(57)【要約】【課題】三相３線式回路や単相３線式回路等との系統連係に用いる逆電力継電器において、構内負荷の不平衡等に起因した不用動作を防止するための、経済的かつコンパクトな逆電力継電器を提供する。【解決手段】ｎ個の線路で配電される電路に用いる電力継電器において、（ｎ−１）個の電路の電流入力手段と、その（ｎ−１）個の電路と異なる他の電路間との各々の電圧入力手段を有し、各電路毎の１回路電力、及びそれら各電路毎の電力の和による全電力を演算する機能、演算した電力の大小や正負を判定するための基準となる電力閾値の整定値設定手段、および閾値と比較する電力を１回路電力で行うか、又は全回路電力で行うかの電力方式を設定する手段を有し、設定された電力閾値と設定された回路の電力方式から電力継電器機能演算及び出力を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個の線路で配電される電路に用いる電力継電器において、（ｎ−１）個の電路の電流入力手段と、その（ｎ−１）個の電路と異なる他の電路間との各々の電圧入力手段を有し、その入力より各電路毎の１回路電力、及びそれら各電路毎の電力の和による全電力を演算する機能、演算した電力の大小や正負を判定するための基準となる電力閾値の整定値設定手段、および閾値と比較する電力を１回路電力で行うか、又は全回路電力で行うかの電力方式を設定する手段を有し、設定された電力閾値と設定された回路の電力方式から電力継電器機能演算及び出力を行うことを特徴とする電力継電器。
【請求項２】
請求項１に記載した電力継電器において、閾値と比較する電力が１回路電力に設定する場合は、閾値と比較する電力が１回路のみで行うか、１回路毎の全回路につき行うかの設定手段を有し、１回路毎の全回路方式を設定した場合における閾値との比較結果の判定は各回路のアンドにて判定することを特徴とする電力継電器。
【請求項３】
請求項１、２に記載した電力継電器において、電力閾値の整定値は基準電力のパーセントで設定する機能を有し、設定されたパーセント値を用いて、あるいは、設定されたパーセント値より換算した１回路又は全回路電力における閾値電力演算値を用いて，電力継電器機能演算及び出力を行うことを特徴とする電力継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば太陽光発電システム等の自家用発電設備を商用電源と系統連係して運用する系統連係において、系統側の事故などによる系統停止時に、自家用発電設備が系統から解列されない状態で単独運転を継続することを防止するための、逆電力継電器や不足電力継電器等の電力継電器に関するものであり、電力継電器システムの経済性や不要動作防止を踏まえた上で最適機能提供を行うことを狙いとした技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  太陽光発電設備等をパワーコンディショナ（以下ＰＣＳと称す）を介して系統に連携するＰＣＳ付き分散電源設備において、高圧配電線系統に連係する場合、非特許文献２においてＰＣＳ内臓の保護装置以外に、高圧側に逆電力継電器等の保護継電器の設置を規定している。【０００３】  また、非特許文献１において、高圧配電線や低圧配電線との連係要件としての保護継電器の設置相数に関し、単相２線、単相３線、三相３線のいずれにおいても、単相逆電力継電器を１相に設置することが規程されていることより、系統連係における単独運転防止のための逆電力継電器は、単相回路の電力計測に限定したハード構成の、単相逆電力継電器方式が従来より用いられている。【０００４】  一方、非特許文献２および非特許文献３において、回路負荷の不平衡に起因して一相設置の単相逆電力継電器が不要動作する場合があることも確認されており、逆電力継電器の設置相数に関し、非特許文献２および非特許文献３においても留意事項が追加され、構内負荷の不平衡による不用動作が懸念される場合は、単相逆電力継電器を複数相に設置し、それらの全てが動作した場合を逆電力継電器動作とする方法や、また、三相回路の全電力が検出可能な逆電力継電器の設置も可能としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】  系統連係規程  ＪＥＡＣ  ９７０１−２００６  表２−２−４、表２−３−３  社団法人  日本電気協会  発行
【非特許文献２】  系統連係規程  ＪＥＡＣ  ９７０１−２０１０  表２−２−４（注）４、表２−３−３（注）＊３  社団法人  日本電気協会  発行
【非特許文献３】  系統連係規程  ＪＥＡＣ  ９７０１−２００６  ［２００７年追補版］の７ページ［３案件目］  社団法人日本電気協会系統連携専門部会発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  三相３線式回路や単相３線式回路との系統連係において、系統側の事故などによる系統停止時に、自家用発電設備が系統から解列されない状態で単独運転を継続することを防止するための逆電力継電器において、構内負荷の不平衡による不用動作防止の為に単相逆電力継電器を複数相に設置して用いることは、設備費用が大きくなると共に、取付けスペース等も従来に比べ大きくなる。【０００７】  また、三相回路の負荷の不平衡が小さい場合は、従来より単相逆電力継電器１台を一相に設置すれば問題無いことより、設備導入設計の初期計画に際しては、相単相逆電力継電器を一相に設置するか、複数相に設置するかの判断も必要となり、事前の負荷調査等の作業負担も生じる。【０００８】  そこで、本発明の解決課題は、三相３線式回路や単相３線式回路との連係において、不平衡等に起因した不用動作を防止するための、経済的かつコンパクトな逆電力継電器を提供すると共に、同一機器で、従来より行われている単相逆電力継電器を用いた一相設置と複数相設置の設備構成を１台で容易に実現出来る逆電力継電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記課題を解決するため、請求項１に係わる電力継電器は（ｎ−１）個の電路の電流入力手段と、その（ｎ−１）個の電路と異なる他の電路間との各々の電圧入力手段を有し、その入力より各電路毎の１回路電力、及びそれら各電路毎の電力の和による全電力を演算する機能、演算した電力の大小や正負を判定するための基準となる電力閾値の整定値設定手段、および閾値と比較する電力を１回路電力で行うか、又は全回路電力で行うかの電力方式を設定する機能とを有することにより、従来の単相逆電力継電器を一相に設置する場合と複数相に設置する場合の双方の設備構成を１台で実現出来るとともに、その機能選択は本器が有する設定機能により容易に選択可能とするものである。【００１０】  また、請求項２は、１回路毎の電力比較を行い、判定はそれら複数電路の判定のアンドで行う方式設定および判定方法を請求項１に追加したものである。これにより、機能の選択肢をより広げることが可能となる。【００１１】  請求項３は電力閾値の整定値設定において、閾値と比較する電力を１回路毎の電力で行うか、又は、全回路電力の和で行う場合であっても、パーセント設定とすることにより、双方の動作値は定格電力等の基準値に対する割合が同一となることより、１回路毎、又は全回路電力の和の選択変更に際しても電力閾値の変更を不用とすることができ、従来の単相逆電力継電器と同等の取り扱いが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、１台の電力継電器に複数電路の電力計測機能を持たせることにより、三相３線式回路や単相３線式回路における不平衡等に起因した不用動作を防止するため、配電電路の総電力や単相電力のアンドで動作するシステムにおいては、単相電力継電器を複数台使用するのに比べコストの低減や取付けスペースの削減等の効果が得られる。
また、非特許文献２に定められ従来から行われている単相電力継電器１台で行うシステムへの適用においても、同一品を用い、電力継電器の設定のみで対応が可能となることより、平衡回路や不平衡回路を懸念する設備計画段階における機種選定においても、１台で各種対応が容易となることより、容易な機種選定が可能となる。
加えて、万一稼動後に、単相電力継電器方式から総電力方式やや単相電力のアンド方式に変更する必要が生じた場合も、電力継電器の追加変更は行うことなく対応が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係わる、三相３線回路や単相３線回路への適用を行う逆電力継電器の内部機能ブロック図である。
【図２】本発明の逆電力継電器１台を三相３線回路に用いた接続例図である。
【図３】従来より用いられている単相逆電力継電器の内部機能ブロック図である。
【図４】従来より用いられている単相逆電力継電器１台を三相３線回路に用いた接続例図である。
【図５】従来より用いられている単相逆電力継電器２台を三相３線回路に用いた接続例図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の逆電力継電器１０１の三相３線回路対応品の内部機能ブロック図あり、図３は従来から用いられている単相逆電力継電器１００の内部機能ブロック図でである。図１は三相３線回路（３線回路）のため、電流検出手段、電圧検出手段とも各々２系統装備しているのに対し、図３は単相電力（２線回路）対応のため、電流検出手段、電圧検出手段とも各々１系統を内蔵しているのみである。図１と図３の電流および電圧入力手段数は２系統と１系統の違いは有るが、１回路単位の機能、動作、電力演算動作アルゴリズムは共通であることより、以下、共通の実施形態となる部分は以下に併せて説明する。
【００１５】  電路より電流変成器等を介して入力された電流信号は本発明による電力継電器１０１、および単相電力継電器１００各々に内蔵する電流検出手段１０Ｉに入力され電圧信号に変換される。電流信号増幅手段１１Ｉは、電圧信号に変換された電流信号を増幅回路を介して後続の電子回路において処理可能な電圧信号レベルに増幅するものである。
【００１６】  本発明による電力継電器１０１においては、更に２系統目の電流信号系統を有しており、上記と同様に、電路より電流変成器等を介して入力された２系統目の電流信号は、電流検出手段２０Ｉに入力され電圧信号に変換される。電流信号増幅手段２１Ｉは、電圧信号に変換された電流信号を増幅回路を介して後続の電子回路において処理可能な電圧信号レベルに増幅する。
【００１７】  また、電路より電圧変成器等を介して入力された電圧信号は本発明による電力継電器１０１、および単相電力継電器１００各々に内蔵する電圧検出手段１０Ｖに入力される。電圧信号増幅手段１１Ｖは、電圧入力信号を増幅回路を介して後続の電子回路において処理可能な電圧信号レベルに増幅するものである。
【００１８】  本発明による電力継電器１０１においては、更に２系統目の電圧信号系統を有しており、上記と同様に、電路より電圧変成器等を介して入力された電圧信号は、電圧検出手段２０Ｖに入力される。電圧信号増幅手段２１Ｖは、電圧信号を増幅回路を介して後続の電子回路において処理可能な電圧信号レベルに増幅する。
【００１９】  本発明による電力継電器１０１においては、電流増幅手段１１Ｉと電圧増幅手段１１Ｖ、および２系統目の電流増幅手段２１Ｉと電圧増幅手段２１Ｖのアナログ出力電圧は、マルチプレクサ１２（ＭＰＸ）を介して一定周期で切換え選択され、Ａ／Ｄ変換手段１３に入力される。Ａ／Ｄ変換手段１３に入力されたアナログ電流信号とアナログ電圧信号は、それぞれの選択入力タイミングでデジタルデータにＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ・メモリ１５のＲＡＭ等のメモリテーブルに順次記憶される。
【００２０】  単相電力継電器１００においても、電流増幅手段１１Ｉと電圧増幅手段１１Ｖの各アナログ出力電圧は、マルチプレクサ１２（ＭＰＸ）を介して一定周期で切換え選択され、Ａ／Ｄ変換手段１３に入力される。Ａ／Ｄ変換手段１３に入力されたアナログ電流信号とアナログ電圧信号は、それぞれの選択入力タイミングでデジタルデータにＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ・メモリ１５のＲＡＭ等のメモリテーブルに順次記憶される。
【００２１】  尚，電力継電器１０１および電力継電器１００において、マルチプレクサ１２（ＭＰＸ）の切換え、およびＡ／Ｄ変換のタイミング制御は、ともにＣＰＵのソフトウェア制御により行うことが出来る。
また、メモリテーブルに記憶される電流信号データテーブル、電圧信号データテーブルの数としては、後述する電力演算に十分な数、例えば１周期について３０°位相角毎のデータ１２個、およびその倍数が考えられるが、特に限定されるものではない。
【００２２】  電力（有効電力）演算は電力継電器１０１および電力継電器１００ともＣＰＵ・メモリ１５のＣＰＵがメモリテーブルに順次記憶したテーブルデータを用いて逐次演算する。電力（有効電力）のデジタル演算の例としては、電圧・電流信号それぞれの現在値と９０°前のデータを用いて行う積加算方式がよく知られているのでその例を示す。
電流信号現在値をｉ＝Ｉ・ｃｏｓθ１、電圧信号現在値をｖ＝Ｖ・ｃｏｓθ２とし、それぞれの現在値と９０°前のデータを用いて積加算すれば、数式１のとおり電力（有効電力）を求めることが出来ことは周知である。
【数式１】
Ｉ・ｃｏｓθ１×Ｖ・ｃｏｓθ２＋Ｉ・ｃｏｓ（θ１−９０°）×Ｖ・ｃｏｓ（θ２−９０°）
＝Ｉ・ｃｏｓθ１×Ｖ・ｃｏｓθ２＋Ｉ・ｓｉｎθ１×Ｖ・ｓｉｎθ２
＝Ｉ・Ｖ・ｃｏｓ（θ１−θ２）
【００２３】  数式１は１回路分の電力（有効電力）演算を示したものであり、本発明の逆電力継電器１０１の三相３線回路対応品においては、２回路各々に対しメモリテーブルに順次記憶した電流信号および電圧信号データを用いて演算処理を行うことにより、２回路個別の電力演算、および、その和をにより三相３線回路の全電力を求めることが出来る。
【００２４】  設定用ＳＷ１４は、電力継電器の動作判定に係わる電力閾値等の各種の整定値や、電力継電器の運転方式等の機能設定を行うものであり、コードスイッチのＯＮ／ＯＦＦ組合せによる設定や、テンキーによる設定等、各種の方法が考えられる。
本発明品においては、この部位に特許請求範囲１、２、および３に記載した、電力閾値の整定値設定機能、および閾値と比較する電力を１回路電力で行うか、１回路毎の電力比較を行い判定はそれら複数電路の判定のアンドで行うか、又は全回路電力で行うかを設定する機能、および電力閾値のパーセント整定値設定機能持等を持たせている。この設定項目種類、および設定項目の機能分類を特徴とし、これにより、逆電力継電器の不要動作防止のための実運用に沿った機能選択を容易に可能としている。
【００２５】  前述の演算で求めた電力（有効電力）と設定用ＳＷ１４で設定された条件に基づき、ＣＰＵは電力継電器機能演算及び出力リレー制御を行う。
【００２６】  制御電源回路１７は、電力継電器１００および電力継電器１０１の内部回路部品が運転動作するための電源供給を行うものである。
【００２７】  尚，図１と図３を比較して見ると、電流・電圧の検出・増幅手段は回路数に応じたハードが必要となるが、マルチプレクサ１２（ＭＰＸ）以降は同等のハード構成も可能となることより、機能の増加に対するハードの増加は極めて少ないもので本発明が実現可能であることがわかる。
【００２８】  次に図２および図４、図５で本発明品と従来品の実運用における比較を示す。電流変成器１は主回路に設置した電流変成器であり、電圧変成器２は主回路に設置した電圧変成器である。
図２は本発明品による各種制御出力の選択が可能な接続図例である。一方、図４は従来の単相電力継電器１台を三相３線回路に用いた接続例図例であり、図５は従来の単相電力継電器２台を三相３線回路に用い、負荷の不平衡等に起因する不要動作防止の為に単相電力のアンドで制御出力を行う場合の接続例図例である。
本発明品は、閾値と比較する電力を１回路電力で行うか、１回路毎の電力比較を行い判定はそれら複数電路の判定のアンドで行うか、又は全回路電力で行うかを本器のパネル面等に装備した設定用ＳＷ１４で容易に選択が可能なものとなっていることより、外部出力接点の論理制御もＣＰＵで可能となり、図２の１個の外部出力接点で図４および図５双方、更に全電力継電器の機能運用も可能となっており、トータルシステム構成の観点でも、コンパクト、かつ経済的な逆電力継電器システムを提供することが特徴である。
【符号の説明】
【００２９】１：電流変成器（ＣＴ）
２：電圧変成器（ＶＴ）
１０Ｉ、２０Ｉ：電流検出手段
１０Ｖ、２０Ｖ：電圧検出手段
１１Ｉ、２１Ｉ：電流信号増幅手段
１１Ｖ、２１Ｖ：電圧信号増幅手段
１２：ＭＰＸ（マルチプレックサ．信号切換え選択手段）
１３：Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル変換手段）
１４：設定用ＳＷ（電力継電器機能方式、運転方式の設定手段）
１５：ＣＰＵ・メモリ（電力継電器演算手段・記録手段）
１６：出力リレー
１７：制御電源
１００：単相電力継電器
１０１：本発明による電力継電器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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