JP4524057B2 - 電力貯蔵用二次電池の充放電システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電力系統が停電し、受電設備から電力貯蔵用二次電池が自動解列され（切り離され）た場合に、商用電力系統が復電した後に、一定条件下で二次電池を自動的に並列（接続）し、充電・放電運転を自動的に再開するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
政府が発行した「系統連系技術要件ガイドライン」には、「連系された系統に事故が発生した場合には、当該系統から発電設備が解列され単独運転が生じないこと」が定められている。従って、発電設備に用いた二次電池は上述したように、商用電力系統が停電したときには、商用電力系統から自動的に解列される。そして、従来、系統へ再び並列する作業は、運転保守員が二次電池等の異常がないことを確認した後、手動で行っていた。
【０００３】
ところが、現地に運転保守員が常駐していない場合は、停電後に商用電力系統が復電しても、運転保守員が現地に到着するまでの間、二次電池は商用電力系統から解列された状態となっている。従って、停電発生時が二次電池の充電時間帯の場合には、充電量が不足して、放電時間帯の途中で放電不能となることがある。一方、二次電池の放電時間帯の場合には、本来であれば二次電池から放電される電力を、商用電力系統から受電することになる。そうすると、二次電池で補う予定であった電力量分の電気料金が、別途嵩むだけでなく、場合によっては、電力会社との契約電力を超過することもある。このため、復電後は、短時間のうちに二次電池を自動的に並列することが望まれている。
【０００４】
ここで、電気料金の体系を簡単に説明すると、国内の電気事業者から電気を新規に購入する場合、通常は最大使用電力（ＫＷ）を契約電力として予め定めて契約し、契約電力を超過しない限りは、契約電力に対応した基本料金と、使用電力量の料金を毎月支払うことになっている。ところが、使用電力の３０分の平均値が契約電力を超過したことが電力量計に記録された場合には、違約金を払うか、超過した電力を最大使用電力とした割高な基本料金をその月から１年間、支払うことになっている。
【０００５】
また、使用電力は通常、夜間は少なく、昼間は多くなるので、電力量料金を夜間は割安に、昼間は割高に設定した契約種別が存在する。従って、高圧受電設備に電力貯蔵用二次電池を接続した場合には、電力料金が割安な時間帯（一般的には深夜）に二次電池に充電し、使用電力が多く電力料金が割高な時間帯に放電して、割高な時間帯の買電量を減らすと共に使用電力のピークを下げることによって契約電力を小さくし、支払い料金を下げるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情を考慮して開発されたもので、その目的は、運転保守員が不在の場合でも商用電力系統の復電後に、二次電池を自動的に並列することのできる電力貯蔵用二次電池の充放電システムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、商用電力系統に受電設備を介して発電設備を接続し、受電設備内には、系統連系保護リレーと受電設備保護リレーで開く遮断器を備え、発電設備内には、系統連系保護リレーと発電設備保護リレーで開く遮断器と、商用電力系統からの充放電を行う二次電池と、その充放電を制御する監視制御装置を備え、監視制御装置は、商用電力系統の停電・復電を系統連系保護リレーからの信号に基づいて把握すると共に二次電池が充放電可能・不能な状態であることを受電設備保護リレーと発電設備保護リレーからの信号に基づいて把握し、商用電力系統が停電した場合には、系統連系保護リレーが動作して監視制御装置が両遮断器を開いて二次電池を自動的に切り離す電力貯蔵用二次電池の充放電システムにおいて、停電によって二次電池が切り離された後に商用電力系統が復電した場合に、監視制御装置は、商用電力系統の復電並びに二次電池が充放電可能な状態であることを系統連系保護リレーと受電設備保護リレーと発電設備保護リレーからの信号に基づいて把握したときに、二次電池を再度接続するか否かを判断する確認時間の計測を開始し、商用電力系統の復電状態並びに二次電池が充放電可能な状態が確認時間中維持されているときには、監視制御装置は切り離した遮断器を確認時間の経過後に閉じて二次電池を自動的に接続することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の電力貯蔵用二次電池の充放電システムは図１及び図２に示すように、商用電力系統（配電線）１から受電設備２を介して負荷設備３及び発電設備４を接続してある。
【０００９】
受電設備２内には、高圧受電盤５と分電盤６を備え、高圧受電盤５に入る前に区分開閉器７を有し、高圧受電盤５内では、幹線に高圧側遮断器８を接続すると共に高圧側遮断器８の手前で分岐して系統連系保護リレー９を接続し、高圧側遮断器８を開く過電流保護リレー１０を高圧側遮断器８の近傍に接続してある。
【００１０】
分電盤６内では、幹線が分岐して負荷設備３、発電設備４に接続してある。また、分岐線の一つは、負荷設備３に向かう途中に高圧側遮断器１１を有し、その遮断器１１の近傍に負荷設備用の受電設備保護リレー１２を接続してある。同様に、分岐線の他の一つは、発電設備４に向かう途中に高圧側遮断器１３を有し、その遮断器１３の近傍に発電設備用の受電設備保護リレー１４を接続してある。
【００１１】
系統連系保護リレー９は、単独運転検出器、過電圧継電器、不足電圧継電器、過周波数継電器、不足周波数継電器、地絡過電圧継電器などを備え、後述する監視制御装置２４に商用電力系統１の停電・復電を知らせるものである。
【００１２】
受電設備保護リレー１４は、地絡方向継電器、過電流継電器などを備え、異常が発生した場合に近傍の受電設備用の遮断器１３に開信号を出力する。
【００１３】
発電設備４は、高圧入力盤内では発電設備用の高圧側遮断器１５を分岐線に接続し、その遮断器１５の近傍に発電設備保護リレー１６を接続し、その後、分岐線に変圧器１７を接続し、交直変換装置盤内に導いてある。発電設備保護リレー１６は近傍の遮断器１５に開信号を出力する。交直変換装置盤内では、インバータ１９の前後に低圧側遮断器１８，２０を備え、最終的に二次電池２２に導いてある。二次電池２２は並列接続してあるので、各電池には低圧側遮断器２０の二次側に遮断器２１を備えている。また、インバータ１９、低圧側遮断器１８，２０、遮断器２１にＰＣＳＣＰ（パワーコントロールシステムコンピュータ）２３を接続し、交流過電流、直流過電流、直流過電圧、直流不足電圧、制御電源異常、ファン異常、スタック温度異常、ヒューズ断、スタックアーム短絡、ブレーカートリップなどを検出してインバータ１９が正常に動作しているか否か二次電池２２が正常か否かを判断し、監視制御装置２４にその情報を出力し、監視制御装置２４からの信号で低圧側遮断器１８，２０を自動的に開閉するものである。
【００１４】
監視制御装置２４は、系統連系保護リレー９、受電設備保護リレー１４、発電設備保護リレー１６、ＰＣＳＣＰ２３、二次電池２２に接続してあり、ＰＣＳＣＰ２３を介してインバータ１９に夜間は充電指令を、昼間は放電指令を出力するだけでなく、各種信号を取り込んで、二次電池を切り離す遮断器１３，１５，１８，２０へ開閉信号を出力する。また、監視制御装置２４は、電池故障表示、ＰＣＳ故障表示、系統連系保護リレー９の動作表示、受電設備保護リレー１４の動作表示、発電設備保護リレー１６の動作表示、単独運転検出表示用のランプやブザー等を備えている。二次電池２２が故障しているか正常かは、電池電圧異常高、電池電圧異常低、電池電流異常大、直流地絡、電池温度異常低、電池温度異常高、電池制御装置異常などの検出によって把握する。
【００１５】
さらに、監視制御装置２４内には、図示しないが、系統連系保護リレー９と受電設備保護リレー１４と発電設備用保護リレー１６からの信号を取り込む論理回路と、その論理回路からの出力信号を受けるタイマーを備え、停電後に二次電池２２を再度接続する判断をする。
【００１６】
論理回路は、タイマーに計測開始を促す信号を出力するもので、タイマーが
計測を開始する条件は、停電後に復電した場合に、系統連系保護リレー９から復電信号が出力されると共に受電設備保護リレー１４と発電設備保護リレー１６から二次電池２２へ充放電可能な状態を表す信号（不動作信号）が出力されたときである。なお、受電設備保護リレー１４や発電設備保護リレー１６から動作信号が出力された場合は、二次電池２２の再度の接続を見合わせる。
【００１７】
タイマーは、計測開始を促す信号の出力が継続している場合は計測を継続し、その出力が継続している時間が、二次電池２２を再度接続するか否かを判断する確認時間、例えば５分を満了したときに、その満了を知らせる信号を監視制御装置本体に出力し、その満了信号を受けた場合に、二次電池２２を切り離した遮断器１３，１５，１８，２０に閉信号を出力して、それら遮断器を閉じて二次電池２２を自動的に接続する。また、確認時間が満了する前に、論理回路に停電信号や受電設備保護リレー１４、発電設備保護リレー１６の各動作信号が出力された場合には、計測を中止し、二次電池２２が切り離された状態を維持する。
【００１８】
上述した電力貯蔵用二次電池の充放電システムは、商用電力系統１で事故などが発生して停電した場合、系統連系保護リレー９が動作し、その動作信号（停電信号）を受けた監視制御装置２４が、二次電池２２へ通じる分岐線に接続した遮断器１３，１５，１８，２０に開信号を出力して、それら遮断器を自動的に開き、停電が起こったことをランプやブザー等で表す。ここで低圧側遮断器１８，２０を開くのは、インバータ１９を回路から切り離し、二次電池２２が充放電するのを防ぐ為である。
【００１９】
また、事故が解消して商用電力系統１が復電すると、商用電力系統１の電圧・周波数が正常に戻ってそれを把握した系統連系保護リレー９は、監視制御装置２４に復電信号を出力する。監視制御装置２４は、この時に復電信号（不動作信号）以外に、受電設備保護リレー１４からの不動作信号、発電設備保護リレー１６からの不動作信号を受けると、発電設備４内で地絡、短絡が発生しておらず、しかも、インバータ１９や二次電池２２が正常であると把握して、二次電池２２が充放電可能な状態であると判断する。なお、停電が起こるまでは、二次電池２２を商用電力系統１から切り離す遮断器１３，１５，１８，２０は何れも閉じており、しかも二次電池２２及びインバータ１９が正常であったので、受電設備保護リレー１４からの不動作信号のみを監視制御装置２４は受ければ、二次電池２２が充放電可能な状態であると判断できるが、万全を期すため発電設備保護リレー１６からの不動作信号をも判断の要素としてある。従って、復電信号と受電設備保護リレー１４からの不動作信号と発電設備保護リレー１６からの不動作信号を受けた場合に、監視制御装置２４は確認時間の計測を開始し、確認時間を満了してもそれらの信号が出力された状態が維持しているときには、確認時間の経過後に二次電池を切り離した遮断器１３，１５，１８，２０に閉信号を出力して、それら遮断器を閉じて二次電池２２を再度接続し、充放電を再開する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、復電後に監視制御装置が自動的に二次電池を商用電力系統に接続するので、運転保守員が不在の場合であっても、迅速に二次電池の充放電を再開できる。従って、従来よりも充電量及び放電量が増え、電気料金を安く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力貯蔵用二次電池の充放電システムを示す簡易ブロック図である。
【図２】本発明の電力貯蔵用二次電池の充放電システムを示す単線結線図である。
【符号の説明】
１ 商用電力系統
２ 受電設備
４ 発電設備
９ 系統連系保護リレー
１３，１５，１８，２０ 遮断器
１４ 受電設備保護リレー
１６ 発電設備保護リレー
２２ 二次電池
２４ 監視制御装置

Claims (1)

1. 商用電力系統（１）に受電設備（２）を介して発電設備（４）を接続し、受電設備（２）内には、系統連系保護リレー（９）と受電設備保護リレー（１４）で開く遮断器（１３）を備え、発電設備（４）内には、系統連系保護リレー（９）と発電設備保護リレー（１６）で開く遮断器（１５）と、商用電力系統（１）からの充放電を行う二次電池（２２）と、その充放電を制御する監視制御装置（２４）を備え、監視制御装置（２４）は、商用電力系統（１）の停電・復電を系統連系保護リレー（９）からの信号に基づいて把握すると共に二次電池（２２）が充放電可能・不能な状態であることを受電設備保護リレー（１４）と発電設備保護リレー（１６）からの信号に基づいて把握し、商用電力系統が停電した場合には、系統連系保護リレー（９）が動作して監視制御装置（２４）が両遮断器（１３，１５）を開いて二次電池（２２）を自動的に切り離す電力貯蔵用二次電池の充放電システムにおいて、
   停電によって二次電池（２２）が切り離された後に商用電力系統（１）が復電した場合に、監視制御装置（２４）は、商用電力系統（１）の復電並びに二次電池（２２）が充放電可能な状態であることを系統連系保護リレー（９）と受電設備保護リレー（１４）と発電設備保護リレー（１６）からの信号に基づいて把握したときに、二次電池（２２）を再度接続するか否かを判断する確認時間の計測を開始し、商用電力系統（１）の復電状態並びに二次電池（２２）が充放電可能な状態が確認時間中維持されているときには、監視制御装置（２４）は切り離した遮断器（１３，１５）を確認時間の経過後に閉じて二次電池（２２）を自動的に接続することを特徴とする電力貯蔵用二次電池の充放電システム。

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