(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池によって得た直流電力を逆変換装置によって交流電力に変換し、１つの機械的開閉器を介して商用電源系統と系統連系を行う系統連系機能および前記逆変換装置の出力による自立運転機能を有する太陽電池発電装置において、
系統連系開始時の非同期投入を防止するため、前記逆変換装置を一旦停止させた後、再度運転させるゲートブロック手段と、
該ゲートブロック手段による前記逆変換装置の再運転が行われたのち発生する系統連系を指示する系統連系指示と、
自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した１つの信号のみを送出するインターロック手段と、
前記系統連系指示信号が送出され、かつ、前記商用電源系統の電圧が正常であったとき、前記機械的開閉器が閉じて系統連系を開始する系統連系ロック手段と、
前記自立運転指示信号が送出され、かつ、前記機械的開閉器が開かれて系統連系が行われていなかったとき、自立運転を開始する自立運転ロック手段とを設け、
前記インターロック手段は、トランジスタ回路により形成されるハードウェアインターロックであることを特徴とする系統保護装置。
【請求項２】
前記機械的開閉器は電磁開閉器であることを特徴とする請求項１記載の系統保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用交流電源と系統連系を行う太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クリーンなエネルギー源としての太陽光発電をはじめとする自家発電装置は、近年、商用交流電源との系統連系が可能となったことにより普及の兆しを見せている。特に太陽光発電は騒音を出さず、有害な排出物もないことから一般家庭での使用が急増している。
商用交流電源と系統連系を行う太陽光発電装置では逆変換装置を用いるが、商用電源または太陽光発電装置のどちらかに事故が起こった場合の保護のため、資源エネルギー庁が編纂した「電力系統連系技術要件ガイドライン」にも示されているように、両者間に機械的な開閉箇所を２箇所設けるか、機械的な開閉箇所１箇所および逆変換装置のゲートブロック等を行う必要がある。
【０００３】
また、逆変換装置の出力によって自立運転を行う場合には、系統への逆充電防止および非同期投入防止のため、次の１）、２）のうち、いずれかの条件を満足させる必要がある。
１）機械的な開閉箇所２箇所、または、機械的な開閉箇所１箇所および手動操作による開閉箇所１箇所を備えること。
２）機械的な開閉箇所１箇所とともに、系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時の非同期投入防止機構を備えること。
【０００４】
逆変換装置の出力によって自立運転を行う太陽光発電装置では、図４に示すように逆変換装置１１と商用交流電源３との間に電磁開閉器５ａおよびサーキットブレーカ６ａを設け、自立運転出力を電磁開閉器５ａとサーキットブレーカ６ａとの接続点からとることにより、上述の１）の条件を満足するシステムが実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述の方法では、系統連系のＯＮ／ＯＦＦに際し、手動によるサーキットブレーカの操作が必要であり、自動運転ができないことによって操作が煩雑になってしまうという課題があった。
【０００６】
本発明はこのような背景の下になされたもので、上述の２）の条件（機械的な開閉箇所１箇所とともに、系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時の非同期投入防止機構を備えること）を満足し、自動運転を行うことができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、太陽電池によって得た直流電力を逆変換装置によって交流電力に変換し、１つの機械的開閉器を介して商用電源系統と系統連系を行う系統連系機能および前記逆変換装置の出力による自立運転機能を有する太陽光発電装置において、系統連系開始時の非同期投入を防止するため、前記逆変換装置を一旦停止させた後、再度運転させるゲートブロック手段と、該ゲートブロック手段による前記逆変換装置の再運転が行われたのち発生する系統連系を指示する系統連系指示と、自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した１つの信号のみを送出するインターロック手段と、前記系統連系指示信号が送出され、かつ、前記商用電源系統の電圧が正常であったとき、前記機械的開閉器が閉じて系統連系を開始する系統連系ロック手段と、前記自立運転指示信号が送出され、かつ、前記機械的開閉器が開かれて系統連系が行われていなかったとき、自立運転を開始する自立運転ロック手段とを設け、前記インターロック手段は、トランジスタ回路により形成されるハードウェアインターロックであることを特徴とする太陽光発電装置を提供する。
【０００８】
この発明によれば、逆変換装置と商用交流電源との間は、１つの機械的開閉器を介して接続され、系統の電圧が正常でないと投入できない系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時に逆変換装置を一旦停止させた後、再運転するゲートブロック手段による非同期投入防止機構を備えることによって「電力系統連系技術要件ガイドライン」の条件を満足させ、太陽光発電装置の自動運転を行うことができる。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電装置において、前記機械的開閉器は電磁開閉器であることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、系統連系を指示する系統連系指示と自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した１つの信号のみを送出するインターロック手段としてハードウェアインターロックを採用することによってソフトウェアの誤動作等を回避することができる。
また、機械的開閉器として電磁開閉器を用いることによって手動操作をなくすことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。図１はこの発明の一実施形態による太陽光発電装置の構成を示す接続図である。
この図において、符号１は太陽電池パネルであり、出力制御装置２を介して商用電源３と接続し、系統連系を行う。
【００１２】
出力制御装置２は、入力された太陽電池パネル１の直流電力を交流電力に変換して出力する逆変換装置１１を有し、この交流電力を電磁開閉器２３のメーク接点（以下、ａ接点という）２３ａを介して商用交流電源３と系統連係する。
さらに、前記交流電力は電磁開閉器２２のａ接点２２ａを経由して自立出力端子２４に出力されている。
【００１３】
継電器２１及びこの継電器２１のａ接点２１ａ、電磁開閉器２２及びこの電磁開閉器２２のａ接点２２ａ、電磁開閉器２３及びこの電磁開閉器２３のブレーク接点（以下、ｂ接点という）２３ｂ、ならびにトランジスタ１５〜１８は図１のように接続され、逆変換装置１１のゲート制御部１１１に介入してゲートブロックを行い、インバータ１１２の一旦停止及び再運転を行うゲートブロック手段１１３による前記逆変換装置の再運転が行われたのち発生する系統連系指示１３または自立運転指示１４の制御信号に基づいて所定の動作を行い、系統連系または自立運転を行う。
【００１４】
系統連系指示１３または自立運転指示１４の信号は、ソフトウェアによって両方同時には発生しないようになっているが、何らかの原因によって誤動作した場合を考え、トランジスタ１５とトランジスタ１６とによってハードウェアインターロック回路を形成し、少なくともトランジスタ１７及びトランジスタ１８の両方が同時に励振されることのないようになっている。
【００１５】
系統連系指示１３の信号は、ゲートブロック手段１１３によってゲート制御部１１１の出力を停止させてインバータ１１２を一旦停止させ、再運転を行って商用交流電源３との同期運転を確認した後、発生し、トランジスタ１６がＯＮしていなければトランジスタ１７が励振されてＯＮして継電器２１が励磁される。継電器２１の励磁によって電磁開閉器２３と直列に挿入されている継電器２１のａ接点２１ａが閉じ、商用交流電源の電圧が正常であれば電磁開閉器２３が励磁される。電磁開閉器２３の励磁によって逆変換装置１１の出力と商用交流電源３との間に介挿されている電磁開閉器２３のａ接点２３ａが閉じ、系統連系が開始される。
【００１６】
逆に、自立運転指示１４の信号が発生し、系統連系指示１３の信号がなければ、トランジスタ１８が励振され、かつ、電磁開閉器２３は励磁されていないのでｂ接点２３ｂは閉じており、電磁開閉器２２が励磁される。
従って、ａ接点２２ａが閉じ、自立出力端子２４に逆変換装置１１の交流電力が出力される。
【００１７】
次に、図２及び図３のフローチャートにしたがって、より詳細な動作について説明する。図２は系統連系を行う場合のフローチャートであり、図３は自立運転を行う場合のフローチャートである。
【００１８】
図２のステップＳ１（以下、単にＳ１等とする）において、系統連系指示の制御信号があるか否か判断し、信号がなければＳ６で連系用開閉器をＯＦＦして処理を終了する。
Ｓ１における系統連系指示の信号は、図１のゲートブロック手段１１３によってゲート制御部１１１の出力を停止させてインバータ１１２を一旦停止させ、再運転を行って商用交流電源３との同期運転を確認した後、送出されてＳ２に移り、自立運転信号がないことを確認する。
もし、自立運転信号がでていれば、図１のトランジスタ１５がＯＮするので系統連系指示の信号は抑制され、トランジスタ１７は励振されない。自立運転信号がなければ、Ｓ３でトランジスタ１７を励振して系統連系継電器２１が励磁される。
【００１９】
Ｓ４で商用交流電源３の電圧が正常か否かを判断し、正常であれば連系用電磁開閉器２３が励磁されてａ接点２３ａが閉じられて系統連系を開始し、Ｓ１に戻る。商用交流電源３の電圧が正常か否かの判断は、ａ接点２１ａと直列に接続された電磁開閉器２３が商用交流電源３によって励磁されることによって行われる。
【００２０】
次に、図３を参照して自立運転を行う場合の動作について説明する。
まず、Ｓ１１において自立運転指示の信号があるか否かを判断し、この信号があればＳ１２の系統連系信号があるか否かを判断する処理に移行する。Ｓ１１において自立運転指示がなければ処理をＳ１６に移し、自立運転用電磁開閉器２２をＯＦＦして処理を終了する。
Ｓ１２において系統連系信号がなく、トランジスタ１６がＯＮしていなかったなら、Ｓ１３でトランジスタ１８が励振される。Ｓ１２において系統連系信号があったときは、処理をＳ１６に移し、自立運転用電磁開閉器２２をＯＦＦして処理を終了する。
【００２１】
つぎに、Ｓ１４において系統連系用電磁開閉器２３がＯＦＦしているか否かを判断する。この判断は、自立運転用電磁開閉器２２の励磁コイルに直列に系統連系用電磁開閉器２３のｂ接点２３ｂを介挿することによって行っている。
もし、何らかの原因によって系統連系用電磁開閉器２３がＯＮしているならばＳ１４で待機となり、ＯＦＦになっていればＳ１５で自立運転用電磁開閉器２２が励磁されてａ接点２２ａを閉じ、自立出力端子２４に逆変換装置１１の出力を接続して自立運転を行う。
【００２２】
以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、太陽光発電装置の系統保護装置に限られるものではなく、風力発電装置やガスタービン発電装置等の系統連系装置にも適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
これまでに説明したように、この発明によれば以下に記す効果を得ることができる。
請求項１の発明によれば、逆変換装置と商用交流電源との間は、１つの機械的開閉器を介して接続され、系統の電圧が正常でないと投入できない系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時に逆変換装置を一旦停止させた後、再運転するゲートブロック手段による非同期投入防止機構を備えることによって「電力系統連系技術要件ガイドライン」の条件を満足させ、太陽光発電装置の自動運転を行うことができる。
【００２４】
また、請求項２の発明によれば、系統連系を指示する系統連系指示と自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した１つの信号のみを送出するインターロック手段としてハードウェアインターロックを採用することによってソフトウェアの誤動作等を回避することができる。また、機械的開閉器として電磁開閉器を用いることによって手動操作をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による太陽光発電装置の構成を示す接続図。
【図２】  系統連系を行う場合の動作を説明するフローチャート。
【図３】  自立運転を行う場合の動作を説明するフローチャート。
【図４】  従来の技術による太陽光発電装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…太陽電池パネル
２、４…出力制御装置
３…商用交流電源
５ａ…電磁開閉器
６ａ…サーキットブレーカ
１１…逆変換装置
１１１…ゲート制御部
１１２…インバータ
１１３…ゲートブロック手段
１２…制御信号
１３…系統連系指示
１４…自立運転指示
１５、１６、１７、１８…トランジスタ
２１…継電器
２１ａ…継電器２１のメーク接点
２２…電磁開閉器
２２ａ…電磁開閉器２２のメーク接点
２３…電磁開閉器
２３ａ…電磁開閉器２３のメーク接点
２３ｂ…電磁開閉器２３のブレーク接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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