JP5655751B2 - 分散型電源システム - Google Patents

Description

本発明は、電力系統に接続された需要者の負荷装置に電力を供給する分散型電源システムに関する。

近年、ガス等を燃料として発電する分散型電源システムが普及しつつある。この分散型電源システムは、発電所に比べて小規模な電源（発電装置）を、需要者先に分散させて設置し、需要者の電力消費に応じた電力をそれぞれ生成して供給するシステムである。電源としては、マイクロガスタービン発電装置、ガスエンジン発電装置、燃料電池発電装置などがある。このような分散型電源システムは、ブレーカを介して電力系統に接続されているのが一般的である。

ところで、電力系統からの送電が停止した場合（停電）と、過電流がブレーカに流れてブレーカが作動した場合のいずれの場合にも、分散型電源システムは電力系統から電力が供給されない状態となる。このため、分散型電源システムは、停電かブレーカの作動（トリップ）かを判別できなかった。

特許文献１に示される分散型電源システムでは、分岐配線ブレーカ２３よりも上流側（電力系統側）に電圧検出部５が設けられ、分岐配線ブレーカ２３よりも下流側（発電装置側）に停電検出部６が設けられている。そして、少なくとも電圧検出部５で電圧が検知されない場合には、停電と判定していた。
特開２００９−２０７３２５号公報（第６、７頁、図１）

しかしながら、上述したような電圧検出部５の追加により、停電を判定する機能の追加は、システムが複雑化し、余分な部品の追加によるコストアップを招来してしまうという問題があった。また、作動信号出力機能付のブレーカを用いてブレーカの作動を判別することも考えられるが、この場合にも、作動信号が伝送される信号線を分散型電源システムに接続させる必要があることから、システムが複雑化してしまい、コストアップを招来してしまうという問題があった。
本発明は、上述した各問題を解消するためになされたもので、コストアップとならずに、発電装置が電力系統から給電されない状態となった際に、電力系統の異常とブレーカの作動のいずれかを判別することができる分散型電源システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、電力系統と負荷装置とを接続する第１の電線の途中に第２の電線によって接続され、負荷装置に電力を供給する発電装置と、発電装置を制御する発電制御部と、発電装置に付随して稼働する付随装置を制御し、電力系統から供給された電力により作動し、発電制御部と互いに通信可能に接続されている付随装置制御部と、第２の電線の途中に配設されたブレーカと、発電装置とブレーカとの間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する検出装置とを備え、発電制御部は、付随装置制御部との間の通信状態が正常であるか否かを判定する通信状態判定手段と、検出装置からの検出信号に基づき、電力系統から給電されていないか否かを判定する給電判定手段と、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が異常であると判定した場合に、電力系統が異常であると判定し、一方で、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が正常であると判定し、且つ、給電判定手段が電力系統から給電されていないと判定した場合に、ブレーカが作動して第２の電線を遮断したと判定する異常判定手段と、を備える。

請求項２に係る発明は、請求項１において、付随装置は、発電装置の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、発電制御部に電力を供給するバッテリを更に備え、発電装置が起動時、または停止時には、発電制御部はバッテリからの電力の供給を受ける。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、通信状態判定手段は、付随装置制御部との間の通信状態が正常であるか否かを判定し、給電判定手段は、検出装置からの検出信号に基づき、電力系統から給電されていないか否かを判定する。そして、異常判定手段は、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が異常であると判定した場合に、電力系統が異常であると判定する。つまり、付随装置制御部は、電力系統から電力の供給を受けて作動しているので、電力系統に停電等の異常が発生した場合には、付随装置制御部は作動しないため発電制御部との間で正常に通信を行うことができない。この場合には、通信状態判定手段は付随装置制御部との通信状態が不良と判定し、異常判定手段は電力系統が異常であると判定する。

一方で、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が正常であると判定し、且つ、給電判定手段が電力系統から給電されていないと判定した場合には、異常判定手段はブレーカが作動して第２の電線が遮断されたと判定する。つまり、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が正常であると判定している状態では、付随装置制御部は作動していることから、付随装置制御部は電力系統からの電力の供給を受けているので、電力系統は正常である。更にこの場合において、給電判定手段が電力系統から給電されていないと判定した場合には、上述のように電力系統は正常であることから、発電装置が電力系統から給電されない状態にある原因は、ブレーカが第２の電線を遮断したことにある。従って、この場合には、異常判定手段は、ブレーカの作動と判定する。

このように、請求項１に係る発明では、従来の分散型電源システムが備えている検出装置に加えて、余分な機械的部品を追加すること無く、発電制御部に上述した通信状態判定手段及び異常判定手段を設け、電力系統の異常とブレーカの作動を判別している。これにより、コストアップとならずに、発電装置が電力系統から給電されない状態となった際に、電力系統の異常とブレーカの作動のいずれかを判別することができる分散型電源システムを提供することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、請求項１に記載の発明において、付随装置は、発電装置の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する。これにより、発電装置に貯湯槽を有する貯湯ユニットを備えたコジェネレーションシステムに、余分な機械的部品を追加すること無く、発電制御部に上述した通信状態判定手段及び異常判定手段を設け、電力系統の異常とブレーカの作動を判別することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２に係る発明において、発電装置が起動時、または停止時には、バッテリは、発電制御部に電力を供給する。これにより、発電装置が起動時や停止時であっても発電制御部にバッテリから電力が供給されるため、電力系統の異常かブレーカの作動かを確実に判別することができる。

本発明による分散型電源システムの一実施の形態の概要を示す概要図である。 図１に示した発電機の具体例であり、（Ａ）は燃料電池を用いた例の概要図であり、（Ｂ）はエンジンを用いた例の概要図である。 図１に示した制御部にて実行される制御プログラムである異常判定処理のフローチャートである。 電力系統及び分散型電源システムの状態を表した表である。

（本発明の分散型電源システムの構成の説明）
以下、図１を用いて、本発明による分散型電源システム１００の一実施の形態について説明する。本発明の分散型電源システム１００は、発電ユニット４０と貯湯ユニット７０（付随装置）とから構成されている所謂コジェネレーションシステムである。発電ユニット４０（発電装置３０）は、電力系統２００に第１の電線８１によって接続された負荷装置９１に電力を供給するものである。貯湯ユニット７０は、発電ユニット４０（発電装置３０）の排熱を回収して湯水を生成・貯湯するものであり、発電ユニット４０（発電装置３０）に付随して稼働する装置である。

発電ユニット４０は、発電装置３０、発電ユニット電源基板３２、バッテリ３３、補機３４、発電制御部３５を備えている。発電装置３０は、発電機１０と変換装置２０とから構成されている。発電装置３０の変換装置２０は、第１の電線８１の途中に、第２の電線８２によって接続されている。第２の電線８２には、変換装置２０側から第１の電線８１側へ順に、開閉器２８、検出装置２５、ブレーカ２６が接続されている。

ブレーカ２６は、第２の電線８２の途中に配設されている。ブレーカ２６は、第２の電線８２に過電流が流れた場合に、第２の電線８２を機械的動作により強制的に遮断する（開路する）引き外し機構を備えている。なお、引き外し機構は、可動接点と固定接点とを離接させ、可動接点を固定接点から離れる方向に付勢するトリップ機構と、押圧されるとトリップ機構を作動させるトリガーレバー、トリガーレバーを押圧するバイメタル及び可動鉄心の少なくとも一方を有している。ブレーカ２６に過電流が流れると、バイメタルが加熱されて湾曲して、又は、可動鉄心が固定鉄心に引き寄せられて、トリガーレバーが押圧される。すると、トリップ機構が作動して、可動接点を固定接点から引き外し、可動接点及び固定接点に接続している第２の電線８２が遮断（開路）される（第２の電線８２が遮断状態とされる）。

検出装置２５は、発電装置３０の変換装置２０とブレーカ２６の間に配設されている。検出装置２５は、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出して、発電装置３０が電力系統２００から給電されているか否かを検出するものである。本実施形態では、検出装置２５は、その配設された位置（第２の電線８２）の電圧を検出する。検出装置２５で検出された第２の電線８２の電圧の検出信号は、発電制御部３５に出力される。

発電機１０は、天然ガス、ＬＰＧ、灯油、ガソリン、メタノール等の燃料を用いて発電する燃料電池発電機や、エンジン発電機等、或いは、自然エネルギーによって発電する太陽光発電機や、風力発電機等、又は、これらの組み合わせが含まれる。

発電機１０が燃料電池発電機である場合の構成について、図２の（Ａ）を用いて説明する。燃料電池発電機は、燃料電池１１及び改質装置１２から構成されている。改質装置１２は、燃料供給装置３４ｂから供給される燃料を、水供給装置３４ｃから供給される水で水蒸気改質（一酸化炭素シフト反応を含む）して水素リッチな改質ガスを生成するものである。また、改質装置１２は、選択酸化触媒により、改質ガスに含まれる一酸化炭素を、空気供給装置３４ｄから供給される空気と反応させて、所定濃度（１０ｐｐｍ以下）にまで低減して燃料電池に導出する一酸化炭素低減装置を備えている。燃料電池１１は、改質装置１２から燃料極に供給された改質ガス中の水素、及び、空気供給装置３４ａから空気極に供給された酸化剤ガスである空気の化学反応により発電して直流電流を出力する。

発電機１０がエンジン発電機である場合の構成について、図２の（Ｂ）を用いて説明する。エンジン発電機は、燃料供給装置３４ｅから供給される燃料と空気との燃焼による熱エネルギーを回転エネルギー（運動エネルギー）に変換するエンジン１５と、この回転エネルギーから電気エネルギーである電流を生成する発電機本体１６を備えている。エンジン１５には、ガスタービンエンジン、レシプロエンジン等の内燃機関、蒸気タービンエンジン等の外燃機関が含まれる。

図１に示される変換装置２０は、発電機１０により発電された電流を、電力系統２００と同期のとれた交流電流に変換し、負荷装置９１に供給するものである。変換装置２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１とＤＣ／ＡＣインバータ２２を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、発電機１０から出力される直流電流（例えば４０Ｖ）を入力し、所定の電圧（例えば３５０Ｖ）の直流電流に昇圧又は降圧して出力するものである。

ＤＣ／ＡＣインバータ２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１から出力される直流電流を入力し、電力系統２００と同期のとれた交流電流（例えば１００Ｖや２００Ｖ）に変換して出力するものである。また、ＤＣ／ＡＣインバータ２２は、電力系統２００から入力した交流電流（例えば１００Ｖや２００Ｖ）を所定の電圧の直流電流（例えば３５０Ｖ）に変換して出力する機能も有している。本実施形態では、ＤＣ／ＡＣインバータ２２は、直流を交流に変換する機能と、交流を直流に変換する機能の両機能を内蔵した１つの機器で構成しているが、それぞれの機能を別の機器で構成するようにしても差し支え無い。

発電ユニット電源基板３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１及びＤＣ／ＡＣインバータ２２に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１とＤＣ／ＡＣインバータ２２からの直流電流を入力して所定の電圧（例えば２４Ｖや５Ｖ）の直流電流に降圧して、この直流電流を発電制御部３５、補機３４、及び、バッテリ３３に供給するものである。

バッテリ３３は、発電ユニット電源基板３２に接続されている。バッテリ３３は、発電ユニット電源基板３２から供給される直流電流によって充電され、電力系統２００からの電力の供給が遮断された際に、発電ユニット電源基板３２に充電された電流を供給することにより、発電制御部３５及び補機３４に電流を供給するものである。バッテリ３３には、リチウムイオンバッテリ、ニッケル・水素バッテリ、鉛バッテリが含まれる。

発電制御部３５は、発電ユニット４０の全体的な制御を行うものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、ＤＣ／ＡＣインバータ２２、補機３４を制御して、発電装置３０の出力を制御する。なお、補機３４には、発電機１０を制御する上述の空気供給装置３４ａ、燃料供給装置３４ｂ、水供給装置３４ｃ、空気供給装置３４ｄ、燃料供給装置３４ｅが含まれる。発電制御部３５は、図示しない電力センサにより負荷装置９１の総消費電力を検出し、発電装置３０の発電量（出力電力）を負荷装置９１の総消費電力に追従させる運転（追従運転）を行う。発電制御部３５は、後述する貯湯制御部６２（付随装置制御部）との間で相互に通信を行う。なお、発電制御部３５と貯湯制御部６２との間で行われる通信を「貯湯通信」という。

発電制御部３５は、ＣＰＵ３５ａ、記憶装置３５ｂ、入出力インターフェース等により構成されている。なお、発電制御部３５は、特許請求の範囲に記載の「通信状態判定手段」、「給電判定手段」、「異常判定手段」に相当し得るものである。

ＣＰＵ３５ａは、発電制御部３５を制御する中央演算処理装置で、図略のシステムバスを介して記憶装置３５ｂや入出力インターフェースに接続されている。記憶装置３５ｂは、いわゆるＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等の半導体記憶装置で、図略のシステムバスを介してＣＰＵ３５ａに接続されている。ＲＯＭや不揮発性メモリには、ＣＰＵ３５ａを制御するシステムプログラムのほかに、発電制御部３５に後述の「通信状態判定手段」、「給電判定手段」、「異常判定手段」としての機能を持たせるためのプログラムが格納されている。これら「通信状態判定手段」、「給電判定手段」、「異常判定手段」により、後述する「異常判定処理」（図３示）が実行される。なお、前記「通信状態判定手段」、「給電判定手段」、「異常判定手段」を、ハードウエアで構成しても差し支え無い。前記ハードウエアには、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の電子回路が含まれる。

ＲＡＭは前記プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものである。入出力インターフェースは、貯湯制御部６２、冷却水循環ポンプ１８、貯湯水循環ポンプ５４、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、ＤＣ／ＡＣインバータ２２、補機３４、開閉器２８、検出装置２５、及び、ヒータ用開閉器２７とのデータの入出力を仲介するもので、システムバスに接続されている。

負荷装置９１は、照明・エアーコンディショナー・テレビ・などの電気器具である。なお、発電装置３０の出力電力より負荷装置９１の総消費電力が上回った場合には、その不足電力を電力系統２００から給電（順潮流）して補うようになっている。

貯湯ユニット７０は、貯湯槽５０、貯湯水循環回路５２、熱交換器５３、貯湯ユニット電源基板６１、貯湯制御部６２を備えている。貯湯槽５０は、貯湯水を貯水可能な容器であり、その内部の貯湯水が層状に、即ち上部の貯湯水が最も高温であり下部にいくに従って低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。

貯湯槽５０の下部には、貯湯槽５０に水道水を供給する給水管５５が接続されている。給水管５５には、減圧弁５７が設けられている。貯湯槽５０の上部には、貯湯槽５０内の貯湯水を温水利用機器（図示省略）に給湯する給湯管５６が接続されている。温水利用機器としては、浴槽、シャワー、キッチンの蛇口、洗面所の蛇口、床暖房機器等がある。このような構成により、貯湯槽５０に貯留されている高温の貯湯水が貯湯槽５０の上部に接続された給湯管５６から導出され、その導出された分を補給するように、水道水（低温の水）が貯湯槽５０の下部に接続された給水管５５から導入されるようになっている。

貯湯槽５０の下部及び上部には、それぞれ貯湯水循環回路５２の一端及び他端がそれぞれ接続されている。貯湯水循環回路５２上には、一端から他端に順に貯湯水循環ポンプ５４、熱交換器５３が配設されている。貯湯水循環ポンプ５４は、貯湯槽５０の下部の貯湯水を、吸い込んで貯湯水循環回路５２に流通させて、貯湯槽５０の上部に吐出させるものであり、発電制御部３５により制御されるようになっている。

発電機１０には、発電機１０の発熱（発電機１０の発電で発生する排熱）を回収した冷却水が循環する冷却水循環回路１７が接続されている。冷却水循環回路１７上には、冷却水循環ポンプ１８、熱交換器５３、冷却水加温ヒータ１９（交流電流使用部）が設けられている。冷却水循環ポンプ１８は、冷却水を冷却水循環回路１７内で循環させるものであり、発電制御部３５により制御される。熱交換器５３は、貯湯水と冷却水との間で熱交換を行わせるものである。このような構成により、発電機１０にて発生した排熱（熱エネルギー）は、冷却水に回収され、熱交換器５３を介して貯湯水に回収され、その結果貯湯水が加温（昇温）される。

冷却水加温ヒータ１９は、変換装置２０又は電力系統２００から供給される交流電力に従って制御されるものであり、供給された電力を熱に変換するものすなわち通電されて発熱する電力熱変換器である。冷却水加温ヒータ１９は、発電機１０と熱交換器５３との間であって発電機１０の下流かつ熱交換器５３の上流に配設されていることが好ましい。冷却水加温ヒータ１９は、開閉器２８とブレーカ２６との間の第２の電線８２に、ヒータ用開閉器２７を介して接続されている。ヒータ用開閉器２７は、発電制御部３５の指令により、開閉される。この冷却水加温ヒータ１９は、燃料電池１１（図２に示す）の起動時に、電力系統２００から供給される電力により冷却水循環回路１７内の冷却水を加温し、この加温された冷却水により燃料電池１１を昇温させる（燃料電池１１の暖機運転（起動運転））。電力系統２００が停電中には、バッテリ３３から供給される電力によって、冷却水加温ヒータ１９は、冷却水循環回路１７内の冷却水を加温する。

貯湯槽５０には、貯湯槽５０内の貯湯水の温度を検出する複数（本実施形態では５個）の貯湯温度センサ５１−１〜５１−５が上下方向（鉛直方向）に沿って等間隔に取り付けられている。貯湯温度センサ５１−１は、貯湯槽５０の内部上面位置に配設されている。各貯湯温度センサ５１−１〜５１−５は、その位置の貯湯槽５０内の貯湯水の温度をそれぞれ検出し、当該それぞれの温度情報を貯湯制御部６２に出力する。これら貯湯温度センサ５１−１〜５１−５による各位置での湯温の検出結果に基づいて、貯湯槽５０内の残湯量が検出されるようになっている。残湯量は、貯湯槽５０内に残っている所定温度（例えば６０℃）以上である貯湯水の残量を表している。従って、たとえば、各貯湯温度センサ５１−１〜５１−３が、６０℃以上を検出し、各貯湯温度センサ５１−４〜５１−５が６０℃未満を検出している場合には、貯湯槽５０天井内壁から貯湯温度センサ５１−３までの湯量が残湯量として検出される。

貯湯ユニット電源基板６１は、第１の電線８１に接続され、電力系統２００から電力が供給される。貯湯ユニット電源基板６１は、電力系統２００から供給される電力を降圧、整流、及び、平滑化し、所定の電圧（例えば５Ｖや２４Ｖ）の直流電流に変換し、この直流電流を貯湯制御部６２に供給するものである。

貯湯制御部６２は、貯湯温度センサ５１−１〜５１−５で検出された温度情報を入力し、この温度情報に基づいて、上述した方法により、貯湯槽５０内の残湯量を算出する。貯湯制御部６２は、発電制御部３５と互いに通信可能である。貯湯制御部６２は、貯湯槽５０内の残湯量や、貯湯槽５０内の残湯量が満水となった（貯湯槽５０が温度的に満水となったと判断した場合には）旨の情報を、発電制御部３５に送信する。或いは、貯湯制御部６２が、各貯湯温度センサ５１−１〜５１−５で検出された温度情報をそのまま、「貯湯通信」により、発電制御部３５に送信し、前記温度情報に基づき発電制御部３５が貯湯槽５０内の残湯量を算出する実施形態であっても差し支え無い。なお、発電制御部３５が貯湯槽５０内の残湯量が満水となった旨の情報を受信した場合、或いは、発電制御部３５が貯湯槽５０内の残湯量が満水となったと判断した場合には、発電制御部３５は、発電装置３０を停止させる。これにより、発電機１０から排出される熱が無駄にならない。

貯湯制御部６２は、ＣＰＵ６２ａ、記憶装置６２ｂ、入出力インターフェース等により構成されている。ＣＰＵ６２ａは、中央演算処理装置で、図略のシステムバスを介して記憶装置や入出力インターフェースに接続されている。記憶装置６２ｂは、いわゆるＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等の半導体記憶装置で、図略のシステムバスを介してＣＰＵ６２ａに接続されている。ＲＯＭや不揮発性メモリには、ＣＰＵ６２ａを制御するシステムプログラムや各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭは前記プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものである。入出力インターフェースは、発電制御部３５、貯湯温度センサ５１−１〜５１−５とのデータのやり取りを仲介するもので、システムバスに接続されている。

（異常判定処理の説明）
次に、上述した分散型電源システム１００の作動について、図３及び図４を参照して説明する。なお、図４は、（１）正常な場合、（２）電力系統２００が異常な場合、（３）ブレーカ２６が作動している場合について、電力系統２００の状態、ブレーカ２６の状態、発電ユニット４０が電力系統２００から給電されているか否か、貯湯制御部６２が作動しているか否か、発電制御部３５と貯湯制御部６２間の通信状態が正常であるか否か、「異常判定手段」による判定結果、判定後の分散型電源システム１００の動作について表した表である。

発電制御部３５は、図３に示される「異常判定処理」を順次実行することにより、電力系統２００の異常とブレーカ２６の作動のいずれかが判定される。まず、ステップ１０２（給電判定ステップ）において、「給電判定手段」である発電制御部３５は、検出装置２５から入力された検出信号に基づき、電力系統２００から給電されていない状態であるか否かを判定する。具体的には、発電制御部３５は、検出装置２５によって検出された電力系統２００からの電圧（ブレーカ２６よりも変換装置２０側の電圧）が、所定電圧以下（例えば、定格の１／１０以下）であるか否かによって判定し、電力系統２００からの電圧が所定電圧以下であると判定した場合には、電力系統２００から給電されていない状態にあると判定する。発電制御部３５が、電力系統２００から給電されていない状態にあると判定した場合には（ステップ１０２で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップ１０４に進める。一方で、発電制御部３５が、電力系統２００から給電されている状態にあると判定した場合には（ステップ１０２で「ＮＯ」と判定）、ステップ１０２の処理を繰り返す。

ステップ１０４（通信状態判定ステップ）において、「通信状態判定手段」である発電制御部３５は、貯湯制御部６２との間の通信状態が正常であるか否かを判定する。電力系統２００が停電等の異常により、第１の電線８１に電力が供給されていない状態では、貯湯制御部６２に電力が供給されないので、貯湯制御部６２は作動せず（停止し）、発電制御部３５は貯湯制御部６２と通信を行うことができない。この場合には、発電制御部３５は、貯湯制御部６２との間において通信状態が異常な状態であると判定し（ステップ１０４で「ＮＯ」と判定）、プログラムをステップ１０６に進める。なお、発電装置３０が発電している際には、発電制御部３５には、発電装置３０から電力が供給される。このため、例え電力系統２００の異常により、電力系統２００から発電ユニット４０に給電されていない状態であっても、発電制御部３５は作動し、発電制御部３５は貯湯制御部６２との間においての通信状態が異常であるか否かを判定することができる。

一方で、電力系統２００が正常で、第１の電線８１に電力が供給されている状態では、貯湯制御部６２には電力が供給されているので、貯湯制御部６２は作動し、発電制御部３５は貯湯制御部６２と通信可能な状態にある。この場合には、「通信状態判定手段」である発電制御部３５は、貯湯制御部６２との通信状態が正常であると判定し（ステップ１０４で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップ１２０に進める。

ステップ１０６（異常判定ステップ）において、「異常判定手段」である発電制御部３５は、電力系統２００が異常であると判定し、記憶装置３５ｂにその旨の情報を記憶し、プログラムをステップ１０８に進める。

ステップ１０８において、発電制御部３５は、開閉器２８を開いて、第２の電線８２を開路し（遮断し）、発電ユニット４０を電力系統２００から切り離し（解列）たうえで、発電ユニット４０の運転を継続させる単独運転を実行する。ステップ１０８が終了すると、発電制御部３５は、プログラムをステップ１１０に進める。

ステップ１１０において、発電制御部３５は、電力系統２００の異常が解消したか否かを判定する。具体的には、「通信状態判定手段」である発電制御部３５は、貯湯制御部６２との間の通信状態が正常であるか否かを判定する。電力系統２００が正常に回復し、電力系統２００から第１の電線８１への電力の供給が回復した場合には、貯湯制御部６２へ電力が供給されるので、貯湯制御部６２は作動し、発電制御部３５は貯湯制御部６２と通信可能な状態となる。この場合には、発電制御部３５は、貯湯制御部６２との通信状態が正常であると判定し、次いで、電力系統２００の異常が解消したと判定し（ステップ１１０で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップ１１２に進める。一方で、発電制御部３５が、貯湯制御部６２と通信できない場合には、貯湯制御部６２との通信状態が異常であると判定し、次いで、電力系統２００の異常が解消していないと判定し（ステップ１１０で「ＮＯ」と判定）、ステップ１１０の処理を繰り返す。なお、ステップ１１０において、「給電判定手段」である発電制御部３５が、検出装置２５からの検出信号に基づき、電力系統２００から給電されているか否かを判定することにより、電力系統２００の異常が解消したか否かを判定することにしても差し支え無い。

ステップ１１２において、発電制御部３５は、開閉器２８を閉じ、発電ユニット４０を電力系統２００に再連系させ、プログラムをステップ１０２に戻す。

このように、電力系統２００が異常と判定された場合に（ステップ１０６）、発電ユニット４０を停止させるのでは無く、発電ユニット４０を電力系統２００から切り離したうえで、発電ユニット４０を単独運転させ（ステップ１０８）、電力系統２００の異常が解消した場合に（ステップ１１０で「ＹＥＳ」と判定）、発電ユニット４０が電力系統２００に再連系される（ステップ１１２）。このため、発電ユニット４０を停止させた場合と異なり、発電ユニット４０を電力系統２００に再連系させる場合において、発電ユニット４０の「起動運転」が不要となる。

ステップ１２０（異常判定ステップ）において、「異常判定手段」である発電制御部３５は、ブレーカ２６が作動して第２の電線８２を遮断したと判定し、その結果を記憶装置３５に記憶させる。つまり、発電制御部３５と貯湯制御部６２とが通信可能な状態であるということは、上述のように、貯湯制御部６２に電力系統２００から電力が供給されているからであり、この状態において、変換装置２０が電力系統２００から給電されていない状態にある原因は、ブレーカ２６が作動して第２の電線８２を遮断しているからである。なお、ブレーカ２６の作動の原因には、冷却水加温ヒータ１９や発電ユニット４０内で短絡や漏電等の異常により第２の電線８２に過電流が流れる場合が含まれる。ステップ１２０が終了すると、発電制御部３５は、プログラムをステップ１２２に進める。

ステップ１２２において、発電制御部３５は、発電装置３０の発電運転を停止させるとともに、「異常判定処理」を終了させる（ステップ１２４）。具体的には、発電制御部３５は、補機３４に指令を出力し、燃料供給装置３４ｂ、３４ｅ等による燃料等の供給を停止させ、発電機１０を停止させる。

なお、本実施形態では、上述したように、分散型電源システム１００には、発電制御部３５に電力を供給するバッテリ３３が設けられている。このため、発電ユニット４０を起動させる「起動時」、或いは、発電ユニット４０を停止させる「停止時」であっても、バッテリ３３から発電制御部３５に電力が供給される。このため、発電ユニット４０が発電していない「起動時」や「停止時」であっても、発電制御部３５は、ステップ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２の処理を実行することができる。また、仮に、発電ユニット４０の異常により、ブレーカ２６が作動し、発電装置３０から発電ユニット電源基板３２への電力の供給が遮断された場合であっても、バッテリ３３から発電制御部３５に電力が供給される。このため、発電制御部３５は、ステップ１０２、１０４、１２０の処理を実行する。そして、ステップ１２２において、バッテリ３３は補機３４にも電力を供給するので、発電制御部３５は、ステップ１２２の処理を実行することができる。このため、発電制御部３５は、安全に発電ユニット４０を停止させることができる。

上述した説明から明らかなように、「通信状態判定手段」である発電制御部３５が貯湯制御部６２（付随装置制御部）との通信状態が異常であると判定した場合には（ステップ１０４で「ＮＯ」と判定）、「異常判定手段」である発電制御部３５は、電力系統２００が異常であると判定する（ステップ１０６）。つまり、貯湯制御部６２（付随装置制御部）は、電力系統２００から電力の供給を受けて作動しているので、電力系統２００に停電等の異常が発生した場合には、貯湯制御部６２（付随装置制御部）は作動しないため発電制御部３５との間で正常に通信を行うことができない。この場合には、「通信状態判定手段」である発電制御部３５は、貯湯制御部６２（付随装置制御部）との通信状態が不良と判定し、「異常判定手段」である発電制御部３５は、電力系統が異常であると判定する（ステップ１０６）。

一方で、「給電判定手段」である発電制御部３５が、検出装置２５からの検出信号に基づき、電力系統２００から給電されていないと判定し（ステップ１０２で「ＹＥＳ」と判定）、且つ、「通信状態判定手段」である発電制御部３５が、発電制御部３５と貯湯制御部６２（付随装置制御部）との通信状態が正常であると判定した場合には（ステップ１０４で「ＹＥＳ」と判定）、「異常判定手段」である発電制御部３５は、ブレーカ２６が作動して第２の電線８２が遮断されたと判定する（ステップ１２０）。つまり、「通信状態判定手段」である発電制御部３５が貯湯制御部６２（付随装置制御部）との通信状態が正常と判定している状態では、貯湯制御部６２（付随装置制御部）は作動していることから、貯湯制御部６２（付随装置制御部）は電力系統２００からの電力の供給を受けている。従って、この場合には、電力系統２００は正常である。更にこの場合において、「給電判定手段」である発電制御部３５が、検出装置２５からの検出信号に基づき、電力系統２００から給電されていないと判定していた場合には（ステップ１０２で「ＹＥＳ」と判定）、上述のように電力系統２００は正常であることから、発電装置３０が電力系統２００から給電されていない状態にある原因は、ブレーカ２６が第２の電線８２を遮断したことにある。従って、この場合には、「異常判定手段」である発電制御部３５は、ブレーカ２６の作動と判定する（ステップ１２０）。

このように、本発明の分散型電源システム１００では、従来の分散型電源システムが備えている検出装置２５に加えて、余分な機械的部品を追加すること無く、発電制御部３５にプログラムを追加することにより、発電制御部３５に上述した「通信状態判定手段」及び「異常判定手段」としての機能を設け、電力系統２００の異常とブレーカ２６の作動を判別している。これにより、コストアップとならずに、発電装置が電力系統２００から給電されない状態となった際に、電力系統２００の異常とブレーカの作動のいずれかを判別することができる分散型電源システム１００を提供することができる。

なお、図１に示されるように、付随装置である貯湯ユニット７０は、発電装置３０の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽５０を有する。このように、発電ユニット４０（発電装置３０）に貯湯槽５０を有する貯湯ユニット７０を備えたコジェネレーションシステムに、余分な機械的部品を追加すること無く、発電制御部３５にプログラムを追加することにより、発電制御部３５に上述した「通信状態判定手段」及び「異常判定手段」としての機能を設け、電力系統２００の異常とブレーカ２６の作動を判別することができる。

また、発電装置３０が「起動時（起動運転中）」や「停止時（停止運転中）」には、バッテリ３３は、発電制御部３５に電力を供給する。これにより、発電装置３０が「起動時」や「停止時」であっても発電制御部３５にバッテリ３３から電力が供給されるため、電力系統２００の異常かブレーカ２６の作動かを確実に判別することができる。

上述した実施形態では、検出装置２５は、その配設された位置（第２の電線８２）の電圧を検出している。しかし、検出装置２５は、第２の電線８２における電圧及び電流の量や向きを検出する実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、ステップ１０２において、「異常判定手段」である発電制御部３５は、検出装置２５から入力された第２の電線８２における電圧及び電流の検出信号に基づき、電力系統２００から給電されない状態であるか否かを判定する。或いは、検出装置２５は、第２の電線８２における電流の量や向きを検出する実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、ステップ１０２において、「異常判定手段」である発電制御部３５は、検出装置２５から入力された第２の電線８２における電流の量や向きの検出信号に基づき、電力系統２００から給電されない状態であるか否かを判定する。

なお、上述した実施形態では、発電ユニット４０に付随して稼働する付随装置の一例として、貯湯ユニット７０を挙げて本発明の分散型電源システム１００を説明した。しかし、付随装置は貯湯ユニット７０に限定されず、電力系統２００から供給される電力で作動する付随装置制御部を有し、当該付随装置制御部が発電制御部３５と通信するような付随装置であればよく、このような付随装置を有する分散型電源システム１００であれば、本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

１０…発電機、２５…検出装置、２６…ブレーカ、３０…発電装置、３５…発電制御部（通信状態判定手段、給電判定手段、異常判定手段）、２０…変換装置、３３…バッテリ、５０…貯湯槽、６２…貯湯制御部（付随装置制御部）、８１…第１の電線、８２…第２の電線、１００…分散型電源システム、２００…電力系統（商用電源）。

Claims (3)

1. 電力系統と負荷装置とを接続する第１の電線の途中に第２の電線によって接続され、前記負荷装置に電力を供給する発電装置と、
   前記発電装置を制御する発電制御部と、
   前記発電装置に付随して稼働する付随装置を制御し、前記電力系統から供給された電力により作動し、前記発電制御部と互いに通信可能に接続されている付随装置制御部と、
   前記第２の電線の途中に配設されたブレーカと、
   前記発電装置と前記ブレーカとの間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する検出装置とを備え、
   前記発電制御部は、
   前記付随装置制御部との間の通信状態が正常であるか否かを判定する通信状態判定手段と、
   前記検出装置からの検出信号に基づき、前記電力系統から給電されていないか否かを判定する給電判定手段と、
   前記通信状態判定手段が前記付随装置制御部との通信状態が異常であると判定した場合に、前記電力系統が異常であると判定し、一方で、前記通信状態判定手段が前記付随装置制御部との通信状態が正常であると判定し、且つ、前記給電判定手段が前記電力系統から給電されていないと判定した場合に、前記ブレーカが作動して前記第２の電線を遮断したと判定する異常判定手段と、を備える分散型電源システム。
2. 請求項１において、
   前記付随装置は、前記発電装置の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯ユニットである分散型電源システム。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記発電制御部に電力を供給するバッテリを更に備え、
   前記発電装置が起動時、または停止時には、前記発電制御部は前記バッテリからの電力の供給を受ける分散型電源システム。

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