(57)【要約】【課題】「逆潮流あり」機能を持つ電力供給システムを前提として、省エネルギー性、経済性、安全性の効果を発揮できるようにした。【解決手段】商用電源用ラインと負荷との間をオンオフする第１のスイッチと、発電装置の発電出力ラインと負荷との間をオンオフする第２のスイッチと、消費電力量を計測する消費電力量計測手段及び単独運転検出装置とを有し、消費電力量が第１の設定値を計測したときに発電装置を動作状態にし、商用電源ラインと前記発電出力ラインとの間の交流電圧・周波数・位相の同期を取り、同期したときに第２のスイッチをオン、次に商用電源受電量・売電量をゼロにする受電・売電零制御を行い、商用停電のときは単独運転検出装置が検出し、第1のスイッチをオフし、発電装置からの電力供給で無停電とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源用ラインと負荷との間をオンオフする第１のスイッチと、
発電装置の発電出力ラインと前記負荷との間をオンオフする第２のスイッチと、
タイマーと、
前記負荷の消費電力量を計測する消費電力量計測手段と、
前記タイマー出力が予め設定した第1の時間になったとき、又は、前記消費電力量計測手段が消費電力量が増大する方向で、第１の設定値を計測したときに、前記発電装置を動作状態にする手段と、
前記発電装置がオンしているときに、前記商用電源ラインと前記発電出力ラインとの間の交流電圧・周波数・位相の同期を合わせるように前記発電装置を制御する位相制御手段と、
前記交流電圧・周波数・位相の同期合わせが実現したときに、前記第２のスイッチをオンし、
次に自家発電装置の発電量と商用電源の受電量の配分を制御し、商用電源受電量をゼロにし、売電量もゼロにする制御と商用電源が停電となっても前記発電装置から電力を供給する無停電システム制御とを行う手段と、
を具備した受電及び発電機能を有する電力供給装置。
【請求項２】
商用電源用ラインと負荷との間をオンオフする第１のスイッチと、発電装置の発電出力ラインと前記負荷との間をオンオフする第２のスイッチと、タイマーと、前記負荷の消費電力量を計測する消費電力量計測手段とを有し、
前記タイマーの出力が予め設定した第1の時間になったとき又は前記消費電力量計測手段が消費電力量が増大する方向で、第１の設定値を計測したときに、前記発電装置を動作状態にし、
前記発電装置がオンしているときに、前記商用電源ラインと前記発電出力ラインとの間の交流電圧・周波数・位相の同期を合わせるように前記発電装置を制御し、
前記交流電圧・周波数・位相の同期合わせが実現したときに、前記第２のスイッチをオンし、次に発電出力を上げ商用電源受電量と売電量を、タイマー設定時間帯は、ゼロにする
ことを特徴とする受電及び発電機能を有する電力供給方法。
【請求項３】
前記タイマー設定時間帯以外の時間帯において、消費電力量が前記第１の設定値を上回り、一定期間後の消費電力量も前記第１の設定値以上であれば、前記発電装置をオンし、
前記商用電源ラインと前記発電出力との同期をとり第２のスイッチをオンし、電力配分制御により商用電源受電量を前記第1の設定値未満に制御することを特徴とする請求項２記載の受電及び発電機能を有する電力供給方法。
【請求項４】
前記タイマー設定時間帯以外の時間帯において、前記発電装置が動作状態で、消費電力量が前記第１の設定値を下回り、一定期間後の消費電力量も前記第１の設定値を下回っていれば、前記第２のスイッチをオフに制御することを特徴とする請求項２記載の受電及び発電機能を有する電力供給方法。
【請求項５】
前記発電装置が動作状態で、電力会社からの供給電力が停電となった場合、単独運転検出装置が作動し、第1のスイッチをオフ制御し、前記発電装置を連系運転から単独運転にし、この制御により、無停電にて電力を前記負荷に供給し、前記電力会社からの供給電力が復電した場合、電力供給ライン上のピックアップと発電出力供給ライン上のピックアップとの検出出力を利用して、前記発電装置を制御し、発電出力の電圧・周波数・位相を制御して同期を取り、次に第1のスイッチをオンし、連系運転とし、次に商用電源受電量と売電量をゼロにすべきゼロ運転制御に戻る制御を行うことを特徴とする請求項２記載の受電及び発電機能を有する電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力会社からの商用電源の電力を受電するとともに、自家発電装置を備え、省エネルギー化と安全性を図った受電及び発電機能を有する電力供給装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムにおいて、電力会社からの商用電源の電力を受電するとともに、発電装置を備え自家発電により電力をまかなうものが開発されている。この種の電力供給システムで、特別高圧配電線路からの電力を使用する工場及びごみ焼却場では、「逆潮流あり」機能を持つ自家発電装置を備える場合がある。つまり、自家発電装置で発電した電力を電力会社に販売する機能をもつのである。
【０００３】
しかしこの「逆潮流あり」機能を持つシステムは、大規模なシステムに限られており、高圧一般配電線に接続されるシステムでは、存在しない。高圧一般配電線に接続されるシステムでは、通常は、「逆潮流なし」機能を持つ電力供給システムが採用されている。この「逆潮流なし」機能を持つ電力供給システムでは、自家発電装置の発電容量は、構内総負荷の1/2〜1/3程度の容量に設計するのが通常である。これは、発電容量が大きすぎると、逆電力継電器（ＲＰＲ）による不要停止（停電）が生じるために、このような停止を防止するためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、高圧一般配電線に接続されるシステムでは、「逆潮流なし」機能を持つ電力供給システムが採用されている。そして、自家発電装置の発電容量は、構内総負荷の1/2〜1/3程度の容量に設計されている。
【０００５】
しかし構内総負荷の1/2〜1/3程度の容量であると、受電電力の容量が多くなり、経済的な効果が得られないのが現状である。一方最近では、「逆潮流あり」機能を持つ電力供給システムの研究開発も検討されている。
【０００６】
そこでこの発明は、「逆潮流あり」機能を持つ電力供給システムを前提として、省エネルギー性、経済性、安全性の効果を発揮できるようにした受電及び発電機能を有する電力供給装置及び方法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】
この発明の一実施の形態は、商用電源用ラインと負荷との間をオンオフする第１のスイッチと、発電装置の発電出力ラインと前記負荷との間をオンオフする第２のスイッチと、タイマーと、前記負荷の消費電力量を計測する消費電力量計測手段と、前記タイマーの出力が予め設定した第1の時間になったとき又は前記消費電力量計測手段が消費電力量が増大する方向で、第１の設定値を計測したとき、前記発電装置をオンする手段と、前記発電装置がオンしているときに、前記商用電源ラインと前記発電出力ラインとの間の交流電圧・周波数・位相の同期を合わせるように前記発電装置を制御する同期制御手段と、前記交流電圧・周波数・位相の同期合わせが実現したときに、前記第２のスイッチをオンし、次に商用電源受電量と自家発電発電量の配分を制御し商用電源受電量・売電量をゼロとする制御手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置の省エネルギー化、価格低減化、維持費用低減並びに安全確保を得ることができる。逆電力継電器（ＲＰＲ）を設ける必要がない。このために、逆電力継電器（ＲＰＲ）による不要停止（停電）が生じるという問題が解決できる。また、逆潮流あり、且つ受電ゼロ・売電ゼロの運転方式とすることで、コージェネレーションシステムは、最大限の発電を行うことができ、その結果稼動率が向上する。更に負荷率も上がるために発電効率も向上する。よって省エネルギー性、経済性がよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１において、１０１は、電力会社であり、電力会社１０１からの電力線は、スイッチＳＷ１を介して変圧装置１０２に接続されている。変圧装置１０２からの商用電源ラインは、負荷３００に接続されている。負荷３００は、工場、ホテル、病院などの負荷施設である。
【００１１】
この施設には、自家発電装置２０１が装備されている。発電装置２０１の自家発電出力ラインは、スイッチＳＷ２を介して商用電源ラインに接続されている。商用電源ライン及び自家発電出力ラインには、それぞれピックアップセンサ１０３、２０２が取り付けられている。このセンサ１０３、２０２は、交流信号の電圧・周波数・位相を検出するもので、検出信号は、統合制御部４００に入力されている。
【００１２】
ところで負荷３００の消費電力量は、電力消費量計測装置４０１により計測されており、その計測データは、統合制御部４００に入力されている。統合制御部４００は、電力消費量に応じて、発電装置２０１の起動を行う。また発電装置２０１が起動されているとき、所定の条件のもとで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオンオフ制御を行う。また、統合制御部４００には、単独運転検出装置からの制御信号及びタイマー４５０からの時刻情報も与えられている。さらにまた、各種の設定を行う場合、その設定情報を与えるための操作部４５１の出力も統合制御部４００に与えられている。
【００１３】
図２には、上記の装置の動作例を示すタイミングチャートを示している。今、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフであり、負荷３００は商用電源からの電力を使用しているものとする。次にタイマー４５０の出力が予め設定した第1の時間（例えばＡＭ８時）になったとき、統合制御部４００は、発電装置２０１を動作状態にする。統合制御部４００には、ピックアップセンサ１０３、２０２からの検出信号が入力されている。そこで統合制御装置４００は、前記商用電源ラインと発電出力ラインとの間の交流電圧・周波数・位相を合わせるように前記発電装置２０１を制御する、交流電圧・周波数・位相の同期合わせが実現したときに第2のスイッチＳＷ２をオンし、次に前記発電出力を上げて行き、統合制御部４００の電力配分制御部の制御のもとで商用電力の受電量及び売電量を常に零にする制御を行う。即ち、受電・売電零の運転方式を実現している。
【００１４】
このため、コージェネレーションシステムは、最大限の発電を行うことができ、その結果稼動率が向上する。更に負荷率も上がるために発電効率も向上する。よって省エネルギー性、経済性がよくなる。
【００１５】
統合制御部４００は、また電力消費量に応じて発電装置２０１のガバナ制御を行い、負荷に対して安定した電力供給を行う。
【００１６】
タイマー４５０の設定時間帯以外の時間帯（ＰＭ１０：００〜ＡＭ８：００）の場合を説明する。今時点ｔ１にて電力消費量がＷ１を上回ったとする。この状態では直ぐに発電装置の起動は行わない。一定時間Ｔ１、電力消費量の監視が行われる。一定時間Ｔ１経過したとき（時点ｔ２）電力消費量がＷ１以上であれば統合制御部４００は、発電装置２０１を起動し、ピックアップセンサ１０３、２０２の検出信号により前記商用電源ラインと前記発電出力ラインとの間の交流電圧・周波数・位相あわせ制御（同期状態への引き込み）を行い、同期が取れた状態で第2のスイッチＳＷ２をオンし、電力配分制御部により前記商用電源受電量がＷ１を越えないように発電出力を制御する。
【００１７】
今、時点ｔ７にて電力消費量がＷ１を下回ったとする。この状態では、直ぐにスイッチＳＷ２の制御は行われない。一定時間Ｔ４、電力消費量の監視が行われる。一定時間Ｔ４経過したとき（時点ｔ８）電力消費量がＷ１より低い状態であれば、スイッチＳＷ２の状態が制御される。つまり、スイッチＳＷ２がオフされる。さらに、一定時間の経過の後、発電装置２０１がオフされる。
【００１８】
図３には、上記の装置の動作を制御する統合制御部４００の働きを示すフローチャートである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施の形態を示す構成説明図。
【図２】図１の装置の動作例を説明するために示した動作説明図。
【図３】図１の装置の動作例を説明するために示したフローチャート。
【符号の説明】
【００２０】
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ、１０１…電力会社、１０２…変圧装置、１０３、２０２…ピックアップセンサ、２０１…発電装置、３００…負荷、４００…統合制御部、４０１…消費電力計測装置、４５１…制御部、４５２…単独運転検出装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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