(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散電源と、分散電源から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換器を具備する電力変換部と、商用電源に接続された幹線と電力変換部との間に挿入されて系統連系と系統分離との切替を行う連系ブレーカおよび解列開閉器と、商用電源の停電や異常を検出すると解列開閉器を駆動して系統分離を行う系統連系保護装置とを備え、前記電力変換部は系統分離時に交流電力を出力する自立出力部を備える系統連系システムの連系自立自動切替器であって、商用電源に接続された前記幹線に接続される第１の入力部と、前記電力変換部の自立出力部に接続される第２の入力部と、第１の入力部からの交流電力よりも第２の入力部からの交流電力を優先して出力する共用出力部とを設けるとともに、商用電源と前記自立出力部とを常時系統分離できるようにしたことを特徴とする連系自立自動切替器。
【請求項２】
駆動回路により駆動するａ接点を備える第１の継電器と、駆動回路により駆動するａ接点とｂ接点とを備える第２の継電器とを備え、前記第１の入力部は前記第１の継電器のａ接点と前記第２の継電器のｂ接点とを介して前記共用出力部に接続しており、前記第２の入力部は前記第２の継電器のａ接点を介して前記共用出力部に接続しており、前記第１の継電器の駆動回路は前記第１の入力部に接続しており、前記第２の継電器の駆動回路は前記第２の入力部に接続していることを特徴とする請求項１記載の連系自立自動切替器。
【請求項３】
前記第１の継電器の駆動回路と直列にヒューズを設けることを特徴とする請求項２記載の連系自立自動切替器。
【請求項４】
駆動回路により駆動するｂ接点を備える第１の継電器と、駆動回路により駆動するａ接点とｂ接点とを備える第２の継電器とを備え、前記第１の入力部は前記第１の継電器のｂ接点と前記第２の継電器のｂ接点とを介して前記共用出力部に接続しており、前記第２の入力部は前記第２の継電器のａ接点を介して前記共用出力部に接続しており、前記第１の継電器の駆動回路と前記第２の継電器の駆動回路とはそれぞれ前記第２の入力部に接続していることを特徴とする請求項１記載の連系自立自動切替器。
【請求項５】
前記ｂ接点を備える継電器は有極開閉器にて構成することを特徴とする請求項２乃至４記載の連系自立自動切替器。
【請求項６】
取付幅は分電盤搭載の分岐ブレーカの取付幅の整数倍であり、長さおよび高さは前記分岐ブレーカと略同じに構成することを特徴とする請求項１乃至５記載の連系自立自動切替器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、系統分離時に交流電力を出力する自立出力部を備える系統連系システムにおいて、系統連系時であっても系統分離時であっても共用分岐回路へ交流電力を供給できるようにするための、連系自立自動切替器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、二酸化炭素による地球温暖化の防止対策の一つとして、住宅に自家発電用として太陽電池を設置し、太陽電池により得られた直流電力を交流電力に変換し、商用電源との系統連系運転を行うことが考えられている。つまり、太陽電池から出力される直流電力をインバータ回路を用いて交流電力に変換し、商用電源との間で送電系統を連絡して系統連系を行うのである。
【０００３】
このような自家発電と商用電源との系統連系運転については、社団法人日本電気協会から発行されている分散型電源系統連系技術指針（以下、指針と略称する）などに技術的指針が示されている。この指針は、商用電源による供給電力の品質、保安、信頼性、保護協調を確保して、円滑な系統連系運転を行うために示されている。
【０００４】
ところで、系統連系システムとしては、図６に示すように、主幹ブレーカ１０を介して単相３線の商用電源ＡＣに接続される幹線Ｌｍに、連系ブレーカ２１および解列開閉器２２を介して電力変換器２０を接続したものがある。
【０００５】
主幹ブレーカ１０は電流制限器１０ａと漏電ブレーカ１０ｂと手動操作部（図示せず）とを含んで構成される。電流制限器１０ａは需要家の負荷電流を電力会社との間の契約値以下に制限するために設けられるブレーカである。漏電ブレーカ１０ｂは漏電を監視していて漏電を検出すると電気的接続を遮断して安全を確保するために設けられるブレーカである。手動操作部は点検などの場合に人為的に操作して電気的接続を遮断するために設けられる。
【０００６】
電力変換器２０は、インバータ回路にて構成され、太陽電池Ｅからの直流電力を交流電力に変換して出力する。主幹ブレーカ１０と連系ブレーカ２１との間の幹線Ｌｍには、複数の分岐ブレーカ１２，…１２を介して、それぞれの分岐回路Ｌｂが接続される。
【０００７】
主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２、連系ブレーカ２１、解列開閉器２２は、分電盤１内にそれぞれ収納する。太陽電池Ｅは住宅の屋根などに設置する。電力変換器２０は、太陽電池Ｅとの間の配線距離をできるだけ短くするために、住宅の屋外に設置する。太陽電池Ｅと電力変換器２０との間の配線距離をできるだけ短くする理由は、太陽電池Ｅと電力変換器２０との間には直流電流が流れるのでその電力損失を増加させないためであり、また、太陽電池Ｅの最大出力電圧は３００Ｖ程度になるので高電圧の配線が人に触れる可能性を低減し安全性を高めるためである。
【０００８】
解列開閉器２２は、商用電源ＡＣの停電時や異常時に、商用電源ＡＣと電力変換器２０とを切り離す（分離する）ためのものである。つまり、解列開閉器２２のオン状態では系統連系が行われ、解列開閉器２２のオフ状態（解列された状態）では系統分離がなされる。なお、前記指針にあっては、系統連系を行う２系統間の分離を２個の接点をもって行うことで、系統分離の信頼性を向上せしめることを推奨している。そこで、第１の開閉器２２ａと第２の開閉器２２ｂとの直列接続によって解列開閉器２２を構成している。
【０００９】
解列開閉器２２は系統連系保護装置２３からの指示により解列する。系統連系保護装置２３は、センサ２４の出力に基づいて幹線Ｌｍに流れる電流や線間電圧を監視しており、商用電源ＡＣの停電や異常を感知すると解列開閉器２２に対して解列指示を与える。センサ２４は、幹線Ｌｍに流れる電流や線間電圧を検出して、系統連系保護装置２３へ出力する。
【００１０】
また、系統連系保護装置２３は、系統連系時であるか系統分離時であるかの通知信号を、信号線Ｌｓを介して電力変換器２０へ出力する。電力変換器２０は、系統連系保護装置２３からの系統連系時であるか系統分離時であるかの通知信号に基づいて、太陽電池Ｅからの直流電力を所定の交流電力に変換して出力線ａ，ｂ，ｃへ出力するとともに、切換開閉器２６，２７を以下のように制御する。
【００１１】
つまり、系統連系時にあっては、電力変換器２０は、出力線ｂを中性線として出力線ａ，ｂ，ｃ間に単相３線の交流電力を出力するとともに、切換開閉器２６をオン、切換開閉器２７をオフする。また、系統分離時にあっては、電力変換器２０は、出力線ａ，ｃ間に単相２線の交流電力を出力するとともに、切換開閉器２６をオフ、切換開閉器２７をオンする。
【００１２】
ところで、解列開閉器２２は、電力変換器２０と分岐ブレーカ１２，…１２との間に介在しているから、商用電源ＡＣの停電時や異常時に太陽電池Ｅによる発電が行われていたにしても、分岐回路Ｌｂへの電力供給を行うことはできない。そこで、電力変換器２０と解列開閉器２２との間に共用分岐ブレーカ２５を介在せしめて、この共用分岐ブレーカ２５に共用分岐回路Ｌｃを接続することが提案されている。
【００１３】
このような共用分岐回路Ｌｃを設ければ、系統連系時と系統分離時とにかかわらず、共用分岐回路Ｌｃへの電力供給は可能になる。つまり、電力変換器２０から正常に出力が得られていれば、商用電源ＡＣの停電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへの電力供給が可能になる。その結果、電話機などの通信機器のような、優先的に電力供給を行う必要のある負荷に対する、電力供給の信頼性を高めることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の系統連系システムにあっては、解列開閉器２２は分電盤１内に収納されるとともに、系統連系保護装置２３も分電盤１内に収納される。そうすると、系統連系保護装置２３と太陽電池Ｅの近傍の屋外に配置される電力変換器２０とを結ぶ信号線Ｌｓは長くなり、耐ノイズ性能が低下し、その結果として、系統連系あるいは系統分離に対する電力変換器２０の誤認識の可能性が増大するとともに、系統連系保護装置２３および解列開閉器２２が所定の大きさの分電盤１内に収納されているので、分岐ブレーカ１２，…１２を分電盤１内に収納するためのスペースが減少し、分電盤１に接続できる分岐回路Ｌｂの回路数が減少してしまうという問題点がある。
【００１５】
そこで、上述のような問題点を解決する方法として、系統連系保護装置２３および解列開閉器２２を電力変換器２０とともに電力変換部２へ収納する方法があるものの、その場合、共用分岐回路Ｌｃのための共用分岐ブレーカ２５は電力変換部２に設けられることになって、過電流などで共用分岐ブレーカ２５が遮断してしまったような場合、復旧のために、太陽電池Ｅの近傍の屋外に配置されている電力変換器２０の設置場所まで行かなければならず、迅速な復旧作業に支障を来す。
【００１６】
また、電力変換部２のメンテナンス時には連系ブレーカ２１をオフするとともに電力変換器２０を停止しなければならないものの、この場合、共用分岐回路Ｌｃには商用電源ＡＣからも電力変換器２０からも電力が供給されなくなり、共用分岐回路Ｌｃに接続する負荷が停止してしまう。つまり、電力変換部２のメンテナンス時にあっては、本来優先的に電力供給する必要のある負荷の接続されている共用分岐回路Ｌｃに対し、電力供給を行うことができないという問題点がある。
【００１７】
この電力変換部２のメンテナンス時に共用分岐回路Ｌｃに対し電力供給を行うことができないという問題点を解決する方法として、連系ブレーカ２１を共用分岐ブレーカ２５と電力変換部２との間に設ける方法もあるものの、連系ブレーカ２１の機能である分電盤１と電力変換部２との間の電線Ｌn の保護を達成することができないので、分電盤１と電力変換部２との各々に連系ブレーカ２１をそれぞれ設ける必要が生じるという問題点がある。
【００１８】
また、従来の系統連系システムにあっては、電力変換器２０は、系統連系時には単相３線の交流電力を出力し、系統分離時には単相２線の交流電力を出力するようにされているので、解列開閉器２２の故障や系統連系保護装置２３の誤動作発生時には、活線と中性線とが混触する恐れがあるという、安全上の問題点があった。
【００１９】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、系統連系システムにおいて、別途複雑なシーケンス制御回路を現場で組み立てたり電気工事を行ったりしなくても、簡単な工事を行うのみで、系統連系時であっても、系統分離時であっても、また、電力変換部のメンテナンスなどで連系ブレーカを人為的にオフする場合であっても、常に共用分岐回路に対する電力供給を可能ならしめることのできる、優れる連系自立自動切替器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題点を解決するため、請求項１記載の発明にあっては、分散電源と、分散電源から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換器を具備する電力変換部と、商用電源に接続された幹線と電力変換部との間に挿入されて系統連系と系統分離との切替を行う連系ブレーカおよび解列開閉器と、商用電源の停電や異常を検出すると解列開閉器を駆動して系統分離を行う系統連系保護装置とを備え、前記電力変換部は系統分離時に交流電力を出力する自立出力部を備える系統連系システムの連系自立自動切替器であって、商用電源に接続された前記幹線に接続される第１の入力部と、前記電力変換部の自立出力部に接続される第２の入力部と、第１の入力部からの交流電力よりも第２の入力部からの交流電力を優先して出力する共用出力部とを設けるとともに、商用電源と前記自立出力部とを常時系統分離できるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明にあっては、駆動回路により駆動するａ接点を備える第１の継電器と、駆動回路により駆動するａ接点とｂ接点とを備える第２の継電器とを備え、前記第１の入力部は前記第１の継電器のａ接点と前記第２の継電器のｂ接点とを介して前記共用出力部に接続しており、前記第２の入力部は前記第２の継電器のａ接点を介して前記共用出力部に接続しており、前記第１の継電器の駆動回路は前記第１の入力部に接続しており、前記第２の継電器の駆動回路は前記第２の入力部に接続していることを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明にあっては、前記第１の継電器の駆動回路と直列にヒューズを設けることを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明にあっては、駆動回路により駆動するｂ接点を備える第１の継電器と、駆動回路により駆動するａ接点とｂ接点とを備える第２の継電器とを備え、前記第１の入力部は前記第１の継電器のｂ接点と前記第２の継電器のｂ接点とを介して前記共用出力部に接続しており、前記第２の入力部は前記第２の継電器のａ接点を介して前記共用出力部に接続しており、前記第１の継電器の駆動回路と前記第２の継電器の駆動回路とはそれぞれ前記第２の入力部に接続していることを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明にあっては、前記ｂ接点を備える継電器は有極開閉器にて構成することを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明にあっては、取付幅は分電盤搭載の分岐ブレーカの取付幅の整数倍であり、長さおよび高さは前記分岐ブレーカと略同じに構成することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る連系自立自動切替器の第１の実施の形態を図１乃至図３に基づいて、第２の実施の形態を図４に基づいて、第３の実施の形態を図５に基づいて、それぞれ詳細に説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１は連系自立自動切替器を分電盤内に収納した場合の系統連系システムを説明する接続回路図、図２は連系自立自動切替器を分電盤内に収納した場合の系統連系システムを説明する要部平面図、図３は連系自立自動切替器を別置き盤に収納した場合の系統連系システムを説明する要部平面図である。なお、図１乃至図３において、従来の技術にて図６を用いて説明した系統連系システムと同じ個所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１に示すように、この系統連系システムが従来のものと異なるのは、系統連系保護装置２３と電力変換器２０とを結ぶ信号線ＬS を短くして耐ノイズ性を向上するために、解列開閉器２２と系統連系保護装置２３とセンサ２４とを住宅の屋根に設置される太陽電池Ｅの近傍の電力変換部２に納め、且つ、電力変換器２０から正常に出力が得られていれば、系統連系システムの系統連系時と系統分離時とにかかわらず自動的に共用分岐回路Ｌｃに対する電力供給を可能にして、商用電源ＡＣの停電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへ電力供給を可能にしていることであり、共用分岐ブレーカ２５を分電盤１内に設置して過電流などで共用分岐ブレーカ２５が遮断してしまったような場合でも迅速な復旧作業を可能にし、しかも系統分離の際の２系統間の分離を２箇所の接点を介在して可能にしていることである。
【００２９】
上述のようなことが可能になる背景には、分電盤１内に納められる連系自立自動切替器３の存在がある。そこで、以下に、連系自立自動切替器３を中心に説明を行なう。
【００３０】
図１に示すように、連系自立自動切替器３は、筐体表面に、第１の入力部に相当する入力端子Ｔ11，Ｔ12と、第２の入力部に相当する入力端子Ｔ21，Ｔ22と、共用出力部に相当する出力端子Ｔ31，Ｔ32とを備える。また、連系自立自動切替器３は、筐体内に、第１の継電器に相当するリレー３０と第２の継電器に相当するリレー３１とヒューズ３ｆとを備える。リレー３０は２つのａ接点（常開接点）３０a1，３０a2と駆動回路に相当する励磁コイル３０l とを備える。リレー３１は２つのａ接点（常開接点）３１a1，３１a2と２つのｂ接点（常閉接点）３１b1，３１b2と駆動回路に相当する励磁コイル３１l とを備える。
【００３１】
連系自立自動切替器３の内部は次のように接続される。すなわち、入力端子Ｔ11はａ接点３０a1とｂ接点３１b1とを介して出力端子Ｔ31に接続する。入力端子Ｔ11は励磁コイル３０l とヒューズ３ｆとを介して入力端子Ｔ12に接続する。入力端子Ｔ12はａ接点３０a2とｂ接点３１b2とを介して出力端子Ｔ32に接続する。入力端子Ｔ21はａ接点３１a1を介して出力端子Ｔ31に接続する。入力端子Ｔ21は励磁コイル３１l を介して入力端子Ｔ22に接続する。入力端子Ｔ22はａ接点３１a2を介して出力端子Ｔ32に接続する。
【００３２】
入力端子Ｔ11，Ｔ12は共用分岐ブレーカ２５の出力部に接続し、入力端子Ｔ21，Ｔ22は電力変換部２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接続する。出力端子Ｔ31，Ｔ32は、電話機などの通信機器のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷の接続する共用分岐回路Ｌｃに接続する。なお、共用分岐ブレーカ２５の入力部は幹線Ｌｍに接続している。切換開閉器２７の入力部は電力変換器２０の自立出力線ａ，ｃ間に接続している。
【００３３】
連系自立自動切替器３は、図２に示すように、主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２，…１２、連系ブレーカ２１、共用分岐ブレーカ２５とともに分電盤１内に収納されている。しかも、連系自立自動切替器３にあっても、主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２、連系ブレーカ２１、共用分岐ブレーカ２５などと同様、長さＨや取付幅Ｗは共役寸法にされている。この例では、連系自立自動切替器３の長さＨは分岐ブレーカ１２の長さと同じにされており、連系自立自動切替器３の取付幅Ｗは分岐ブレーカ１２の取付幅の略３倍にされている。また、連系自立自動切替器３の高さは分岐ブレーカ１２の高さと同じにされている。従って、分電盤１内の限られたスペースを無駄なく有効に活用できるとともに、特別な分電盤を必要とせずに標準的な分電盤を流用することができる。
【００３４】
上述の連系自立自動切替器３は、電力変換器２０から正常に出力が得られていれば、次のように動作することによって、系統連系システムの系統連系時と系統分離時とにかかわらず自動的に共用分岐回路Ｌｃへの電力供給を可能にして、商用電源ＡＣの停電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへの電力供給を可能にする。
【００３５】
すなわち、商用電源ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあれば、系統連系保護装置２３からの指示のもとに解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）はオンを継続するとともに、電力変換器２０からの指示のもとに、切換開閉器２６はオンし、切換開閉器２７はオフする。つまり、共用分岐ブレーカ２５を介して正常な交流電力が連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力されるものの、自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接続する入力端子Ｔ21，Ｔ22には電力は印加されない。
【００３６】
従って、励磁コイル３０l は励磁されるものの励磁コイル３１l は励磁されず、リレー３０のａ接点３０a1，３０a2がそれぞれオンするとともにリレー３１のｂ接点３１b1，３１b2がそれぞれオンになり、共用分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力される交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。
【００３７】
また、商用電源ＡＣに停電や異常が発生すると、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停電や異常を感知した系統連系保護装置２３は、解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）をオフして系統分離するとともに、信号線Ｌｓを介して系統分離時である旨の通知信号を電力変換器２０へ出力する。系統分離時である旨の通知信号を受けた電力変換器２０は、今までの出力線ｂを中性線とした出力線ａ，ｂ，ｃへの単相３線の交流電力の出力を、出力線ａ，ｃへの単相２線の交流電力の出力へ直ちに切り換えるとともに、切換開閉器２６をオフし、切換開閉器２７をオンする。
【００３８】
すると、励磁コイル３０l は励磁されないものの励磁コイル３１l は励磁されることになり、リレー３０のａ接点３０a1，３０a2がそれぞれオフするとともにリレー３１のａ接点３１a1，３１a2がそれぞれオンになり、切換開閉器２７を介して連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ21，Ｔ22に入力される交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給される。
【００３９】
更に、商用電源ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあるとき、電力変換部２の電力変換器２０、解列開閉器２２、系統連系保護装置２３などの点検のために連系ブレーカ２１を人為的にオフした場合、依然として、共用分岐ブレーカ２５を介して正常な交流電力が連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力される。一方、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停電や異常を監視している系統連系保護装置２３は、人為的な連系ブレーカ２１のオフを商用電源ＡＣの停電として感知し、解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）をオフして系統分離するとともに、信号線Ｌｓを介して系統分離時である旨の通知信号を電力変換器２０へ出力する。
【００４０】
系統分離時である旨の通知信号を受けた電力変換器２０は、今までの出力線ｂを中性線とした出力線ａ，ｂ，ｃへの単相３線の交流電力の出力を、出力線ａ，ｃへの単相２線の交流電力の出力へ直ちに切り換えるとともに、切換開閉器２６をオフし、切換開閉器２７をオンする。従って、連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ21，Ｔ22にも交流電力が印加されることになる。
【００４１】
このようにして、連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12と入力端子Ｔ21，Ｔ22とにそれぞれ交流電力が入力されることになるものの、リレー３１のｂ接点３１b1，３１b2がそれぞれオフになるので、結局のところ、入力端子Ｔ21，Ｔ22に入力される電力変換部２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部からの交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。
【００４２】
そして、ここで点検のために電力変換器２０を停止したにしても、連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12には共用分岐ブレーカ２５を介して商用電源ＡＣからの交流電力が入力されているので、商用電源ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあるときと同様、共用分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力される交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。
【００４３】
つまり、太陽電池Ｅあるいは燃料電池やバッテリーなどの分散電源の直流電力を交流電力に変換して商用電源ＡＣとの間で系統連系運転を行う系統連系システムに、上述のような連系自立自動切替器３を用いれば、別途複雑なシーケンス制御回路を現場で組み立てたり電気工事を行ったりしなくても、簡単な工事を行うのみで、系統連系時と系統分離時とにかかわらず、つまり商用電源ＡＣの停電時や異常時あるいはメンテナンスなどの点検作業時にあっても、停電を嫌う電話機などの通信機器のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷を停電させることなく安心して接続できる、共用分岐回路Ｌｃを簡単に設けることができる。
【００４４】
なお、図１および図２に示す連系自立自動切替器３は、主幹ブレーカ１０、分岐ブレーカ１２、連系ブレーカ２１、共用分岐ブレーカ２５などとともに分電盤１内に収納されているが、図３に示すように、別途、別置き盤４を設けて、この別置き盤４に連系自立自動切替器３を収納しても良く、この例の場合にあっては分電盤１内に分岐ブレーカ１２を３個分多く設けることができ、分岐回路Ｌｂを３回路増やすことができる。
【００４５】
また、上述の構成の連系自立自動切替器３にあっては、リレー３０の励磁コイル３０l には通常使用状態において電圧が常に印加されるものの、励磁コイル３０l には直列にヒューズ３ｆが接続されているので、励磁コイル３０l の経年変化による絶縁劣化での巻線短絡を生じたとしても、ヒューズ３ｆにより電流が遮断されるので、過電流による発煙発火を防止することができる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図４は連系自立自動切替器を示す回路図である。なお、前述の第１の実施の形態の連系自立自動切替器と同じ箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、連系自立自動切替器の系統連系システムへの接続は、前述の第１の実施の形態の連系自立自動切替器と同様であるので、連系自立自動切替器のみを図示し、以下の説明にあっては、系統連系システムの各部の符号については図１に準じて付すものとする。
【００４７】
図４に示すように、この連系自立自動切替器３が前述の第１の実施の形態の連系自立自動切替器と異なり特徴となるのは、第１の継電器に相当するリレー３０を、第２の継電器に相当するリレー３１と同様、２つのａ接点（常開接点）３０a1，３０a2と２つのｂ接点（常閉接点）３０b1，３０b2と駆動回路に相当する励磁コイル３０l とを備えるものにするとともに、励磁コイル３０l の両端も第２の入力部に相当する入力端子Ｔ21，Ｔ22に接続する構成である。
【００４８】
図１に示すように、連系自立自動切替器３は、筐体表面に、第１の入力部に相当する入力端子Ｔ11，Ｔ12と、第２の入力部に相当する入力端子Ｔ21，Ｔ22と、共用出力部に相当する出力端子Ｔ31，Ｔ32とを備える。また、連系自立自動切替器３は、筐体内に、第１の継電器に相当するリレー３０と第２の継電器に相当するリレー３１とを備える。リレー３０は２つのａ接点（常開接点）３０a1，３０a2と２つのｂ接点（常閉接点）３０b1，３０b2と駆動回路に相当する励磁コイル３０l とを備える。リレー３１は２つのａ接点（常開接点）３１a1，３１a2と２つのｂ接点（常閉接点）３１b1，３１b2と駆動回路に相当する励磁コイル３１l とを備える。
【００４９】
この連系自立自動切替器３の内部は次のように接続される。すなわち、入力端子Ｔ11はｂ接点３０b1とｂ接点３１b1とを介して出力端子Ｔ31に接続する。入力端子Ｔ12はｂ接点３０b2とｂ接点３１b2とを介して出力端子Ｔ32に接続する。入力端子Ｔ21はａ接点３１a1を介して出力端子Ｔ31に接続する。入力端子Ｔ22はａ接点３１a2を介して出力端子Ｔ32に接続する。励磁コイル３０l と励磁コイル３１l とは、入力端子Ｔ21，Ｔ22にそれぞれ並列に接続している。
【００５０】
入力端子Ｔ11，Ｔ12は共用分岐ブレーカ２５の出力部に接続し、入力端子Ｔ21，Ｔ22は電力変換部２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接続する。出力端子Ｔ31，Ｔ32は、電話機などの通信機器のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷の接続する共用分岐回路Ｌｃに接続する。なお、共用分岐ブレーカ２５の入力部は幹線Ｌｍに接続している。切換開閉器２７の入力部は電力変換器２０の自立出力線ａ，ｃ間に接続している。
【００５１】
上述のような連系自立自動切替器３にあっては、電力変換器２０から正常に出力が得られていれば、次のように動作することによって、系統連系システムの系統連系時と系統分離時とにかかわらず自動的に共用分岐回路Ｌｃへの電力供給を可能にして、商用電源ＡＣの停電時や異常時であっても共用分岐回路Ｌｃへの電力供給を可能にする。
【００５２】
すなわち、商用電源ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあれば、系統連系保護装置２３からの指示のもとに解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）はオンを継続するとともに、電力変換器２０からの指示のもとに、切換開閉器２６はオンし、切換開閉器２７はオフする。つまり、共用分岐ブレーカ２５を介して正常な交流電力が連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力されるものの、自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部に接続する入力端子Ｔ21，Ｔ22には電力は印加されない。
【００５３】
従って、励磁コイル３０l と励磁コイル３１l とはいずれも励磁されずに、リレー３０のｂ接点３０b1，３０b2がそれぞれオンするとともにリレー３１のｂ接点３１b1，３１b2がそれぞれオンになり、共用分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力される交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。
【００５４】
また、商用電源ＡＣに停電や異常が発生すると、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停電や異常を感知した系統連系保護装置２３は、解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）をオフして系統分離するとともに、信号線Ｌｓを介して系統分離時である旨の通知信号を電力変換器２０へ出力する。系統分離時である旨の通知信号を受けた電力変換器２０は、今までの出力線ｂを中性線とした出力線ａ，ｂ，ｃへの単相３線の交流電力の出力を、出力線ａ，ｃへの単相２線の交流電力の出力へ直ちに切り換えるとともに、切換開閉器２６をオフし、切換開閉器２７をオンする。
【００５５】
すると、励磁コイル３０l と励磁コイル３１l とはそれぞれ励磁されることになり、リレー３０のａ接点３０a1，３０a2がそれぞれオンするとともにリレー３１のａ接点３１a1，３１a2がそれぞれオンになり、切換開閉器２７を介して連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ21，Ｔ22に入力される交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給される。
【００５６】
更に、商用電源ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあるとき、電力変換部２の電力変換器２０、解列開閉器２２、系統連系保護装置２３などの点検のために連系ブレーカ２１を人為的にオフした場合、依然として、共用分岐ブレーカ２５を介して正常な交流電力が連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力されている。一方、センサ２４を介して商用電源ＡＣの停電や異常を監視している系統連系保護装置２３は、人為的な連系ブレーカ２１のオフを商用電源ＡＣの停電として感知し、解列開閉器２２（第１の開閉器２２ａ、第２の開閉器２２ｂ）をオフして系統分離するとともに、信号線Ｌｓを介して系統分離時である旨の通知信号を電力変換器２０へ出力する。
【００５７】
系統分離時である旨の通知信号を受けた電力変換器２０は、今までの出力線ｂを中性線とした出力線ａ，ｂ，ｃへの単相３線の交流電力の出力を、出力線ａ，ｃへの単相２線の交流電力の出力へ直ちに切り換えるとともに、切換開閉器２６をオフし、切換開閉器２７をオンする。従って、連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ21，Ｔ22にも交流電力が印加されることになる。
【００５８】
このようにして、連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12と入力端子Ｔ21，Ｔ22とにそれぞれ交流電力が入力されることになるものの、リレー３１のｂ接点３１b1，３１b2がそれぞれオフになるので、結局のところ、入力端子Ｔ21，Ｔ22に入力される電力変換部２の自立出力部に相当する切換開閉器２７の出力部からの交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。
【００５９】
そして、ここで点検のために電力変換器２０を停止したにしても、連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12には共用分岐ブレーカ２５を介して商用電源ＡＣからの交流電力が入力されているので、商用電源ＡＣが正常で系統連系システムが連係状態にあるときと同様、共用分岐ブレーカ２５を介して連系自立自動切替器３の入力端子Ｔ11，Ｔ12に入力される交流電力が、連系自立自動切替器３の出力端子Ｔ31，Ｔ32から共用分岐回路Ｌｃへ供給されることになる。
【００６０】
つまり、太陽電池Ｅあるいは燃料電池やバッテリーなどの直流電力を交流電力に変換して商用電源ＡＣとの間で系統連系運転を行う系統連系システムに、上述のような連系自立自動切替器３を用いれば、別途複雑なシーケンス制御回路を現場で組み立てたり電気工事を行ったりしなくても、簡単な工事を行うのみで、系統連系時と系統分離時とにかかわらず、つまり商用電源ＡＣの停電時や異常時あるいはメンテナンスなどの点検作業時にあっても、停電を嫌う電話機などの通信機器のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷を停電させることなく安心して接続できる、共用分岐回路Ｌｃを簡単に設けることができる。
【００６１】
しかも、上述の構成の連系自立自動切替器３にあっては、リレー３０の励磁コイル３０l にもリレー３１の励磁コイル３１l にも、通常使用状態においては電圧が常に印加されるようなことはないので、第１の実施の形態のような励磁コイル３０l の経年変化による絶縁劣化での巻線短絡を生じる恐れは殆ど無く、ヒューズも不要で、しかも励磁電流による電力消費も無く、経済的なものにできる。
【００６２】
［第３の実施の形態］
図５は連系自立自動切替器を示す回路図である。なお、前述の第２の実施の形態の連系自立自動切替器と同じ箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、連系自立自動切替器の系統連系システムへの接続は、前述の第１の実施の形態の連系自立自動切替器と同様であるので、連系自立自動切替器のみを図示し、以下の説明にあっては、系統連系システムの各部の符号については図１に準じて付すものとする。
【００６３】
図５に示すように、この連系自立自動切替器３が前述の第２の実施の形態の連系自立自動切替器と異なり特徴となるのは、連系自立自動切替器３の内部に、交流電力を直流電力に変換するための直流電源回路を設け、この直流電源回路の出力によって第１の継電器に相当するリレー３０と第２の継電器に相当するリレー３１とを駆動できるようにし、リレー３０の駆動回路に相当する励磁コイル３０l とリレー３１の駆動回路に相当する励磁コイル３１l とを前記直流電源回路の出力部であるコンデンサＣの両端にそれぞれ並列に接続するとともに、リレー３０，３１をｂ接点オン圧力を向上させた有極継電器に相当する有極リレーにて構成したことである。
【００６４】
直流電源回路は、電流制限抵抗ＲとダイオードブリッジＤとコンデンサＣとサージ吸収素子Ｚとから構成される。直流電源回路の入力部であるダイオードブリッジＤの入力部は、電流制限抵抗Ｒを介して入力端子Ｔ21，Ｔ22に接続する。サージ吸収素子Ｚは入力してくるサージ電圧を吸収してダイオードブリッジＤの破壊を防止する。
【００６５】
ｂ接点オン圧力を向上させた有極リレーを用いる理由は、通常のｂ接点を備えるリレーではｂ接点オン圧力が弱いので接点抵抗が増加し、容量性負荷や白熱灯などを投入したような場合に生じる突入電流による接点溶着を防止するためである。ｂ接点オン圧力を向上させた有極リレーとしては、既に公知のリフトオフ方式のばね仕様のものや、既に公知のフレキシャー方式のばね仕様のものなどがある。また、既に周知のように、有極リレーは直流構成とされており直流電源を必要とする。
【００６６】
なお、上述の連系自立自動切替器３にあっては、リレー３０の２つのａ接点（常開接点）３０a1，３０a2と２つのｂ接点（常閉接点）３０b1，３０b2と、リレー３１の２つのａ接点（常開接点）３１a1，３１a2と２つのｂ接点（常閉接点）３１b1，３１b2とは、第２の実施の形態の連系自立自動切替器と同様に、第１の入力部に相当する入力端子Ｔ11，Ｔ12と、第２の入力部に相当する入力端子Ｔ21，Ｔ22と、共用出力部に相当する出力端子Ｔ31，Ｔ32とにそれぞれ接続されていので、詳細な接続関係の説明は省略する。また、上述の連系自立自動切替器３の動作にあっても、第２の実施の形態の連系自立自動切替器と同様なので、詳細な動作説明を省略する。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、直流電力を交流電力に変換して商用電源ＡＣとの間で系統連系運転を行う系統連系システムに、別途複雑なシーケンス制御回路を現場で組み立てたり電気工事を行ったりしなくても、簡単な工事を行うのみで、系統連系時と系統分離時とにかかわらず、つまり商用電源の停電時や異常時あるいはメンテナンスなどの点検作業時にあっても、停電を嫌う電話機などの通信機器のような優先的に電力供給を行う必要のある負荷を停電させることなく安心して接続できる共用分岐回路を簡単に設けることができ、しかも、商用電源と自立出力部とを常時系統分離できて安全を確保できる、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。
【００６８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて更に、簡単な構成で且つ安価に、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。
【００６９】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて更に、第１の継電器の駆動回路の経年変化による絶縁劣化のための過電流によって生じる発煙発火を防止できる、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。
【００７０】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて更に、通常使用状態においては、継電器の駆動回路に電圧が常に印加されるようなことはないので、継電器の駆動回路の経年変化による絶縁劣化での発煙発火を生じる恐れは殆ど無く、ヒューズなども不要で、しかも励磁電流による電力消費も無く、経済的な、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。
【００７１】
請求項５記載の発明によれば、請求項２乃至４記載の発明の効果に加えて更に、共用分岐回路に接続される容量性負荷や白熱灯などを投入したような場合の、突入電流による接点溶着などを防止できる、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。
【００７２】
請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至５記載の発明の効果に加えて更に、限られた分電盤内のスペースを有効に利用できるとともに、特別な分電盤を必要とせずに標準的な分電盤を流用することができる、優れる連系自立自動切替器を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の連系自立自動切替器を分電盤内に収納した場合の系統連系システムを説明する接続回路図である。
【図２】上記の連系自立自動切替器を分電盤内に収納した場合の系統連系システムを説明する要部平面図である。
【図３】上記の連系自立自動切替器を別置き盤に収納した場合の系統連系システムを説明する要部平面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の連系自立自動切替器を示す回路図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態の連系自立自動切替器を示す回路図である。
【図６】系統連系システムを示す回路図である。
【符号の説明】
２        電力変換部
２０      電力変換器
２１      連系ブレーカ
２２      解列開閉器
２３      系統連系保護装置
３        連系自立自動切替器
３ｆ      ヒューズ
３０      第１の継電器
３０l     第１の継電器の駆動回路
３１      第２の継電器
３１l     第２の継電器の駆動回路
ＡＣ      商用電源
Ｅ        分散電源
Ｈ        長さ
Ｌｍ      幹線
Ｔ11      第１の入力部
Ｔ12      第１の入力部
Ｔ21      第２の入力部
Ｔ22      第２の入力部
Ｔ31      共用出力部
Ｔ32      共用出力部
Ｗ        取付幅
【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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【図６】
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