特許 7195488 電力制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-15

(45)【発行日】2022-12-23

(54)【発明の名称】電力制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/18 20060101AFI20221216BHJP

   H02H 5/04 20060101ALI20221216BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221216BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20221216BHJP

【ＦＩ】

H02H7/18

H02H5/04 170

H02J7/00 S

H02J3/32

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022555715

(86)(22)【出願日】2022-05-10

(86)【国際出願番号】 JP2022019814

【審査請求日】2022-09-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ペイジ フレデリック

(72)【発明者】

【氏名】田畠 和順

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００９９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５８２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０４９８９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０２０８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／１２２６７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ７／１８

Ｈ０２Ｈ ５／０４

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ３／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入出力端子対を介して入力された直流電力をエネルギーとして蓄積し、蓄積されているエネルギーを前記入出力端子対を介して直流電力として出力するように構成されたエネルギー蓄積システムと、
交流電力系統と前記エネルギー蓄積システムの前記入出力端子対との間に接続された電力変換器とを備え、
前記エネルギー蓄積システムは、前記入出力端子対の一方と前記入出力端子対の他方との間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路を含み、
前記蓄電回路は、
複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに対応して設けられ、前記蓄電ユニットと前記電力変換器との間に接続される保護回路とを含み、
前記保護回路は、対応する前記蓄電ユニットに異常が発生した場合に当該蓄電ユニットと前記電力変換器との電気的接続を遮断するように構成されており、
前記複数の蓄電ユニットは、互いに直列接続された第１蓄電ユニットおよび第２蓄電ユニットで構成されており、
前記第１蓄電ユニットの一端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の正側直流端子に接続され、前記第１蓄電ユニットの他端は、前記電力変換器の中性点に接続され、
前記第２蓄電ユニットの一端は、前記電力変換器の前記中性点に接続され、前記第２蓄電ユニットの他端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の負側直流端子に接続される、電力制御システム。

【請求項2】

入出力端子対を介して入力された直流電力をエネルギーとして蓄積し、蓄積されているエネルギーを前記入出力端子対を介して直流電力として出力するように構成されたエネルギー蓄積システムと、
交流電力系統と前記エネルギー蓄積システムの前記入出力端子対との間に接続された電力変換器とを備え、
前記エネルギー蓄積システムは、前記入出力端子対の一方と前記入出力端子対の他方との間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路を含み、
前記蓄電回路は、
複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに対応して設けられ、前記蓄電ユニットと前記電力変換器との間に接続される保護回路とを含み、
前記保護回路は、対応する前記蓄電ユニットに異常が発生した場合に当該蓄電ユニットと前記電力変換器との電気的接続を遮断するように構成されており、
前記複数の蓄電ユニットは、互いに直列接続された第１蓄電ユニットおよび第２蓄電ユニットで構成されており、
前記第１蓄電ユニットの一端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の正側直流端子に接続され、前記第１蓄電ユニットの他端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の中性点に接続され、
前記第２蓄電ユニットの一端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の前記中性点に接続され、前記第２蓄電ユニットの他端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の負側直流端子に接続される、電力制御システム。

【請求項3】

入出力端子対を介して入力された直流電力をエネルギーとして蓄積し、蓄積されているエネルギーを前記入出力端子対を介して直流電力として出力するように構成されたエネルギー蓄積システムと、
交流電力系統と前記エネルギー蓄積システムの前記入出力端子対との間に接続された電力変換器とを備え、
前記エネルギー蓄積システムは、前記入出力端子対の一方と前記入出力端子対の他方との間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路を含み、
前記蓄電回路は、
複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに対応して設けられ、前記蓄電ユニットと前記電力変換器との間に接続される保護回路とを含み、
前記保護回路は、対応する前記蓄電ユニットに異常が発生した場合に当該蓄電ユニットと前記電力変換器との電気的接続を遮断するように構成されており、
前記複数の蓄電ユニットは、互いに直列接続された第１蓄電ユニット群および第２蓄電ユニット群を含み、
前記第１蓄電ユニット群および前記第２蓄電ユニット群の各々は、互いに並列に接続された２以上の蓄電ユニットを含み、
前記第１蓄電ユニット群の一端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の正側直流端子に接続され、前記第１蓄電ユニット群の他端は、前記電力変換器の中性点に接続され、
前記第２蓄電ユニット群の一端は、前記電力変換器の前記中性点に接続され、前記第２蓄電ユニット群の他端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の負側直流端子に接続される、電力制御システム。

【請求項4】

入出力端子対を介して入力された直流電力をエネルギーとして蓄積し、蓄積されているエネルギーを前記入出力端子対を介して直流電力として出力するように構成されたエネルギー蓄積システムと、
交流電力系統と前記エネルギー蓄積システムの前記入出力端子対との間に接続された電力変換器とを備え、
前記エネルギー蓄積システムは、前記入出力端子対の一方と前記入出力端子対の他方との間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路を含み、
前記蓄電回路は、
複数の蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットに対応して設けられ、前記蓄電ユニットと前記電力変換器との間に接続される保護回路とを含み、
前記保護回路は、対応する前記蓄電ユニットに異常が発生した場合に当該蓄電ユニットと前記電力変換器との電気的接続を遮断するように構成されており、
前記複数の蓄電ユニットは、互いに直列接続された第１蓄電ユニット群および第２蓄電ユニット群を含み、
前記第１蓄電ユニット群および前記第２蓄電ユニット群の各々は、互いに並列に接続された２以上の蓄電ユニットを含み、
前記第１蓄電ユニット群の一端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の正側直流端子に接続され、前記第１蓄電ユニット群の他端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の中性点に接続され、
前記第２蓄電ユニット群の一端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の前記中性点に接続され、前記第２蓄電ユニット群の他端に接続された前記保護回路は、前記電力変換器の負側直流端子に接続される、電力制御システム。

【請求項5】

前記２以上の蓄電ユニットの数は、前記蓄電ユニットに異常が発生した場合に前記電力変換器から切り離すことが許容される前記蓄電ユニットの数と同じである、請求項３または請求項４に記載の電力制御システム。

【請求項6】

前記複数の蓄電回路の各々に含まれる前記複数の蓄電ユニットの状態を監視する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、各前記蓄電ユニットのうちの１の蓄電ユニットの異常を検出した場合に、前記１の蓄電ユニットに対応する前記保護回路に対して、前記１の蓄電ユニットと前記電力変換器との電気的接続を遮断するための指令情報を送信する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電力制御システム。

【請求項7】

前記蓄電ユニットは、
複数の蓄電素子と、
前記複数の蓄電素子について、当該蓄電素子の状態を示す状態信号を取得する信号通信部とを含み、
前記信号通信部は、各前記蓄電素子の状態信号に基づいて、各前記蓄電素子の状態を代表する代表値を算出し、前記代表値を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、前記代表値に基づいて前記蓄電ユニットの異常の有無を検出する、請求項６に記載の電力制御システム。

【請求項8】

前記保護回路は、互いに直列接続されたヒューズおよび開閉器で構成されている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電力制御システム。

【請求項9】

前記ヒューズは、閾値以上の電流が流れた場合に溶断され、
前記閾値は、
前記ヒューズに接続された蓄電ユニットで事故が発生した場合に、他の健全な複数の蓄電ユニットから前記ヒューズに流れる事故電流の電流値以下であり、かつ、
前記入出力端子対の一方と前記電力変換器とを接続する第１母線で事故が発生した場合に前記蓄電ユニットから前記ヒューズに流れる事故電流の電流値よりも大きい、請求項８に記載の電力制御システム。

【請求項10】

前記保護回路は、閾値以上の電流が流れた場合に溶断するヒューズを含み、
前記閾値は、
前記ヒューズに接続された蓄電ユニットで事故が発生した場合に、他の健全な複数の蓄電ユニットから前記ヒューズに流れる事故電流の電流値以下であり、
前記入出力端子対の一方と前記電力変換器とを接続する第１母線で事故が発生した場合に前記蓄電ユニットから前記ヒューズに流れる事故電流の電流値よりも大きい、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の電力制御システム。

【請求項11】

前記第１母線に設けられる第１母線用保護回路と、
前記エネルギー蓄積システムの前記入出力端子対の他方と前記電力変換器とを接続する第２母線に設けられる第２母線用保護回路とをさらに備え、
前記第１母線用保護回路および前記第２母線用保護回路の各々は、前記ヒューズを含む、請求項９に記載の電力制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

交流系統の周波数を安定化するための設備では、直流側に設けられた大容量キャパシタの放電エネルギーが、電力変換器によって交流電力に変換されることにより交流系統に放出される。一方、交流系統の交流電力は、電力変換器によって直流電力に変換されることにより充電エネルギーとして大容量キャパシタに吸収される。大容量キャパシタは、例えば、スーパーキャパシタ、ウルトラキャパシタとも称される電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electrical Double Layer Capacitor）である。

【0003】

また、ＢＥＳＳ（Battery Energy Storage System）と称される二次電池電力貯蔵システムにおいても、上記設備と同様の機能を実現できる。具体的には、直流側の蓄電池の放電エネルギーが電力変換器を介して交流系統に放出され、交流系統の交流電力が電力変換器を介して充電エネルギーとして蓄電池に吸収される。

【0004】

電力変換器を介して直流側の蓄電装置を交流系統に連系し、蓄積された直流エネルギーを利用することにより、電力系統の周波数安定化、負荷平準化等が期待される。このように、蓄電池などに電力変換器を組み合わせたシステムとして、例えば、国際公開第２００９／１３６６４１号（特許文献１）には、逆変換動作と順変換動作ができる電力変換器と、電気二重層キャパシタおよび鉛蓄電池などの直流充電部とを有する系統安定化装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２００９／１３６６４１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年の再生可能エネルギー電源の増加等に伴う系統要求の高度化により、大出力の電力変換装置が求められる傾向にある。大出力の電力変換装置を実現するために、電力変換装置に大容量のエネルギー蓄積システム（ＥＳＳ：Energy Storage System）を組み合わせたシステム構成が考えられる。ＥＳＳの大容量化は多数の蓄電素子を直並列することにより実現される。そのため、蓄電素子の増大に伴って、ＥＳＳ内で事故等の異常が発生した際に蓄電素子を適切に保護しつつ、電力変換器の運転を継続する構成が求められている。

【0007】

本開示のある局面における目的は、エネルギー蓄積システム内の蓄電素子を保護しつつ、電力変換器の運転を継続することが可能な電力制御システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

ある実施の形態に従う電力制御システムは、入出力端子対を介して入力された直流電力をエネルギーとして蓄積し、蓄積されているエネルギーを入出力端子対を介して直流電力として出力するように構成されたエネルギー蓄積システムと、交流電力系統とエネルギー蓄積システムの入出力端子対との間に接続された電力変換器とを備える。エネルギー蓄積システムは、入出力端子対の一方と入出力端子対の他方との間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路を含む。蓄電回路は、１以上の蓄電ユニットと、蓄電ユニットに対応して設けられ、蓄電ユニットと電力変換器との間に接続される保護回路とを含む。保護回路は、対応する蓄電ユニットに異常が発生した場合に当該蓄電ユニットと電力変換器との電気的接続を遮断するように構成されている。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係る電力制御システムによると、エネルギー蓄積システム内の蓄電素子を保護しつつ、電力変換器の運転を継続することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図2】制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図3】実施の形態１に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図4】蓄電ユニットの構成の一例を示すブロック図である。

【図5】保護回路の構成の一例を示すブロック図である。

【図6】エネルギー蓄積システムにおける事故電流の経路を説明するための図である。

【図7】実施の形態１の変形例１に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図8】実施の形態１の変形例２に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図9】実施の形態１の変形例３に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図10】実施の形態２に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図11】実施の形態２に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図12】実施の形態２の変形例に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【図13】その他の実施の形態に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しつつ、本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0012】

［各実施の形態の基礎となる構成］
＜電力制御システムの構成＞
図１は、電力制御システム１０の構成を示すブロック図である。図１では、自励式変換器として構成される電力変換器２０の直流側に２つの接続用端子が設けられている。電力変換器２０は、直流電力を電圧が異なる直流電力に双方向に変換できる変換器であり、絶縁型でも非絶縁型でもよく、その構成は特に限定されない。なお、電力変換器２０の交流側は３相交流系統に接続されているため、u相、ｖ相、ｗ相用の３つの接続用端子が設けられている。図１では簡単のため１相分の交流端子のみが示されている。

【0013】

図１を参照して、電力制御システム１０は、電力変換器２０と、エネルギー蓄積システム（ＥＳＳ：Energy Storage System）２１と、制御装置２２と、変圧器２３と、交流電圧検出器２４と、交流電流検出器２５と、直流電圧検出器２６と、遮断器５５とを含む。

【0014】

エネルギー蓄積システム２１は、入出力端子対（すなわち、正極端子２９Ｐおよび負極端子２９Ｎ）を介して入力された直流電力をエネルギーとして蓄積し、蓄積されているエネルギーを入出力端子対を介して直流電力として出力するように構成される。エネルギー蓄積システム２１に蓄積されたエネルギーは、交流電力系統の周波数安定化および負荷平準化のために活用され、さらに、予備力として活用される。

【0015】

より詳細には、エネルギー蓄積システム２１は、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に直列および並列に接続された複数の蓄電素子を含む。各蓄電素子は、たとえば、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Electrical Double Layer Capacitor）などの大容量キャパシタであってもよいし、蓄電池であってもよい。図１では、１個の蓄電素子が象徴的に示されている。

【0016】

電力変換器２０は、交流電力系統１５とエネルギー蓄積システム２１の入出力端子対との間に接続される。具体的には、電力変換器２０の直流端子対（すなわち、正側直流端子２８Ｐおよび負側直流端子２８Ｎ）はエネルギー蓄積システム２１の入出力端子対（すなわち、正極端子２９Ｐおよび負極端子２９Ｎ）にそれぞれ接続される。したがって、電力変換器２０の定格直流電圧とエネルギー蓄積システム２１の定格電圧とは等しい。また、電力変換器２０の各相の交流端子は、交流電力系統１５の対応する相の電力線に接続される。

【0017】

電力変換器２０は、交流を直流に変換する順変換、および直流を交流に変換する逆変換を行なう。具体的には、電力変換器２０は、交流電力系統１５の交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を充電エネルギーとしてエネルギー蓄積システム２１に吸収させる。逆に、電力変換器２０は、エネルギー蓄積システム２１の直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を放電エネルギーとして交流電力系統１５に放出する。

【0018】

電力変換器２０は、スイッチング素子として用いられる複数の自己消弧型半導体素子を含む。自己消弧型半導体素子として、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＧＣＴ（Gate Commutated Turn-off）サイリスタなどが用いられる。自己消弧型半導体素子には還流ダイオードが逆並列に接続される。電力変換器２０は、２レベル／３レベルさらに多レベル方式、ＭＭＣ（Modular Multilevel Converter）方式、変圧器多重方式、リアクトル並列方式、およびそれらの組み合わせのいずれであってもよい。

【0019】

変圧器２３は、交流電力系統１５と電力変換器２０との間に接続される。変圧器２３は、電力変換器２０から出力される交流電力を昇圧して交流電力系統１５に出力する。図１では、簡単のために単相変圧器で表しているが、実際の３相変圧器の結線には、Δ－Ｙ結線、Δ－Δ結線、またはΔ－Δ－Ｙ結線などが用いられる。電力変換器２０がＭＭＣ方式など高電圧の交流電圧を出力可能な構成の場合には、変圧器２３に代えて連系リアクトルを設けてもよい。

【0020】

交流電圧検出器２４は、交流電力系統１５への連系点１７の交流電圧Ｖａｃを検出する。交流電圧検出器２４として、例えば、電圧変成器が用いられる。

【0021】

交流電流検出器２５は、連系点１７と変圧器２３との間を流れる交流電流Ｉａｃを検出する。交流電流検出器２５として、例えば、電流変成器が用いられる。

【0022】

直流電圧検出器２６は、エネルギー蓄積システム２１の入出端子対（すなわち、正極端子２９Ｐおよび負極端子２９Ｎ）の間の直流電圧Ｖｄｃを検出する。

【0023】

制御装置２２は、検出された交流電圧Ｖａｃ、交流電流Ｉａｃ、および直流電圧Ｖｄｃに基づいて、電力変換器２０の動作を制御するための制御信号（例えば、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）信号）ＰＳを生成する。制御装置２２は、電力変換器２０の動作を制御することによって、エネルギー蓄積システム２１の充放電を制御する。また、制御装置２２は、通常時において、以下のような制御を実行する。

【0024】

制御装置２２は、交流電圧Ｖａｃから求められた交流電力系統１５の基本波周波数に基づいて、検出した基本波周波数を定格値に近付けるための自動周波数調整を行なう。制御装置２２は、エネルギー蓄積システム２１の直流電圧Ｖｄｃの検出値を直流電圧目標値に近付けるための自動ＤＣ電圧調整を行なう。この場合、交流電力系統１５に有効電力を放出した場合には電圧目標値は減少し、交流電力系統１５から有効電力を吸収した場合には電圧目標値は増加する。これらの自動周波数調整および自動ＤＣ電圧調整によって有効電力目標値Ｐｒｅｆが設定される。

【0025】

制御装置２２は、交流電圧Ｖａｃの検出値に基づいて、交流電圧Ｖａｃの検出値を定格値に近付けるための自動ＡＣ電圧調整を行う。さらに、制御装置２２は、交流電圧Ｖａｃおよび交流電流Ｉａｃの各検出値から算出された無効電力測定値に基づいて、無効電力測定値を目標値に近付けるための自動無効電力調整を行う。これらの自動ＡＣ電圧調整および自動無効電力調整によって無効電力目標値Ｑｒｅｆが設定される。

【0026】

制御装置２２は、三相の交流電流Ｉａｃの検出値を変数変換することにより、有効電流成分および無効電流成分を計算する。同様に、制御装置２２は、三相の交流電圧Ｖａｃの検出値を変数変換することにより、有効電圧成分および無効電圧成分を計算する。制御装置２２は、算出した有効電流成分、無効電流成分、有効電圧成分、および無効電圧成分に基づいて、有効電力目標値Ｐｒｅｆおよび無効電力目標値Ｑｒｅｆが得られるように、電力変換器２０の各相の電圧指令値Ｖｒｅｆを生成する。

【0027】

制御装置２２は、電圧指令値Ｖｒｅｆとキャリア信号とを比較することによってＰＷＭ信号ＰＳを生成する。生成されたＰＷＭ信号ＰＳは、電力変換器２０を構成する自己消弧型半導体素子の制御電極に供給される。

【0028】

遮断器５５は、交流電力系統１５と電力変換器２０との間に接続される。図１の例では、遮断器５５は、連系点１７と変圧器２３との間に接続される。

【0029】

＜制御装置のハードウェア構成＞
図２は、制御装置２２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２には、コンピュータによって制御装置２２を構成する例が示される。

【0030】

図２を参照して、制御装置２２は、１つ以上の入力変換器７０と、１つ以上のサンプルホールド回路７１と、マルチプレクサ（ＭＵＸ：multiplexer）７２と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器７３とを含む。また、制御装置２２は、１つ以上のＣＰＵ（Central Processing Unit）７４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）７５と、ＲＯＭ（Read Only Memory）７６とを含む。さらに、制御装置２２は、１つ以上の入出力インターフェイス７７と、補助記憶装置７８と、上記の構成要素間を相互に接続するバス７９とを含む。

【0031】

入力変換器７０は、入力チャンネルごとに補助変成器を有する。各補助変成器は、図１の各電気量検出器による検出信号を、後続する信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。

【0032】

サンプルホールド回路７１は、入力変換器７０ごとに設けられる。サンプルホールド回路７１は、対応の入力変換器７０から受けた電気量を表す信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。

【0033】

マルチプレクサ７２は、複数のサンプルホールド回路７１に保持された信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器７３は、マルチプレクサ７２によって選択された信号をデジタル値に変換する。なお、複数のＡ／Ｄ変換器７３を設けることによって、複数の入力チャンネルの検出信号に対して並列的にＡ／Ｄ変換を実行するようにしてもよい。

【0034】

ＣＰＵ７４は、制御装置２２の全体を制御し、プログラムに従って演算処理を実行する。揮発性メモリとしてのＲＡＭ７５および不揮発性メモリとしてのＲＯＭ７６は、ＣＰＵ７４の主記憶として用いられる。ＲＯＭ７６は、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納する。補助記憶装置７８は、ＲＯＭ７６に比べて大容量の不揮発性メモリであり、プログラムおよび電気量検出値のデータなどを格納する。

【0035】

入出力インターフェイス７７は、ＣＰＵ７４および外部装置の間で通信する際のインターフェイス回路である。

【0036】

なお、制御装置２２の少なくとも一部をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）および、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の回路を用いて構成してもよい。制御装置２２の少なくとも一部は、アナログ回路によって構成することもできる。

【0037】

実施の形態１．
実施の形態１の電力制御システム１０では、制御装置２２がエネルギー蓄積システム２１内において事故等により異常が検出された蓄電ユニットをエネルギー蓄積システム２１および電力変換器２０から切り離す構成について説明する。

【0038】

＜エネルギー蓄積システムの構成＞
図３は、実施の形態１に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。図３を参照して、電力制御システム１０Ａのエネルギー蓄積システム２１Ａは、図１のエネルギー蓄積システム２１に対応するが、便宜上“Ａ”との符号を付記している。これは、以下の図においても同様である。

【0039】

需要の変動に合わせて電力を供給可能とするグリッドフォーミング制御を実現するためには、高出力な有効電力の入出力を高速に実施する必要がある。また、これを実現可能なレベルの大容量のエネルギー蓄積システムを構成するためには、多数の蓄電素子を直並列に接続する必要がある。このような多数の蓄電素子を有する大容量のエネルギー蓄積システムに含まれる蓄電ユニットにおいて事故が発生した場合に、電力変換器２０からエネルギー蓄積システム全体が切り離されると、電力変換器２０の運転時と停止時の出力差分が大きくなり、交流電力系統への影響が大きくなる。そこで、エネルギー蓄積システム２１Ａでは、蓄電ユニット内で事故が発生した場合には、当該蓄電ユニット４０のみを電力変換器２０から切り離すように構成される。

【0040】

エネルギー蓄積システム２１Ａは、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路５０＿１Ａ，５０＿２Ａ，５０＿３Ａ（以下、「蓄電回路５０」とも総称する。）を含む。蓄電回路５０は、保護回路３０ｕ，３０ｄ（以下、「保護回路３０」とも総称する。）と、蓄電ユニット４０ｕ，４０ｄ（以下、「蓄電ユニット４０」とも総称する。）とを含む。図１では図解を容易にするために、各蓄電ユニット４０および制御装置２２間の信号線と、制御装置２２および保護回路３０間の信号線とは、一部まとめて記載されているが、実際には蓄電ユニット４０ごとおよび保護回路３０ごとに設けられている。

【0041】

保護回路３０は、蓄電ユニット４０に対応して設けられ、蓄電ユニット４０と電力変換器２０との間に接続される。具体的には、エネルギー蓄積システム２１Ａにおいては、蓄電ユニット４０ｕに対応して保護回路３０ｕが設けられ、蓄電ユニット４０ｄに対応して保護回路３０ｄが設けられている。

【0042】

保護回路３０ｕ，３０ｄおよび蓄電ユニット４０ｕ，４０ｄは互いに直列接続されている。具体的には、蓄電ユニット４０ｕの一端（例えば、上端）には保護回路３０ｕが接続され、蓄電ユニット４０ｕの他端（例えば、下端）には中性線８１（あるいは端子２９Ｃ）および蓄電ユニット４０ｄが接続される。蓄電ユニット４０ｄの上端には中性線８１および蓄電ユニット４０ｕが接続され、蓄電ユニット４０ｄの下端には保護回路３０ｄが接続される。保護回路３０ｕの上端は、正極端子２９Ｐおよび正極母線８０Ｐを介して電力変換器２０の正側直流端子２８Ｐに接続される。保護回路３０ｄの下端は、負極端子２９Ｎおよび負極母線８０Ｎを介して電力変換器２０の負側直流端子２８Ｎに接続される。

【0043】

エネルギー蓄積システム２１Ａの正極端子２９Ｐと電力変換器２０の正側直流端子２８Ｐとは、正極母線８０Ｐを介して接続される。エネルギー蓄積システム２１Ａの負極端子２９Ｎと電力変換器２０の負側直流端子２８Ｎとは、負極母線８０Ｎを介して接続される。エネルギー蓄積システム２１Ａの端子２９Ｃと電力変換器２０の中性点２８Ｃとは、中性線８１を介して接続される。

【0044】

制御装置２２は、蓄電ユニット４０の状態を示す状態情報を蓄電ユニット４０から受信し、複数の蓄電回路５０の各々に含まれる蓄電ユニット４０の状態を監視する。状態情報は、蓄電ユニット４０に含まれる蓄電素子の電圧値および温度等を含む。

【0045】

図４は、蓄電ユニット４０の構成の一例を示すブロック図である。図４を参照して、蓄電ユニット４０は、複数の蓄電素子４１と、信号通信部４３とを含む。複数の蓄電素子４１は、互いに直列接続されている。

【0046】

信号通信部４３は、複数の蓄電素子４１について、当該蓄電素子４１の状態を示す状態信号を取得する。具体的には、信号通信部４３は、各蓄電素子４１の状態を検出する検出器（図示しない）から状態信号を受信する。状態信号は、蓄電素子４１の電圧を示す信号、蓄電素子４１の温度を示す信号を含む。

【0047】

信号通信部４３は、各蓄電素子４１の状態信号に基づいて、各蓄電素子４１の状態を代表する状態代表値を算出する。例えば、信号通信部４３は、各蓄電素子４１の電圧を示す信号に基づいて、各蓄電素子４１の電圧平均値または最大電圧値を状態代表値として算出する。また、信号通信部４３は、各蓄電素子４１の温度を示す信号に基づいて、各蓄電素子４１の最大温度を状態代表値として算出する。

【0048】

信号通信部４３は、算出した状態代表値を制御装置２２に送信する。制御装置２２は、状態代表値に基づいて蓄電ユニット４０の異常の有無を検出する。状態代表値が各蓄電素子４１の電圧平均値である場合について説明する。制御装置２２は、当該電圧平均値が規定電圧値以上である場合に蓄電ユニット４０に異常が発生したと判断する（すなわち、蓄電ユニット４０の異常を検出する）。状態代表値が各蓄電素子４１の最大電圧値である場合についても同様である。

【0049】

次に、状態代表値が各蓄電素子４１の最大温度である場合について説明する。制御装置２２は、当該最大温度が規定温度以上である場合に蓄電ユニット４０に異常が発生したと判断する。典型的には、制御装置２２は、エネルギー蓄積システム２１Ａ内の蓄電ユニット４０において事故（例えば、地絡事故等）が発生したと判断する。

【0050】

図４の構成によると、信号通信部４３によって各蓄電素子４１の状態の代表値が算出され、当該代表値が制御装置２２へ送信される。そのため、蓄電ユニット４０から制御装置２２へ送信される信号数が低減される。また、各蓄電素子４１から制御装置２２へ直接信号が送信される場合と比較して信号線を低減することもできる。これにより、システム全体の規模を小さくすることができる。

【0051】

再び、図３を参照して、保護回路３０は、対応する蓄電ユニット４０に異常が発生した場合に当該蓄電ユニット４０と電力変換器２０との電気的接続を遮断するように構成されている。

【0052】

図５は、保護回路３０の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照して、保護回路３０は、開閉器３１と、ヒューズ３３とを含む。開閉器３１とヒューズ３３とは互いに直列接続されている。開閉器３１は、例えば、遮断器、断路器である。ヒューズ３３は、閾値以上の電流が流れた場合に溶断される。

【0053】

制御装置２２は、各蓄電ユニット４０のうちの１の蓄電ユニット４０（例えば、蓄電ユニット４０ｕ）の異常を検出した場合、異常が検出された蓄電ユニット４０において事故が発生したと判断する。この場合、蓄電ユニット４０に大きな事故電流が流れ込むため、当該蓄電ユニット４０を電力変換器２０から切り離す必要がある。したがって、制御装置２２は、当該蓄電ユニット４０に対応する保護回路３０（例えば、保護回路３０ｕ）に対して、当該蓄電ユニット４０と電力変換器２０との電気的接続を遮断するための指令情報（例えば、開放指令情報）を送信する。具体的には、指令情報は、保護回路３０の開閉器３１に対して出力される。開閉器３１は、当該指令情報に従って開放される。これにより、蓄電ユニット４０ｕと電力変換器２０との電気的接続は遮断される。

【0054】

保護回路３０は開閉器３１およびヒューズ３３を組み合わせることにより構成される。当該構成を有する保護回路３０は、保護回路が開閉器３１のみで構成されている場合と比較して以下のような利点がある。

【0055】

例えば、蓄電素子として電気二重層キャパシタ等の内部抵抗が小さい素子を適用する場合、短絡電流の立ち上がりが早く波高値も大きい。また、事故電流ループの抵抗値、インダクタンス値および静電容量値によるが、事故電流波形が直流性となり得る（すなわち、零点を形成しない波形となり得る）。このような事故電流を開閉器３１で高速に遮断しようとすると、遮断電流定格の大きい直流遮断器が必要となり、保護回路の規模が大きくなる。しかし、保護回路３０には開閉器３１に加えてヒューズ３３が設けられているため、事故発生時において、ヒューズ３３によって事故電流を高速に遮断しつつ、開閉器３１によって事故回路を確実に切り離すことができる。また、遮断電流定格の大きい直流遮断器を使用する必要がないため、保護回路３０の規模を小さくでき、開閉器３１のコストを低減することもできる。

【0056】

再び、図３を参照して、例えば、蓄電ユニット４０ｕにおいて事故が発生した場合を想定する。制御装置２２は、蓄電ユニット４０ｕの異常を検出して、保護回路３０ｕに開放指令を出力する。これにより、保護回路３０ｕの開閉器３１は、蓄電ユニット４０ｕと電力変換器２０との電気的接続を遮断する。残りの健全な各蓄電ユニット４０（例えば、蓄電回路５０＿１の蓄電ユニット４０ｄ、および蓄電回路５０＿２，５０＿３の各蓄電ユニット４０）は電力変換器２０と電気的に接続された状態である。そのため、電力制御システム１０Ａ（例えば、電力変換器２０）は運転を継続することができる。

【0057】

なお、上記の場合では、蓄電回路５０＿１における蓄電ユニット４０ｕのみが電気的に遮断され、蓄電ユニット４０ｄは電力変換器２０と接続された状態である。そのため、エネルギー蓄積システム２１Ａにおいて、中性線８１よりも上側の蓄電容量と、中性線８１よりも下側の蓄電容量とがアンバランスになる。

【0058】

そこで、電力変換器２０の制御の容易化のため、上側の蓄電容量と下側の蓄電容量とのバランスを取るために、中性線８１と負極端子２９Ｎとの間に接続された各蓄電ユニット４０ｄのうちの１の蓄電ユニット４０ｄと電力変換器２０との電気的接続をさらに遮断してもよい。例えば、制御装置２２は、蓄電回路５０＿１の蓄電ユニット４０ｄに対応して設けられた保護回路３０ｄに開放指令を送信することによって、当該蓄電ユニット４０ｄを電力変換器２０およびエネルギー蓄積システム２１Ａから切り離してもよい。なお、制御装置２２は、蓄電回路５０＿２または蓄電回路５０＿３の保護回路３０ｄに開放指令を送信してもよい。これにより、上側の蓄電容量と下側の蓄電容量とをバランスさせることができる。

【0059】

上記のエネルギー蓄積システム２１Ａによると、内部の蓄電ユニット４０において事故が発生した場合でも、エネルギー蓄積システム２１Ａ全体を電力変換器２０から長時間切り離す必要はなく、健全な蓄電ユニット４０を用いて電力変換器２０の運転を継続することができ、電力制御システム全体の信頼性および稼働率が向上する。

【0060】

（変形例１）
上述した図５のエネルギー蓄積システム２１Ａによると、事故が発生した蓄電ユニット４０をエネルギー蓄積システム２１Ａから切り離すことができるものの、図６に示すように、蓄電ユニット４０自体においては事故電流が流れ続けて、蓄電ユニット４０内の素子等が過電流などにより破壊される場合がある。

【0061】

図６は、エネルギー蓄積システム２１Ａにおける事故電流の経路を説明するための図である。図６では、図面の容易化のため、制御装置２２および各信号線等は図示していない。図６を参照して、蓄電回路５０＿３の蓄電ユニット４０ｕで地絡事故が発生したとする。この場合、蓄電ユニット４０ｕ、グランド、中性線８１、蓄電ユニット４０ｕの順の経路で事故電流が継続して流れる。そのため、蓄電ユニット４０ｕ自体が過電流により破壊されてしまう可能性がある。そこで、実施の形態１の変形例１では、事故が発生した蓄電ユニット４０自体の破壊を防止する構成について説明する。

【0062】

図７は、実施の形態１の変形例１に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。図７を参照して、電力制御システム１０Ｂのエネルギー蓄積システム２１Ｂは、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路５０＿１Ｂ，５０＿２Ｂ，５０＿３Ｂ（以下、「蓄電回路５０Ｂ」とも総称する。）を含む。蓄電回路５０Ｂは、図３の蓄電回路５０Ａに保護回路３０ｕｃ，３０ｄｃを追加した構成である。

【0063】

エネルギー蓄積システム２１Ｂにおいては、蓄電ユニット４０ｕに対応して保護回路３０ｕ，３０ｕｃが設けられ、蓄電ユニット４０ｄに対応して保護回路３０ｄ，３０ｄｃが設けられている。

【0064】

保護回路３０ｕｃは、蓄電ユニット４０ｕと中性線８１との間に接続される。具体的には、保護回路３０ｕｃの上端は、蓄電ユニット４０ｕに接続される。保護回路３０ｕｃの下端は、端子２９Ｃおよび中性線８１を介して電力変換器２０の中性点２８Ｃに接続される。保護回路３０ｄｃは、蓄電ユニット４０ｄと中性線８１との間に接続される。具体的には、保護回路３０ｄｃの上端は、端子２９Ｃおよび中性線８１を介して電力変換器２０の中性点２８Ｃに接続される。保護回路３０ｕｄの下端は、蓄電ユニット４０ｄに接続される。

【0065】

例えば、蓄電ユニット４０ｕにおいて事故が発生した場合を想定する。制御装置２２は、蓄電ユニット４０ｕの異常を検出して、対応する保護回路３０ｕおよび保護回路３０ｕｃに開放指令を出力する。これにより、保護回路３０ｕ，３０ｕｃの各開閉器３１が開放され、蓄電ユニット４０ｕと中性線８１との電気的接続が遮断される。したがって、図６で説明したような事故電流の経路を遮断することができる。

【0066】

なお、上述したように、中性線８１よりも上側の蓄電容量と、中性線８１よりも下側の蓄電容量とのバランスを取るために、制御装置２２は、保護回路３０ｄｃ，３０ｄに開放指令を送信して、当該蓄電ユニット４０ｄをエネルギー蓄積システム２１Ｂから切り離してもよい。

【0067】

エネルギー蓄積システム２１Ｂによると、蓄電ユニット４０において地絡事故が発生した場合の事故電流、あるいは蓄電ユニット４０と中性線８１との間で短絡事故が発生した場合の事故電流を遮断できる。そのため、エネルギー蓄積システム２１Ａの利点に加えて、蓄電ユニット４０自体の破壊を防ぐことができる。

【0068】

（変形例２）
図８は、実施の形態１の変形例２に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。図８を参照して、電力制御システム１０Ｃのエネルギー蓄積システム２１Ｃは、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路５０＿１Ｃ，５０＿２Ｃ（以下、「蓄電回路５０Ｃ」とも総称する。）を含む。蓄電回路５０Ｃは、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２を含む第１蓄電ユニット群と、蓄電ユニット４０ｄ＿１，４０ｄ＿２を含む第２蓄電ユニット群と、保護回路３０ｕ，３０ｄとを含む。第１蓄電ユニット群と、第２蓄電ユニット群と、保護回路３０ｕ，３０ｄとは互いに直列接続されている。

【0069】

蓄電ユニット４０ｕ＿１および蓄電ユニット４０ｕ＿２は互いに並列接続され、蓄電ユニット４０ｄ＿１および蓄電ユニット４０ｄ＿２は互いに並列接続される。第１蓄電ユニット群（すなわち、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２）の上端は、保護回路３０ｕに接続される。第１蓄電ユニット群の下端は、端子２９Ｃおよび中性線８１を介して電力変換器２０の中性点２８Ｃに接続される。第２蓄電ユニット群（すなわち、蓄電ユニット４０ｄ＿１，４０ｄ＿２）の上端は、端子２９Ｃおよび中性線８１を介して中性点２８Ｃに接続される。第２蓄電ユニット群の下端は、保護回路３０ｄに接続される。

【0070】

エネルギー蓄積システム２１Ｃにおいては、第１蓄電ユニット群（すなわち、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２）に対応して保護回路３０ｕが設けられ、第２蓄電ユニット群（すなわち、蓄電ユニット４０ｄ＿１，４０ｄ＿２）に対応して保護回路３０ｄが設けられている。すなわち、蓄電ユニット群を構成する２つの蓄電ユニット４０に対して１つの保護回路３０が設けられている。

【0071】

例えば、蓄電ユニット４０ｕ＿１において事故が発生した場合を想定する。制御装置２２は、蓄電ユニット４０ｕ＿１の異常を検出して、対応する保護回路３０ｕに開放指令を出力する。これにより、保護回路３０ｕの開閉器３１は、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２と電力変換器２０との電気的接続を遮断する。

【0072】

エネルギー蓄積システム２１Ｃによると、複数の蓄電ユニット４０に対して１つの保護回路３０が設けられている。そのため、エネルギー蓄積システム２１Ａよりも、保護回路３０の数を低減できる。そのため、システム全体としての規模を低減し、コストを削減することができる。

【0073】

（変形例３）
変形例３の構成は、変形例２と変形例１とを組み合わせた構成に対応する。

【0074】

図９は、実施の形態１の変形例３に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。図９を参照して、電力制御システム１０Ｄのエネルギー蓄積システム２１Ｄは、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路５０＿１Ｄ，５０＿２Ｄ（以下、「蓄電回路５０Ｄ」とも総称する。）を含む。蓄電回路５０Ｄは、図８の蓄電回路５０Ｃに保護回路３０ｕｃ，３０ｄｃを追加した構成である。

【0075】

エネルギー蓄積システム２１Ｄにおいては、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２に対応して保護回路３０ｕ，３０ｕｃが設けられ、蓄電ユニット４０ｄ＿１，４０ｄ＿２に対応して保護回路３０ｄ，３０ｄｃが設けられている。

【0076】

保護回路３０ｕｃは、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２と中性線８１との間に接続される。具体的には、保護回路３０ｕｃの上端は、第１蓄電ユニット（すなわち、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２）が接続される。保護回路３０ｕｃの下端は、端子２９Ｃおよび中性線８１を介して中性点２８Ｃに接続される。保護回路３０ｄｃは、第２蓄電ユニット群（すなわち、蓄電ユニット４０ｄ＿１，４０ｄ＿２）と中性線８１との間に接続される。具体的には、保護回路３０ｄｃの上端は、端子２９Ｃおよび中性線８１を介して中性点２８Ｃに接続される。保護回路３０ｕｄの下端は、第２蓄電ユニット群に接続される。

【0077】

例えば、蓄電ユニット４０ｕ＿１において事故が発生した場合を想定する。制御装置２２は、蓄電ユニット４０ｕ＿１の異常を検出して、対応する保護回路３０ｕおよび保護回路３０ｕｃに開放指令を出力する。これにより、保護回路３０ｕ，３０ｕｃの各開閉器３１が開放され、蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２と中性線８１との電気的接続が遮断される。

【0078】

エネルギー蓄積システム２１Ｄは、エネルギー蓄積システム２１Ｂおよび２１Ｃの利点を有する。

【0079】

（変形例４）
上記のように、エネルギー蓄積システム２１を大容量化するためには、蓄電ユニット４０の数を増大させることが一般的である。電力制御システムにおいて要求されるエネルギー蓄積システム２１の容量を確保するために必要な蓄電ユニット数をＮ（ただし、Ｎは２以上の整数）とする。このとき、蓄電ユニット４０に異常が発生した場合であってもシステムの要求を満たすために、蓄電ユニット４０の冗長数をＭとして、エネルギー蓄積システム２１の全体の蓄電ユニット数を“Ｎ＋Ｍ”とすることが考えられる。

【0080】

変形例４に従うエネルギー蓄積システム２１では、１つの保護回路３０に接続される蓄電ユニット４０の数を“Ｍ”とする。例えば、Ｍ＝１の場合には、１つの保護回路３０に１つの蓄電ユニット４０が接続される。これは、図３の蓄電回路５０Ａおよび図７の蓄電回路５０Ｂに示す構成に相当する。具体的には、蓄電回路５０Ａでは、１つの保護回路３０ｕに１つの蓄電ユニット４０ｕが接続される。蓄電回路５０Ｂでは、保護回路３０ｕ，３０ｕｃの各々に１つの蓄電ユニット４０ｕが接続される。

【0081】

例えば、Ｍ＝２の場合には、１つの保護回路３０に２つの蓄電ユニット４０が接続される。これは、図８の蓄電回路５０Ｃおよび図９の蓄電回路５０Ｄに示す構成に相当する。具体的には、蓄電回路５０Ｃでは、１つの保護回路３０ｕに２つの蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２が接続される。蓄電回路５０Ｄでは、保護回路３０ｕ，３０ｕｃの各々に２つの蓄電ユニット４０ｕ＿１，４０ｕ＿２が接続される。

【0082】

冗長数Ｍは、例えば、蓄電素子の故障率等から定量的に計算されてもよいし、電力制御システムの設計思想に応じて任意に増加させてもよい。冗長数Ｍに応じて保護回路３０の数を設定することによって、ある蓄電ユニット４０の異常発生時にエネルギー蓄積システム２１から切り離される蓄電ユニット数は“Ｍ”となる。すなわち、冗長数Ｍは、ある蓄電ユニット４０に異常が発生した場合に電力変換器２０から切り離すことが許容される蓄電ユニット数と同じ数に設定される。そのため、エネルギー蓄積システム２１はシステムから要求される蓄電ユニット数Ｎを確保でき、システム全体で必要とされる保護回路３０の数を合理化できる。

【0083】

したがって、ある蓄電ユニット４０の異常発生時においても、エネルギー蓄積システム２１の容量要求を満たすことができるとともに、保護回路３０の規模およびコストを低減できる。

【0084】

実施の形態２．
実施の形態１では、蓄電ユニット４０の異常が検出された場合、制御装置２２は、対応する保護回路３０に開放指令を送信して、蓄電ユニット４０を切り離す構成について説明した。実施の形態２では、保護回路３０に少なくともヒューズ３３を含んでおり、かつ、母線事故時にはヒューズ３３が溶断されず、蓄電ユニット４０の事故時にヒューズ３３が溶断される構成について説明する。

【0085】

図１０および図１１は、実施の形態２に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。図１０では、母線（例えば、正極母線８０Ｐ）で事故が発生した場合の事故電流の経路が示されている。図１１では、蓄電ユニット４０内で事故が発生した場合の事故電流の経路が示されている。

【0086】

図１０を参照して、電力制御システム１０Ｅのエネルギー蓄積システム２１Ｅは、制御装置２２が各保護回路３０および各蓄電ユニット４０と信号線で接続されていない点で、実施の形態１の各エネルギー蓄積システム２１と異なる。

【0087】

エネルギー蓄積システム２１Ｅは、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路５０＿１Ｅ，５０＿２Ｅ，５０＿３Ｅ（以下、「蓄電回路５０Ｅ」とも総称する。）を含む。蓄電回路５０Ｅは、保護回路３０ｕｘ，３０ｄｘと、蓄電ユニット４０ｕ，４０ｄとを含む。保護回路３０ｕｘ，３０ｄｘは、図５のヒューズ３３のみで構成されている点で、保護回路３０ｕ，３０ｄとは異なる。

【0088】

エネルギー蓄積システムに関連する事故は、主に、電力変換器２０および蓄電回路５０間を接続する母線（例えば、正極母線８０Ｐまたは負極母線８０Ｎ）で発生する母線事故と、蓄電ユニット４０内で発生する蓄電ユニット事故とが存在する。

【0089】

図１０に示すように、正極母線８０Ｐにおいて事故が発生した場合、各蓄電ユニット４０から正極母線８０Ｐの事故点に向かって事故電流が流れる。この場合、保護回路３０ｕｘに流れる電流は、保護回路３０ｕｘに接続されている蓄電ユニット４０から供給される電流である。

【0090】

一方、図１１に示すように、蓄電回路５０＿１Ｅの蓄電ユニット４０ｕで事故が発生した場合、他の健全な蓄電ユニット４０（例えば、蓄電回路５０＿２Ｅ，５０＿３Ｅの蓄電ユニット４０）から、蓄電ユニット４０ｕの事故点に向かって事故電流が流れる。この場合、当該事故が発生した蓄電ユニット４０ｕに接続された保護回路３０ｕｘには、他の健全な蓄電ユニット４０からの合計電流が流れる。

【0091】

したがって、蓄電ユニット４０ｕで事故が発生した場合に当該蓄電ユニット４０ｕに接続された保護回路３０ｕｘに流れる電流は、母線事故が発生した場合に当該保護回路３０ｕｘに流れる電流よりも大きいことが理解される。

【0092】

そこで、実施の形態２では、蓄電ユニット４０ｕで事故が発生した場合にはヒューズ３３が溶断されるが、母線事故が発生した場合にはヒューズ３３が溶断されないように、ヒューズ３３が溶断される電流の閾値Ｔｈを設定する。

【0093】

具体的には、閾値Ｔｈは、母線（例えば、正極母線８０Ｐ）で事故が発生した場合に、ヒューズ３３に接続された蓄電ユニット４０（例えば、蓄電回路５０＿１Ｅの蓄電ユニット４０ｕ）からヒューズ３３に流れる事故電流の電流値よりも大きい値に設定される。これにより、母線事故が発生した場合であっても蓄電ユニット４０に接続されたヒューズ３３は溶断されない。母線事故時には母線が故障しているため、いずれにしても電力制御システムの運用継続が不可能である。したがって、母線事故時にも電力変換器２０が破壊されないような機器設計としておけば、ヒューズ３３が溶断されなくてもシステム運用に大きな影響を与えない。また、ヒューズ３３が溶断されないため、母線のみを復旧すればよく、各ヒューズ３３の交換が不要となる。

【0094】

さらに、閾値Ｔｈは、ヒューズ３３に接続された蓄電ユニット４０（例えば、蓄電回路５０＿１Ｅの蓄電ユニット４０ｕ）で事故が発生した場合に、他の健全な複数の蓄電ユニット４０（例えば、蓄電回路５０＿２Ｅ，５０＿３Ｅの蓄電ユニット４０ｕ）からヒューズ３３に流れる事故電流の電流値以下に設定される。これにより、事故が発生した蓄電ユニット４０に接続されたヒューズ３３は溶断されるため、当該蓄電ユニット４０を電力変換器２０およびエネルギー蓄積システム２１Ｅから切り離すことができる。なお、この場合、健全な蓄電ユニット４０に接続されたヒューズ３３には、母線事故時の電流と同程度の電流しか流れないため、当該ヒューズ３３は溶断されない。すなわち、健全な蓄電ユニット４０は、電力変換器２０およびエネルギー蓄積システム２１Ｅから切り離されない。

【0095】

実施の形態２によると、蓄電ユニット事故時において、事故が発生した蓄電ユニット４０がエネルギー蓄積システム２１Ｅから高速かつ自発的に切り離されるため、システムへの影響を最小限に抑えることができる。また、母線事故時の復旧時にヒューズを交換する必要がない。

【0096】

（変形例）
図１２は、実施の形態２の変形例に従う電力制御システムの構成を示すブロック図である。図１２を参照して、電力制御システム１０Ｆは、図１１の電力制御システム１０Ｅに、母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎを追加した構成を有する。

【0097】

母線用保護回路３５Ｐは正極母線８０Ｐに設けられ、母線用保護回路３５Ｎは負極母線８０Ｎに設けられる。母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎは、ヒューズ３３のみで構成されていてもよいし、開閉器３１のみで構成されていてもよいし、ヒューズ３３と開閉器３１との組み合わせで構成されていてもよい。母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎが開閉器３１を含む場合、母線事故時に、制御装置２２から開閉器３１に開放指令が出力される。例えば、制御装置２２は、母線に設けられた電流検出器（図示しない）により検出された電流値を受信し、当該電流値が規定値以上である場合（すなわち、母線の過電流を検出した場合）に、開閉器３１に開放指令を出力する。

【0098】

母線事故時に、母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎの動作により過電流を遮断しても電力制御システムの運転継続はできない。しかし、母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎが動作しない場合には過電流が遮断できないため、当該過電流に耐え得る電力変換器２０の機器設計が必要となる。そこで、本変形例では、母線事故時には母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎによって過電流を遮断する。これにより、電力変換器２０の過大設計を防止できる。

【0099】

なお、図１２のように母線用保護回路３５Ｐ，３５Ｎが配置されている場合、蓄電回路５０Ｅ間の接続線において発生した事故を保護することはできない。しかし、通常、当該接続線は物理的に短いため、事故が発生する確率は、電力変換器２０からエネルギー蓄積システム２１Ｅまでの区間の母線（すなわち、正極母線８０Ｐおよび負極母線８０Ｎ）で発生する可能性が高いため、母線に保護回路を設けることで合理的な保護が可能となる。設置条件等の制約により、蓄電回路５０Ｅ間の接続線が長くなる場合には、当該接続線に保護回路を設けてもよい。

【0100】

その他の実施の形態．
（１）上述した実施の形態では、中性線８１を有する構成について説明したが、中性線８１を有さない構成であってもよい。

【0101】

図１３は、その他の実施の形態に従う電力制御システム１０Ｇの構成を示すブロック図である。図１３を参照して、電力制御システム１０Ｇのエネルギー蓄積システム２１Ｇは、正極端子２９Ｐと負極端子２９Ｎとの間に互いに並列に接続された複数の蓄電回路５０＿１Ｇ，５０＿２Ｇ，５０＿３Ｇ（以下、「蓄電回路５０Ｇ」とも総称する。）を含む。蓄電回路５０Ｇは、保護回路３０ｕ，３０ｄと、蓄電ユニット４０とを含む。エネルギー蓄積システム２１Ｇにおいては、蓄電ユニット４０に対応して保護回路３０ｕ，３０ｄが設けられる。

【0102】

例えば、蓄電回路５０＿１Ｇの蓄電ユニット４０において事故が発生した場合を想定する。制御装置２２は、蓄電ユニット４０の異常を検出して、保護回路３０ｕ，３０ｄに開放指令を出力する。これにより、蓄電回路５０＿１Ｇの蓄電ユニット４０はエネルギー蓄積システム２１Ｇおよび電力変換器２０から切り離される。

【0103】

なお、図８の構成のように、１つの保護回路３０に対して、互いに並列接続された複数の蓄電ユニット４０を設ける構成であってもよい。

【0104】

（２）上述した実施の形態１および２を組み合わせた構成であってもよい。具体的には、実施の形態１の保護回路３０のヒューズ３３に、実施の形態２で説明したような閾値Ｔｈを有するヒューズ３３を採用する構成であってもよい。

【0105】

（３）上述の実施の形態として例示した構成は、本開示の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

【0106】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0107】

１０，１０Ａ～１０Ｇ 電力制御システム、１５ 交流電力系統、１７ 連系点、２０ 電力変換器、２１，２１Ａ～２１Ｅ，２１Ｇ エネルギー蓄積システム、２２ 制御装置、２３ 変圧器、２４ 交流電圧検出器、２５ 交流電流検出器、２６ 直流電圧検出器、２８Ｃ 中性点、２８Ｎ 負側直流端子、２８Ｐ 正側直流端子、２９Ｃ 端子、２９Ｎ 負極端子、２９Ｐ 正極端子、３０ 保護回路、３１ 開閉器、３３ ヒューズ、３５Ｎ，３５Ｐ 母線用保護回路、４０ 蓄電ユニット、４１ 蓄電素子、４３ 信号通信部、５０ 蓄電回路、５５ 遮断器、７０ 入力変換器、７１ サンプルホールド回路、７２ マルチプレクサ、７３ Ａ／Ｄ変換器、７５ ＲＡＭ、７６ ＲＯＭ、７７ 入出力インターフェイス、７８ 補助記憶装置、７９ バス、８０Ｎ 負極母線、８０Ｐ 正極母線、８１ 中性線。

【要約】

電力制御システム（１０Ａ）は、エネルギー蓄積システム（２１Ａ）と、交流電力系統（１５）とエネルギー蓄積システム（２１Ａ）との間に接続された電力変換器（２０）とを備える。エネルギー蓄積システム（２１Ａ）は、互いに並列に接続された複数の蓄電回路（５０＿１Ａ～５０＿３Ａ）を含む。蓄電回路（５０＿１Ａ）は、１以上の蓄電ユニット（４０ｕ）と、蓄電ユニット（４０ｕ）と電力変換器（２０）との間に接続される保護回路（３０ｕ）とを含む。保護回路（３０ｕ）は、対応する蓄電ユニット（４０ｕ）に異常が発生した場合に当該蓄電ユニット（４０ｕ）と電力変換器（２０）との電気的接続を遮断するように構成されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】