JP6099415B2

JP6099415B2 - 分散型電源システム

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Publication number: JP6099415B2
Application number: JP2013014656A
Authority: JP
Inventors: 幸嗣桝本; 正美濱走
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2014147229A

Description

本発明は、電力系統に接続される交流線と、交流線の第１接続箇所に接続される蓄電部を有する補助電源装置と、交流線の第２接続箇所に接続される発電部を有する発電装置と、交流線に対して第２接続箇所で接続される電力消費装置とを備え、交流線に対する電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって第１接続箇所と第２接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムに関する。

特許文献１に記載されている分散型電源システムは、交流線に対して夫々接続される補助電源装置（蓄電池１４）と発電装置（燃料電池発電部９）と電力消費装置（負荷３）とを備え、電力系統（商用電力供給源５）から見て下流側に向かって、補助電源装置と発電装置と電力消費装置とがその並び順で設けられた構成となっている。加えて、特許文献１には、発電装置から交流線への供給電力は、交流線における電力検出部（センサ３３）の検出結果を参照して、電力消費装置の消費電力よりも小さいものとすること、そして、発電装置からその上流側の電力系統側へと電力が流れる状態が発生していることを検出するとその運転を停止することが記載されている。

ここで、上記電力検出部の検出結果が、発電装置が接続されている第２接続箇所に対してその上流側（電力系統側）から流れる電力が零又はその符号が正であることを示していれば、発電装置から交流線への供給電力が、その上流側の電力系統側へと流れる逆潮流は発生していないと言える。発電装置の発電電力の調節に用いられる電力検出部としては、発電装置が接続されている箇所よりも上流側（即ち、電力系統側）の交流線での電力の電流値及び電圧値からその電力値を検出する機器を用いることができる。このような電力検出部を構成する機器の一つとして、電流値を検出するために用いられるカレントトランスが知られている。

特開２０１１−１８８６０７号公報

尚、カレントトランスに断線といった異常が生じることもある。そして、カレントトランスに断線が生じた場合、発電制御部は、第１接続箇所側から第２接続箇所へ向かう電力を零と認識する。つまり、発電制御部は、電力消費装置の消費電力と発電部の発電電力とが釣り合っており、電力系統側への逆潮流は発生していないと認識する。その結果、発電制御部は、現状の発電電力を維持するように発電部の制御を行うことになる。

ところが、発電制御部がこのような誤認識をしているときに電力消費装置の消費電力が減少したとしても、発電制御部は、第１接続箇所側から第２接続箇所へ向かう電力を零と認識し続け、電力消費装置の消費電力と発電部の発電電力とが釣り合っているとの誤認識が継続される。つまり、発電制御部は、電力消費装置の消費電力が減少したにも関わらず、発電部の発電電力を現状の値に維持する。その結果、発電装置の発電電力のうち、電力消費装置で消費されなかった余剰分の電力は、第２接続箇所よりも上流側の交流線へと向かうことになる。このような電力消費装置で消費されなかった余剰分の電力が第２接続箇所よりも上流側の交流線へと向かった場合、電力系統から交流線に対する電力供給が行われない状況で例えば補助電源装置及び発電装置が運転を継続する自立時において、上述の余剰分の電力は、補助電源装置の内部へと流れ込むことになる。その結果、例えば、補助電源装置の電力変換回路部の内部の電圧が上昇して、最悪の場合には電力変換回路部が故障してしまうという問題が発生する。

以上のような発電装置に設けられているカレントトランスの断線に起因して発生し得る問題を回避するため、カレントトランスの断線の有無の検証を行うこともできる。例えば、発電装置が発電している間、発電部にとっての負荷電力を意図的に増減させることでカレントトランスの検出部位での電力に変動を与えて、その変動をカレントトランスが正しく検出しているか否かを調べる手法がある。具体的には、発電装置の内部に備えた電気ヒータで発電部の発電電力を消費させることでカレントトランスの検出部位での電力に変動を与えることができる。但し、この方法は発電部の発電電力を不必要に消費することになるため好ましくない。

このように、従来は、分散型電源システムの発電装置の故障、特に、発電装置の電力検出部の故障に伴って補助電源装置の電力変換回路部に故障が引き起こされ得るという問題に対する有効な解決策が提案されていない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、異常を早期に検出してその対処を可能とする分散型電源システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に接続される交流線と、前記交流線に対して第１接続箇所で接続される補助電源装置と、前記交流線に対して第２接続箇所で接続される発電装置と、前記交流線に対して前記第２接続箇所で接続される電力消費装置とを備え、前記交流線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第１接続箇所と前記第２接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムであって、
前記電力系統側から前記電力消費装置へ向かう電力を正の電力とした場合において、
前記発電装置は、発電部と、前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力を検出する電力検出部と、前記電力検出部の検出結果を参照して、前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力が負の電力とはならないように前記発電部から前記交流線への供給電力を制御する発電制御部を有し、
前記補助電源装置は、蓄電部と、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時に前記交流線の電圧が基準電圧範囲内になるように前記蓄電部から前記交流線への出力電力を調節する電力変換回路部と、前記電力変換回路部の動作を制御する電源制御部とを有し、
前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時において、前記電力変換回路部の内部の所定部位での電圧を検出する内部電圧検出部が前記電力変換回路部の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出する、又は、前記電力変換回路部から前記交流線へと出力される電力を検出するための出力電力検出部が前記交流線から前記電力変換回路部に向かって電力が流れる逆流状態を検出すると異常状態であると判定する異常判定装置と、
前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、当該異常状態を報知する報知装置とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、異常判定装置が、電力系統から交流線に対する電力供給が行われない自立時において、補助電源装置の電力変換回路部の内部の所定部位での電圧を検出する内部電圧検出部が、その電力変換回路部の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出する、又は、電力変換回路部から交流線へと出力される電力を検出するための出力電力検出部が交流線から電力変換回路部に向かって電力が流れる逆流状態を検出すると異常状態であると判定する。そして、異常状態（高電圧状態又は逆流状態）が発生したことを報知装置から分散型電源システムの使用者等に報知することができる。その結果、報知を受けた分散型電源システムの使用者等は、その後、補助電源装置の電力変換回路部が故障に至る前に、異常状態への対処を開始することが可能となる。
従って、異常を早期に検出してその対処を可能とする分散型電源システムを提供できる。

本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、前記報知装置は、前記異常状態が前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力を検出する前記電力検出部に異常が生じたことに原因があると見なしてその旨を報知する点にある。

発電装置が有する、第１接続箇所側から第２接続箇所へ向かう電力を検出する電力検出部に異常が生じると、発電装置が有する発電制御部が電力消費装置の消費電力と発電部の発電電力とが釣り合っているとの誤認識をする可能性がある。そして、発電装置の発電電力のうち、電力消費装置で消費されなかった余剰分の電力が、第２接続箇所よりも上流側の交流線へと向かい、補助電源装置の内部へと流れ込むことになる。その結果、例えば、補助電源装置の電力変換回路部の内部の電圧が上昇して、最悪の場合には電力変換回路部が故障してしまうという問題が発生する。
ところが本特徴構成によれば、分散型電源システムの使用者等は、異常状態が第１接続箇所側から第２接続箇所へ向かう電力を検出する発電装置の電力検出部に異常が生じたことに原因がある旨の報知を受けることができる。その結果、報知を受けた分散型電源システムの使用者等は、故障箇所や故障原因の診断に時間を要することなく、早期に上記電力検出部での異常に対処することが可能となる。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記補助電源装置と前記発電装置との間の前記交流線に遮断器を備え、前記遮断器は、前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、開作動して前記補助電源装置と前記発電装置とを電気的に切断する点にある。

上記特徴構成によれば、遮断器が開作動して補助電源装置と発電装置とを電気的に切断することで、補助電源装置には発電装置から電力が供給されないようになる。つまり、発電装置の電力検出部に異常が発生したとしても、発電装置から交流線へ供給された電力が補助電源装置へと流れ込むことがなくなる。その結果、電力変換回路部の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態が発生することや、交流線から電力変換回路部に向かって電力が流れる逆流状態が発生することを回避できる。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記補助電源装置の前記電源制御部は、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時において、前記補助電源装置の前記蓄電部から前記交流線へ電力を出力させるように前記電力変換回路部の動作を制御しているときに前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、前記交流線から前記蓄電部への電力の充電を行うように前記電力変換回路部の動作を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、発電装置から交流線へ供給された電力が補助電源装置へと流れ込んだとしても、その電力は蓄電部に充電される。その結果、電力変換回路部の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなることを回避でき、そのような電圧上昇に伴って電力変換回路部が故障するといった問題も回避できる。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記補助電源装置は、前記交流線から電力を取得して消費可能な電力消費手段を有し、前記補助電源装置の前記電源制御部は、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時において、前記補助電源装置の前記蓄電部から前記交流線へ電力を出力させるように前記電力変換回路部の動作を制御しているときに前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、前記交流線から取得した電力を消費するように前記電力消費手段の動作を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、発電装置から交流線へ供給された電力が補助電源装置へと流れ込んだとしても、その電力は電力消費手段で消費される。その結果、電力変換回路部の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなることを回避でき、そのような電圧上昇に伴って電力変換回路部が故障するといった問題も回避できる。

第１実施形態の分散型電源システムの構成を説明する図である。第２実施形態の分散型電源システムの構成を説明する図である。第３実施形態の分散型電源システムの構成を説明する図である。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の分散型電源システムについて説明する。図１は、第１実施形態の分散型電源システムの構成を説明する図である。図１に示すように、分散型電源システムは、電力系統１に接続される交流線２と、交流線２の第１接続箇所Ｐ１に接続される蓄電部１１を有する補助電源装置１０と、交流線２の第２接続箇所Ｐ２に接続される発電部２１を有する発電装置２０と、交流線２に対して第３接続箇所Ｐ３で接続される電力消費装置３０とを備える。交流線２に対する電力系統１の接続箇所から見て下流側に向かって第１接続箇所Ｐ１と第２接続箇所Ｐ２と第３接続箇所Ｐ３とがその並び順で設けられている。尚、図１において、電力消費装置３０は第３接続箇所Ｐ３を介して第２接続箇所Ｐ２に接続されているため、電力消費装置３０は第２接続箇所Ｐ２に接続されていると見なすことができる。つまり、発電装置２０と電力消費装置３０の両方が、交流線２に対して第２接続箇所Ｐ２で接続されていると見なすことができる。以下の説明において、電力系統１側から電力消費装置３０へ向かう電力を正の電力とする。

〔発電装置２０〕
発電装置２０は、発電部２１と、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を検出する電力検出部２３と、電力検出部２３の検出結果を参照して、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電部２１から交流線２への供給電力を制御する発電制御部２２を有する。発電部２１としては、例えば、燃料電池や、エンジンの駆動力によって動作する発電機など、自身の発電電力を制御可能な装置を用いて構成できる。尚、発電装置２０は、発電部２１での発電電力を所望の電圧、周波数、位相などに変換して交流線２に供給するための電力変換回路部も有していてもよい。電力検出部２３は、交流線２における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス、交流線２における電力の電圧値を検出するために用いられるポテンシャルトランスなどを用いて構成される。

発電制御部２２は、電力検出部２３の検出結果を参照して、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電部２１から交流線２への供給電力を制御する。つまり、発電装置２０が、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力とはさせないように発電を行うということは、発電装置２０の発電電力が電力系統１側には供給されない、即ち逆潮流しないということを意味する。

〔補助電源装置１０〕
補助電源装置１０は、蓄電部１１と、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時に交流線２の電圧が基準電圧範囲内になるように蓄電部１１から交流線２への出力電力を調節する電力変換回路部１３と、電力変換回路部１３の動作を制御する電源制御部１２とを有する。蓄電部１１は、蓄電池（化学電池）や電気二重層キャパシタなど、蓄電機能を有する各種機器で構成することができる。

電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われているとき（以下、「連系時」と記載することもある）、交流線２の電圧は電力系統１の電圧に一致する。つまり、電力系統１は、交流線２の電圧を基準電圧範囲内に維持するように動作する電圧源として機能する。そして、その交流線２に接続される発電装置２０及び補助電源装置１０は、交流線２に電流を供給する電流源として機能する。連系時では、遮断器３及び遮断器４は閉作動して電力系統１と交流線２とが電気的に接続され、電力系統１から交流線２に供給される電力が電力消費装置３０にも供給可能になっている。
これに対して、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われていないとき（以下、「自立時」と記載することもある）、補助電源装置１０が、交流線２の電圧を基準電圧範囲内に維持するように動作する電圧源として機能するべく、蓄電部１１から交流線２への出力電力を調節する。自立時では、電力系統１の停電或いはその他の理由により遮断器３は開作動して電力系統１と交流線２とが電気的に切断され、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われなくなっている。つまり、自立時とは、電力系統１の停電時や、遮断器３によって交流線２が電力系統１から解列されているとき等に相当する。

電力変換回路部１３は、蓄電部１１の電力を所望の電圧、周波数、位相などに変換して交流線２に供給することができる。例えば、図１に示すように、電力変換回路部１３は、インバータ回路１３ａとＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂとを有する構成とすることができる。インバータ回路１３ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂなどは半導体スイッチング素子を用いて実現できる。そして、電源制御部１２が、それら半導体スイッチング素子のオン・オフを切り換えることで、電力変換回路部１３に対して所望の電力変換動作を行わせることができる。また、インバータ回路１３ａやＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂは、双方向性又は単方向性の何れかに構成される。例えば、本実施形態では、双方向性のインバータ回路１３ａと、単方向性（交流線２への出力方向）のＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂとを組み合わせて電力変換回路部１３を構成している。このような構成を採用するのは、蓄電部１１から交流線２への一方向の電力出力を主目的としているからである。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂは双方向性を有している必要はないため、回路の作製に必要なコストを小さくすることができる。

補助電源装置１０は、電力変換回路部１３と交流線２との間に、電力変換回路部１３から交流線２へと出力される電力を検出するための出力電力検出部１４を有している。この出力電力検出部１４は、上述した発電装置２０の電力検出部２３と同様に、電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス、電力の電圧値を検出するために用いられるポテンシャルトランスなどを用いて構成される。また、交流線２が、２本の電圧線と１本の中性線とで構成される単相３線式の交流線２である場合、電力変換回路部１３は、２本の電圧線と１本の中性線とに対して夫々接続される。そして、出力電力検出部１４が２本の電圧線の夫々における電力の電圧値及び電流値を検出することで交流線２へ出力する電力の検出が行われる。出力電力検出部１４の検出結果が電源制御部１２に伝達されることで、電力変換回路部１３から交流線２へ実際に出力されている電力を電源制御部１２は知ることができる。

本実施形態では、補助電源装置１０が接続されている第１接続箇所Ｐ１よりも上流側（電力系統１側）の交流線２には遮断器３が設けられ、第１接続箇所Ｐ１よりも下流側の交流線２には遮断器４が設けられている。加えて、補助電源装置１０は、交流線２での電力の電圧を検出する電圧検出部１５を備える。電圧検出部１５は遮断器３よりも上流側（電力系統１側）に設けられている。例えば、電源制御部１２は、電圧検出部１５の検出結果を参照して、遮断器３よりも上流側の交流線２での電力の電圧が所定電圧未満であれば電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われていないと判定し、電圧検出部１５が検出した電圧が所定電圧以上であれば電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われていると判定する。
遮断器４は、通常は閉作動しており、補助電源装置１０と発電装置２０と電力消費装置３０とは互いに電気的に接続されている。

このように、電力変換回路部１３から交流線２への出力電力が調節されるのであるが、電力消費装置３０の消費電力及び発電装置２０の発電電力によっては、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態が発生する可能性もある。例えば、発電装置２０では、発電装置２０の発電電力の調節に用いる電力検出部２３として、発電装置２０が接続されている箇所よりも上流側（即ち、電力系統１側）の交流線２での電力を検出するための機器（上述のカレントトランスなど）を用いている。そして、電力検出部２３が正常に電力（即ち、電流値及び電圧値）を検出できている場合には問題ないが、例えば、カレントトランスに断線といった異常が生じた場合、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を零と認識する。つまり、発電制御部２２は、電力消費装置３０の消費電力と発電部２１の発電電力とが釣り合っていると認識する。その結果、発電制御部２２は、現状の発電電力を維持するように発電部２１の制御を行う。

ところが、発電制御部２２がこのように認識しているときに電力消費装置３０の消費電力が減少したとしても、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を零と認識し続け、発電部２１の発電電力とが釣り合っていると誤認識する。つまり、発電制御部２２は、電力消費装置３０の消費電力が減少したにも関わらず、発電部２１の発電電力を現状の値に維持する。その結果、発電装置２０の発電電力のうち、電力消費装置３０で消費されなかった余剰分の電力は、第２接続箇所Ｐ２よりも上流側の交流線２へと向かうことになる。そして、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時の場合、上述の余剰分の電力は、補助電源装置１０の内部へと流れ込み、上述した逆流状態が発生することになる。
この逆流状態が発生すると、例えば電力変換回路部１３の内部の所定部位（例えば、インバータ回路１３ａとＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂとの間の中間部位など）での電圧が上昇するという問題が発生する。そして、電力変換回路部１３が故障してしまう。

そこで、本実施形態の分散型電源システムは、異常判定装置４０及び報知装置５０を備え、異常判定装置４０が、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時において、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態を検出する異常状態であると判定すると、その判定結果が異常判定装置４０から伝達された報知装置５０がその異常状態を報知するように構成されている。

異常判定装置４０は、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時であることを電源制御部１２から知ることができ、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態が発生していることを出力電力検出部１４から知ることができる。

報知装置５０としては、音声によって情報を伝達できる装置（例えば、スピーカー等）や、視覚的に文字や光などで情報を伝達できる装置などを用いて実現できる。本実施形態では、報知装置５０は、上記異常状態が第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を検出する発電装置２０の電力検出部２３に異常が生じたことに原因があると見なしてその旨を音声や視覚的に報知する報知する。その結果、報知を受けた分散型電源システムの使用者等は、故障箇所や故障原因の診断に時間を要することなく、早期に上記電力検出部２３での異常に対処することが可能となる。

更に、補助電源装置１０と発電装置２０との間の交流線２に設けられている遮断器４が、異常判定装置４０が異常状態であると判定すると、開作動して補助電源装置１０と発電装置２０とを電気的に切断するように構成してもよい。例えば、異常判定装置４０が異常状態であると判定すると、その判定結果が補助電源装置１０の電源制御部１２に伝達される。そして、電源制御部１２からの指令により遮断器４が開作動して補助電源装置１０と発電装置２０とを電気的に切断することで、補助電源装置１０には発電装置２０から電力が供給されないようになる。つまり、発電装置２０の電力検出部２３に異常が発生したとしても、発電装置２０から交流線２へ供給された電力が補助電源装置１０へと流れ込むことがなくなる。その結果、補助電源装置１０の電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態が発生することや、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態が発生することを回避できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の分散型電源システムは、異常判定装置４０が電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時において、電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出すると異常状態であると判定するように構成されている点で第１実施形態の分散型電源システムと異なっている。以下に、第２実施形態の分散型電源システムについて説明するが、第１実施形態の分散型電源システムと同様の構成については説明を省略する。

図２は、第２実施形態の分散型電源システムの構成を説明する図である。本実施形態において、補助電源装置１０は、電力変換回路部１３の内部の所定部位での電圧を検出する内部電圧検出部１６を有する。第１実施形態で説明したように、例えば、カレントトランスに断線といった異常が生じた場合、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態が発生し、その結果、電力変換回路部１３の内部の電圧が上昇するという問題が発生する。例えば、インバータ回路１３ａとＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂとの間の中間部位の電圧が上昇する。そして、電力変換回路部１３（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂ）の故障に至ることがある。

ところが、第２実施形態の分散型電源システムでは、異常判定装置４０が、内部電圧検出部１６の検出結果を参照して、電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出すると異常状態であると判定する。そして、報知装置５０は、異常判定装置４０が異常状態であると判定すると、当該異常状態を報知するように構成されている。その結果、報知を受けた分散型電源システムの使用者等は、その後、補助電源装置１０の電力変換回路部１３の故障に至る前に、異常状態への対処を開始することが可能となる。報知装置５０としては、第１実施形態と同様に、音声によって情報を伝達できる装置（例えば、スピーカー等）や、視覚的に文字や光などで情報を伝達できる装置などである。

＜第３実施形態＞
第３実施形態の分散型電源システムは、補助電源装置１０が、交流線２から電力を取得して消費可能な電力消費手段を有している点で上記実施形態と異なっている。以下に、第３実施形態の分散型電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図３は、第３実施形態の分散型電源システムの構成を説明する図である。尚、図３で説明する第３実施形態の分散型電源システムは、図１に示した第１実施形態の改変例として示しているが、図２に示した第２実施形態（即ち、補助電源装置１０が内部電圧検出部１６を有する構成）の改変例とすることもできる。

図３に示すように、補助電源装置１０は、交流線２から電力を取得して消費可能な電力消費手段としての電力消費用ヒータを有する。本実施形態では、電力消費用ヒータ１７は電力変換回路部１３を経由して交流線２に電気的に接続されている。そして、補助電源装置１０の電源制御部１２は、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時において、補助電源装置１０の蓄電部１１から交流線２へ電力を出力させるように電力変換回路部１３の動作を制御しているときに異常判定装置４０が異常状態であると判定すると、その旨の情報を異常判定装置４０から受けて、交流線２から取得した電力を消費するように電力消費手段の動作を制御する。例えば、電力消費用ヒータ１７への通電をオン／オフするスイッチ（図示せず）を設けておき、電源制御部１２がそのスイッチのオン／オフを切り換えることで、電力消費用ヒータ１７での消費電力を調節することができる。

具体的には、上記第１及び第２実施形態で説明したように、異常判定装置４０は、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時において、電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出する、又は、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態を検出すると異常状態であると判定するように構成されている。例えば、第１実施形態で説明したように、出力電力検出部１４が、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態が発生していることを検出すると、異常判定装置４０は異常状態であると判定する。或いは、第２実施形態で説明したように、内部電圧検出部１６が、電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出すると、異常判定装置４０は異常状態であると判定する。そして、電源制御部１２は、異常判定装置４０から異常状態であるとの判定結果を受け取ると、電力消費用ヒータ１７への通電を行わせることで（即ち、上記スイッチをオン状態に切り換えることで）、電力消費用ヒータ１７で交流線２から受け取る電力を消費させることができる。その結果、電力変換回路部１３の内部の電圧が上昇するという問題の発生を抑制できる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態の分散型電源システムは、異常判定装置４０が異常状態であると判定した後、補助電源装置１０の電源制御部１２が交流線２から蓄電部１１への電力の充電を行うように構成されている点で上記第１及び第２実施形態と異なっている。以下に、第４実施形態の分散型電源システムについて説明するが、上記第１及び第２実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第４実施形態の分散型電源システムの構成は、図１に示した第１実施形態の分散型電源システムの構成と類似する。但し、本実施形態では、インバータ回路１３ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂの両方が双方向性の回路構成となっている。その結果、補助電源装置１０の電源制御部１２は、インバータ回路１３ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂの動作を制御して、交流線２から蓄電部１１への電力の充電を行うことができる。つまり、補助電源装置１０の電源制御部１２は、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時において、補助電源装置１０の蓄電部１１から交流線２へ電力を出力させるように電力変換回路部１３の動作を制御しているときに異常判定装置４０が異常状態であると判定すると、交流線２から蓄電部１１への電力の充電を行うように電力変換回路部１３の動作を制御する。

具体的には、上記第１及び第２実施形態で説明したように、異常判定装置４０は、電力系統１から交流線２に対する電力供給が行われない自立時において、電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出する、又は、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態を検出すると異常状態であると判定するように構成されている。例えば、第１実施形態で説明したように、出力電力検出部１４が、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態が発生していることを検出すると、異常判定装置４０は異常状態であると判定する。或いは、第２実施形態で説明したように、内部電圧検出部１６が、電力変換回路部１３の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出すると、異常判定装置４０は異常状態であると判定する。そして、電源制御部１２は、異常判定装置４０から異常状態であるとの判定結果を受け取ると、電力変換回路部１３のインバータ回路１３ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂが蓄電部１１への充電を行うように動作させる。つまり、交流線２から電力変換回路部１３に向かって流れる電力が、電力変換回路部１３を経由して蓄電部１１に充電される。その結果、交流線２から電力変換回路部１３に向かって電力が流れる逆流状態の発生に伴って電力変換回路部１３の内部の電圧が上昇するという問題の発生を抑制できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態で例示した分散型電源システムの構成については適宜変更可能である。例えば、補助電源装置１０が遮断器３、４を有する構成を説明したが、遮断器３、４が補助電源装置１０の外部に設けられていてもよい。また、異常判定装置４０の機能が補助電源装置１０の内部に設けられていてもよい。他にも、電力変換回路部１３がインバータ回路１３ａとＤＣ／ＤＣコンバータ回路１３ｂとで構成される回路構成例を説明したが、他の回路構成によって電力変換回路部１３を実現してもよい。

＜２＞
上記実施形態では、発電装置２０が有する発電制御部２２が、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電部２１から交流線２への供給電力を制御することを説明したが、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たせば、発電部２１から交流線２への供給電力を適宜変更できる。
例えば、発電部２１の稼働率を向上させたいのであれば、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たしつつ、発電部２１から交流線２への供給電力を最大にすればよい（即ち、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が最小になり且つ負の電力とはならないように発電部２１から交流線２への供給電力を調節すればよい）。
他にも、発電制御部２２は、発電部２１から交流線２への供給電力を、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たすために許容される上述のような最大電力にするのではなく、その最大電力未満の電力に調節してもよい。例えば、発電部２１が熱電併給装置として機能するとき、即ち、発電部２１として用いられる燃料電池やエンジンの駆動力によって動作する発電機などから排出される熱を回収して熱消費装置（図示せず）で利用させるとき、その熱消費装置での熱需要に応じて発電部２１の発電出力（即ち、発電部２１から交流線２への供給電力）を調節してもよい。具体的な数値を挙げて説明すると、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たすために７００Ｗの発電出力が発電部２１に許容されていたとしても（即ち、上記最大電力が７００Ｗであったとしても）、熱出力を抑制するという目的のために２５０Ｗの発電出力で発電部２１を運転するような調節を行ってもよい。

本発明は、異常を早期に検出してその対処を可能とする分散型電源システムに利用できる。

１電力系統
２交流線
３遮断器
４遮断器
１０補助電源装置
１１蓄電部
１２電源制御部
１３電力変換回路部
１３ａインバータ回路
１３ｂＤＣ／ＤＣコンバータ回路
１４出力電力検出部
１５電圧検出部
１６内部電圧検出部
１７電力消費用ヒータ（電力消費手段）
２０発電装置
２１発電部
２２発電制御部
２３電力検出部
３０電力消費装置
４０異常判定装置
５０報知装置

Claims

電力系統に接続される交流線と、前記交流線の第１接続箇所に接続される蓄電部を有する補助電源装置と、前記交流線の第２接続箇所に接続される発電部を有する発電装置と、前記交流線に対して前記第２接続箇所で接続される電力消費装置とを備え、前記交流線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第１接続箇所と前記第２接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムであって、
前記電力系統側から前記電力消費装置へ向かう電力を正の電力とした場合において、
前記発電装置は、前記発電部と、前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力を検出する電力検出部と、前記電力検出部の検出結果を参照して、前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力が負の電力とはならないように前記発電部から前記交流線への供給電力を制御する発電制御部を有し、
前記補助電源装置は、前記蓄電部と、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時に前記交流線の電圧が基準電圧範囲内になるように前記蓄電部から前記交流線への出力電力を調節する電力変換回路部と、前記電力変換回路部の動作を制御する電源制御部とを有し、
前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時において、前記電力変換回路部の内部の所定部位での電圧を検出する内部電圧検出部が前記電力変換回路部の内部の電圧が設定上限電圧よりも高くなる高電圧状態を検出する、又は、前記電力変換回路部から前記交流線へと出力される電力を検出するための出力電力検出部が前記交流線から前記電力変換回路部に向かって電力が流れる逆流状態を検出すると異常状態であると判定する異常判定装置と、
前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、当該異常状態を報知する報知装置とを備える分散型電源システム。
前記報知装置は、前記異常状態が前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力を検出する前記電力検出部に異常が生じたことに原因があると見なしてその旨を報知する請求項１に記載の分散型電源システム。
前記補助電源装置と前記発電装置との間の前記交流線に遮断器を備え、
前記遮断器は、前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、開作動して前記補助電源装置と前記発電装置とを電気的に切断する請求項１又は２に記載の分散型電源システム。
前記補助電源装置の前記電源制御部は、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時において、前記補助電源装置の前記蓄電部から前記交流線へ電力を出力させるように前記電力変換回路部の動作を制御しているときに前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、前記交流線から前記蓄電部への電力の充電を行うように前記電力変換回路部の動作を制御する請求項１又は２に記載の分散型電源システム。
前記補助電源装置は、前記交流線から電力を取得して消費可能な電力消費手段を有し、
前記補助電源装置の前記電源制御部は、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給が行われない自立時において、前記補助電源装置の前記蓄電部から前記交流線へ電力を出力させるように前記電力変換回路部の動作を制御しているときに前記異常判定装置が前記異常状態であると判定すると、前記交流線から取得した電力を消費するように前記電力消費手段の動作を制御する請求項１又は２に記載の分散型電源システム。