JP2009043455A

JP2009043455A - リミッタ

Info

Publication number: JP2009043455A
Application number: JP2007204670A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ineji; 崇稲次; Yasuo Ichimura; 安男市村; Tomoyuki Sawada; 知行澤田; Takehiko Okada; 健彦岡田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: JP4948316B2

Abstract

【課題】リミッタにおいて、売電の際の回路遮断動作の遮断設定値を任意に設定可能とし、不要に回路遮断することを防止することができるようにする。
【解決手段】リミッタ１は、電路３と、電路３に設けられた接点４と、接点４をひき外す引外し回路５と、接点４を引き外す電流検出部６と、を備えている。電流検出部６は、電圧相３１の電流を検出するＣＴ６１と、電源回路６２と、電流検出回路６３と、電圧検出回路６４と、引外し信号を出力する判断処理部６５と、を有する。判断処理部６５は、電流のベクトル和と、電圧とに基づいて潮流方向を判断し、電流のベクトル和が潮流方向に応じて定められた遮断設定値を越え、かつ、越えた状態が時延特性の時間より長くなると引外し信号を出力する。このように、買電方向と売電方向の潮流方向に応じて遮断設定値を任意に設定することができるので、売電の際に不要に回路が遮断することを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、潮流方向に応じた遮断設定値を設けるリミッタに関する。

従来から、住宅用の配電盤内において、主幹ブレーカの一次側に配置され、電流値が一定値を越えると受電を遮断するリミッタが知られている。このリミッタは、電力会社が電気料金契約に基づき設置するもので、一定電力以上使用した場合に回路を遮断することにより契約電力以上の使用を防ぐものである。従来のリミッタの一構成について図７を参照して説明する。リミッタ１０１は、商用電源１２１と主幹ブレーカ１２２との間に配設される。リミッタ１０１は、商用電源１２１に接続された電路の各相に一対の接点１０４と、接点１０４を強制的に開極させる引外し部１０５と、を備える。引外し部１０５は、両電圧相１３１の電路に接続されたコイルを逆方向に巻きつけ、両電圧相１３１の電流のベクトル和による電磁力により動作する電磁石を有しており、両電圧相１３１の電流のベクトル和が契約電力に応じた定格電流以上になると、電磁石が動作して回路遮断を行う。

また、近年太陽光発電などの自家発電装置の普及に伴い、発電電力が使用電力を上回った場合は、一般家庭から電力会社に電力を売ることができ、売電方向にも電流が流れる。

このような自家発電装置を備えた場合の、従来のリミッタについて図８を参照して説明する。ここには、リミッタ１０１を備えた配電盤１００の一構成を示す。配電盤１００は、外部の商用電源１２１と繋がるリミッタ１０１と、リミッタ１０１に繋がり主幹回路をオン・オフする主幹ブレーカ１２２と、主幹回路から分岐した分岐回路をオン・オフする分岐ブレーカ１２３と、太陽電池側連係ブレーカ１２４と、を備えている。太陽電池側連係ブレーカ１２４は、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２５に繋がっており、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２５を介して太陽光発電装置１２６に接続されている。太陽光発電装置１２６によって発電された電力はＤＣ／ＡＣコンバータ１２５によって、交流に変換され、太陽電池側連係ブレーカ１２４を介して、負荷が接続されている分岐回路に供給される。太陽光発電装置１２６での発電電力が使用電力よりも多い場合に、余った電力は、リミッタ１０１を介して電力会社に売電されるが、売電方向に流れる電流に関しては、電流制限なしの契約が一般的であり制限なく売電することができる。

しかしながら、上述した従来のリミッタにおいては、買電方向と売電方向での個別の遮断設定値を設定することができないので、潮流方向に関係なく電流値によって回路が遮断される。このために、売電側の電流値が、買電方向に設けた遮断電流値を上回った場合に、本来なら遮断する必要がないのに遮断する虞がある。

また、各電圧相に電流検出手段を設けて、電流のベクトル和を求め、ベクトル和が遮断電流以上であり、かつ、遮断電流に応じた遅延時間を越えた場合に、回路を遮断するリミッタが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に示されるリミッタにおいても、買電方向と売電方向での個別の遮断設定値を有することはできず、上述した従来のリミッタと同様の不具合を生じる。
特開平８−２２７６４９号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、売電の際の回路遮断動作の遮断設定値を任意に設定可能とし、不要に回路遮断することを防止することができるリミッタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、電圧相の電流のベクトル和を検出する電流検出手段を備え、前記ベクトル和が遮断設定値を越えると回路遮断を行うリミッタにおいて、前記電流検出手段は、電流値と、電流供給元に対し買電方向と売電方向のいずれかの潮流方向を検出し、前記遮断設定値は、前記検出された潮流方向に応じて別個に設定できるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のリミッタにおいて、前記遮断設定値は、売電方向については、設定されないものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のリミッタにおいて、前記電流検出手段は、前記電圧相の電圧を検出する電圧検出部を備え、前記電圧検出部によって検出された電圧と前記ベクトル和との位相差に基づいて潮流方向を判断するものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のリミッタにおいて、前記電流検出手段は、前記電圧相の電流を検出する電流検出素子と、前記電流検出素子によって検出された電流のベクトル和、潮流方向、及び前記遮断設定値に基づいて、回路遮断を行なうか否かを判断する判断処理部と、を備えるものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のリミッタにおいて、前記売電方向の遮断設定値を設定する設定スイッチを有するものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のリミッタにおいて、潮流方向を示す方向表示部を備えるものである。

請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のリミッタにおいて、前記判断処理部は電力量演算部を備え、前記電力量演算部によって演算された電力量を表示し、又は外部に通信するものである。

請求項１の発明によれば、買電方向と売電方向の潮流方向に応じて遮断設定値を任意に設定することができるので、売電の際に不要に回路が遮断することを防止することができる。

請求項２の発明によれば、売電方向の遮断設定値がないので、売電の際の不要な遮断を防止することができる。

請求項３の発明によれば、電圧と電流の位相差に基づいて潮流方向を判断するので、確実に潮流方向を判断することができる。

請求項４の発明によれば、判断処理部により引外し信号を出力するか否かを判断するので、遮断条件を細かく設定することができる。

請求項５の発明によれば、売電方向の遮断設定値を容易に変更することができるので、一つのリミッタを太陽光発電装置や売電ができないガス発電装置等の異なった発電システムに使用することができる。

請求項６の発明によれば、潮流方向が見え、売電の実施がわかるので、発電装置の効果を容易に認識することができる。

請求項７の発明によれば、リミッタは電流検出部の機能を共用して電力量を演算するので、電力演算機能を安価に付加することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るリミッタについて図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るリミッタの構成を示す。リミッタ１は、商用電源２１に単相３線式によって接続されており、リミッタ１には、主幹ブレーカ２２、分岐ブレーカ２３、太陽電池側連係ブレーカ２４、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５、及び太陽光発電装置２６が順に接続されている。リミッタ１は、電圧相３１と中性相３２から成る電路３と、電路３に設けられた接点４と、接点４を引き外す引外し回路５と、引外し信号を出力し、引外し回路５によって接点４を引き外す電流検出部６（電流検出手段）と、を備えている。

電流検出部６は、電圧相３１に配せられ電流を検出する変流器（CURRENT TRANSFORMER、以下ＣＴと略記）６１と、ＣＴ６１（電流検出素子）の出力から電源を得る電源回路６２と、ＣＴ６１の出力に基づいて電流値を検出する電流検出回路６３と、電圧相３１の電圧Ｖを検出する電圧検出回路６４（電圧検出部）と、引外し信号を出力する判断処理部６５と、を有する。判断処理部６５は、電流検出回路６３によって検出された電流から２つの電圧相３１の電流Ｉ１、Ｉ２のベクトル和を算出し、電流のベクトル和と、電圧検出回路６４によって検出された電圧Ｖとに基づいて、電路３に流れる電流が電流供給元に対し買電方向と売電方向のいずれであるかを判断する。そして、判断処理部６５は、電流のベクトル和が潮流方向に応じて定められた遮断設定値を越え、かつ、越えた状態が遮断設定値に応じて定められた時延特性の時間より長くなると引外し信号を出力する。

上記のように構成されたリミッタ１において、判断処理部６５が行う潮流方向の判断方法について図２を参照して説明する。図２は、電圧相３１の電圧と、電流のベクトル和の波形を示す。実線Ａは電圧、点線Ｂは買電方向の電流、一点鎖線Ｃは売電方向の電流である。商用電源の電圧と電流は略同一位相であるが、太陽光発電装置２６によって発電された電力は、ＤＣ／ＡＣコンバータ２５によって、商用電源の電圧に対する位相制御が行なわれ、力率が１であり位相が電圧と逆の交流電流に変換される。したがって、買電電流と電圧の位相は略同一であるが、売電電流と電圧の位相は逆となる。買電電流と売電電流との位相が異なるので、買電電流と売電電流とが共に流れる電圧相３１の電流と電圧の位相差より、潮流方向を判断することができる。電圧と電流を掛け合わせた電力の値が正なら買電方向であり、負なら売電方向である。

図３は、リミッタ１の動作のフローを示す。まず、判断処理部６５は、電圧相３１の電流Ｉ１、Ｉ２及び電圧Ｖを測定する。この測定は、例えば１ｍｓ毎に行う（ステップＳ１、Ｓ１と略記、以下同様）。電流Ｉ１、Ｉ２からベクトル和Ｉを演算し、ベクトル和Ｉの電流値と電圧Ｖから電力Ｐを演算する（Ｓ２）。続いて、ベクトル和Ｉの電流値の２乗値の積算と、電力Ｐの積算を行う（Ｓ３）。そして、Ｓ１乃至Ｓ３を、データ数が、例えば電力１サイクル分のような所定の期間のデータ数になるまで繰り返す（Ｓ４）。続いて、電力Ｐの積算値から潮流方向を判断する（Ｓ５）。続いて、潮流方向に応じた遮断設定値と、ベクトル和Ｉの電流実効値とを比較する（Ｓ６）。電流実効値が遮断設定値を越えている場合には、越えている時間をカウントし（Ｓ７）、電流実効値が遮断設定値を越えている時間と時延特性の時間と比較する（Ｓ８）。そして、時延特性の時間を越えている場合には判断処理部６５は、引外し信号を出力し接点４を引き外す（Ｓ９）。

上述したように本実施形態のリミッタ１によれば、買電方向と売電方向の潮流方向に応じて遮断設定値を任意に設定することができるので、売電の際に不要に回路が遮断することを防止することができる。また、売電方向の遮断設定値を設定しないことにより、売電の際の不要な遮断を防止することができる。また、電圧と電流の位相差に基づいて潮流方向を判断するので、確実に潮流方向を判断することができる。また、判断処理部６５により引外し信号を出力するか否かを判断するので、遮断条件を細かく設定することができる。

また、ガス発電のように売電できない発電装置に設置した場合には、売電方向の遮断設定値を０にすることにより、売電を防止することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るリミッタについて図面を参照して説明する。図４は、本実施形態におけるリミッタの構成を示す。リミッタ１は第１の実施形態のリミッタ１の構成に加えて、売電方向の遮断設定値を設定する設定スイッチ６６を備えている。設定スイッチ６６は、例えばディップスイッチである。この設定スイッチ６６によって、売電方向の遮断設定値を容易に設定することができる。このため、一つのリミッタ１を太陽光発電装置やガス発電装置等の異なった発電システムに使用することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るリミッタについて図面を参照して説明する。図５は、本実施形態におけるリミッタの構成を示す。リミッタ１は第１の実施形態のリミッタ１の構成に加えて、潮流方向を示す方向表示部６７を備えている。方向表示部６７は、例えば、ＬＥＤにより構成され、判断処理部６５は潮流方向に応じた方向表示部６７を点灯させる。この方向表示部６７による潮流方向の表示により、売電の実施が分かるので、発電装置の効果を容易に認識することができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るリミッタについて図面を参照して説明する。図６は、本実施形態におけるリミッタの構成を示す。リミッタ１は、電力量を表示する。リミッタ１は、第１の実施形態のリミッタ１と異なり、両方の電圧相３１の電圧を検出する電圧検出回路６４を備え、判断処理部６５は、電流検出回路６３によって検出された電流と、電圧検出回路６４によって検出された電圧とに基づいて電力量を演算する電力量演算回路６８（電力量演算部）を有する。リミッタ１は、さらに演算された電力量を表示する電力量表示部６９と、電力量を外部に出力する通信インターフェース７０を有する。判断処理部６５は、電力量を演算して電力量表示部６９によって表示し、また、通信インターフェース７０によって外部に通信して表示する。

このように、リミッタ１は、電流検出部６の機能を共用して電力量を演算するので、電力演算機能を安価に付加することができる。演算された電力量がリミッタ１に表示され、また、外部に出力されて表示されることにより電力の使用状況が分かり易くなるので、省エネルギーの活動が行い易い。また、力率や電圧異常等の電力情報の演算機能も容易に追加することができ、その電力情報を電力会社に通信し、電力会社による管理に使用することができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、潮流方向の検出を、機械式の電力計で用いられる円盤型の検出装置を用い、円盤の回転方向によって検出してもよい。また、潮流方向の検出機能を主幹ブレーカに持たせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るリミッタの構成図。同リミッタの電圧相における電圧と電流の波形を示す図。同リミッタの動作のフロー図。本発明の第２の実施形態に係るリミッタの構成図。本発明の第３の実施形態に係るリミッタの構成図。本発明の第４の実施形態に係るリミッタの構成図。従来のリミッタの構成図。従来のリミッタを配設した配電盤の構成図。

符号の説明

１リミッタ
３１電圧相
６電流検出部（電流検出手段）
６１ＣＴ（電流検出素子）
６４電圧検出回路（電圧検出部）
６５判断処理部
６６設定スイッチ
６７方向表示部
６８電力量演算回路（電力量演算部）

Claims

電圧相の電流のベクトル和を検出する電流検出手段を備え、前記ベクトル和が遮断設定値を越えると回路遮断を行うリミッタにおいて、
前記電流検出手段は、電流値と、電流供給元に対し買電方向と売電方向のいずれかの潮流方向を検出し、
前記遮断設定値は、前記検出された潮流方向に応じて別個に設定できることを特徴とするリミッタ。
前記遮断設定値は、売電方向については、設定されないことを特徴とする請求項１に記載のリミッタ。
前記電流検出手段は、前記電圧相の電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記電圧検出部によって検出された電圧と前記ベクトル和との位相差に基づいて潮流方向を判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリミッタ。
前記電流検出手段は、
前記電圧相の電流を検出する電流検出素子と、
前記電流検出素子によって検出された電流のベクトル和、潮流方向、及び前記遮断設定値に基づいて、回路遮断を行なうか否かを判断する判断処理部と、を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のリミッタ。
前記売電方向の遮断設定値を設定する設定スイッチを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のリミッタ。
潮流方向を示す方向表示部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のリミッタ。
前記判断処理部は電力量演算部を備え、前記電力量演算部によって演算された電力量を表示し、又は外部に通信することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載のリミッタ。