と湯沸かしとの両方の機能を有している。さらに、燃料電池２４は、貯湯槽内で湯に代えて蓄えている熱量が不足する場合に追加して加熱を行う補助熱源を備え、浴槽に溜めた湯を追い焚きする場合に用いる補助熱源を備える場合がある。燃料電池２４は、動作状態の管理に用いるリモコン装置２４３と通信可能である。リモコン装置２４３は、図示例では１台のみ示しているが、浴室用と台所用との２台であることが望ましい。
【００４１】
本実施形態では、電力系統２０への電力の逆潮流が可能な電源として、太陽電池２２を例示しているが、太陽電池２２は、風力、水力、地熱などの自然エネルギーを用いて発電する電源に代えることが可能である。また、燃料電池２４は電力系統２０への電力の逆潮流が禁止されている電源として例示している。燃料電池２４に代えて、ガスエンジン（ガスマイクロタービン）を用いて発電する発電装置を用いることも可能である。
【００４２】
図示する太陽電池２２と蓄電池２３と燃料電池２４との３種類の電源については、これらを設けるか否かを、需要家が任意に選択する。すなわち、これらの電源は必要に応じて適時に導入される。需要家がこれらの電源を導入する際には、以下に説明する分電盤３０があらかじめ設置されていれば、これらの電源を需要家に敷設された配電線Ｌ１および分岐線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に容易に接続できる。また、電源として太陽電池２２または蓄電池２３を用いる場合、交流と直流との間の電力変換を行うために電力変換装置５０が必要になる。
【００４３】
本実施形態において、太陽電池２２は、電力系統２０への給電（つまり、電力の逆潮流）が可能な電源の例として示している。つまり、電力系統２０への電力の逆潮流が許容された電源であれば、太陽電池２２は、風力、水力、地熱などの他の自然エネルギーを用いて発電する構成に置き換えることが可能である。また、本実施形態において、蓄電池２３と燃料電池２４とは、電力系統２０への電力の逆潮流が禁止された電源として扱う。
【００４４】
分電盤３０は、配電線Ｌ１に接続される主幹ブレーカ３１と、主幹ブレーカ３１の負荷側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ３２とを筐体（図示せず）に内蔵している。主幹ブレーカ３１は漏電検出機能を有している。一部の分岐ブレーカ３２は分岐線Ｌ２を通して電気負荷６１に接続され、他の分岐ブレーカ３２は分岐線Ｌ３を通して電気負荷６２に接続され、別の分岐ブレーカ３２は分岐線Ｌ４を通して管理装置６３に接続される。分岐ブレーカ３２のうちの１個は、接続線Ｌ５を介して計測装置６４に接続され、分岐ブレーカ３２のうちの別の１個は、接続線Ｌ８を介して燃料電池２４に接続される。図示例において、複数台の電気負荷６１，６２に一括して符号を付し、複数台の管理装置６３に一括して符号を付しているが、符号６１，６２，６３は個々の部材を表している。分岐ブレーカ３２は、後述するように、異常電流の通過時にオフになる（開極する）だけではなく、外部から与えられる開閉信号によって開閉が可能になるように構成されている。この種のブレーカは、ブレーカの構成に加えて電気継電器の構成を備えており、リモコンブレーカとして知られている。
【００４５】
電気負荷６１は系統電源２１から電力が供給されている期間にのみ電力が供給され、電気負荷６２は系統電源２１と上述した電源との両方から電力が供給される。つまり、電気負荷６２は、系統電源２１が停電している期間であっても、太陽電池２２、蓄電池２３、燃料電池２４のいずれかから電力が出力可能であれば、電力が供給されることになる。以下では、電気負荷６１を「一般負荷」と呼び、電気負荷６２を「自立負荷」と呼ぶ。
【００４６】
分電盤３０に設けられた分岐ブレーカ３２の一部は、管理装置６３および計測装置６４に電力を供給する経路に設けられる。管理装置６３は、一般負荷６１および自立負荷６２の動作状態、および計測装置６４の動作状態を管理するために、一般負荷６１、自立負荷６２、計測装置６４との間で通信する。一般負荷６１、自立負荷６２、計測装置６４と、管理装置６３との間の通信は、有線と無線とのどちらの通信路を用いてもよい。
【００４７】
管理装置６３は、たとえば、液晶表示器のようなフラットパネルディスプレイからなる表示装置と、表示装置の画面に重ねられたタッチパネルからなる入力装置とを、マンマシンインターフェイスとして備える。管理装置６３が一般負荷６１、自立負荷６２、計測装置６４を監視することにより得られた情報は表示装置に表示され、管理装置６３から一般負荷６１、自立負荷６２、計測装置６４に指示を与える場合は入力装置が操作される。
【００４８】
計測装置６４は、分電盤３０を通過する電力を監視する機能と、後述する電流センサ３６，３７の出力を監視する機能とを有している。計測装置６４は、分電盤３０については、需要家で消費された電力の合計と、分岐線Ｌ２，Ｌ３ごとの電力とを計測することが望ましい。計測装置６４は電力変換装置５０との間で通信可能になっている。ここに、電力変換装置５０と計測装置６４とは、一点鎖線で示す通信路を通して通信する。電力変換装置５０と計測装置６４とは、たとえば、ＲＳ４８５規格に準じたシリアル通信を行う。電力変換装置５０と計測装置６４とがＲＳ４８５規格に準じた仕様で通信することは必須ではなく、無線通信路を用いたり、有線通信路を用いて電力線搬送通信の技術による通信を行うことも可能である。これらの通信技術は、組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
なお、図では一般負荷６１、自立負荷６２、管理装置６３のそれぞれにまとめて符号を付しているが、これらの符号６１，６２，６３は個々の装置を表している。なお、一般負荷６１、自立負荷６２、管理装置６３、計測装置６４を区別する必要がない場合は、「負荷６０」として記載する。
【００５０】
ところで、分電盤３０は、主幹ブレーカ３１の１次側の電路（配電線Ｌ１）に接続された連系ブレーカ３３と、主幹ブレーカ３１の２次側であって分岐ブレーカ３２に接続される電路に挿入された切替器３４とを筐体内に備える。主幹ブレーカ３１と連系ブレーカ３３とは、配電線Ｌ１に共通に接続される。
【００５１】
さらに、分電盤３０には、主幹ブレーカ３１、分岐ブレーカ３２、連系ブレーカ３３を通過する電力の監視、および切替器３４の操作などを可能にするコントローラ３５が付設されている。コントローラ３５は、分電盤３０において分岐ブレーカ３２および切替器３４の監視および制御を行い、監視している状態を表示する機能を有する。コントローラ３５の構成は後述する。
【００５２】
連系ブレーカ３３は、太陽電池２２が発電した電力を主幹ブレーカ３１の１次側の電路に供給する経路を形成し、また、系統電源２１から受電した電力を蓄電池２３の充電に用いる経路を形成する。連系ブレーカ３３は、いわゆるリモコンブレーカであって、電力変換装置５０からの指示によりオンとオフとを切り替えるように構成されている。
【００５３】
切替器３４は、切替接点を備える電磁接触器（電流容量の大きい接点を備えるリレー）であって、主幹ブレーカ３１をすべての分岐ブレーカ３２に接続する第１の状態と、主幹ブレーカ３１をすべての分岐ブレーカ３２から切り離す第２の状態とを選択する。切替器３４が、主幹ブレーカ３１を分岐ブレーカ３２から切り離した状態では、電力変換装置５０が分岐ブレーカ３２に接続される。
【００５４】
図示例では、太陽電池２２と蓄電池２３とが、電力変換装置５０に接続されている。電力変換装置５０は、太陽電池２２が発電した直流電力を交流電力に変換する変換器５１、および２線から３線に変換するトランス５２を備える。
【００５５】
変換器５１は、太陽電池２２が発電した直流電力を、系統電源２１と等価である交流電力に変換する第１の変換回路と、蓄電池２３の充電および放電を行う第２の変換回路とを備える。また、変換器５１は、連系ブレーカ３３に接続される第１の接続部と、トランス５２に電力を供給する第２の接続部とを備える。
【００５６】
第１の接続部は、連系ブレーカ３３を介して電力系統２０に接続され、系統連系が可能になっている。具体的には、第１の接続部は、単相３線式であって、接続線Ｌ６を介して連系ブレーカ３３に接続され、主幹ブレーカ３１の１次側である配電線Ｌ１に連系ブレーカ３３を介して接続される。以下では、変換器５１における第１の接続部を「連系端子」と呼ぶ。連系端子は、電力の入力と出力とを行う。連系端子から入力される電力は系統電源２１に由来し、連系端子から出力される電力は太陽電池２２が発電した電力または蓄電池２３から放電された電力に由来する。連系端子の端子間の電圧は電力系統２０の線間電圧によって決まる。
【００５７】
一方、第２の接続部は、系統電源２１から受電可能である期間はトランス５２に電力を出力せず、系統電源２１から受電不能である期間はトランス５２に電力を出力する。系統電源２１から受電可能か否かは、変換器５１が連結端子における端子間の電圧を用いて判断する。以下では、変換器５１における第２の接続部を「自立端子」と呼ぶ。自立端子は単相２線式であって、トランス５２の１次側と２線で接続され、トランス５２への電力の出力のみを行う。また、自立端子が出力する電力は、太陽電池２２と蓄電池２３との一方に由来する。自立端子の端子間の電圧は定電圧（たとえば、２００Ｖ）に保たれる。
【００５８】
系統電源２１から受電可能か否かは、連系ブレーカ３３を介して電力系統２０に接続された連系端子における端子間の電圧を監視することにより、変換器５１が判断する。
【００５９】
ところで、トランス５２の２次側は単相３線式であって、接続線Ｌ７を介して切替器３４の一方の接点に接続される。なお、図１において、実線は系統電源２１から電力が供給されている状態を示し、破線は電力が供給されていない停電の状態を表している。
【００６０】
電力変換装置５０は、利用者による動作の指示および監視を可能にするために、リモコン装置５３と通信する。リモコン装置５３は、電力変換装置５０の動作状態を可視化する機能のほか、電力変換装置５０の動作モードを選択する機能も有している。電力変換装置５０の動作モードについては後述する。変換器５１が、太陽電池２２と蓄電池２３との電力を連系端子から出力するか自立端子から出力するかは、系統電源２１から受電可能か否かの状態と、電力変換装置５０の動作モードとに応じて定められる。
【００６１】
需要家において主幹ブレーカ３１の１次側の配電線Ｌ１には、電力系統２０から受電した電力を計量するために電流センサ２５が配置される。また、配電線Ｌ１において、電流センサ２５と主幹ブレーカ３１との間には、系統電源２１への逆潮流を検出するための電流センサ３６が配置される。電流センサ３６は、配電線Ｌ１において主幹ブレーカ３１と連系ブレーカ３３との接続点に対して系統電源２１に近い位置で電流を監視する。
【００６２】
電流センサ２５は計測装置６４に接続され、計測装置６４は、電流センサ２５が計測した電流値に基づいて電力系統２０から受電した電力を計測する。計測装置６４は、変換器５１との通信により太陽電池２２の発電量の情報を取得し、また、蓄電池２３の充電および放電に関する情報を取得する。電流センサ３６の出力は変換器５１に入力され、変換器５１は、電流センサ３６の出力に基づいて需要家から電力系統２０への逆潮流が生じているか否かを判断する。電流センサ３６は、単相３線における２本の電圧線を通過する電流を個別に検出するように配置される。
【００６３】
需要家から電力系統２０への逆潮流が生じているか否かは、電流センサ３６が監視する電流の位相と、連系端子における端子間の電圧の位相との関係を用いて判断される。連系端子における端子間の電圧は、連系端子に電気的に接続された配電線Ｌ１の線間電圧と同電圧かつ同位相になる。したがって、変換器５１は、連系端子における端子間の電圧波形と、電流センサ３６が監視する電流波形とを用い、電圧波形の１周期分について電力を積分した積分値の符号によって、逆潮流が生じているか否かを判断する。
【００６４】
電流センサ２５，３６は、具体的な構成としてトロイダルコアのようなコアを備える電流トランスを想定しているが、コアレスコイル（いわゆるロゴスキーコイル）あるいは磁気センサを用いる構成であってもよい。以下に説明する他の電流センサ２６，３７も同様であって、それぞれの電流センサ２６，３７の具体的な構成は電流センサ２５，３６の構成に準じている。
【００６５】
ところで、分岐ブレーカ３２のうちの１つは、接続線Ｌ８を通して燃料電池２４に接続される。したがって、燃料電池２４は、分岐ブレーカ３２を通して、負荷６０に給電することが可能である。ただし、本実施形態では、蓄電池２３に蓄えた電力と同様に、燃料電池２４が発電した電力については、電力系統２０への逆潮流を許容していない。つまり、燃料電池２４は、出力する電力がすべて負荷６０で消費されるように出力を調節する。
【００６６】
そこで、負荷６０で消費されない電力が生じているか否かを監視するために、電流センサ３７が、切替器３４と分岐ブレーカ３２との間の電路に設けられる。また、燃料電池２４が発電した電力を監視するために、燃料電池２４と分岐ブレーカ３２とを接続する接続線Ｌ８に電流センサ２６が配置される。電流センサ２６の出力は、計測装置６４に入力され、計測装置６４は接続線Ｌ８を通過する電力を管理する。
【００６７】
電流センサ３７の出力は燃料電池２４に入力され、燃料電池２４は電流センサ３７の出力に基づいて燃料電池２４から出力された電力が負荷６０で消費されているか否かを判断する。燃料電池２４から出力された電力に、負荷６０で消費されていない電力が含まれているか否かは、電流センサ３６の出力と同様に、電圧と電流との位相の関係に基づいて判断される。
【００６８】
また、燃料電池２４は、電力変換装置５０との間で通信し、電力系統２０から受電可能か否かを表す信号が、電力変換装置５０から通知される。つまり、電力変換装置５０における変換器５１が連系端子と自立端子とのどちらから電力を出力しているかが燃料電池２４にも通知される。図中において、電力変換装置５０と燃料電池２４との間を結ぶ一点鎖線は、電力変換装置５０から燃料電池２４に信号を通知する経路を示す。
【００６９】
図１に示す構成について、分電盤３０を中心にして記載すると、図２のようになる。図示例では、電流センサ３６，３７が分電盤３０に内蔵され、蓄電池２３が電力変換装置５０に内蔵されている。また、図示例では、切替器３４が、連系端子に接続される系統連系用の第１の開閉器３４１と、自立端子に接続される自立運転用の第２の開閉器３４２とにより構成されている。第１の開閉器３４１と第２の開閉器３４２とは同時にオンになることがないようにコントローラ３５に制御される。すなわち、コントローラ３５は、第１の開閉器３４１と第２の開閉器３４２とを、同時にオフにする期間と、一方のみをオンにする期間とを設けるように切替器３４を制御する。
【００７０】
基本的には、系統電源２１からの受電が可能である期間には第１の開閉器３４１がオンになり、系統電源２１が停電である期間には第２の開閉器３４２がオンになる。また、系統電源２１の受電時と停電時との間の移行期間には、第１の開閉器３４１と第２の開閉器３４２とは同時にオフになる。コントローラ３５は、図２に示すＰ１〜Ｐ４点の電圧を監視しており、Ｐ１〜Ｐ４点の電圧に応じて切替器３４を切り替える。この動作については後述する。
【００７１】
分電盤３０は、電力変換装置５０が接続される第１の端子台３８と、分岐ブレーカ３２のそれぞれの２次側に接続される第２の端子台３９とを備える。第１の端子台３８は、接続線Ｌ６および接続線Ｌ７を介して電力変換装置５０と接続される。図中において、スイッチ５５は第１の変換器５１の連系端子に接続され、スイッチ５６は第１の変換器５１の自立端子（またはトランス５２）に接続されている。したがって、スイッチ５５とスイッチ５６との一方をオンにすることによって、連系端子と自立端子との一方が分電盤３０に接続される。また、第２の端子台３９には、負荷６０が接続され、接続線Ｌ８を介して燃料電池２４が接続される。
【００７２】
分電盤３０は、主幹ブレーカ３１と切替器３４との間の電路Ｗ１と、連系ブレーカ３３と第１の端子台３８との間の電路Ｗ２、分岐ブレーカ３２の１次側である電路Ｗ３、第１の端子台３８と切替器３４との間の電路Ｗ４の４本を主な電路として備える。第１の開閉器３４１および第２の開閉器３４２は、コントローラ３５によって開閉が制御される。
【００７３】
コントローラ３５が第１の開閉器３４１をオンにすると、主幹ブレーカ３１が電路Ｗ３を通して分岐ブレーカ３２に接続され、電力変換装置５０における変換器５１（図１参照）が第２の経路Ｗ２を通して主幹ブレーカ３１に接続される。したがって、系統電源２１と電力変換装置５０との両方から分岐ブレーカ３２に電力が供給される。
【００７４】
一方、コントローラ３５が第２の開閉器３４２をオンにすると、電力変換装置５０におけるトランス５２（変換器５１の自立端子）が電路Ｗ３と電路Ｗ４とを通して分岐ブレーカ３２に接続される。また、第１の開閉器３４１がオフであるから、分岐ブレーカ３２には系統電源２１からの電力は供給されない。分岐ブレーカ３２に燃料電池２４が接続されている場合、電力変換装置５０と燃料電池２４とが電源となって、分岐ブレーカ３２に電力を供給する。
【００７５】
コントローラ３５は、Ａ／Ｄ変換器およびインターフェイス部を備えるマイコンを用いて構成された制御部３５０を備える。ただし、制御部３５０がプロセッサとメモリとを一体に備えるマイコンを用いて構成されることは必須ではなく、制御部３５０は個別部品で構成されていてもよい。
【００７６】
制御部３５０は分岐ブレーカ３２と切替器３４との開閉を制御する機能を有し、分岐ブレーカ３２を通過した電力を監視する機能を有する。制御部３５０による分岐ブレーカ３２および切替器３４は、上述した電路Ｗ１〜Ｗ３の電圧の状態に応じて開閉が制御される。また、図に示していないが、制御部３５０は電力変換装置５０と通信し、電力変換装置５０からの指示を受けて切替器３４の開閉を制御する。
【００７７】
さらに、コントローラ３５は、制御部３５０の動作を設定する設定部３５１と、切替器３４の開閉の状態などを示すための表示灯３５２および表示器３５３とを備える。表示灯３５２は、たとえば発光ダイオードが用いられ、表示器３５３は、たとえば液晶表示器が用いられる。
【００７８】
設定部３５１は、系統電源２１が停電である期間において、オンにしておく分岐ブレーカ３２を設定するために設けられている。つまり、系統電源２１からの電力の供給が停止し、切替器３４が電力変換装置５０を選択している期間であって、利用可能な電力が制限される場合に、オンにする分岐ブレーカ３２を設定部３５１で選択することが可能になる。この構成により、特定の分岐ブレーカ３２のみがオンになり、消費電力が抑制される。
【００７９】
つまり、切替器３４が電力変換装置５０を選択している期間において、停電時にオンにすべき自立負荷６２、停電時か否かにかかわらず電力を供給し続けなければならない管理装置６３および計測装置６４などに給電する経路に設けられた分岐ブレーカ３２をオンにすることが可能になる。系統電源２１が停電である期間において、どの分岐ブレーカ３２をオンにするかは、設定部３５１によりあらかじめ設定される。
【００８０】
なお、設定部３５１は、系統電源２１が停電であるか否かにかかわらずオンになる分岐ブレーカ３２を選択する機能に加えて、系統電源２１から給電されない期間のみにオンになる特定の分岐ブレーカ３２を選択する機能を有することが望ましい。後者の機能があれば、特定の自立負荷６２を系統電源２１の停電時にのみ動作させることが可能である。
【００８１】
コントローラ３５が動作するための電源は、電路Ｗ２または電路Ｗ４から受電する場合と、分電盤３０に内蔵した電池（蓄電池３５４）から受電する場合とがある。電路Ｗ２と電路Ｗ４とから受電する場合は、交流電力を直流電力に変換する電源回路３５５が用いられる。電源回路３５５は、系統電源２１と太陽電池２２と蓄電池２３と燃料電池２４とのいずれかから電力が供給されている期間に、コントローラ３５の内部回路（制御部３５０など）を動作させる電力を出力する。
【００８２】
一方、系統電源２１と太陽電池２２と蓄電池２３と燃料電池２４とのいずれからも電力が得られない場合、分電盤３０に内蔵したバックアップ用の電池（蓄電池３５４）の電力がコントローラ３５の内部回路に給電される。蓄電池３５４は、電源回路３５５の出力が得られる期間には電源回路３５５から供給される電力で充電回路３５６を通して充電され、電源回路３５５から出力が得られなくなると放電回路３５７を通してコントローラ３５の内部回路に電力を供給する。なお、図示例では、バックアップ用の電池は、蓄電池３５４であるが、１次電池に代えることも可能である。１次電池を用いる場合は、充電回路３５６は不要である。
【００８３】
以下に本実施形態の動作を説明する。電力変換装置５０は、リモコン装置５３を用いて動作モードが選択される。電力変換装置５０は、経済優先モード（第１の動作モード）と、環境優先モード（第２の動作モード）と、蓄電優先モード（第３の動作モード）との少なくとも３種類の動作モードが選択可能になっている。
【００８４】
経済優先モードは、系統電源２１から購入する電力の対価を減少させ、かつ配電線Ｌ１への逆潮流によって得られる利益を増大させることを目的とした動作モードである。環境優先モードは、系統電源２１から購入する電力量を低減することを目的とした動作モードである。また、蓄電優先モードは、系統電源２１からの給電が停止した場合に備えて、蓄電池２３を、つねにほぼ満充電の状態に維持する動作モードである。
【００８５】
いま、負荷６０に消費される電力が図３の特性（１）のように増減し、太陽電池２２が発電する電力が図３の特性（２）のように増減する場合を想定する。なお、図３の縦軸は電力である。以下では、需要家の負荷６０が消費する総電力を「消費電力」と呼ぶ。消費電力は、分電盤３０に設けられた図示しない電流センサの出力に基づいて計測装置６４が計測している。
【００８６】
図３の下部には、時間帯の目安を表すために、「夜間」「朝」「昼間」「晩」の文字を記載している。「朝」「昼間」「晩」「夜間」は、系統電源２１から電力を購入する場合の電気料金の単価に対応する時間帯を表しており、「夜間」は電気料金の単価がもっとも安い時間帯に対応し、「昼間」「晩」は電気料金が高い時間帯に対応する。また、「朝」「昼間」は太陽電池２２の発電量が比較的多い時間帯であり、「晩」は太陽電池２２の発電がほぼ停止している時間帯、「夜間」は太陽電池２２から電力が得られない時間帯になる。
【００８７】
特性（１）と特性（２）とを組合せると、図３に示す４つの領域Ｄ１〜Ｄ４に区分できる。領域Ｄ１，Ｄ２は太陽電池２２が発電していない領域であって、太陽電池２２以外の電源から電力を供給しなければならないことになる。また、領域Ｄ３，Ｄ４は太陽電池２２が発電している領域であり、領域Ｄ４は、太陽電池２２が発電した電力のうち消費電力を差し引いた余剰分（以下、「余剰電力」という）の領域である。
【００８８】
経済優先モードは、領域Ｄ４の余剰電力が生じると、配電線Ｌ１に余剰電力の逆潮流を行うことによって売電による収入を得るように動作する。また、蓄電池２３の充電は、太陽電池２２が発電した電力ではなく、電気料金の単価が安い「夜間」に系統電源２１から受電した電力で行い、蓄電池２３の放電は、「昼間」「晩」の時間帯に必要に応じて行う。つまり、消費電力を太陽電池２２が発電する電力で充足できる期間は、余剰電力の逆潮流を行い、太陽電池２２が発電する電力では消費電力を充足できない期間は、蓄電池２３の電力を利用することにより、電力系統２０から受電する電力を抑制する。
【００８９】
環境優先モードは、領域Ｄ４の余剰電力を蓄電池２３の充電に用い、太陽電池２２から電力が得られない「晩」「夜間」に蓄電池２３から放電して消費電力に充当させる。この場合、蓄電池２３に蓄電された電力が消費電力を充足しない場合に、不足分を系統電源２１から受電することになるが、系統電源２１から受電する電力量が低減される。その結果、消費電力に充当する電力の大部分が再生可能エネルギーになり、環境負荷を低減するという目的に沿うことになる。
【００９０】
蓄電優先モードは、太陽電池２２が発電する電力に関係なく、蓄電池２３がほぼ満充電の状態になるまで充電し、充電が完了するとトリクル充電のような満充電に保つ充電を行うだけで、放電せずに待機する。この場合、系統電源２１からの給電が停止すると、蓄電池２３に蓄電された電力を用いて電力の供給を開始する。
【００９１】
上述したように、蓄電池２３は、環境優先モードでは必要があればいつでも放電し、経済優先モードでは「昼間」「晩」にのみ放電が許可される。本実施形態は、蓄電池２３の放電が許容されたこれらの期間に、燃料電池２４の連携を可能にしている。
【００９２】
ここに、燃料電池２４が発電する電力には上限値があり、この上限値が太陽電池２２が発電する最大電力と比較して数分の１程度になるように、太陽電池２２と燃料電池２４との組合せが定められる。たとえば、太陽電池２２が発電する最大電力が３ｋＷであり、燃料電池２４が発電する電力の上限値が７５０Ｗである組合せが採用される。
【００９３】
燃料電池２４は、蓄電池２３の放電が許容されている期間において、負荷６０による消費電力が、燃料電池２４が出力する電力の上限値以下である場合は、燃料電池２４の発電電力を消費電力に充当する。一方、燃料電池２４は、この期間において、負荷６０による消費電力が、燃料電池２４が出力する電力の上限値を超える場合は、蓄電池２３に蓄電された電力を不足分に充当する。
【００９４】
なお、経済優先モードにおいて蓄電池２３に充電する「夜間」の時間帯、環境優先モードにおいて余剰電力により蓄電池２３に充電する時間帯、蓄電優先モードが選択されている状態では、燃料電池２４から蓄電池２３に充電されないようにしている。つまり、分電盤３０における分岐ブレーカ３２の上流側に設けられた電流センサ３７を燃料電池２４に接続しているから、燃料電池２４から出力された電力がすべて負荷６０で消費されているか否かを管理することが可能になる。
【００９５】
以下では、環境優先モードを想定して動作を簡単に説明する。変換器５１は、夜間のように太陽電池２２が発電しない期間には、蓄電池２３の残容量があらかじめ設定された下限値以上であれば、蓄電池２３の電力を用いて需要家の配電線Ｌに電力を供給する。このとき、変換器５１は、電流センサ３６の出力を監視し、蓄電池２３から電力系統２０に電力が供給されないように出力を調節する。すなわち、変換器５１は蓄電池２３から放電する電力が、負荷６０による消費電力を超えないように出力を調節する。
【００９６】
制御部３５０は、上述したように図２に示すＰ１〜Ｐ４点の電圧を監視し、第１の開閉器３４１、第２の開閉器３４２、分岐ブレーカ３２を制御する。また、制御部３５０は、分岐ブレーカ３２の２次側の電圧も監視している。Ｐ１点は主幹ブレーカ３１と切替器３４（第１の開閉器３４１）との間の電路Ｗ１に設定され、Ｐ２点は連系ブレーカ３３と第１の端子台３８との間の電路Ｗ２に設定される。また、Ｐ３点は分岐ブレーカ３２の１次側であって分岐ブレーカ３２と切替器３４との間の電路Ｗ３に設定され、Ｐ４点は第１の端子台３８と切替器３４との間の電路Ｗ４に設定される。
【００９７】
分電盤３０の制御部３５０は、図２に示すＰ１点の電圧が系統電源２１の電圧（たとえば、２００Ｖ）であれば、系統電源２１から受電可能であると判断し、第１の開閉器３４１をオンにする。第１の開閉器３４１がオンになれば、系統電源２１と電力変換装置５０との電力が主幹ブレーカ３１を介して分岐ブレーカ３２に供給され、オンである分岐ブレーカ３２に接続されている負荷６０に給電される。
【００９８】
制御部３５０は、Ｐ１，Ｐ３点の電圧と、第１の開閉器３４１に対する開閉の指示との関係によって、第１の開閉器３４１の接点の溶着などの異常を監視する。たとえば、第１の開閉器３４１と第２の開閉器３４２とがともにオフであるようにコントローラ３５が指示している期間に、Ｐ３点で電圧が検出されると、制御部３５０は、第１の開閉器３４１または第２の開閉器３４２に接点の溶着が生じていると判断する。
【００９９】
ところで、第１の開閉器３４１がオンである期間に給電される負荷６０の種類と、第２の開閉器３４２がオンである期間に給電される負荷６０の種類とは、上述したように、設定部３５１により選択可能である。言い換えると、制御部３５０は、設定部３５１での設定内容に従って、系統電源２１からの受電時にオンにする分岐ブレーカ３２と、系統電源２１の停電時にオンにする分岐ブレーカ３２とを選択する。
【０１００】
通常、一般負荷６１が接続された分岐ブレーカ３２は、系統電源２１からの受電時にオンになり、系統電源２１の停電時にオフになる。また、自立負荷６２、管理装置６３、計測装置６４が接続された分岐ブレーカ３２は、系統電源２１から受電しているか系統電源２１が停電しているかにかかわらずオンになる。もちろん、分岐ブレーカ３２に接続されている自立負荷６２の種類によっては、分岐ブレーカ３２を、系統電源２１の停電時にのみオンにしてもよい。また、接続線Ｌ８を通して燃料電池２４が接続されている分岐ブレーカ３２は、系統電源２１から受電している期間と系統電源２１が停電している期間とのいずれにおいてもオンになるように制御される。
【０１０１】
制御部３５０は、系統電源２１から受電し系統連系を行っている期間と、系統電源２１が停電し自立運転を行っている期間とを、Ｐ１〜Ｐ４点の電圧の関係によって知ることができる。また、制御部３５０は、切替器３４の接点に異常が生じているか否かもＰ１〜Ｐ４点の電圧の関係によって知ることができる。表示灯３５２は、系統連系と自立運転との別、切替器３４の接点に異常が生じているか否かなどの表示を行う。また、表示器３５３は、設定部３５１が設定した設定の状態、分岐ブレーカ３２ごとの通過電力などが表示される。
【０１０２】
一方、系統電源２１が停電すると、電力系統２０の線間電圧が０になり、結果的に変換器５１の連系端子の端子間の電圧も０になるから、Ｐ１点で電圧が検出されなくなる。制御部３５０は、Ｐ１点の電圧が検出されなくなると、第１の開閉器３４１をオフにする。また、電力変換装置５０は、連系端子の端子間の電圧が０になることにより系統電源２１の停電と認識して、連系ブレーカ３３にオフを指示し、自立端子からの電力の出力を開始する。このとき、Ｐ２点の電圧が０になり、Ｐ４点から電圧が得られるから、電源回路３５５は、電力変換装置５０の自立端子から受電することになる。
【０１０３】
Ｐ４点の電圧が立ち上がると、制御部３５０は第２の開閉器３４２をオンにし、電力変換装置５０の自立端子から分岐ブレーカ３２に電力を供給する。このとき、制御部３５０は、設定部３５１で選択されている負荷６０が接続されている分岐ブレーカ３２をオンにする。つまり、自立運転時に電力を供給する負荷６０が接続されている分岐ブレーカ３２がオンになる。分岐ブレーカ３２は同時にオンにしてもよいが、突入電流の発生を抑制するために、分岐ブレーカ３２を順にオンにすることが望ましい。分岐ブレーカ３２がオンになることによって、電力変換装置５０の自立出力から負荷６０への給電が開始される。このとき、管理装置６３および計測装置６４は、他の負荷６０に先立って電力の供給が優先的に開始されることが望ましい。
【０１０４】
系統電源２１が復帰すると、電力変換装置５０は、連系端子の電圧が復帰したことを検知し、自立端子からの出力を停止する。この時点では、第１の開閉器３４１はオフであるから、Ｐ４点から電圧が得られなくなる。制御部３５０は、Ｐ４点の電圧が０になったことを確認すると、第２の開閉器３４２をオフにし、さらに、Ｐ１点とＰ２点との電圧が復帰したことを確認した後、第１の開閉器３４１をオンにする。すなわち、分岐ブレーカ３２を主幹ブレーカ３１に接続し、系統電源２１からの電力を負荷６０に供給する。
【０１０５】
ところで、系統連系時と自立運転時との間で移行する期間には、線路Ｗ３に電力が供給されない期間が生じる。コントローラ３５は線路Ｗ２と線路Ｗ４とから電源を得ているから、連系ブレーカ３３が遮断され、電力変換装置５０の自立端子の出力が立ち上がるまでの期間には、コントローラ３５は電源が得られないことになる。そのため、バックアップ用の蓄電池３５４を設けているのであって、系統連系時と自立運転時とに蓄電池３５４が充電され、系統連系と自立運転との間の移行期間には、蓄電池３５４の電力を用いてコントローラ３５が動作を継続する。蓄電池３５４が満充電になれば、充電回路３５６は制御部３５０からの指示によって蓄電池３５４の充電を停止する。
【０１０６】
ところで、本実施形態のように燃料電池２４を備えている場合、負荷６０の消費電力と電力変換装置５０の出力電圧との関係に応じて燃料電池２４から出力される電力が調節される。燃料電池２４から出力される電力は、系統連系時には、電力系統２０への逆潮流が禁止されている。また、燃料電池２４から出力される電力は電力変換装置５０とともに負荷６０に電力を供給するから、燃料電池２４が電力変換装置５０を負荷として有効電力が生じることは禁止される。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、電流センサ３７の出力を用いることにより、燃料電池２４から出力された電力について、負荷６０で消費されていない電力が生じているか否かが監視される。電流センサ３７は、燃料電池２４に接続された分岐ブレーカ３２と切替器３４との間に配置されている。つまり、電流センサ３７は、系統連系時に電力系統２０と燃料電池２４とを接続する経路になり、かつ系統連系時と自立運転時とで共用される線路Ｗ３に配置されている。
【０１０８】
この構成では、燃料電池２４から出力される電力は、線路Ｗ３に供給されるから、系統連系時と自立運転時とのいずれにおいても利用可能である。しかも、電流センサ３７は経路Ｗ３の電流を監視するから、系統連系時か自立運転時かにかかわらず、同じ箇所の電流を監視することになる。そして、この電流センサ３７は、系統連系時には、燃料電池２４から電力系統２０への逆潮流が生じているか否かを監視し、自立運転時には、燃料電池２４から電力変換装置５０に向かう電力が生じているか否かを監視することができる。つまり、１個の電流センサ３７の出力によって、系統連系時と自立運転時との電力の流れを監視することが可能になる。
【０１０９】
なお、電流センサ３７の出力を無効にすれば、燃料電池２４から蓄電池２３に電力を供給することが可能であり、電力変換装置５０と燃料電池２４との通信により、このような動作を許容してもよい。
【０１１０】
電流センサ３７は、上述したように、系統連系時か自立運転時かにかかわらず燃料電池２４から切替器３４に向かう向きに電流が流れるか否かを監視している。一方、自立運転時において負荷６０が消費する電力は、多くの場合、系統連系時において負荷６０が消費する電力よりも少ないと考えられるから、電流センサ３７の出力範囲（レンジ）は系統連系時と自立運転時とでは変化する。
【０１１１】
燃料電池２４が出力する電力は、図４に示すように、電流センサ３７の出力を受けてコントロール部２４０が制御している。電流センサ３７の出力は、センサ回路２４４により整流された後に平滑化され、さらに増幅されてからコントロール部２４０に入力される。コントロール部２４０は、電流センサ３７の出力に基づいて、燃料電池２４から出力された電力が切替器３４に向かっているか否かを判断し、切替器３４に向かう向きの電力が生じないように燃料電池２４の出力を調節する。
【０１１２】
センサ回路２４４において電流センサ３７の出力を増幅する増幅器は、たとえば、オペアンプを用いて構成される。この増幅器は、単電源の反転増幅器であればよい。また、オペアンプは、０Ｖ付近の入力電圧を扱えるように、低飽和形オペアンプであることが望ましい。
【０１１３】
ここに、コントロール部２４０が燃料電池２４から出力される電力の向きを判断する感度は、系統連系時と自立運転時とで変化しないことが望ましい。一方、上述したように、系統連系時と自立運転時とでは、電流センサ３７のレンジは異なると考えられる。本実施形態では、センサ回路２４４における増幅率を、系統連系時と自立運転時とで切り替えることにより、センサ回路２４４からコントロール部２４０に入力される電圧のレンジが、系統連系時と自立運転時とで大幅に変化しないようにしている。
【０１１４】
すなわち、系統連系時に比べて自立運転時のほうがセンサ回路２４４の増幅率が大きくなるように、コントロール部２４０がセンサ回路２４４の増幅率を調節する。この構成により、センサ回路２４４からコントロール部２４０に入力される電圧の範囲が、系統連系時と自立運転時とにおいて大きく変化せず、コントロール部２４０は、燃料電池２４から出力された電力の向きを、つねに同程度の精度で検出することが可能になる。なお、系統連系を行っているか自立運転を行っているかの情報は、電力変換装置５０から燃料電池２４に通知される。
【０１１５】
図４では、コントロール部２４０とセンサ回路２４４とが燃料電池２４に組み込まれている構成を示しているが、図５のように、コントロール部２４０およびセンサ回路２４４は燃料電池２４とは別の筐体２４５に収納してもよい。なお、この構成では、系統連系を行っているか自立運転を行っているかは、燃料電池２４とコントロール部２４０とに個別に通知されるか、燃料電池２４を通してコントロール部２４０に通知される。
【０１１６】
また、図示例において、電流センサ３７は単相３線のうちの２本の電圧線を通過する電流をそれぞれ監視するように設けられ、センサ回路２４４も電流センサ３７ごとに設けられている。なお、上述した構成例は、系統連系時と自立運転時とで、センサ回路２４４の増幅率を切り替える構成を採用しているが、感度の異なる複数個の電流センサ３７を設けておき、系統連系時と自立運転時とで使用する電流センサ３７を選択してもよい。
【０１１７】
上述した構成例では、系統連系時と自立運転時とにおいて、センサ回路２４４の増幅率または電流センサ３７の感度を切り替える場合について例示した。センサ回路２４４の増幅率または電流センサ３７の感度を切り替える目的は、上述のように、センサ回路２４４からコントロール部２４０に入力される電圧の範囲の変化を抑制することである。したがって、系統連系時と自立運転時とを条件とするほか、コントロール部２４０に入力される電圧の範囲が変化する他の条件により、センサ回路２４４の増幅率あるいは電流センサ３７の感度を切り替えるようにしてもよい。また、センサ回路２４４の増幅率の切替と、電流センサ３７の感度の切替とを組み合わせるようにしてもよい。
【０１１８】
（実施形態２）
上述した構成例は、負荷６０が、それぞれ分岐ブレーカ３２に接続され、コントローラ３５に設けた設定部３５１により、系統停電の際に電力を供給する電気負荷（つまり、自立負荷６２、管理装置６３、計測装置６４）が選択されている。言い換えると、設定部３５１は、系統停電の期間には電力を供給しない一般負荷６１を除外していると言える。したがって、複数の一般負荷６１が個別の分岐ブレーカ３２に接続されているよりも、複数の一般負荷６１が１個の分岐ブレーカ３２にまとめて接続されているほうが、系統停電の際に一般負荷６１を除外することが容易になる。
【０１１９】
そこで、図６に示すように、一般負荷６１がまとめて接続される第２分電盤３０Ａを別に設け、分電盤３０に設けられた１個の分岐ブレーカ３２から電源線Ｌ９を通して第２分電盤３０Ａに電力を供給することが望ましい。電源線Ｌ９は、単相３線式であることが望ましい。なお、一般負荷６１が消費する電力の合計は、自立負荷６２および管理装置６３が消費する電力の合計よりも多くなると予想されるから、電源線Ｌ９を接続する分岐ブレーカ３２の定格（電流容量）は、他の分岐ブレーカ３２よりも大きくする必要がある。
【０１２０】
図６に示す構成を採用することにより、分電盤３０におけるコントローラ３５は、系統停電時に、第２分電盤３０Ａに接続されている分岐ブレーカ３２をオフにすれば、一般負荷６１への給電を一括して停止でき、制御が容易になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【０１２１】
２０  電力系統
２１  系統電源
２２  太陽電池（電源）
２３  蓄電池
２４  燃料電池（分散電源）
３０  分電盤
３０Ａ  第２分電盤
３２  分岐ブレーカ
３４  切替器
３５  コントローラ
３７  電流センサ
５０  電力変換装置
５１  変換器
６０  負荷
６１  一般負荷
６２  自立負荷
６３  管理装置
６４  計測装置
２４０  コントロール部
２４４  センサ回路
２４５  筐体
３５１  設定部
３５４  蓄電池（電池）
Ｗ３  電路
【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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