(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で有効電力の測定精度の向上を図る電力測定装置、並びに簡単な回路構成で逆潮流の検出精度の向上を図る逆潮流検出装置及び系統連系発電装置を提供する。【解決手段】商用電力系統２１と負荷１６とを接続する電力供給線２４に接続され、商用電力系統２１に連系して負荷１６に電力供給する系統連系発電装置５０において、マイコン４１が、負荷１６に印加される交流電圧の値、及び系統連系発電装置５０が接続される接続点と商用電力系統２１との間の電力供給線２４の交流電流の値を、交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングし、交流電圧の電圧サンプリングデータの値と電流サンプリングデータの値とを乗算し、乗算結果を交流電圧の１周期に亘って積算し、積算結果に基づいて求められた有効電力に基づいて、商用電力系統２１に逆潮流しているか否かを判断する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定線の交流電圧の値及び交流電流の値を、前記交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングするサンプリング手段と、
前記交流電圧の電圧サンプリングデータの値とこの電圧サンプリングデータの値に対応する前記交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算する乗算手段と、
この乗算手段による乗算結果を前記交流電圧の所定周期に亘って積算する積算手段と、
この積算手段による積算結果に基づいて有効電力を求める電力演算手段とを備えたことを特徴とする電力測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力測定装置において、
前記電力演算手段は、前記積算手段による積算結果を前記所定周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力を求めることを特徴とする電力測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力測定装置において、
前記サンプリング手段と、前記乗算手段と、前記積算手段と、前記電力演算手段とは、マイクロコンピュータで構成されることを特徴とする電力測定装置。
【請求項４】
商用電力系統と負荷とを接続する電力供給線に、前記商用電力系統に連系して負荷に電力供給する系統連系発電装置が接続され、
前記負荷に印加される交流電圧の値、及び前記系統連系発電装置が接続される接続点と前記商用電力系統との間の電力供給線の交流電流の値を、前記交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングするサンプリング手段と、
前記交流電圧の電圧サンプリングデータの値とこの電圧サンプリングデータの値に対応する前記交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算する乗算手段と、
この乗算手段による乗算結果を前記交流電圧の所定周期に亘って積算する積算手段と、
この積算手段による積算結果に基づいて有効電力を求める電力演算手段と、
この電力演算手段により求められた有効電力に基づいて、前記商用電力系統に逆潮流しているか否かを判断する逆潮流判断手段とを備えたことを特徴とする逆潮流検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の逆潮流検出装置において、
前記電力演算手段は、前記積算手段による積算結果を前記所定周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力を求めることを特徴とする逆潮流検出装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の逆潮流検出装置において、
前記逆潮流判断手段は、前記電力演算手段により求められた有効電力が負の値となった場合に前記商用電力系統に逆潮流していると判断することを特徴とする逆潮流検出装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載の逆潮流検出装置において、
前記サンプリング手段と、前記乗算手段と、前記積算手段と、前記電力演算手段と、前記逆潮流判断手段とは、マイクロコンピュータで構成されることを特徴とする逆潮流検出装置。
【請求項８】
商用電力系統と負荷とを接続する電力供給線に接続され、前記商用電力系統に連系して負荷に電力供給する系統連系発電装置において、
前記負荷に印加される交流電圧の値、及び前記系統連系発電装置が接続される接続点と前記商用電力系統との間の電力供給線の交流電流の値を、前記交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングするサンプリング手段と、
前記交流電圧の電圧サンプリングデータの値とこの電圧サンプリングデータの値に対応する交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算する乗算手段と、この乗算手段による乗算結果を前記交流電圧の所定周期に亘って積算する積算手段と、
この積算手段による積算結果に基づいて有効電力を求める電力演算手段と、
この電力演算手段により求められた有効電力に基づいて、前記商用電力系統に逆潮流しているか否かを判断する逆潮流判断手段とを備えたことを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項９】
請求項８に記載の系統連系発電装置において、
前記電力演算手段は、前記積算手段による積算結果を前記所定周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力を求めることを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の系統連系発電装置において、
前記逆潮流判断手段は、前記電力演算手段により求められた有効電力が負の値となった場合に前記商用電力系統に逆潮流していると判断することを特徴とする系統連系発電装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の系統連系発電装置において、
前記サンプリング手段と、前記乗算手段と、前記積算手段と、前記電力演算手段と、前記逆潮流判断手段とは、マイクロコンピュータで構成されることを特徴とする系統連系発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有効電力を求める電力測定装置、逆潮流検出装置及び系統連系発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスエンジンにより発電機を駆動し、発生した熱及び電力の双方の利用を行うコージェネレーションシステムが普及しつつある。このコージェネレーションシステムにおいては、発電機による発電電力を商用電力へ連系し、負荷へ供給することにより、効率的なエネルギー利用を図る系統連系発電装置として機能するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような系統連系発電装置では、発電した電力をインバータ装置を介して商用電力に対応する周波数、位相及び電圧に変換し、商用電力系統と連系して負荷へ電力を供給することとなる。
【０００４】
この系統連系発電装置において、負荷に供給される負荷供給電力と、発電電力とを比較して逆潮流を検出するようにしたものが知られている。
【０００５】
負荷供給電力は、例えば、負荷に供給される交流電流の実効値を検出するアナログ式の第１実効電流検出回路と、負荷に印加される交流電圧の実効値を検出するアナログ式の第１実効電圧検出回路と、第１実効電流検出回路の出力と第１実効電圧検出回路の出力とを乗算する第１乗算器と、負荷に供給される交流電流と負荷に印加される交流電圧との位相差に基づいて力率を測定するアナログ式の第１力率測定器と、第１乗算器の出力と第１力率測定器の出力とを乗算することで有効電力を算出する第１演算器とを備えた電力測定装置により測定される。
【０００６】
また、発電電力は、例えば、負荷供給電力の測定と同様に、系統連系発電装置の出力側の交流電流の実効値を検出するアナログ式の第２実効電流検出回路と、系統連系発電装置の出力側の交流電圧の実効値を検出するアナログ式の第２実効電圧検出回路と、第２実効電流検出回路の出力と第２実効電圧検出回路の出力とを乗算する第２乗算器と、系統連系発電装置の出力側の交流電流と系統連系発電装置の出力側の交流電圧との位相差に基づいて力率を測定するアナログ式の第２力率測定器と、第２乗算器の出力と第２力率測定器の出力とを乗算することで有効電力を算出する第２演算器とを備えた電力測定装置により測定される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２６８７９９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電力測定装置では、実効電流検出回路、実効電圧検出回路、乗算器、力率測定器、演算器等が必要であることから、部品点数が多く回路が複雑になってしまうという問題がある。特に、上述の系統連系発電装置では、負荷供給電力と、発電電力とを検出しているため、逆潮流を検出するための回路が複雑になってしまうという問題がある。
【０００９】
また、上述の電力測定装置では、交流電流と交流電圧との位相差に基づいて力率を求め、実効電圧値、実効電流値及び力率を乗算することにより有効電力を求めているので、有効電力を正確に求めるには、力率（つまり、交流電流と交流電圧との位相差）を正確に求めなければならない。しかしながら、急激に負荷が変動したり電流波形のゆがみ等が生じた場合、力率（位相差）を正確に求めるのは困難であり、有効電力の測定精度が劣るという問題がある。特に、上述の系統連系発電装置では、急激に負荷が減少した場合、負荷側の力率が変動したり電流波形にゆがみが生じるため、有効電力の測定精度が劣り、逆潮流の検出精度が劣るという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、簡単な回路構成で有効電力の測定精度の向上を図る電力測定装置、並びに簡単な回路構成で逆潮流の検出精度の向上を図る逆潮流検出装置及び系統連系発電装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、被測定線の交流電圧の値及び交流電流の値を、前記交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングするサンプリング手段と、前記交流電圧の電圧サンプリングデータの値とこの電圧サンプリングデータの値に対応する前記交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算する乗算手段と、この乗算手段による乗算結果を前記交流電圧の所定周期に亘って積算する積算手段と、この積算手段による積算結果に基づいて有効電力を求める電力演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この場合において、前記電力演算手段は、前記積算手段による積算結果を前記所定周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力を求めるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記サンプリング手段と、前記乗算手段と、前記積算手段と、前記電力演算手段とは、マイクロコンピュータで構成されるようにしてもよい。
【００１４】
商用電力系統と負荷とを接続する電力供給線に、前記商用電力系統に連系して負荷に電力供給する系統連系発電装置が接続され、前記負荷に印加される交流電圧の値、及び前記系統連系発電装置が接続される接続点と前記商用電力系統との間の電力供給線の交流電流の値を、前記交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングするサンプリング手段と、前記交流電圧の電圧サンプリングデータの値とこの電圧サンプリングデータの値に対応する前記交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算する乗算手段と、この乗算手段による乗算結果を前記交流電圧の所定周期に亘って積算する積算手段と、この積算手段による積算結果に基づいて有効電力を求める電力演算手段と、この電力演算手段により求められた有効電力に基づいて、前記商用電力系統に逆潮流しているか否かを判断する逆潮流判断手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
この場合において、前記電力演算手段は、前記積算手段による積算結果を前記所定周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力を求めるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記逆潮流判断手段は、前記電力演算手段により求められた有効電力が負の値となった場合に前記商用電力系統に逆潮流していると判断するようにしてもよい。
【００１７】
更に、前記サンプリング手段と、前記乗算手段と、前記積算手段と、前記電力演算手段と、前記逆潮流判断手段とは、マイクロコンピュータで構成されるようにしてもよい。
【００１８】
また、商用電力系統と負荷とを接続する電力供給線に接続され、前記商用電力系統に連系して負荷に電力供給する系統連系発電装置において、前記負荷に印加される交流電圧の値、及び前記系統連系発電装置が接続される接続点と前記商用電力系統との間の電力供給線の交流電流の値を、前記交流電圧の１周期内に複数回デジタルデータとしてサンプリングするサンプリング手段と、前記交流電圧の電圧サンプリングデータの値とこの電圧サンプリングデータの値に対応する交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算する乗算手段と、この乗算手段による乗算結果を前記交流電圧の所定周期に亘って積算する積算手段と、この積算手段による積算結果に基づいて有効電力を求める電力演算手段と、この電力演算手段により求められた有効電力に基づいて、前記商用電力系統に逆潮流しているか否かを判断する逆潮流判断手段とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
この場合において、前記電力演算手段は、前記積算手段による積算結果を前記所定周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力を求めるようにしてもよい。
【００２０】
また、前記逆潮流判断手段は、前記電力演算手段により求められた有効電力が負の値となった場合に前記商用電力系統に逆潮流していると判断するようにしてもよい。
【００２１】
更に、前記サンプリング手段と、前記乗算手段と、前記積算手段と、前記電力演算手段と、前記逆潮流判断手段とは、マイクロコンピュータで構成されるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態の系統連系発電装置を含む電力供給を主体としたコージェネレーションシステムのブロック図である。また、図２は、本発明の一実施の形態の系統連系発電装置の構成図である。
【００２４】
コージェネレーションシステム１００は、大別すると、ガスエンジン１１、動力伝達機構部１２、エンジン制御部１３、排熱利用部１４、分電盤１５、負荷１６、及び系統連系発電装置５０を備えている。
【００２５】
系統連系発電装置５０は、発電機１７、インバータ装置１８、制御装置１９を備えている。
【００２６】
ガスエンジン１１は、エンジン制御部１３の制御下で、都市ガスなどの一次エネルギー源２０を燃焼させてタイミングベルト及びプーリなどで構成される動力伝達機構部１２を介して発電機１７を駆動する。これと並行してガスエンジン１１は、発生した熱を排熱として図示しない給湯器などの排熱利用部１４に供給する。
【００２７】
発電機１７は、動力伝達機構部１２を介してガスエンジン１１により駆動され、三相交流電力を発電する。
【００２８】
インバータ装置１８は、制御装置１９内の不図示のスイッチング素子駆動回路から供給されるスイッチング信号に応じて、発電機１７から供給される交流電力を、商用電力系統２１と同じ周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力に変換する。
【００２９】
この場合において、エンジン制御部１３は、ガスエンジン１１の回転数を負荷１６への供給電力量に対応させて設定している。そこで、系統連系発電装置５０の制御装置１９には、発電機１７の回転数或いはガスエンジン１１の回転数に対応する信号が入力されている。
【００３０】
図２において、商用電力系統２１は、連系点ブレーカ２２及び負荷ブレーカ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して電力供給線２４で負荷１６ａ，１６ｂ，１６ｃに接続されている。
【００３１】
系統連系発電装置５０は、商用電力系統２１と負荷１６とを接続する電力供給線２４に、発電側ブレーカ２５を介して発電側電力供給線２６で接続されており、商用電力系統２１に連系して負荷１６に電力供給可能に構成されている。
【００３２】
商用電力系統２１及び系統連系発電装置５０は、例えば、単相三線１００Ｖ／２００Ｖの交流電源である。
【００３３】
電力供給線２４は、商用電力系統２１のＲ相、Ｏ相、Ｔ相に対応して、Ｒ相電力供給線２４ａ、Ｏ相電力供給線２４ｂ、Ｔ相電力供給線２４ｃの三本の線からなる。そして、例えば、Ｒ−Ｏ線間電圧は交流１００Ｖ、Ｔ−Ｏ線間電圧は交流１００Ｖ、Ｒ−Ｔ線間電圧は交流２００Ｖである。
【００３４】
また、発電側電力供給線２６は、系統連系発電装置５０のＲ’相、Ｏ’相、Ｔ’相に対応して、Ｒ’相電力供給線２６ａ、Ｏ’相電力供給線２６ｂ、Ｔ’相電力供給線２６ｃの三本の線からなる。そして、例えば、Ｒ’−Ｏ’線間電圧は交流１００Ｖ、Ｔ’−Ｏ’線間電圧は交流１００Ｖ、Ｒ’−Ｔ’線間電圧は交流２００Ｖである。
【００３５】
負荷１６ａは、Ｒ相電力供給線２４ａ及びＯ相電力供給線２４ｂに接続されて１００Ｖの交流電圧が印加される。負荷１６ｂは、Ｏ相電力供給線２４ｂ及びＴ相電力供給線２４ｃに接続されて１００Ｖの交流電圧が印加される。負荷１６ｃは、Ｒ相電力供給線２４ａ及びＴ相電力供給線２４ｃに接続されて２００Ｖの交流電圧が印加される。
【００３６】
負荷２４ａ，２４ｂは、例えば、冷蔵庫等の電化製品である。また、負荷２４ｃは、例えば、空気調和装置等の電化製品である。
【００３７】
ブレーカ２２，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２５は、分電盤１５（図１）に格納されている。連系点ブレーカ２２は、商用電力系統２１から負荷１６への過電流を遮断する。負荷ブレーカ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、商用電力系統２１或いは系統連系発電装置５０からの各負荷１６ａ，１６ｂ，１６ｃへの過電流を遮断する。発電側ブレーカ２５は、系統連系発電装置５０側から負荷１６への過電流を遮断する。
【００３８】
系統連系発電装置５０のインバータ装置１８は、ダイオードを三相ブリッジ接続した整流回路３１と、平滑コンデンサ３２と、昇圧回路３３と、インバータ回路３４と、フィルタ回路３５とを備えて構成される。
【００３９】
昇圧回路３３は、昇圧用リアクトル３３ａ、昇圧用スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）３３ｂ、逆流防止ダイオード３３ｃ及び電解コンデンサ３３ｄを備えている。
【００４０】
インバータ回路３４は、ブリッジ接続したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を備えている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、例えばＩＧＢＴである。
【００４１】
フィルタ回路３５は、電流平滑用リアクトル３５ａ，３５ｂ，及びコンデンサ３５ｃを有して構成される。
【００４２】
発電機１７により発電された電力（３相交流電力）は、整流回路３１を介して、交流／直流変換がなされ、平滑コンデンサ３２で平滑され、直流電力として出力される。そして、出力された直流電力は、昇圧回路３３により昇圧される。この昇圧回路３３では、制御装置１９のスイッチング信号出力回路から出力されるスイッチング信号に応じた昇圧用スイッチング素子３３ｂのスイッチング動作によって昇圧を行っている。
【００４３】
インバータ回路３４は、制御装置１９内のスイッチング素子駆動回路から供給されるスイッチング信号に応じて、発電機１７側から供給される直流電力を、商用電力系統２１と同じ周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力に変換する。
【００４４】
インバータ回路３４で交流に変換された電力を負荷１６に供給する場合、インバータ回路３４で交流に変換された電力は、フィルタ回路３５、発電側ブレーカ及び負荷ブレーカ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して負荷１６ａ，１６ｂ，１６ｃへと供給される。このとき、インバータ回路３４から出力された交流電力は、フィルタ回路３５を通過することにより、高調波成分が除去され、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）状波から正弦波の交流電力として出力される。ここで、インバータ回路３４の出力電圧は、商用電力系統２１の電圧に同期している。
【００４５】
制御装置１９は、１つのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という。）４１と、系統連系発電装置５０が接続される接続点Ｐ１と商用電力系統２１との間のＲ相電力供給線２１ａの交流電流ＩＲを検出する電流センサ（ＣＴ）４２と、系統連系発電装置５０が接続される接続点Ｐ２と商用電力系統２１との間のＴ相電力供給線２４ｃの交流電流ＩＴを検出する電流センサ４３と、Ｒ−Ｏ線間電圧ＶＲを検出する電圧センサ（ＰＴ）４４と、Ｔ−Ｏ線間電圧ＶＴを検出する電圧センサ４５とを備えている。更に、制御装置１９は、系統連系発電装置５０の出力電流（交流電流）ＩＲ’を検出する発電側電流センサ４６を備えている。発電側電流センサ４６は、Ｒ’相電力供給線２６ａに設けられている。
【００４６】
電圧センサ４４，４５は、フィルタ回路３５と発電側ブレーカ２５との間に設けられている。具体的に、電圧センサ４４の一端を、Ｒ’相電力供給線２６ａに接続するとともに、他端をＯ’相電力供給線２６ｂに接続している。また、電圧センサ４５の一端を、Ｏ’相電力供給線２６ｂに接続するとともに、他端をＴ’相電力供給線２６ｃに接続している。そして、これら電圧センサ４４，４５は、系統連系発電装置５０の出力電圧であるＲ’−Ｏ’線間電圧，Ｔ’−Ｏ’線間電圧を検出しているが、商用電力系統２１と同位相、同周波数、同電圧とみなせるため、実質的に商用電力系統２１のＲ−Ｏ線間電圧ＶＲ，Ｔ−Ｏ線間電圧ＶＴ、つまり負荷１６に印加される交流電圧を検出していることとなる。尚、電圧センサ４４の一端を、Ｒ相電力供給線２４ａに接続するとともに、他端をＯ相電力供給線２４ｂに接続してもよい。また、電圧センサ４５の一端を、Ｏ相電力供給線２４ｂに接続するとともに、他端をＴ相電力供給線２４ｃに接続してもよい。
【００４７】
マイコン４１は、インバータ回路３４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４にスイッチング信号を出力する不図示のスイッチング素子駆動回路と、昇圧回路３３の昇圧用スイッチング素子３３ｂにスイッチング信号を出力する不図示のスイッチング信号出力回路とを備えている。
【００４８】
このマイコン４１は、電流センサ４２，４３，４６及び電圧センサ４４，４５により検出された値を取り込んでいる。
【００４９】
図３は、電流センサ及び電圧センサにより検出された値をマイコンに取り込む電気回路を示している。
【００５０】
電流センサ４２，４３，４６により検出された電流ＩＲ，ＩＴ，ＩＲ’の値は、電流検出回路５３，５４，５５のそれぞれにより電圧信号に変換され、マイコン４１のＡ／Ｄ入力ポート６３，６４，６５のそれぞれに印加される。
【００５１】
電流検出回路５３は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１，Ｄ２を備えて構成される。この電流検出回路５３には、直流電圧Ｖｃｃ（例えば、５［Ｖ］）が印加されている。そして、電力供給線４２ａの電流ＩＲが０［Ａ］のときに、電圧Ｖｃｃ／２（例えば、２．５［Ｖ］）となるように、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４等の値が設定されている。電流検出回路５４，５５は、電流検出回路５３と同様の構成で同様に動作するので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
電圧センサ４４，４５により検出された電圧ＶＲ，ＶＴの値は、電圧検出回路５１，５２のそれぞれにより電圧信号に変換され、マイコン４１のＡ／Ｄ入力ポート６１，６２のそれぞれに印加される。
【００５３】
電圧検出回路５１は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４、コンデンサＣ１１，Ｃ１２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２を備えて構成される。この電圧検出回路５１には、直流電圧Ｖｃｃ（例えば、５［Ｖ］）が印加されている。そして、Ｒ’−Ｏ’線間電圧ＶＲが０［Ｖ］のときに、電圧Ｖｃｃ／２（例えば、２．５［Ｖ］）となるように、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４等の値が設定されている。電圧検出回路５２は、電圧検出回路５１と同様の構成で同様に動作するので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図４は、例えば、マイコン４１に取り込まれた交流電圧の電圧波形と交流電流の電流波形を示している。図４（ａ）は電圧波形、図４（ｂ）は電流波形である。
【００５５】
図４に示すように、マイコン４１は、Ａ／Ｄ入力ポート６１，６２に印加された電圧信号（つまり、交流電圧ＶＲ，ＶＴの値）を、交流電圧ＶＲ，ＶＴの１周期内に所定のサンプリング間隔Δｔで複数回サンプリングし、サンプリングした結果をＡ／Ｄ変換して、デジタルデータとして取得している。
【００５６】
また、マイコン４１は、Ａ／Ｄ入力ポート６３，６４，６５に印加された電圧信号（つまり、交流電流ＩＲ，ＩＴ，ＩＲ’の値）を、交流電圧ＶＲ，ＶＴの１周期内に所定のサンプリング間隔Δｔで複数回サンプリングし、サンプリングした結果をＡ／Ｄ変換してデジタルデータとして取得している。
【００５７】
これら交流電圧ＶＲ，ＶＴの値及び交流電流ＩＲ，ＩＴ，ＩＲ’の値のサンプリングは、同期して行われている。
【００５８】
マイコン４１（図２）は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えており、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに基づいて、各種演算、信号の入出力の制御、ＲＡＭへの演算結果の格納の制御等を行う。
【００５９】
本実施の形態において、マイコン４１は、交流電圧ＶＲの値及び交流電流ＩＲのサンプリングデータの値に基づいて、有効電力を求める。また、マイコン４１は、交流電圧ＶＴの値及び交流電流ＩＴのサンプリングデータの値に基づいて、有効電力を求める。更に、マイコン４１は、交流電圧ＶＲの値及び交流電流ＩＲ’のサンプリングデータの値に基づいて、有効電力を求める。
【００６０】
また、マイコン４１は、交流電圧ＶＲ，ＶＴ及び交流電流ＩＲ，ＩＴのサンプリングデータの値に基づいて求めた有効電力に基づいて、商用電力系統２１への逆潮流を検出する。
【００６１】
つまり、制御装置１９は、電力測定装置として機能するとともに、逆潮流検出装置として機能するものである。
【００６２】
以下、マイコン４１の制御プログラムに基づく、交流電圧ＶＲ，ＶＴの値及び交流電流ＩＲ，ＩＴの値を用いて有効電力を求めるマイコン４１の制御動作について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
まず、マイコン４１は、系統連系発電装置５０が運転開始時か否かを判断している（ステップＳ１）。つまり運転開始直後において、マイコン４１は、交流電圧ＶＲ，ＶＴの値及び交流電流ＩＲ，ＩＴの値を取り込んでいないためである。
【００６４】
系統連系発電装置５０が運転開始時でない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、マイコン４１は、交流電圧ＶＲ，ＶＴの値及び交流電流ＩＲ，ＩＴの値を取り込んでいるので、Ａ／Ｄ変換を終了したか否かを判断している（ステップＳ２）。Ａ／Ｄ変換を終了していない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、再びステップＳ１が判断されることとなる。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換を終了した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、マイコン４１は、Ａ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＲの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータの値と、この電圧サンプリングデータの値に対応する交流電流ＩＲの電流サンプリングデータの値とを乗算する。次に、マイコン４１は、この乗算結果を積算する（ステップＳ３）。例えば、図４に示すように、電圧サンプリングデータの値Ｖｎと、この電圧サンプリングデータの値Ｖｎに対応する電流サンプリングデータの値Ｉｎとを乗算する。
【００６６】
同様に、マイコン４１は、Ａ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＴの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータの値と、この電圧サンプリングデータの値に対応する交流電流ＩＴの電流サンプリングデータの値とを乗算する。次に、マイコン４１は、この乗算結果を積算する（ステップＳ４）。
【００６７】
次に、マイコン４１は、積算を開始してから交流電圧ＶＲ，ＶＴのうちいずれか一方の交流電圧を監視し、この交流電圧の所定周期（例えば、１周期）が経過したか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００６８】
例えば、マイコン４１は、図４に示すように、交流電圧ＶＲ或いはＶＴが負の値から正の値に切り換わるゼロクロス点Ｘ，Ｘ’を監視している。そして、マイコン４１は、ゼロクロス点間Ｘ−Ｘ’を１周期として設定している。そして、積算が開始されるのは、このゼロクロス点Ｘ（Ｘ’）からである。
【００６９】
つまり、ステップＳ５では、このように設定された１周期が経過したか否かを判断している。
【００７０】
１周期が経過していない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、マイコン４１は、Ｒ相系統電圧、つまり電圧センサ４４により検出された交流電圧の瞬時値のＡ／Ｄ変換を開始する（ステップＳ６）。同様に、マイコン４１は、Ｔ相系統電圧、つまり電圧センサ４５により検出された交流電圧の瞬時値のＡ／Ｄ変換を開始する（ステップＳ７）。
【００７１】
更に、Ｒ相系統電流、つまり電流センサ４２により検出された交流電流の瞬時値のＡ／Ｄ変換を開始する（ステップＳ８）。同様に、マイコン４１は、Ｔ相系統電流、つまり電流センサ４３により検出された交流電流の瞬時値のＡ／Ｄ変換を開始する（ステップＳ９）。ステップＳ９の処理後、再びステップＳ１の判断に移行する。
【００７２】
系統連系発電装置５０が運転開始時の場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、マイコン４１は、ステップＳ６の処理に移行する。
【００７３】
ステップＳ５において、１周期が経過した場合、マイコン４１は、ステップＳ３で交流電圧の１周期に亘って積算した積算結果に基づいて、有効電力Ａを求めている（ステップＳ１０）。具体的には、ステップＳ３で求めた積算結果を１周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力Ａを求めている。
【００７４】
更に、マイコン４１は、ステップＳ４で交流電圧の１周期に亘って積算した積算結果に基づいて、有効電力Ｂを求めている。具体的には、ステップＳ４で求めた積算結果を１周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力Ｂを求めている。
【００７５】
そして、マイコン４１は、計算結果である有効電力Ａ，Ｂを不図示のＲＡＭ（レジスタ）に格納する（ステップＳ１１）。
【００７６】
マイコン４１は、この格納した有効電力Ａ，Ｂに基づいて、商用電力系統２１に逆潮流しているか否かを判断する。具体的に、マイコン４１は、有効電力Ａ或いはＢが負の値であるか否かを判断する。そして、マイコン４１は、有効電力Ａ或いはＢが負の値となった場合に商用電力系統２１に逆潮流していると判断している。
【００７７】
ここで、Ｒ相電力供給線２４ａにおける商用電力系統２１への逆潮流がない場合、交流電圧ＶＲと交流電流ＩＲとの位相差は、９０°以内であり、有効電力Ａは、０或いは正の値である。同様に、Ｔ相電力供給線２４ｃにおける商用電力系統２１への逆潮流がない場合、交流電圧ＶＴと交流電流ＩＴとの位相差は、９０°以内であるので、有効電力Ｂは、０或いは正の値である。
【００７８】
仮に、系統連系発電装置５０の出力電力が５［ｋＷ］であり、負荷１６の消費電力が７［ｋＷ］であると、商用電力系統２１の出力電力は２［ｋＷ］である。
【００７９】
通常の負荷１６の変動の少ない安定した運転状況の場合、系統連系発電装置５０は、一定の出力電力（例えば、５［ｋＷ］）を維持して運転されるので、逆潮流は起こらない。
【００８０】
一方、負荷１６が急激に減少する場合、例えば、負荷１６の消費電力が４［ｋＷ］に減少する場合、系統連系発電装置５０の出力電力が５［ｋＷ］であると、商用電力系統２１に逆潮流が起こりうる状況になる。
【００８１】
Ｒ相電力供給線２４ａにおいて商用電力系統２１へ逆潮流している場合、交流電圧ＶＲと交流電流ＩＲとの位相差は、９０°よりも大きくなる。同様に、Ｔ相電力供給線２４ｃにおいて商用電力系統２１へ逆潮流している場合、交流電圧ＶＴと交流電流ＩＴとの位相差は、９０°よりも大きくなる。そして、有効電力は、負の値になる。
【００８２】
このように逆潮流が発生した場合、交流電圧ＶＲと交流電流ＩＲとの位相差が１８０°となるように移行する。この位相差が９０°から１８０°に移行する過程において、交流電流ＩＲの電流波形は乱れ、交流電圧ＶＲと交流電流ＩＲとの位相差を正確に検出するのが困難となる。同様に、交流電圧ＶＴと交流電流ＩＴとの位相差を正確に検出するのが困難となる。
【００８３】
本実施の形態では、デジタルデータとしてサンプリングした交流電圧の電圧サンプリングデータの値と交流電流の電流サンプリングデータの値とを乗算し、この乗算結果を所定周期（例えば、１周期）に亘って積算し、この積算結果を所定周期（例えば、１周期）内にサンプリングした回数で除算して有効電力Ａ，Ｂを求めていることから、有効電力Ａ，Ｂを求める際に交流電圧ＶＲと交流電流ＩＲとの位相差、交流電圧ＶＴと交流電流ＩＴとの位相差を検出する必要がないので、電流波形が乱れたり力率が変動する場合（例えば、負荷１６が減少する場合）であっても、正確に有効電力Ａ，Ｂを求めることができ、また、正確に逆潮流を検出することができる。
【００８４】
そして、負荷１６が減少して電流波形が乱れる場合であっても、正確に有効電力Ａ，Ｂを求めることができるので、位相差が１８０°になり電流波形が安定している状況下で逆潮流しているか否かを判断する場合に比較して、迅速に逆潮流を検出することができる。
【００８５】
また、交流電圧の１周期分の有効電力Ａ，Ｂに基づいて交流電圧の１周期毎に逆潮流を判断しているので、より迅速に逆潮流を検出することができる。
【００８６】
このように、商用電力系統２１への逆潮流が検出された場合、例えば、発電側ブレーカ２５を遮断操作して系統連系発電装置５０側からの給電を遮断することができる。
【００８７】
次に、電圧センサ４４，４５により検出された交流電圧ＶＲ，ＶＴの値、及び電流センサ４６により検出された交流電流ＩＲ’の値に基づいて有効電力を求める場合について説明する。尚、この場合、図５に示すフローチャートと略同様に動作するので、図５を参照しながら説明する。
【００８８】
この場合、図５中ステップＳ３では、マイコン４１は、Ａ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＲの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータとＡ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＴの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータとを加算する。そして、この電圧加算結果と、この電圧サンプリングデータに対応する交流電流ＩＲ’の電流サンプリングデータとを乗算し、この乗算結果を積算する。尚、Ａ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＲの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータ、或いはＡ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＴの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータを２倍する演算を行い、この演算結果と、電圧サンプリングデータに対応する交流電流ＩＲ’の電流サンプリングデータとを乗算し、この乗算結果を積算する場合であってもよい。ここで、ステップＳ４の処理は省略される。
【００８９】
また、ステップＳ８では、Ｒ’相交流電流、つまり発電側電流センサ４６により検出された電流の値のＡ／Ｄ変換を開始する。ここで、ステップＳ９の処理は省略される。
【００９０】
つまり、マイコン４１は、発電側電流センサ４６により検出された電流の値をサンプリングしてＡ／Ｄ変換するとともに、電圧センサ４４，４５により検出された交流電圧ＶＲ，ＶＴの値をサンプリングしてＡ／Ｄ変換する。そして、マイコン４１は、Ａ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＲの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータとＡ／Ｄ変換により得られた交流電圧ＶＴの値を示すデジタルの電圧サンプリングデータとを加算する。そして、この電圧加算結果を示す電圧サンプリングデータと、この電圧サンプリングデータに対応する交流電流ＩＲ’の電流サンプリングデータとを乗算し、この乗算結果を１周期に亘って積算する。
【００９１】
ステップＳ１０では、１周期に亘って積算した積算結果を、１周期内にサンプリングした回数で除算することにより有効電力Ａ’を求めている。この有効電力Ａ’は、系統連系発電装置５０により供給される有効電力を示している。
【００９２】
また、ステップＳ１１では、有効電力Ａ’を不図示のＲＡＭに格納している。
【００９３】
以上の動作により、系統連系発電装置５０により供給される有効電力Ａ’が求められる。
【００９４】
そして、商用電力系統２１側の有効電力Ａ，Ｂが正の値である場合、商用電力系統２１から負荷１６に供給される電力は、有効電力Ａと有効電力Ｂとを加算して求められる。また、系統連系発電装置５０から負荷１６に供給される電力は、有効電力Ａ’である。従って、有効電力Ａ、有効電力Ｂ及び有効電力Ａ’を加算することにより、負荷１６全体で消費される電力を求めることができる。
【００９５】
以上、本実施の形態によれば、電圧波形と電流波形との位相がずれた場合（つまり、力率が１よりも小さい場合）、或いは電流波形が乱れた場合においても、交流電流と交流電圧の位相差を検出する必要がないため、正確に有効電力を測定することができる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、マイコン４１の制御プログラムに基づく演算処理により有効電力が求められることから、実効電流検出回路、実効電圧検出回路、乗算器、力率測定器、演算器等のハードウェアが必要ないため、簡単な回路構成にすることができる。
【００９７】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９８】
例えば、上記実施の形態では、交流電圧の電圧波形が正弦波である場合について説明したが、これに限るものではなく、電圧波形、電流波形が正弦波でない場合、例えば、三角波や鋸波、矩形波、台形波等、電圧波形に周期性がある場合であれば、適用することができる。この場合、上記実施の形態と同様に、簡単な回路構成で正確に有効電力を測定することができ、また、逆潮流の検出精度を向上させることができるという効果を奏するものである。
【００９９】
また、上記実施の形態では、コージェネレーションシステムにおいてガスエンジンにより駆動される発電機を備えた系統連系発電装置の場合について説明したが、これに限るものではなく、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の原動機により発電される自家発電装置を備えた系統連系発電装置に適用することも可能であり、また、太陽電池や風力発電装置等の自然エネルギーを電力に変換する装置を備えた系統連系発電装置に適用することも可能である。
【０１００】
【発明の効果】
本発明に係る電力測定装置によれば、簡単な回路構成で有効電力の測定精度が向上する。また、本発明に係る逆潮流検出装置及び系統連系発電装置によれば、簡単な回路構成で逆潮流の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の系統連系発電装置を含む電力供給を主体としたコージェネレーションシステムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態の系統連系発電装置の構成図である。
【図３】電圧センサ及び電流センサにより検出された値をマイクロコンピュータに取り込む構成を示した電気回路図である。
【図４】交流電圧の電圧波形と交流電流の電流波形を示す波形図であり、（ａ）は、電圧波形図、（ｂ）は、電流波形図を示す。
【図５】マイクロコンピュータの制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１７  発電機
１９  制御装置（電力測定装置、逆潮流検出装置）
２１  商用電力系統
２４  電力供給線（被測定線）
２６  発電側電力供給線（被測定線）
４１  マイクロコンピュータ（サンプリング手段、乗算手段、積算手段、電力演算手段、逆潮流判断手段）
５０  系統連系発電装置
【図１】
2004279321.tif 000003
【図２】
2004279321.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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