JP5845455B2

JP5845455B2 - 系統連系保護装置

Info

Publication number: JP5845455B2
Application number: JP2011035685A
Authority: JP
Inventors: 傘谷　正人; 正人傘谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: JP2012175818A; WO2012115049A1

Description

本発明は、商用電力系統に太陽光発電などの分散電源を連系又は解列させる系統連系保護装置に関するものである。

従来、戸建住宅や集合住宅の各住戸に設置される電力分電盤に電流測定装置を接続し、個々の分岐ブレーカにおける電気使用量や主幹電力量を測定する電力監視システムが提供されている。この種の電力監視システムでは、例えば特許文献１に記載されたエネルギーマネージメントシステムのように、上述の主幹電力量や分岐電力量を表示するための表示装置が接続され、使用者や管理者が個々の住戸における電力の消費量を確認することができる。

また近年、住宅に自家発電用として太陽電池などを配設し、この太陽電池を用いて発電する分散電源を商用電力系統に連系させる系統連系システムが普及してきている。この種の系統連系システムにおいても、上述の電力監視システムに用いられるような表示装置を設け、太陽電池による発電電力や余剰電力量を表示することが行われる。

この種の系統連系システムの一例を図５に示す。図５に示す系統連系システムＡでは、主幹ブレーカ３１と複数の分岐ブレーカ３２が収容された分電盤３０と、太陽電池からの直流電源を交流電源に変換するパワーコンディショナ２１とを備える。この系統連系システムＡは、主幹ブレーカ３１の一次側とパワーコンディショナ２１との間に、パワーコンディショナ２１から供給される発電電力を商用電力系統に連系又は解列させる連系ブレーカ１１が設けられている。この連系ブレーカ１１は、パワーコンディショナ２１から出力される発電電力が十分である場合には、主幹ブレーカ３１の一次側に発電電力を供給する（系統連系）。また、発電電力が不十分である場合には、主幹ブレーカ３１の一次側への供給を停止する（系統解列）。

また系統連系システムＡは、パワーコンディショナ２１からの出力される発電電力や発電量、商用電力系統からの買電電力や買電電力量などを測定する計測器４０を備えている。この計測器４０は、これらの電力及び電力量の計測結果に基づいて、買電電力量や使用電力量などの測定結果を表示装置２３に表示させるための情報を生成して表示装置２３に出力している。これにより、例えば分散電源における発電電力や発電量、商用電力系統からの買電電力量や使用電力量など、利用者にとって有益な情報を文字や画像によって表示することができる。

特開２００９−１３０９８４号公報

しかしながら、図５に示すような従来のシステムでは、計測器４０と連系ブレーカ１１との間に複数の配線が必要であり、この配線を行うために多くの手間や時間がかかるという問題があった。また、分電盤３０に加えて、連系ブレーカ１１、パワーコンディショナ２１、及び、計測器４０を設置する必要が有るため、広い設置面積が必要になり、設置可能な条件が限られるという問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、配線にかかる手間や時間を低減し、設置面積を低減することが可能な系統連系保護装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願の系統連系保護装置では、商用電力系統に一次側が接続された主幹ブレーカの一次側と分散電源の出力を変換するパワーコンディショナの間に接続されて、分散電源を商用電力系統に連系又は解列させる開閉部と、少なくともパワーコンディショナからの出力電力を計測する電力計測部とを備え、商用電力系統の電力線、又は、パワーコンディショナに接続された電力線が接続される端子部を有し、開閉部とは別体に形成されて、開閉部に取り付けられる端子台をさらに備え、端子台は、開閉部の外部接続端子と端子部との間を電気的に接続する導電部と、導電部に流れる電流値を計測する電流計測手段を有し、電力計測部は、電流計測手段による計測結果を用いて、パワーコンディショナからの出力電力を計測するように構成され、開閉部と電力計測部とが一体的に設けられたことを特徴とする。

また本願の系統連系保護装置では、商用電力系統の主幹配線が一次側に接続された分岐ブレーカの一次側と分散電源の出力を変換するパワーコンディショナの間に接続されて、分散電源を商用電力系統に連系又は解列させる開閉部と、少なくともパワーコンディショナからの出力電力を計測する電力計測部とを備え、商用電力系統の電力線、又は、パワーコンディショナに接続された電力線が接続される端子部を有し、開閉部とは別体に形成されて、開閉部に取り付けられる端子台をさらに備え、端子台は、開閉部の外部接続端子と端子部との間を電気的に接続する導電部と、導電部に流れる電流値を計測する電流計測手段を有し、電力計測部は、電流計測手段による計測結果を用いて、パワーコンディショナからの出力電力を計測するように構成され、開閉部と電力計測部とが一体的に設けられたことを特徴とする。

これらの系統連系保護装置の何れかにおいて、開閉部と電力計測部とを一体的に収納するハウジングをさらに備えることが好ましい。

本願の系統連系保護装置によれば、配線にかかる手間や時間を低減し、設置面積を低減することが可能な系統連系保護装置を提供することができる。

本願の実施の形態にかかる系統連系保護装置を示す概略図である。同系統連系保護装置の配線状態を示す概略ブロック図である。同系統連系保護装置を側面から見た概略図である。同系統連系保護装置の他例を示す概略ブロック図である。従来の系統連系システムを示す概略図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本実施の形態にかかる系統連系保護装置１は、例えば住宅内の壁面などに取り付けられており、図２に示すように、分電盤３０、パワーコンディショナ２１、及び、表示装置２３が接続されている。この系統連系保護装置１は、パワーコンディショナ２１から出力される発電電力を商用電力系統に連系又は解列させ、例えば太陽電池２２のような発電手段によって発電された電力を需要屋内の負荷に供給するための装置である。

分電盤２０は、単相三線式の商用電源（図示せず）が１次側に接続された主幹ブレーカ３１と、主幹ブレーカ３１の二次側に接続された複数の分岐ブレーカ３２を収納している。主幹ブレーカ３１の一次側には、商用電源系統からの電力線Ｌ１と、系統連系保護装置１に接続された電力線Ｌ２が接続されている。すなわち、主幹ブレーカ３１の一次側には、商用電源もしくは系統連系保護装置１の何れかが出力した電力が入力される。

パワーコンディショナ２１は、太陽電池２２などの発電手段から出力される直流電力を、商用電源と電圧値、周波数、及び、位相がほぼ等しい交流電源に変換して、電力線Ｌ３を介して系統連系保護装置１に出力する。本実施の形態においては、商用電源として単相三線式の交流電源を用いているので、パワーコンディショナ２１から出力される発電電力も単相三線式の交流電力に設定されている。

表示装置２３は、例えば液晶ディスプレイなどからなり、信号線Ｌ４を介して入力される系統連系保護装置１からの出力信号に基づいて、数値、文字、ピクトグラム、及び、画像などにより消費電力量や、利用電源比率などの諸情報を表示する。具体的には、太陽電池２２により発電され系統連系保護装置１に入力された発電電力及び発電電力量、商用電力系統からの買電電力及び買電電力量、住宅内で消費した使用電力量といった、利用者にとって有益な情報を表示する。また、消費電力量よりも発電電力量が多い場合にその余剰電力を電力会社が買い取る売電システムを利用する場合には、この余剰電力量や買取金額などを表示する。

系統連系保護装置１は、図１及び図３に示すように、パワーコンディショナ２１から入力される発電電力を商用電力系統に連系又は解列させる連系ブレーカ１１（開閉部）と、連系ブレーカ１１が前面側に搭載された端子台１２とを備える。この連系ブレーカ１１及び端子台１２は、例えば樹脂材料からなり前面が開閉自在に設定されたケース１０に収納され、壁面などの造営面に取り付けられている。

連系ブレーカ１１は、後述する接続端子１４ａ〜１４ｃにそれぞれ電気的に接続される連系端子１５ａ〜１５ｃと、電力線Ｌ３が接続される入力端子１６ａ〜１６ｃを備える。連系ブレーカ１１は、入力端子１６ａ〜１６ｃと連系端子１５ａ〜１５ｃとの間の電路を開閉することにより、パワーコンディショナ２１から入力される発電電力を商用電力系統に連系又は解列させる。より具体的には、パワーコンディショナ２１から入力される発電電力が所定の電力値よりも大きい場合には、入力端子１６ａ〜１６ｃと連系端子１５ａ〜１５ｃとの間を閉路して、分散電源による発電電力を商用電力系統に連系させる。またパワーコンディショナ２１から入力される発電電力が所定の電力値以下である場合には、入力端子１６ａ〜１６ｃと連系端子１５ａ〜１５ｃとの間を開路して商用電力系統から解列させる。

端子台１２は、電力線Ｌ２が接続される接続端子１４ａ〜１４ｃを備え、各接続端子１４ａ〜１４ｃと連系ブレーカ１１の連系端子１５ａ〜１５ｃとが導電部材により電気的に接続されている。また端子台１２は、電力線Ｌ２のうち中性線を除くL1相とL2相の電線が接続される接続端子１４ａ、１４ｃを流れる電流を計測する電流計測器ＣＴ１、ＣＴ２を備える。また端子台１２には、この電流計測器ＣＴ１、ＣＴ２からの出力に基づいて、パワーコンディショナ２１からの発電電力及び発電電力量を計測する電力計測部１３が埋設されている。

この電力計測部１３は、電線Ｌ５、Ｌ５を介して接続された電流計測器ＣＴ３、ＣＴ３からの出力と、上述の電流計測器ＣＴ１、ＣＴ２からの出力に基づいて、上述のような発電電力や発電電力量、使用電力や使用電力量などを計測する。また電力計測部１３には、信号線Ｌ４を介して表示装置２３が接続されており、これらの計測した結果を表示装置２３が表示可能な出力信号に変換して表示装置２３に出力する。より具体的には、電力計測部１３は、電流計測器ＣＴ１、ＣＴ２からの出力（電流値）と、各入力端子１６ａ〜１６ｃに印加される電圧値に基づいて、パワーコンディショナ２１から出力される発電電力と発電電力量を計測する。また電力計測部１３は、電流計測器ＣＴ３からの出力（電流値）に基づいて、商用電源系統から供給される電力及び電力量を計測し、発電電力及び発電電力量と組み合わせて、使用電力や使用電力量などの値を計測して表示装置２３に出力する。

これにより、表示装置２３には太陽電池２２による発電電力や発電電力量、商用電力系統からの買電電力及び買電電力量、住宅内で消費した使用電力量といった諸情報が表示され、利用者は電力の利用状況を容易に把握することができる。

このように、本実施の形態の系統連系保護装置１は、分散電源を商用電力系統に連系又は解列させる連系ブレーカ１１と、分散電源による発電電力の電力を計測する電力計測部１３が一体に設けられている。これにより、従来のように分電盤３０と電力計測部１３との間に配線が不要になり、配線にかかる手間や時間を低減することができ、また、計測器を別に配置する必要が無いので設置面積を低減することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、主幹ブレーカ３１の一次側に電力線Ｌ２を接続しているが、図４に示すように、主幹ブレーカ３１の二次側（すなわち分岐ブレーカの一次側）に電力線Ｌ２を接続するようにしても良い。

また本実施の形態においては、連系ブレーカ１１と端子台１２とを別体に形成し、端子台１２に電力計測部１３を収納しているが、電力計測部１３及び電流計測器ＣＴ１、ＣＴ２を連系ブレーカ１１のハウジング内に一体的に収納するようにしてもよい。

１系統連系保護装置
１０ケース
１１連系ブレーカ（開閉部）
１２端子台
１３電力計測部
１４ａ〜１４ｃ接続端子
１５ａ〜１５ｃ連係端子
１６ａ〜１６ｃ入力端子
２１パワーコンディショナ（パワーコンディショナ）
２２太陽電池
２３表示装置
３０分電盤
３１主幹ブレーカ
３２分岐ブレーカ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３電力線

Claims

商用電力系統に一次側が接続された主幹ブレーカの一次側と分散電源の出力を変換するパワーコンディショナの間に接続されて、前記分散電源を前記商用電力系統に連系又は解列させる開閉部と、
少なくとも前記パワーコンディショナからの出力電力を計測する電力計測部とを備え、
前記商用電力系統の電力線、又は、前記パワーコンディショナに接続された電力線が接続される端子部を有し、前記開閉部とは別体に形成されて、前記開閉部に取り付けられる端子台をさらに備え、
前記端子台は、前記開閉部の外部接続端子と前記端子部との間を電気的に接続する導電部と、前記導電部に流れる電流値を計測する電流計測手段を有し、
前記電力計測部は、前記電流計測手段による計測結果を用いて、前記パワーコンディショナからの出力電力を計測するように構成され、
前記開閉部と前記電力計測部とが一体的に設けられた
ことを特徴とする系統連系保護装置。
商用電力系統の主幹配線が一次側に接続された分岐ブレーカの一次側と分散電源の出力を変換するパワーコンディショナの間に接続されて、前記分散電源を前記商用電力系統に連系又は解列させる開閉部と、
少なくとも前記パワーコンディショナからの出力電力を計測する電力計測部とを備え、
前記商用電力系統の電力線、又は、前記パワーコンディショナに接続された電力線が接続される端子部を有し、前記開閉部とは別体に形成されて、前記開閉部に取り付けられる端子台をさらに備え、
前記端子台は、前記開閉部の外部接続端子と前記端子部との間を電気的に接続する導電部と、前記導電部に流れる電流値を計測する電流計測手段を有し、
前記電力計測部は、前記電流計測手段による計測結果を用いて、前記パワーコンディショナからの出力電力を計測するように構成され、
前記開閉部と前記電力計測部とが一体的に設けられた
ことを特徴とする系統連系保護装置。
前記開閉部と前記電力計測部とを一体的に収納するハウジングをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の系統連系保護装置。