(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統に連系して、分散型電源を運転する分散型電源システムであって、
前記商用電力系統から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力を、負荷に供給される一相の電力に変換する変圧器と、
前記負荷に前記一相の電力及び前記分散型電源からの電力を供給する電力線間の電圧である基礎電圧を測定する基礎電圧測定部と、
前記商用電力系統に接続される受電点における、前記三相電力うちの前記一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流を測定する基礎電流測定部と、
前記基礎電圧と前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定する有効電力推定部と、
推定された前記有効電力に基づいて、前記分散型電源の逆潮流を防止する運転制御を行なう制御部と、
を備えたことを特徴とする分散型電源システム。
【請求項２】
前記有効電力推定部は、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧を算出し、
前記基礎電圧及び前記第２基礎電圧並びに前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源システム。
【請求項３】
前記有効電力推定部は、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧及び第３基礎電圧を算出し、
前記第２基礎電圧及び前記第３基礎電圧並びに基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源システム。
【請求項４】
商用電力系統に連系して、分散型電源を運転する分散型電源システムにおいて、
前記商用電力系統から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力から、変圧器によって変換された一相の電力及び前記分散型電源からの電力を負荷に供給する電力線間の電圧である基礎電圧を測定するステップと、
前記商用電力系統に接続される受電点における、前記三相電力うちの前記一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流を測定するステップと、
前記基礎電圧と前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するステップと、
を含む有効電力推定方法。
【請求項５】
前記受電点における有効電力を推定するステップは、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧を算出するステップと、
前記基礎電圧及び前記第２基礎電圧並びに前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の有効電力推定方法。
【請求項６】
前記受電点における有効電力を推定するステップは、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧及び第３基礎電圧を算出するステップと、
前記第２基礎電圧及び前記第３基礎電圧並びに前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の有効電力推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型電源システム及び有効電力推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分散型電源システムにおいては、系統との接続経路にある受電点における電力を検出し、分散型電源の出力電力を調整することで、系統側への出力電力の逆潮流を抑制していた（例えば、特許文献１等参照のこと）。しかしながら、特に、太陽光発電を利用する分散型電源においては、負荷の変動や太陽光の照度の変動があるため、出力を高速に調整することが困難な場合があった。これに対応するため、従来の分散型電源システムにおいては、系統側への逆潮流が生じる電力のレベルに対して、充分な余裕を持って動作させることで逆潮流の発生を防止していた。
【０００３】
したがって、系統側への逆潮流が生じる電力レベルに近いレベルで、太陽光発電による電力を有効に活用することが困難であった。また、太陽光発電においては、出力電力を減少させることは比較的容易に実施できるが、出力電力を増加させることは、太陽電池の特性により制限され、出力動作点も、ＭＰＰＴ制御で探索するため、高速に出力電力を増加させることが困難であった。また、分散型電源システムに蓄電池を導入することで、分散型電源システムの出力電力を増加・減少させることを、蓄電池への充電によって実現することも可能であるが、蓄電池を導入するための装置コストが増大する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６５６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、低コストかつ簡易な構成で有効電力を推定し、逆潮流を防止し得る技術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】
【０００６】
上記の課題を解決するための本発明は、
商用電力系統に連系して、分散型電源を運転する分散型電源システムであって、
前記商用電力系統から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力を、負荷に供給される一相の電力に変換する変圧器と、
前記負荷に前記一相の電力及び前記分散型電源からの電力を供給する電力線間の電圧である基礎電圧を測定する基礎電圧測定部と、
前記商用電力系統に接続される受電点における、前記三相電力うちの前記一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流を測定する基礎電流測定部と、
前記基礎電圧と前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定する有効電力推定部と、
推定された前記有効電力に基づいて、前記分散型電源の逆潮流を防止する運転制御を行なう制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、変圧器の高圧側の基礎電流測定部によって測定された基礎電流と、変圧器の低圧側の基礎電圧部によって測定された基礎電圧に基づいて、受電点における有効電力を推定することができ、この有効電力に基づいて、分散型電源を運転制御することに
より、逆潮流を防止することができる。このように高圧側には基礎電流測定部があらかじめ設けられていれば、受電点における有効電力を推定するために新たな機材を設置する必要がなく、コストを低く抑えることができる。また、高圧側の基礎電流測定部と、低圧側の基礎電圧測定部とを用いて、高圧側の有効電力を推定するので、簡易な構成で受電点における有効電力を推定することが可能である。
ここでは、変圧器によって変圧され、負荷に供給される電力の一相とは、単相の負荷に電力を供給する単相の電力でもよいし、三相の負荷に供給される三相の電力のうちの一相であってもよい。
【０００８】
また、本発明においては、
前記有効電力推定部は、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧を算出し、
前記基礎電圧及び前記第２基礎電圧並びに前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するようにしてもよい。
【０００９】
これによれば、基礎電圧と第２基礎電圧と基礎電流を用いて、２電力計法によって有効電力を推定することができる。また、基礎電圧の位相に対して、第２基礎電圧は、進み６０°、遅れ６０°、進み１２０°、遅れ１２０°などの任意の位相変化によっても、同様の効果を得られる。さらに、基礎電圧、基礎電流に対して位相をずらす量を変更すれば、基礎電圧と第２基礎電圧、基礎電流と第２基礎電流を任意に組み合わせて算出することも可能である。
【００１０】
また、本発明においては、
前記有効電力推定部は、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧及び第３基礎電圧を算出し、
前記第２基礎電圧及び前記第３基礎電圧並びに基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するようにしてもよい。
【００１１】
これによれば、基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧及び第３基礎電圧と基礎電流を用いて、２電力計法によって有効電力を推定することができる。基礎電圧の位相に対して、第２基礎電圧及び第３基礎電圧は、遅れ又は進み、その大きさも種々の組み合わせが可能である。
【００１２】
また、本発明は、
商用電力系統に連系して、分散型電源を運転する分散型電源システムにおいて、
前記商用電力系統から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力から、変圧器によって変換された一相の電力及び前記分散型電源からの電力を負荷に供給する電力線間の電圧である基礎電圧を測定するステップと、
前記商用電力系統に接続される受電点における、前記三相電力うちの前記一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流を測定するステップと、
前記基礎電圧と前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するステップと、
を含む有効電力推定方法。
【００１３】
本発明によれば、変圧器の高圧側において測定された基礎電流と、変圧器の低圧側において測定された基礎電圧に基づいて、受電点における有効電力を推定することができる。このように高圧側における基礎電流の測定が可能となっていれば、受電点における有効電力を推定するために新たな機材を設置する必要がなく、コストを低く抑えることができる。また、高圧側の基礎電流と、低圧側の基礎電圧とを用いて、有効電力を推定するので、簡易な構成で受電点における有効電力を推定することが可能である。
【００１４】
また、本発明においては、
前記受電点における有効電力を推定するステップは、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧を算出するステップと、
前記基礎電圧及び前記第２基礎電圧並びに前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するステップとを含むようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、基礎電圧と第２基礎電圧と基礎電流を用いて、２電力計法によって有効電力を推定することができる。また、基礎電圧の位相に対して、第２基礎電圧は、進み６０°、遅れ６０°、進み１２０°、遅れ１２０°などの任意の位相変化によっても、同様の効果を得られる。さらに、基礎電圧、基礎電流に対して位相をずらす量を変更すれば、基礎電圧と第２基礎電圧、基礎電流と第２基礎電流を任意に組み合わせて算出することも可能である。
【００１６】
また、本発明においては、
前記受電点における有効電力を推定するステップは、
前記基礎電圧の位相に対して位相をずらした第２基礎電圧及び第３基礎電圧を算出するステップと、
前記第２基礎電圧及び第３基礎電圧並びに前記基礎電流に基づいて、前記受電点における有効電力を推定するステップとを含むようにしてもよい。
【００１７】
これによれば、基礎電圧に対して位相をずらした第２基礎電圧及び第３基礎電圧並びに基礎電流を用いて、２電力計法によって有効電力を推定することができる。基礎電圧の位相に対して、第２基礎電圧及び第３基礎電圧は、遅れ又は進み、その大きさも種々の組み合わせが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低コストかつ簡易な構成で有効電力を推定し、逆潮流を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１における分散型電源システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１におけるパワーコンディショナの機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１における有効電力素推定方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例２における分散型電源システムの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３におけるトランスの結線構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は分散型電源システム１の概略構成を示すブロック図であり、図２はパワーコンディショナ１０の機能ブロック図である。また、図３は、本発明の実施例に係る有効電力推定方法を示すフローチャートである。
【００２２】
分散型電源システム１は、高圧の商用電力系統２に連系して、太陽光発電モジュール２０を運転するシステムである。高圧の三相電力のうちｒ相とｓ相との間に接続される巻線が低圧単相変圧器４の１次側を構成し、２次側である低圧側の巻線は単相３線式のｕ相、ｗ相及び中性線ｏを介して負荷５，６に接続されている。パワーコンディショナ１０から
は、電力線１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを介して太陽光発電モジュール２０（図２参照）によって発電された電力も負荷５，６に供給可能となっている。
【００２３】
このような分散型電源システム１では、太陽光発電モジュール２０によって発電された電力の商用電力系統２への逆潮流を防止するため、受電点Ｒｐにおける電力を監視する必要があるが、商用電力系統２から高圧電力が供給される受電点において、電力測定のための機材を設けるためには特別の工事や高価な機材が必要となり、コストが上昇したり、構成が複雑化したりする可能性がある。
【００２４】
本発明の分散型電源システム１では、三相の電力線のうちｒ相の線電流Ｉｒとｔ相の線電流Ｉｔをそれぞれ測定するＣＴ７及びＣＴ８を設けている。このとき、線電流Ｉｒと線電流Ｉｔに加えて、ｒ相とｓ相との線間電圧Ｖｒｓ、ｔ相とｓ相との線間電圧Ｖｔｓが得られれば、公知の２電力計法により、受電点Ｒｐにおける有効電力を算出することができる。本発明では、２次側のｕ相とｗ相との間の電圧Ｖｕｗを測定し（ステップＳ１）、ＶｕｗからＶｒｓを算出し、ＶｔｓがＶｒｓから進み方向に６０°位相がずれていることから、進み方向に６０°位相をずらしたＶｕｗを算出することにより(ステップＳ２)、Ｖｔｓを算出する。このように、Ｖｒｓ及びＶｔｓがＶｕｗを用いて算出されるので、Ｉｒ及びＩｔを測定すれば（ステップＳ３）、上述の２電力計法により受電点Ｒｐにおける有効電力を推定することができる（ステップＳ４）。
【００２５】
このようにすれば、低圧単相変圧器４の高圧側では受電点における２つの電力線を流れる線電流Ｉｒ及びＩｔを測定し、低圧単相変圧器４の低圧側ではｕ相とｗ相の電力線間の電圧Ｖｕｗを測定することにより、受電点Ｒｐにおける有効電力を推定できるので、高圧側にＣＴ７，８があらかじめ設けられていれば、受電点Ｒｐにおける有効電力を推定するために新たな機材を設置する必要がなく、コストを低く抑えることができる。また、高圧側のＣＴ７，８と、Ｖｕｗを測定可能なパワーコンディショナ１０とを用いて、有効電力を推定するので、簡易な構成で受電点における有効電力を推定することが可能である。
【００２６】
また、本発明の分散型電源システム１では、このようにして推定された有効電力に基づいて、逆潮流電力が所定の閾値以下となるように太陽光発電モジュール２０を運転制御することにより、低コストかつ簡易な構成で逆潮流を防止することができる。但し、推定された有効電力に基づく、太陽光発電モジュール２０の運転制御方法はこれに限られない。
【００２７】
〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例に係る分散型電源システム１について、図面を用いて、より詳細に説明する。
＜システム構成＞
図１は、需要家構内に設置される分散型電源システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に示す分散型電源システムは、分散型電源である太陽光発電モジュール２０と商用電力系統（以下、「商用電源」ともいう。）２とを連系する系統連系システムである。分散型電源システム１は、商用電源２の高圧（６，６００Ｖ）配電線に連系する。
三相３線式のｒ相、ｓ相、ｔ相の電力線を通じて需要家構内には高圧の電力が供給される。本分散型電源システム１では、高圧の三相電力のうち一相の電力が低圧単相変圧器（トランス）４を介して単相の低圧（２００／１００Ｖ）電力に変換され、負荷５，６に供給される。図１では、トランス４に接続された単相３線式の電力線９のｕ相と中性線ｏとの間に負荷５が、ｗ相と中性線ｏとの間に負荷６がそれぞれ接続されている。受電点Ｒｐとトランス４との間には、ｒ相に流れる電流を検出する電流計測器（カレントトランス：ＣＴ）７と、ｔ線を流れる電流を検出するＣＴ８が接続されている。
【００２８】
負荷５，６に接続される単相３線式の電力線９には、パワーコンディショナ１０が接続
される。電力線９のｕ相、中性線ｏ、ｗ相には、ｕ相接続線１９Ａ、中性接続線１９Ｂ、ｗ相接続線１９Ｃがそれぞれ接続され、太陽光発電モジュール２０（図１では図示を省略している。）が発電した電力を負荷５，６に供給することができる。
【００２９】
図１では、ｒ相とｓ相との間、ｓ相とｔ相との間、ｓ相とｒ相との間でΔ結線された電源３として表記している。これは、後述の有効電力推定方法において、仮想の電源として、２電力計法により、受電点における有効電力を推定するのでこのように表現している。実際には、商用電源２から供給される電力により、一次側のｒ相とｓ相との間に接続された巻線に生じる電圧Ｖｒｓによって、二次側ｕ相とｗ相の間の電圧が誘起される。一方、太陽光発電モジュール２０により発電された電力が負荷５，６に供給される場合には、ｕ相とｗ相との間に接続された巻線に生じる電圧Ｖｕｗによって、ｒ相とｓ相との間に接続された巻線に電圧Ｖｒｓが誘起され、一次側と二次側が入れ替わる。
ここでは、トランス４の高圧側の巻線が、Δ結線の一相を構成するものとして説明するが、Ｙ結線の場合についてもΔ結線に換算することにより同様に成り立つ。
【００３０】
図２は、パワーコンディショナ１０のブロック図である。電力線９の中性線ｏには、太陽光発電モジュール２０が発電した電力を、商用電源２から供給される電力と同期のとれた交流電力に変換する電力変換部（インバータ）１３と、電力変換部１３の出力電流の大きさを検出する出力電流計測器（出力ＣＴ）１４と、この出力ＣＴ１４の検出信号を入力するＣＴ入力回路（ＡＤコンバータ）１５と、電力線９のｕ相、ｗ相のそれぞれの電圧を検出信号として入力する電圧入力回路１６Ａ、１６Ｂと、制御手段としての制御部（ＭＰＵ）１２とを有している。また、パワーコンディショナ１０は、ＣＴ７，ＣＴ８の出力側が接続され、商用電源２のｒ相、ｔ相のそれぞれを流れる電流の向きと大きさの検出信号を制御部１２に入力するＣＴ入力回路（ＡＤコンバータ)１１Ａ，１１Ｂを有している。
さらに、パワーコンディショナ１０は、電力推定プログラム等の運転制御プログラムや各種データを記憶する記憶部１７を有している。ここでは、ＣＴ７、ＣＴ８及びパワーコンディショナ１０を含んで本発明の分散型電源システムが構成される。
【００３１】
制御部１２の出力側は電力変換部１３の制御部（図示せず）に接続してあり、この電力変換部１３の入力側には太陽光発電モジュール２０の出力側が接続してあり、電力変換部１３の出力側は信号出力部１８に接続してある。この信号出力部１８は、電力線９のｕ相に接続されるｕ相接続線１９Ａと、電力線９の中性線ｏに接続される中性接続線１９Ｂと、電力線９のｗ相に接続されるｗ相接続線１９Ｃとを有している。
【００３２】
そして、信号出力部１８のｕ相接続線１９Ａと中性接続線１９Ｂとからｕ相の電圧を検出すべく信号出力部１８に電圧入力回路１６Ａの入力側が接続してあり、また、信号出力部１８のｗ相接続線１９Ｃと中性接続線１９Ｂとからｗ相の電圧を検出すべく信号出力部１８に電圧入力回路１６Ｂの入力側が接続してある。
【００３３】
＜電力推定方法＞
以下に、図３に示すフローチャートを参照して、受電点における電力を推定する方法について説明する。
上述したように、パワーコンディショナ１０の制御部１２には、電圧入力回路１６Ａ及び電圧入力回路１６Ｂから、電力線９のｕ相及びｗ相のそれぞれの電圧信号が入力されるので、ｕ相とｗ相との間の電圧Ｖｕｗを測定することができる（ステップＳ１）。ここでは、Ｖｕｗが本発明の基礎電圧に対応し、上述の電圧入力回路１６Ａ、電圧入力回路１６Ｂ及び制御部１２により本発明の基礎電圧測定部が構成される。
Ｖｕｗは単相３線式で２０２Ｖの交流電圧であるから、Ｖｕｗは以下の式（１）で表現される。
【数１】
0006725089.tif 000002
ここで、sinθのθは、正弦波で表される電圧Ｖｕｗの任意の時刻における位相を示す
。
式（１）をsinθについて整理すると
【数２】
0006725089.tif 000003
となる。
【００３４】
このとき、Ｖｒｓは、６６００Ｖの交流であり、Ｖｕｗと同相であるから、以下の式（３）で表される。
【数３】
0006725089.tif 000004
式（２）によりsinθを置き換えると、Ｖｒｓは以下のように算出される。
【数４】
0006725089.tif 000005
【００３５】
ここで、相電圧Ｖｒｓと相電圧Ｖｓｔと相電圧Ｖｔｒとは三相交流であるから互いに１２０°ずつ位相がずれている。従って、相電圧Ｖｓｔとは正方向を逆向きにとった電圧（ｔ相とｓ相との間の線間電圧）である電圧Ｖｔｓは、Ｖｒｓとは進み方向に６０°位相がずれている。すなわち、Ｖｔｓは以下の式（５）で表される。
【数５】
0006725089.tif 000006
これは、式（３）と比較するとＶｔｓがＶｒｓを進み方向に６０°シフトしたものであることを示している。また、Ｖｒｓは式（４）で表されることから、Ｖｔｓは以下の式（６）で表せる。
【数６】
0006725089.tif 000007
ここでは、Ｖｕｗ∠６０°は、Ｖｕｗの位相を６０°進める方向にシフトしたことを示す。このような、Ｖｕｗに対する６０°のシフトは、位相遅れのデジタルフィルタ又は１周期の時間の１／６の分だけ遅らせるフィルタを用いることにより算出することができる（ステップＳ２）。ここで、Ｖｕｗを進み方向に６０°シフトした電圧が本発明の第２基礎電圧に対応する。この第２基礎電圧の算出は制御部１２において行われる。
【００３６】
ＣＴ７によりｒ相の線電流Ｉｒが測定され、ＣＴ８によりｔ相の線電流Ｉｔが測定され
る（ステップＳ３）。ここでは、線電流Ｉｒ及び線電流Ｉｔが本発明の基礎電流に対応する。また、ＣＴ７及びＣＴ８を含んで本発明の基礎電流測定部が構成される。上述の三相交流における有効電力の算出方法における２電力計法によると、有効電力は、線電流Ｉｒ及びＩｔと線間電圧であるＶｒｓ及びＶｔｓを用いて以下の式（７）により算出することができる。
【数７】
0006725089.tif 000008
【００３７】
従って、式（７）に、式（４）及び式（６）を用いて、Ｖｒｓ及びＶｔｓをそれぞれ置き換えると、有効電流が以下の式（８）により算出できる（ステップＳ４）。
【数８】
0006725089.tif 000009
これは、Ｖｕｗが分かれば、受電点Ｒｐにおける有効電力Ｐを推定できることを示している。上述のように、Ｖｕｗは制御部１２が電圧入力回路１６Ａおよび電圧入力回路１６Ｂにより取得することができ、Ｉｒ及びＩｔはそれぞれＣＴ７及びＣＴ８並びにＣＴ入力回路１１Ａ及び１１Ｂを通じてパワーコンディショナ１０により取得することができる。すなわち、高価な装置を新たに設置することなく、ＣＴ７及びＣＴ８により三相のうちｒ相及びｔ相の電流を測定するとともに、低圧の単相３線式のｕ相とｗ相との間の電圧を測定することにより、低コストかつ簡易な構成で受電点Ｒｐにおける有効電力を推定することができる。ここでは、制御部１２を含んで本発明の有効電力推定部が構成される。
【００３８】
このようにして、受電点における有効電力を推定することにより、例えば、逆潮流する電力が所定の閾値を超えないように、パワーコンディショナ１０を制御することにより、低コストかつ簡易な構成で逆潮流を防止することができる。但し、推定された有効電力に基づいて逆潮流を防止する分散型電源システム１の運転制御方法はこれに限られない。
【００３９】
上述の実施例では、単相３線式の電力線によって負荷５，６に電力を供給しているが、単相２線式で負荷に電力を供給する場合も、同様に二本の電力線間の電圧を用いることができる。
【００４０】
〔実施例２〕
図４は、実施例２に係る分散型電源システム１００の概略構成を示すブロック図である。実施例１に係る分散型電源システムと共通する構成については、同様の符号を用いて詳細な説明は省略する。
【００４１】
分散型電源システム１００は、商用電力系統の高圧配電線に連系する。本実施例においても、商用電源２から高圧電力を受電し、高圧受電設備２３に設けられたトランス４を介して接続された単相３線式の電力線９のｕ相と中性線ｏとの間に単相の負荷５が、ｗ相と中性線ｏとの間に単相の負荷６がそれぞれ接続されている。本実施例では、この電力線９に対して３つのパワーコンディショナ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから電力が供給される（各パワーコンディショナ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによって出力が制御される分散型電源について記載を省略している。）。また、本実施例では、高圧受電設備２３に設けられたトランス２４を介して接続された３相３線式の電力線２２に３相の負荷２１が接続されている。
【００４２】
本実施例では、パワーコンディショナ１０Ａとパワーコンディショナ１０Ｂは通信線２５により接続され、パワーコンディショナ１０Ｂとパワーコンディショナ１０Ｃは通信線
２６により接続されている。パワーコンディショナ１０Ａとパワーコンディショナ１０Ｂとの間、パワーコンディショナ１０Ｂとパワーコンディショナ１０Ｃとの間は、例えばＣＡＮ通信により情報の送受信を行うが、通信方式はこれに限られない。
ＣＴ７とＣＴ８の出力信号は、パワーコンディショナ１０Ａのみに入力されるので、ＣＴ７とＣＴ８の出力信号に基づく有効電力推定はパワーコンディショナ１０Ａで行う。通信線２５，２６を介し、パワーコンディショナ１０Ａをマスタとし、パワーコンディショナ１０Ｂ及び１０Ｃをスレーブとして、推定された有効電力Ｐに基づいて逆潮流を防止する運転制御は、３つのパワーコンディショナ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが連携して行う。ここでは、互いに連携するパワーコンディショナ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの制御部が本発明の制御部に対応する。
また、本実施例では、電力線９に、３つのパワーコンディショナから電力を供給しているが、電力線９に電力を供給するパワーコンディショナの数は２でもよいし、４つ以上であってもよい。
【００４３】
〔実施例３〕
図４に示す分散型電源システム１００のトランス２４では、商用電源２に接続される１次側及び負荷２１に接続される２次側のいずれもが３相結線された巻線によって構成されている。図４では、省略しているが、ＰＣＳ１０Ａ等から三相交流電力を負荷２１に供給して、商用電源２と連系して運転することができる。このとき、２次側の３相のうちのいずれ１相の電力線２２の線間電圧をＰＣＳ１０Ａ等により取得すれば、１次側のｒ相の電力線の電流ＩｒはＣＴ７を介し、ｓ相の電力線の電流ＩｓはＣＴ８を介し、ＰＣＳ１０Ａ等により取得することができるので、公知の２電力計法により、実施例１と同様に、受電点Ｐｐにおける有効電力を推定することができる。
【００４４】
図４では、トランス２４の１次側及び２次側がともにΔ結線されているが、３相結線としてＹ結線（スター結線ともいう）とする場合もあり、これらを１次側と２次側で組み合わせる場合もある。また、２次側の１相の電力線間の電圧（本発明の基礎電圧に対応する）を取得する際に、３相のうちいずれの相の線間電圧を取得するかを選択することができる。図４に示すように、１次側及び２次側がともに３相結線されている場合には、２次側において基礎電圧とする線間電圧と、１次側で２電力計法に用いられる線間電圧との位相関係は、１次側と２次側の結線の種類によって、位相の進み又は遅れ、そしてその大きさも異なる。
【００４５】
図５は、トランス２４における１次側及び２次側の３相結線の組み合わせを模式的に示したものである。図５（Ａ）は、１次側及び２次側がともにΔ結線の場合を示す。図５（Ｂ）は、１次側がＹ結線、２次側がΔ結線の場合を示す。図５（Ｃ）は、１次側がΔ結線、２次側がＹ結線の場合を示す。図５（Ｄ）は、１次側及び２次側がともにＹ結線の場合を示す。いずれも左側が商用電源２に接続される１次側であり、右側が負荷に接続される２次側である。
【００４６】
＜電力推定方法＞
このとき、実施例１と同様に、受電点Ｐｐにおける有効電力Ｐは、に電力計法により以下の式（９）によって算出される。
【数９】
0006725089.tif 000010
ここでは、１次側のｒ相の線電流をＩｒとし、ｒ相とｓ相の線間電圧Ｖ１ｒｓとしている。また、１次側のｔ相の線電流をＩｔとし、ｔ相とｓ相の線間電圧をＶｔｓとしている。このとき、２次側のｕ相とｗ相の線間電圧をＶ２ｕｗ、ｖ相とｕ相の線間電圧をＶ２ｖｕ
、ｗ相とｖ相の線間電圧をＶｗｖとしている。
【００４７】
トランス２４が図５（Ａ）及び図（Ｂ）に示すような構成である場合には、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖから、１次側電圧Ｖ１ｕｖ及びＶ１ｗｖへの換算式は以下のように表される。Ｖ２ｕｗの位相を６０°進ませた電圧をＶ２ｕｗ∠６０°、Ｖ２ｕｗの位相を６０°遅らせた電圧をＶ２ｕｗ∠−６０°と表記し、ｋは定数である。
Ｖ１ｕｖ  ≒  ｋ×Ｖ２ｕｗ∠  −６０°・・・式ｕ１
≒−ｋ×Ｖ２ｕｗ∠  １２０°・・・式ｕ２
≒−ｋ×Ｖ２ｖｕ∠      ０°・・・式ｖ１
≒  ｋ×Ｖ２ｖｕ∠  １８０°・・・式ｖ２
≒−ｋ×Ｖ２ｗｖ∠−１２０°・・・式ｗ１
≒  ｋ×Ｖ２ｗｖ∠    ６０°・・・式ｗ２
【００４８】
同様に、トランス２４が図５（Ａ）及び図（Ｂ）に示すような構成である場合には、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖから、１次側電圧Ｖ１ｗｖへの換算式は以下のように表される。
Ｖ１ｗｖ  ≒  ｋ×Ｖ２ｕｗ∠−１２０°・・・式ｕ３
≒−ｋ×Ｖ２ｕｗ∠    ６０°・・・式ｕ４
≒−ｋ×Ｖ２ｖｕ∠  −６０°・・・式ｖ３
≒  ｋ×Ｖ２ｖｕ∠  １２０°・・・式ｖ４
≒  ｋ×Ｖ２ｗｖ∠      ０°・・・式ｗ３
≒−ｋ×Ｖ２ｗｖ∠  １８０°・・・式ｗ４
【００４９】
有効電力Ｐを算出するときに電圧Ｖ１ｕｖ及びＶ１ｗｖに置換される、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖの組み合わせを、上述の式ｕ１〜ｕ４、ｖ１〜ｖ４、ｗ１〜ｗ４によって示すと以下の表１のようになる。上段は組み合わせの番号を示し、それぞれの組み合わせの上段がＶｕｖの置換に用いられる式を示し、下段がＶｗｖの置換に用いられる式を示す。
【表１】
0006725089.tif 000011
【００５０】
表１のＮｏ．１の組み合わせによって有効電力Ｐを計算すると、以下のようになる。
Ｐ＝Ｐｒ＋Ｐｔ
＝（Ｖ１ｒｓ×Ｉｒ）＋（Ｖ１ｔｓ×Ｉｔ）
＝（ｋ×Ｖ２ｕｗ∠−６０°×Ｉｒ）＋（ｋ×Ｖ２ｕｗ∠−１２０°×Ｉｔ）
このようにして、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖと、１次側の電流Ｉｒ及びＩｔから受電点における有効電力Ｐを算出することができる。このとき、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の組み合わせでは、基礎電圧はＶ２ｕｗであり、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８の組み合わせでは、基礎電圧はＶ２ｖｕであり、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１２の組み合わせでは、基礎電圧はＶ２ｗｖである。そして、Ｎｏ．１の組み合わせの例では、これらの基礎電圧に対して位相をずらしたＶ２ｕｗ∠−６０°が第２基礎電圧、Ｖ２ｕｗ∠−１２０°が第３基礎電圧に対応する。基礎電圧と同位相の場合は、ずらした位相が０°ということである。
【００５１】
次に、トランス２４が図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示すような構成である場合に、２次
側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖから、１次側電圧Ｖ１ｕｖ及びＶ１ｗｖへの換算式は以下のように表される。
Ｖ１ｕｖ  ≒  ｋ×Ｖ２ｕｗ∠  −３０°・・・式ｕ５
≒−ｋ×Ｖ２ｕｗ∠  １５０°・・・式ｕ６
≒−ｋ×Ｖ２ｖｕ∠    ３０°・・・式ｖ５
≒  ｋ×Ｖ２ｖｕ∠−１５０°・・・式ｖ６
≒−ｋ×Ｖ２ｗｖ∠−  ９０°・・・式ｗ５
≒  ｋ×Ｖ２ｗｖ∠    ９０°・・・式ｗ６
【００５２】
同様に、トランス２４が図５（Ｃ）及び図（Ｄ）に示すような構成である場合には、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖから、１次側電圧Ｖ１ｗｖへの換算式は以下のように表される。
Ｖ１ｗｖ  ≒  ｋ×Ｖ２ｕｗ∠  −９０°・・・式ｕ７
≒−ｋ×Ｖ２ｕｗ∠    ９０°・・・式ｕ８
≒−ｋ×Ｖ２ｖｕ∠  −３０°・・・式ｖ７
≒  ｋ×Ｖ２ｖｕ∠  １５０°・・・式ｖ８
≒−ｋ×Ｖ２ｗｖ∠−１５０°・・・式ｗ７
≒  ｋ×Ｖ２ｗｖ∠    ３０°・・・式ｗ８
【００５３】
有効電力Ｐを算出するときに電圧Ｖ１ｕｖ及びＶ１ｗｖに置換される、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖの組み合わせを、上述の式ｕ５〜ｕ８、ｖ５〜ｖ８、ｗ５〜ｗ８によって示すと以下の表２のようになる。上段は組み合わせの番号を示し、それぞれの組み合わせの上段がＶｕｖの置換に用いられる式を示し、下段がＶｗｖの置換に用いられる式を示す。
【表２】
0006725089.tif 000012
【００５４】
表１のＮｏ．１３の組み合わせによって有効電力Ｐを計算すると、以下のようになる。Ｐ＝Ｐｒ＋Ｐｔ
＝（Ｖ１ｒｓ×Ｉｒ）＋（Ｖ１ｔｓ×Ｉｔ）
＝（ｋ×Ｖ２ｕｗ∠−３０°×Ｉｒ）＋（ｋ×Ｖ２ｕｗ∠−９０°×Ｉｔ）
このようにして、２次側の電圧Ｖ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖと、１次側の電流Ｉｒ及びＩｔから受電点における有効電力Ｐを算出することができる。このとき、Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．１６の組み合わせでは、基礎電圧はＶ２ｕｗであり、Ｎｏ．１７〜Ｎｏ．２０の組み合わせでは、基礎電圧はＶ２ｖｕであり、Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２４の組み合わせでは、基礎電圧はＶ２ｗｖである。そして、Ｎｏ．１３の組み合わせの例では、これらの基礎電圧に対して位相をずらしたＶ２ｕｗ∠−３０°が第２基礎電圧、Ｖ２ｕｗ∠−９０°が第３基礎電圧に対応する。
【００５５】
本実施例における電力推定方法は、図３に示す実施例１の電力推定方法において、ステップＳ１において、基礎電圧に対応するＶ２ｕｗ、Ｖ２ｖｕ、Ｖ２ｗｖのいずれかを測定し、ステップＳ２において、第２基礎電圧及び第３基礎電圧に対応する、基礎電圧を上述したような位相だけずらした電圧を算出する点が異なる。他の手順は図３に示す実施例１の電力推定方法と同じであるため、説明は省略する。
【００５６】
このようにして、受電点における有効電力を推定することにより、例えば、逆潮流する電力が所定の閾値を超えないように、パワーコンディショナ１０を制御することにより、低コストかつ簡易な構成で逆潮流を防止することができる。但し、推定された有効電力に基づいて逆潮流を防止する分散型電源システム１の運転制御方法はこれに限られない。
【００５７】
なお、上述の実施例の構成は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。例えば、上述の実施例においては、分散型電源としては太陽光発電モジュールを備えた分散型電源システムに適用した例について説明したが、太陽光発電モジュールに加えて蓄電池モジュールを備えた分散型電源システムに本発明を適用することができる。また、太陽光発電モジュールに代えて、燃料電池モジュール、ガスエンジンモジュール、風力発電モジュール、潮力発電モジュール、水力発電モジュール、地熱発電モジュール等のエネルギーやこれらを組み合わせて用いる分散型電源システムに本発明を適用することもできる。
【００５８】
なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
商用電力系統（２）に連系して、分散型電源（２０）を運転する分散型電源システム（１，１００）であって、
前記商用電力系統（２）から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力を、負荷（５，６）に供給される一相の電力に変換する変圧器（４）と、
前記負荷（５，６）に前記一相の電力及び前記分散型電源（２０）からの電力を供給する電力線間の電圧である基礎電圧（Ｖｕｗ）を測定する基礎電圧測定部（１６Ａ，１６Ｂ）と、
前記商用電力系統（２）に接続される受電点（Ｒｐ）における、前記三相電力うちの前記一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流（Ｉｒ，Ｉｔ）を測定する基礎電流測定部（７，８）と、
前記基礎電圧と前記基礎電流に基づいて、前記受電点（Ｒｐ）における有効電力を推定する有効電力推定部（１２）と、
推定された前記有効電力に基づいて、前記分散型電源（２０）の逆潮流を防止する運転制御を行なう制御部（１２）と、
を備えたことを特徴とする分散型電源システム（１，１００）。
＜発明２＞
商用電力系統（２）に連系して、分散型電源（２０）を運転する分散型電源システム（１，１００）において、
前記商用電力系統（２）から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力から、変圧器（４）によって変換された一相の電力及び前記分散型電源からの電力を負荷に供給する電力線間の電圧である基礎電圧を測定するステップ（Ｓ１）と、
前記商用電力系統（２）に接続される受電点（Ｒｐ）における、前記三相電力うちの前記一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流（Ｉｒ，Ｉｔ）を測定するステップ（Ｓ３）と、
前記基礎電圧と前記基礎電流に基づいて、前記受電点（Ｒｐ）における有効電力を推定するステップ（Ｓ４）と、
を含む有効電力推定方法。
【符号の説明】
【００５９】
１，１００      ：分散型電源システム
２    ：商用電源
５，６，２１  ：負荷
７，８    ：ＣＴ
１１Ａ，１１Ｂ  ：ＣＴ入力回路
１２      ：制御部
１６Ａ，１６Ｂ  ：電圧入力回路
【要約】
【課題】低コストかつ簡易な構成で有効電力を推定し、逆潮流を防止する。
【解決手段】商用電力系統（２）に連系して、分散型電源（２０）を運転する分散型電源システム（１）であって、商用電力系統（２）から受電した三相電力のうちいずれか一相の電力を、負荷（５，６）に供給される単相の電力に変換する変圧器（４）と、負荷（５，６）に一相の電力及び分散型電源（１２）からの電力を供給する電力線間の電圧である基礎電圧（Ｖｕｗ）を測定する基礎電圧測定部（１６Ａ，１６Ｂ）と、受電点（Ｒｐ）における、三相電力うちの一相の電力を供給する二つの電力線を流れる電流である基礎電流（Ｉｒ，Ｉｔ）を測定する基礎電流測定部（７，８）と、基礎電圧と基礎電流に基づいて、受電点（Ｒｐ）における有効電力を推定する有効電力推定部（１２）と、有効電力に基づいて、逆潮流を防止する運転制御を行なう制御部（１２）と、を備える。
【選択図】図１【図１】
0006725089.tif 000013
【図２】
0006725089.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【図５】
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