JP2002010498A

JP2002010498A - 分散型電源の単独運転検出方法及び単独運転検出装置

Info

Publication number: JP2002010498A
Application number: JP2000192769A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahata; 亨高畑; Mitsuaki Okamoto; 光明岡本; Masakuni Asano; 正邦浅野; Soji Nishimura; 荘治西村; Yoshibumi Minowa; 義文蓑輪
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2002-01-11
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: JP3377776B2

Abstract

(57)【要約】【課題】同一次数の次数間高調波の系統への重複注入
を、その注入位相差によらず確実に検出し、分散型電源
の単独運転検出を正常に行わせる。【解決手段】系統の注入次数の次数間高調波のインピ
ーダンス又はアドミタンスの複素数値の実数部，虚数部
の少なくとも一方の正負の符号条件，或いはこの符号条
件と両部の大きさの条件とから、系統の注入次数の次数
間高調波の重複注入の有無を判別し、この判別に基づ
き、同一注入次数の次数間高調波の前記系統への重複注
入を回避して分散型電源２７の単独運転を検出をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、系統基本波の非整
数倍の周波数の次数間高調波を電力系統に注入して系統
停止時の分散型電源の単独運転を検出する分散型電源の
単独運転検出方法及び単独運転検出装置に関し、詳しく
は、同一次数の次数間高調波の重複注入の回避に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電力系統の需要家の自家用発電設備等が
形成する分散型電源については、変電所の遮断器が開放
される系統給電の停止時、系統との連系運転から単独運
転に移行すると、この単独運転による系統充電で感電等
が生じることから、単独運転を迅速に検出してすみやか
に系統から解列する必要がある。

【０００３】そして、分散型電源の単独運転を分散型電
源を有する需要家等の側（以下需要家等側という）で迅
速かつ確実に検出するため、例えば、特開平１０−２４
８１６８号公報，特開平１１−２５２８０６号公報に
は、分散型電源を有する需要家等側から系統にその基本
波に同期した系統基本波周波数の非整数倍の周波数のｍ
次（ｍは帯小数）の次数間高調波を注入し、その需要家
等側で系統の注入次数の次数間高調波を計測し、この計
測に基づいて系統の注入次数の次数間高調波のインピー
ダンス又はアドミタンスを検出し、それらの大きさ（絶
対値）の変化又はこの変化をその変化方向（誘導性，容
量性）とから、系統給電の停止を検出する分散型電源の
単独運転検出装置が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記両公報に記載のよ
うに次数間高調波を電力系統に注入して分散型電源の単
独運転を検出する場合、その注入次数ｍは通常、需要家
等側で任意に設定され、その際、系統の既存ノイズ（バ
ックグランドノイズ）の影響が少ない次数が選ばれる。

【０００５】そのため、同一系統に分散型電源を有する
複数の需要家等が接続される場合、単独運転の検出に用
いる次数間高調波の次数ｍが需要家等間で一致し、複数
の単独運転検出装置から系統に同一次数の次数間高調波
が重複注入される事態が発生する。

【０００６】この重複注入は、高圧配電系統以上の高電
圧の系統にあっては、つぎに説明する配電バンクの片寄
せ（電力系統の統合）によっても生じる。

【０００７】すなわち、図３の（ａ）の単線結線図に示
すように、系統電源（電力系統基本波電源）１から引出
された７７ｋＶの上位系統２にバンクトランス３，３’
及び開閉器４，４’を介して６．６ｋＶの２配電バンク
の高圧配電系統５，５’が接続されている場合、通常
は、配電系統５，５’間の開閉器６が開放されているた
め、配電系統５，５’にそれぞれの分散型電源の単独運
転検出装置７，７’が接続され、それらのインバータ等
の注入装置８，８’から系統５，５’に、例えば２．３
７５次の同一次数の次数間高調波が注入されても、それ
らの重複注入は生じない。

【０００８】しかし、配電バンクの片寄せが発生する
と、図３の（ｂ）に示すように、例えば開閉器４が開放
されて開閉器６が投入され、バンクトランス３に活線状
態で配電系統５，５’が接続されて単一バンクの系統９
を形成し、単独運転検出装置７，７’から系統９に２．
３７５次の次数間高調波が重複注入される。

【０００９】そして、この配電バンクの片寄せ，分離
が、需要家等側に通知することなく、くり返し行われる
ため、需要家等側では前記の片寄せ，分離を知ることが
できず、需要家等の知らないうちに、同一次数の次数間
高調波が同一系統に重複注入される事態が生じる。

【００１０】なお、前記の重複注入は、予め単独運転検
出装置毎に異なる次数の次数間高調波を割当てたとして
も、需要家等側での注入次数の設定ミス等によっても容
易に発生する。

【００１１】つぎに、同一次数の次数間高調波の重複注
入が発生した場合の系統における注入電圧及び注入電流
について説明する。

【００１２】例えば前記の高圧配電系統５，５’の場
合、図３の（ａ）のように開閉器６が開放され、配電系
統５，５’が別々の配電バンクの系統のときは、単独運
転検出装置７，７’からみた連系運転中の系統電源側の
等価回路は、図４の（ａ）に示すように、需要家等の受
電点ａ，ｂと接地点との間それぞれに、バンクトランス
３，３’，系統５，５’等の等価抵抗Ｒ₁，Ｒ₂と等価コ
イルＬ₁，Ｌ₂とを直列接続した構成になる。

【００１３】このとき、単独運転検出装置７の注入装置
８から配電系統５に注入される次数間高調波の注入電
流，注入電圧をＩ₁，Ｖ₁とし、単独運転検出装置７’の
注入装置８’から配電系統５’に注入される同一次数の
次数間高調波の注入電流，注入電圧をＩ₂，Ｖ₂とする
と、一般に、給電中の電力系統の抵抗成分は小さく、と
くに高圧配電系統にあっては、系統がほぼ誘導性のリア
クタンスとみなせることから、抵抗Ｒ₁，Ｒ₂がコイルＬ
₁，Ｌ₂のリアクタンスに比して十分に小さく、図４の
（ｂ）に示すように、電圧Ｖ₁，Ｖ₂の位相は、それぞれ
電流Ｉ₁，Ｉ₂の位相より９０°弱進み位相になる。

【００１４】一方、配電バンクの片寄せにより、図３の
（ｂ）のように開閉器４が開放されて開閉器６が投入さ
れ、配電系統５，５’が同一配電バンクの系統９に統合
されると、連系運転中のその等価回路は図５の（ａ）に
示すように、受電点ａ，ｂと電源側接地点との間に、合
成された等価抵抗Ｒと等価コイルＬとが直列接続された
構成になる。

【００１５】このとき、受電点ａ，ｂの次数間高調波の
注入電圧Ｖは元の注入電圧Ｖ₁，Ｖ₂をベクトル合成した
電圧（＝Ｖ₁＋Ｖ₂）になり、図５の（ｂ）に示すよう
に、注入電圧Ｖと電流Ｉ₁，Ｉ₂それぞれとの位相差は、
電圧Ｖと電圧Ｖ₁，Ｖ₂との位相差に応じて、電圧Ｖ₁，
Ｖ₂と電流Ｉ₁，Ｉ₂との元の約９０°の位相差からずれ
る。

【００１６】そして、元の注入電圧Ｖ₁，Ｖ₂がほぼ同相
（位相差０°前後）であれば、実際には注入電圧Ｖと注
入電流Ｉ₁，Ｉ₂との位相差は、元の注入電圧Ｖ₁，Ｖ₂と
注入電流Ｉ₁，Ｉ₂との位相差とほとんど変わらず、電圧
Ｖの大きさのみが元の電圧Ｖ ₁，Ｖ₂の倍になる。

【００１７】そして、系統中の系統のインピーダンス
は、開閉器６の投入前と同様に誘導性のリアクタンスと
みなすことができ、注入電圧Ｖと注入電流Ｉ₁，Ｉ₂とか
らは、−の誘導性のリアクタンスが本来の倍の大きさで
求まる。

【００１８】なお、系統のアドミタンス等価回路の場合
は、インピーダンスの逆数がアドミタンスになることか
ら、注入電圧Ｖと注入電流Ｉ₁，Ｉ₂とからはリアクタン
スに対応するサセプタンスが、本来の１／２の大きさで
求まる。

【００１９】ところで、系統給電が停止すると、系統電
源側はいわゆる開放状態になり、このとき、系統のイン
ピーダンス（アドミタンス）は系統の負荷側の状態に依
存する。

【００２０】そして、系統負荷側の短絡容量は、たかだ
か、系統電源の短絡容量（例えば１３０ＭＶＡ）の３割
程度であり、バンク片寄せの系統統合が発生したときに
も、系統電源の短絡容量に比して十分に小さい。

【００２１】そのため、注入電圧Ｖ₁，Ｖ₂がほぼ同相で
あれば、開閉器６が投入されてバンク片寄せが発生して
も、系統の給電停止時には、バンク片寄せの発生前と同
様に、系統のインピーダンス（アドミタンス）のリアク
タンス（サセプタンス）が大きく変化し、バンク片寄せ
の発生前と同じしきい値条件で、その大きさの変化等か
ら、系統給電の停止に伴う分散型電源の単独運転を検出
することができ、不都合は生じない。

【００２２】また、バンク片寄せが発生したときに、単
独運転検出装置７，７’の注入電圧Ｖ₁，Ｖ₂がほぼ逆相
（位相差１８０°前後）であれば、電圧Ｖ₁，Ｖ₂が相互
に打消し合うため、電圧Ｖ₁，Ｖ₂を合成した注入電圧Ｖ
は例えば１／３以下に極端に減少低下し、場合によって
は消失する。

【００２３】この場合、系統連系中であっても、注入電
圧Ｖの計測結果が極端に低くなったり、計測困難になっ
たりし、この結果、インピーダンス（アドミタンス）の
リアクタンス（サセプタンス）が異常に小さく（大き
く）なったりしていわゆる測定不能状態になることか
ら、容易に重複注入であることが分かり、注入次数を変
更等して重複注入を回避できる。

【００２４】すなわち、前記のバンク片寄せの系統統合
等により、同一次数の次数間高調波の系統への重複注入
が発生した場合、ほぼ同相又は逆相の重複注入であれ
ば、系統給電の停止に伴う各分散型電源の単独運転の検
出に重大な誤りが生じるおそれは少ない。

【００２５】しかし、重複注入の注入位相差が前記のほ
ぼ同相又は逆相でない中間的な場合は、重複注入前と同
じ条件では系統給電の停止に伴う分散型電源の単独運転
を検出することが困難であり、また、測定不能の事態に
至らないため、重複注入の発生を検出して回避すること
もできない。

【００２６】そして、実際の系統においては、多くの場
合、このような中間的な位相差での重複注入になり易
く、その際の重複注入をどのようにして検出し、回避す
るかが重要な課題の１つとなっている。

【００２７】本発明は、同一次数の次数間高調波の電力
系統への重複注入を、その重複注入の位相差によらず確
実に検出し、重複注入を回避して分散型電源の単独運転
検出を正常に行うための検出方法及び検出装置を提供す
ることを課題とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の分散型電源の単独運転検出方法におい
ては、系統の注入次数の次数間高調波のインピーダンス
又はアドミタンスの複素数値の実数部，虚数部の少なく
とも一方の正負の符号条件，或いはこの符号条件と両部
の大きさの条件とから、系統の注入次数の次数間高調波
の重複注入の有無を判別し、この判別に基づき、同一注
入次数の次数間高調波の系統への重複注入を回避して分
散型電源の単独運転を検出する。

【００２９】この場合、系統の注入次数（ｍ次）の次数
間高調波についての検出されたインピーダンス（電源イ
ンピーダンス），アドミタンス（電源アドミタンス）を
Ｚｍ，Ｙｍ（＝１／Ｚｍ）とすると、それらの複素数値
は、ｊを虚数単位（−１の平方根）として、Ｚｍ＝ｒｍ
＋ｊｘｍ（ｒｍは抵抗（レジスタンス），ｘｍはリアク
タンス），Ｙｍ＝ｇｍ＋ｊｂｍ（ｇｍはコンダクタン
ス，ｂｍはサセプタンス）で表され、系統に他からの同
一次数の次数間高調波が注入されない単独注入時、ｒ
ｍ，ｇｍは正であり、虚数部ｘｍ，ｂｍは電圧が電流よ
り進み位相になることから、負である。

【００３０】一方、系統に同一次数の次数間高調波が他
からも注入され、同一次数の次数間高調波の重複注入に
なると、例えば系統における注入電圧の大きさ，位相が
単独注入時から変化し、この結果、実数部ｒｍ，ｇｍ，
虚数部ｘｍ，ｂｍの符号条件が単独注入時と異なるよう
になる。

【００３１】そのため、実数部ｒｍ，ｇｍの負又は虚数
部ｘｍ，ｂｍの正の少なくとも一方の符号条件から、系
統の次数間高調波の重複注入を検出することができる。

【００３２】さらに、この符号条件だけでなく、実数部
ｒｍ，ｇｍと虚数部ｘｍ，ｂｍの大きさの条件も考慮す
ると、より一層正確に前記の重複注入を検出することが
できる。

【００３３】そして、次数間高調波の注入点及び計測点
を、分散型電源の需要家の受電点に設定すれば、分散型
電源の需要家側で次数間高調波の重複注入を検出し、こ
の検出に基づき、需要家側で注入次数の変更等を行って
重複注入を回避し、分散型電源の単独運転検出を正常に
行うことができる。

【００３４】また、とくに次数間高調波を注入する系統
が、インピーダンスの複素数値の実数部の大きさが虚数
部の大きさ以下の高圧配電系統以上の高電圧の系統のと
きは、重複注入の有判別の符号条件を、注入次数の次数
間高調波のインピーダンス又はアドミタンスの複素数値
の実数部については負，虚数部については正とし、重複
注入の有判別の大きさの条件を、実数部が虚数部の１／
２より大とすることが実用的で好ましい。

【００３５】つぎに、請求項４の分散型電源の単独運転
検出装置においては、系統に次数間高調波を注入する注
入装置と、系統の注入次数の次数間高調波の計測に基づ
き系統の注入次数の次数間高調波のインピーダンス又は
アドミタンスを検出し，このインピーダンス又はアドミ
タンスの変化から系統停止時の分散型電源の単独運転を
検出する検出処理装置とを備え、この検出処理装置に、
前記のインピーダンス又はアドミタンスの複素数値の実
数部，虚数部の少なくとも一方の正負の符号条件，ある
いは該符号条件と両部の大きさの条件とから、系統の注
入次数の次数間高調波の重複注入の有無を判別する手段
を設け、この判別に基づき、同一注入次数の次数間高調
波の系統への重複注入を回避して前記の単独運転を検出
する。

【００３６】したがって、請求項１の検出方法を実現す
る具体的な単独運転検出装置を提供することができる。

【００３７】そして、注入装置及び検出処理装置を、分
散型電源を有する需要家に設け、この需要家の受電点を
次数間高調波の注入点及び計測点とすれば、需要家側で
次数間高調波の重複注入を回避してその分散型電源の単
独運転を正常に検出することができる。

【００３８】さらに、次数間高調波を注入する系統が、
インピーダンスの複素数値の実数部の大きさが虚数部の
大きさ以下の高圧配電系統以上の高電圧の系統のとき
は、検出処理装置の重複注入の有判別の符号条件を、注
入次数の次数間高調波のインピーダンス又はアドミタン
スの複素数値の実数部については負，虚数部については
正とし、検出処理装置の重複注入の有判別の大きさの条
件を、実数部が虚数部の１／２より大とすることが、実
用的で好ましい。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態につき、図
１及び図２を参照して説明する。図１は配電系統の単線
接続図であり、上位系統１０に変電所（配電用Ｓ／Ｓ）
１１の変圧器（バンクトランス）１２の１次側が接続さ
れ、このトランス１２の２次側から遮断器（バンク遮断
器）１３を介して下位系統の１又は複数の配電線１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，…が引出され、これらの配電線１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…は、一般需要家設備１５，分
散電源を有する需要家設備１６，一般負荷設備１７，コ
ジェネレーション設備１８等が接続される。

【００４０】そして、配電線１４ａの受電点（引込点）
Ａで接続された需要家設備１６を本発明の分散電源を有
する需要家の設備とすると、この需要家設備１６は、受
電点Ａに引込線１９及び遮断器２０を介して構内の母線
２１が接続され、この母線２１の１又は複数の変圧器２
２にそれぞれ１又は複数の負荷２３が接続される。

【００４１】さらに、母線２１に遮断器２４を介して自
家用発電設備２５の連系・解列用の遮断器２６を介して
分散型電源２７が接続され、系統正常時は、遮断器２
４，２６が閉成され、分散型電源２７が系統に連系運転
される。

【００４２】なお、分散型電源２７はディーゼルエンジ
ン，ガスタービン等の回転機を用いた交流発電機のコー
ジェネレーション設備或いは太陽電池，燃料電池，風力
発電機等と逆変換装置（インバータ）とを組合せた装置
等からなる。

【００４３】そして、系統事故等の際には、変電所１１
の遮断器１３が開放されて系統給電が停止し、このとき
分散型電源２７が活線状態で運転を継続すると、系統と
の連系運転から単独運転に移行する。

【００４４】この単独運転による系統の感電事故等を防
止するため、分散型電源２７の単独運転を迅速かつ確実
に検出し、遮断器２６を開放して分散型電源２７を系統
から解列するとともに、分散型電源２７の運転を停止す
る必要がある。

【００４５】そして、分散型電源２７の単独運転を検出
するため、この形態においては、需要家設備１６に分散
型電源２７の単独運転を検出する単独運転検出装置２８
を設ける。

【００４６】この単独運転検出装置２８は、系統に次数
間高調波を注入する注入装置２９と、分散型電源２７の
単独運転を検出する検出処理装置３０とからなる。

【００４７】また、受電点Ａを次数間高調波の注入点及
び計測点とし、遮断器２０の引込線２１側に計器用変流
器３１，計器用変圧器３２を接続し、この変圧器３２に
より計測した系統基本波の電圧に基づき、ＰＬＬ発振回
路等からなる注入装置２９の同期制御部３３が系統基本
波の同期信号を形成する。

【００４８】この同期信号をインバータ等からなる注入
電源部３４に供給し、この注入電源部３４により、同期
信号を非整数倍に逓倍し、系統基本波に同期したその基
本波の非整数倍の周波数の例えば２．３７５次の次数間
高調波の注入信号を形成し、この注入信号でインバータ
等を駆動して設定次数の次数間高調波の電圧又は電流を
注入用の変圧器３５，遮断器２４，２０を介して配電線
１４ａの受電点Ａに供給する。

【００４９】一方、変圧器３２，変流器３１の電圧，電
流の計測信号が供給される検出処理装置３０は例えばマ
イクロコンピュータにより形成され、そのソフトウェア
により、配電線１４ａの注入次数（ｍ＝２．３７５）の
次数間高調波についてのインピーダンス又はアドミタン
スの複素数値の実数部，虚数部の少なくとも一方の正負
の符号条件，或いはこの符号条件と両部の大きさの条件
とから、系統の注入次数の次数間高調波の重複注入の有
無を判別する手段が形成されて設けられ、図２の単独運
転検出フローを実行する。

【００５０】そして、この検出フローのステップＳ₁に
より、前記の電圧，電流の計測信号をＡ／Ｄ変換して系
統の時々刻々のサンプリング時点ｋの電圧Ｖ（ｋ），電
流Ｉ（ｋ）の計測データを得ると、ステップＳ₂により
例えば回帰形ＤＦＴ演算を実行し、つぎの数１の式で示
される注入次数ｍの次数間高調波の各時点ｋでの電圧Ｖ
ｍ（ｋ），電流Ｉｍ（ｋ）を求める。

【００５１】

【数１】Ｖｍ（ｋ）＝（２／Ｎ）・｛Ｖｍ（ｋ−１）−
Ｖ（ｋ−Ｎ）＋Ｖ（ｋ）｝・ａ^-1 Ｉｍ（ｋ）＝（２／Ｎ）・｛Ｉｍ（ｋ−１）−Ｉ（ｋ−
Ｎ）＋Ｉ（ｋ）｝・ａ^-1

【００５２】但し、式中のＮはＤＦＴ演算に用いる時系
列のサンプリング数であり、過去Ｎサンプリングの計測
データを用いてＤＦＴ演算が行われる。

【００５３】なお、Ｎの具体的な値は、例えば系統基本
波３２波に渡り、基本波１周期当り６４サンプリングを
くり返して得られる（６４×３２＝）２０４８サンプリ
ング数である。また、ａはａ＝ｅｘｐ（−ｊ・２π・ｍ
／Ｎ）である。

【００５４】そして、電圧Ｖｍ（ｋ），電流Ｉｍ（ｋ）
は複素数値であり、この形態にあっては、受電点Ａから
みた系統の注入次数ｍの次数間高調波についてのアドミ
タンス（電源アドミタンス）Ｙｍ（ｋ）（＝ｇｍ
（ｋ）＋ｊｂｍ（ｋ））を検出するため、ステップＳ₃
によりＩｍ（ｋ）／Ｖｍ（ｋ）の実数部からアドミタン
スＹｍ（ｋ）の実数部であるコンダクタンスｇｍ（ｋ）
を求め、Ｉｍ（ｋ）／Ｖｍ（ｋ）の虚数部からアドミタ
ンスＹｍ（ｋ）の虚数部，すなわちサセプタンスｂｍ
（ｋ）を算出する。

【００５５】このとき、電力系統はほぼ誘導性のリアク
タンスとみなすことができ、この系統の特性に基づき、
系統に他から同一次数の次数間高調波が注入されない単
独注入時は、電圧位相が電流位相に対して９０°弱進
み、アドミタンスＹｍ（ｋ）の実数部（コンダクタンス
ｇｍ（ｋ））は正になり、虚数部（サンプタンスｂｍ
（ｋ））は負になる。

【００５６】一方、同一次数の次数間高調波の重複注入
時は、図５の（ａ），（ｂ）からも明らかなように、例
えば、系統の次数間高調波の注入電圧の大きさ及び位相
が単独注入時から変化し、この注入電圧と注入電流との
位相差によっては、アドミタンスＹｍ（ｋ）のコンダク
タンスｇｍ（ｋ）が正から負又はサセプタンスｂｍ
（ｋ）が負から正に符号変化する。

【００５７】したがって、コンダクタンスｇｍ（ｋ）が
負又はサセプタンスｂｍ（ｋ）が正になると、このこと
から、系統の同一次数の次数間高調波の重複注入を検出
することができる。

【００５８】また、重複注入時は例えば注入電圧が倍に
なることから、コンダクタンスｇｍ（ｋ）とサセプタン
スｂｍ（ｋ）と大きさとの関係も単独注入時とは異な
る。

【００５９】そして、電力系統が高圧系統以上の高電圧
の系統の場合、例えば、資源エネルギー庁公益事業部技
術課監修の「分散型電源系統連系技術指針」（社団法人
日本電気協会，平成６年１月３１日第２版発行）の第
１１８頁の図２３６，第１２６頁の図２３９の計算例等
に記載されているように、その系統基本波に対するイン
ピーダンス（系統インピーダンス）は、３km当り０．９
３９＋ｊ・１．０６５（Ω）であり、実数部が虚数部と
同等かそれより小さい特性を有し、この特性は低圧配電
系統においても該当する場合がある。

【００６０】このような特性の系統の場合、系統基本波
のインピーダンスをＺ＝ｒ＋ｊｘとすると、ｍ＞２の２
次より大きい次数間高調波についてのインピーダンスＺ
ｍは、Ｚｍ＝ｒｍ＋ｊ・ｘｍ＝ｒ＋ｍ・ｊｘとなるた
め、実数部のレジスタンスｒｍの大きさが、虚数部のリ
アクタンスｘｍの大きさの１／２以下（ｒｍ＜｜ｘｍ｜
／２）になる。

【００６１】そして、アドミタンスＹｍはインピーダン
スＺｍの逆数（１／Ｚｍ）であり、そのコンダクタンス
ｇｍがｇｍ＝ｒｍ／（ｒｍ²＋ｘｍ²），サセプタンスｂ
ｍがｂｍ＝−ｘｍ／（ｒｍ²＋ｘｍ²）になることから、
単独注入時のコンダクタンスｇｍ（ｋ）とサセプタンス
ｂｍ（ｋ）との大きさの関係は、０＜ｇｍ（ｋ）≦０．
５・｜ｂｍ（ｋ）｜となる。

【００６２】したがって、この大きさの関係を満足せ
ず、コンダクタンスｇｍ（ｋ）がサセプタンスｂｍ
（ｋ）の１／２より大きくなり、ｇｍ（ｋ）＞０．５・
｜ｂｍ（ｋ）｜になるか否かにより、系統の次数間高調
波の重複注入の有無を検出して計測することができる。

【００６３】そして、コンダクタンスｇｍ（ｋ），サセ
プタンスｂｍ（ｋ）の少なくとも一方の正負の符号関係
のみに基づき、コンダクタンスｇｍ（ｋ）の負，サセプ
タンスｂｍ（ｋ）の正の少なくとも一方を重複注入の有
判別条件として、系統の同一次数の次数間高調波の重複
注入を検出してもよいが、この形態にあっては、高圧配
電系統等に適用して重複注入を精度よく検出するため、
コンダクタンスｇｍ（ｋ），サセプタンスｂｍ（ｋ）の
両方の正負の符号関係と、その大きさの関係とを組合
せ、ｇｍ（ｋ）が負（ｇｍ（ｋ）＜０）又はサセプタン
スｂｍ（ｋ）が正（ｂｍ（ｋ）＞０）になること、及び
コンダクタンスｇｍ（ｋ）がサセプタンスｂｍ（ｋ）の
１／２より大（ｇｍ（ｋ）＞｜ｂｍ（ｋ）｜／２）にな
ることを、系統の同一次数の次数間高調波の重複注入の
有判別条件とし、ｇｍ（ｋ）＜０，ｂｍ（ｋ）＞０，ｇ
ｍ（ｋ）＞｜ｂｍ（ｋ）｜／２のいずれかの状態が例え
ば０．５秒程度の誤検出防止の時間（一定時間）継続し
たときに、注入次数の次数間高調波の重複注入を検出す
る。

【００６４】また、逆相の重複注入も検出するため、系
統電圧が０．５秒程度の一定期間大幅に低下又は消失し
たときにも、前記の重複注入であることを検出する。

【００６５】一方、変電所２の遮断器４が開放されて系
統給電の停止が発生し、分散型電源１８が連続運転から
単独運転に移行したときは、系統電源のインピーダンス
が著しく大きくなり、サセプタンスｂｍ（ｋ）が単独運
転検出の整定値以上に大きく変化することから分散型電
源１８の単独運転を検出することができる。

【００６６】したがって、図２のステップＳ₃によりコ
ンダクタンスｇｍ（ｋ），サセプタンスｂｍ（ｋ）を算
出すると、ステップＳ₄によりサセプタンスｂｍ（ｋ）
の１秒前からの変化が、一定期間に渡って単独運転検出
の整定値以上か否かをくり返し判別し、この整定値以上
の状態が一定期間継続すると、ステップＳ₄からステッ
プＳ₅に移行し、分散型電源１８の単独運転を検出し、
この検出に基づき、遮断器１５，１７を開放するととも
に、分散型電源１８の運転を停止し、分散型電源１８を
系統から切離し、迅速に単独運転を防止する。

【００６７】また、通常の連系運転中は、ステップＳ₄
からステップＳ₆に移行し、このステップＳ₆により、
コンダクタンスｇｍ（ｋ），サセプタンスｂｍ（ｋ）の
前記の正負の符号条件，大きさの条件等から、注入次数
の次数間高調波の重複注入の有無を判別する。

【００６８】そして、重複注入の有判別時は、ステップ
Ｓ₆からステップＳ₇の処理に移動し、この処理により重
複注入を報知等し、注入次数の再選択を行う。

【００６９】この再選択においては、例えば注入次数を
重複注入を検出しなくなるまで少しずつ変え、直ちに空
いている次数を検出して注入次数を変更してもよいが、
例えば重複注入が生じている２需要家のいずれか一方の
単独運転検出装置の次数間高調波の注入次数を変更すれ
ばよいことから、一旦次数間高調波の注入を停止して相
手側の注入次数の変更を待ち、その後、再び次数の次数
間高調波を注入してもよい。

【００７０】ところで、次数間高調波の注入電流に対す
る注入電圧の進み位相θが８５°，７５°，６５°それ
ぞれの高圧系統につき、前記のコンダクタンスｇｍ
（ｋ），サセプタンスｂｍ（ｋ）の正負の符号条件と、
ｇｍ（ｋ）＞（｜ｂｍ（ｋ）｜／２）の大きさの条件と
に基づく重複注入の判別の可否をシミュレーションした
ところ、つぎの表１，表２，表３の結果が得られた。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【表２】

【００７３】

【表３】

【００７４】これらの表においては、重複注入が生じる
一方の需要家の単独運転検出装置の次数間高調波の注入
電流ｉ１をｉ１＝１．２，注入電圧ｖ１をｖ１＝ｅｘｐ
｛ｊ・θ・（π／１８０）｝・１．２とし、重複注入が
生じる他方の需要家の単独運転検出装置の次数間高調波
の注入電流ｉ２，注入電圧ｖ２については、実際の場合
に即するように、注入電流ｉ１，ｉ２の大きさに差をつ
け、｜ｉ１｜＝１．２に対して｜ｉ２｜＝１．０とし、
さらに、需要家間の次数間高調波の注入位相の差を示す
位相角の変数ｄｅｇに基づき、ｉ２（ｄｅｇ）＝ｅｘｐ
｛ｊ・ｄｅｇ・（π／１８０）｝，ｖ２（ｄｅｇ）＝ｉ
２（ｄｅｇ）・ｅｘｐ｛ｊ・θ・（ π／１８０）｝と
した。

【００７５】この場合、重複注入によって、系統での注
入次数の次数間高調波の電圧ｖ（ｄｅｇ）は、ｖ（ｄｅ
ｇ）＝ｖ１＋ｖ２（ｄｅｇ）の合成電圧になり、一方の
需要家側では、系統の注入次数の次数間高調波のアドミ
タンスｙ１（ｄｅｇ）がｙ１（ｄｅｇ）＝ｉ１／ｖ（ｄ
ｅｇ）の演算から求まり、他方の需要家側では、系統の
注入次数の次数間高調波のアドミタンスｙ２（ｄｅｇ）
がｙ２（ｄｅｇ）＝ｉ２（ｄｅｇ）／ｖ（ｄｅｇ）の演
算から求まる。

【００７６】なお、説明を簡単にするため、電流ｉ１，
ｉ２（ｄｅｇ）と電圧ｖ１，ｖ２（ｄｅｇ）等は任意単
位としてる。

【００７７】また、各表においては、アドミタンスｙ１
（ｄｅｇ），ｙ２（ｄｅｇ）の虚数単位ｊをｉで示して
いる。

【００７８】さらに、各表中の「重複検出」が重複注入
の検出の可否を示し、○は可，×は否を表す。

【００７９】そして、表１の位相角８５°の場合、ｉ１
＝１．２，ｖ１＝ｅｘｐ｛ｊ・８５・（π／１８０）｝
・１．２，ｉ２（ｄｅｇ）＝ｅｘｐ｛ｊ・ｄｅｇ・（π
／１８０）｝，ｖ２（ｄｅｇ）＝ｉ２（ｄｅｇ）・ｅｘ
ｐ｛ｊ・８５・（π／１８０）｝であり、（アドミタン
スｙ２（ｄｅｇ）からは、変数ｄｅｇ＝０°，１０°，
２０°，３０°，４０°の場合を除いて重複注入を判別
することができ、アドミタンスｙ１（ｄｅｇ）からは、
変数ｄｅｇ＝０°，１０°，１８０°，３２０°，３３
０°，３４０°，３５０°の場合を除いて重複注入を判
別することができる。

【００８０】この場合、変数ｄｅｇで表される重複注入
の位相差が、０°，１０°の０°付近になる場合を除
き、アドミタンスｙ１（ｄｅｇ），ｙ２（ｄｅｇ）の少
なくとも一方から重複注入を判別できる。

【００８１】つぎに、表２の位相角７５°の場合、ｉ１
＝１．２，ｖ１＝ｅｘｐ｛ｊ・７５・（π／１８０）｝
・１．２，ｉ２（ｄｅｇ）＝ｅｘｐ｛ｊ・ｄｅｇ・（π
／１８０）｝，ｖ２（ｄｅｇ）＝ｉ２（ｄｅｇ）・ｅｘ
ｐ｛ｊ・７５・（π／１８０）｝であり、アドミタンス
ｙ２（ｄｅｇ）からは、変数ｄｅｇ＝０°，１０°，２
０°及び３４０°，３５０°の場合を除いて重複注入を
判別することができ、アドミタンスｙ１（ｄｅｇ）から
は、変数ｄｅｇ＝０°，１０°，２０°，３０°，１８
０°及び３４０°，３５０°の場合を除いて重複注入を
判別することができる。

【００８２】この場合も、重複注入の位相差が０°，１
０°，２０°，３４０°，３５０°の０°付近になる場
合を除き、アドミタンスｙ１（ｄｅｇ），ｙ２（ｄｅ
ｇ）の少なくとも一方から重複注入を判別できる。

【００８３】さらに、表３の位相角６５°の場合、ｉ１
＝１．２，ｖ１＝ｅｘｐ｛ｊ・６５・（π／１８０）｝
・１．２，ｉ２（ｄｅｇ）＝ｅｘｐ｛ｊ・ｄｅｇ・
（π／１８０）｝，ｖ２（ｄｅｇ）＝ｉ２（ｄｅｇ）・
ｅｘｐ｛ｊ・６５・（π／１８０）｝であり、アドミタ
ンスｙ２（ｄｅｇ）からは、ｄｅｇ＝０°及び３２０°
〜３５０°の場合を除き、アドミタンスｙ１（ｄｅｇ）
からは、ｄｅｇ＝０°〜５０°，１８０°の場合を除
き、重複注入を判別することができる。

【００８４】したがって、この場合は、ｄｅｇ＝０°の
同一位相で注入される場合を除き、アドミタンスｙ１
（ｄｅｇ），ｙ２（ｄｅｇ）の少なくとも一方から重複
注入を判別できる。

【００８５】すなわち、表１，表２，表３からも明らか
なように、この発明の前記の符号条件と大きさの条件と
から判別した場合、重複注入の位相差が０°付近の限ら
れた場合を除き、両需要家等の少なくとも一方の単独運
転検出装置によって重複注入を検出することができる。

【００８６】そして、０°付近のほぼ同相の重複注入で
あれば、重複注入状態で単独運転の検出を継続しても不
都合はなく、この同相の重複注入を除き、重複注入が発
生したときに、確実にこの重複注入を回避することがで
きる。

【００８７】そのため、例えばバンク片寄せにより、活
線状態で電力系統が統合されて同一系統に複数の需要家
等の単独運転検出装置２８が接続される場合に、とく
に、同一次数の次数間高調波の同相，逆相でない中間的
な位相差の重複注入を確実に検出して重複注入を回避
し、それぞれの分散型電源２７の単独運転を正常に検出
することができる。

【００８８】また、需要家等側での設定ミスにより同一
次数の次数間高調波の重複注入が発生しても、この重複
注入を確実に検出して回避することができる。

【００８９】そして、前記形態では、アドミタンスＹｍ
（ｋ）から重複注入を検出したが、その逆数のインピー
ダンスＺｍ（ｋ）からも同様にして重複注入を検出する
ことができるのは勿論である。

【００９０】また、検出処理の簡素化等を図る場合は、
インピーダンスＺｍ（ｋ）又はアドミタンスＹｍ（ｋ）
の実数部，虚数部の少なくとも一方の正負の符号条件の
みから重複注入の有無を判別してもよい。

【００９１】さらに、前記形態のように、インピーダン
スＺｍ（ｋ）又はアドミタンスＹｍ（ｋ）の複素数値の
実数部，虚数部の正負の符号条件と両部の大きさの条件
とから、重複注入の有無を判別する場合、その有判別の
大きさの条件は系統の特性等に応じて適当に設定すれば
よく、前記形態の１／２より大の条件に限られるもので
はない。

【００９２】また、前記形態では次数間高調波の注入点
及び計測点を受電点Ａとしたが、注入点と計測点とが異
なっていてもよく、それらを需要家の受電点Ａ以外に設
けてもよい。

【００９３】そして、本発明は、種々の電力系統の分散
型電源の単独運転検出に適用できるのは勿論である。

【００９４】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、請求項１の単独運転検出方法の場合は、系統
の注入次数の次数間高調波のインピーダンス又はアドミ
タンスの複素数値の実数部，虚数部の少なくとも一方の
正負の符号条件，或いはこの符号条件と両部の大きさの
条件とから、系統の注入次数の次数間高調波の重複注入
の有無を判別し、この判別に基づき、同一注入次数の次
数間高調波の系統への重複注入を回避して分散型電源２
７の単独運転を検出したため、重複注入の注入位相がほ
ぼ同相，逆相以外であっても、重複注入を確実に検出し
て回避することができ、分散型電源２７の単独運転検出
を正確に行わせることができる。

【００９５】また、請求項２の場合は、次数間高調波の
注入点及び計測点を、分散型電源２７を有する需要家の
受電点Ａに設定したため、請求項１と同様にして需要家
側で次数間高調波の重複注入を検出し、この検出に基づ
き、重複注入を回避して請求項１と同様の効果を得るこ
とができる。

【００９６】さらに、請求項３の場合は、次数間高調波
を注入する系統が、インピーダンスの複素数値の実数部
の大きさが虚数部の大きさ以下の高圧配電系統以上の高
電圧の系統のときに有用な具体的な重複注入の検出方法
を提供することができる。

【００９７】つぎに、請求項４の分散型電源の単独運転
検出装置の場合は、注入装置２９と、検出処理装置３０
とを備え、この検出処理装置３０に、系統の注入次数の
次数間高調波のインピーダンス又はアドミタンスの複素
数値の実数部，虚数部の少なくとも一方の正負の符号条
件，或いはこの符号条件と両部の大きさの条件とから、
系統の注入次数の次数間高調波の重複注入の有無を判別
する手段を設け、この判別に基づき、同一注入次数の次
数間高調波の系統への重複注入を回避して分散型電源２
７の単独運転を検出したため、請求項１の検出方法を実
現する具体的な単独運転検出装置を提供することができ
る。

【００９８】そして、注入装置２９及び検出処理装置３
０を、分散型電源２７を有する需要家に設け、この需要
家の受電点Ａを次数間高調波の注入点及び計測点とする
ことが実用的で好ましい。

【００９９】さらに、次数間高調波を注入する系統が、
インピーダンスの複素数値の実数部の大きさが虚数部の
大きさ以下の高圧配電系統以上の高電圧の系統のときは
検出処理装置３０の重複注入の有判別の符号条件を、注
入次数の次数間高調波のインピーダンス又はアドミタン
スの複素数値の実数部については負，虚数部については
正とし、検出処理装置３０の重複注入の有判別の大きさ
の条件を、実数部が虚数部の１／２より大とすることが
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の単線結線図である。

【図２】図１の動作説明用のフローチャートである。

【図３】（ａ），（ｂ）は高圧系統のバンク片寄せによ
る統合前，後の単線結線図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は高圧系統のバンク片寄せによ
る統合前の等価回路図，電圧・電流のベクトル図であ
る。

【図５】（ａ），（ｂ）は高圧系統のバンク片寄せによ
る統合後の等価回路図，電圧・電流のベクトル図であ
る。

【符号の説明】

１０上位系統１４ａ，１４ｂ，１４ｃ配電線２７分散型電源２９注入装置３０検出処理装置Ａ受電点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本光明大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者浅野正邦京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機株式会社内 (72)発明者西村荘治京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機株式会社内 (72)発明者蓑輪義文京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機株式会社内Ｆターム(参考） 5G066 HA11 HB02 HB04 5H590 AA01 CA07 CA08 CA14 CA21 CA26 CA29 CD03 CE01 CE02 EA07 EA14 FA01 FA05 FC27 GA06 GB05 HA01 HA02 HA04 HB02 HB03 JA02 JB11 JB16 KK04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】系統に次数間高調波を注入し、前記系統の注入次数の次数間高調波の計測に基づき、前
記系統の注入次数の次数間高調波のインピーダンス又は
アドミタンスを検出し、前記インピーダンス又は前記アドミタンスの変化から系
統停止時の分散型電源の単独運転を検出する分散型電源
の単独運転検出方法において、前記インピーダンス又は前記アドミタンスの複素数値の
実数部，虚数部の少なくとも一方の正負の符号条件，或
いは該符号条件と前記両部の大きさの条件とから、前記
系統の注入次数の次数間高調波の重複注入の有無を判別
し、該判別に基づき、同一注入次数の次数間高調波の前記系
統への重複注入を回避して前記単独運転を検出すること
を特徴とする分散型電源の単独運転検出方法。
【請求項２】次数間高調波の注入点及び計測点が、分
散型電源を有する需要家の受電点であることを特徴とす
る請求項１記載の分散型電源の単独運転検出方法。
【請求項３】次数間高調波を注入する系統が、インピ
ーダンスの複素数値の実数部の大きさが虚数部の大きさ
以下の高圧配電系統以上の高電圧の系統であり、重複注入の有判別の符号条件を、注入次数の次数間高調
波のインピーダンス又はアドミタンスの複素数値の実数
部については負，虚数部については正とし、前記重複注入の有判別の大きさの条件を、前記実数部が
前記虚数部の１／２より大としたことを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の分散型電源の単独運転検出方
法。
【請求項４】系統に次数間高調波を注入する注入装置
と、前記系統の注入次数の次数間高調波の計測に基づき前記
系統の注入次数の次数間高調波のインピーダンス又はア
ドミタンスを検出し，前記インピーダンス又は前記アド
ミタンスの変化から系統停止時の分散型電源の単独運転
を検出する検出処理装置とを備え、前記検出処理装置に、前記インピーダンス又は前記アドミタンスの複素数値の
実数部，虚数部の少なくとも一方の正負の符号条件，或
いは該符号条件と前記両部の大きさの条件とから、前記
系統の注入次数の次数間高調波の重複注入の有無を判別
する手段を設け、該判別に基づき、同一注入次数の次数間高調波の前記系
統への重複注入を回避して前記単独運転を検出するよう
にしたことを特徴とする分散型電源の単独運転検出装
置。
【請求項５】注入装置及び検出処理装置を分散型電源
を有する需要家に設け、該需要家の受電点を次数間高調
波の注入点及び計測点としたことを特徴とする請求項４
記載の分散型電源の単独運転検出装置。
【請求項６】次数間高調波を注入する系統が、インピ
ーダンスの複素数値の実数部の大きさが虚数部の大きさ
以下の高圧配電系統以上の高電圧の系統であり、検出処理装置の重複注入の有判別の符号条件を、注入次
数の次数間高調波のインピーダンス又はアドミタンスの
複素数値の実数部については負，虚数部については正と
し、前記検出処理装置の前記重複注入の有判別の大きさの条
件を、前記実数部が前記虚数部の１／２より大としたこ
とを特徴とする請求項４又は請求項５記載の分散型電源
の単独運転検出装置。