特許 7262048 電力変換システム、試験方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-13

(45)【発行日】2023-04-21

(54)【発明の名称】電力変換システム、試験方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/16 20060101AFI20230414BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230414BHJP

【ＦＩ】

H02H3/16 B

H02J3/38 110

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019122432

(22)【出願日】2019-06-28

(65)【公開番号】P2021010224

(43)【公開日】2021-01-28

【審査請求日】2022-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉武 晃

(72)【発明者】

【氏名】中本 篤志

【審査官】宮田 繁仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０８７９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２８８３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４

Ｈ０２Ｂ １／４０－１／４４

Ｈ０２Ｈ ３／０８－３／２５３

Ｈ０２Ｈ ３／３２－３／５２

Ｈ０２Ｈ ７／２２－７／３０

Ｈ０２Ｊ ３／００－５／００

Ｈ０２Ｍ ７／４２－７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【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を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、
前記外部電源は、前記電力系統である、
電力変換システム。

【請求項2】

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、
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、所定の電流範囲を求め、
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、前記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、
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】

前記試験電流は、交流電流である、
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１～５のいずれか１項に記載の電力変換システム。

【請求項7】

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１～６のいずれか１項に記載の電力変換システム。

【請求項8】

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、を有し、
前記外部電源は、前記電力系統である、
試験方法。

【請求項9】

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、を有し、
前記電力系統の系統電圧を計測する電圧計測ステップを更に含み、
前記判定ステップでは、前記電圧計測ステップでの計測結果に基づいて、所定の電流範囲を求め、
前記判定ステップでは、前記漏電計測部で計測される前記試験電流の大きさと、前記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、
試験方法。

【請求項10】

１以上のプロセッサに、
請求項８又は９記載の試験方法を実行させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【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を交流に変換する。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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２５９１７０号公報

【発明の概要】

【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を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を計測する。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。前記外部電源は、前記電力系統である。
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を計測する。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。前記電力変換システムは、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る。前記制御部は、前記電圧計測部の計測結果に基づいて、所定の電流範囲を求める。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、前記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。

【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。前記外部電源は、前記電力系統である。
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。前記試験方法は、前記電力系統の系統電圧を計測する電圧計測ステップを更に含む。前記判定ステップでは、前記電圧計測ステップでの計測結果に基づいて、所定の電流範囲を求める。前記判定ステップでは、前記漏電計測部で計測される前記試験電流の大きさと、前記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。

【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】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】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】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】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。

【発明を実施するための形態】

【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が需要家の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の高電位の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 Integrated Circuit）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が閾値を上回ると、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と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を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に備え付けの光源であって、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が途絶えてしまう、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、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（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内部の接合関係の再構成若しくは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つのチップに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、天気が曇り又は雨、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。

【符号の説明】

【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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】