JP6870449B2 - 電流センサの取付状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統に連系される発電システムにおいて潮流監視用の電流センサの取付状態を判定する取付状態判定装置に関する。

従来、この種の電流センサの取付状態判定装置としては、単相３線式の電力系統の３つの電線であるＵ相（電圧線），Ｖ相（電圧線）およびＮ相（中性線）に連系するインバータ回路を備える分散型発電システムにおいて、連系点よりも電力系統側に取り付けられる２つの電流センサの取付状態を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。分散型発電システムは、Ｕ相−Ｎ相間の電圧とＶ相−Ｎ相間の電圧を検出する電圧検出器や、ヒータなどの内部電力負荷、内部電力負荷の電力系統への接続をＵ相−Ｎ相間とＶ相−Ｎ相間とに切り替える接続機構（スイッチ）などを備える。そして、接続機構により内部電力負荷をＵ相−Ｎ相間またはＶ相−Ｎ相間に接続したときに２つの電流センサによりそれぞれ検出される電流の変化量に基づいて、２つの電流センサの取付位置と取付方向とを判定している。

特許第５１３４１４５号

発電システムを単相３線式の電力系統の３つの電線（Ｕ相，Ｖ相およびＮ相）に連系する場合、潮流監視のための電圧線であるＵ相，Ｖ相にそれぞれ電流センサを連系点よりも電力系統側に取り付けると共に、単相３線を発電システムに引き込み、発電システム内でＵ相−Ｎ相間の電圧とＶ相−Ｎ相間の電圧とをそれぞれ検出し、検出した電流および電圧から電力を演算して潮流方向を判断していた。このため、発電システムが屋外設置の場合、発電システムに単相３線を引き込むために設置宅の壁に穴を空けて専用配線を貫通させる等の工事が必要となり、施工費が高くなるという問題があった。そこで、屋外コンセントを利用し、単相３線のうち２つの電圧線（Ｕ相，Ｖ相）のいずれかと中性線（Ｎ相）とに発電システムを連系する方式が提案されている。この方式では、発電システムが連系していない電圧線を引き込んでいないため、引き込んでいない電圧線に内部負荷を接続することができない。このため、単相３線のうち２つの電圧線のいずれかと中性線とに発電システムを連系する方式では、特許文献１記載の手法によって、電流センサの取付位置や取付方向を判定することができない。また、この方式では、発電システムが連系している電線がＵ相−Ｎ相間か、Ｖ相−Ｎ相間かを認識できないだけでなく、連系している電線（２つの電圧線のいずれかと中性線）が発電システムに対して正接続か逆接続かも判断できないため、こうした状況でも、電流センサの取付位置や取付方向を適切に判定できるようにする必要がある。

本発明の電流センサの取付状態判定装置は、単相２線式出力のインバータ回路が単相３線式の電力系統の２つの電圧線のいずれかと中性線とに連系する電力システムにおいて、連系点よりも電力系統側の電線に取り付けられる２つの電流センサの取付状態を適切に判定することを主目的とする。

本発明の電流センサの取付状態判定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電流センサの取付状態判定装置は、
直流電力を供給する発電装置と、該発電装置からの直流電力を交流電力に変換するよう構成されて単相３線式の電力系統の２つの電圧線のいずれかと中性線とに連系する単相２線式出力のインバータ回路と、前記インバータ回路の出力線間にスイッチを介して接続された内部負荷と、を備える発電システムにおいて、連系点よりも前記電力系統側の前記２つの電圧線に取り付けられるべき２つの電流センサの取付状態を判定する電流センサの取付状態判定装置であって、
前記インバータ回路の出力線間の電圧を検出する電圧センサと、
前記スイッチを駆動制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記発電装置が発電停止している状態で前記スイッチをオンしたときに、前記２つの電流センサのうちの一方の電流センサにおいて前記内部負荷の電力消費に応じた電流変化が検出され且つ他方の電流センサにおいて前記内部負荷の電力消費に応じた電流変化が検出されなかった場合、前記一方の電流センサにより検出された電流と前記電圧センサにより検出された電圧とが同位相で変化していれば前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが順方向に取り付けられていると判定し、前記一方の電流センサにより検出された電流が前記電圧センサにより検出された電圧と逆位相で変化していれば前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが逆方向に取り付けられていると判定し、前記一方の電流センサの取付方向に応じて該一方の電流センサにより検出される電流の位相を補正する位相補正を実行し、前記他方の電流センサにより電流変化が検出されると、前記他方の電流センサにより検出された電流が前記電圧センサにより検出された電圧と逆位相で変化していれば前記インバータ回路が連系していない電圧線に前記他方の電流センサが順方向に取り付けられていると判定し、前記他方の電流センサにより検出された電流が前記電圧センサにより検出された電圧と同位相で変化していれば前記インバータ回路が連系していない電圧線に前記他方の電流センサが逆方向に取り付けられていると判定し、前記他方の電流センサの取付方向に応じて該他方の電流センサにより検出される電流の位相を補正する位相補正を実行する、
ことを要旨とする。

この本発明の電流センサの取付状態判定装置は、単相２線式出力のインバータ回路が単相３線式の電力系統の２つの電圧線のいずれかと中性線とに連系し、インバータ回路の出力端子間にスイッチを介して内部負荷が接続された電力システムにおいて、連系点よりも電力系統側の２つの電圧線に取り付けられるべき２つの電流センサの取付状態を判定するものである。２つの電流センサが正しく電力系統の２つの電圧線に取り付けられていれば、発電装置が発電停止している状態でスイッチをオンすると、一方の電流センサにおいて内部負荷の電力消費に応じた電流変化が検出され、他方の電流センサにおいて内部負荷の電力消費に応じた電流変化が検出されない。したがって、スイッチをオンしたときに２つの電流センサの電流変化を監視することで、インバータ回路が連系している電圧線に一方の電流センサが取り付けられているか否かに加えて、インバータ回路が連系していない電圧線に他方の電流センサが取り付けられているか否かを判定することができる。また、インバータ回路が連系している電圧線に一方の電流センサが取り付けられている場合、一方の電流センサにより検出される電流は内部負荷を流れる電流に相当する。電圧センサにより検出される電圧は、インバータ回路の出力端子間の電圧であり、内部負荷に印加される電圧に相当するため、一方の電流センサにより検出される電流と電圧センサにより検出される電圧とが同位相で変化しているか逆位相で変化しているかによって、一方の電流センサの取付方向も判定することができる。一方、インバータ回路が連系していない電圧線を流れる電流の向きは必ず順潮流側となるため、インバータ回路が連系していない電圧線に他方の電流センサが取り付けられている場合、インバータ回路が連系していない電圧線に外部負荷（家庭内負荷）が接続されて電力を消費していれば、他方の電流センサにより検出される電流と電圧センサにより検出される電圧（インバータ回路の出力端子間の電圧）とが逆位相で変化しているか同位相で変化しているかによって、他方の電流センサの取付方向を判定することができる。これらの結果、単相２線式出力のインバータ回路が単相３線式の電力系統の２つの電圧線のいずれかと中性線とに連系する電力システムにおいて、連系点よりも電力系統側の２つの電圧線に取り付けられるべき２つの電流センサの取付状態を適切に判定することができる。

こうした本発明の電流センサの取付状態判定装置において、前記制御装置は、前記一方の電流センサおよび前記他方の電流センサの取付位置および取付方向を判定すると共に必要に応じて前記位相補正を実行した後、前記他方の電流センサにより電流変化が検出されると、前記他方の電流センサにより検出された電流と前記一方の電流センサにより検出された電流とが逆位相で同期している場合、エラーを出力してもよい。これは、インバータ回路が連系している電圧線に取り付けられていると判定した一方の電流センサが、実際には、中性線に取り付けられていると判断されることに基づく。

また、本発明の電流センサの取付状態判定装置において、前記制御装置は、前記発電装置が発電停止している状態で前記スイッチをオンしたときに、前記２つの電流センサのいずれも前記内部負荷の電力消費に応じた電流の変化が検出された場合または前記２つの電流センサのいずれも前記内部負荷の電力消費に応じた電流の変化が検出されなかった場合には、エラーを出力してもよい。これは、２つの電流センサのいずれも内部負荷の電力消費に応じた電流の変化が検出された場合には、２つの電流センサは、中性線とインバータ回路が連系している電圧線か、いずれも中性線か、いずれもインバータ回路が連系している電圧線に取り付けられていると判断されることに基づく。また、２つの電流センサのいずれも内部負荷の電力消費に応じた電流の変化が検出されなかった場合には、２つの電流センサは、いずれもインバータ回路が連系していない電圧線に取り付けられているか、電力系統のいずれの電線にも取り付けられていないと判断されることに基づく。

さらに、本発明の電流センサの取付状態判定装置において、前記制御装置は、前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが取り付けられていると判定すると共に該一方の電流センサの取付方向を判定すると、前記発電装置による発電を許可してもよい。他方の電流センサはインバータ回路が連系していない電圧線に取り付けられているため、他方の電流センサにより電流変化が検出されない場合には、インバータ回路が連系していない電圧線に外部負荷（家庭内負荷）が接続されていないと判断できる。この場合、インバータ回路が連系している電圧線を流れる電流を一方の電流センサで監視すれば足りるため、発電シーケンスに移行しても問題が生じない。

また、本発明の電流センサの取付状態判定装置において、前記制御装置は、前記発電装置が発電停止している状態で前記スイッチを所定パターンでオンオフし、そのときに前記一方の電流センサにおいて前記所定パターンに応じた電流変化が検出された場合に前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが取り付けられていると判定してもよい。インバータ回路が連系していない電圧線に内部負荷と同等の電流容量の外部負荷（家庭内負荷）が接続されると、一方の電流センサと他方の電流センサの両方に同様の電流変化が生じる可能性がある。このため、スイッチを所定パターンでオンオフして電流センサにより当該所定パターンに従った電流変化が検出されたか否かを判定することで、インバータ回路が連系していない電圧線に外部負荷が接続されても、内部負荷側の通電と外部負荷側の通電とを切り分けることでき、電流センサの取付位置を誤判定するのを抑制することができる。

電流センサの取付状態判定装置を含む発電システム２０の構成の概略を示す構成図である。 制御装置３０により実行される電流センサ取付状態判定処理の一例を示すフローチャートである。 制御装置３０により実行される電流センサ取付状態確認処理の一例を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、電流センサの取付状態判定装置を含む発電システム２０の構成の概略を示す構成図である。発電システム２０は、単相３線式の商用電力系統１０の３つの電線のうち１つの電圧線と中性線の２線に連系するシステムとして構成される。例えば、発電システム２０を屋外設置する場合、屋外コンセントを利用して発電システム２０を商用電力系統１０に連系することができ、屋外に単相３線を引き込むための工事などが不要である。以下、商用電力系統１０の３つの電線のうち中性線はＮ相１２ｎとも呼び、２つの電圧線の一方はＵ相（電圧相）１２ｕとも呼び、２つの電圧線の他方はＶ相（電圧相）１２ｖとも呼ぶ。Ｎ相１２ｎはポールトランス（図示せず）で接地されている。なお、図１では、Ｕ相−Ｎ相間には家庭内負荷（外部負荷）１４ｕが接続され、Ｖ相−Ｎ相間には家庭内負荷（外部負荷）１４ｖが接続されている。

発電システム２０は、直流電力を供給する発電装置２２を備え、商用電力系統１０に対する逆潮流が許容されていない発電システムである。本実施形態では、発電システム２０は、発電装置２２として燃料ガスと酸化剤ガスとの供給を受けて水素と酸素との化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池の排熱を回収して貯湯する貯湯装置と、を備える燃料電池コージェネレーションシステムとして構成される。なお、発電装置２２は、原動機（ガスエンジンやガスタービンなど）とこの原動機からの動力により発電する発電機との組み合わせにより構成されてもよい。

また、発電システム２０は、図１に示すように、発電装置２２の他に、発電装置２２からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路２４と、商用電力系統１０に対して連系／解列を行なう解列リレーＲＹ１，ＲＹ２と、内部負荷としてのヒータ２８と、インバータ回路２４の出力線２４ａ，２４ｂ間の電圧を検出する電圧センサＶＲと、逆潮流を監視するための電流センサＣＴ１，ＣＴ２と、制御装置３０と、を備える。

インバータ回路２４は、発電装置２２からの直流電力を交流電力に変換して商用電力系統１０の２線に連系する単相２線式出力のインバータとして構成される。インバータ回路２４の２つの出力線２４ａ，２４ｂは、それぞれ解列リレーＲＹ１，ＲＹ２を介して連系点１６でＵ相１２ｕ，Ｖ相１２ｖのいずれかとＮ相１２ｎとに接続される。図１では、出力線２４ａが解列リレーＲＹ１を介してＵ相１２ｕに接続され出力線２４ｂが解列リレーＲＹ２を介してＮ相１２ｎに接続される例を示している。但し、インバータ回路２４は、出力線２４ａが解列リレーＲＹ１を介してＮ相１２ｎに接続され出力線２４ｂが解列リレーＲＹ２を介してＵ相１２ｕに接続されたり、出力線２４ａが解列リレーＲＹ１を介してＶ相１２ｖに接続され出力線２４ｂが解列リレーＲＹ２を介してＮ相１２ｎに接続されたり、出力線２４ａが解列リレーＲＹ１を介してＮ相１２ｎに接続され出力線２４ｂが解列リレーＲＹ２を介してＶ相１２ｖに接続されたりする場合もあり、発電システム２０が連系している電線がＵ相−Ｎ相間であるか、Ｖ相−Ｎ相間かを認識することはできず、連系している電線が発電システム２０（出力線２４ａ，２４ｂ）に対して正接続か逆接続かも認識することはできない。

ヒータ２８は、インバータ回路２４の２つの出力線２４ａ，２４ｂ間にヒータスイッチ２６を介して接続されている。ヒータ２８は、例えば、発電システム２０が燃料電池コージェネレーションシステムに適用される場合、貯湯装置の配管に設けられて配管内の凍結を予防するための凍結予防ヒータを用いることができる。ヒータスイッチ２６がオンされると、ヒータ２８は商用電力系統１０に接続され、ヒータ２８にはヒータ容量に応じた電流が流れる。

電流センサＣＴ１，ＣＴ２は、商用電力系統１０の２つの電圧線（Ｕ相１２ｕ，Ｖ相１２ｖ）にそれぞれ取り付けられる。電流センサＣＴ１，ＣＴ２は、本実施形態では、カレントトランスであり、電線を流れる電流の大きさと方向とを検出できるようになっている。

制御装置３０は、図示しないが、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，ワークメモリとしてのＲＡＭ、入出力ポートなどを備える。この制御装置３０には、電圧センサＶＲからの電圧（連系電圧）や、電流センサＣＴ１からの電流（ＣＴ１電流）、電流センサＣＴ２からの電流（ＣＴ２電流）などが入力ポートを介して入力されている。一方、制御装置３０からは、インバータ回路２４の図示しないスイッチング素子への駆動信号や、解列リレーＲＹ１，ＲＹ２への駆動信号、ヒータスイッチ２６への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

制御装置３０は、２つの電流センサＣＴ１，ＣＴ２により商用電力系統１０のＵ相１２ｕを流れる電流とＶ相１２ｖに流れる電流とを検出し、検出した電流に基づいて潮流方向を監視する。そして、逆潮流（発電システム２０から商用電力系統１０へ向かう有効電力の流れ）が発生したと判定すると、解列リレーＲＹ１，ＲＹ２をオフして発電システム２０を商用電力系統１０から切り離す。これにより、逆潮流が許容されていない発電システム２０において、逆潮流を防止することができる。

このように、電流センサＣＴ１，ＣＴ２は、潮流方向の監視に用いられ、取付位置や取付方向が誤っていると、潮流監視を正しく行なうことができない。このため、本実施形態の発電システム２０は、その施工後に、電流センサＣＴ１，ＣＴ２の取付状態を判定することができるように電流センサ取付状態判定装置を備えている。電流センサ取付状態判定装置は、ヒータスイッチ２６と、ヒータ２８と、電圧センサＶＲと、制御装置３０とにより構成される。

図２は、制御装置３０により実行される電流センサ取付状態判定処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、発電装置２２の発電が停止している状態で、オペレータにより取付状態の判定が指示されたときに実行される。

電流センサ取付状態判定処理が実行されると、制御装置３０のＣＰＵは、まず、電流センサＣＴ１からのＣＴ１電流と電流センサＣＴ２からのＣＴ２電流と電圧センサＶＲからの連系電圧とを入力する（Ｓ１００）。続いて、ヒータスイッチ２６をオンとし（Ｓ１１０）、その後、再び、電流センサＣＴ１からのＣＴ１電流と電流センサＣＴ２からのＣＴ２電流と電圧センサＶＲからの連系電圧とを入力する（Ｓ１２０）。そして、Ｓ１００，Ｓ１２０でそれぞれ入力したＣＴ１電流の差分とＣＴ２電流の差分に基づいて、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの片方のみにヒータ容量分の電流変動があったか否かを判定する（Ｓ１３０）。電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの両方にヒータ容量分の電流変動があったと判定したり、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの両方にヒータ容量分の電流変動がなかったと判定すると、電流センサＣＴ１，ＣＴ２の取付位置が誤っている旨の異常報知（エラー出力）を行なって（Ｓ１４０）、電流センサ取付状態判定処理を終了する。電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの両方にヒータ容量分の電流変動があった場合、電流センサＣＴ１，ＣＴ２は、いずれも発電システム２０が連系している電圧線（図１の例ではＵ相１２ｕ）に取り付けられているか、いずれも中性線（Ｎ相１２ｎ）に取り付けられているか、一方が発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられ他方が中性線（Ｎ相１２ｎ）に取り付けられているかのどれかに該当すると判断される。また、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの両方にヒータ容量分の電流変動がなかった場合、電流センサＣＴ１，ＣＴ２は、いずれも発電システム２０が連系していない電圧線に取り付けられているか、商用電力系統１０のどの電線にも取り付けられていないかのどれかに該当すると判断される。これらの場合、電流センサＣＴ１，ＣＴ２からのＣＴ１電流やＣＴ２電流により潮流方向を監視することができないから、発電装置２２の発電を許可しない。なお、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの両方にヒータ容量分の電流変動があったと判定したり、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの両方にヒータ容量分の電流変動がなかったと判定した場合、Ｓ１００に戻ってＳ１００〜Ｓ１３０の処理を行なうリトライ動作を数回実行し、判定結果が変わらない場合に、Ｓ１４０の異常報知を行なうものとしてもよい。

一方、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちの片方のみにヒータ容量分の電流変動があったと判定すると、電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうちヒータ容量分の電流変動があった一方の電流センサは発電システム２０が連系している電圧線（図１の例ではＵ相１２ｕ）に取り付けられていると判断し、一方の電流センサの電流変動が発電システム２０が連系している電圧線の電圧（連系電圧）と同位相であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。一方の電流センサの電流変動が連系電圧と同位相であると判定すると、一方の電流センサは発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられ且つその取付方向が順方向（商用電力系統１０から家庭内負荷に向かう方向）であると判定して（Ｓ１６０）、Ｓ１８０の処理に進む。また、一方の電流センサの電流変動が連系電圧と同位相でない、即ち逆位相であると判定すると、一方の電流センサは発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられ且つその取付方向が逆方向（家庭内負荷から商用電力系統１０に向かう方向）であると判定し、当該一方の電流センサの位相（符号）を反転させて（Ｓ１７０）、Ｓ１８０の処理に進む。

こうして２つの電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうち発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられた電流センサを決定し且つ必要に応じて電流センサの位相を補正すると、発電装置２２の発電を許可する（Ｓ１８０）。そして、未決定側の電流センサからの電流と電圧センサＶＲからの連系電圧とを入力し（Ｓ１９０）、未決定側の電流センサに電流変動があるまで待つ（Ｓ２００）。電流変動があったか否かの判定は、微小電流での誤判定を防止するため、所定値（例えば０．５Ａ）以上の電流が所定時間（例えば１秒）以上継続したか否かによって行なうことができる。未決定側の電流センサに電流変動があったと判定すると、その電流変動は発電システム２０が連系している電圧線の電圧（連系電圧）と逆位相であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。未決定側の電流センサの電流変動が連系電圧と逆位相であると判定すると、未決定側の電流センサは、発電システム２０が連系していない電圧線（図１の例では、Ｖ相１２ｖ）に取り付けられ且つその取付方向は順方向であると判定して（Ｓ２２０）、Ｓ２４０の処理に進む。また、未決定側の電流センサの電流変動が連系電圧と逆位相でない、即ち同位相であると判定すると、未決定側の電流センサは、発電システム２０が連系していない電圧線に取り付けられ且つその取付方向は逆方向であると判定し、当該未決定側の電流センサの位相（符号）を反転させて（Ｓ２３０）、Ｓ２４０の処理に進む。発電システム２０が連系していない電圧線（図１の例では、Ｖ相１２ｖ）に家庭内負荷１４ｖが接続されていると、そこに流れる電流は必ず順潮流側となる。また、発電システム２０が連系している電圧線の電圧（連系電圧）は、電圧センサＶＲによって検出することができる。したがって、発電システム２０が連系していない電圧線に未決定側の電流センサが取り付けられている場合、未決定側の電流センサで検出される電流変動が連系電圧と同位相であれば、未決定側の電流センサの取付方向は逆方向であり、未決定側の電流センサで検出される電流変動が連系電圧と逆位相であれば、未決定側の電流センサの取付方向は順方向であると判断することができる。

ここで、新築の住宅に発電システム２０を設置する等、人が住んでおらず、商用電力系統１０への家庭内負荷の接続がない場合、発電システム２０が連系していない電圧線には電流が流れないため、Ｓ２００で電流変動があったと判定されず、発電システム２０が連系していない電圧線に取り付けられている電流センサの取付方向を決定することができない。しかし、発電システム２０が連系していない電圧線に家庭内負荷が接続されていなければ、発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられている電流センサのみで潮流方向を監視することが可能である。Ｓ１８０で発電システム２０が連系していない電圧線に取り付けられている電流センサの取付方向を決定する前に発電装置２２の発電を許可するのは、こうした理由に基づいている。

そして、制御装置４０のＣＰＵは、Ｓ１６０，Ｓ１７０で発電システム２０が連系している電圧線に電流センサが取り付けられているとした判断が正しいか否かを確認する電流センサ取付状態確認処理を実行して（Ｓ２４０）、電流センサ取付状態判定処理を終了する。

電流センサ取付状態確認処理は、図３のルーチンを実行することにより行なわれる。電流センサ取付状態確認処理では、まず、電流センサＣＴ１からのＣＴ１電流と電流センサＣＴ２からのＣＴ２電流とを入力し（Ｓ３００）、発電システム２０が連系していない電圧線に所定時間（例えば１秒）内に所定値（例えば０．５Ａ）以上の電流変動があったか否かを判定する（Ｓ３１０）。発電システム２０が連系していない電圧線に所定時間内に所定値以上の電流変動があったと判定すると、電流センサＣＴ１からのＣＴ１電流と電流センサＣＴ２からのＣＴ２電流とを入力し（Ｓ３２０）、発電システム２０が連系している電圧線の電流変動と、発電システム２０が連系していない電圧線の電流変動とが逆位相で同期し（Ｓ３３０）、その状態が所定時間（例えば１０秒）継続したか否か（Ｓ３４０）、を判定する。両者の電流変動が逆位相で同期した状態が所定時間継続したと判定すると、発電システム２０が連系している電圧線（図１の例ではＵ相１２ｕ）に取り付けられていると判断した電流センサが、実際には、中性線（Ｎ相１２ｎ）に取り付けられていると判定し、電流センサＣＴ１，ＣＴ２の取付位置が誤っている旨の異常報知（エラー出力）を行ない（Ｓ３５０）、発電装置２２の発電を停止させて（Ｓ３６０）、電流センサ取付状態確認処理を終了する。一方、両者の電流変動が同位相で同期した状態が所定時間継続したと判定すると、電流センサ取付状態判定処理のＳ１００〜Ｓ１７０で行なった電流センサの取付位置の判断は正しいと判定して、電流センサ取付状態確認処理を終了する。

以上説明した実施形態の電流センサの取付状態判定装置は、発電装置２２が発電停止している状態で発電システム２０が備える内部負荷としてのヒータ２８を商用電力系統１０に接続し、２つの電流センサＣＴ１，ＣＴ２のうち片方のみにヒータ容量分の電流変動が検出されたか否かを判定する。これにより、ヒータ容量分の電流変動が検出された一方の電流センサはインバータ回路２４が連系している電圧線に取り付けられていると判定することができ、ヒータ容量分の電流変動が検出されなかった他方の電流センサはインバータ回路２４が連系していない電圧線に取り付けられていると判定することができる。そして、電流センサＣＴ１，ＣＴ２による電流の検出と共に電圧センサＶＲにより発電システム２０が連系している電圧線の電圧（連系電圧）を検出し、ヒータ容量分の電流変動が連系電圧に対して同位相か逆位相かを判定することで、インバータ回路２４が連系している電圧線に取り付けられていると判定した一方の電流センサの取付方向も判定することができる。一方、インバータ回路２４が連系していない電圧線を流れる電流の向きは必ず順潮流側となるため、インバータ回路２４が連系していない電圧線に取り付けられていると判定した他方の電流センサに電流変動が生じると、その電流変動が発電システム２０が連系している電圧線の電圧（連系電圧）と逆位相か同位相かを判定することで、他方の電流センサの取付方向も判定することができる。これらの結果、単相２線式出力のインバータ回路２４が単相３線式の商用電力系統１０の２つの電圧線のいずれかと中性線とに連系する電力システム２０において、連系点よりも電力系統側の電線に取り付けられる２つの電流センサＣＴ１，ＣＴ２の取付状態を適切に判定することができる。

また、実施形態の電流センサの取付状態判定装置は、２つの電流センサＣＴ１，ＣＴ２の取付位置と取付方向とを決定した後、インバータ回路２４が連系している電圧線に取り付けられていると判定した一方の電流センサの電流と、インバータ回路２４が連系していない電圧線に取り付けられていると判定した他方の電流センサの電流とが逆位相で同期している場合に、エラーを出力する。これにより、電流センサの取付位置が誤っている状態を判定して作業者に報知することができる。

実施形態では、発電装置が発電停止している状態でヒータスイッチ（スイッチ）２６をオンした前後において、電流センサＣＴ１，ＣＴ２の片方にヒータ（内部負荷）容量分の電流変動があったか否かを判定することで、当該片方の電流センサが、発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられているか否かを判定した。しかし、スイッチを所定のパターン（例えば、１秒間オンし、１秒間オフし、２秒間オンし、２秒間オフするパターン）でオンオフし、電流センサＣＴ１，ＣＴ２の片方に、スイッチのオンオフパターンに従って電流変動が生じたか否かを判定することで、当該片方の電流センサが、発電システム２０が連系している電圧線に取り付けられているか否かを判定してもよい。インバータ回路２４が連系していない電圧線に内部負荷と同等の容量の家庭内負荷（外部負荷）が接続されていると、２つの電流センサＣＴ１，ＣＴ２の両方に同様の電流変動が生じる可能性があるが、この変形例によれば、インバータ回路２４が連系していない電圧線に外部負荷が接続されても、内部負荷側の通電と外部負荷側の通電とを切り分けることでき、電流センサの取付位置を誤判定するのを抑制することができる。

実施形態では、発電システム２０の内部負荷として、ヒータ２８を備えるものとしたが、これに限られず、消費電力を生じる負荷であれば、如何なる負荷を用いてもよい。好ましくは、少なくとも数Ｗ以上の負荷であるとよい。より好ましくは、少なくとも数１０Ｗ以上の負荷であるとよい。

実施形態では、本発明の電流センサの取付状態判定装置を、逆潮流が許容されていない発電システム２０に適用して説明したが、逆潮流が許容されている発電システムに適用するものとしてもよい。この場合、電流センサＣＴ１，ＣＴ２を用いて発電システム２０から商用電力系統１０へ向かう電力（売電）を計測することができる。

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、発電装置２２が「発電装置」に相当し、インバータ回路２４が「インバータ回路」に相当し、ヒータスイッチ２６が「スイッチ」に相当し、ヒータ２８が「内部負荷」に相当し、電流センサＣＴ１，ＣＴ２が「電流センサ」に相当し、電圧センサＶＲが「電圧センサ」に相当し、制御装置３０が「制御装置」に相当する。

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、発電システムの製造産業などに利用可能である。

１０ 商用電力系統、１２ｕ Ｕ相、１２ｖ Ｖ相、１２ｎ Ｎ相、１４ｕ，１４ｖ 家庭内負荷、１６ 連系点、２０ 発電システム、２２ 発電装置、２４ インバータ回路、２４ａ，２４ｂ 出力線、２６ ヒータスイッチ、２８ ヒータ、３０ 制御装置、ＲＹ１，ＲＹ２ 解列リレー、ＣＴ１，ＣＴ２ 電流センサ、ＶＲ 電圧センサ。

Claims (5)

1. 直流電力を供給する発電装置と、該発電装置からの直流電力を交流電力に変換するよう構成されて単相３線式の電力系統の２つの電圧線のいずれかと中性線とに連系する単相２線式出力のインバータ回路と、前記インバータ回路の出力線間にスイッチを介して接続された内部負荷と、を備える発電システムにおいて、連系点よりも前記電力系統側の前記２つの電圧線に取り付けられるべき２つの電流センサの取付状態を判定する電流センサの取付状態判定装置であって、
   前記インバータ回路の出力線間の電圧を検出する電圧センサと、
   前記スイッチを駆動制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記発電装置が発電停止している状態で前記スイッチをオンしたときに、前記２つの電流センサのうちの一方の電流センサにおいて前記内部負荷の電力消費に応じた電流変化が検出され且つ他方の電流センサにおいて前記内部負荷の電力消費に応じた電流変化が検出されなかった場合、前記一方の電流センサにより検出された電流と前記電圧センサにより検出された電圧とが同位相で変化していれば前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが順方向に取り付けられていると判定し、前記一方の電流センサにより検出された電流が前記電圧センサにより検出された電圧と逆位相で変化していれば前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが逆方向に取り付けられていると判定し、前記一方の電流センサの取付方向に応じて該一方の電流センサにより検出される電流の位相を補正する位相補正を実行し、前記他方の電流センサにより電流変化が検出されると、前記他方の電流センサにより検出された電流が前記電圧センサにより検出された電圧と逆位相で変化していれば前記インバータ回路が連系していない電圧線に前記他方の電流センサが順方向に取り付けられていると判定し、前記他方の電流センサにより検出された電流が前記電圧センサにより検出された電圧と同位相で変化していれば前記インバータ回路が連系していない電圧線に前記他方の電流センサが逆方向に取り付けられていると判定し、前記他方の電流センサの取付方向に応じて該他方の電流センサにより検出される電流の位相を補正する位相補正を実行する、
   電流センサの取付状態判定装置。
2. 請求項１記載の電流センサの取付状態判定装置であって、
   前記制御装置は、前記一方の電流センサおよび前記他方の電流センサの取付位置および取付方向を判定すると共に必要に応じて前記位相補正を実行した後、前記他方の電流センサにより電流変化が検出されると、前記他方の電流センサにより検出された電流と前記一方の電流センサにより検出された電流とが逆位相で同期している場合、エラーを出力する、
   電流センサの取付状態判定装置。
3. 請求項１または２記載の電流センサの取付状態判定装置であって、
   前記制御装置は、前記発電装置が発電停止している状態で前記スイッチをオンしたときに、前記２つの電流センサのいずれも前記内部負荷の電力消費に応じた電流の変化が検出された場合または前記２つの電流センサのいずれも前記内部負荷の電力消費に応じた電流の変化が検出されなかった場合には、エラーを出力する、
   電流センサの取付状態判定装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の電流センサの取付状態判定装置であって、
   前記制御装置は、前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが取り付けられていると判定すると共に該一方の電流センサの取付方向を判定すると、前記発電装置による発電を許可する、
   電流センサの取付状態判定装置。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載の電流センサの取付状態判定装置であって、
   前記制御装置は、前記発電装置が発電停止している状態で前記スイッチを所定パターンでオンオフし、そのときに前記一方の電流センサにおいて前記所定パターンに応じた電流変化が検出された場合に前記インバータ回路が連系している電圧線に前記一方の電流センサが取り付けられていると判定する、
   電流センサの取付状態判定装置。

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