重要負荷の自立運転制御システム
【課題】重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電しても、蓄電池及び太陽電池により重要負荷に継続して電力供給を行う自立運転を可能とする。
【解決手段】一般負荷２が接続される商用系統１の給電ラインに発電機５と電力スイッチＰＳＷを介して重要負荷４とを接続し、電力スイッチＰＳＷと重要負荷４との接続ラインに交直変換器６を介して蓄電池７を接続するとともにパワーコンディショナー８を介して太陽光電池９を接続して、電力スイッチＰＳＷの入力側の電圧検出（１２）を行って電圧が所定値以下か否かを判定することにより、電圧が所定値に達していることを条件に電力スイッチＰＳＷを投入して蓄電池７の制御モードを電流制御に切り換え、電圧が所定値以下に低下したことを条件に電力スイッチＰＳＷを開放して蓄電池７の制御モードを電圧制御に切り換える。
【解決手段】一般負荷２が接続される商用系統１の給電ラインに発電機５と電力スイッチＰＳＷを介して重要負荷４とを接続し、電力スイッチＰＳＷと重要負荷４との接続ラインに交直変換器６を介して蓄電池７を接続するとともにパワーコンディショナー８を介して太陽光電池９を接続して、電力スイッチＰＳＷの入力側の電圧検出（１２）を行って電圧が所定値以下か否かを判定することにより、電圧が所定値に達していることを条件に電力スイッチＰＳＷを投入して蓄電池７の制御モードを電流制御に切り換え、電圧が所定値以下に低下したことを条件に電力スイッチＰＳＷを開放して蓄電池７の制御モードを電圧制御に切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電したときに、蓄電池及び太陽光電池により前記重要負荷に継続して電力供給を可能にする重要負荷の自立運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2 削減を目的として太陽光発電や風力発電に代表される自然エネルギーの活用技術への取り組みが活発化している。太陽光発電を有効に活用する方法としては、通常時は商用系統と連系して電力供給を行い、商用系統停電等の非常時にＢＣＰ（Ｂusiness Ｃontinuity Ｐlan ：事業継続計画）用の電源として利用することが考えられる。太陽光発電は天候によって発電出力が大きく変動するため、停電時のバックアップ電源として利用するためにはベース電力を供給する分散型電源と組み合わせて電力供給を行う必要がある。ベース電力の供給には、一定規模以上の建物では法的に設置が義務づけられている発電機（以下、「非発」ともいう) を利用することが効率的である。これにより、非常時に非発はベース電力の供給を行い、太陽光発電は非発の燃料消費を抑制するための補助的電源として活用することが可能となる。
【０００３】
従来のシステムとしては、例えば太陽光電池の直流を交流に変換して電力ラインを介して出力し、電力系統と連系して負荷に交流電力を供給し、太陽光電池と蓄電池を併設することにより停電時に太陽光電池の出力変動を補償して負荷に交流電力を供給する太陽光発電用パワーコンデショナー（例えば、特許文献１参照）や、発電機電源と太陽光電池を備え、商用系統の停電時に発電機電源に切り換えて発電機電源と太陽光電池から負荷に電力を供給する発電機連系機能付系統連系形システム（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３５４６７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１０４８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の特許文献１で提案されている太陽光発電用パワーコンデショナーでは、日照の関係で太陽光電池の出力が少ない場合、自立負荷には実質的に蓄電池の蓄電容量しか電力が供給できない。また、特許文献２で提案されている発電機連系機能付系統連系形システムでは、停電直後の発電機電源が起動するまでの１０秒から４０秒程度の時間帯に電力供給が停止し、その間、太陽光電池だけでは安定した電力が供給できない。そのため、電力品質が悪化し、重要負荷にサーバなどのような高品質な電力が必要な機器が含まれる場合には、個別にＵＰＳ（Ｕninterruptible Ｐower Ｓupply ：無停電電源装置）等の設備を設置することが必要になる。また、太陽光電池は、電力品質が悪化すると、単独運転検出機能が動作してトリップしてしまうことがある。そのため、発電機電源の電力品質が悪化し或いは発電機電源が燃料枯渇により停止すると、太陽光電池があってもその単独運転検出機能が動作してトリップしてしまい、太陽光電池の発電出力が有効に活用できないという問題も生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、簡単な制御、構成により商用系統の停電等の異常状態が長時間継続しても、重要負荷の自立運転を可能とし、高品質な電力を継続して供給できるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムは、一般負荷が接続される商用系統の給電ラインに発電機と電力スイッチを介して重要負荷とを接続し、前記電力スイッチと重要負荷との接続ラインに交直変換器を介して蓄電池を接続するとともにパワーコンディショナーを介して太陽光電池を接続して、前記電力スイッチの入力側の電圧検出を行って前記電圧が所定値以下か否かを判定することにより、前記電圧が前記所定値に達していることを条件に前記電力スイッチを投入して前記蓄電池の制御モードを電流制御に切り換え、前記電圧が前記所定値以下に低下したことを条件に前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを電圧制御に切り換えることを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記給電ラインと前記電力スイッチとの間に遮断器を接続し、前記遮断器と前記電力スイッチとの接続ラインに防災・保安負荷及び前記発電機を接続したことを特徴とし、前記給電ラインの停電検出を行い、前記給電ラインの停電を検出したことを条件に前記遮断器を開放して前記発電機を起動することを特徴とする。
【０００８】
また、重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電したときに、蓄電池及び太陽光電池により前記重要負荷に継続して電力供給を可能にする重要負荷の自立運転制御システムであって、前記給電ラインに遮断器を介して前記蓄電池及び太陽光電池並びに前記重要負荷に接続される電力スイッチと、前記電力スイッチの入力側に接続される発電機と、前記給電ラインに接続され停電を検出して前記遮断器の投入／開放及び前記発電機の起動／停止を制御する停電検出制御手段と、前記電力スイッチの入力側に接続され電圧を検出して前記電力スイッチの投入／開放及び前記蓄電池の制御モードの切り換えを制御する電圧検出制御手段とを備え、前記給電ラインの停電時に前記停電検出制御手段により前記遮断器を開放して前記発電機を起動し、前記電力スイッチの入力側の電圧低下時に前記電圧検出制御手段により前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを自立運転のための電圧制御に切り換えるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発電機と蓄電池と太陽光電池を組み合わせ、電力スイッチの入力側の電圧検出により電力スイッチの投入、開放を制御して蓄電池と太陽光電池による重要負荷の自立運転に連系運転からの切り換えを行うことができるので、簡単な制御、構成によりサーバー等の重要負荷に対して、高品質な電力供給を実現できる。しかも、停電直後の発電機が起動するまでの１０秒から４０秒程度の時間帯も高品質な電力供給が継続されるため、ＵＰＳ等の設備が不要となる。また、発電機の起動中も高品質な電力供給が継続できる。さらに、太陽光電池の単独運転検出機能の動作によりトリップすることを防止し、発電機の燃料が枯渇した後も太陽光電池の出力を利用しながら高品質な電力供給を継続でき、太陽光電池の出力を最大限に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムの実施の形態を説明する図である。
【図２】停電検出制御の処理の流れを説明する図である。
【図３】重要負荷の自立運転の切り換え制御の処理の流れを説明する図である。
【図４】発電機の燃料監視制御の処理の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムの実施の形態を説明する図であり、１は商用系統、２は一般負荷、３は防災・保安負荷、４は重要負荷、５は発電機、６はインバータ、７は蓄電池、８はパワーコンディショナー、９は太陽光電池、１０は制御部、１１は停電検出制御部、１２は電圧検出制御部、ＣＢ１、ＣＢ２は遮断器、ＰＳＷは電力スイッチを示す。
【００１２】
図１において、一般負荷２は、商用系統１の給電ラインに接続され、給電ラインが停電その他の異常状態に陥った時には給電が遮断される。防災・保安負荷３は、例えば防災負荷や保安負荷など重要度の高い負荷であって、遮断器ＣＢ１を介して給電ラインに接続される。この防災・保安負荷３の接続ラインには、さらに遮断器ＣＢ２を介して発電機５が接続されるとともに、電力スイッチＰＳＷを介して重要負荷４が接続され、給電ラインが停電したときには発電機５から電力供給される。重要負荷４は、例えばサーバなど、防災・保安負荷３よりさらに重要度の高い負荷である。この重要負荷４の接続ラインには、給電ラインが停電しても、発電機５が停止しても自立運転を可能にするため、インバータＩＮＶ６を介して蓄電池７が接続されるとともに、パワーコンディショナーＰＣＳ８を介して太陽光電池９が接続される。
【００１３】
発電機５は、重油やその他の燃料を動力源として商用系統１の給電ラインが異常状態に陥った時（停電時）に起動され、異常発生中は継続して運転されるものであり、商用系統１に代わって防災・保安負荷３及び重要負荷４に電力供給を継続する。しかし、商用系統１の給電ラインが長時間にわたり異常状態が継続して、発電機５が長時間運転を継続すると、燃料枯渇（燃料切れ）になり、運転停止に至る。
【００１４】
蓄電池７は、繰り返し充放電が可能なコンデンサや二次電池などであり、インバータ６を介して重要負荷４の接続ラインに接続して、商用系統１や太陽光電池９、発電機５により適宜充電され、一般負荷２や防災・保安負荷３、重要負荷４に放電する。インバータ６は、交流と直流との間を双方向に電力変換する双方向型の電力変換装置であり、商用系統１や太陽光電池９、発電機５から蓄電池７を充電するときの動作モードでは交流を直流に変換し、重要負荷４に蓄電池７から放電するときの動作モードでは直流を交流に変換する。
【００１５】
太陽光電池９は、パワーコンディショナー８を介して重要負荷４の接続ラインに接続して、一般負荷２や防災・保安負荷３、重要負荷４に独立して発電出力を供給するものである。パワーコンディショナー８は、重要負荷４の接続ラインの所定の周波数や電圧に適合していない太陽光電池９の直流出力を所定の交流電力に変換し、周波数や電圧を給電ラインの電力に適合させる。パワーコンディショナー８の出力部には、例えば電力を最大限に供給できるように電流制御方式のインバータを備えている。
【００１６】
遮断器ＣＢ１は、一般負荷２が接続される商用系統１の給電ラインが給電状態にある通常の負荷運転時に投入され、商用系統１の給電ラインが停電状態になると開放（遮断）される。遮断器ＣＢ２は、遮断器ＣＢ１が投入され商用系統１の給電ラインが給電状態にあると開放され、商用系統１の給電ラインが停電状態になると投入される。この遮断器ＣＢ２が投入されると、発電機５が起動されて発電出力が防災・保安負荷３や重要負荷４に給電され、発電機５が停止すると遮断器ＣＢ２も開放される。電力スイッチＰＳＷは、入力側の電圧が低下すると開放（遮断）され、入力側が電圧確立されると投入される。電力スイッチＰＳＷには、例えばＩＧＢＴなどの半導体スイッチが用いられるが遮断器でもよい。
【００１７】
停電検出制御部１１は、商用系統１の給電ラインの停電の検出を行い、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２の投入／開放、発電機５の起動／停止の制御を行うものである。商用系統１の給電ラインが停電すると、停電検出制御部１１により、遮断器ＣＢ１を開放するとともに、遮断器ＣＢ２を投入して発電機５を起動する。商用系統１の給電ラインの停電が復旧すると、停電検出制御部１１により、遮断器ＣＢ１を投入するとともに、遮断器ＣＢ２を開放して発電機５を停止する。
【００１８】
電圧検出制御部１２は、電力スイッチＰＳＷの入力側である、防災・保安負荷３の接続ラインの電圧の検出を行い、電力スイッチＰＳＷの投入／開放、蓄電池７の制御モードの切り換えの制御を行うものである。防災・保安負荷３の接続ラインの電圧が低下して所定値以下になると、電圧検出制御部１２により、電力スイッチＰＳＷを開放するとともに、蓄電池７の制御モードを連系運転時の電流制御から自立運転時の電圧制御に切り換える。防災・保安負荷３の接続ラインの電圧が確立して所定値に達すると、電圧検出制御部１２により、電力スイッチＰＳＷの左右（入力側と出力側）の系統を同期投入して、蓄電池７の制御モードを自立運転時の電圧制御から連系運転時の電流制御に切り換える。
【００１９】
以上のように本実施形態では、重要負荷４に蓄電池７と太陽光電池９とを接続して、これらを電力スイッチＰＳＷを介して商用系統１の給電ラインや発電機５に接続し、この電力スイッチＰＳＷの投入／開放に伴い、蓄電池７の制御モードを自立運転時の電圧制御と連系運転時の電流制御との切り換えを行う。ここで、電力スイッチＰＳＷの制御、蓄電池７の制御モードの切り換えは、電力スイッチＰＳＷの入力側の電圧検出に基づいて電圧検出制御部１２が行うのに対し、これとは関係なく、他方では、商用系統１の給電ラインの停電の検出に基づいて遮断器ＣＢ１、ＣＢ２の投入／開放、発電機５の起動／停止を行っている。
【００２０】
つまり、停電検出制御部１１と電圧検出制御部１２とは全く独立した検出、制御を行っている。このことにより、停電に伴う制御、連系運転と自立運転との切り換え制御をそれぞれが独立的に簡便に行うことができる。しかも、電圧検出制御部１２によりその入力側の電圧の判定による簡単な制御アルゴリズムで、結果的には、商用系統１の給電ラインの停電だけでなく、発電機５の起動遅れや燃料切れによる停止などにも対応した制御を行うことができる。さらに、蓄電池７と太陽光電池９とを組み合わせて使用するので、太陽光電池９が単独運転検出機能の動作によりトリップすることもなく、太陽光電池９の出力を有効に活用することができる。
【００２１】
図１（Ｂ）に示す制御部１０は、全体を監視制御するものであり、図１（Ａ）に示す停電検出制御部１１、電圧検出制御部１２を含むものとしてこれらと別の実施形態を示したものである。制御部１０は、停電検出信号１１′、電力スイッチＰＳＷの入力側である、防災・保安負荷３の接続ラインの電圧検出信号１２′、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２の開閉状態信号ｃｂ１′、ｃｂ２′、電力スイッチＰＳＷの開閉状態信号ｐｓｗ′、発電機５の運転状態信号５′、インバータ６の運転状態信号６′、蓄電池７の運転状態信号７′、パワーコンディショナー８の運転状態信号８′、太陽光電池９の運転状態信号９′をそれぞれ入力して監視する。そして、これらの入力結果に基づき、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２、電力スイッチＰＳＷの投入／開放や、発電機５の起動／停止、インバータ６の交直変換、蓄電池７の充放電、パワーコンディショナー８の交流変換を制御する。
【００２２】
本実施形態の重要負荷の自立運転制御システムでは、上記のような構成により平常運転時に遮断器ＣＢ１、電力スイッチＰＳＷを投入して、商用系統１の給電ラインから太陽光電池９の出力と合わせて一般負荷２、重要負荷４、防災・保安負荷３に給電すると共に、蓄電池７にも給電して所定の蓄電残存容量になるまで充電する。そして、商用系統１の給電ラインが停電すると、遮断器ＣＢ１及び電力スイッチＰＳＷを開放して、太陽光電池９と蓄電池７との自立運転により重要負荷４にのみ電力供給を継続する。同時に遮断器ＣＢ２を投入し発電機５を起動し、発電機５の電圧が確立すると、電力スイッチＰＳＷを投入して、発電機５から太陽光電池９の出力と合わせて重要負荷４、防災・保安負荷３に給電すると共に、蓄電池７にも給電して所定の蓄電残存容量になるまで適宜充電するように構成している。
【００２３】
また、商用系統１の給電ラインが長時間にわたり停電状態にあって、発電機５が長時間
運転を継続し、燃料枯渇（燃料切れ）になり発電機５が停止或いはその出力が低下すると、電圧低下の検出に基づき電力スイッチＰＳＷを開放して、蓄電池７と太陽光電池９との自立運転により重要負荷４にのみ電力供給を継続する。したがって、重要負荷４は、商用系統１の給電ラインの停電状態が長時間にわたり継続し、発電機５の燃料が枯渇しても、さらに引き続き蓄電池７と太陽光電池９から電力給電を継続することができる。また、蓄電池７と太陽光電池９とを併設することにより、太陽光電池９が単独運転検出機能が動作してトリップしてしまうのを回避することができ、太陽光電池９の発電出力を十分に活用することができる。
【００２４】
蓄電池７は、このように商用系統１の給電ラインが異常状態に陥り、さらにそれが長時間にわたることにより発電機５の燃料が枯渇しても、重要負荷４への給電を確保することを第１に使用される。そのため、上記のように所定の蓄電残存容量を保持するように充電されるが、平常運転時には、負荷の平準化運転を行うようにしてもよい。すなわち、一般負荷２や重要負荷４、防災・保安負荷３の増大に伴い、商用系統１の給電ラインから給電量が増大し上限となる所定の給電量を越える場合には、蓄電池７から放電して負荷の平準化を行う。そして、蓄電池７は、太陽光電池９が発電した余剰電力により充電されるとともに、各負荷への給電量が所定の水準まで低下しているときに商用系統１の給電ラインから充電される。このような連系運転によりピークカット運転や電力変動補償運転等の各種制御を行うと、契約電力を削減することができる。
【００２５】
太陽光電池９を備えることにより、その発電出力が負荷の電力供給と蓄電池７の充電に活用され、蓄電池７は、所定の蓄電残存容量になるまで太陽光電池９の発電出力、商用系統１の給電ラインから供給される電力、さらに発電機５の発電出力により充電される。したがって、商用系統１の給電ラインの異常時も、蓄電池７は、所定の蓄電残存容量になるまで太陽光電池９の発電出力、発電機５の発電出力により充電される。なお、太陽光電池９に代えて風力発電機や他の自然エネルギー発電装置を組み合わせた場合にも同様である。
【００２６】
さらに、本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムの実施の形態の制御を処理の流れにより説明する。図２は停電検出制御の処理の流れを説明する図、図３は重要負荷の自立運転の切り換え制御の処理の流れを説明する図、図４は発電機の燃料監視制御の処理の流れを説明する図である。
【００２７】
停電検出制御部１１により商用系統１の給電ラインの停電を検出して実行される停電検出制御の処理は、例えば図２に示すようにまず、商用系統１の給電ラインが停電の状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判定処理により停電と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、遮断器ＣＢ１が閉の状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１の判定処理により停電ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、遮断器ＣＢ１が開の状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００２８】
商用系統１の給電ラインが直前まで停電ではなかった場合、遮断器ＣＢ１が閉の状態にあるが、逆に以前からの停電であってその停電の状態が継続している場合には、停電が発生した時点で既に、遮断器ＣＢ１が開放されていることになる。したがって、ステップＳ１２の判定処理では、この時点で停電になったのか、以前からの停電の状態が継続しているのかを判定している。
【００２９】
それに対して、ステップＳ１６の判定処理では、商用系統１の給電ラインが停電と判定されたときとは逆に、この時点で停電が復旧したのか、以前から停電にはなっていなかったのかを判定している。すなわち、直前まで停電であってこの時点で停電が復旧した場合には、遮断器ＣＢ１が開の状態にあるが、以前から停電にはなっていない場合、遮断器Ｃ
Ｂ１は投入された状態にあるので、この時点でも遮断器ＣＢ１は閉の状態になっていることになる。
【００３０】
次に、ステップＳ１２の判定処理により遮断器ＣＢ１が閉の状態にない（開の状態）と判定された場合（ＮＯの場合）には、遮断器ＣＢ１を開の状態のままにしてステップＳ１１の処理に戻る。遮断器ＣＢ１が閉の状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、遮断器ＣＢ１を開放して給電ラインを遮断する（ステップＳ１３）。しかる後、例えば遮断器ＣＢ１の補助接点の状態から遮断器ＣＢ１が開放されたか否かを判定し（ステップＳ１４）、遮断器ＣＢ１が開放されると、遮断器ＣＢ２を投入して発電機５を起動する（ステップＳ１５）。しかる後、ステップＳ１１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３１】
また、ステップＳ１６の判定処理により遮断器ＣＢ１が開の状態でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、遮断器ＣＢ１を閉の状態のままにしてステップＳ１１の処理に戻る。遮断器ＣＢ１が開の状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、遮断器ＣＢ２を開放して発電機５を停止する（ステップＳ１７）。さらに、例えば遮断器ＣＢ２の補助接点の状態から遮断器ＣＢ２が開放されたか否かを判定し（ステップＳ１８）、遮断器ＣＢ２が開放されると、遮断器ＣＢ１を投入する（ステップＳ１９）。しかる後、ステップＳ１１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３２】
電圧検出制御部１２により電力スイッチＰＳＷの入力側である、防災・保安負荷３の接続ラインの電圧を検出して実行される重要負荷の自立運転の切り換え制御の処理は、例えば図３に示すようにまず、検出された電圧が基準値以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の判定処理により、検出された電圧が基準値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電力スイッチＰＳＷがオフの状態にあるか否かを判定し（ステップＳ２２）、ステップＳ２１の判定処理により、検出された電圧が基準値以上ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、電力スイッチＰＳＷがオンの状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００３３】
電力スイッチＰＳＷがオフの状態にあるときは、蓄電池７及び太陽光電池９により重要負荷の自立運転をしているときであり、電力スイッチＰＳＷがオンの状態にあるときは、商用系統１の給電ラインや発電機５の出力に基づく連系運転をしているときである。ここで、重要負荷の自立運転のときには蓄電池７の制御モードが電圧制御に、連系運転のときは蓄電池７の制御モードが電流制御に切り換えられる。
【００３４】
したがって、ステップＳ２２の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオフの状態にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、そのまま連系運転を継続してステップＳ２１の処理に戻る。ステップＳ２２の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオフの状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電力スイッチＰＳＷを投入して蓄電池７の制御モードを電流制御に切り換えることにより連系運転に切り換える（ステップＳ２３）。しかる後、ステップＳ２１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３５】
また、ステップＳ２４の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオンの状態にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、電力スイッチＰＳＷをオフの状態にしたままで重要負荷の自立運転を継続してステップＳ２１の処理に戻る。ステップＳ２４の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオンの状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電力スイッチＰＳＷを開放して蓄電池７の制御モードを電圧制御に切り換えることにより重要負荷の自立運転に切り換える（ステップＳ２５）。しかる後、ステップＳ２１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３６】
また、商用系統１の給電ラインの停電が長時間わたり継続して、発電機５が長時間にわたり運転されると、燃料切れが生じる。この場合には、発電機５が運転不能になるので、例えば図４に示すような発電機の燃料監視制御の処理が行われる。この制御処理では、燃料枯渇か否かを判定し（ステップＳ３１）、燃料枯渇と判定された場合には、遮断器ＣＢ２を開放して（ステップＳ３２）、発電機５を停止する（ステップＳ３３）。
【００３７】
燃料枯渇か否かは、例えば燃料タンクのレベルにより残量で判定される。また、非常停止など発電機５の異常事態による運転停止の場合を含めてもよい。さらに、燃料切れにより、発電機５の出力が徐々に低下するのを検出して判定してもよい。本実施形態では、燃料枯渇により発電機５が直ちに停止することなく、その出力が徐々に低下しても、電圧検出制御部１２により電圧の判定に基づき電力スイッチＰＳＷの開放に伴う自立運転が行われる。したがって、遮断器ＣＢ２は、最終的に発電機５の停止により開放し、それまでの間は、防災・保安負荷３に給電を継続させるようにすることも可能である。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、商用系統１の給電ラインの停電検出を行ったが、この停電検出は、給電ラインの異常状態の検出、給電量の検出、その他の給電状態の検出を行うものであってもよい。給電ラインの異常検出では、例えば電圧の異常（ＵＶＲ：不足電圧リレーやＯＶＲ：過電圧リレー）、周波数の異常（ＵＦＲやＯＦＲ）が検出される。また、重要負荷４の接続ラインにインバータＩＮＶ６を介して蓄電池７を接続し、パワーコンディショナーＰＣＳ８を介して太陽光電池９を接続する構成で示したが、インバータＩＮＶ６とパワーコンディショナーＰＣＳ８を共通化した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…商用系統、２…一般負荷、３…防災・保安負荷、４…重要負荷、５…発電機、６…インバータ、７…蓄電池、８…パワーコンディショナー、９…太陽光電池、１０…制御部、１１…停電検出制御部、１２…電圧検出制御部、ＣＢ１、ＣＢ２…遮断器、ＰＳＷ…電力スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電したときに、蓄電池及び太陽光電池により前記重要負荷に継続して電力供給を可能にする重要負荷の自立運転制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ2 削減を目的として太陽光発電や風力発電に代表される自然エネルギーの活用技術への取り組みが活発化している。太陽光発電を有効に活用する方法としては、通常時は商用系統と連系して電力供給を行い、商用系統停電等の非常時にＢＣＰ（Ｂusiness Ｃontinuity Ｐlan ：事業継続計画）用の電源として利用することが考えられる。太陽光発電は天候によって発電出力が大きく変動するため、停電時のバックアップ電源として利用するためにはベース電力を供給する分散型電源と組み合わせて電力供給を行う必要がある。ベース電力の供給には、一定規模以上の建物では法的に設置が義務づけられている発電機（以下、「非発」ともいう) を利用することが効率的である。これにより、非常時に非発はベース電力の供給を行い、太陽光発電は非発の燃料消費を抑制するための補助的電源として活用することが可能となる。
【０００３】
従来のシステムとしては、例えば太陽光電池の直流を交流に変換して電力ラインを介して出力し、電力系統と連系して負荷に交流電力を供給し、太陽光電池と蓄電池を併設することにより停電時に太陽光電池の出力変動を補償して負荷に交流電力を供給する太陽光発電用パワーコンデショナー（例えば、特許文献１参照）や、発電機電源と太陽光電池を備え、商用系統の停電時に発電機電源に切り換えて発電機電源と太陽光電池から負荷に電力を供給する発電機連系機能付系統連系形システム（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３５４６７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１０４８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の特許文献１で提案されている太陽光発電用パワーコンデショナーでは、日照の関係で太陽光電池の出力が少ない場合、自立負荷には実質的に蓄電池の蓄電容量しか電力が供給できない。また、特許文献２で提案されている発電機連系機能付系統連系形システムでは、停電直後の発電機電源が起動するまでの１０秒から４０秒程度の時間帯に電力供給が停止し、その間、太陽光電池だけでは安定した電力が供給できない。そのため、電力品質が悪化し、重要負荷にサーバなどのような高品質な電力が必要な機器が含まれる場合には、個別にＵＰＳ（Ｕninterruptible Ｐower Ｓupply ：無停電電源装置）等の設備を設置することが必要になる。また、太陽光電池は、電力品質が悪化すると、単独運転検出機能が動作してトリップしてしまうことがある。そのため、発電機電源の電力品質が悪化し或いは発電機電源が燃料枯渇により停止すると、太陽光電池があってもその単独運転検出機能が動作してトリップしてしまい、太陽光電池の発電出力が有効に活用できないという問題も生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、簡単な制御、構成により商用系統の停電等の異常状態が長時間継続しても、重要負荷の自立運転を可能とし、高品質な電力を継続して供給できるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムは、一般負荷が接続される商用系統の給電ラインに発電機と電力スイッチを介して重要負荷とを接続し、前記電力スイッチと重要負荷との接続ラインに交直変換器を介して蓄電池を接続するとともにパワーコンディショナーを介して太陽光電池を接続して、前記電力スイッチの入力側の電圧検出を行って前記電圧が所定値以下か否かを判定することにより、前記電圧が前記所定値に達していることを条件に前記電力スイッチを投入して前記蓄電池の制御モードを電流制御に切り換え、前記電圧が前記所定値以下に低下したことを条件に前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを電圧制御に切り換えることを特徴とする。
【０００７】
さらに、前記給電ラインと前記電力スイッチとの間に遮断器を接続し、前記遮断器と前記電力スイッチとの接続ラインに防災・保安負荷及び前記発電機を接続したことを特徴とし、前記給電ラインの停電検出を行い、前記給電ラインの停電を検出したことを条件に前記遮断器を開放して前記発電機を起動することを特徴とする。
【０００８】
また、重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電したときに、蓄電池及び太陽光電池により前記重要負荷に継続して電力供給を可能にする重要負荷の自立運転制御システムであって、前記給電ラインに遮断器を介して前記蓄電池及び太陽光電池並びに前記重要負荷に接続される電力スイッチと、前記電力スイッチの入力側に接続される発電機と、前記給電ラインに接続され停電を検出して前記遮断器の投入／開放及び前記発電機の起動／停止を制御する停電検出制御手段と、前記電力スイッチの入力側に接続され電圧を検出して前記電力スイッチの投入／開放及び前記蓄電池の制御モードの切り換えを制御する電圧検出制御手段とを備え、前記給電ラインの停電時に前記停電検出制御手段により前記遮断器を開放して前記発電機を起動し、前記電力スイッチの入力側の電圧低下時に前記電圧検出制御手段により前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを自立運転のための電圧制御に切り換えるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発電機と蓄電池と太陽光電池を組み合わせ、電力スイッチの入力側の電圧検出により電力スイッチの投入、開放を制御して蓄電池と太陽光電池による重要負荷の自立運転に連系運転からの切り換えを行うことができるので、簡単な制御、構成によりサーバー等の重要負荷に対して、高品質な電力供給を実現できる。しかも、停電直後の発電機が起動するまでの１０秒から４０秒程度の時間帯も高品質な電力供給が継続されるため、ＵＰＳ等の設備が不要となる。また、発電機の起動中も高品質な電力供給が継続できる。さらに、太陽光電池の単独運転検出機能の動作によりトリップすることを防止し、発電機の燃料が枯渇した後も太陽光電池の出力を利用しながら高品質な電力供給を継続でき、太陽光電池の出力を最大限に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムの実施の形態を説明する図である。
【図２】停電検出制御の処理の流れを説明する図である。
【図３】重要負荷の自立運転の切り換え制御の処理の流れを説明する図である。
【図４】発電機の燃料監視制御の処理の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムの実施の形態を説明する図であり、１は商用系統、２は一般負荷、３は防災・保安負荷、４は重要負荷、５は発電機、６はインバータ、７は蓄電池、８はパワーコンディショナー、９は太陽光電池、１０は制御部、１１は停電検出制御部、１２は電圧検出制御部、ＣＢ１、ＣＢ２は遮断器、ＰＳＷは電力スイッチを示す。
【００１２】
図１において、一般負荷２は、商用系統１の給電ラインに接続され、給電ラインが停電その他の異常状態に陥った時には給電が遮断される。防災・保安負荷３は、例えば防災負荷や保安負荷など重要度の高い負荷であって、遮断器ＣＢ１を介して給電ラインに接続される。この防災・保安負荷３の接続ラインには、さらに遮断器ＣＢ２を介して発電機５が接続されるとともに、電力スイッチＰＳＷを介して重要負荷４が接続され、給電ラインが停電したときには発電機５から電力供給される。重要負荷４は、例えばサーバなど、防災・保安負荷３よりさらに重要度の高い負荷である。この重要負荷４の接続ラインには、給電ラインが停電しても、発電機５が停止しても自立運転を可能にするため、インバータＩＮＶ６を介して蓄電池７が接続されるとともに、パワーコンディショナーＰＣＳ８を介して太陽光電池９が接続される。
【００１３】
発電機５は、重油やその他の燃料を動力源として商用系統１の給電ラインが異常状態に陥った時（停電時）に起動され、異常発生中は継続して運転されるものであり、商用系統１に代わって防災・保安負荷３及び重要負荷４に電力供給を継続する。しかし、商用系統１の給電ラインが長時間にわたり異常状態が継続して、発電機５が長時間運転を継続すると、燃料枯渇（燃料切れ）になり、運転停止に至る。
【００１４】
蓄電池７は、繰り返し充放電が可能なコンデンサや二次電池などであり、インバータ６を介して重要負荷４の接続ラインに接続して、商用系統１や太陽光電池９、発電機５により適宜充電され、一般負荷２や防災・保安負荷３、重要負荷４に放電する。インバータ６は、交流と直流との間を双方向に電力変換する双方向型の電力変換装置であり、商用系統１や太陽光電池９、発電機５から蓄電池７を充電するときの動作モードでは交流を直流に変換し、重要負荷４に蓄電池７から放電するときの動作モードでは直流を交流に変換する。
【００１５】
太陽光電池９は、パワーコンディショナー８を介して重要負荷４の接続ラインに接続して、一般負荷２や防災・保安負荷３、重要負荷４に独立して発電出力を供給するものである。パワーコンディショナー８は、重要負荷４の接続ラインの所定の周波数や電圧に適合していない太陽光電池９の直流出力を所定の交流電力に変換し、周波数や電圧を給電ラインの電力に適合させる。パワーコンディショナー８の出力部には、例えば電力を最大限に供給できるように電流制御方式のインバータを備えている。
【００１６】
遮断器ＣＢ１は、一般負荷２が接続される商用系統１の給電ラインが給電状態にある通常の負荷運転時に投入され、商用系統１の給電ラインが停電状態になると開放（遮断）される。遮断器ＣＢ２は、遮断器ＣＢ１が投入され商用系統１の給電ラインが給電状態にあると開放され、商用系統１の給電ラインが停電状態になると投入される。この遮断器ＣＢ２が投入されると、発電機５が起動されて発電出力が防災・保安負荷３や重要負荷４に給電され、発電機５が停止すると遮断器ＣＢ２も開放される。電力スイッチＰＳＷは、入力側の電圧が低下すると開放（遮断）され、入力側が電圧確立されると投入される。電力スイッチＰＳＷには、例えばＩＧＢＴなどの半導体スイッチが用いられるが遮断器でもよい。
【００１７】
停電検出制御部１１は、商用系統１の給電ラインの停電の検出を行い、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２の投入／開放、発電機５の起動／停止の制御を行うものである。商用系統１の給電ラインが停電すると、停電検出制御部１１により、遮断器ＣＢ１を開放するとともに、遮断器ＣＢ２を投入して発電機５を起動する。商用系統１の給電ラインの停電が復旧すると、停電検出制御部１１により、遮断器ＣＢ１を投入するとともに、遮断器ＣＢ２を開放して発電機５を停止する。
【００１８】
電圧検出制御部１２は、電力スイッチＰＳＷの入力側である、防災・保安負荷３の接続ラインの電圧の検出を行い、電力スイッチＰＳＷの投入／開放、蓄電池７の制御モードの切り換えの制御を行うものである。防災・保安負荷３の接続ラインの電圧が低下して所定値以下になると、電圧検出制御部１２により、電力スイッチＰＳＷを開放するとともに、蓄電池７の制御モードを連系運転時の電流制御から自立運転時の電圧制御に切り換える。防災・保安負荷３の接続ラインの電圧が確立して所定値に達すると、電圧検出制御部１２により、電力スイッチＰＳＷの左右（入力側と出力側）の系統を同期投入して、蓄電池７の制御モードを自立運転時の電圧制御から連系運転時の電流制御に切り換える。
【００１９】
以上のように本実施形態では、重要負荷４に蓄電池７と太陽光電池９とを接続して、これらを電力スイッチＰＳＷを介して商用系統１の給電ラインや発電機５に接続し、この電力スイッチＰＳＷの投入／開放に伴い、蓄電池７の制御モードを自立運転時の電圧制御と連系運転時の電流制御との切り換えを行う。ここで、電力スイッチＰＳＷの制御、蓄電池７の制御モードの切り換えは、電力スイッチＰＳＷの入力側の電圧検出に基づいて電圧検出制御部１２が行うのに対し、これとは関係なく、他方では、商用系統１の給電ラインの停電の検出に基づいて遮断器ＣＢ１、ＣＢ２の投入／開放、発電機５の起動／停止を行っている。
【００２０】
つまり、停電検出制御部１１と電圧検出制御部１２とは全く独立した検出、制御を行っている。このことにより、停電に伴う制御、連系運転と自立運転との切り換え制御をそれぞれが独立的に簡便に行うことができる。しかも、電圧検出制御部１２によりその入力側の電圧の判定による簡単な制御アルゴリズムで、結果的には、商用系統１の給電ラインの停電だけでなく、発電機５の起動遅れや燃料切れによる停止などにも対応した制御を行うことができる。さらに、蓄電池７と太陽光電池９とを組み合わせて使用するので、太陽光電池９が単独運転検出機能の動作によりトリップすることもなく、太陽光電池９の出力を有効に活用することができる。
【００２１】
図１（Ｂ）に示す制御部１０は、全体を監視制御するものであり、図１（Ａ）に示す停電検出制御部１１、電圧検出制御部１２を含むものとしてこれらと別の実施形態を示したものである。制御部１０は、停電検出信号１１′、電力スイッチＰＳＷの入力側である、防災・保安負荷３の接続ラインの電圧検出信号１２′、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２の開閉状態信号ｃｂ１′、ｃｂ２′、電力スイッチＰＳＷの開閉状態信号ｐｓｗ′、発電機５の運転状態信号５′、インバータ６の運転状態信号６′、蓄電池７の運転状態信号７′、パワーコンディショナー８の運転状態信号８′、太陽光電池９の運転状態信号９′をそれぞれ入力して監視する。そして、これらの入力結果に基づき、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２、電力スイッチＰＳＷの投入／開放や、発電機５の起動／停止、インバータ６の交直変換、蓄電池７の充放電、パワーコンディショナー８の交流変換を制御する。
【００２２】
本実施形態の重要負荷の自立運転制御システムでは、上記のような構成により平常運転時に遮断器ＣＢ１、電力スイッチＰＳＷを投入して、商用系統１の給電ラインから太陽光電池９の出力と合わせて一般負荷２、重要負荷４、防災・保安負荷３に給電すると共に、蓄電池７にも給電して所定の蓄電残存容量になるまで充電する。そして、商用系統１の給電ラインが停電すると、遮断器ＣＢ１及び電力スイッチＰＳＷを開放して、太陽光電池９と蓄電池７との自立運転により重要負荷４にのみ電力供給を継続する。同時に遮断器ＣＢ２を投入し発電機５を起動し、発電機５の電圧が確立すると、電力スイッチＰＳＷを投入して、発電機５から太陽光電池９の出力と合わせて重要負荷４、防災・保安負荷３に給電すると共に、蓄電池７にも給電して所定の蓄電残存容量になるまで適宜充電するように構成している。
【００２３】
また、商用系統１の給電ラインが長時間にわたり停電状態にあって、発電機５が長時間
運転を継続し、燃料枯渇（燃料切れ）になり発電機５が停止或いはその出力が低下すると、電圧低下の検出に基づき電力スイッチＰＳＷを開放して、蓄電池７と太陽光電池９との自立運転により重要負荷４にのみ電力供給を継続する。したがって、重要負荷４は、商用系統１の給電ラインの停電状態が長時間にわたり継続し、発電機５の燃料が枯渇しても、さらに引き続き蓄電池７と太陽光電池９から電力給電を継続することができる。また、蓄電池７と太陽光電池９とを併設することにより、太陽光電池９が単独運転検出機能が動作してトリップしてしまうのを回避することができ、太陽光電池９の発電出力を十分に活用することができる。
【００２４】
蓄電池７は、このように商用系統１の給電ラインが異常状態に陥り、さらにそれが長時間にわたることにより発電機５の燃料が枯渇しても、重要負荷４への給電を確保することを第１に使用される。そのため、上記のように所定の蓄電残存容量を保持するように充電されるが、平常運転時には、負荷の平準化運転を行うようにしてもよい。すなわち、一般負荷２や重要負荷４、防災・保安負荷３の増大に伴い、商用系統１の給電ラインから給電量が増大し上限となる所定の給電量を越える場合には、蓄電池７から放電して負荷の平準化を行う。そして、蓄電池７は、太陽光電池９が発電した余剰電力により充電されるとともに、各負荷への給電量が所定の水準まで低下しているときに商用系統１の給電ラインから充電される。このような連系運転によりピークカット運転や電力変動補償運転等の各種制御を行うと、契約電力を削減することができる。
【００２５】
太陽光電池９を備えることにより、その発電出力が負荷の電力供給と蓄電池７の充電に活用され、蓄電池７は、所定の蓄電残存容量になるまで太陽光電池９の発電出力、商用系統１の給電ラインから供給される電力、さらに発電機５の発電出力により充電される。したがって、商用系統１の給電ラインの異常時も、蓄電池７は、所定の蓄電残存容量になるまで太陽光電池９の発電出力、発電機５の発電出力により充電される。なお、太陽光電池９に代えて風力発電機や他の自然エネルギー発電装置を組み合わせた場合にも同様である。
【００２６】
さらに、本発明に係る重要負荷の自立運転制御システムの実施の形態の制御を処理の流れにより説明する。図２は停電検出制御の処理の流れを説明する図、図３は重要負荷の自立運転の切り換え制御の処理の流れを説明する図、図４は発電機の燃料監視制御の処理の流れを説明する図である。
【００２７】
停電検出制御部１１により商用系統１の給電ラインの停電を検出して実行される停電検出制御の処理は、例えば図２に示すようにまず、商用系統１の給電ラインが停電の状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判定処理により停電と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、遮断器ＣＢ１が閉の状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１２）、ステップＳ１１の判定処理により停電ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、遮断器ＣＢ１が開の状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００２８】
商用系統１の給電ラインが直前まで停電ではなかった場合、遮断器ＣＢ１が閉の状態にあるが、逆に以前からの停電であってその停電の状態が継続している場合には、停電が発生した時点で既に、遮断器ＣＢ１が開放されていることになる。したがって、ステップＳ１２の判定処理では、この時点で停電になったのか、以前からの停電の状態が継続しているのかを判定している。
【００２９】
それに対して、ステップＳ１６の判定処理では、商用系統１の給電ラインが停電と判定されたときとは逆に、この時点で停電が復旧したのか、以前から停電にはなっていなかったのかを判定している。すなわち、直前まで停電であってこの時点で停電が復旧した場合には、遮断器ＣＢ１が開の状態にあるが、以前から停電にはなっていない場合、遮断器Ｃ
Ｂ１は投入された状態にあるので、この時点でも遮断器ＣＢ１は閉の状態になっていることになる。
【００３０】
次に、ステップＳ１２の判定処理により遮断器ＣＢ１が閉の状態にない（開の状態）と判定された場合（ＮＯの場合）には、遮断器ＣＢ１を開の状態のままにしてステップＳ１１の処理に戻る。遮断器ＣＢ１が閉の状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、遮断器ＣＢ１を開放して給電ラインを遮断する（ステップＳ１３）。しかる後、例えば遮断器ＣＢ１の補助接点の状態から遮断器ＣＢ１が開放されたか否かを判定し（ステップＳ１４）、遮断器ＣＢ１が開放されると、遮断器ＣＢ２を投入して発電機５を起動する（ステップＳ１５）。しかる後、ステップＳ１１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３１】
また、ステップＳ１６の判定処理により遮断器ＣＢ１が開の状態でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、遮断器ＣＢ１を閉の状態のままにしてステップＳ１１の処理に戻る。遮断器ＣＢ１が開の状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、遮断器ＣＢ２を開放して発電機５を停止する（ステップＳ１７）。さらに、例えば遮断器ＣＢ２の補助接点の状態から遮断器ＣＢ２が開放されたか否かを判定し（ステップＳ１８）、遮断器ＣＢ２が開放されると、遮断器ＣＢ１を投入する（ステップＳ１９）。しかる後、ステップＳ１１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３２】
電圧検出制御部１２により電力スイッチＰＳＷの入力側である、防災・保安負荷３の接続ラインの電圧を検出して実行される重要負荷の自立運転の切り換え制御の処理は、例えば図３に示すようにまず、検出された電圧が基準値以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の判定処理により、検出された電圧が基準値以上であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電力スイッチＰＳＷがオフの状態にあるか否かを判定し（ステップＳ２２）、ステップＳ２１の判定処理により、検出された電圧が基準値以上ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、電力スイッチＰＳＷがオンの状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００３３】
電力スイッチＰＳＷがオフの状態にあるときは、蓄電池７及び太陽光電池９により重要負荷の自立運転をしているときであり、電力スイッチＰＳＷがオンの状態にあるときは、商用系統１の給電ラインや発電機５の出力に基づく連系運転をしているときである。ここで、重要負荷の自立運転のときには蓄電池７の制御モードが電圧制御に、連系運転のときは蓄電池７の制御モードが電流制御に切り換えられる。
【００３４】
したがって、ステップＳ２２の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオフの状態にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、そのまま連系運転を継続してステップＳ２１の処理に戻る。ステップＳ２２の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオフの状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電力スイッチＰＳＷを投入して蓄電池７の制御モードを電流制御に切り換えることにより連系運転に切り換える（ステップＳ２３）。しかる後、ステップＳ２１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３５】
また、ステップＳ２４の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオンの状態にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、電力スイッチＰＳＷをオフの状態にしたままで重要負荷の自立運転を継続してステップＳ２１の処理に戻る。ステップＳ２４の判定処理により電力スイッチＰＳＷがオンの状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、電力スイッチＰＳＷを開放して蓄電池７の制御モードを電圧制御に切り換えることにより重要負荷の自立運転に切り換える（ステップＳ２５）。しかる後、ステップＳ２１の処理に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。
【００３６】
また、商用系統１の給電ラインの停電が長時間わたり継続して、発電機５が長時間にわたり運転されると、燃料切れが生じる。この場合には、発電機５が運転不能になるので、例えば図４に示すような発電機の燃料監視制御の処理が行われる。この制御処理では、燃料枯渇か否かを判定し（ステップＳ３１）、燃料枯渇と判定された場合には、遮断器ＣＢ２を開放して（ステップＳ３２）、発電機５を停止する（ステップＳ３３）。
【００３７】
燃料枯渇か否かは、例えば燃料タンクのレベルにより残量で判定される。また、非常停止など発電機５の異常事態による運転停止の場合を含めてもよい。さらに、燃料切れにより、発電機５の出力が徐々に低下するのを検出して判定してもよい。本実施形態では、燃料枯渇により発電機５が直ちに停止することなく、その出力が徐々に低下しても、電圧検出制御部１２により電圧の判定に基づき電力スイッチＰＳＷの開放に伴う自立運転が行われる。したがって、遮断器ＣＢ２は、最終的に発電機５の停止により開放し、それまでの間は、防災・保安負荷３に給電を継続させるようにすることも可能である。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、商用系統１の給電ラインの停電検出を行ったが、この停電検出は、給電ラインの異常状態の検出、給電量の検出、その他の給電状態の検出を行うものであってもよい。給電ラインの異常検出では、例えば電圧の異常（ＵＶＲ：不足電圧リレーやＯＶＲ：過電圧リレー）、周波数の異常（ＵＦＲやＯＦＲ）が検出される。また、重要負荷４の接続ラインにインバータＩＮＶ６を介して蓄電池７を接続し、パワーコンディショナーＰＣＳ８を介して太陽光電池９を接続する構成で示したが、インバータＩＮＶ６とパワーコンディショナーＰＣＳ８を共通化した構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…商用系統、２…一般負荷、３…防災・保安負荷、４…重要負荷、５…発電機、６…インバータ、７…蓄電池、８…パワーコンディショナー、９…太陽光電池、１０…制御部、１１…停電検出制御部、１２…電圧検出制御部、ＣＢ１、ＣＢ２…遮断器、ＰＳＷ…電力スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般負荷が接続される商用系統の給電ラインに発電機と電力スイッチを介して重要負荷とを接続し、前記電力スイッチと重要負荷との接続ラインに交直変換器を介して蓄電池を接続するとともにパワーコンディショナーを介して太陽光電池を接続して、前記電力スイッチの入力側の電圧検出を行って前記電圧が所定値以下か否かを判定することにより、前記電圧が前記所定値に達していることを条件に前記電力スイッチを投入して前記蓄電池の制御モードを電流制御に切り換え、前記電圧が前記所定値以下に低下したことを条件に前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを電圧制御に切り換えることを特徴とする重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項２】
前記給電ラインと前記電力スイッチとの間に遮断器を接続し、前記遮断器と前記電力スイッチとの接続ラインに防災・保安負荷及び前記発電機を接続したことを特徴とする請求項１に記載の重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項３】
前記給電ラインの停電検出を行い、前記給電ラインの停電を検出したことを条件に前記遮断器を開放して前記発電機を起動することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項４】
重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電したときに、蓄電池及び太陽光電池により前記重要負荷に継続して電力供給を可能にする重要負荷の自立運転制御システムであって、
前記給電ラインに遮断器を介して前記蓄電池及び太陽光電池並びに前記重要負荷に接続される電力スイッチと、
前記電力スイッチの入力側に接続される発電機と、
前記給電ラインに接続され停電を検出して前記遮断器の投入／開放及び前記発電機の起動／停止を制御する停電検出制御手段と、
前記電力スイッチの入力側に接続され電圧を検出して前記電力スイッチの投入／開放及び前記蓄電池の制御モードの切り換えを制御する電圧検出制御手段と
を備え、前記給電ラインの停電時に前記停電検出制御手段により前記遮断器を開放して前記発電機を起動し、前記電力スイッチの入力側の電圧低下時に前記電圧検出制御手段により前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを自立運転のための電圧制御に切り換えるようにしたことを特徴とする重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項１】
一般負荷が接続される商用系統の給電ラインに発電機と電力スイッチを介して重要負荷とを接続し、前記電力スイッチと重要負荷との接続ラインに交直変換器を介して蓄電池を接続するとともにパワーコンディショナーを介して太陽光電池を接続して、前記電力スイッチの入力側の電圧検出を行って前記電圧が所定値以下か否かを判定することにより、前記電圧が前記所定値に達していることを条件に前記電力スイッチを投入して前記蓄電池の制御モードを電流制御に切り換え、前記電圧が前記所定値以下に低下したことを条件に前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを電圧制御に切り換えることを特徴とする重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項２】
前記給電ラインと前記電力スイッチとの間に遮断器を接続し、前記遮断器と前記電力スイッチとの接続ラインに防災・保安負荷及び前記発電機を接続したことを特徴とする請求項１に記載の重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項３】
前記給電ラインの停電検出を行い、前記給電ラインの停電を検出したことを条件に前記遮断器を開放して前記発電機を起動することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の重要負荷の自立運転制御システム。
【請求項４】
重要負荷に電力供給を行う商用系統の給電ラインが停電したときに、蓄電池及び太陽光電池により前記重要負荷に継続して電力供給を可能にする重要負荷の自立運転制御システムであって、
前記給電ラインに遮断器を介して前記蓄電池及び太陽光電池並びに前記重要負荷に接続される電力スイッチと、
前記電力スイッチの入力側に接続される発電機と、
前記給電ラインに接続され停電を検出して前記遮断器の投入／開放及び前記発電機の起動／停止を制御する停電検出制御手段と、
前記電力スイッチの入力側に接続され電圧を検出して前記電力スイッチの投入／開放及び前記蓄電池の制御モードの切り換えを制御する電圧検出制御手段と
を備え、前記給電ラインの停電時に前記停電検出制御手段により前記遮断器を開放して前記発電機を起動し、前記電力スイッチの入力側の電圧低下時に前記電圧検出制御手段により前記電力スイッチを開放して前記蓄電池の制御モードを自立運転のための電圧制御に切り換えるようにしたことを特徴とする重要負荷の自立運転制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１０４１２（Ｐ２０１１−１０４１２Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９６６１（Ｐ２００９−１４９６６１）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００１０６２７６）サンケン電気株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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