(57)【要約】【課題】小規模の太陽電池パネルの発電電力と商用電源とで負荷への電力供給が行え、しかも逆潮流時において負荷の動作に必要な電力を商用電源で確保することができ、設置コストも安価な電源監視装置を提供することにある。【解決手段】発電装置Ｇと屋内電力線４との間に挿入された回路遮断部１０を、屋内電力線４を介して電力線搬送信号により送られてくる遮断指令を受信すると前記回路遮断部を遮断動作させる電力線搬送信号通信部１１を備え、一方屋内電力線４の電圧と屋内電力線４に電流と電圧に基づいて電力を測定し、この測定電力が逆潮流電力の場合に逆潮流の判定結果を出力する逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａ及び判定結果から遮断指令を発生する指令発生回路１４ｂからなる逆潮流・順調流判定部１４と、電力線搬送信号により遮断指令を電力線搬送信号通信部１１へ送信する電力線搬送信号通信部１５とを分電盤３内の分岐ブレーカ１０に内蔵している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源と発電装置の交流電源とを屋内電力線に接続して該屋内電力線に接続される負荷に電源供給を行う電源供給システムに用いられ、
前記屋内電力線の終端側の負荷の接続点よりも終端寄りの位置で前記屋内電力線に接続される前記発電装置と前記屋内電力線との間に挿入接続される回路遮断部と、
前記屋内電力線に接続され、該屋内電力線を介して電力線搬送信号により送られてくる遮断指令を受信すると前記回路遮断部を遮断動作させる電力線搬送信号通信部と、
前記屋内電力線の始端側の負荷の接続点と商用交流電源の屋内引き込み線との間の電路に流れる電流と電路電圧に基づいて電力を測定し、この測定電力が逆潮流電力の場合に前記遮断指令を出力する逆潮流判定部と、
前記逆潮流判定部から出力される遮断指令を電力線搬送信号により前記屋内電力線を介して前記電力線搬送信号通信部へ送信する別の電力線搬送信号通信部とからなることを特徴とする電源監視装置。
【請求項２】
分電盤内に配設されて前記屋内電力線を幹線より分岐する分岐ブレーカ内に、前記前記逆潮流判定部と前記別の電力線搬送信号送信部とを設けてあることを特徴とする請求項１記載の電源監視装置。
【請求項３】
前記屋内引き込み線に設けられる電力積算計内に、前記前記逆潮流判定部と前記別の電力線搬送信号送信部とを設けてあることを特徴とする請求項１記載の電源監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統連系型の発電システムに用いる電源監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池等から得られる直流の電気をインバータ装置を介して一般に使用する交流へ変換し、電力会社から供給される一般の商用電源と接続して電気を使用できるようにした系統連結型システムが一般家庭に設置されるようになってきている。図５はその一例を示しており、この図５に示すシステムでは、太陽電池パネル１で発電された直流電力をインバータ装置２に接続箱７を介して供給し、この直流電力をインバータ装置２で商用周波の交流電力に変換し、分電盤３内の解列器等を介して住宅内の屋内電力線４に供給するとともに、逆回転防止機能付きの買電電力計、売電電力計からなる特別な電力計５を介して引き込み線６に接続する構成となっている。
【０００３】
ところで、配電線に対して太陽電池パネルの発電電力が逆潮流買電を行うとすると、上述のような特別な電力計５を必要とするため、施工費などが高くつくという課題がある。
【０００４】
一方、集合住宅等のベランダに設置できるような小容量の太陽電池パネルを用いた独立型の太陽光発電システムが提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
この独立型の太陽光発電システムは、図６に示すように太陽電池パネル１を逆流防止ダイオードＤと、スイッチＳＷ１と電流計Ａ１とヒューズＦを介してバッテリＢＴに接続するとともに、バッテリＢＴを前記ヒューズＦとスイッチＳＷ２と電流計Ａ２とを介して負荷Ｒに接続する構成となっており、日中においてはスイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフした上で、太陽電池パネル１の発電電力でバッテリＢＴに充電し、夜間においてはスイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンしてバッテリＢＴの電力を負荷Ｒに供給するもので、電流計Ａ１で充電電流を、また電流計Ａ２で負荷電流を夫々監視するようになっている。
【非特許文献１】「だれでもできるベランダ太陽光発電」  身近な自然エネルギー入門  編者  自然エネルギー推進市民フォーラム  １９９９年１０月１０日第１刷発行  発行所合同出版社（２３頁  図１  ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図６に示すような独立型の太陽光発電システムにおいて、太陽電池パネル１の発電電力を省エネ効果を大きくするために住戸内に配線されている電力線に供給するような場合、発電電力が電力会社から供給する電力よりも大きくなって逆潮流電力となるのを防ぐ必要があるが、そのためには上述のような逆回転防止機能付きの特別な電力計を設置する必要があり、施工費などの課題があった。
【０００７】
そこで、図７に示すように逆潮流となったときに商用電源側と太陽電池パネル１側とを遮断する逆潮流検出機能付きの遮断回路８を屋内電力線４に挿入する方法等が提案されている。
【０００８】
この図７の場合には屋内電力線４の途中に遮断回路８を挿入しているため、逆潮流により遮断回路８が屋内電力線４を遮断した場合、遮断回路８と分電盤３との間の屋内電力線４に接続されている負荷Ｒは商用電源に接続され、太陽電池パネル１とインバータ装置２とからなる発電装置Ｇと遮断回路８との間の屋内電力線４に接続されている負荷Ｒは、発電装置Ｇに接続されることになる
しかし、上述のように太陽電池パネル１の容量が小さい場合、インバータ装置２側の負荷Ｒが動作している状態であれば、電力線遮断時に太陽電池パネル１側の消費電力が急激に増大し、当該負荷Ｒに必要な電力が供給できないという課題があった。
【０００９】
尚図７中９は電源コンセントであって、電源コンセント９を介して負荷Ｒ及びインバータ装置２の出力を屋内電力線４に接続する構成となっている。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みて為された者で、その目的とするところは、逆回転防止機能付きの電力計を用いることなく、逆潮流の防止を図って、小規模の太陽電池パネルの発電電力と商用電源とで負荷への電力供給が行え、しかも逆潮流時において負荷の動作に必要な電力を商用電源で確保することができ、設置コストも安価な電源監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、商用交流電源と発電装置の交流電源とを屋内電力線に接続して該屋内電力線に接続される負荷に電源供給を行う電源供給システムに用いられ、前記屋内電力線の終端側の負荷の接続点よりも終端寄りの位置で前記屋内電力線に接続される前記発電装置と前記屋内電力線との間に挿入接続される回路遮断部と、前記屋内電力線に接続され、該屋内電力線を介して電力線搬送信号により送られてくる遮断指令を受信すると前記回路遮断部を遮断動作させる電力線搬送信号通信部と、前記屋内電力線の始端側の負荷の接続点と商用交流電源の屋内引き込み線との間の電路に流れる電流と電路電圧に基づいて電力を測定し、この測定電力が逆潮流電力の場合に前記遮断指令を出力する逆潮流判定部と、前記逆潮流判定部から出力される遮断指令を電力線搬送信号により前記屋内電力線を介して前記電力線搬送信号通信部へ送信する別の電力線搬送信号通信部とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、分電盤内に配設されて前記屋内電力線を幹線より分岐する分岐ブレーカ内に、前記前記逆潮流判定部と前記別の電力線搬送信号送信部とを設けてあることを特徴とする請求項１記載の電源監視装置。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記屋内引き込み線に設けられる電力積算計内に、前記前記逆潮流判定部と前記別の電力線搬送信号送信部とを設けてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、逆回転防止機能付きの電力計を用いることなく、逆潮流の防止を図って、小規模の太陽電池パネルの発電電力と商用電源とで負荷への電力供給が行え、しかも逆潮流時において負荷の動作に必要な電力を商用電源で確保することができ、しかも逆潮流判定部の位置を電力線の始端側に、電力線を遮断する回路遮断部の位置を発電装置の出力接続位置とが離れた位置に設けても特別な信号線等の配線を用いることなく遮断指令を送ることができ、施工コストも安価な電源監視装置を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態は例えば集合住宅の各住戸のベランダに太陽電池パネルを取り付けて設置される小規模の太陽電池発電システムに対応させるもので、図１（ａ）に示すように太陽電池パネル１とこの太陽電池パネル１が出力する直流電力を周波数と電圧が商用電源と同じとなるように交流変換と昇圧を行うインバータ装置２とからなる発電装置Ｇと、この発電装置Ｇの出力を屋内電力線４に電源コンセント９を介して接続する電路には、逆潮流時に電路遮断を行うための回路遮断部１０を挿入するとともに、屋内電力線４を介して送られてくる電力線搬送信号の受信と回路遮断部１０の制御とを行う電力線搬送信号通信（Power Line Communication）部１１を設けてある。
【００１６】
電力線搬送信号通信部１１は、図２に示すように電力線搬送信号を受信する受信回路１１ａと、電力線搬送信号によって回路遮断部１０の遮断指令が送られてくると回路遮断部１０に遮断制御信号ＣＳを出力して回路遮断部１０を遮断動作させ、復帰指令があると回路遮断部１０に復帰制御信号ＲＳ出力して回路遮断部１０を復帰動作させる制御回路１１ｂとから構成される。
【００１７】
回路遮断部１０は、図２に示すように電力線搬送信号通信部１１から遮断制御信号ＣＳが入力すると、例えば電磁駆動装置等の開閉駆動回路１０ａを動作させることで、開閉接点Ｓをオフ駆動し、復帰制御信号ＲＳがあると開閉接点Ｓをオン駆動するものである。
【００１８】
一方分電盤３内に配設される各分岐ブレーカ１２内には図１（ｂ）に示す回路が内蔵されている。
【００１９】
つまり分岐ブレーカ１２の器体１２ａ内には回路遮断機構部１３の他に、開閉接点と屋内電力線４との間に挿入する逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａ及び逆潮流・順潮流測定回路１４ａからの逆潮流判定や復帰判定の出力から遮断指令や復帰指令を発生させる指令発生回路１４ｂとからなる逆潮流・順潮流判定部１４と、指令発生回路１４ｂからの指令を電力線搬送信号で屋内電力線４上に送信する電力線搬送信号通信部１５とを備えている。
【００２０】
逆潮流・順潮流判定部１４の逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａは、図１（ｃ）に示すように屋内電力線４に挿入される電流測定回路１４０ａと、屋内電力線４に並列に接続される電圧測定回路１４０ｂと、電流測定回路１４０ａで測定される電流Ｉと電圧測定回路１４０ｂで測定される電圧Ｖとで電力Ｖ・Ｉを計算する電力計算回路１４０ｃと、この電力計算回路１４０ｃで計算される電力から該電力が負の場合であって、商用電源の電力供給が発電装置Ｇ側の電力供給未満である逆潮流の場合に逆潮流判定出力を発生し、逆に順潮流電力が所定以上になって逆潮流の恐れがなくなったと判断される場合には復帰判定出力を発生する潮流判定回路１４０ｄとから構成され、この潮流判定回路１４０ｄの判定出力に基づいて指令発生回路１４ｂから指令が電力線搬送信号通信部１５へ出力される。
【００２１】
そして両電力線搬送信号通信部１１，１５の接続位置間の屋内電力線４に設けられた電源コンセント９に負荷Ｒが接続され、通常時、つまり順潮流状態では太陽電池パネル１での発電電力と商用電源の電力とが動作中の負荷Ｒに供給されることになる。
【００２２】
ここで逆潮流・順潮流判定部１４から逆潮流判定出力を電力線搬送信号通信部１５が受け取ると、電力線搬送信号通信部１５は遮断指令を電力線搬送信号により屋内電力線４を介して電力線搬送信号通信部１１宛に送信する。電力線搬送信号通信部１１は電力線搬送信号により遮断指令が送られてくると、遮断制御信号ＣＳを回路遮断部１０へ出力し、回路遮断部１０の開閉接点Ｓをオフさせる。これにより、発電装置Ｇの発電電力が屋内電力線４から切り離され、電力供給が商用電源のみとなり、逆潮流が防止されることになる。また同時に動作中の負荷Ｒの全てが商用電源側から電力供給を受けることになるため、電力不足による負荷Ｒの不安定動作も起こらない。
【００２３】
そして使用負荷Ｒが増加することにより順潮流電力が大きくなった場合、逆潮流の恐れがなくなると判定され、逆潮流・順潮流判定部１４から復帰判定出力を電力線搬送信号通信部１５が受け取ると、電力線搬送信号通信部１５は復帰指令を電力線搬送信号により屋内電力線４を介して電力線搬送信号通信部１１宛に送信する。
【００２４】
電力線搬送信号通信部１１は電力線搬送信号により復帰指令が送られてくると、復帰制御信号ＲＳを回路遮断部１０へ出力し、回路遮断部１０の開閉接点Ｓをオンさせる。これにより動作中の負荷Ｒには商用電源と発電装置Ｇの発電電力とが供給されることになる。
【００２５】
ところで、電力線搬送信号通信は搬送周波数が例えば１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚで送信速度が数十ｂｐｓ程度の低速通信のものと、広帯域スペクトラム拡散方式、マルチキャリア変調方式、ＯＦＭＤ変調方式などの変調方式を採用し、搬送周波数帯域を２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚにした高速通信のものとがあるが、本実施形態での電力線搬送信号通信は技術的には何れでも良く、特定限定されるものではない。
【００２６】
また、電力線搬送信号通信部１１は受信、電力線搬送信号通信部１５は送信の機能だけで実施形態としての機能を充足することができるが、必要に応じて送受信の機能を夫々に設けても良い。
（実施形態２）
上述の実施形態１では各分岐ブレーカ１２内に逆潮流・順潮流判定部１４及び電力線搬送信号通信部１５を内蔵するものであったが、当該住戸の全体の消費電力を積算する積算電力計内に内蔵するようにしても良い。
【００２７】
図３は戸建の住宅の引き込み線６に接続される積算電力計１６に内蔵した本実施形態の一例を示す。この積算電力計１６は当該住戸の積算電力値を移動体電話通信網ＮＴなどのネットワークを通じ電力管理センタ１７に通報するゲートウェイ機能等をも備えている。尚積算電力計１６の内部構成の図示は省略する。
【００２８】
ところで、積算電力計自体は電力会社が設置するが、上述のゲートウェイ機能を利用して種々のサービスをユーザに提供するというビジネスも考えられる。
【００２９】
また本実施形態の積算電力計１６や発電装置Ｇからなる電源監視装置を用いれば、ユーザの電気使用料金が軽減され、ユーザが得られるものはより多くなる。一方ユーザの電気使用料金軽減は電力会社にとってデメリットであるが、本実施形態を多くのユーザ宅で設置されることにより、電力供給のための設備投資が軽減されるというメリットがある。また、積算電力計自体は定期的に更新することが義務付けられているため、例えばこの更新時期に合わせて本実施形態における積算電力計１６を導入すれば良い。
（実施形態３）
ところで、上述の実施形態１に用いる電力線搬送信号通信部１１は受信の機能だけ、電力線搬送信号通信部１５は送信の機能だけで実施形態１としての機能を充足することができるが電力線搬送信号通信部１１から回路遮断部１０の動作情報を電力線搬送信号通信部１５で取得するような場合には、双方で電力線搬送信号の送受信を必要とする。このような場合において、本実施形態は、電力線搬送信号通信部１５に設ける受信回路の回路構成と逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａの回路構成の一部を共用することで、コスト低減を図るようにした点に特徴がある。
【００３０】
つまり本実施形態は、図４に示すように逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａにおいて、電流測定回路１４０ａの測定値と電圧測定回路１４０ｂの測定値とをマルチプレクサ１４０ｅにより切り替えてＡ／Ｄコンバータ１４０ｆに入力し、夫々をデジタル値に変換した後、このデジタル変換した測定値を用いて電力計算回路１４０ｃ’で電力計算を行う一方、電力線搬送信号通信部１５に設ける受信回路１５ｃの受信信号をマルチプレクサ１４０ｅの切り替えによりＡ／Ｄコンバータ１４０ｆに入力してＡ／Ｄ変換することで回路構成の共用を図っている。
【００３１】
ここで高速の電力線搬送信号通信でマルチキャリア変調方式を用いる受信信号をＡ／Ｄ変換した後、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号をマルチバンド受信処理を行うのが通例である。
【００３２】
そこで本実施形態では、電力線搬送信号通信部１５の受信回路１５ａは、結合器からなる受信信号抽出回路１５ｂで抽出された受信信号をアンプ１５ｃで増幅した後、上述のマルチプレクサ１４０ｅの切り替えによりＡ／Ｄコンバータ１４０ｆに入力させ、そのＡ／Ｄコンバータ１４０ｆでＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換された受信信号を信号処理回路１５ｄに入力して復調処理を行うことで、逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａのマルチプレクサ１４０ｅ、Ａ／Ｄコンバータ１４０ｆを共用している。
【００３３】
また電力線搬送信号通信部１５の送信回路１５ｅは、送信データである遮断指令、復帰指令のデータを送信信号処理回路１５ｆに取り込んで所定の符号化処理を図り、その符号化された信号をＤ／Ａコンバータ１５ｇでＤ／Ａ変換し、更にデジタル用のアンプ１５ｈで増幅した後、結合器である送信信号注入回路１５ｉを介して屋内電力線４上へ送信するようになっている。
【００３４】
上述以外の構成は実施形態１或いは実施形態２の構成と同じで良いので、ここでの図示及び説明は省略する。
【００３５】
而して本実施形態は、電力線搬送信号通信部１５に受信回路１５ａを設ける場合、逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａの回路構成の一部を共用するので、回路構成の簡素化とコスト低減が図れることになる。
【００３６】
尚高速通信に用いるＯＦＭＤ変調方式でも、復調処理をＡ／Ｄ変換後のデジタル信号に対して行うことが通例であるので、このＡ／Ｄ変換に用いるＡ／Ｄコンバータを逆潮流・順潮流判定部１４のＡ／Ｄコンバータ１４ｆと共用するようにしても勿論良い。
【００３７】
ところで、エミット（ＥＭＩＴ（Embedded Micro Internetworking Technology）)と称する機器組み込み型ネットワーク技術（機器に簡単にミドルウェアを組み込んでネットワークに接続できる機能を備えるネットワーク技術、以降、ＥＭＩＴ技術と称する。）を用いることで、携帯電話、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal  Digital Assistant）、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）等の外部端末（図示せず）から様々な設備機器（照明装置、空調装置、動力装置、センサ、電気錠、ウェブカメラ等、以降、ＥＭＩＴ端末と称する。）＜図示せず＞にアクセスして、ＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御することができるシステムがある。
【００３８】
尚、ＥＭＩＴ端末は、マイコン搭載の組み込み機器であり、機器組み込み型のネット接続用ミドルウェアでありＥＭＩＴ技術を実現するＥＭＩＴソフトウェアが搭載されている。
【００３９】
上述のＥＭＩＴ技術を応用したシステム（以降、ＥＭＩＴシステムと称する。）としては、外部端末がインターネット上に設けられたセンタサーバ（図示せず）経由でＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものや、センタサーバを介することなく、例えばＥＭＩＴソフトウェアが搭載された外部端末から、直接各ＥＭＩＴ端末にアクセスしてＥＭＩＴ端末を遠隔監視・制御する構成のものを挙げることができる。
【００４０】
そして本発明の電源監視装置に用いる上述の電力線搬送信号通信部１１，電力線搬送信号通信部１５がエミットのネットワーク技術を用いたＥＭＩＴ端末の構成とする場合、これにより、例えば、建物（戸建住宅、集合住宅等）＜図示せず＞の外部端末からＥＭＩＴ端末の状態を遠隔から監視することで、建物全体のエネルギー管理を行うことも可能となる。
【００４１】
また負荷Ｒが電力線搬送信号通信部１５や逆潮流・順潮流判定部１４を備えた構成であっても良く、この場合電力線搬送通信部１５が上述のＥＭＩＴ端末を構成するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態１を示し、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は分岐ブレーカ内の回路ブロック図、（ｃ）は逆潮流・順潮流判定部のブロック図である。
【図２】実施形態１の回路遮断部のブロック図である。
【図３】実施形態２の全体の構成図である。
【図４】実施形態３の要部のブロック図である。
【図５】従来の系統連系型の発電システムの構成図である。
【図６】小規模の太陽電池パネルを用いた独立型の発電システムの回路図である。
【図７】小規模の太陽電池パネルを用いた発電システムに使用する電源監視装置の従来例の構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  太陽電池パネル
２  インバータ装置
３  分電盤
４  電力線
９  電源コンセント
１０  回路遮断部
１１  電力線搬送信号通信部
１２  分岐ブレーカ
１２ａ  器体
１３  回路遮断機構部
１４  逆潮流・順潮流判定部
１４ａ  逆潮流・順潮流電力測定回路１４ａ
１４０ａ  電流測定回路
１４０ｂ  電圧測定回路
１４０ｃ  電力計算回路
１４０ｄ  潮流判定回路
１４ｂ  指令発生回路
１５  電力線搬送信号通信部
Ｒ  負荷
Ｇ  発電装置
【図１】
2007166719.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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