JP2014003797A - 電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自立運転が許容される条件が確実に整った場合にのみ自立運転を実行して、自立運転前に電力系統に接続されていた電力負荷に交流電力を供給することが可能な電力制御装置を提供する。
【解決手段】連系運転に用いる解列リレー２４及び自立運転に用いる第２の解列リレー３４が同時にオンとならないような回路構成にしておく。自装置を自立運転の状態に変更する指示を受け付けた場合、主幹ブレーカ４２が開状態にあり、且つ、主幹ブレーカ４２及び電力系統５の間に流れる電流が検出されない場合に、第２の解列リレー３４によってインバータ２１を負荷６ａ，６ｂ，６ｃに接続して自立運転を開始する。また、自装置が自立運転の状態にあり、且つ、電力系統５との間に流れる電流が検出される場合に、第２の解列リレー３４によってインバータ２１を電力系統５から解列して自立運転を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部から供給された直流電力を交流電力に変換するインバータと、電力系統から交流電力が供給される電力負荷に対して、前記インバータが変換した交流電力が前記電力系統に連系して供給されるように制御する制御部と、前記インバータを前記電力系統から解列するための解列リレーとを備える電力制御装置に関する。

近年、排気ガスによる環境負荷が大きい内燃機関を用いた自動車に代わって電気自動車が普及し始めている。また、電気自動車の更なる普及を見越して、電気自動車に蓄電された電力を各家庭で有効利用する試みがなされている。そこでは、電気自動車から供給された直流電力が電力変換装置で電力系統に連系する交流電力に変換されて、家庭内の電力負荷に供給される。これにより、いわゆるＶｔｏＨ（Vehicle to Home ）が実現される。

同様に、ソーラーパネル、コジェネレーション装置等の発電装置が発電した電力が、電力系統に接続された電力負荷に供給される際にも、電力制御装置（パワーコンディショナともいう）が用いられる。このように電力制御装置は、電力系統との連系に重要な役割を担っているが、電力系統が停電した場合は、安全を確保するために、電力系統と接続した状態で単独運転を続けることが禁止されている。一方、災害等による停電を想定した場合は、電力系統との接続をブレーカで遮断した上で電力負荷に対する電力の供給を行って、バックアップできるようにしておくことが好ましい。

例えば特許文献１では、電力系統に異常が起きた場合に電力変換装置（電力制御装置）を自立運転させ、その後、電力系統が正常に復帰した場合に電力変換装置を系統に連系させる連系運転に戻すことが可能な分散型電源システムが開示されている。また特許文献２では、電力系統と連系する発電装置で、電力系統の停電中に自立運転の開始及び停止を可能とする技術が開示されている。

特開平８−１９６０４０号公報 特開２００６−２５４５３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、分電盤内の母線に接続された複数の電力負荷のうち、一部の電力負荷のみが自立運転でバックアップされる対象となっており、一部の電力負荷及び他の電力負荷の間を遮断するリレーと、該リレーによって遮断される母線の一部とが電力変換装置に含まれることによって構成が煩雑になる。更に、電力系統について検出した電圧及び周波数の範囲に基づいて、電力変換装置を連系運転させるか自立運転させるかを切り換えるため、自システム内の異常の内容によっては、自立運転中に電力変換装置を電力系統から確実に解列しておくことができないという問題があった。このため、停電中の電力系統にインバータの電圧が印加されるような危険な状態となったり、電力系統に連系しない電力が電力系統に逆潮流して電力系統の電圧に異常が発生したりして自立運転の安全性が損なわれる虞があった。

また、特許文献２に開示された技術では、電力系統の停電が検出されて電源装置の自立運転が開始された場合、発電機が発電した発電電力が自立出力端子から外部に供給されるものの、配電盤（分電盤）内の母線に接続された電気負荷（電力負荷）には発電電力が供給されないという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自立運転が許容される条件が確実に整った場合にのみ自立運転を実行して、自立運転前に電力系統に接続されていた電力負荷に交流電力を供給することが可能な電力制御装置を提供することにある。

本発明に係る電力制御装置は、直流電力を交流電力に変換するインバータと、電力系統からブレーカ及び電流検出器を介して電力が供給される電力負荷に、前記インバータが変換した交流電力が前記電力系統に連系して供給されるように制御する制御部と、前記インバータを前記電力系統から解列するための解列リレーとを備える電力制御装置において、前記解列リレーに並列に接続されており、前記ブレーカが閉状態のときにオンする接点及び前記ブレーカを介して前記電力系統から印加される制御電圧によってオフする第２の解列リレーを備え、前記解列リレー及び第２の解列リレーは、一方がオンの場合、他方がオフとなるようにしてあり、前記制御部は、自装置が所定の動作状態であるか否かを記憶する記憶手段と、前記電流検出器が電流を検出したか否かを判定する判定手段と、前記記憶手段が前記所定の動作状態ではない旨を記憶している場合、自装置を前記所定の動作状態にする指示を受け付ける受付手段とを有し、該受付手段が前記指示を受け付け、且つ前記判定手段が否と判定した場合、前記第２の解列リレーによって前記インバータを前記電力負荷に接続すると共に前記記憶手段に前記所定の動作状態である旨を記憶するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、解列リレーに並列に接続された第２の解列リレーが、ブレーカが閉状態のときに電力系統から印加される制御電圧によってオフとなるように構成してあり、しかも解列リレー及び第２の解列リレーが同時にオンとならないようにしてある。所定の動作状態にない自装置を、前記所定の動作状態にする指示を受け付けた場合、ブレーカが開状態にあり、且つ電力系統との間に流れる電流が検出されないときに、第２の解列リレーによってインバータを電力負荷に接続すると共に自装置を所定の動作状態とする。
これにより、例えば自装置が自立運転とは異なる動作状態にあるときに自立運転の状態にする指示を受け付けた場合、電力系統に対する電流が検出されないことによって、電力系統からの電流の流入及び電力系統への電流の流出がないことを検出したときに、ブレーカが開状態にある限り、第２の解列リレーによってインバータを電力負荷に接続して自立運転を開始する。つまり、自立運転の開始前に、使用者によるブレーカの開放が必須要件として満たされる必要があるのに加えて、電力系統に対する電流の授受がないことが検出されるため、自立運転の更なる安全性が確保される。また、自立運転中は第２の解列リレーがオンとなることによって解列リレーがオンとなることが禁止されるため、解列リレーを用いてインバータを電力系統に連携させる連系運転を行うこととした場合は、自立運転中に誤った制御によって連系運転が開始されることが防止される。

尚、自立運転の状態にする指示を受け付けたときに、例えば自装置が連系運転等の他の動作状態にある場合は、他の動作状態が終了してブレーカの開放が検出され、且つ電力系統との間に流れる電流が検出されなくなるまで、第２の解列リレーがオンとなることはない。

本発明に係る電力制御装置は、前記制御部は、前記受付手段が前記指示を受け付け、且つ前記判定手段が否と判定した場合、所定の信号を受け付ける手段を有し、該手段が前記信号を受け付けた場合、前記インバータを前記電力負荷に接続するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、自装置を自立運転の状態にする指示を受け付けて、電力系統との間に流れる電流が検出されないことを検出した場合、更に、所定の信号を受け付けたときに、インバータを電力負荷に接続する。
これにより、電力系統との間に流れる電流が検出されないことを検出した後に、例えば所定時刻が到来したとき、又は使用者による開始指示があったときに、実際の自立運転を開始する。

本発明に係る電力制御装置は、前記制御部は、前記記憶手段が前記所定の動作状態である旨を記憶しており、且つ前記判定手段が検出したと判定した場合、前記第２の解列リレーによって前記インバータを前記電力系統から解列すると共に前記記憶手段に前記所定の動作状態ではない旨を記憶するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、自装置が所定の動作状態にあり、且つ、電力系統との間に流れる電流が検出された場合に、第２の解列リレーによってインバータを電力系統から解列すると共に、自装置が所定の動作状態にないものとする。
これにより、例えば自装置が自立運転の状態にある場合、電力系統に対する電流が検出されることによって、電力系統からの電流の流入又は電力系統への電流の流出があることを検出したときに自立運転を停止する。つまり、電力系統に対する電流の授受が検出された場合に、インバータが電力系統から確実に解列されて自立運転が停止されるため、自立運転の安全性が確保される。また、使用者によってブレーカが投入された場合は、その構成上第２の解列リレーが必然的にオフとなるため、自立運転の安全性が二重に確保される。

本発明に係る電力制御装置は、前記ブレーカに他のブレーカが直列に接続されていることを特徴とする。

本発明にあっては、電力負荷を電力系統から遮断するブレーカに他のブレーカが直列に接続されているため、自立運転の開始前に使用者によって行われるブレーカの開放が、より確実に行われることが期待される。

本発明に係る電力制御装置は、前記ブレーカ及び電力負荷の間にリレースイッチが介装されており、該リレースイッチは、前記制御電圧によってオンするようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、電力負荷を電力系統から遮断するブレーカと電力負荷との間に介装されているリレースイッチをオンさせる制御電圧が、ブレーカが閉状態のときにオンする接点とブレーカ自身の接点とを介して電力系統から印加される。
これにより、ブレーカが投入された後に電力系統が停電した場合は、その構成上リレースイッチが必然的にオフし、ブレーカが開放された後は電力系統が停電から復電した場合であってもリレースイッチがオンすることがないため、インバータが電力系統から解列された状態となって、自立運転の安全性が確保される。更に、ブレーカが開放された状態で自立運転が開始された後にブレーカが投入された場合、リレースイッチがオンするまでの遅れ時間と、第２の解列リレーによってインバータが電力系統から解列されるまでの遅れ時間とに重なりがあるため、ブレーカが投入されてからインバータが第２の解列リレーによって電力系統から解列されるまでの遅れ時間が減殺される。

本発明に係る電力制御装置は、前記電力系統に第２のリレースイッチからなる電圧検出器が接続されており、前記制御部は、前記電圧検出器が所定の電圧を検出した場合、所定の表示を行う表示手段を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、電力系統の電圧が所定電圧より高くなったときに動作するリレースイッチによって電力系統の復電を検出した場合、表示手段に所定の表示を行う。
これにより、例えば自立運転中に電力系統が停電から復電した場合に、復電の旨が表示される。

本発明に係る電力制御装置は、前記ブレーカは、蓋を有する分電盤に収容されており、前記制御部は、前記蓋が開かれたことを検出する検出手段を有し、前記記憶手段が前記所定の動作状態である旨を記憶しており、且つ前記検出手段が検出した場合、前記第２の解列リレーによって前記インバータを前記電力系統から解列すると共に前記記憶手段に前記所定の動作状態ではない旨を記憶するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、自装置が所定の動作状態にあり、且つ分電盤の蓋が開かれたことを検出した場合に、第２の解列リレーによってインバータを電力系統から解列すると共に、自装置が所定の動作状態にないものとする。
これにより、例えば自装置が自立運転の状態にある場合、ブレーカの蓋が人為的に開かれたことを検出したときに自立運転を停止するため、自立運転の安全性が確保される。

本発明によれば、所定の動作状態にない自装置を、前記所定の動作状態にする指示を受け付けた場合、電力系統に対する電流が検出されないことによって、電力系統からの電流の流入及び電力系統への電流の流出がないことを検出したときに、ブレーカが開状態にある限り、第２の解列リレーによってインバータを電力負荷に接続して自立運転を開始する。また、自立運転中は第２の解列リレーがオンとなることによって解列リレーがオンとなることが禁止されるため、誤った制御による連系運転が開始されることが防止される。
従って、自立運転が許容される条件が確実に整った場合にのみ自立運転を実行して、自立運転前に電力系統に接続されていた電力負荷に交流電力を供給することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る電力制御装置の接続例を示すブロック図である。 自立運転を開始するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 自立運転を停止するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る電力制御装置の接続例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る電力制御装置と外部との接続例を示すブロック図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力制御装置の接続例を示すブロック図である。図１はいわゆる単線図で表してある。図中２は電力制御装置であり、電力制御装置２は、電気自動車（ＥＶ＝Electric Vehicle ）１の図示しないバッテリからリレー接点２０ａを介して供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ２１と、該インバータ２１が出力した単相２線の交流電圧を単相３線の交流電圧に変圧する変圧器２２とを備える。インバータ２１は、変圧器２２を介して供給される交流電力を直流電力に変換して電気自動車１に供給することが可能な双方向インバータであってもよい。変圧器２２の二次側の中性点は、リレー接点２３ａを介して接地電位に適宜接続される。

変圧器２２が変圧した交流電圧は、解列リレー２４のリレー接点２４ａ又は解列リレー２４に並列に接続された第２の解列リレー３４のリレー接点３４ａと漏電ブレーカ２５とを介して、分電盤４に収容された漏電ブレーカ４０に供給される。漏電ブレーカ２５，４０は、漏電が検出された場合、過負荷が検出された場合等の異常時を除いて投入されている。漏電ブレーカ４０は、中性線欠相保護付きであり、自立運転時に中性線の欠相を検出して負荷６ａ，６ｂ，６ｃを過電圧から保護する。漏電ブレーカ４０が省略されていてもよい。リレー接点２４ａ，３４ａ及び漏電ブレーカ２５間の配線部分に印加される電圧及び前記配線部分を流れる電流が、夫々リレースイッチからなる電圧検出器２６及び電流トランス（ＣＴ＝Current Transformer ）２７で検出され、検出結果が制御部２８に与えられる。

リレー接点２４ａ，３４ａ夫々を駆動する制御コイル２４ｃ，３４ｃの一端は、接点３５ａ（ａ接点），３５ｂ（ｂ接点）と、接点３６ｂ（ｂ接点），３６ａ（ａ接点）と、接点３７ａ（ａ接点），３７ｂ（ｂ接点）とを直列に介して制御部２８に各接続されている。制御部２８には、リレー接点２０ａ，２３ａ，接点３５ａ（及び３５ｂ），３６ａ（及び３６ｂ）夫々を駆動する制御コイル２０ｃ，２３ｃ，３５ｃ，３６ｃの一端が各接続されている。制御コイル２０ｃ，２３ｃ，３５ｃ，３６ｃ夫々の図示しない他端は、例えば電力制御装置２のＤＣ電源に接続されている。図から明らかなように、接点３５ａ（又は接点３６ａ）がオンしている場合、接点３５ｂ（又は接点３６ｂ）がオフしているため、制御コイル２４ｃ，３４ｃを同時に励磁することが禁止される構成になっている。

接点３７ａ，３７ｂを駆動する制御コイル３７ｃの一端は、主幹ブレーカ４２が閉状態のときにオンする接点４２ａの一端に接続されている。接点４２ａの他端は、例えば電力系統５のＬ１線に主幹ブレーカ４２を介して接続される。制御コイル３７ｃの図示しない他端は、例えば電力系統５のＬ２線に主幹ブレーカ４２を介して接続される。従って、主幹ブレーカ４２が投入された場合、接点４２ａがオンすることによって、制御コイル３７ｃの一端，他端夫々が、電力系統５のＬ２線，Ｌ１線に接続される。これにより、制御コイル３７ｃが励磁されて接点３７ａがオンし、接点３７ｂがオフする。つまり、主幹ブレーカ４２が投入（又は開放）された場合、第２の解列リレー３４の制御コイル３４ｃ（又は解列リレー２４の制御コイル２４ｃ）の励磁が禁止される。

制御部２８には、また、使用者による指示及び各種操作を押し釦及び／又はタッチパネルによって受け付けるための操作・表示部２９と、分電盤４に収容された主幹ブレーカ（請求項に記載のブレーカ）４２及び電力系統５の間に流れる電流を検出する電流トランス（請求項に記載の電流検出器）４３の検出端子と、電力系統５の電圧を検出する電圧検出器４４の検出端子とが接続されている。操作・表示部２９の図示しないＬＣＤには、後述する動作状態を初めとする各種の情報が表示される。電圧検出器４４には、電力系統５が停電から復電したときに点灯する復電表示ランプ４５が接続されている。

制御部２８はＣＰＵ２８１を有しており、ＣＰＵ２８１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ、及び各種の入出力を行うＩ／Ｏポート（何れも図示せず）と互いにバス接続されている。ＣＰＵ２８１は、上記ＲＯＭに予め格納されている制御プログラムに従って、電力制御装置２がその機能を発揮するための各種処理を実行する。これらの処理を実行する中で、ＣＰＵ２８１は、電圧検出器２６，４４及び電流トランス２７，４３から検出結果を取り込むと共に、Ｉ／Ｏポートで制御コイル２０ｃ,２３ｃ,２４ｃ，３４ｃ，３５ｃ，３６ｃ夫々を励磁してリレー接点２０ａ，２３ａ，２４ａ，３４ａ，３５ａ（又は３５ｂ），３６ａ（又は３６ｂ）をオン（又はオフ）する。ＣＰＵ２８１は、また、インバータ２１の動作（出力電圧及び／又は出力電流、並びに変換方向）を制御し、操作・表示部２９から与えられる指示及び各種操作に対応する信号を受け付ける。

上述した構成において、主幹ブレーカ４２を介して電力系統５から供給される交流電圧、及び／又は漏電ブレーカ４０を介して電力制御装置２から供給される交流電圧は、分岐ブレーカ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ夫々を介して負荷（請求項に記載の電力負荷）６ａ，６ｂ，６ｃに供給されるようになっている。例えば、負荷６ａ，６ｂ，６ｃに商用電力のみが供給される場合、使用者によって主幹ブレーカ４２及び分岐ブレーカ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが投入され、制御部２８で解列リレー２４（のリレー接点２４ａ：以下同様）及び第２の解列リレー３４がオフされる。詳細については後述する。

さて、制御部２８は、自装置の動作状態を示す状態番号又は状態を表すフラグを、図示しないＲＡＭに記憶する（請求項に記載の記憶手段）。本実施の形態１で定義する動作状態には、電力系統５に連系して動作する連系運転の状態と、主幹ブレーカ４２によって電力系統５から遮断されて動作する自立運転の状態とがある。インバータ２１が双方向インバータであって、電力系統５から供給される交流電力を直流電力に変換可能な場合は、変換した直流電力で電気自動車１を充電する充電運転の状態が定義されていてもよい。自装置を各動作状態に変更する指示は、使用者によって操作・表示部２９から与えられる。

例えば、主幹ブレーカ４２が投入されているときに連系運転の状態にする指示が与えられて、ＣＰＵ２８１がこれを受け付けた場合、ＣＰＵ２８１は、リレー接点２０ａをオンしてインバータ２１の入力に電気自動車１を接続し、更に制御コイル３５ｃを励磁して接点３５ａをオンする。制御コイル３６ｃは励磁されていないため、接点３６ｂがオンしている。上述したように主幹ブレーカ４２が投入されている場合は接点３７ａがオンしているため、ＣＰＵ２８１が接点３７ａ，３６ｂ，３５ａを介して制御コイル２４ｃを励磁したときにリレー接点２４ａがオンする（即ち解列リレー２４がオンとなる）。これにより、インバータ２１の出力が負荷６ａ，６ｂ，６ｃに接続される。

次いで、ＣＰＵ２８１はインバータ２１を起動して、インバータ２１から電力系統５に連系する交流電力が出力されるように制御する。この場合、ＣＰＵ２８１は、電流トランス２７で検出されるインバータ２１の出力電流が適当な大きさとなるように、インバータ２１に対して電流制御を行うように設定する。

また、連系運転中に、図示しない停電検出器によって電力系統５の停電を検出した場合、即ちいわゆる単独運転を検出した場合、ＣＰＵ２８１は、接点３７ａ，３６ｂ，３５ａを介して実行している制御コイル２４ｃの励磁を停止して解列リレー２４をオフする。その他具体的な連系運転の方法については公知であるため、その詳細な説明を省略する。

一方、主幹ブレーカ４２が開放されている場合、上述したように制御コイル３７ｃが励磁されないため、接点３７ｂがオンしている。また、連系運転中に励磁される制御コイル３５ｃは励磁されていないため、接点３５ｂがオンしている。この状態でＣＰＵ２８１が制御コイル３６ｃを励磁して接点３６ａをオンすると共に、接点３７ｂ，３６ａ，３５ｂを介して制御コイル３４ｃを励磁したときにリレー接点３４ａがオンして（即ち第２の解列リレー３４がオンとなって）自立運転を開始する準備が整う。

つまり、自立運転を開始する前に、主幹ブレーカ４２が開放されている状態で、制御コイル３６ｃ，３４ｃを励磁する必要がある。但し、自立運転を開始する際に、使用者による指示及び各種操作に対応する信号を受け付ける処理を除いて、ＣＰＵ２８１が検出すべき要件が１つしかない場合は、例えば接点３７ｂ，３６ａ，３５ｂを介して制御コイル３４ｃを励磁する制御部２８の出力を先にオンしておいてもよい。

以下では、自立運転についてフローチャートを用いて説明する。
図２は、自立運転を開始するＣＰＵ２８１の処理手順を示すフローチャートであり、図３は、自立運転を停止するＣＰＵ２８１の処理手順を示すフローチャートである。図２の処理は、ＲＡＭに記憶されている状態番号又は状態を表すフラグが、自立運転の状態ではない旨を示す場合に、操作・表示部２９から与えられる動作状態の変更指示を受け付け可能となったときに起動される。また図３の処理は、ＲＡＭに記憶されている状態番号又は状態を表すフラグが、自立運転の状態である旨を示すようになったとき、即ち自立運転の状態となったときに起動される。以下に示す処理は、上述のＲＯＭに予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ２８１により実行される。

図２の処理が起動された場合、ＣＰＵ２８１は、操作・表示部２９から変更指示が有ったか否かを判定し（Ｓ１１）、変更指示が有るまで待機する（Ｓ１１：ＮＯ）。変更指示が有った場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８１は、その変更指示が自立運転の状態への変更指示であるか否かを判定する（Ｓ１２）。自立運転の状態への変更指示ではない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ２８１は、他の動作状態（例えば連系運転、充電運転等の状態）への変更処理を実行して（Ｓ１３）図２の処理を終了する。

操作・表示部２９からの変更指示が自立運転への変更指示である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、即ちその変更指示を受け付けた（請求項に記載の受付手段）場合、ＣＰＵ２８１は、電流トランス４３が電流を検出したか否かを判定し（Ｓ１５：請求項に記載の判定手段）、検出した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１５の処理を繰り返す。これにより、ＣＰＵ２８１は、主幹ブレーカ４２が使用者によって開放されて、主幹ブレーカ４２及び電力系統５の間に電流が流れなくなるまで待機する。

電流トランス４３が電流を検出していない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ２８１は、操作・表示部２９から与えられる信号によって、図示しないスタート釦が押下されたか否かを判定し（Ｓ１７）、押下されていない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ステップＳ１７の処理を繰り返す。これにより、ＣＰＵ２８１は、使用者が自立運転を開始させる旨の明確な意志表示をするまで待機する。この待機中にもステップＳ１５における判定を継続するために、破線で示すように、処理をステップＳ１５に戻すようにしてもよい。

スタート釦が押下された場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、即ちスタート釦に対応する信号を受け付けた（請求項に記載の所定の信号を受け付ける手段）場合、ＣＰＵ２８１は、自立運転を開始する処理に移る。具体的には、ＣＰＵ２８１は、先ず変圧器２２の二次側の中性点を接地する（Ｓ１８）。これにより、３線式による二次側の電圧のバランスが崩れないようにする。
尚、スタート釦の押下待ちに代えて、所定時間の経過、所定時刻の到来、所定信号の取得等の他の条件が成立したときに自立運転を開始させるようにしてもよい。

次にＣＰＵ２８１は、リレー接点２０ａをオンしてインバータ２１及び電気自動車（ＥＶ）１間を接続する（Ｓ１９）と共に、制御コイル３６ｃ，３４ｃを励磁することにより第２の解列リレー３４をオンして（Ｓ２０）インバータ２１の出力を負荷６ａ，６ｂ，６ｃに接続する。更にＣＰＵ２８１は、インバータ２１を起動して（Ｓ２１）、インバータ２１から負荷６ａ，６ｂ，６ｃに交流電力が供給されるように制御する。

この場合、ＣＰＵ２８１は、電圧検出器２６で検出されるインバータ２１の出力電圧が、一定の交流電圧となるように、インバータ２１に対して電圧制御を行うように設定する。その後、ＣＰＵ２８１は、自立運転中である旨を示す状態番号又はフラグをＲＡＭに記憶して（Ｓ２２）図２の処理を終了する。図２の処理を終了する前に、自立運転を開始した旨を操作・表示部２９に表示してもよい。
尚、ステップＳ１８からＳ２１までの処理を実行する順序は、図２に示す順序に限定されず、例えば各部の電圧を滑らかに立ち上げて突入電流の発生が防止できるように適宜変更してもよい。

次に図３の処理について説明する。
図３の処理が起動された場合、ＣＰＵ２８１は、電流トランス４３が電流を検出したか否かを判定し（Ｓ３１）、検出した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、自立運転を停止するために、後述するステップＳ３３に処理を移す。例えば、この段階で先に制御コイル３６ｃの励磁を停止するようにしてもよい。電流トランス４３が電流を検出していない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ２８１は、ステップＳ３１の処理を繰り返す。これにより、主幹ブレーカ４２が開放されており、且つ電流トランス４３が電流を検出していない場合に自立運転が継続される。自立運転中に電力系統５の電圧が所定電圧以上となったときに、電圧検出器４４によって電力系統５の復電を検出した場合、ＣＰＵ２８１は、復電の旨を操作・表示部２９に表示する（請求項に記載の表示手段：フローチャートには図示せず）。

電流トランス４３が電流を検出した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２８１は、自立運転を停止する処理に移る。具体的には、ＣＰＵ２８１は、先ずインバータ２１を停止し（Ｓ３３）、更に制御コイル３６ｃ，３４ｃの励磁を停止することにより第２の解列リレー３４をオフして（Ｓ３４）インバータ２１を電力系統５から確実に解列する。ＣＰＵ２８１は、また、リレー接点２０ａをオフしてインバータ２１及び電気自動車（ＥＶ）１間を遮断し（Ｓ３５）、変圧器２２の二次側の中性点を開放し（Ｓ３６）、更に自立運転中でない旨を示す状態番号又はフラグをＲＡＭに記憶して（Ｓ３７）図３の処理を終了する。図３の処理を終了する前に、自立運転を停止した旨を操作・表示部２９に表示してもよい。
尚、ステップＳ３３からＳ３６までの処理を実行する順序は、図３に示す順序に限定されず、漏電ブレーカ４０を介して電力制御装置２から分電盤４に供給される交流電圧が最も早く低下するように適宜変更してもよい。

以上のように本実施の形態１によれば、解列リレーに並列に接続された第２の解列リレーが、主幹ブレーカが閉状態のときに電力系統のＬ１線及びＬ３線から印加される制御電圧によってオフとなり、且つ、解列リレー及び第２の解列リレーが同時にオンとならないような回路構成にしてある。自装置を自立運転の状態に変更する指示を受け付けた場合、ブレーカが開状態にあり、且つ主幹ブレーカ及び電力系統の間に流れる電流が検出されない場合に、第２の解列リレーによってインバータを電力負荷に接続して自立運転を開始する。つまり、自立運転の開始前に、使用者によるブレーカの開放が必須要件として満たされる必要があるのに加えて、電力系統に対する電流の授受がないことが検出されるため、自立運転の更なる安全性が確保される。また、解列リレーを用いてインバータを電力系統に連携させる連系運転を行うこととした場合は、自立運転中に誤った制御によって連系運転が開始されることが防止される。
従って、自立運転が許容される条件が確実に整った場合にのみ自立運転を実行して、自立運転前に電力系統に接続されていた電力負荷に交流電力を供給することが可能となる。

また、自立運転を実際に開始する前に、スタート釦が押下されるまで待機する。
従って、使用者が自立運転を開始させる旨の明確な意志表示をするのを待ち受けて、実際の自立運転を開始することが可能となる。

更に、電力系統の電圧が所定電圧より高くなったときに動作するリレースイッチからなる電圧検出器によって電力系統の復電を検出した場合、表示手段に所定の表示を行う。
従って、例えば自立運転中に電力系統が停電から復電した旨を表示して使用者に何らかの処置を促すことが可能となる。

更にまた、自装置が自立運転の状態にあり、且つ、電力系統との間に流れる電流が検出された場合に、第２の解列リレーによってインバータを電力系統から解列して自立運転を停止する。つまり、電力系統に対する電流の授受が検出された場合にインバータが電力系統から確実に解列されて自立運転が停止される。また、使用者によって主幹ブレーカが投入された場合は、その構成上第２の解列リレーが必然的にオフとなるため、自立運転の安全性を二重に確保することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態１が、電力系統５及び解列リレー２４の間に、漏電ブレーカ２５,４０を除いて、手動で開放及び投入が可能なブレーカを１つ（主幹ブレーカ４２のみ）備える形態であるのに対し、実施の形態２は、そのようなブレーカを２つ備える形態である。
図４は、本発明の実施の形態２に係る電力制御装置２の接続例を示すブロック図である。

図４において、主幹ブレーカ４２及び漏電ブレーカ４０の間に第２の主幹ブレーカ（請求項に記載の他のブレーカ）４６が主幹ブレーカ４２と直列に接続されている。前記第２の主幹ブレーカ４６の開／閉状態を示す接点信号を出力する接点４６ａの両端が、制御部２８に接続されている。制御部２８には、また、分電盤４の図示しない蓋が開かれたことを示す接点信号を出力する接点４７が接続されている。その他の構成は、実施の形態１における図１と同様である。

第２の主幹ブレーカ４６は、自立運転を開始する際に、使用者に、電力系統５からの遮断をより確実に行わせるためのものである。例えば、使用者が電力制御装置２に自立運転を開始させる場合は、主幹ブレーカ４２に加えて第２の主幹ブレーカ４６を開放することが義務付けられる。
従って、自立運転の開始前に使用者によって行われるブレーカの開放が、より確実に行われることが期待されるため、自立運転の安全性を高めることが可能となる。

また、本実施の形態２のように、接点４６ａを備えて該接点４６ａの両端を制御部２８に接続する場合は、接点４６ａが出力する接点信号をＣＰＵ２８１が取り込んで、自立運転の開始及び停止の際の判定に用いることができる。例えば、前述の図２のステップＳ１５，Ｓ１７の間に第２の主幹ブレーカ４６が開放されているか否かの判定（Ｓ１６）を追加して、第２の主幹ブレーカ４６の開放が検出されない場合（Ｓ１６：ＮＯ）に処理をステップＳ１５に戻すことにより、自立運転の開始が留保される。また、図３のステップＳ３１で電流を検出していない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、第２の主幹ブレーカ４６が開放されているか否かの判定（Ｓ３２）を追加して、第２の主幹ブレーカ４６の開放が検出されない場合（Ｓ３２：ＮＯ）に処理をステップＳ３３に移すことにより、自立運転が停止される。
従って、本実施の形態２によれば自立運転の安全性を更に高めることが可能となる。

さて、接点４７は、使用者による誤操作が発生する可能性があることを、事前に検出するのに用いられる。具体的には、前述の図３のステップＳ３１で電流を検出していない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ２８１が、接点４７から出力される接点信号を取り込み、該接点信号によって蓋が開かれたことを検出する（請求項に記載の検出手段）。蓋が開かれたことを検出した場合、（又は開かれたことを検出しなかった場合）、ＣＰＵ２８１が処理をステップＳ３３（又はＳ３１）に移す。これにより、人為的に蓋が開かれたことが検出されて自立運転が停止される。
従って、本実施の形態２によれば、自立運転の安全性を確保することが可能となる。

その他、実施の形態１と対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。

（実施の形態３）
実施の形態１が、主幹ブレーカ４２及び負荷６ａ，６ｂ，６ｃ間が分岐ブレーカ４１ａ，４１ｂ，４１ｃを介して接続されている形態であるのに対し、実施の形態３は、主幹ブレーカ４２及び負荷６ａ，６ｂ，６ｃ間にリレースイッチ（電磁接触器）４８が介装されている形態である。
図５は、本発明の実施の形態３に係る電力制御装置２と外部との接続例を示すブロック図である。前述の図１，４が単線図で表されているのに対し、図５は複線図で表されている。尚、図１，４に対し、図５では、分岐ブレーカ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの図示を省略してある。

図５において、電流トランス４３ａ,４３ｂ夫々は、主幹ブレーカ４２及び電力系統５のＬ１線，Ｌ２線に流れる電流を検出して制御部２８に与える。Ｎは中性線である。電圧検出器４４はＬ１線及びＬ２線間の電圧を検出して制御部２８に与える。主幹ブレーカ４２は、該主幹ブレーカ４２が閉状態のときにオンする接点４２ａを有する。

主幹ブレーカ４２と負荷６ａ，６ｂ，６ｃ及び漏電ブレーカ４０との間には、リレースイッチ４８のリレー接点が介装されており、該リレー接点は、制御コイル４８ｃが励磁されたときにオンするようになっている。接点４２ａは、一端が主幹ブレーカ４２及びリレースイッチ４８間のＬ１線に接続されており、他端が制御コイル４８ｃの一端に接続されている。制御コイル４８ｃの他端は、主幹ブレーカ４２及びリレースイッチ４８間のＬ２線に接続されている。

図５の構成において、自立運転中は主幹ブレーカ４２が開放されて開状態となっており、接点４２ａがオフしているため、制御コイル４８ｃの一端には、電力系統５のＬ１線から主幹ブレーカ４２及び接点４２ａを介して印加されるべき制御電圧が印加されない。また制御コイル４８ｃの他端には、電力系統５のＬ２線から主幹ブレーカ４２を介して印加されるべき制御電圧が印加されない。これにより、リレースイッチ４８がオフし、主幹ブレーカ４２と負荷６ａ，６ｂ，６ｃ及び漏電ブレーカ４０との間が遮断される。

次に、自立運転中に誤って主幹ブレーカ４２が投入された場合、接点４２ａがオンして制御コイル４８ｃの一端にＬ１線から制御電圧が印加され、制御コイル４８ｃの他端に電力系統５のＬ２線から主幹ブレーカ４２を介して制御電圧が印加されるため、リレースイッチ４８がオンして主幹ブレーカ４２と負荷６ａ，６ｂ，６ｃ及び漏電ブレーカ４０との間が接続される。但し、主幹ブレーカ４２が投入されてからリレースイッチ４８がオンするまでには、接点４２ａがオンするまでの時間と、リレースイッチ４８の制御コイル４８ｃが励磁されてリレー接点がオンするまでの時間とを要するため、第２の解列リレー３４によってインバータ２１を電力系統５から解列するまでの遅れ時間が減殺される。

その他、実施の形態１と対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。

以上のように本実施の形態３によれば、負荷（電力負荷）を電力系統から遮断する主幹ブレーカと負荷及び漏電ブレーカとの間に介装されているリレースイッチをオンさせる制御電圧が、主幹ブレーカが閉状態のときにオンする接点と主幹ブレーカ自身の接点とを介して電力系統から印加される。
従って、主幹ブレーカが投入された後に電力系統が停電した場合は、リレースイッチがオフし、主幹ブレーカが開放された後は電力系統が停電から復電した場合であってもリレースイッチがオンすることがないため、インバータが電力系統から解列された状態となって、自立運転の安全性を確保することが可能となる。
更に、主幹ブレーカが開放された状態で自立運転が開始された後にブレーカが投入された場合は、主幹ブレーカが閉状態となったときにオンする接点の遅れ時間、及びリレースイッチの制御コイルによってリレー接点がオンするまでの遅れ時間を加算した時間と、第２の解列リレーによってインバータが電力系統から解列されるまでの遅れ時間とに重なりがあるため、インバータが第２の解列リレーによって電力系統から解列されるまでの遅れ時間を減殺することが可能となる。

尚、本実施の形態３にあっては、主幹ブレーカ４２及びリレースイッチ４８が直列に接続されている場合について説明したが、実施の形態２で示したように、主幹ブレーカ４２に第２の主幹ブレーカ４６を直列に接続し、更にリレースイッチ４８を直列に接続してもよい。この場合、第２の主幹ブレーカ４６が閉状態のときにオンする接点（実施の形態２の接点４６ａとは異なる接点）を用意し、この接点と上述の接点４２ａとを直列に接続しておくことにより、主幹ブレーカ４２及び第２の主幹ブレーカ４６の両方が投入されたときに初めてリレースイッチ４８がオンするようになるため、自立運転の安全性が向上する。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 電気自動車
２ 電力制御装置
２１ インバータ
２４ 解列リレー
２８ 制御部
２８１ ＣＰＵ
２９ 操作・表示部
３４ 第２の解列リレー
４ 分電盤
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 分岐ブレーカ
４２ 主幹ブレーカ
４３ 電流トランス
４６ 第２の主幹ブレーカ
４８ リレースイッチ
５ 電力系統
６ａ,６ｂ,６ｃ 負荷

Claims (7)

1. 直流電力を交流電力に変換するインバータと、電力系統からブレーカ及び電流検出器を介して電力が供給される電力負荷に、前記インバータが変換した交流電力が前記電力系統に連系して供給されるように制御する制御部と、前記インバータを前記電力系統から解列するための解列リレーとを備える電力制御装置において、
   前記解列リレーに並列に接続されており、前記ブレーカが閉状態のときにオンする接点及び前記ブレーカを介して前記電力系統から印加される制御電圧によってオフする第２の解列リレーを備え、
   前記解列リレー及び第２の解列リレーは、一方がオンの場合、他方がオフとなるようにしてあり、
   前記制御部は、
   自装置が所定の動作状態であるか否かを記憶する記憶手段と、
   前記電流検出器が電流を検出したか否かを判定する判定手段と、
   前記記憶手段が前記所定の動作状態ではない旨を記憶している場合、自装置を前記所定の動作状態にする指示を受け付ける受付手段とを有し、
   該受付手段が前記指示を受け付け、且つ前記判定手段が否と判定した場合、前記第２の解列リレーによって前記インバータを前記電力負荷に接続すると共に前記記憶手段に前記所定の動作状態である旨を記憶するようにしてあること
   を特徴とする電力制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記受付手段が前記指示を受け付け、且つ前記判定手段が否と判定した場合、所定の信号を受け付ける手段を有し、
   該手段が前記信号を受け付けた場合、前記インバータを前記電力負荷に接続するようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記制御部は、前記記憶手段が前記所定の動作状態である旨を記憶しており、且つ前記判定手段が検出したと判定した場合、前記第２の解列リレーによって前記インバータを前記電力系統から解列すると共に前記記憶手段に前記所定の動作状態ではない旨を記憶するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力制御装置。
4. 前記ブレーカに他のブレーカが直列に接続されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電力制御装置。
5. 前記ブレーカ及び電力負荷の間にリレースイッチが介装されており、
   該リレースイッチは、前記制御電圧によってオンするようにしてあること
   を特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電力制御装置。
6. 前記電力系統に第２のリレースイッチからなる電圧検出器が接続されており、
   前記制御部は、前記電圧検出器が所定の電圧を検出した場合、所定の表示を行う表示手段を備えること
   を特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電力制御装置。
7. 前記ブレーカは、蓋を有する分電盤に収容されており、
   前記制御部は、
   前記蓋が開かれたことを検出する検出手段を有し、
   前記記憶手段が前記所定の動作状態である旨を記憶しており、且つ前記検出手段が検出した場合、前記第２の解列リレーによって前記インバータを前記電力系統から解列すると共に前記記憶手段に前記所定の動作状態ではない旨を記憶するようにしてあること
   を特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の電力制御装置。

Images