電源切換裝置及配電盤的製作方法

2023-05-10 08:23:52

電源切換裝置及配電盤的製作方法
【專利摘要】商用電力系統從停電恢復後，確認遠程切斷斷路器(32)的一次側電壓(V1)和二次側電壓(V2)是否成為額定電壓。然後，在一次側電壓(V1)和二次側電壓(V2)這雙方成為額定電壓時，使接觸器(33)動作，使家庭內電力系統向商用電力系統併網。由此，商用電力系統從停電恢復而在用戶不知情的情況下對家庭內電力系統充電的情形不再發生。其結果，可以確保用戶的安全。
【專利說明】電源切換裝置及配電盤

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電源切換裝置及配電盤，更詳細地說，涉及根據狀況切換2個電源的 電源切換裝置及具備電源切換裝置的配電盤。

【背景技術】
[0002] 隨著地球暖化、以世界規模進行的經濟產業的發展，以能量消耗量的削減為目的 的努力受到重視。由於這樣的背景，以太陽光發電系統為代表的分散型的電源系統正在普 及（例如參照專利文獻1及2)。另外，最近，作為災害時的緊急用電源，對分散型的電源系 統的關注提1?。
[0003] 對於在一般家庭中設置的分散型的電源系統，除了太陽光發電系統以外，禁止使 蓄電所得到的電力、發電所得到的電力流向商用的電力系統。因此，為了在停電時等使用分 散型的電源，期望謀求將商用電力系統和家庭內的電力系統（家庭內電力系統）斷開等的 處置。
[0004] 但是，在分散型的電源系統中，難以對住宅中設置的所有電氣設備持續供給電力， 因此，在商用的電力系統恢復時，必須快速地將家庭內電力系統與商用電力系統併網。
[0005] 現有技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開2004-242458號公報
[0008] 專利文獻2 :日本特開2007-209133號公報


【發明內容】

[0009] 由於商用電力系統的公共性，針對商用電力系統的家庭內電力系統的解列及併網 不允許失敗。但是，一般家庭中設置的分散型的電源系統的用戶幾乎不具備電氣的專業知 識。因此，為了將暫時解列了的家庭內電力系統再次與商用電源系統併網，必須防止用戶的 誤操作。
[0010] 本發明是鑑於上述的情況而提出，目的在於使具有分散型的電源系統的家庭內電 力系統安全地與商用電力系統併網。
[0011] 為了實現上述的目的，本發明的電源切換裝置具備：第1解列部件，用於從電力系 統解列蓄電部件及負載；第1電壓檢測部件，被配置在所述第1解列部件的一次側，檢測所 述電力系統的電壓；和控制部件，通過所述第1解列部件從所述電力系統解列所述蓄電部 件及所述負載時，在由所述第1電壓檢測部件檢測到了電壓的情況下，根據來自用戶的指 令，使所述第1解列部件動作，使所述蓄電部件及所述負載向所述電力系統併網。
[0012] 本發明的裝置具備根據用戶的指令對電力系統進行蓄電部件及負載的併網及解 列的控制部件。通過該控制部件，電力系統從停電恢復時，根據來自用戶的意向，進行電力 系統的併網。由此，可避免違反用戶意向的電力系統的併網，結果，可以安全地進行電力系 統的併網。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是表示第1實施方式的配電盤及負載等的方框圖。
[0014] 圖2是配電盤的方框圖。
[0015] 圖3是表示主幹斷路器二次側的家庭內電力系統的圖。
[0016] 圖4是監視裝置及蓄電單元的方框圖。
[0017] 圖5是表不解列處理的流程圖。
[0018] 圖6是表示併網處理的流程圖。
[0019] 圖7是表示第2實施方式的配電盤及負載等的方框圖。
[0020] 圖8是表示與監視裝置連接的輸入裝置的方框圖。
[0021] 圖9是用於說明配電盤的變形例的圖。
[0022] 圖10是用於說明配電盤的變形例的方框圖。
[0023] 圖11是表示第3實施方式的配電盤及負載等的方框圖。
[0024] 圖12是表不解列處理的流程圖。
[0025] 圖13是表示併網處理的流程圖。
[0026] 圖14是變形例的配電盤的方框圖。
[0027] 圖15是表示第4實施方式的配電盤及負載等的方框圖。
[0028] 圖16是配電盤的布線圖。
[0029] 圖17是表示誤連線檢測處理的流程圖。
[0030] (符號的說明）
[0031] 10 :住宅；20 :電量計；30、30A?30E :配電盤；30a :端子；31 :主幹斷路器；32 :遠 程切斷斷路器；33 :接觸器；33a?33c :接點；34、35 :分支斷路器；36 :開閉器；37 :漏電切 斷器；40 :負載；50 :蓄電單元；51 :換流器；52 :蓄電池；60 :監視裝置；61 :CPU ;62 :主存儲 部；63 :輔助存儲部；64 :接口部；65 :系統總線；70 :輸入裝置；80 :太陽光發電單元；304 : 步驟；660 :監視裝置；CT1、CT2 :變流器；L0 :中性線路；L1、L2 :電源線路；VT1、VT2 :電壓檢 測變壓器。

【具體實施方式】
[0032] 《第1實施方式》
[0033] 以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的第1實施方式。圖1是表示本實施方式的配電盤30 和經由該配電盤30與單相3線式的商用電力系統連接的負載40等的方框圖。
[0034] 負載40是例如在住宅10中使用的電氣設備，例如空調機、冰箱、微波爐、洗衣機、 電視、個人電腦等家電。負載40分別與配電盤30連接。
[0035] 圖2是配電盤30的方框圖。如圖2,配電盤30具備主幹斷路器31、遠程切斷斷路 器32、接觸器33、多個分支斷路器34。
[0036] 主幹斷路器31是區分電力公司的電力系統（以下，稱為商用電力系統）和住宅10 的電力系統（以下，稱為家庭內電力系統）的切斷器。在過電流從商用電力系統流向家庭 內電力系統的情況下等，該主幹斷路器31將與商用電力系統併網的家庭內電力系統從商 用電力系統解列。如圖1，商用電力系統經由電量計20引入到配電盤30的內部，與主幹斷 路器31的一次側連接。
[0037] 遠程切斷斷路器32被設置在主幹斷路器31的二次側。該遠程切斷斷路器32根 據來自監視裝置60的切斷指令而動作，與主幹斷路器31同樣地，相對於商用電力系統，使 家庭內電力系統併網以及解列。
[0038] 在遠程切斷斷路器32的一次側，設置有電壓檢測變壓器VT1和一組變流器CT1。 另外，在遠程切斷斷路器32的二次側，設置有電壓檢測變壓器VT2和一組變流器CT2。
[0039] 圖3是表示主幹斷路器31的二次側的家庭內電力系統的圖。如圖3所示，家庭內 電力系統由中性線路L0、和電源線路LI、L2構成，中性線路L0接地。而且，電壓檢測變壓 器VT1、VT2與電源線路L1、L2連接。在該電壓檢測變壓器VT1、VT2的二次側，呈現與電源 線路LI、L2之間的電壓成比例的電壓。
[0040] 另外，一組變流器CTli、CT12分別被設置於電源線路LI、L2,變流器CTli、CT1 2的 二次側的電流成為與流過電源線路LI、L2的電流成比例的電流值。
[0041] 接觸器33被設置在遠程切斷斷路器32的二次側。該接觸器33根據來自監視裝 置60的開閉指令以電磁方式動作，使商用電力系統和家庭內電力系統併網以及解列。
[0042] 如圖3所示，接觸器33具有設置於電源線路L1的接點33a、設置於中性線路L0的 接點33b、和設置於電源線路L2的接點33c。各個接點33a?33c與來自監視裝置60的開 閉指令同步地動作，在接點33a?33c斷開時，家庭內電力系統被從商用電力系統解列，在 接點33a?33c閉合時，使家庭內電力系統併網到商用電力系統。通過該接觸器33,在接點 33b斷開，中性線路L0開路的情況下，接觸器33的二次側的中性線路L0接地。
[0043] 如圖2所示，分支斷路器34在接觸器33的二次側以相互並聯的狀態設置。這些 分支斷路器34對每個負載40及蓄電單元50分別設置。通過開閉該分支斷路器34,可以從 電力系統斷開負載40及蓄電單元50。
[0044] 上述的主幹斷路器31、遠程切斷斷路器32、接觸器33及分支斷路器34分別被容 納於金屬制或者樹脂制的框體。
[0045] 圖4是監視裝置60及蓄電單元50的方框圖。蓄電單元50是用於對從商用電力 系統供給的電力進行蓄電的單元。如圖4所示，該蓄電單元50具有換流器51及蓄電池52。
[0046] 蓄電池52是由填充了電解液的多個小格組成的電池。商用電力系統的交流電壓 由換流器51變換為直流電壓，向蓄電池52施加。由此，在蓄電池52中蓄積電荷。另外，在 商用電力系統停電時，蓄電池52的直流電壓由換流器51變換為交流電壓，向家庭內電力系 統施加。由此，從蓄電單元50向家庭內電力系統供給電力。另外，在商用電力系統停電時， 也從蓄電單元50向監視裝置60供給電力。
[0047] 根據監視裝置60的指示進行基於換流器51的交流直流變換及直流交流變換。由 此，蓄電單元50可以與商用電力系統同步地併網。
[0048] 如圖4所示，監視裝置60具備CPU(Central Processing Unit,中央處理單元）61、 主存儲部62、輔助存儲部63、接口部64及使上述各部相互連接的系統總線65。
[0049] CPU61按照在輔助存儲部63中存儲的程序，執行後述的規定的處理。
[0050] 主存儲部62包含RAM (Random Access Memory,隨機存取存儲器）等而構成。該主 存儲部62用作CPU61的操作區域。
[0051] 輔助存儲部63包含ROM (Read Only Memory，只讀存儲器）、磁碟、半導體存儲器等 非易失性存儲器而構成。在該輔助存儲部63中存儲了用於執行後述的處理的程序、參數 等。
[0052] 接口部64具有串行接口或者用於接收模擬信號的模擬接口。參照圖2可知，該接 口部64經由纜線連接電壓檢測變壓器VT1、VT2的二次側端子和變流器CT1、CT2的二次側 端子。另外，蓄電單元50的換流器51、遠程切斷斷路器32及接觸器33與接口部64連接。
[0053] CPU61經由接口部64測量電壓檢測變壓器VT1、VT2的二次側電壓及變流器CT1、 CT2的二次側電流，從而可以間接地測量遠程切斷斷路器32的一次側電壓VI及二次側電壓 V2、和遠程切斷斷路器32的一次側電流II及二次側電流12。
[0054] 然後，CPU61根據一次側電壓VI、二次側電壓V2、一次側電流II、二次側電流12， 可以算出從商用電力系統流向家庭內電力系統的電力、及從家庭內電力系統向商用電力系 統回流的電力。CPU61在電力向商用電力系統回流的情況下，控制構成蓄電單元50的換流 器51的輸出，限制回流。
[0055] CPU61通過向換流器51輸出蓄電指令，可以在蓄電池52中蓄積電力。另夕卜，通過 輸出放電指令，可以將在蓄電池52中蓄積的電力向家庭內電力系統供給。
[0056] CPU61通過向遠程切斷斷路器32輸出切斷指令，可以使遠程切斷斷路器32動作， 從商用電力系統解列家庭內電力系統。另外，CPU61通過向接觸器33輸出切斷指令，可以 從商用電力系統解列家庭內電力系統。而且，通過向接觸器33輸出接通指令，可以使家庭 內電力系統向商用電力系統併網。
[0057] 接著，說明上述那樣構成的監視裝置60的解列處理。圖5是表示由監視裝置60 的CPU61執行的解列處理的流程圖。以下，參照圖5說明解列處理。該解列處理在商用電 力系統的電壓正常且蓄電單元50被充電的狀態時執行。
[0058] 首先，在步驟S201中，CPU61判斷在商用電力系統中是否發生了停電。在商用電 力系統停電了的情況下，一次側電壓VI大致成為零，成為閾值以下。因而，CPU61比較一次 側電壓VI和閾值。然後，在一次側電壓VI為閾值以下的情況下，判斷為發生了停電（步驟 S201 :是），向下一步驟S202轉移。另外，在判斷為停電時，也可以不根據一次側電壓VI進 行判斷，而檢測商用電力系統的頻率（例如，系統電壓過零），根據檢測到的頻率來檢測停 電。另外，也可以根據其他判斷基準來檢測停電。
[0059] 在步驟S202中，CPU61通過向接觸器33輸出切斷指令，使接觸器33開路。
[0060] 在下一步驟S203中，CPU61通過向遠程切斷斷路器32輸出切斷指令，使遠程切斷 斷路器32開路。由此，家庭內電力系統通過接觸器33和遠程切斷斷路器32,成為從商用電 力系統解列了的狀態。
[0061] 在下一步驟S204中，CPU61向蓄電單元50的換流器51輸出放電指令。由此，通過 換流器51執行直流交流變換，在蓄電單元50的蓄電池52中蓄積的電力向監視裝置60和 與家庭內電力系統連接的負載40供給。在步驟S204的處理結束後，CPU61結束解列處理。
[0062] 圖6是表示由監視裝置60的CPU61執行的併網處理的流程圖。以下，參照圖6說 明併網處理。該併網處理在商用電力系統從停電恢復時執行。
[0063] 首先，在步驟S301中，CPU61判斷商用電力系統的電壓是否恢復了。在商用電力 系統從停電恢復了的情況下，商用電力系統的電壓成為額定電壓左右。因而，CPU61比較一 次側電壓VI和閾值。然後，在一次側電壓VI比閾值大的情況下，判斷為商用電力系統恢復 了（步驟S301 :是），向下一步驟S302轉移。
[0064] 在步驟S302中，CPU61判斷遠程切斷斷路器32是否接通了。參照圖2可知，在由 監視裝置60切斷的遠程切斷斷路器32未再次接通的情況下，在該遠程切斷斷路器32的二 次側未出現電壓。因而，二次側電壓V2成為零。另一方面，在由用戶接通由監視裝置60切 斷了的遠程切斷斷路器32的情況下，商用電力系統的電壓出現在該遠程切斷斷路器32的 二次側。因而，二次側電壓V2成為與額定電壓大致相等。
[0065] CPU61監視二次側電壓V2,在二次側電壓V2為閾值以下的情況下，判斷為遠程切 斷斷路器32未接通（步驟S302 :否），返回步驟S301。以下反覆執行步驟S30US302的處 理，直到步驟S302的判斷為肯定為止。
[0066] 另一方面，CPU61在二次側電壓V2比閾值大的情況下，判斷為遠程切斷斷路器32 被接通（步驟S302 :是），向下一步驟S303轉移。
[0067] 在步驟S303中，CPU61向蓄電單元50的換流器51輸出蓄電指令。由此，停止從 蓄電單元50向家庭內電力系統供給電力。
[0068] 在下一步驟S304中，CPU61向接觸器33輸出接通指令。由此，接觸器33被接通， 家庭內電力系統向商用電力系統併網。同時，開始對蓄電單兀50的蓄電池52的充電。在 步驟S304的處理結束時，CPU61結束併網處理。
[0069] 如以上所說明的那樣，在本實施方式中，由監視裝置60、遠程切斷斷路器32、接觸 器33及電壓檢測變壓器VT1、VT2構成電源切換裝置。然後，監視裝置60在商用電力系統從 停電恢復後，確認遠程切斷斷路器32的一次側電壓VI和二次側電壓V2是否成為額定電壓 (步驟S301、S302)。然後，一次側電壓VI和二次側電壓V2這雙方成為額定電壓時（步驟 S301、S302 :是），使接觸器33動作，將家庭內電力系統向商用電力系統併網（步驟S304)。
[0070] 在商用電力系統停電的情況下，一次側電壓VI大致成為零。因而，在商用電力系 統無電壓時，不會通過遠程切斷斷路器32和接觸器33使家庭內電力系統併網到商用電力 系統。由此，不會因商用電力系統從停電恢復而違反用戶的意向地對家庭內電力系統充電。 其結果，可以確保用戶的安全。
[0071] 另外，在用戶未接通遠程切斷斷路器32的情況下，二次側電壓V2大致成為零。因 而，在商用電力系統從停電恢復了之後，家庭內電力系統不會違反用戶的意向地與商用電 力系統併網。由此，不會違反用戶的意向地使家庭內電力系統與商用電力系統併網而被充 電。其結果，可以確保用戶的安全。
[0072] 另一方面，在因商用電力系統從停電恢復而使一次側電壓VI成為額定電壓之後， 在由用戶接通了遠程切斷斷路器32的情況下，一次側電壓VI及二次側電壓V2都成為額定 電壓，由併網部件使接觸器33接通，家庭內電力系統快速向商用電力系統併網。因而，用戶 除了接通遠程切斷斷路器32以外，不需要複雜的操作。其結果，可以確保商用電力系統及 用戶的安全。
[0073] 如上所述，在本實施方式中，可避免違反用戶意向的系統的併網，結果，可以使具 有蓄電單兀50的家庭內電力系統安全地向商用電力系統併網。
[0074] 另外，在本實施方式中，在家庭內電力系統向商用電力系統併網時，從監視裝置60 向蓄電單元50輸出蓄電指令。因而，可以保護蓄電單元50不受未預期的電力系統的併網 的影響。
[0075]《第2實施方式》
[0076] 接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的第2實施方式。另外，對於與第1實施方式同一或同 等的結構採用同等的符號，並且省略或簡化其說明。
[0077] 圖7是表示本實施方式的配電盤30A、經由該配電盤30A與單相3線式的商用電力 系統連接的負載40及太陽光發電單元80等的方框圖。如圖7所示，在本實施方式的配電 盤30A中，變流器CT2被設置在接觸器33的二次側，在該變流器CT2和接觸器33之間，經 由分支斷路器35與太陽光發電單元80連接，這點不同於第1實施方式的配電盤30。
[0078] 太陽光發電單元80具備例如在住宅10的屋頂配置的太陽能電池面板、和對太陽 能電池面板引起的電動勢進行直流交流變換的換流器51。
[0079] 在本實施方式中，太陽光發電單元80與在變流器CT2的二次側分支的家庭內電力 系統連接。因而，通過監視變流器CT2的二次側電流12的流向，可以簡單地判斷從蓄電單 元50向家庭內電力系統供給的電力是否向商用電力系統回流。因此，通過快速發現向商用 電力系統的回流，控制蓄電單元50的換流器51，可以避免向商用電力系統的回流，進而確 保公共性的商用電力系統的安全性。另一方面，對於被認定為向商用電力系統的回流的來 自太陽光發電單元80的電力，沒有必要特別控制，可以使裝置的結構簡單化。
[0080] 以上，說明了本發明的實施方式，但是本發明不限於上述實施方式。例如，在上述 實施方式中，在商用電力系統從停電恢復了的情況下，由用戶操作遠程切斷斷路器32,以該 遠程切斷斷路器32的二次側電壓V2成為額定電壓作為觸發（步驟S302 :是），接觸器33 動作，家庭內電力系統向商用電力系統併網（步驟304)。
[0081] 不限於此，例如圖8所示，也可以設置與監視裝置60連接的輸入裝置70,在用戶向 該輸入裝置70輸入接通指令時，監視裝置60使接觸器33動作，使家庭內電力系統併網到 商用電力系統。這樣，通過取代遠程切斷斷路器32的操作，將來自用戶的輸入指令作為觸 發來實現系統的併網，從而可以省略遠程切斷斷路器32而實現電源切換裝置。
[0082] 在上述實施方式中，說明了遠程切斷斷路器32是即使通過監視裝置60也能夠操 作的切斷器的情況。不限於此，作為一個例子，如圖9所示，也可以取代遠程切斷斷路器32 而串聯連接接觸器33。接觸器33無法由用戶直接操作。因而，監視裝置60經由輸入裝置 70接收到來自用戶的接通指令時，使接觸器33動作。
[0083] 另外，在遠程切斷斷路器32、接觸器33有表示開閉狀態的接點的情況下，可以不 監視系統的電壓，而根據一次側電壓VI和接觸器33的接點判斷電力系統的併網狀態。在 該情況下，也可以省略用於測量二次側電壓V2的電壓檢測變壓器VT2。
[0084] 在上述實施方式中，說明了負載40、蓄電單元50、太陽光發電單元80與分支斷路 器34、35直接連接的情況。不限於此，例如圖10所示，負載40等也可以經由端子30a與分 支斷路器34、35連接。
[0085] 在上述實施方式中，說明了監視裝置60與配電盤30、30A單獨地設置的情況。不 限於此，也可以採用微計算機作為監視裝置60,在配電盤30、30A容納該監視裝置。
[0086] 上述實施方式的蓄電單元50可以是在住宅10中設置的備份專用的單元，也可以 是由與例如家庭內電力系統連接的電動汽車的電池和換流器構成的蓄電單元。另外，蓄電 單元50也可以是具備風力發電裝置和電池的蓄電單元等。
[0087] 在上述實施方式中，說明了監視裝置60使接觸器33動作的情況。不限於此，通過 使用鎖定式（latch type)接觸器作為接觸器33,用戶可以直接操作接觸器33。
[0088] 上述遠程切斷斷路器32、接觸器33、多個分支斷路器34的規格因住宅10的規模 等而不同。因而，期望將這些設備配置在主幹斷路器31的二次側。
[0089] 《第3實施方式》
[0090] 接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的第3實施方式。另外，對於與上述實施方式同一或同 等的結構採用同等的符號，並且省略或簡化其說明。
[0091] 圖11是表示本實施方式的配電盤30B和經由該配電盤30B與單相3線式的商用電 力系統連接的負載40等的方框圖。如圖11所示，本實施方式的配電盤30B具備取代遠程 切斷斷路器32及接觸器33的2個開閉器36,這點不同於上述實施方式的配電盤30、30A。
[0092] 開閉器36是用於斷開商用電力系統和家庭內電力系統的鎖定式開閉器。該開閉 器36具備用於使接點彼此分離的跳閘線圈和使接點彼此接觸的接通線圈。而且，在從監視 裝置60輸出2值的脈衝信號So時，開閉器36與脈衝信號的上升同步地成為開路。另外， 在從監視裝置60輸出2值的脈衝信號Sc時，與脈衝信號的上升同步地閉合。開閉器36在 成為了閉合後，機械地維持成為閉合的狀態。因而，即使在因為停電而停止了電力的供給的 情況下，也不會自動地將商用電力系統和家庭內電力系統解列，可以維持雙方的電力系統 併網的狀態。
[0093] 在來自用戶的解列指令被輸入到輸入裝置70時，監視裝置60將脈衝信號So設為 高電平規定的時間。由此，開閉器36分別成為開路，家庭內電力系統從商用電力系統解列。 另外，在來自用戶的接通指令被輸入到輸入裝置70時，監視裝置60將脈衝信號Sc設為高 電平規定的時間。由此，開閉器36分別閉合，家庭內電力系統併網到商用電力系統。
[0094] 接著，說明本實施方式的監視裝置60的解列處理。圖12是表示由監視裝置60的 CPU61執行的解列處理的流程圖。以下，參照圖12說明解列處理。在商用電力系統的電壓 正常且蓄電單元50被充電的狀態時執行該解列處理。
[0095] 首先，在步驟S201中，CPU61判斷在商用電力系統中是否發生了停電。在商用電 力系統停電了的情況下，一次側電壓VI大致成為零，成為閾值以下。因而，CPU61比較一次 側電壓VI和閾值。然後，在一次側電壓VI為閾值以下的情況下，判斷為發生了停電（步驟 S201 :是），向下一步驟S211轉移。
[0096] 另外，本實施方式的2個開閉器36分別是機械地維持成為閉合的狀態的常閉型的 開閉器36。因此，即使在停電發生之後，開閉器36也維持成為閉合的狀態，直到來自用戶的 解列指示被輸入到輸入裝置70為止。
[0097] 在步驟S211中，CPU61判斷用於將家庭內電力系統從商用電力系統解列的解列 指示是否被輸入到輸入裝置70。在尚未向輸入裝置70輸入來自用戶的解列指示的情況下 (步驟S211 :否），CPU61返回步驟S201。之後，CPU61反覆執行步驟S20US211的處理，直 到在步驟S211中的判斷為肯定為止。
[0098] 另一方面，在停電發生之後，在來自用戶的解列指示被輸入到輸入裝置70的情況 下（步驟S211 :是），CPU61向步驟S212轉移。
[0099] 在步驟S212中，CPU61分別使2個開閉器36成為開路。由此，家庭內電力系統通 過2個開閉器36,成為從商用電力系統解列的狀態。
[0100] 在下一步驟S204中，CPU61向蓄電單元50的換流器51輸出放電指令。由此，由 換流器51執行直流交流變換，在蓄電單元50的蓄電池52中蓄積的電力被供給至監視裝置 60和與家庭內電力系統連接的負載40。在步驟S204的處理完成時，CPU61結束解列處理。
[0101] 圖13是表示由監視裝置60的CPU61執行的併網處理的流程圖。以下，參照圖13 說明併網處理。在商用電力系統從停電恢復時執行該併網處理。
[0102] 首先，在步驟S301中，CPU61判斷商用電力系統的電壓是否恢復了。在商用電力 系統從停電恢復了的情況下，商用電力系統的電壓成為額定電壓左右。因而，CPU61比較一 次側電壓VI和閾值。並且，在一次側電壓VI比閾值大的情況下，判斷為商用電力系統恢復 了（步驟S301 :是），向下一步驟S311轉移。
[0103] 在步驟S311中，CPU61判斷用於將商用電力系統向家庭內電力系統併網的併網 指示是否被輸入到輸入裝置70。在尚未向輸入裝置70輸入來自用戶的併網指示的情況下 (步驟S311 :否），CPU61返回步驟S301。之後，CPU61反覆執行步驟S30US311的處理，直 到在步驟S311中的判斷為肯定為止。
[0104] 另一方面，在停電發生之後，在來自用戶的併網指示被輸入到輸入裝置70的情況 下（步驟S311 :是），CPU61向步驟S303轉移。
[0105] 在步驟S303中，CPU61向蓄電單元50的換流器51輸出蓄電指令。由此，停止從 蓄電單元50向家庭內電力系統供給電力。
[0106] 在下一步驟S312中，CPU61通過將脈衝信號Sc設為高電平，使開閉器36分別閉 合。由此，家庭內電力系統向商用電力系統併網。同時，開始對蓄電單兀50的蓄電池52的 充電。
[0107] 另外，本實施方式的2個開閉器36分別是機械地維持成為閉合的狀態的常閉型的 開閉器36。因此，即使在停電發生後，開閉器36也會維持成為閉合的狀態，直到來自用戶的 解列指示被輸入到輸入裝置70為止。在開閉器36成為閉合時，通過步驟S312的處理，即 使脈衝信號Sc成為高電平，開閉器36也不會動作，原樣維持成為閉合的狀態。在步驟S312 的處理完成時，CPU61結束併網處理。
[0108] 如上所述，在本實施方式中，在商用電力系統中發生了停電的情況下，通過CPU61 判斷來自用戶的解列指示是否被輸入到輸入裝置70 (步驟S211)。然後，只有在存在來自用 戶的解列指示的情況下，開閉器36成為開路而家庭內電力系統被從商用電力系統解列（步 驟S212)，然後，開始從蓄電單元50向負載40供給電力。因而，可以防止違反用戶意向的 蓄電單元50的放電。其結果，可以消除家庭內電力系統不必要地從商用電力系統解列的情 況，可以實現按照用戶意向的家庭內電力系統的穩定運用。
[0109] 特別地，消除了在用戶難以介入的幾秒期間的停電時家庭內電力系統無意義地從 商用電力系統解列的情況。因而，可以顯著地提高FRT (Fault Ride Through:不脫網運行 能力）性能。
[0110] 另外，在由於雷擊等而商用電力系統停電幾分鐘左右時，如果是AC鎖定型的開閉 器，則家庭內電力系統會從商用電力系統解列，但如果是機械式鎖定型的開閉器，則維持商 用電力系統和家庭內電力系統的併網。因而，在幾分鐘期間的停電後商用電力系統恢復了 的情況下，在商用電力系統恢復的同時，家庭內電力系統也恢復。由此，可以提高FRT性能。
[0111] 具體地說，在用戶外出期間，商用電力系統停電幾秒鐘期間或者幾分鐘，然後，在 商用電力系統恢復的情況下，用戶回家後，可以像通常那樣使用經由家庭內電力系統供給 電力的電氣設備。另外，消除了違反用戶意向地自動開始蓄電單元50的放電的情況，因此， 可避免由於不必要的放電導致的蓄電單元50的壽命縮短。其結果，可以採用廉價蓄電單元 作為蓄電單元50,進而，可以降低該蓄電單元50的運行成本。
[0112] 構成本實施方式的配電盤30B的開閉器36是一旦閉合就機械地維持閉合了的狀 態的常閉型的開閉器。因此，可以抑制用於維持商用電力系統和家庭內電力系統的併網的 電力的消耗。
[0113] 在本實施方式的配電盤30B中，2個開閉器36串聯連接。由此，即使在一方的開閉 器36的接點熔接的情況下，也可以將家庭內電力系統從商用電力系統解列。但是，本發明 不限於此，也可以由串聯連接的3個以上的開閉器36構成配電盤。
[0114] 在本實施方式中，說明了開閉器36是一旦成為閉合後就機械地維持成為閉合的 狀態的常閉型的開閉器的情況。不限於此，開閉器36也可以是一旦成為開路後就機械地維 持成為開路的狀態的常開型的開閉器。在該情況下，可以抑制用於維持商用電力系統和家 庭內電力系統的解列的電力消耗。
[0115] 在本實施方式中，說明了家庭內電力系統僅僅由負載構成的情況。不限於此，例如 圖14所示的配電盤30C那樣，也可以在串聯連接的開閉器36的二次側連接太陽光發電單 元80。在配電盤30C中，通過步驟S303的處理蓄電單元50停止放電時，開始基於太陽光發 電單元80的蓄電單元50的充電。另外，通過步驟S312的處理，開始基於太陽光發電單元 80的剩餘電力的售電。
[0116] 《第4實施方式》
[0117] 接著，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的第4實施方式。另外，對於與上述實施方式同一或同 等的結構採用同等的符號，並且省略或簡化其說明。
[0118] 圖15是表示本實施方式的配電盤30D、30E和經由該配電盤30D、30E與單相3線 式的商用電力系統連接的負載40等的方框圖。如圖15所示，在本實施方式中，負載40經 由2個配電盤30D、30E與商用電力系統連接的點以及具備取代主幹斷路器31的漏電切斷 器（ELCB :Earth Limited Circuit Breaker) 37的點不同於上述實施方式。
[0119] 配電盤30D具備漏電切斷器37、2個開閉器36、與蓄電單元50連接的分支斷路器 34、及與太陽光發電單元80連接的分支斷路器35。另外，配電盤30E具備與分支斷路器34 的一次側連接的漏電切斷器37及與負載40連接的分支斷路器34。
[0120] 構成配電盤30D的漏電切斷器37在商用電力系統的零相電流為閾值以上的情況 下動作。通過該漏電切斷器37動作，從商用電力系統斷開家庭內電力系統。另外，構成配 電盤30E的漏電切斷器37在流過負載40的零相電流為閾值以上的情況下動作。通過該漏 電切斷器37動作，從商用電力系統斷開負載40。
[0121] 圖16是配電盤30D的布線圖。如圖16所示，在配電盤30D容納了電壓檢測變壓 器 VTlp VT12 和變流器 CTlp CT12、CT2" CT22、CT3L、CT32。
[0122] 電壓檢測變壓器VTh的一次側與漏電切斷器37的二次側的中性線路L0和電源 線路L1連接。而且，電壓檢測變壓器VT1 2的一次側與漏電切斷器37的二次側的中性線路 L0和電源線路L2連接。在電壓檢測變壓器VTlp VT12的二次側呈現與向這些電壓檢測變 壓器VTlpVTU的一次側施加的電壓成比例的大小的電壓Vl^Vly
[0123] 變流器CTlp CT12的一次側分別與漏電切斷器37的二次側的電源線路LI、L2連 接。變流器CT2i、CT22的一次側分別連接到與蓄電單元50連接的分支斷路器34的一次側 的電源線路L1、L2。變流器的一次側分別連接到與太陽光發電單元80連接的分 支斷路器35的一次側的電源線路LI、L2。
[0124] 各個變流器的二次側的電流成為與變流器的一次側連接的電源線路LI、L2的電 流成比例的值。因而，變流器CTlpCTU的二次側的電流Ili、Il 2成為與在商用電力系統和 家庭內電力系統之間流過的電流成比例的值。另外，變流器的二次側的電流I2p 122成為與將流入到蓄電單元50的充電電流或者從蓄電單元50流出的放電電流和住宅內 的負載40的消耗電流進行合計得到的電流成比例的值。另外，變流器CT3i、CT3 2的二次側 的電流13^ 132成為與從太陽光發電單元80流出的發電電流成比例的值。
[0125] 另外，各變流器中的電流的流向以從商用電力系統朝向構成家庭內電力系統的各 設備的方向為正的方向。
[0126] 通過監視各變流器的二次側電流I1N、I2N、I3 N，可以檢測從太陽光發電單元80向 商用電力系統回流的電力等。例如，如果二次側電流I2NS零以上，則可以判斷為所蓄積的 電力未向商用電力系統回流。
[0127] 另外，通過監視二次側電流11N、I2N、I3N，可以檢測變流器CT1?CT3的誤連線。以 下，參照圖17所示的流程圖說明監視裝置60執行的誤連線檢測處理。在來自用戶的開始 指令被輸入到輸入裝置70的情況下執行該誤連線檢測處理。
[0128] 首先，監視裝置60停止太陽光發電單元80(步驟S401)。由此，I1N= 121<的關係 成立。因而，採用二次側電流121<相對二次側電流I 1N的值的相對值，可以檢測誤連線。
[0129] 接著，監視裝置60比較二次側電流1^和二次側電流(步驟S402)，在雙方的 值相等的情況下（步驟S402 :是），判斷為變流器CTh和變流器CT12的流向與連接的電源 線相同（步驟S403)。
[0130] 監視裝置60在二次側電流Ih的值和二次側電流I2i的值不同的情況下（步驟 S402 :否），比較二次側電流R的值和將二次側電流叫的值乘-1所得的值（步驟S404)。 然後，在雙方的值相等的情況下（步驟S404 :是），判斷為雖然變流器CTh和變流器的 流向不同，但是所連接的電源線相同（步驟S405)。
[0131] 監視裝置60比較二次側電流R的值和將二次側電流叫的值乘-1所得的值，在 雙方的值不同的情況下（步驟S404 :否），比較二次側電流1^的值和二次側電流122的值 (步驟S406)。然後，監視裝置60在雙方的值相等的情況下（步驟S406 :是），判斷為變流 器CTh和變流器CT22的流向與所連接的電源線相同（步驟S407)。
[0132] 監視裝置60比較二次側電流R的值和二次側電流122的值，在雙方的值不同的 情況下（步驟S406 :否），比較二次側電流R的值和將二次側電流122的值乘-1所得的值 (步驟S408)。然後，監視裝置60在雙方的值相等的情況下（步驟S408 :是），判斷為雖然 變流器CTh和變流器CT22的流向不同，但是所連接的電源線相同（步驟S409)。
[0133] 另外，監視裝置60比較二次側電流Ih的值和將二次側電流122的值乘-1所得的 值，在雙方的值不同的情況下（步驟S408 :否），判斷為在變流器發生了斷線（步驟S420)。
[0134] 監視裝置60判斷為變流器CTh和變流器的流向和所連接的電源線相同時 (步驟S403)，或者判斷為雖然變流器CTh和變流器的流向不同、但是所連接的電源線 相同時（步驟S405)，比較二次側電流11 2的值和二次側電流122的值（步驟S410)。然後， 監視裝置60在雙方的值相等的情況下（步驟S410 :是），判斷為變流器CT12和變流器CT22 的流向和所連接的電源線相同（步驟S411)。
[0135] 監視裝置60比較二次側電流112的值和二次側電流122的值，在雙方的值不同的 情況下（步驟S410 :否），比較二次側電流112的值和將二次側電流珥的值乘-1所得的值 (步驟S412)。然後，監視裝置60在雙方的值相等的情況下（步驟S412 :是），判斷為雖然 變流器CT12和變流器的流向不同，但是所連接的電源線相同（步驟S413)。
[0136] 另外，監視裝置60比較二次側電流112的值和將二次側電流的值乘-1所得的 值，在雙方的值不同的情況下（步驟S412 :否），判斷為在變流器發生了斷線（步驟S420)。
[0137] 監視裝置60在確認了變流器CTh和變流器CT22的流向與所連接的電源線相同時 (步驟S407)，或者確認了雖然變流器CTh和變流器CT2 2的流向不同、但是所連接的電源線 相同時（步驟S409)，比較二次側電流112的值和二次側電流I2i的值（步驟S414)。然後， 監視裝置60在雙方的值相等的情況下（步驟S414 :是），判斷為變流器CT12和變流器 的流向與所連接的電源線相同（步驟S415)。
[0138] 監視裝置60比較二次側電流112的值和二次側電流叫的值，在雙方的值不同的 情況下（步驟S414 :否），比較二次側電流112的值和將二次側電流珥的值乘-1所得的值 (步驟S416)。然後，監視裝置60在雙方的值相等的情況下（步驟S416 :是），判斷為雖然 變流器CT12和變流器的流向不同、但是所連接的電源線相同（步驟S417)。
[0139] 監視裝置60比較二次側電流112的值和將二次側電流叫的值乘-1所得的值，在 雙方的值不同的情況下（步驟S426 :否），判斷為在變流器發生了斷線（步驟S420)。
[0140] 在上述的確認結束後，監視裝置60判斷變流器的連線是否正常（步驟S430)。然 後，監視裝置60在判斷為連線正常的情況下（步驟S430 :是），結束誤連線檢測處理。另一 方面，監視裝置60在判斷為連線不正常的情況下（步驟S430 :否），向用戶顯示錯誤（步驟 S431)後，結束誤連線檢測處理。在步驟S430中，在判斷為與變流器的流向相反的情況下、 或判斷為斷線的情況下，判斷為連線不正常。另外，在判斷為斷線的情況中還包含變流器與 中性線路L0連接的情況。
[0141] 如以上所說明的那樣，在本實施方式中，經由容納2個開閉器36的配電盤30D和 容納與負載40連接的分支斷路器34的配電盤30E，負載40與商用電力系統連接。一般而 言，鎖定式的開閉器36與通常的接觸器相比較往往更大型。因而，在用鎖定式的開閉器構 成配電盤時，認為無法使用標準尺寸的框體。但是，如本實施方式那樣，如果將配電盤分割 為多個，則可用已有尺寸的標準框體構成配電盤。由此，可以削減配電盤的製造成本。
[0142] 本實施方式的配電盤30E成為與一般家庭常常採用的配電盤同等的結構。因而， 只通過在一般家庭的已有配電盤的一次側設置本實施方式的配電盤30D，可以實現本實施 方式的家庭內電力系統。因此，在一般家庭可以低成本地實現本實施方式的家庭內電力系 統。
[0143] 在本實施方式中，構成家庭內電力系統的配電盤由2個配電盤30D、30E構成。因 而，配電盤各自小型化，配置的自由度變高。
[0144] 在本實施方式中，說明了配電盤30D由漏電切斷器37、2個開閉器36、分支斷路器 34、35構成，配電盤30E由漏電切斷器37和分支斷路器34構成的情況。不限於此，可以自 由選擇在配電盤30D、30E容納的設備。
[0145] 可以考慮在配電盤30E、30D中採用的框體為金屬制或者樹脂制。在本實施方式 中，配電盤由2個配電盤30D、30E構成，因此，例如，也可以將容納以層間短路為要因的著火 可能性高的開閉器36的配電盤30D的框體設為金屬制，將另一配電盤30E設為樹脂制。或 者，也可以在將容納開閉器36的配電盤30D的框體設為樹脂制的情況下，僅僅對該配電盤 30D進行由金屬板包裹開閉器36等的防火對策。
[0146] 由此，可以提高安全性的同時削減配電盤的製造成本。另外，配電盤全體中採用的 金屬的量減少，可以照顧到地球環境。進而，通過將配電盤的框體設為樹脂制，可以實現輕 量化，可以進一步提高設置場所的自由度。
[0147] 在本實施方式中，自動地檢測變流器的誤連線、斷線。因此，可以防止進行家庭內 電力系統的設置、改造等而產生的初始麻煩。變流器的方向的變更、再設置為比較簡單的操 作，因此如果可以事先檢測誤連線，則不必長時間停止電氣設備。
[0148] 在本實施方式中，使太陽光發電單元80停止後，執行上述誤連線檢測處理。不限 於此，在太陽光發電單元80進行發電的情況下，將開閉器36設為開路，可以同樣對變流器 CT3、CT2檢測誤連線。太陽光發電單元80可以自發控制電流流動的方向。因而，考慮以變 流器CT3的二次側電流為基準，進行誤連線檢測處理。
[0149] 本發明不脫離本發明的廣義的精神和範圍而可以實現各種各樣的實施方式及變 形。另外，上述實施方式用於說明本發明，而不是限定本發明的範圍。即，本發明的範圍不 是由實施方式而是由權利要求書所示出。而且，在權利要求書內及與其同等的發明的意義 的範圍內實施的各種各樣的變形視為在本發明的範圍內。
[0150] 本申請基於2012年7月26日申請的日本專利申請2012-166274及2012年 1月27日申請的日本專利申請2012-15680。在本說明書中，參照並包括日本專利申請 2012-166274及日本專利申請2012-15680的說明書、權利要求書、附圖全體。
[0151] 產業上的利用可能性
[0152] 本發明的電源切換裝置適用於商用電源和在家庭內設置的電源的切換。另外，本 發明的配電盤適用於向負載分配電力。
【權利要求】
1. 一種電源切換裝置，其特徵在於，具備： 第1解列部件，用於從電力系統解列蓄電部件及負載； 第1電壓檢測部件，被配置在所述第1解列部件的一次側，並檢測所述電力系統的電 壓；以及 控制部件，在通過所述第1解列部件從所述電力系統解列所述蓄電部件及所述負載 時，在由所述第1電壓檢測部件檢測到電壓的情況下，根據來自用戶的指令，使所述第1解 列部件動作，使所述蓄電部件及所述負載向所述電力系統併網。
2. 根據權利要求1所述的電源切換裝置，其特徵在於， 所述控制部件在由所述第1電壓檢測部件未檢測到所述電力系統的電壓時，使所述第 1解列部件動作，從所述電力系統解列所述蓄電部件及所述負載。
3. 根據權利要求2所述的電源切換裝置，其特徵在於， 所述電源切換裝置具有第2解列部件，該第2解列部件被配置在所述第1解列部件的 一次側，並用於從所述電力系統解列所述蓄電部件和所述負載， 所述控制部件使所述第2解列部件與所述第1解列部件一起動作，從所述電力系統解 列所述蓄電部件及所述負載。
4. 根據權利要求3所述的電源切換裝置，其特徵在於， 所述電源切換裝置具備第2電壓檢測部件，該第2電壓檢測部件被配置在所述第1解 列部件和所述第2解列部件之間，並檢測所述電力系統的電壓， 在通過由所述用戶操作所述第2解列部件從而由所述第2電壓檢測部件檢測到所述電 力系統的電壓時，所述控制部件判斷為有來自所述用戶的指令，使所述蓄電部件及所述負 載向所述電力系統併網。
5. 根據權利要求1至4的任一項所述的電源切換裝置，其特徵在於， 所述第1解列部件是鎖定式的開閉器。
6. 根據權利要求1至4的任一項所述的電源切換裝置，其特徵在於， 所述第1解列部件是漏電切斷器。
7. 根據權利要求1至6的任一項所述的電源切換裝置，其特徵在於，具備： 電流測量部件，測量向所述負載供給的電流；以及 太陽能電池，與所述電流測量部件的一次側連接。
8. 根據權利要求1至7的任一項所述的電源切換裝置，其特徵在於， 所述蓄電部件是分散電源。
9. 一種配電盤，其特徵在於，具備： 如權利要求1至8的任一項所述的電源切換裝置；以及 容納所述電源切換裝置的框體。
10. 根據權利要求9所述的配電盤，其特徵在於， 所述框體具備： 第1框體，容納所述第1解列部件；以及 第2框體，容納用於使所述負載從所述電力系統單獨地斷開的斷路器。
11. 根據權利要求9或10所述的配電盤，其特徵在於，具備： 第1電流檢測部件，檢測從所述電力系統向所述配電盤供給的電流； 第2電流檢測部件，檢測向所述負載及所述蓄電部件供給的電流；以及 連線狀態檢測部件，比較由所述第1電流檢測部件檢測到的電流和由所述第2電流檢 測部件檢測到的電流，檢測所述第1電流檢測部件和所述第2電流檢測部件的連線狀態。
【文檔編號】H02J3/38GK104067475SQ201380006632
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年1月25日 優先權日:2012年1月27日
【發明者】筱本洋介, 畠山和德, 山川崇, 春日井誠, 土本直秀 申請人:三菱電機株式會社