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技術 電力変換システム、試験方法、及びプログラム

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 吉武晃中本篤志
出願日 2019年6月28日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-122432
公開日 2021年1月28日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-010224
状態 未査定
技術分野 交流の給配電 非常保護回路装置(単入力保護リレー)
主要キーワード 接合関係 非住宅 試験入力 中性相 試験スイッチ 運転モード切替 試験電流 デプレッション形
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

漏電検出機能動作試験に要する手間を軽減すること。

解決手段

電力変換システム100は、漏電計測部7と、電流供給部8と、制御部10と、を備える。漏電計測部7は、自立系統SY2を流れる漏電電流計測する。自立系統SY2は、電力系統SY1とは独立して分散型電源からの電力を出力する。電流供給部8は、自立系統SY2以外の外部電源P1から漏電計測部7に試験電流I1を供給する。制御部10は、動作試験を実行する。動作試験は、電流供給部8を制御して漏電計測部7に試験電流I1を供給させ、漏電計測部7の計測結果に基づいて、漏電計測部7の状態を判定する処理である。

概要

背景

特許文献1には、系統連系システム電力変換システム)が開示されている。この系統連系システムは、電力変換部と、自立運転用ブレーカと、運転モード切替回路と、を備えている。電力変換部は、分散電源から供給される直流電力交流に変換する。自立運転用ブレーカは、自立運転時に給電される負荷と電力変換部との間に挿入される。運転モード切替回路は、外部から入力されるモード切替信号に応じて系統連系運転と自立運転との切替を行う。

概要

漏電検出機能動作試験に要する手間を軽減すること。電力変換システム100は、漏電計測部7と、電流供給部8と、制御部10と、を備える。漏電計測部7は、自立系統SY2を流れる漏電電流計測する。自立系統SY2は、電力系統SY1とは独立して分散型電源からの電力を出力する。電流供給部8は、自立系統SY2以外の外部電源P1から漏電計測部7に試験電流I1を供給する。制御部10は、動作試験を実行する。動作試験は、電流供給部8を制御して漏電計測部7に試験電流I1を供給させ、漏電計測部7の計測結果に基づいて、漏電計測部7の状態を判定する処理である。

目的

本開示は、上記の点に鑑みてなされており、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することのできる電力変換システム、試験方法、及びプログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電力系統とは独立して分散型電源からの電力を出力する自立系統を流れる漏電電流計測する漏電計測部と、前記自立系統以外の外部電源から前記漏電計測部に試験電流を供給する電流供給部と、前記電流供給部を制御して前記漏電計測部に前記試験電流を供給させ、前記漏電計測部の計測結果に基づいて、前記漏電計測部の状態を判定する動作試験を実行する制御部と、を備える、電力変換システム

請求項2

前記外部電源は、前記電力系統である、請求項1記載の電力変換システム。

請求項3

前記自立系統を開閉する開閉部を更に備え、前記制御部は、前記漏電計測部の計測結果に基づいて、前記開閉部を制御する、請求項1又は2に記載の電力変換システム。

請求項4

前記制御部は、自立運転が行われていない期間において、前記動作試験を実行する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換システム。

請求項5

前記制御部は、前記漏電計測部で計測される前記試験電流の大きさと、所定の電流範囲とを比較して、前記漏電計測部の状態を判定する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換システム。

請求項6

前記電力系統の系統電圧を計測する電圧計測部を更に備え、前記制御部は、前記電圧計測部の計測結果に基づいて、前記所定の電流範囲を求める、請求項5記載の電力変換システム。

請求項7

前記試験電流は、交流電流である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力変換システム。

請求項8

前記制御部は、自立運転が行われていない期間において、所定のタイミングごとに前記動作試験を実行する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換システム。

請求項9

前記動作試験の試験結果を出力する出力部を更に備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力変換システム。

請求項10

電力系統とは独立して分散型電源からの電力を出力する自立系統を流れる漏電電流を計測する漏電計測部に、前記自立系統以外の外部電源から試験電流を供給する供給ステップと、前記漏電計測部の計測結果に基づいて、前記漏電計測部の状態を判定する判定ステップと、を有する、試験方法

請求項11

1以上のプロセッサに、請求項10記載の試験方法を実行させる、プログラム

技術分野

0001

本開示は、一般に電力変換システム試験方法、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、漏電の有無を試験する機能を有する電力変換システム、漏電の有無の試験方法、及びプログラムに関する。

背景技術

0002

特許文献1には、系統連系システム(電力変換システム)が開示されている。この系統連系システムは、電力変換部と、自立運転用ブレーカと、運転モード切替回路と、を備えている。電力変換部は、分散電源から供給される直流電力交流に変換する。自立運転用ブレーカは、自立運転時に給電される負荷と電力変換部との間に挿入される。運転モード切替回路は、外部から入力されるモード切替信号に応じて系統連系運転と自立運転との切替を行う。

先行技術

0003

特開2010−259170号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載の電力変換システムにおいて、自立運転時の漏電の有無を検出する機能を持たせる場合、漏電ブレーカを設置することが考えられる。しかしながら、漏電ブレーカにおいては、漏電ブレーカ(漏電検出機能)が正常に動作しているか否かの動作試験手動で行わなければならず、手間が掛かるという問題があった。

0005

本開示は、上記の点に鑑みてなされており、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することのできる電力変換システム、試験方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本開示の一態様に係る電力変換システムは、漏電計測部と、電流供給部と、制御部と、を備える。前記漏電計測部は、自立系統を流れる漏電電流計測する。前記自立系統は、電力系統とは独立して分散型電源からの電力を出力する。前記電流供給部は、前記自立系統以外の外部電源から前記漏電計測部に試験電流を供給する。前記制御部は、動作試験を実行する。前記動作試験は、前記電流供給部を制御して前記漏電計測部に前記試験電流を供給させ、前記漏電計測部の計測結果に基づいて、前記漏電計測部の状態を判定する処理である。

0007

本開示の一態様に係る試験方法は、供給ステップと、判定ステップと、を有する。前記供給ステップは、自立系統を流れる漏電電流を計測する漏電計測部に、前記自立系統以外の外部電源から試験電流を供給するステップである。前記自立系統は、電力系統とは独立して分散型電源からの電力を出力する。前記判定ステップは、前記漏電計測部の計測結果に基づいて、前記漏電計測部の状態を判定するステップである。

0008

本開示の一態様に係るプログラムは、1以上のプロセッサに、上記の試験方法を実行させる。

発明の効果

0009

本開示は、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することができる、という利点がある。

図面の簡単な説明

0010

図1は、本開示の一実施形態に係る電力変換システムの要部を示す概略回路図である。
図2は、同上の電力変換システムを示す概略回路図である。
図3は、同上の電力変換システムの動作を示すフローチャートである。
図4は、比較例の電力変換システムの要部を示す概略回路図である。

実施例

0011

(1)概要
本実施形態の電力変換システム100は、図1及び図2に示すように、分散型電源1を単相3線式の電力系統SY1に系統連系させるシステムである。本開示でいう「電力系統」は、電力会社等の電気事業者需要家受電設備に電力を供給するためのシステム全体を意味する。本実施形態では、一例として、このような電力変換システム100が、オフィスビル病院商業施設及び学校等の、非住宅施設に導入される場合を想定して説明する。

0012

電力変換システム100は、図1に示すように、漏電計測部7と、電流供給部8と、制御部10と、を備えている。

0013

漏電計測部7は、自立系統SY2を流れる漏電電流を計測する。本実施形態では、漏電計測部7は、自立系統SY2に漏電が発生していない状態においては漏電電流を計測しないが、自立系統SY2に漏電が発生している状態においては漏電電流を計測することになる。自立系統SY2は、電力系統SY1とは独立して分散型電源1からの電力を出力する。例えば電力系統SY1の停電などの異常時において、電力変換システム100は、解列リレー5を開放し、電力系統SY1から解列された状態で交流電力を出力する自立運転を行う。自立系統SY2は、この自立運転中において、自立系統SY2に接続された負荷に交流電力を出力する。本開示でいう「接続する」は、端子電子部品、又は電線等の要素同士を機械的に接続することの他、要素同士を電気的に接続することを含んでいる。

0014

電流供給部8は、自立系統SY2以外の外部電源P1から漏電計測部7に試験電流I1を供給する。本実施形態では、外部電源P1は、電力系統SY1である。本開示でいう「試験電流」とは、漏電計測部7の動作試験を行う際に漏電計測部7に試験的に供給される電流であって、実際に自立系統SY2に漏電が発生した際に自立系統SY2に流れる漏電電流と同程度の大きさの電流である。つまり、試験電流は、漏電計測部7にて擬似的に漏電電流として計測され得る電流である。

0015

制御部10は、動作試験を実行する機能を有している。動作試験は、電流供給部8を制御して漏電計測部7に試験電流I1を供給させ、漏電計測部7の計測結果に基づいて、漏電計測部7の状態を判定する処理である。本開示でいう「漏電計測部の状態」とは、漏電計測部が正常に動作しているか否かの状態を表している。

0016

上述のように、本実施形態では、制御部10が電流供給部8を制御することにより、動作試験を実行することが可能である。このため、本実施形態では、例えば作業者が電力変換システム100の設置場所まで赴かなくても、遠隔制御により動作試験を実行することが可能である。また、本実施形態では、例えば作業者が動作試験を行うための操作をせずとも、定期的に自動で動作試験を実行することが可能である。したがって、本実施形態では、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することができる、という利点がある。

0017

(2)詳細
本実施形態に係る電力変換システム100は、図1に示すように、漏電計測部7と、電流供給部8と、電圧計測部9と、制御部10と、出力部20と、を備えている。また、電力変換システム100は、図2に示すように、入力キャパシタC0及び出力キャパシタC1と、整流素子D1と、DC/DCコンバータ2と、インバータ3と、ノイズフィルタ4と、解列リレー5と、自立リレー6と、を更に備えている。漏電計測部7、電流供給部8、電圧計測部9、制御部10、及び出力部20は、いずれも1つの筐体101に収納されている。また、入力キャパシタC0及び出力キャパシタC1、整流素子D1、DC/DCコンバータ2、インバータ3、ノイズフィルタ4、解列リレー5、並びに自立リレー6も筐体101に収納されている。

0018

電力変換システム100には、図2に示すように、分散型電源1が接続されている。本実施形態では、分散型電源1は、太陽電池を含む太陽光発電装置である。以下では、分散型電源1が電力変換システム100の構成要素に含まれないとして説明するが、分散型電源1が電力変換システム100の構成要素に含まれていてもよい。

0019

入力キャパシタC0は、図2に示すように、分散型電源1とDC/DCコンバータ2との間に接続されている。入力キャパシタC0の第1電極13は、分散型電源1の正極11、及びDC/DCコンバータ2の高電位入力端に接続されている。入力キャパシタC0の第2電極14は、分散型電源1の負極12、及びDC/DCコンバータ2の低電位の入力端に接続されている。入力キャパシタC0は、分散型電源1の出力する直流電圧を安定化する機能を有している。

0020

DC/DCコンバータ2は、非絶縁方式の昇圧型のDC/DCコンバータであり、図2に示すように、インダクタL0と、ダイオードD0と、スイッチング素子Q0と、を有している。インダクタL0の第1端は、DC/DCコンバータ2の高電位の入力端に接続され、入力キャパシタC0の第1電極13に接続されている。インダクタL0の第2端は、ダイオードD0のアノードに接続されている。ダイオードD0のカソードは、DC/DCコンバータ2の高電位の出力端に接続され、出力キャパシタC1の第1電極15に接続されている。

0021

スイッチング素子Q0は、エンハンスメント型のnチャネルMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)からなる。スイッチング素子Q0のソースは、DC/DCコンバータ2の低電位の入力端及び出力端に接続され、入力キャパシタC0の第2電極14に接続されている。スイッチング素子Q0のドレインは、インダクタL0の第2端及びダイオードD0のアノードの接続点に接続されている。スイッチング素子Q0は、制御部10から与えられる制御信号S0によりオンオフする。スイッチング素子Q0はMOSFETに限定されず、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、又はバイポーラトランジスタ等の他の半導体スイッチ素子であってもよい。

0022

DC/DCコンバータ2は、スイッチング素子Q0が制御部10によりPWM(Pulse Width Modulation)制御されることで、入力キャパシタC0の両端電圧を昇圧可能である。具体的には、制御部10は、スイッチング素子Q0をスイッチング制御することで、入力キャパシタC0の両端電圧を昇圧し、昇圧した直流電圧を出力キャパシタC1及びインバータ3に出力する。

0023

出力キャパシタC1は、図2に示すように、DC/DCコンバータ2とインバータ3との間に接続されている。出力キャパシタC1の第1電極15は、DC/DCコンバータ2の高電位の出力端、及びインバータ3の高電位の入力端に接続されている。出力キャパシタC1の第2電極16は、DC/DCコンバータ2の低電位の出力端、及びインバータ3の低電位の入力端に接続されている。出力キャパシタC1は、DC/DCコンバータ2の出力する直流電圧を安定化する機能を有している。

0024

整流素子D1のアノードは、図2に示すように、出力キャパシタC1の第2電極16、及びインバータ3の低電位の入力端に接続されている。整流素子D1のカソードは、DC/DCコンバータ2の低電位の入力端に接続され、スイッチング素子Q0のソースに接続されている。整流素子D1は、分散型電源1の負極12から出力キャパシタC1に向かって電流が流れるのを阻止する。

0025

インバータ3は、図2に示すように、フルブリッジ接続された4つのスイッチング素子Q1〜Q4を有している。スイッチング素子Q1〜Q4は、いずれもデプレッション形のnチャネルMOSFETからなる。スイッチング素子Q1〜Q4は、MOSFETに限定されず、例えば、IGBT、又はバイポーラトランジスタ等の他の半導体スイッチ素子であってもよい。

0026

インバータ3では、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q3の直列回路と、スイッチング素子Q2及びスイッチング素子Q4の直列回路とが、出力キャパシタC1の両端間に対して並列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q2のドレインは、DC/DCコンバータ2の高電位の出力端、及び出力キャパシタC1の第1電極15に接続されている。スイッチング素子Q3,Q4のソースは、いずれもDC/DCコンバータ2の低電位の出力端、および出力キャパシタC1の第2電極16に接続されている。

0027

スイッチング素子Q1のソースとスイッチング素子Q3のドレインとの接続点(第1接続点)は、ノイズフィルタ4のインダクタL11及び解列リレー5の第1接点部51を介して、電力系統SY1の第1電圧相図1の「U」相)に接続されている。また、第1接続点は、ノイズフィルタ4のインダクタL11及び自立リレー6の第1接点部61を介して、自立系統SY2の第1電圧相(図1の「L1」相)にも接続されている。スイッチング素子Q2のソースとスイッチング素子Q4のドレインとの接続点(第2接続点)は、ノイズフィルタ4のインダクタL12及び解列リレー5の第2接点部52を介して、電力系統SY1の第2電圧相(図1の「W」相)に接続されている。また、第2接続点は、ノイズフィルタ4のインダクタL12及び自立リレー6の第2接点部62を介して、自立系統SY2の第2電圧相(図1の「L2」相)にも接続されている。

0028

インバータ3は、双方向のDC/ACコンバータである。インバータ3は、スイッチング素子Q1〜Q4が制御部10によりPWM制御されることで、直流電圧から交流電圧、又は交流電圧から直流電圧への変換を行う。つまり、インバータ3は、出力キャパシタC1からの直流電力を交流電力に変換して電力系統SY1へ出力する機能と、電力系統SY1からの交流電力を直流電力に変換して出力キャパシタC1へ出力する機能と、を有する。また、インバータ3は、解列リレー5が開放され、自立リレー6が閉成されている場合に、出力キャパシタC1からの直流電力を交流電力に変換して自立系統SY2へ出力する機能を有する。

0029

ノイズフィルタ4は、図2に示すように、2つのインダクタL11,L12と、キャパシタC2と、を有している。インダクタL11の第1端は、スイッチング素子Q1のソース及びスイッチング素子Q3のドレインの接続点(第1接続点)に接続されている。インダクタL11の第2端は、解列リレー5の第1接点部51及び自立リレー6の第1接点部61に接続されている。インダクタL12の第1端は、スイッチング素子Q2のソース及びスイッチング素子Q4のドレインの接続点(第2接続点)に接続されている。インダクタL12の第2端は、解列リレー5の第2接点部52及び自立リレー6の第2接点部62に接続されている。また、インダクタL11の第2端とインダクタL12の第2端との間には、キャパシタC2が接続されている。ノイズフィルタ4は、インバータ3の出力する交流電圧の高周波成分を除去し正弦波状の電圧を生成する機能を有している。

0030

解列リレー5は、図2に示すように、第1接点部51と、第2接点部52と、を備える。第1接点部51及び第2接点部52は、制御部10から与えられる制御信号S10により、同時にオン又は同時にオフする。解列リレー5は、第1接点部51及び第2接点部52が同時にオンする場合にインバータ3を電力系統SY1に並列させ、同時にオフする場合にインバータ3を電力系統SY1から解列させる。

0031

自立リレー6は、図2に示すように、第1接点部61と、第2接点部62と、を備える。第1接点部61及び第2接点部62は、制御部10から与えられる制御信号S20により、同時にオン又は同時にオフする。自立リレー6は、第1接点部61及び第2接点部62が同時にオンする場合にインバータ3を自立系統SY2に並列させ、同時にオフする場合にインバータ3を自立系統SY2から解列させる。つまり、自立リレー6は、自立系統SY2を開閉する開閉部6に相当する。

0032

漏電計測部7は、図1に示すように、自立系統SY2の第1電圧相(図1の「L1」相)、第2電圧相(図1の「L2」相)、及び中性相図1の「N」相)の電路に設置され、自立系統SY2を流れる漏電電流を計測する。本実施形態では、漏電計測部7は、零相変流器(Zero-phase Current Transformer:ZCT)を含んでいる。漏電計測部7は、自立系統SY2の第1電圧相(「L1」相)、第2電圧相(「L2」相)、及び中性相(「N」相)の各々を流れる電流の差分に応じた信号を出力する。具体的には、漏電計測部7は、自立系統SY2に漏電が発生していない場合においては、各相を流れる電流の差分が殆ど生じないので、殆ど零レベルの信号を出力することになる。一方、漏電計測部7は、自立系統SY2に漏電が発生している場合においては、各相を流れる電流に差分が生じるので、漏電電流の大きさに応じた信号を出力することになる。漏電計測部7が出力する信号は、制御部10に入力される。

0033

電流供給部8は、自立系統SY2以外の外部電源P1から漏電計測部7に試験電流I1を供給する。本実施形態では、電流供給部8は、図1に示すように、リレー81と、抵抗器82と、を有している。リレー81の第1端は、電力系統SY1の第1電圧相(「U」相)に接続されている。抵抗器82の第1端は、電力系統SY1の中性相(「O」相)に接続されている。また、リレー81の第2端と抵抗器82の第2端とを接続する電路は、零相変流器(漏電計測部7)を貫通している。

0034

リレー81は、制御部10から与えられる制御信号S30により、オン又はオフする。リレー81がオフする場合、抵抗器82には電圧(後述する第1系統電圧V1)が印加されないので、抵抗器82には電流が流れず、漏電計測部7を貫通する電路にも電流が流れない。一方、リレー81がオンする場合、抵抗器82に電圧(第1系統電圧V1)が印加されることで、抵抗器82に電流が流れ、漏電計測部7を貫通する電路にも電流が流れる。

0035

このように、電流供給部8は、制御部10に制御されることで、外部電源P1である電力系統SY1から漏電計測部7に、抵抗器82を流れる電流(試験電流I1)を供給する。そして、試験電流I1は、電力系統SY1から流れる電流であることから、交流電流である。抵抗器82の抵抗値は、第1系統電圧V1が印加された場合に数十[mA]オーダーの電流(試験電流I1)が流れるように設定されている。

0036

電圧計測部9は、電力系統SY1の系統電圧V0を計測する。本実施形態では、電圧計測部9は、図1に示すように、電力系統SY1の系統電圧V0として、第1電圧相(「U」相)と中性相(「O」相)の間の相間電圧である第1系統電圧V1を計測する。また、電圧計測部9は、電力系統SY1の系統電圧V0として、第2電圧相(「W」相)と中性相(「O」相)との間の相間電圧である第2系統電圧V2を計測する。電圧計測部9で計測された結果は、制御部10に入力される。

0037

制御部10は、例えば、1以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコントローラにて構成されている。言い換えれば、制御部10は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、1以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部10として機能する。プログラムは、ここでは制御部10のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。制御部10は、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はASIC(Application Specific IntegratedCircuit)等で構成されてもよい。

0038

制御部10は、5つのスイッチング素子Q0〜Q4を制御するための制御信号S0〜S4を出力する。制御信号S0〜S4は、直接的に、又は駆動回路を介して、スイッチング素子Q0〜Q4のゲートに印加され、スイッチング素子Q0〜Q4を個別にオン/オフする。制御部10は、デューティ比を調節可能なPWM方式によって、スイッチング素子Q0〜Q4を制御する。

0039

また、制御部10は、解列リレー5の第1接点部51及び第2接点部52のオン/オフを制御するための制御信号S10と、自立リレー6の第1接点部61及び第2接点部62のオン/オフを制御するための制御信号S20を出力する。制御部10は、例えば電力系統SY1の停電等の異常時に、解列リレー5を電力系統SY1から解列させ、かつ、自立リレー6を自立系統SY2に並列させる。そして、制御部10は、電力系統SY1の異常時において、インバータ3から自立系統SY2に交流電力を出力させる自立運転を行うように、DC/DCコンバータ2及びインバータ3を制御する。

0040

また、制御部10は、自立系統SY2にて漏電が発生した場合に、自立系統SY2を遮断する機能を有している。具体的には、制御部10は、漏電計測部7から出力される信号のレベル閾値を上回ると、自立系統SY2に漏電が発生したと判定し、制御信号S20を自立リレー6に与えて自立リレー6の第1接点部61及び第2接点部62を同時にオフさせる。つまり、制御部10は、漏電計測部7の計測結果に基づいて、自立リレー(開閉部)6を制御する。

0041

さらに、制御部10は、動作試験を実行する機能を有している。具体的には、制御部10は、動作試験において、電流供給部8のリレー81に制御信号S30(図1参照)を与えてリレー81をオンすることにより、漏電計測部7に試験電流I1を供給させる。また、制御部10は、動作試験において、漏電計測部7の計測結果に基づいて、漏電計測部7の状態を判定する。本実施形態では、制御部10は、漏電計測部7から出力される信号のレベルと、あらかじめメモリに記憶している所定の電流範囲とを比較して、漏電計測部7の状態を判定する。

0042

ここで、本実施形態では、制御部10は、後述するように自立運転が行われていない期間において動作試験を実行する。つまり、動作試験は、自立系統SY2に電流が流れていない期間において実行される。このため、漏電計測部7で計測される電流の差分は、試験電流I1に相当する。したがって、漏電計測部7から出力される信号のレベルは、試験電流I1の大きさ(電流値)に相当する。

0043

制御部10は、動作試験において、試験電流I1の電流値が所定の電流範囲に収まっている場合、漏電計測部7が正常に動作している、つまり漏電検出機能が正常に働いている、と判定する。一方、制御部10は、試験電流I1の電流値が所定の電流範囲を逸脱している場合、漏電計測部7に故障等の異常が発生している、つまり漏電検出機能に異常がある、と判定する。

0044

また、本実施形態では、制御部10は、電圧計測部9の計測結果に基づいて、所定の電流範囲を求めている。具体的には、制御部10は、第1系統電圧V1及び第2系統電圧V2の平均値が100[V]である場合を基準電圧として、電圧計測部9で計測された第1系統電圧V1及び第2系統電圧V2の平均値と基準電圧とを比較して、所定の電流範囲を更新する。一例として、第1系統電圧V1及び第2系統電圧V2の平均値が基準電圧(100[V])である場合の所定の電流範囲を20〜25[mA]と仮定する。ここで、制御部10が動作試験を実行する際に、電圧計測部9で計測された第1系統電圧V1及び第2系統電圧V2の平均値が110[V]であれば、制御部10は、所定の電流範囲を1.1(=110/100)倍の21〜27.5[mA]に更新する。

0045

本実施形態では、制御部10は、自立運転が行われていない期間において、つまりインバータ3が自立系統SY2から解列されている状態において、動作試験を実行する。具体的には、制御部10は、自立運転が行われていない期間において、所定のタイミングごとに動作試験を実行する。つまり、制御部10は、例えば内蔵のタイマを用いて、所定時間をカウントするごとに動作試験を自動的に実行する。なお、自立運転が行われている期間において所定時間をカウントした場合、制御部10は、動作試験を実行しない。

0046

また、本実施形態では、制御部10は、電力変換システム100の外部にある外部端末通信するための通信インタフェースを有しており、通信インタフェースを介して外部端末から試験入力受け付けた場合にも、動作試験を実行する。つまり、制御部10は、作業者が外部端末を用いて遠隔制御されることによっても、動作試験を実行する。なお、自立運転が行われている期間において試験入力を受け付けた場合、制御部10は、動作試験を実行しない。

0047

出力部20は、制御部10に制御されることにより、動作試験の試験結果を出力する。本実施形態では、出力部20は、例えば筐体101に備え付け光源であって、制御部10に制御されて特定の光色又は発光パターンにて発光することにより、動作試験の試験結果を報知(出力)する。また、本実施形態では、出力部20は、動作試験の試験結果が漏電計測部7が異常であることを示す場合に、試験結果を出力する。したがって、本実施形態では、出力部20は、動作試験の試験結果が漏電計測部7が正常であることを示す場合には、試験結果を出力しない。

0048

(3)動作
以下、本実施形態の電力変換システム100の動作、具体的には動作試験について図3を用いて説明する。自立運転が行われていない期間において(ST1:Yes)、制御部10が試験入力を受け付ける(ST2:Yes)、又は所定のタイミングに達すると(ST3:Yes)、制御部10は、動作試験を開始する。一方、自立運転が行われている期間においては(ST1:No)、制御部10は、試験入力を受け付けた場合でも、所定のタイミングに達した場合でも、動作試験を実行しない。

0049

まず、制御部10は、電圧計測部9から系統電圧V0の計測結果を取得する(ST4)。そして、制御部10は、取得した系統電圧V0の計測結果に基づいて、所定の電流範囲を更新する(ST5)。

0050

次に、制御部10は、電流供給部8のリレー81に制御信号S30を与えることにより、電流供給部8から漏電計測部7に試験電流I1を供給させる(ST6)。そして、制御部10は、漏電計測部7から試験電流I1の計測結果を取得し、取得した試験電流I1の計測結果と所定の電流範囲とを比較することで、漏電計測部7の状態を判定する(ST7)。

0051

試験電流I1の電流値が所定の電流範囲内に収まっている場合(ST8:Yes)、制御部10は、漏電計測部7が正常に動作している、と判定する(ST9)。一方、試験電流I1の電流値が所定の電流範囲を逸脱している場合(ST8:No)、制御部10は、漏電計測部7に異常が発生している、と判定する(ST10)。そして、制御部10は、出力部20を制御することにより、漏電計測部7に異常が発生していることを示す情報を出力する(ST11)。

0052

以下、本実施形態の電力変換システム100の利点について、比較例の電力変換システム200との比較を交えて説明する。比較例の電力変換システム200は、図4に示すように、漏電計測部7、電流供給部8、及び制御部10の代わりに漏電ブレーカ201を自立系統SY2に接続している点で、本実施形態の電力変換システム100と相違する。

0053

漏電ブレーカ201は、自立系統SY2に漏電電流が流れると、自立系統SY2を遮断する機能を有している。また、漏電ブレーカ201は、試験スイッチ202を有している。作業者が試験スイッチ202を操作すると、漏電ブレーカ201に擬似的に漏電電流が流れる。これにより、作業者は、漏電ブレーカ201が正常に遮断するか否か、つまり漏電ブレーカ201が正常に動作しているか否かの動作試験を行うことが可能である。

0054

比較例の電力変換システム200では、漏電ブレーカ201の動作試験、つまり漏電検出機能の動作試験を行うためには、作業者が試験スイッチ202を操作しなければならない。このため、比較例の電力変換システム200では、作業者が漏電ブレーカ201の設置場所に赴かなければ動作試験を行うことができず、漏電検出機能の動作試験を行うのに手間が掛かる、という問題がある。また、比較例の電力変換システム200では、仮に動作試験をし忘れて漏電ブレーカ201に異常が発生している状態を放置してしまった場合、自立運転を行う際に漏電ブレーカ201が漏電検出機能を発揮できない可能性がある、という問題がある。さらに、比較例の電力変換システム200では、自立運転中に作業者が試験スイッチ202を操作した場合、漏電ブレーカが動作して自立系統SY2が遮断され、自立系統SY2に接続されている負荷への電力供給途絶えてしまう、という問題がある。

0055

一方、本実施形態の電力変換システム100では、漏電ブレーカ201を設置する代わりに、制御部10が電流供給部8を制御することにより、動作試験を実行することが可能である。このため、本実施形態では、例えば作業者が電力変換システム100の設置場所まで赴かなくても、遠隔制御により動作試験を実行することが可能である。また、本実施形態では、例えば作業者が動作試験を行うための操作をせずとも、定期的に自動で動作試験を実行することが可能である。したがって、本実施形態では、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することができる、という利点がある。

0056

また、本実施形態の電力変換システム100では、定期的に自動で動作試験を行うことが可能であるので、作業者が動作試験をし忘れるということがなく、自立運転を行う際に漏電検出機能を発揮できない可能性を低減することができる、という利点がある。

0057

さらに、本実施形態の電力変換システム100では、制御部10にて自立運転中の動作試験の実行を禁止するように設定しておけば、自立運転中に動作試験を実行するトリガが発生した場合でも、動作試験を実行しなくて済む。また、本実施形態の電力変換システム100では、制御部10は、自立リレー(開閉部)6を動作させなくても動作試験を実行することができる。したがって、本実施形態では、自立運転中において自立系統SY2に接続されている負荷への電力供給が途絶えるという状況が起こりにくい、という利点がある。

0058

(4)変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つにすぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、電力変換システム100と同様の機能は、試験方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

0059

一態様に係る試験方法は、供給ステップと、判定ステップと、を有する。供給ステップは、自立系統SY2を流れる漏電電流を計測する漏電計測部7に、自立系統SY2以外の外部電源P1から試験電流I1を供給するステップである。自立系統SY2は、電力系統SY1とは独立して分散型電源1からの電力を出力する。判定ステップは、漏電計測部7の計測結果に基づいて、漏電計測部7の状態を判定するステップである。また、一態様に係るプログラムは、1以上のプロセッサに、上記の試験方法を実行させる。

0060

以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

0061

本開示における電力変換システム100は、例えば制御部10にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御部10としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスクハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積度合いによって呼び方が異なっており、システムLSIVLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップ集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。

0062

また、制御部10における複数の機能が、1つの筐体に集約されていることは制御部10に必須の構成ではない。制御部10の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、制御部10の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ装置及びクラウドクラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。反対に、上述の実施形態のように、制御部10の全ての機能が、1つの筐体に集約されていてもよい。

0063

上述の実施形態において、出力部20は、光源の発光により動作試験の試験結果を出力する態様に限らない。例えば、出力部20は、ディスプレイであって、試験結果を表示(出力)する態様であってもよい。また、出力部20は、スピーカであって、音声にて試験結果を出力する態様であってもよい。その他、出力部20は、記憶装置に動作試験の試験結果を出力することで、記憶装置に動作試験の試験結果を記憶させる態様であってもよい。

0064

上述の実施形態において、外部電源P1は、電力系統SY1に限らず、他の電源であってもよい。例えば、外部電源P1は、制御部10の動作用電源制御電源)であってもよい。

0065

上述の実施形態において、試験電流I1は、交流に限らず、直流であってもよい。この場合、漏電計測部7においては、例えばホール素子式の電流センサを用いることで試験電流I1を計測すればよい。

0066

上述の実施形態において、蓄電池と、双方向のDC/DCコンバータである充放電回路とが分散型電源1に並列に接続されていてもよい。この態様では、例えば日中等、分散型電源1が十分な太陽光を受けて発電している場合に、余剰電力を充放電回路を介して蓄電池に出力することで、蓄電池を充電することが可能である。また、この態様では、天気曇り又は雨、若しくは夜間等、分散型電源1が十分な太陽光を受けることができず発電していない場合に、蓄電池から充放電回路を介して電力系統SY1に電力を供給することが可能である。

0067

上述の実施形態では、電力変換システム100は、入力キャパシタC0、DC/DCコンバータ2、出力キャパシタC1、及びノイズフィルタ4を備えているが、これらの一部又は全部を備えていなくてもよい。例えば、電力変換システム100において、分散型電源1とインバータ3との間にDC/DCコンバータ2が接続されていなくてもよい。

0068

上述の実施形態において、分散型電源1は太陽光発電装置であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、分散型電源1は、蓄電池(電気自動車用の蓄電池を含む)、又は燃料電池などの発電装置であってもよい。また、分散型電源1は、風力水力地熱、及びバイオマスなど、太陽光以外の再生可能エネルギーを利用した発電装置であってもよい。

0069

上述の実施形態において、電力変換システム100は、非住宅施設に導入されることに限らず、住宅に導入されてもよいし、電気自動車等、施設以外に導入されてもよい。

0070

(まとめ)
以上述べたように、第1の態様に係る電力変換システム(100)は、漏電計測部(7)と、電流供給部(8)と、制御部(10)と、を備える。漏電計測部(7)は、自立系統(SY2)を流れる漏電電流を計測する。自立系統(SY2)は、電力系統(SY1)とは独立して分散型電源(1)からの電力を出力する。電流供給部(8)は、自立系統(SY2)以外の外部電源(P1)から漏電計測部(7)に試験電流(I1)を供給する。制御部(10)は、動作試験を実行する。動作試験は、電流供給部(8)を制御して漏電計測部(7)に試験電流(I1)を供給させ、漏電計測部(7)の計測結果に基づいて、漏電計測部(7)の状態を判定する処理である。

0071

この態様によれば、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することができる、という利点がある。

0072

第2の態様に係る電力変換システム(100)では、第1の態様において、外部電源(P1)は、電力系統(SY1)である。

0073

この態様によれば、外部電源(P1)として別途電源を用意する必要がない、という利点がある。

0074

第3の態様に係る電力変換システム(100)は、第1又は第2の態様において、自立系統(SY2)を開閉する開閉部(6)を更に備える。制御部(10)は、漏電計測部(7)の計測結果に基づいて、開閉部(6)を制御する。

0075

この態様によれば、自立系統(SY2)にて漏電が発生した場合に、自立系統(SY2)への電力供給を遮断することができる、という利点がある。

0076

第4の態様に係る電力変換システム(100)では、第1〜第3のいずれかの態様において、制御部(10)は、自立運転が行われていない期間において、動作試験を実行する。

0077

この態様によれば、漏電検出機能の動作試験が自立運転を妨げにくい、という利点がある。

0078

第5の態様に係る電力変換システム(100)では、第1〜第4のいずれかの態様において、制御部(10)は、漏電計測部(7)で計測される試験電流(I1)の大きさと、所定の電流範囲とを比較して、漏電計測部(7)の状態を判定する。

0079

この態様によれば、漏電計測部(7)が正常であるか否かを判定しやすい、という利点がある。

0080

第6の態様に係る電力変換システム(100)は、第5の態様において、電力系統(SY1)の系統電圧(V0)を計測する電圧計測部(9)を更に備える。制御部(10)は、電圧計測部(9)の計測結果に基づいて、所定の電流範囲を求める。

0081

この態様によれば、漏電計測部(7)が正常であるか否かを判定する精度を向上することができる、という利点がある。

0082

第7の態様に係る電力変換システム(100)では、第1〜第6のいずれかの態様において、試験電流(I1)は、交流電流である。

0083

この態様によれば、実際に自立系統(SY2)に流れる電流と同じ種類の電流にて動作試験を実行するので、試験電流(I1)が直流電流である場合と比較して、動作試験を行いやすい、という利点がある。

0084

第8の態様に係る電力変換システム(100)では、第1〜第7のいずれかの態様において、制御部(10)は、自立運転が行われていない期間において、所定のタイミングごとに動作試験を実行する。

0085

この態様によれば、作業者が手動で動作試験を行う必要がないので、利便性が向上する、という利点がある。

0086

第9の態様に係る電力変換システム(100)は、第1〜第8のいずれかの態様において、動作試験の試験結果を出力する出力部(20)を更に備える。

0087

この態様によれば、作業者が動作試験の試験結果を把握しやすい、という利点がある。

0088

第10の態様に係る試験方法は、供給ステップと、判定ステップと、を有する。供給ステップは、自立系統(SY2)を流れる漏電電流を計測する漏電計測部(7)に、自立系統(SY2)以外の外部電源(P1)から試験電流(I1)を供給するステップである。自立系統(SY2)は、電力系統(SY1)とは独立して分散型電源(1)からの電力を出力する。判定ステップは、漏電計測部(7)の計測結果に基づいて、漏電計測部(7)の状態を判定するステップである。

0089

この態様によれば、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することができる、という利点がある。

0090

第11の態様に係るプログラムは、1以上のプロセッサに、第10の態様に係る試験方法を実行させる。

0091

この態様によれば、漏電検出機能の動作試験に要する手間を軽減することができる、という利点がある。

0092

第2〜第9の態様に係る構成については、電力変換システム(100)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

0093

1分散型電源
6自立リレー(開閉部)
7漏電計測部
8電流供給部
9電圧計測部
10 制御部
20 出力部
100電力変換システム
I1試験電流
SY1電力系統
SY2自立系統
P1外部電源
V0 系統電圧

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