(57)【要約】【課題】蓄電装置により瞬時電圧低下の補償を確実に行うことができるとともに、蓄電装置の充電頻度を大幅に低減することができる瞬時電圧低下補償装置を提供する。【解決手段】落雷警報受信部６が落雷監視システム２０からの落雷警報５を受信した場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオン状態に切り替えるとともに系統電源１から電気二重層コンデンサ１１への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御を行うことで、電気二重層コンデンサ１１の充電を行う。停電検知回路９は、電力系統の瞬時電圧低下が発生したと判定した場合は、高速切替スイッチ３をオフ状態に切り替えるとともに電気二重層コンデンサ１１から負荷４への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御を行うことで、電気二重層コンデンサ１１による負荷電圧の瞬時低下の補償が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷へ電力を供給する電力系統に瞬時電圧低下が発生した場合に、蓄電装置から負荷へ電力を供給することで、負荷電圧の瞬時低下を補償する瞬時電圧低下補償装置であって、
電力系統の瞬時電圧低下の予測情報を受信可能な受信手段と、
該受信手段により前記予測情報が受信された場合に、前記蓄電装置の充電を行う制御手段と、
を有することを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項２】
請求項１に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記制御手段は、前記受信手段により前記予測情報が受信された場合に、前記蓄電装置と電力系統を接続することを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記制御手段は、前記予測情報が解除された場合に、前記蓄電装置の充電を停止させることを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項４】
請求項３に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記制御手段は、前記予測情報が解除された場合に、前記蓄電装置と電力系統の接続を切り離すことを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記予測情報は、電力系統が位置するエリアにおける落雷警報であることを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項６】
負荷へ電力を供給する電力系統に瞬時電圧低下が発生した場合に、蓄電装置から負荷へ電力を供給することで、負荷電圧の瞬時低下を補償する瞬時電圧低下補償装置であって、
電力系統の瞬時電圧低下を予測する予測手段と、
該予測手段により電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合に、前記蓄電装置の充電を行う制御手段と、
を有することを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項７】
請求項６に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記制御手段は、前記予測手段により電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合に、前記蓄電装置と電力系統を接続することを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記制御手段は、前記予測手段により電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合に、前記蓄電装置の充電を停止させることを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項９】
請求項８に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記制御手段は、前記予測手段により電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合に、前記蓄電装置と電力系統の接続を切り離すことを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記予測手段は、
電力系統が位置するエリアにおける落雷を検出する落雷検出手段と、
該落雷検出手段の検出信号に基づいて電力系統の瞬時電圧低下が予測されるか否かを判定する判定手段と、
を含むことを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の瞬時電圧低下補償装置であって、
前記蓄電装置は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする瞬時電圧低下補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷へ電力を供給する電力系統に瞬時電圧低下が発生した場合に、蓄電装置から負荷へ電力を供給することで、負荷電圧の瞬時低下を補償する瞬時電圧低下補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の瞬時電圧低下補償装置の従来例が特許文献１に開示されている。特許文献１においては、負荷に電力供給する系統電源に落雷等が原因で瞬時電圧低下が発生した場合に、インバータの直流側の蓄電装置（電解コンデンサ）に充電された直流電圧により瞬時電圧低下前の負荷電圧を補償する。そして、電解コンデンサの充電電圧が上限値を上回った場合にインバータの停止信号を出力し、電解コンデンサの充電電圧が下限値を下回った場合にインバータの運転信号を出力するヒステリシスコンパレータを含む制御回路が設けられている。これによって、インバータを間欠的にコンバータ運転し、インバータの待機損失の低減を図っている。
【０００３】
その他にも、特許文献２の瞬時電圧低下補償装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４１８８０号公報
【特許文献２】特開２０００−１５２５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、インバータを間欠的にコンバータ運転することで、インバータの運転頻度、すなわち電解コンデンサの充電頻度の低減を図っているものの、落雷等による瞬時電圧低下の補償に予め備えて、電解コンデンサの充電を高い頻度で行う必要がある。したがって、特許文献１においては、蓄電装置（電解コンデンサ）の充電頻度を十分に低減することが困難であり、充電により発生する損失を十分に低減することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、蓄電装置により瞬時電圧低下の補償を確実に行うことができるとともに、蓄電装置の充電頻度を大幅に低減することができる瞬時電圧低下補償装置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】
【０００７】
本発明に係る瞬時電圧低下補償装置は、負荷へ電力を供給する電力系統に瞬時電圧低下が発生した場合に、蓄電装置から負荷へ電力を供給することで、負荷電圧の瞬時低下を補償する瞬時電圧低下補償装置であって、電力系統の瞬時電圧低下の予測情報を受信可能な受信手段と、該受信手段により前記予測情報が受信された場合に、前記蓄電装置の充電を行う制御手段と、を有することを要旨とする。
【０００８】
この本発明においては、受信手段により電力系統の瞬時電圧低下の予測情報が受信された場合に、蓄電装置の充電を行うことにより、瞬時電圧低下の補償に確実に備えることができるとともに、蓄電装置に電気エネルギーを常時蓄えておく必要がなくなる。したがって、本発明によれば、蓄電装置により瞬時電圧低下の補償を確実に行うことができるとともに、蓄電装置の充電頻度を大幅に低減することができる。
【０００９】
この本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記制御手段は、前記受信手段により前記予測情報が受信された場合に、前記蓄電装置と電力系統を接続するものとすることもできる。こうすれば、電力系統から供給される電力により蓄電装置の充電を行うことができる。
【００１０】
この本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記制御手段は、前記予測情報が解除された場合に、前記蓄電装置の充電を停止させるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置に電気エネルギーが長期間蓄えられている状態を防ぐことができる。この態様の本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記制御手段は、前記予測情報が解除された場合に、前記蓄電装置と電力系統の接続を切り離すものとすることもできる。
【００１１】
この本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記予測情報は、電力系統が位置するエリアにおける落雷警報であるものとすることもできる。こうすれば、落雷が原因で発生する電力系統の瞬時電圧低下を補償することができる。
【００１２】
また、本発明に係る瞬時電圧低下補償装置は、負荷へ電力を供給する電力系統に瞬時電圧低下が発生した場合に、蓄電装置から負荷へ電力を供給することで、負荷電圧の瞬時低下を補償する瞬時電圧低下補償装置であって、電力系統の瞬時電圧低下を予測する予測手段と、該予測手段により電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合に、前記蓄電装置の充電を行う制御手段と、を有することを要旨とする。
【００１３】
この本発明においては、電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合に、蓄電装置の充電を行うことにより、蓄電装置により瞬時電圧低下の補償を確実に行うことができるとともに、蓄電装置の充電頻度を大幅に低減することができる。
【００１４】
この本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記制御手段は、前記予測手段により電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合に、前記蓄電装置と電力系統を接続するものとすることもできる。こうすれば、電力系統から供給される電力により蓄電装置の充電を行うことができる。
【００１５】
この本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記制御手段は、前記予測手段により電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合に、前記蓄電装置の充電を停止させるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置に電気エネルギーが長期間蓄えられている状態を防ぐことができる。この態様の本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記制御手段は、前記予測手段により電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合に、前記蓄電装置と電力系統の接続を切り離すものとすることもできる。
【００１６】
この本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記予測手段は、電力系統が位置するエリアにおける落雷を検出する落雷検出手段と、該落雷検出手段の検出信号に基づいて電力系統の瞬時電圧低下が予測されるか否かを判定する判定手段と、を含むものとすることもできる。こうすれば、落雷が原因で発生する電力系統の瞬時電圧低下を補償することができる。
【００１７】
本発明に係る瞬時電圧低下補償装置において、前記蓄電装置は、電気二重層コンデンサであるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置の充電に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る瞬時電圧低下補償装置の構成の概略を示す図である。本実施形態に係る瞬時電圧低下補償装置は、無停電電源システム（ＵＰＳ）等に用いられるものであり、系統電源１及び送電線路１２を含む電力系統に落雷等が原因で瞬時電圧低下が発生した場合に、電気二重層コンデンサ１１から負荷４へ電力を供給することで、負荷電圧の瞬時低下を補償するものである。
【００２０】
系統電源１は、送電線路１２を介して負荷４へ電力を供給する。送電線路１２には、高速切替スイッチ３が設けられている。電力系統の正常時には、高速切替スイッチ３がオン状態に切り替えられることで、系統電源１と負荷４とが接続され、系統電源１からの電力が負荷４へ供給される。一方、電力系統の瞬時電圧低下の発生時には、高速切替スイッチ３がオフ状態に切り替えられることで、系統電源１と負荷４との接続が切り離される。
【００２１】
蓄電装置としての電気二重層コンデンサ１１は、双方向インバータ１０及び送電線路１３を介して負荷４へ電力を供給することが可能である。送電線路１３には、出力用遮断器８が設けられている。電力系統の瞬時電圧低下の発生時には、出力用遮断器８がオン状態に切り替えられることで、電気二重層コンデンサ１１と負荷４とが双方向インバータ１０を介して接続される。
【００２２】
系統電源１と高速切替スイッチ３との間には、電圧検知器２が設けられている。この電圧検知器２は、系統電源１や送電線路１２における瞬時電圧低下を検出する。電圧検知器２による検出電圧は、停電検知回路９へ供給される。
【００２３】
停電検知回路９は、電圧検知器２による検出電圧に基づいて電力系統の瞬時電圧低下が発生したか否かを判定する。そして、停電検知回路９は、電力系統の瞬時電圧低下が発生していないと判定した場合は、高速切替スイッチ３をオン状態に保つ。一方、停電検知回路９は、電力系統の瞬時電圧低下が発生したと判定した場合は、高速切替スイッチ３をオフ状態に切り替えるとともに、電気二重層コンデンサ１１から負荷４への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御を行う。電力系統の瞬時電圧低下の発生時には、出力用遮断器８がオン状態であり、電気二重層コンデンサ１１からの直流電力が双方向インバータ１０にて交流に変換されてから負荷４へ供給される。これによって、負荷電圧の瞬時低下を補償することができる。
【００２４】
瞬時電圧低下補償装置においては、落雷等による瞬時電圧低下の補償に備えて、電気二重層コンデンサ１１に電気エネルギーを蓄える必要がある。ただし、瞬時電圧低下の補償に備えて、電気二重層コンデンサ１１に電気エネルギーを常時蓄えておくと、電気二重層コンデンサ１１の劣化を招きやすくなる。さらに、電気二重層コンデンサ１１の自己放電や充電時に発生する電力損失等により、消費電力の増大を招きやすくなる。
【００２５】
そこで、本実施形態においては、落雷等による電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合に、電気二重層コンデンサ１１の充電を行う。そのために、本実施形態に係る瞬時電圧低下補償装置においては、落雷警報受信部６及び制御装置７が設けられている。
【００２６】
落雷警報受信部６は、電力系統の瞬時電圧低下の予測情報を受信することができる。ここでの予測情報の例としては、気象庁や電力会社や落雷情報サービス会社等が有する落雷監視システム２０から送信される落雷警報５が挙げられる。そして、制御装置７は、落雷警報受信部６によりこの予測情報が受信された場合に、電気二重層コンデンサ１１の充電制御を行う。
【００２７】
落雷監視システム２０は、落雷検出センサ２１、落雷警報エリア設定部２２、及び落雷警報送信部２３を備えており、落雷による瞬時電圧低下が予測されるエリア内に位置する装置へ落雷警報５を送信する。
【００２８】
落雷を検出する落雷検出センサ２１は各地点に点在して設けられており、落雷検出センサ２１の検出信号の各々が落雷警報エリア設定部２２へ供給される。落雷警報エリア設定部２２は、落雷検出センサ２１の検出信号の各々に基づいて落雷の場所、強さ及び時刻を特定し、その特定結果から把握される落雷発生地域の経時的変化（落雷地域の移動）に基づいて落雷による瞬時電圧低下が予測されるエリアである落雷警報エリアを設定する。落雷警報送信部２３は、落雷警報５を例えばインターネット等の電気通信回線を介してこの落雷警報エリア内に位置する装置へ送信する。送信された落雷警報５は、落雷警報エリア内に位置する装置の落雷警報受信部６にて受信される。なお、落雷警報５を無線により落雷警報送信部２３から落雷警報受信部６へ送信してもよい。
【００２９】
また、落雷警報エリア設定部２２は、落雷の場所、強さ及び時刻の特定結果から把握される落雷発生地域の経時的変化（落雷地域の移動）に基づいて落雷警報エリアの設定の解除も行う。落雷警報エリアの設定が解除された場合は、落雷警報送信部２３は、落雷警報の解除を示す情報を落雷警報を解除するエリア内に位置する装置へ送信する。送信された情報は、落雷警報を解除するエリア内に位置する装置の落雷警報受信部６にて受信される。
【００３０】
落雷警報受信部６が落雷警報５を受信していない場合、すなわち落雷による電力系統の瞬時電圧低下が予測されない場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオフ状態に切り替えるとともに、双方向インバータ１０の運転制御を行わない。この場合は、系統電源１（送電線路１２）と電気二重層コンデンサ１１との接続が出力用遮断器８により切り離され、電気二重層コンデンサ１１の充電は行われない。
【００３１】
一方、落雷警報受信部６が落雷警報５を受信した場合、すなわち落雷による電力系統の瞬時電圧低下が予測される場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオン状態に切り替えるとともに、系統電源１から電気二重層コンデンサ１１への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御を行う。このとき、高速切替スイッチ３はオン状態であり、系統電源１（送電線路１２）と電気二重層コンデンサ１１とが接続される。そして、系統電源１からの交流電力が双方向インバータ１０にて直流に変換されてから電気二重層コンデンサ１１へ供給されることで、電気二重層コンデンサ１１の充電が行われる。ここで、電気二重層コンデンサ１１はパワー密度特性に優れるため、電気二重層コンデンサ１１の定格電圧までの充電を短時間（例えば１分程度）で行うことができる。電気二重層コンデンサ１１の充電電圧（例えば図示しないセンサにより検出）が定格電圧に達したら、電気二重層コンデンサ１１の充電電圧がほぼ定格電圧に保たれるように双方向インバータ１０の運転が制御される。
【００３２】
そして、停電検知回路９にて電力系統の瞬時電圧低下が発生したと判定された場合は、停電検知回路９により高速切替スイッチ３がオフ状態に切り替えられるとともに、電気二重層コンデンサ１１から負荷４への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御が行われる。この場合は、電気二重層コンデンサ１１からの直流電力が双方向インバータ１０にて交流に変換されてから負荷４へ供給されることで、負荷電圧の瞬時低下の補償が行われる。
【００３３】
瞬時電圧低下の補償後に瞬時電圧低下が発生していない場合は、停電検知回路９により高速切替スイッチ３がオン状態に切り替えられるとともに、制御装置７により系統電源１から電気二重層コンデンサ１１への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御が行われる。このとき、出力用遮断器８はオン状態のままであり、次回の瞬時電圧低下の補償に備えて電気二重層コンデンサ１１の充電が再度行われる。
【００３４】
また、落雷警報受信部６が落雷警報の解除を示す情報を受信した場合、すなわち落雷による電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオフ状態に切り替えるとともに、双方向インバータ１０の運転制御を停止する。これによって、系統電源１（送電線路１２）と電気二重層コンデンサ１１との接続が切り離され、電気二重層コンデンサ１１の充電が停止される。その後は、電気二重層コンデンサ１１の自己放電が行われることで、電気二重層コンデンサ１１の電圧が低下する。また、落雷による電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合に、放電用負荷（図示せず）を電気二重層コンデンサ１１に接続することで、電気二重層コンデンサ１１の放電を行うことも可能である。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態においては、落雷警報受信部６が落雷警報５を受信してから電気二重層コンデンサ１１の充電を開始する。これによって、落雷による瞬時電圧低下の補償に確実に備えることができるとともに、電気二重層コンデンサ１１に電気エネルギーを常時蓄える必要がなくなる。したがって、本実施形態によれば、電気二重層コンデンサ１１により瞬時電圧低下の補償を確実に行うことができるとともに、電気二重層コンデンサ１１の充電頻度を大幅に低減することができる。
【００３６】
そして、電気二重層コンデンサ１１に電気エネルギーを常時蓄える必要がないため、電気二重層コンデンサ１１の劣化を抑えることができる。さらに、電気二重層コンデンサ１１の充電頻度を大幅に低減することができるため、電気二重層コンデンサ１１の充電による消費電力を大幅に低減することができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、落雷警報受信部６が落雷警報の解除を示す情報を受信してから電気二重層コンデンサ１１の充電を停止する。その後は、電気二重層コンデンサ１１の自己放電または放電用負荷による放電が行われることで、電気二重層コンデンサ１１に電気エネルギーが長期間蓄えられている状態を防ぐことができる。したがって、電気二重層コンデンサ１１の劣化をさらに抑えることができる。
【００３８】
以上の説明においては、落雷警報受信部６が落雷監視システム２０からの落雷警報５を受信した場合に電気二重層コンデンサ１１の充電を行い、落雷警報受信部６が落雷監視システム２０からの落雷警報の解除を示す情報を受信した場合に電気二重層コンデンサ１１の充電を停止する場合について説明した。ただし、本実施形態においては、瞬時電圧低下補償装置自体が電力系統の瞬時電圧低下の発生を予測し、その予測結果に応じて電気二重層コンデンサ１１の充電開始／充電停止の制御を行うこともできる。その場合の構成例を図２に示す。
【００３９】
図２に示す構成において、落雷検出センサ３１は電力系統が位置するエリアにおける落雷を検出する。落雷検出センサ３１の検出信号は落雷判定部３２へ供給される。落雷判定部３２は、落雷検出センサ３１の検出信号に基づいて、落雷による電力系統の瞬時電圧低下が予測されるか否かを判定する。
【００４０】
落雷判定部３２にて電力系統の瞬時電圧低下が予測されない場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオフ状態に切り替えるとともに、双方向インバータ１０の運転制御を行わない。この場合は、系統電源１（送電線路１２）と電気二重層コンデンサ１１との接続が出力用遮断器８により切り離され、電気二重層コンデンサ１１の充電は行われない。
【００４１】
一方、落雷判定部３２にて電力系統の瞬時電圧低下が予測された場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオン状態に切り替えるとともに、系統電源１から電気二重層コンデンサ１１への電力供給を行うための双方向インバータ１０の運転制御を行う。このとき、高速切替スイッチ３はオン状態であり、系統電源１（送電線路１２）と電気二重層コンデンサ１１とが接続されることで、電気二重層コンデンサ１１の充電が行われる。
【００４２】
また、落雷判定部３２にて電力系統の瞬時電圧低下の予測が解除された場合は、制御装置７は、出力用遮断器８をオフ状態に切り替えるとともに、双方向インバータ１０の運転制御を停止する。これによって、系統電源１（送電線路１２）と電気二重層コンデンサ１１との接続が切り離されることで、電気二重層コンデンサ１１の充電が停止され、電気二重層コンデンサ１１の自己放電または放電用負荷による放電が行われる。なお、他の構成及び動作については、図１に示す構成と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
図２に示す構成においても、電気二重層コンデンサ１１に電気エネルギーを常時蓄える必要がないため、電気二重層コンデンサ１１の劣化を抑えることができる。さらに、電気二重層コンデンサ１１の充電頻度を大幅に低減することができるため、電気二重層コンデンサ１１の充電による消費電力を大幅に低減することができる。
【００４４】
以上の説明においては、電気二重層コンデンサ１１からの電力供給により電力系統の瞬時電圧低下を補償する場合について説明したが、本実施形態においては、電気二重層コンデンサ１１の代わりに電解コンデンサや二次電池等の蓄電装置を用いることもできる。ただし、電気二重層コンデンサ１１は定格電圧までの充電を短時間で行うことができるので、本実施形態の蓄電装置として、電気二重層コンデンサ１１を用いることがより好適である。
【００４５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る瞬時電圧低下補償装置の構成の概略を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る瞬時電圧低下補償装置の他の構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  系統電源、２  電圧検知器、３  高速切替スイッチ、４  負荷、５  落雷警報、６  落雷警報受信部、７  制御装置、８  出力用遮断器、９  停電検知回路、１０  双方向インバータ、１１  電気二重層コンデンサ、１２，１３  送電線路、２０  落雷監視システム、２１，３１  落雷検出センサ、２２  落雷警報エリア設定部、２３  落雷警報送信部、３２  落雷判定部。
【図１】
2005341686.tif 000003
【図２】
2005341686.tif 000004