JP2009011142A - 分散電源の単独運転検出システムおよび単独運転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同期信号ラインや外部同期信号源を用いることなく、複数の分散電源保有設備から配電線に注入する注入電流を同期させる。
【解決手段】 複数の分散電源保有設備２０を第１群と第２群との２群に分類し、うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る第１組および第２組の注入周波数を用いて、第１群に属する各分散電源保有設備２０は第１組の注入周波数の注入電流を注入し、かつ第２組の注入周波数の電圧を計測する。第２群に属する分散電源保有設備２０はこれとは逆にする。両群の各分散電源保有設備２０は、自設備が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせる自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０が注入する注入電流の総体が生じさせる他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、上位系統に変電所を介して配電線が接続された配電系統の配電線に、分散電源を有する複数の分散電源保有設備が接続された構成のシステムであって、各分散電源の単独運転を検出するように構成された単独運転検出システムに関する。更に、当該単独運転検出システムの一員となる後続の分散電源保有設備内の分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置に関する。

配電線で、例えば高圧と低圧間の混触事故を含む地絡事故が発生すると、変電所では、これを検出して変電所内の遮断器を開放する。

この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続されていると、上記遮断器の開放によって分散電源が単独運転になる。この単独運転が継続すると、分散電源から電力が供給され続けるために、上記混触事故を含む地絡事故が継続してしまう可能性がある。従って、分散電源の単独運転を速やかに検出する必要がある。

特に、家庭用太陽光発電設備や燃料電池設備等の低圧連系で逆潮流有り（即ち、分散電源から系統側へ向かう有効電力の流れ有り）の分散電源が配電線に多数接続されていると、上記地絡事故が継続してしまう可能性が高くなる。

そこで、分散電源の単独運転を防止するために、非特許文献１にも記載されているように、各分散電源保有設備には、自設備内の分散電源の単独運転検出機能を有する装置（即ち、単独運転検出装置）を設ける必要がある。非特許文献１には、単独運転検出機能として、様々な方式が記載されている。

なお、分散電源保有設備は、例えば、分散電源を有する発電設備、家庭、スーパーマーケット、工場、その他の設備である。

単独運転検出装置の一例として、分散電源保有設備と配電線とを接続する引込線を通して配電線に、当該配電系統の基本波周波数とは異なる周波数である注入周波数の注入電流を注入する電流注入装置と、引込線における注入周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置とを備える単独運転検出装置が考えられる。

その場合、同一の配電線に接続された複数の分散電源保有設備の電流注入装置からそれぞれ注入する注入電流の間で同期を取る必要がある。

同期を取れば、各注入電流が合成されるので、各注入電流が小さくても、複数の注入電流が集まって大きな注入電流となり、それによって、注入電流が発生させる注入周波数の電圧も大きくなり、当該電圧を用いての単独運転検出の感度、精度、信頼性等が高まる。

同期を取らないと、複数の注入電流がうまく合成されないだけでなく、複数の注入電流がそれぞれ干渉して打ち消すように働くので（例えば、位相が１８０度異なる注入電流同士は打ち消されて０になる）、単独運転を検出することが困難になる。

複数の注入電流の同期を取る技術の一つとして、特許文献１には、同期信号ラインを特別に設けてそれを用いる技術が記載されている。なお、特許文献１には、上記注入電流は外乱信号として記載されている。

しかし、同期信号ラインを用いる技術には、特許文献１にも記載されているように、（ａ）同期信号ラインの敷設が非常に困難である、（ｂ）同期信号ラインの断線の危険性がある、という課題がある。

そこで、複数の注入電流の同期を取る技術の他のものとして、特許文献１には、単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段を備えていて、当該外部同期信号を共通の同期信号として用いる技術が記載されている。外部同期信号は、例えば電波時計用標準電波信号、ＧＰＳ信号等である。

「分散型電源系統連系技術指針（電気技術指針分散型電源系統連系編）」、ＪＥＡＧ ９７０１−２００１、社団法人日本電気協会 分散型電源系統連系専門部会、平成１４年４月１５日第３版第２刷発行、３８−４５頁 特開２００６−２６２５５７号公報（段落００１６、００１７、００２１、００２９、図１）

上記特許文献１に記載されている外部同期信号を用いる技術には、外部同期信号源が必要であるという課題がある。この外部同期信号源は、元々は単独運転検出装置とは関係のない信号源であり、そのような信号源を用いることは、単独運転検出の信頼性、装置の小型化・経済性を維持する観点から好ましいものではない。例えば、屋外や電波雑音の多い所で受信ができなかったり、送信が中止されたりする可能性がある。また、受信不良対策として受信アンテナを別置すると装置の小型化・経済性を損なう。

そこでこの発明は、上記のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いることなく、複数の分散電源保有設備から配電線に注入する注入電流を同期させることができるようにした単独運転検出システムを提供することを一つの目的としている。

また、上記単独運転検出システムの一員となる後続の分散電源保有設備内の分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、上記のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いることなく、電流注入装置から配電線に注入する注入電流を、同一の群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する同一周波数の注入電流に同期させることができるようにした単独運転検出装置を提供することを他の目的としている。

この発明に係る単独運転検出システムは、上位系統に変電所を介して配電線が接続された配電系統の配電線に、分散電源を有する複数の分散電源保有設備が接続されており、かつ各分散電源保有設備は、当該分散電源保有設備と前記配電線とを接続する引込線を通して前記配電線に、当該配電系統の基本波周波数とは異なる周波数である注入周波数の注入電流を注入する電流注入装置と、前記引込線における注入周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置とを備えている構成の単独運転検出システムにおいて、（ａ）前記複数の分散電源保有設備を第１群と第２群との２群に分類し、（ｂ）うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差は両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数はそれぞれ異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、（ｃ）第１群に属する各分散電源保有設備の電流注入装置は第１組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電流組を含む注入電流を注入し、同分散電源保有設備の単独運転監視装置は第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して前記単独運転を検出するよう構成されており、（ｄ）第２群に属する各分散電源保有設備の電流注入装置は第２組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電流組を含む注入電流を注入し、同分散電源保有設備の単独運転監視装置は第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して前記単独運転を検出するよう構成されており、（ｅ）かつ両群の各分散電源保有設備は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている、ことを特徴としている。

この単独運転検出システムは、要約して言えば、自群内の同一周波数の注入電流をそれぞれ同期させることに、自設備の注入電流が生じさせるうなりと、他群の注入電流が生じさせるうなりとを同期させることを利用するものである。即ち、同期制御装置は、（ア）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、（イ）当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる。

上記（ア）および（イ）の結果、自群内の同一周波数の注入電流は、それぞれ同期する。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

前記同期制御装置は、（ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、（ｂ）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、前記自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流の位相をそれぞれ設定する電流位相設定手段と、（ｃ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を求めて、当該位相差が同一群内で共通した一定値になるように、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、両位相の変化量間の比率を両電流の前記設定された周波数間の比率と同じ比率に保ったまま変化させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させるうなり同期手段とを備えているものでも良い。

前記同期制御装置は、（ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、（ｂ）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、前記自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流の位相をそれぞれ設定する電流位相設定手段と、（ｃ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を求めて、当該位相差が同一群内で共通した一定値になるように、当該位相差に応じて、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の周波数を、両周波数間の比率を前記設定された周波数間の比率に保ったまま増減させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させるうなり同期手段とを備えているものでも良い。

（１）前記同期制御装置は、（ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、（ｂ）時刻ｔを表す信号を発生するクロック手段と、（ｃ）下記のうなり位相差に応じたものであって、当該うなり位相差を同一群内で共通した一定値にする位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）（（ｔ）は時間的に変動する物理量であることを示す。以下同様）を発生する位相一致時刻発生手段と、（ｄ）同一群内で共通の固定された位相である一致位相θ_e を設定する一致位相設定手段と、（ｅ）自設備の組を成す前記設定された二つの注入周波数を角周波数で表してω_a 、ω_b とすると、前記時刻ｔ、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）および一致位相θ_e を用いて、数１またはそれと数学的に等価の式で表される二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）を発生する位相発生手段と、（ｆ）前記二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）間の位相差を求めて前記自設備うなりの位相を算出する自設備うなり位相算出手段と、（ｇ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差であるうなり位相差を算出するうなり位相差算出手段とを備えており、（２）前記電流注入装置は、（ａ）前記二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）を用いて、当該位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）をそれぞれ有する二つの正弦波交流信号を含む注入信号を発生する注入信号発生手段と、（ｂ）前記注入信号を用いて前記注入電流を形成する注入電流形成手段とを備えている、という構成を採用しても良い。

［数１］
θ_a（ｔ）＝ω_a（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e
θ_b（ｔ）＝ω_b（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e

この発明に係る単独運転検出装置は、前記分散電源の単独運転検出システムを備えている前記配電系統の配電線に接続されて、前記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる後続の分散電源保有設備内の分散電源の単独運転を検出する装置であって、（ａ）前記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数が設定されて当該周波数の電流組を含む注入電流を、前記後続の分散電源保有設備と前記配電線とを接続する引込線を通して前記配電線に注入する電流注入装置と、（ｂ）前記後続の分散電源保有設備用の前記引込線における電圧であって、前記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、前記後続の分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置と、（ｃ）前記後続の分散電源保有設備を自設備と呼び、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備の群を他群と呼ぶと、自設備用の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置とを備えていることを特徴としている。

この単独運転検出装置において、前記電流注入装置に前記第１組の注入周波数が設定され、前記単独運転監視装置に前記第２組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数が設定されている場合は、前記後続の分散電源保有設備は第１群の分散電源保有設備の一員となる。反対に、前記電流注入装置に前記第２組の注入周波数が設定され、前記単独運転監視装置に前記第１組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数が設定されている場合は、前記後続の分散電源保有設備は第２群の分散電源保有設備の一員となる。

この発明に係る単独運転検出装置を構成する同期制御装置には、前記単独運転検出システムの各分散電源保有設備が備えている同期制御装置の前記構成と実質的に同じ構成を採用しても良い。

この発明に係る単独運転検出システムによれば、自設備の注入電流が生じさせるうなりと、他群の注入電流が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、同一の群に属する複数の分散電源保有設備から配電線に注入する同一周波数の複数の注入電流をそれぞれ同期させることができる。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

請求項４に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、電流位相設定手段は、自設備うなりの位相が０度になるときの上記電流組の各電流の位相を０度に設定するものであり、０度に設定する場合は０度以外に設定する場合と違って、特別な設定手段を設けなくて済むので構成を簡素化することができる。

請求項６に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、一致位相設定手段は、自設備うなりの位相が０度になるときの上記一致位相を０度に設定するものであり、０度に設定する場合は０度以外に設定する場合と違って、特別な設定手段を設けなくて済むので構成を簡素化することができる。

請求項７に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、配電系統に本来は存在しない（存在しても極めて僅かな）、基本波周波数の非整数倍の周波数を用いるので、注入電流による電圧を計測することが容易になる。即ち、ＳＮ比が良くなる。その結果、各電流注入装置の小容量化を図ることができる。

請求項８に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、複数の分散電源保有設備を上記のように第１群、第２群に属させることによって、注入電流に含まれる同一周波数かつ同一位相の電流が、３相配電線の三つの線間において電流注入装置を通して循環電流として流れるのを防止することができる。仮に注入電流に含まれる電流がこのような循環電流として流れると、当該電流による電圧が線間に発生しなくなり、単独運転検出が困難になるけれども、これを防止することができる。

この発明に係る単独運転検出装置によれば、自設備用の電流注入装置が注入する注入電流が生じさせるうなりと、他群の注入電流が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、自設備用の電流注入装置から配電線に注入する注入電流を、同一の群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する同一周波数の注入電流に同期させることができる。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

（１）単独運転検出システム全体について
図１は、この発明に係る分散電源の単独運転検出システムを備える配電系統の一例を示す単線接続図である。

この配電系統は、上位系統２に変電所４を介して３相の配電線１０が接続された構成をしている。変電所４は、変圧器６と、その２次側と配電線１０とを接続する遮断器８とを備えている。配電線１０の電圧は、例えば６．６ｋＶであるが、これに限られるものではない。

配電線１０には、負荷１２が接続されている。この負荷１２は、多数の負荷をまとめて図示したものである。

配電線１０には、この例では変圧器１４およびその２次側に接続された引込線１６を介して、分散電源を有する複数の分散電源保有設備２０が接続されている。より具体例を挙げると、逆潮流有りの契約をしている低圧連系の分散電源保有設備２０が多数高い密度で接続されている。各変圧器１４は、例えば、６６００Ｖ／２１０Ｖの柱上変圧器である。一つの変圧器１４に複数の分散電源保有設備２０が接続されていても良い。

各分散電源保有設備２０の構成の一例を図２に示す。分散電源保有設備２０は、太陽電池、燃料電池等の直流電源から成る分散電源２６と、それからの直流電力を交流電力に変換するインバータ（逆変換装置）および系統連系用保護装置を含むパワーコンディショナ２４と、それと引込線１６との間に設けられたスイッチ２２と、引込線１６を通して配電線１０に、当該配電系統の基本波周波数とは異なる周波数である注入周波数の注入電流を注入する電流注入装置４０と、引込線１６における注入周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源２６が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置３０と、うなりの同期制御を行う同期制御装置５０とを備えている。各装置３０、４０、５０の詳細は後述する。

引込線１６と、単独運転監視装置３０および同期制御装置５０との間に、必要に応じて、計器用変圧器を設けても良い。

この単独運転検出システムでは、複数の分散電源保有設備２０を第１群と第２群との２群に分類する。但し、第１群を構成する複数の分散電源保有設備２０と、第２群を構成する複数の分散電源保有設備２０とは、図１では図示の都合上、互いに各群ごとに集まっているように図示しているが、そのように集まらずに混在していても良い。

第１群および第２群を構成する分散電源保有設備２０の数は、それぞれ、少なくとも２台ずつ以上あれば良い。単独運転検出システムを構築した後に、第１群および／または第２群を構成する分散電源保有設備２０の数を変更（増加または減少）しても良い。

そしてこの単独運転検出システムは、数２、表１にも示すように、うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差Δｆは両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数ｆ₁₁、ｆ₁₂、ｆ₂₁、ｆ₂₂はそれぞれ異なる第１組および第２組の注入周波数を用いる。

この四つの周波数ｆ₁₁、ｆ₁₂、ｆ₂₁、ｆ₂₂は、いずれも、配電系統の基本波周波数とは異なる周波数にする。当該基本波周波数と区別（分離）を容易にするためである。各組を成す周波数は、うなりを生じさせる程度に互いに近い周波数にする。周波数差Δｆは、うなりの周波数でもある。

なお、この明細書および図面では、符号に添字１１を有する物理量（周波数等）と添字１２を有する物理量とが第１組を示し、添字２１を有する物理量と添字２２を有する物理量とが第２組を示している。

［数２］
｜ｆ₁₁−ｆ₁₂｜＝｜ｆ₂₁−ｆ₂₂｜＝Δｆ
ｆ₁₁≠ｆ₁₂≠ｆ₂₁≠ｆ₂₂

第１群に属する各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、上記第１組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電流組を含む注入電流Ｉ_inj を注入し、同分散電源保有設備２０の単独運転監視装置３０は、上記第２組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して前記単独運転を検出するよう構成されている。

第２群に属する各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、上記第２組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電流組を含む注入電流Ｉ_inj を注入し、同分散電源保有設備２０の単独運転監視装置３０は、上記第１組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して前記単独運転を検出するよう構成されている。

なお、この実施形態では、単独運転検出の確実性をより高めるために、各単独運転監視装置３０は、それぞれの組を成す二つの注入周波数が設定されて両注入周波数の電圧を計測して単独運転を検出するように構成されているが、いずれか一方の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して単独運転を検出するように構成されていても良い。

上記四つの周波数ｆ₁₁、ｆ₁₂、ｆ₂₁、ｆ₂₂を、それらと一定の関係（即ち、ω＝２πｆの関係）にある四つの角周波数ω₁₁、ω₁₂、ω₂₁、ω₂₂で表しても良いし、配電系統の基本波に対する四つの次数で表しても良い。

上記第１組および第２組の注入周波数を構成する各注入周波数は、いずれも、配電系統の基本波周波数の１倍よりも大きい非整数倍（即ち帯小数倍）の周波数にするのが好ましい。そのようにすると、配電系統に本来は存在しない（存在しても極めて僅かな）、基本波周波数の非整数倍の周波数を用いることになるので、注入電流による電圧を計測することが容易になる。即ち、ＳＮ比が良くなる。その結果、各電流注入装置４０の小容量化を図ることができる。

例えば、上記四つの周波数ｆ₁₁、ｆ₁₂、ｆ₂₁、ｆ₂₂は、それぞれ、１３２Ｈｚ（２．２次）、１４４Ｈｚ（２．４次）、１５６Ｈｚ（２．６次）、１６８Ｈｚ（２．８次）である。括弧内は、配電系統の基本波（例えば６０Ｈｚ＝１次）に対する次数で表したものである。以下における実施形態では、全て、ここに例示した周波数を用いている。但しこれに限られるものではない。

（２）うなりの利用について
注入電流の周波数および計測電圧の周波数を表１に示したように分ける理由は次のとおりである。

（Ａ）仮に、全ての分散電源保有設備２０の電流注入装置４０および単独運転監視装置３０が同じ一つの注入周波数を用いるとすると、一つの分散電源保有設備２０において、単独運転監視装置３０が計測する注入周波数の電圧Ｖ_m は、殆どが、自設備２０が注入する注入電流Ｉ₁ による電圧Ｖ₁ となり、他の分散電源保有設備２０が注入する注入電流Ｉ₂ による電圧Ｖ₂ を監視することはできない。なぜなら、配電線１０の系統のインピーダンスをＺ_s 、変圧器１４のインピーダンスをＺ_t とすると、上記電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ は次式で表される。Σは合計を表す。そして一般的にＺ_t ≫Ｚ_s であるために、Ｖ₁ ≫Ｖ₂ となり、互いに同じ周波数である電圧Ｖ₂ は、遥かに大きい電圧Ｖ₁ にかき消されて監視することができなくなるからである。

［数３］
Ｖ₁ ＝（Ｚ_s ＋Ｚ_t ）×Ｉ₁
Ｖ₂ ＝Ｚ_s ×ΣＩ₂

従って、全ての分散電源保有設備２０が一つの注入周波数を用いる場合は、他の分散電源保有設備２０が注入する注入電流による電圧を監視すること、ひいては当該電圧の位相を計測することはできないので、複数の注入電流の同期を取ることはできない。

（Ｂ）また仮に、第１群の分散電源保有設備２０は一つの（第１の）注入周波数ｆ₁ を用い、第２群の分散電源保有設備２０は他の一つの（第２の）注入周波数ｆ₂ （≠ｆ₁ ）を用いるとすると、一方の群内の分散電源保有設備２０は、周波数が異なるので、他方の群内の分散電源保有設備２０が注入する注入電流による電圧を監視することはできるけれども、当該他群の注入電流による電圧と自設備２０の注入電流とは周波数が異なるので、他群の注入電流による電圧に自設備２０の注入電流を同期させることはできない。

即ち、他群の注入電流による電圧を基準にして、自群内の複数の注入電流をそれぞれ同期させることができない。これは、例えば他群の注入電流による電圧のピーク値の時刻を基準にして自群内の複数の注入電流をそれぞれ同期させようとしても、当該ピーク値の時刻は多数あって一つの時刻に定まらないので、自群内の複数の注入電流はそれぞれバラバラに注入されることになるからである。

（Ｃ）これに対して、表１に示したようにすると、一方の群内の分散電源保有設備２０は、周波数が異なるので、他方の群内の分散電源保有設備２０が注入する注入電流による電圧を監視することができる。しかも、上記数２に示したように、一方の群内の分散電源保有設備２０からの注入電流が生じさせるうなりと、他方の群内の分散電源保有設備２０からの注入電流が生じさせるうなりとは、互いに同じ周波数Δｆであるので、両うなり同士で同期を取ることが可能である。本発明に係る分散電源の単独運転検出システムは、これを利用するものである。これを以下に更に説明する。

なお、この明細書においては、自設備（自分の設備）２０が属する方の群を自群、自設備２０が属さない方の群を他群と呼ぶ。また、自設備２０が注入する注入電流が生じさせるうなりを自設備うなり、他群に属する分散電源保有設備２０が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧または電流のうなりを他群うなりと呼ぶ。

図３に、第１組の各電流Ｉ_11a 、Ｉ_12a の波形およびそれらの合成電流ＩＣ_1a（＝Ｉ_11a ＋Ｉ_12a ）の波形の一例を示す。合成電流ＩＣ_1aには、包絡線で示すうなりＢＴ_1aが生じる。

図４に、第１組の各電流Ｉ_11b 、Ｉ_12b の波形およびそれらの合成電流ＩＣ_1b（＝Ｉ_11b ＋Ｉ_12b ）の波形の他の例を示す。この電流Ｉ_11b と図３に示す電流Ｉ_11a とは、周波数は同じであるが位相が１８０度異なる。電流Ｉ_12b と電流Ｉ_12a との関係も同様である。これは、最も位相差が大きい場合の例を示すものである。

合成電流ＩＣ_1bには、包絡線で示すうなりＢＴ_1bが生じる。このうなりＢＴ_1bと図３に示すうなりＢＴ_1aとは互いに同期しているけれども、注意して見れば分かるように、この合成電流ＩＣ_1bと図３に示す合成電流ＩＣ_1aとは位相が１８０度異なる。これは、上記電流Ｉ_11a 、Ｉ_12a の組と、電流Ｉ_11b 、Ｉ_12b の組（これらを成分電流と呼ぶことがある）との間の上記位相差に起因している。このような位相が１８０度異なる二つの合成電流ＩＣ_1a、ＩＣ_1bを互いに合成（加算）すると、その合成電流は０になって消滅してしまう。

上記例から分かるように、成分電流の位相差が１８０度のように極端でないとしても、二つのうなりが互いに同期していても、その同じ周波数の成分電流同士間に位相差がある場合があり、その場合は、各電流を合成しても同じ周波数の成分電流同士は単純加算されないことになる。

つまり、自群内の複数の分散電源保有設備２０から注入する同じ周波数の複数の電流が、位相差が実質的に０度で同期して単純加算されるためには、次の２条件を満たす必要がある。

条件１：自設備うなりと他群うなりとが同期していること。例えば、自設備うなりの位相と他群うなりの位相との位相差が０度であること。
条件２：自設備２０が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、自設備うなりに対して同一群内で共通した一定の位相関係にあること。例えば、自設備うなりの腹のときの時刻（即ち、自設備うなりの位相が０度のとき）に、上記電流組の各電流の位相が同一群内で共通した一定の位相（例えば０度）にあること。この同一群内で共通した一定の位相とは、後で説明する一致位相θ_e のことである。

同一群内というのは、換言すれば、即ちある（任意の）分散電源保有設備２０から見て表現すれば、自群内のことである。

図２に示した同期制御装置５０は、上記二つの条件を満たす制御を行うものである。即ち、同期制御装置５０は、自設備２０の電流注入装置４０が注入する注入電流Ｉ_inj を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせる自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置４０が注入する注入電流Ｉ_inj の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる制御を行う。

この同期制御装置５０による制御の原理の詳細および同期制御装置５０の構成の例は後で詳述する。

図５は、自設備うなりＢＴ₁ が他群うなりＢＴ₂ に同期していない場合の一例を示す。両うなり間には位相差ｄθがある。それだけ自設備うなりＢＴ₁ が遅れている。

図６は、同期制御装置５０によって、自設備うなりＢＴ₁ を他群うなりＢＴ₂ に同期させた場合の一例を示す。時刻ｔ₃ で両うなりが一致して同期し、それ以降は同期状態を保っている。同期制御装置５０は、このようなうなりの同期制御（前記条件１を満たす制御）を行うことができる。更にこの同期制御装置５０によれば、この同期状態において、前記条件２を満たすことができる。

従って、本発明に係る単独運転検出システムによれば、自設備２０の注入電流Ｉ_inj が生じさせるうなりと、他群の注入電流Ｉ_inj が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、同一の群に属する複数の分散電源保有設備２０から配電線１０に注入する同一周波数の複数の注入電流を、位相差が実質的に０度でそれぞれ同期させることができる。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

しかも、上記のように複数の注入電流を同期させることによって、個々の分散電源保有設備２０の電流注入装置４０から注入する注入電流が小さくても、それらの電流が加算されるので、同一群全体として見れば、それから大きな注入電流を引込線１６ひいては配電線１０に注入することができる。その結果、各分散電源保有設備２０を構成する電流注入装置４０の容量が小さくて済む。しかも、大きな注入電流によって、配電線１０に注入周波数の大きな電圧を発生させることが可能になるので、各単独運転監視装置３０による単独運転検出の精度を高めることができる。この効果は、同一群に属する分散電源保有設備２０の数が多くなるほど高まる。即ち、分散電源保有設備２０が配電線１０に高密度連系されている場合に、より大きな効果を発揮する。

（３）同期制御装置５０による制御の原理の詳細説明
図１１〜図１３に、同期制御装置５０の構成の例をそれぞれ示す。それの説明に先立って、同期制御装置５０による制御の原理を詳細に説明する。以下の説明では、第１組の周波数の電流等を例にしているが、第２組の周波数の電流等についても同じである。

なお、これ以降の説明においては、時間的に変化する（即ち時間ｔによって変化する）物理量であることを表す必要がある場合に、それを表す（ｔ）を各符号に付けることにする。但し、図面中の符号においては、図示を簡略化するために、当該（ｔ）や、ベクトル量であることを表す符号を省略している。

（３−１）二つの電流位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）の位相一致時刻Ｔ_e と一致位相θ_e による表現
まず、第１組の電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）とΔθ_inj（ｔ）（＝θ₁₂（ｔ）−θ₁₁（ｔ）。これを自設備うなりの位相と呼ぶ）の関係について考察する。

第１組の電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）をベクトル量で表すと次式となる。ここでω₁₁、ω₁₂は、前記設定された周波数ｆ₁₁、ｆ₁₂を角周波数ω₁₁（＝２πｆ₁₁）、ω₁₂（＝２πｆ₁₂）で表したものであって、これらは時間的には変化しない固定値である。

初期位相は、φ₁ 、φ₂ を用いるのが一般的であるが（数４、数５の左から３番目の式）、ここでは位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）の自設備うなり位相Δθ_inj（ｔ）に対する関係を明らかにするため、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）（共にベクトル量。以下同様）の初期位相φ₁ 、φ₂ を共通の時刻（時刻遅れまたは進み）Ｔ_e と共通の位相θ_e を使用して、表現し直した（数４、数５の一番右の式）。Ｔ_e 、θ_e とφ₁ 、φ₂ との関係は次式となる。

［数６］
Ｔ_e ＝（φ₂ −φ₁ ）／（ω₁₁−ω₁₂）

［数７］
θ_e ＝（ω₁₁・φ₂ −ω₁₂・φ₁ ）／（ω₁₁−ω₁₂）

上記時刻Ｔ_e 、位相θ_e を使用して、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）は以下のように表現される。まず、両電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の商を取ると次式となる。

従って、上記商の偏角が電流Ｉ₁₁（ｔ）とＩ₁₂（ｔ）との位相差、即ち自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）であるから、それは次式となる。また、位相θ_e は０となり消える。

［数９］
Δθ_inj（ｔ）＝θ₁₂（ｔ）−θ₁₁（ｔ）＝（ω₁₂−ω₁₁）（ｔ−Ｔ_e ）

数９から、時刻Ｔ_e 、位相θ_e の意味は以下のとおりである。
Ｔ_e ：Δθ_inj（ｔ）の位相が０度となる時刻（即ち、電流Ｉ₁₁（ｔ）とＩ₁₂（ｔ）の位相が一致する時刻。従ってこれを、位相一致時刻と呼ぶ）。
θ_e ：Δθ_inj（ｔ）が０度となる時刻（位相一致時刻）Ｔ_e での電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相（即ち、電流Ｉ₁₁（ｔ）とＩ₁₂（ｔ）の位相が一致するときの位相。従ってこれを、一致位相と呼ぶ）。

位相一致時刻Ｔ_e 、一致位相θ_e を用いて電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）を、その合成によるうなりＢＴ₁ について考察すると、実は先に示した図３と図４とは、位相一致時刻Ｔ_e が共通であるのに対して、図３は一致位相θ_e が０度、図４は一致位相θ_e が１８０度の場合をシミュレーションした例である。両図について先に説明したとおり、位相一致時刻Ｔ_e が共通（互いに一致）していても、一致位相θ_e が異なると、同じ周波数の電流同士は同期せず単純加算されない。一致位相θ_e が１８０度異なれば、加算すると消滅する。

（３−２）自群内の複数の分散電源保有設備２０において一致位相θ_e を共通にしておく理由
自群内の同じ周波数の電流同士の同期について、うなりそのものではなく、第１組の上記各電流の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）と自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）との関係で以下にまとめる。これは、本発明は、うなりだけではなく、そこから更に考察して、うなりを生成する二つの信号（電流や電圧）の位相に着目したものだからである。

上記位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）は、数４、数５、数９から、位相一致時刻Ｔ_e と一致位相θ_e 、または、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）と一致位相θ_e を用いて、次式で表すことができる。

［数１０］
θ₁₁（ｔ）＝ω₁₁（ｔ−Ｔ_e ）＋θ_e ＝｛ω₁₁／（ω₁₂−ω₁₁）｝・Δθ_inj（ｔ）＋θ_e

［数１１］
θ₁₂（ｔ）＝ω₁₂（ｔ−Ｔ_e ）＋θ_e ＝｛ω₁₂／（ω₁₂−ω₁₁）｝・Δθ_inj（ｔ）＋θ_e

数１０、数１１によれば、位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）は、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）との関係において、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の一致位相θ_e によって分類（グループ分け）できることが分かる。そして、グループが同じ（即ち一致位相θ_e が同じ）場合にのみ、第１組内の同じ周波数の電流同士は同期（単純加算）されることが分かる。

このことを、シミュレーションを行った図で示す。なお、図７〜図１０、図１５Ｂ、図１６Ｂ、図１７Ｂの位相を示す図において、位相が３６０度の点と０度の点とを縦軸に平行に結ぶ縦線が記載されているが、これはシミュレーションソフトの都合によるものであり、位相は３６０°＝０°であるから、当該縦線は無いものと考えるのがより正確である。

図７に、一致位相θ_e が０度の場合の各電流の位相θ_11a（ｔ）、θ_12a（ｔ）とその位相差（即ち自設備うなりの位相）Δθ_inja（ｔ）の一例を示し、図８に、一致位相θ_e が１８０度の場合の各電流の位相θ_11b（ｔ）、θ_12b（ｔ）とその位相差（即ち自設備うなりの位相）Δθ_injb（ｔ）の一例を示す。但し両図では、位相一致時刻Ｔ_e は互いに共通（同じ）としている。

図７、図８に示すように、位相一致時刻Ｔ_e が同じであれば、一致位相θ_e が違っても、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）は両図で互いに一致している。即ち同期している。

しかし、図９に示すように、両電流の周波数は互いに同じであるけれども、うなりの位相Δθ_inj（ｔ）との関係で、一致位相θ_e が０度の電流の位相θ_11a（ｔ）と、一致位相θ_e が１８０度の電流の位相θ_11b（ｔ）とは互いに一致しない。図示しないけれども、位相θ_12a（ｔ）とθ_12b（ｔ）とも互いに一致しない。即ち、同じ周波数の電流同士であるけれども同期しない。

これに対して、一致位相θ_e を自群内で全て共通に（例えば０度に）しておくと、図１０に示すように、上記位相θ_11a（ｔ）とθ_11b（ｔ）とは互いに一致する。図示しないけれども、位相θ_12a（ｔ）とθ_12b（ｔ）とも互いに一致する。即ち、同じ周波数の電流同士は、位相が０度で同期する。

以上は、同一群内の２台の分散電源保有設備２０について説明したが、それ以上の台数の場合も同様である。即ち、同一群内の複数の分散電源保有設備２０において一致位相θ_e を共通にしておくことが重要である。このことは第１群についても言えるし、第２群についても言える。但し、第１群と第２群とで一致位相θ_e が共通である必要はない。あくまでも同一群内で共通であれば良い。

また、数９から分かるように、位相一致時刻Ｔ_e を制御することによって、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を制御することができる。従って、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）（これの求め方は後述する）に一致させて、自設備うなりと他群うなりとを同期させることができる。

従って、（ａ）上記のように同一群内で一致位相θ_e を共通にしておくことを保ちつつ、（ｂ）各分散電源保有設備２０において位相一致時刻Ｔ_e を制御して自設備うなりを他群うなりに同期させることによって、同じ周波数の複数の注入電流を、位相が０度でそれぞれ同期させることができる。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

この発明は、このような思想に基づくものである。

（３−３）うなり同期の過程で注入電流の位相を変化させる場合の説明
自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を、他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）に合わせに行くためには、組を成す電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を、それぞれの前記設定された角周波数ω₁₁、ω₁₂（これらは前述したように時間的に変化するものではなく、設定された固定値である）による一定増加の状態から、一時的に（過渡的に）変化させる必要がある。この変化させる過程での電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）を考察するために、前記数４、数５をそれぞれ次のように変更する。

但し、位相φ₁（ｔ）、φ₂（ｔ）は次式で表される。

［数１４］
φ₁（ｔ）＝ｄθ₁₁（ｔ）＋φ₁
φ₂（ｔ）＝ｄθ₁₂（ｔ）＋φ₂

上記位相φ₁（ｔ）の導出は以下による（位相φ₂（ｔ）についても同様）。

位相θ₁₁（ｔ）は、それを変化させる量をｄθ₁₁（ｔ）とすると、次式で表すことができる。次式の第２行と第３行との関係から、数１４の第１行に示したφ₁（ｔ）が導出される。

［数１５］
θ₁₁（ｔ）＝｛ω₁₁・ｔ＋ｄθ₁₁（ｔ）｝＋φ₁
＝ω₁₁・ｔ＋｛ｄθ₁₁（ｔ）＋φ₁ ｝
＝ω₁₁・ｔ＋φ₁（ｔ）

また、位相φ₁ 、φ₂ が上記のように時間的に変化する位相φ₁（ｔ）、φ₂（ｔ）となったことから、前記位相一致時刻Ｔ_e 、一致位相θ_e もここでは同様に時間的に変化するものとして、Ｔ_e（ｔ）、θ_e（ｔ）で表す。そうしたのが、前記数１２、数１３の一番右の式である。

その結果、前記数６は次の数１６に、数７は次の数１７に、数８は次の数１８に、数９は次の数１９に、数１０は次の数２０に、数１１は次の数２１に、それぞれ変更される。

［数１６］
Ｔ_e ＝｛φ₂（ｔ）−φ₁（ｔ）｝／（ω₁₁−ω₁₂）
＝｛φ₂ −φ₁ ＋ｄθ₁₂（ｔ）−ｄθ₁₁（ｔ）｝／（ω₁₁−ω₁₂）

［数１７］
θ_e（ｔ）＝｛ω₁₁・φ₂（ｔ）−ω₁₂・φ₁（ｔ）｝／（ω₁₁−ω₁₂）
＝｛ω₁₁・φ₂ −ω₁₂・φ₁ ＋ω₁₁・ｄθ₁₂（ｔ）−ω₁₂・ｄθ₁₁（ｔ）｝／（ω₁₁−ω₁₂）

［数１９］
Δθ_inj（ｔ）＝θ₁₂（ｔ）−θ₁₁（ｔ）＝（ω₁₂−ω₁₁）（ｔ−Ｔ_e（ｔ））

［数２０］
θ₁₁（ｔ）＝ω₁₁（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e（ｔ）＝｛ω₁₁／（ω₁₂−ω₁₁）｝・Δθ_inj（ｔ）＋θ_e（ｔ）

［数２１］
θ₁₂（ｔ）＝ω₁₂（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e（ｔ）＝｛ω₁₂／（ω₁₂−ω₁₁）｝・Δθ_inj（ｔ）＋θ_e（ｔ）

（３−４）一致位相θ_e（ｔ）を固定値に保つことと、位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）の変化量との関係
上記数１７から、一致位相θ_e（ｔ）が固定値（時間的に変化しない）ことの条件を求める。微小な時間Δｔが経ったときの一致位相θ_e（ｔ）の変化量は、数１７の第２行目の時間的変動項を用いて、次式で表される。

［数２２］
θ_e（ｔ＋Δｔ）−θ_e（ｔ）
＝｛ω₁₁・ｄθ₁₂（ｔ＋Δｔ）−ω₁₂・ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）｝／（ω₁₁−ω₁₂）−｛ω₁₁・ｄθ₁₂（ｔ）−ω₁₂・ｄθ₁₁（ｔ）｝／（ω₁₁−ω₁₂）
＝｛（ω₁₁（ｄθ₁₂（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₂（ｔ））−ω₁₂（ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₁（ｔ））｝／（ω₁₁−ω₁₂）

上記数２２から、一致位相θ_e（ｔ）が固定値である（変化しない）ための十分条件は次式で表される（次式が成立すれば良い）。

［数２３］
｛ω₁₁（ｄθ₁₂（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₂（ｔ）｝−ω₁₂｛ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₁（ｔ）｝＝０

即ち次式であることが分かる。

［数２４］
｛ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₁（ｔ）｝／｛ｄθ₁₂（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₂（ｔ）｝＝ω₁₁／ω₁₂

ここで、｛ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₁（ｔ）｝、｛ｄθ₁₂（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₂（ｔ）｝（これを（ア）とする）は、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の元々設定された角周波数による位相変化量ω₁₁・Δｔ、ω₁₂・Δｔ（これを（イ）とする）から、制御のために変化させた部分についての位相変化量である。

従って、上記（ア）、（イ）の位相変化量を互いに加えた、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の時刻ｔから時刻（ｔ＋Δｔ）までの合計の（全体の）位相変化量をΔθ₁₁、Δθ₁₂とすると、次式となる。

［数２５］
Δθ₁₁＝ω₁₁・Δｔ＋｛ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₁（ｔ）｝

［数２６］
Δθ₁₂＝ω₁₂・Δｔ＋｛ｄθ₁₁（ｔ＋Δｔ）−ｄθ₁₁（ｔ）｝

数２４〜数２６から、一致位相θ_e（ｔ）が固定値である（変化しない）十分条件は次式となる。

［数２７］
Δθ₁₁／Δθ₁₂＝ω₁₁／ω₁₂

以上から、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を、その位相の変化量Δθ₁₁、Δθ₁₂間の比率を前記設定された角周波数ω₁₁、ω₁₂間の比率と同じ比率に保ったまま変化させることが、前記一致位相θ_e（ｔ）が固定値θ_e （時間的に変化しないので（ｔ）を付けていない）となるための十分条件であることが分かる。・・・結論Ａ

逆に、一致位相θ_e が固定値であれば、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相変化量間の比は、前記設定された角周波数ω₁₁、ω₁₂間の比率になることを次に示す。

それらの時刻ｔから時刻（ｔ＋Δｔ）までの位相変化量をΔθ₁₁、Δθ₁₂とする。上記数２０、数２１と一致位相θ_e が固定値であることから、次式が得られる。

［数２８］
θ₁₁（ｔ）＝ω₁₁・（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e

［数２９］
θ₁₂（ｔ）＝ω₁₂・（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e

［数３０］
θ₁₁（ｔ＋Δｔ）＝ω₁₁・｛（ｔ＋Δｔ）−Ｔ_e（ｔ＋Δｔ）｝＋θ_e

［数３１］
θ₁₂（ｔ＋Δｔ）＝ω₁₂・｛（ｔ＋Δｔ）−Ｔ_e（ｔ＋Δｔ）｝＋θ_e

上記数２８〜数３１から次式が得られる。

［数３２］
Δθ₁₁＝θ₁₁（ｔ＋Δｔ）−θ₁₁（ｔ）
＝ω₁₁｛Δｔ−（Ｔ_e（ｔ＋Δｔ）−Ｔ_e（ｔ）｝

［数３３］
Δθ₁₂＝θ₁₂（ｔ＋Δｔ）−θ₁₂（ｔ）
＝ω₁₂｛Δｔ−（Ｔ_e（ｔ＋Δｔ）−Ｔ_e（ｔ）｝

その結果、次式の関係を維持した位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）の増減制御となる。

［数３４］
Δθ₁₁／Δθ₁₂＝ω₁₁／ω₁₂

以上から、一致位相θ_e（ｔ）が固定値の位相θ_e であるとし、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）のみの制御とすることが、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を、その位相の変化量Δθ₁₁、Δθ₁₂間の比率を前記設定された角周波数ω₁₁、ω₁₂間の比率と同じ比率に保ったまま変化させることの十分条件となる。・・・結論Ｂ

上記結論Ａおよび結論Ｂ（即ち数２７および数３４）から、一致位相θ_e を固定値とし、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）のみの制御をすること（これを位相一致時刻制御方式と呼ぶ）と、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を、その位相の変化量Δθ₁₁、Δθ₁₂間の比率を前記設定された角周波数ω₁₁、ω₁₂間の比率と同じ比率に保ったまま変化させること（これを位相変化量制御方式と呼ぶ）とは、等価（必要十分条件）であると言うことができる。請求項５に記載の発明は、上記位相一致時刻制御方式の観点から記載したものである。請求項１２に記載の発明も同様である。請求項２に記載の発明は、上記位相変化量制御方式の観点から記載したものである。請求項１０に記載の発明も同様である。

なお、数３２、数３３では時刻ｔと時刻（ｔ＋Δｔ）との間の位相変化量を示したが、Δｔを限りなく０として、位相変化量を時間ｔによる微分形式で表しても良い。その場合は次式となる。

［数３５］
ｄθ₁₁（ｔ）／ｄｔ＝ω₁₁・｛１−ｄＴ_e（ｔ）／ｄｔ｝

［数３６］
ｄθ₁₂（ｔ）／ｄｔ＝ω₁₂・｛１−ｄＴ_e（ｔ）／ｄｔ｝

良く知られているように、位相［ｒａｄ］の時間微分は角周波数［ｒａｄ／ｓ］であるので、数３５、数３６の左辺を角周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）と置き換え、両式の比を取ると次式が得られる。

［数３７］
ω₁₁（ｔ）／ω₁₂（ｔ）＝ω₁₁／ω₁₂

即ち、位相変化量の代わりに、角周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）に着目すると、一致位相θ_e を固定値とし、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）のみの制御をすること（位相一致時刻制御方式）と、数３７に示すように、電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の角周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）を、両者間の比率を元の前記設定された角周波数ω₁₁、ω₁₂間の比率に保ったまま増減制御すること（これを周波数制御方式と呼ぶ）とも、等価であると言うことができる。請求項３に記載の発明は、この周波数制御方式の観点から記載したものである。請求項１１に記載の発明も同様である。なお、前述したように、周波数を角周波数で表しても良いし、次数で表しても良い。それぞれ等価である。

図１５、図１６に、第１組の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の周波数ｆ₁₁（ｔ）、ｆ₁₂（ｔ）を、周波数比率を保ったまま増加させた場合の一例を示す。図１５Ａは、増加前の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）およびうなりＢＴ₁（ｔ）の波形を示し、図１５Ｂは、各電流の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）およびうなりの位相Δθ_inj（ｔ）の位相を示す。図１６Ａは、増加後の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）およびうなりＢＴ₁（ｔ）の波形を示し、図１６Ｂは、各電流の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）およびうなりの位相Δθ_inj（ｔ）の位相を示す。

図１５Ｂ、図１６Ｂ中に点Ｐ₃ 、Ｐ₄ でそれぞれ示すように、うなりの位相Δθ_inj（ｔ）が０度の時点で、両位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）が互いに０度で一致していることは、周波数変化の前後で変わらない。即ち、前述した一致位相θ_e が０度で一定であることが保たれている。

比較例として、図１７に、第１組の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の周波数ｆ₁₁（ｔ）、ｆ₁₂（ｔ）を、周波数比率を保たないで（即ち、上記周波数制御方式の条件を守らないで）増加させた場合の一例を示す。増加前は、図１５と同じであるのでそれを参照するものとする。図１７Ａは、増加後の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）およびうなりＢＴ₁（ｔ）の波形を示し、図１７Ｂは、各電流の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）およびうなりの位相Δθ_inj（ｔ）の位相を示す。

図１７Ｂ中に点Ｐ₅ で示すように、周波数の増加後は、うなりの位相Δθ_inj（ｔ）が０度の時点で、両位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）は互いに１８０度で一致することに変化している。即ち、前述した一致位相θ_e は、０度から１８０度に変化してしまっている。これは上記周波数制御方式の条件を守らなかったからである。

以上から分かるように、位相一致時刻制御方式、位相変化量制御方式および周波数制御方式のいずれを用いても、その方式によって、自設備うなりを他群うなりに同期させることによって、前述したように、同じ周波数の複数の注入電流を、位相が実質的に０度でそれぞれ同期させることができる。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

なお、上記三つの制御方式（即ち、位相一致時刻制御方式、位相変化量制御方式および周波数制御方式）の内のどれか一つの制御方式を同一群内の全ての同期制御装置５０において統一して採用しても良いし、複数の制御方式を混在させても良い。統一して採用すれば、同期制御装置５０の設計、製作が容易になる等の利点がある。混在させても良いのは、先に詳述したように、上記三つの制御方式は互いに実質的に等価だからである。自群内の同期制御装置５０の制御方式と他群内の同期制御装置５０の制御方式との関係においても、上記と同様に、制御方式を統一しても良いし、混在させても良い。

（４）同期制御装置５０の構成
次に、上記（３）で説明した原理に基づく制御を行う同期制御装置５０の構成の例を説明する。

図１１は、同期制御装置の構成の一例を示すブロック図である。この同期制御装置５０は、他群うなり位相算出器（これは他群うなり位相算出手段に相当する）５８と、電流位相設定器（これは電流位相設定手段に相当する）７０と、うなり同期器（これはうなり同期手段に相当する）８８とを備えている。

他群うなり位相算出器５８は、前記引込線１６における電圧Ｖ_s（ｔ）に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置４０の注入周波数（以下ではこれを角周波数で表す）ω₂₁（ｔ）、ω₂₂（ｔ）の電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）を算出するものである。

より具体的にはこの例では、他群うなり位相算出器５８は、上記電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）の位相θ₂₁（ｔ）、θ₂₂（ｔ）をそれぞれ算出する位相算出器５２、５４と、両位相θ₂₁（ｔ）、θ₂₂（ｔ）の減算を行って他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）を求める減算器５６とを備えている。

電流位相設定器７０は、自設備の電流注入装置４０が注入する注入電流を構成する電流組の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）が、前記自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）をそれぞれ設定するものである。例えば、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）が０度になるときの各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を、共通の一致位相θ_e （例えば０度）に設定するものである。

より具体的にはこの例では、電流位相設定器７０は、前記設定された周波数（以下ではこれを角周波数で表す）ω₁₁、ω₁₂に基づいて、位相関数ω₁₁・ｔ、ω₁₂・ｔをそれぞれ発生させる位相関数発生器６０、６２と、前記固定値の一致位相θ_e を設定する一致位相設定器（これは一致位相設定手段に相当する）６４と、この一致位相θ_e を位相関数ω₁₁・ｔ、ω₁₂・ｔにそれぞれ加算して次式で表される位相θ₁₁₀（ｔ）、θ₁₂₀（ｔ）をそれぞれ出力する加算器６６、６８とを備えている。

［数３８］
θ₁₁₀（ｔ）＝ω₁₁・ｔ＋θ_e

［数３９］
θ₁₂₀（ｔ）＝ω₁₂・ｔ＋θ_e

うなり同期器８８は、前記自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）と前記他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）との位相差であるうなり位相差ｄθ（ｔ）を次式に従って求めて、当該うなり位相差ｄθ（ｔ）が同一群内で共通した一定値（例えば０度）になるように、前記位相一致時刻制御方式に基づいて、即ち固定値の一致位相θ_e を用いて位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）のみを制御して、前記数２８、数２９に基づいて位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を制御して、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を制御するものである。

［数４０］
ｄθ（ｔ）＝Δθ_inj（ｔ）−Δθ_m（ｔ）

より具体的にはこの例では、うなり同期器８８は、上記数４０の演算を行う減算器（これはうなり位相算出手段に相当する）７２と、うなり同期制御のための増減率制御関数ｒを発生させる増減率制御関数発生器７４と、この増減率制御関数ｒを積分して前記位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）を出力する積分器７６と、この位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）に前記角周波数ω₁₁、ω₁₂をそれぞれ掛ける掛算器７８、８０と、両掛算器７８、８０からの信号を前記位相θ₁₁₀（ｔ）、θ₁₂₀（ｔ）から減算して、前記数２８、数２９で示す位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）をそれぞれ算出する減算器８２、８４と、両位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）の差を求めて次式で示す自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を出力する減算器（これは自設備うなり算出手段に相当する）８６とを備えている。

［数４１］
Δθ_inj（ｔ）＝θ₁₂（ｔ）−θ₁₁（ｔ）＝（ω₁₂−ω₁₁）（ｔ−Ｔ_e（ｔ））

この数４１は、前記数９中の位相一致時刻Ｔ_e を、一般化して時間的に変動する量として表したものである。即ち、数４１は、うなり同期動作中に位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）が変化する過渡状態をも含めて一般化した式であり、数９は、うなり同期後に位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）が一定値に落ち着いた定常状態を示したものである。数１０、数１１も定常状態を示したものである。

減算器８２、８４から出力される位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）は、電流注入装置４０にも供給される。これについては後で図２０を参照して説明する。

電流位相設定器７０は、より具体的にはその一致位相設定器６４は、例えば、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）が０度になるときの一致位相θ_e を０度に設定するものである。但し、当該一致位相θ_e は、必ずしも０度でなくても良く、上記（３）の原理説明の項でも説明したように、同一群内で共通した一定値であれば良い。

一致位相θ_e を０度に設定する場合は、上記一致位相設定器６４、加算器６６、６８を設けなくて済む。即ち、一致位相θ_e を０度以外に設定する場合と違って、一致位相設定手段としては、特別な機器を設けてなくて済むので、同期制御装置５０の構成の簡素化を図ることができる。図１２、図１３に示す例においても同様である。但し、一致位相θ_e を０度に設定する場合に、一致位相設定器６４、加算器６６、６８を設けていなくても、概念的には、一致位相θ_e を０度に設定する一致位相設定手段は有る、と言うことができる。

このうなり同期器８８は、この例では、上記うなり位相差ｄθが０度になるように制御するものである。但し、うなり位相差ｄθは必ずしも０度でなくても良く、同一群内で共通した一定値であれば良い。その場合でも、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）と他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）とは同期しているからである。図１２、図１３に示す例の同期制御装置５０においても同様である。

このうなり同期器８８における制御方式は、上記（３）の原理説明の項でも説明したように、上記うなり位相差ｄθ（ｔ）が同一群内で共通した一定値（例えば０度）になるように、自設備の電流注入装置４０が注入する注入電流Ｉ_inj を構成する電流組の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を、両位相の変化量間の比率Δθ₁₁／Δθ₁₂を両電流の前記設定された周波数間の比率ω₁₁／ω₁₂と同じ比率に保ったまま変化させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させる制御方式（即ち位相変化量制御方式）と等価である。

また、上記うなり位相差ｄθ（ｔ）が同一群内で共通した一定値になるように、当該位相差ｄθ（ｔ）に応じて、自設備の電流注入装置４０が注入する注入電流Ｉ_inj を構成する電流組の各電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）の周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）を、両周波数間の比率ω₁₁（ｔ）／ω₁₂（ｔ）を前記設定された周波数間の比率ω₁₁／ω₁₂に保ったまま増減させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させる制御方式（即ち上記周波数制御方式）と等価である。

なお、周波数の増減制御時には、上記周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）が設定周波数ω₁₁、ω₁₂からずれるが、そのずれは僅かであるので、組を成す周波数間の位相差検出に与える影響は無視することができる。

上記うなり位相差ｄθ（ｔ）の取り得る範囲は次式で表される。

［数４２］
−１８０°（即ち−π）＜ｄθ（ｔ）≦１８０°（即ちπ）

図１４に示すように、他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）を基準に考えると、うなり位相差ｄθ（ｔ）が正（０〜１８０度）の場合は周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）を減少させて、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を遅らせ、負（０〜−１８０度）の場合は周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）を増加させて自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を進める。なお、ちょうど−１８０度の場合は、正か負かどちらを考えても良い。

これをもう少し詳しく説明すると、他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）も自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）も、一致制御（同期制御）完了後は、うなりの周期Ｌの間に３６０度変化する。両位相を単位円で考えると、うなりの周期Ｌ（＝１／Δｆ）の間に一周する。

両周波数ω₁₁（ｔ）、ω₁₂（ｔ）を上記のように比率を保ったまま増加させると、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）はうなりの周期Ｌに対して３６０度より大きくなる。逆に減少させると、３６０度より小さくなる。従って、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）の時間進みを、他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）の時間進みに対して進める、または遅らせることができるので、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）の位相に一致させることができる。即ち同期させることができる。

一致制御（同期制御）完了後は、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）も他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）も、上記のようにうなりの周期Ｌで決まる一定の時間進みとなる。

上記は、第１群の分散電源保有設備２０から見て説明したものであるが、第２群の分散電源保有設備２０から見ると第１群の分散電源保有設備２０は他群であるので、第２群の分散電源保有設備２０においても上記と同様の制御が行われる。それによって、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）と他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）とは互いに近づいて一致して同期するように制御される。

上記増減率制御関数ｒは、例えば、次式で表すことができる。即ち、ｒはｄθ（ｔ）の関数であり、正確に表現すれば、ｒ（ｄθ（ｔ））である。ｋは係数である。

［数４３］
ｒ＝ｋ・ｄθ（ｔ）

上記係数ｋは、定数でも良いし、ｄθ（ｔ）に応じて変化するものでも良い。前者にすれば、増減率制御関数ｒはうなり位相差ｄθ（ｔ）に比例して直線的に変化する。後者にすれば、増減率制御関数ｒはうなり位相差ｄθ（ｔ）に応じて非線形に変化する。係数ｋをどのように設定するかは、必要とする制御の応答特性等に応じて決めれば良い。増減率制御関数ｒが取り得る値の範囲に、上限値および下限値を設けても良い。

積分器７６は、上記増減率制御関数ｒを積分して前記位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）を出力するものであるので、うなり位相差ｄθ（ｔ）が０になって増減率制御関数発生器７４から供給される増減率制御関数ｒが０になっても、その直前の位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）の値を保って出力し続ける。従って、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）と他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）とが同期した後も、その同期状態を保持することができる。図６中の時刻ｔ₃ 以降がその状態である。

同期制御装置５０のより具体例を図１２に示す。図１１に示した同期制御装置５０と同一または相当する部分には同一符号を付し、以下においては図１１との相違点を主体に説明する。

この同期制御装置５０は、上記と同様の他群うなり位相算出器５８、一致位相設定器６４、減算器７２および減算器８６の他に、位相一致時刻発生器（これは位相一致時刻発生手段に相当する）１００および位相発生器（これは位相発生手段に相当する）１１４を備えている。

他群うなり位相算出器５８は、この例では、フィルタ９０、離散フーリエ変換器９２、９４および演算回路９６を備えている。

フィルタ９０は、引込線１６における電圧Ｖ_s から、配電系統の基本波成分を除去するものである。このようなフィルタ９０を設けておくのが好ましく、そのようにすると、ＳＮ比を高めて、離散フーリエ変換器９２、９４による第２組の注入周波数の電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）の抽出を精度良く行うことができる。

離散フーリエ変換器９２、９４は、フィルタ９０からの電圧を受けて、それをそれぞれ離散フーリエ変換して、上記電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）（共にベクトル量）をそれぞれ抽出して出力するものである。これによって、上記電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）を計測することができる。この両電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）は、他群の分散電源保有設備２０（より具体的にはその電流注入装置４０）から注入される注入電流に含まれる同一周波数の電流がそれぞれ同期すると、前述した理由から、大きな電圧となる。

演算回路９６は、前記自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を表す場合に商を取ったのと同様に（数１８、数１９参照）、上記電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）を受けてそれらの商を取り、かつその商の偏角ａｒｇを取り出して、次式で表される他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）を算出するものである。

上記フィルタ９０を設ける場合は、演算回路９６と減算器７２との間に、フィルタ９０による位相のずれを補償する位相補償器を設けておいても良い。

位相一致時刻発生器１００は、上記増減率制御関数発生器７４と積分器７６とを合わせたものに相当する。増減率制御関数発生器７４として、ここでは、定数ｋを設定する増幅器９８を備えている。

クロック装置（これはクロック手段に相当する）１０２は、時刻ｔを表す信号を発生するものである。

位相発生器１１４について説明するに当たり、上記数２８、数２９を展開しておくと、それぞれ次式となる。

［数４５］
θ₁₁（ｔ）＝ω₁₁・（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e
＝ω₁₁・ｔ−ω₁₁・Ｔ_e（ｔ）＋θ_e

［数４６］
θ₁₂（ｔ）＝ω₁₂・（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e
＝ω₁₂・ｔ−ω₁₂・Ｔ_e（ｔ）＋θ_e

位相発生器１１４は、上記時刻ｔ、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）および一致位相θ_e を用いて、上記数４５、数４６の第２行目で表される上記位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を発生させるものである。加算器６６、６８、減算器８２、８４は、上記と同様である。

上記第１組の周波数ｆ₁₁、ｆ₁₂は、この例では、増幅器１０４、１０６、１０８、１１０の増幅率として設定されている。

増幅器１０４、１０５および増幅器１０６、１０７は、前記位相関数発生器６０、６２の一部をそれぞれ構成しており、それぞれ次式の演算を行う。

［数４７］
２πｆ₁₁・ｔ＝ω₁₁・ｔ
２πｆ₁₂・ｔ＝ω₁₂・ｔ

増幅器１０８、１０９および増幅器１１０、１１１は、前記掛算器７８、８０にそれぞれ相当しており、それぞれ次式の演算を行う。

［数４８］
２πｆ₁₁・Ｔ_e（ｔ）＝ω₁₁・Ｔ_e（ｔ）
２πｆ₁₂・Ｔ_e（ｔ）＝ω₁₂・Ｔ_e（ｔ）

従って、減算器８２、８４からは、上記数４５、数４６で示される位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）が出力される。即ち、図１１の場合と同様の位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）が出力される。即ち、この同期制御装置５０と図１１に示す同期制御装置５０とは、機能的に等価である。

上記位相発生器１１４の代わりに、図１３に示す同期制御装置５０を構成する位相発生器（これは位相発生手段に相当する）１１８を用いても良い。この位相発生器１１８は、上記増幅器１０８〜１１１、減算器８２、８４の代わりに、ｔ−Ｔ_e（ｔ）の演算を行う減算器１１６を設けたものである。

この位相発生器１１８は、上記数４５、数４６のそれぞれ第１行目の演算を行うものである。従って、加算器６６、６８からは、上記数４５、数４６に示される位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）が出力される。即ち、この図１３に示すこの同期制御装置５０と、図１１および図１２に示す同期制御装置５０とは、それぞれ機能的に等価である。

位相一致時刻発生器１００が発生する位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）、一致位相設定器６４で設定する一致位相θ_e については前述のとおりである。

この図１３から分かるように、位相一致時刻発生器１００は、それから発生する上記位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）によって、各同期制御装置５０内における装置時間を早めたり遅らせたりするものであると言うこともできる。

第１群に属する単独運転監視装置３０、電流注入装置４０および同期制御装置５０と、第２群に属するそれらとは、それぞれ同様の構成をしている。但し、注入電流の周波数の組および測定電圧の周波数の組は前述したように異なる（例えば表１参照）。

上記数４５、数４６等は、第１群に属する分散電源保有設備２０の注入周波数について記載したものであるが、第２群に属する分散電源保有設備２０においても、周波数が違う以外は、上記と同様の制御が行われる。

上記数４５、数４６を、両群に共通の式で表すと次式となる。これは、前記数１と同じものである。

［数４９］
θ_a（ｔ）＝ω_a（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e
θ_b（ｔ）＝ω_b（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e

上記数４９中の位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）、角周波数ω_a 、ω_b を、第１群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置４０および同期制御装置５０においてはθ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）、ω₁₁、ω₁₂と読み替えれば良く、第２群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置４０および同期制御装置５０においてはθ₂₁（ｔ）、θ₂₂（ｔ）、ω₂₁、ω₂₂と読み替えれば良い。読み替えた後の制御については上述のとおりである。図２０に示す電流注入装置４０においても同様である。

なお、上記（３）の原理説明の項において上記三つの制御方式について述べたのと同様の理由から、上記図１１〜図１３に示した同期制御装置５０の三つの構成例の内のどれか一つの構成を同一群内において統一して採用しても良いし、複数の構成を混在させても良い。統一して採用すれば、同期制御装置５０の設計、製作が容易になる等の利点がある。混在させても良いのは、上述したように、上記三つの構成例は、互いに実質的に等価の制御方式に基づいているからである。自群内の同期制御装置５０の構成と他群内の同期制御装置５０の構成との関係においても、上記と同様に、構成を統一しても良いし、混在させても良い。

（５）電流注入装置４０の構成
上記電流注入装置４０の構成の一例を図２０に示す。

この電流注入装置４０は、第１群に属する分散電源保有設備２０内のものであって、上記同期制御装置５０から供給される二つの位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）を用いて、当該位相θ₁₁（ｔ）、θ₁₂（ｔ）をそれぞれ有する二つの正弦波交流信号Ｓ₁₁（ｔ）、Ｓ₁₂（ｔ）を発生する注入信号発生器４２、４４と、両正弦波交流信号Ｓ₁₁（ｔ）、Ｓ₁₂（ｔ）を互いに加算して注入信号Ｓ_inj（ｔ）（＝Ｓ₁₁（ｔ）＋Ｓ₁₂（ｔ））を作る加算器４６と、この加算器４６からの注入信号Ｓ_inj（ｔ）を用いて前記注入電流Ｉ_inj を形成する注入電流形成器（これは注入電流形成手段に相当する）４８とを備えている。従って、注入電流Ｉ_inj には、前記組を成す二つの電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）が含まれることになる。この例では、注入信号発生器４２、４４および加算器４６で、注入信号発生手段を構成している。

上記正弦波交流信号Ｓ₁₁（ｔ）、Ｓ₁₂（ｔ）を数式で示すと次式のとおりである。Ｓ_11p 、Ｓ_12p は、それぞれ振幅のピーク値である。

［数５０］
Ｓ₁₁（ｔ）＝Ｓ_11p・ｓｉｎθ₁₁（ｔ）
Ｓ₁₂（ｔ）＝Ｓ_12p・ｓｉｎθ₁₂（ｔ）

上記電流Ｉ₁₁（ｔ）、Ｉ₁₂（ｔ）を数式で表すと次のとおりである。Ｉ_11p 、Ｉ_12p は、それぞれ振幅のピーク値であり、これを所望のものにすれば良い。このピーク値Ｉ_11p 、Ｉ_12p は、両者を互いに実質的に等しくするのが実際的であるが、必ずしも実質的に等しくしなくても良い。この発明は、先の（３）の制御原理でも説明したように、注入周波数の電流によるうなりの位相が重要であり、うなりが生じさえすれば、振幅はさほど重要ではないからである。

［数５１］
Ｉ₁₁（ｔ）＝Ｉ_11p・ｓｉｎθ₁₁（ｔ）
Ｉ₁₂（ｔ）＝Ｉ_12p・ｓｉｎθ₁₂（ｔ）

注入電流形成器４８は、例えば、加算器４６からの注入信号を増幅する増幅器である。あるいは、加算器４６からの注入信号Ｓ_inj（ｔ）を、変調回路の信号波として使用するインバータ（例えばＰＷＭインバータ）である。

注入信号発生手段は、上記二つの正弦波交流信号Ｓ₁₁（ｔ）、Ｓ₁₂（ｔ）を含む注入信号を発生するものでも良い。例えば、両正弦波交流信号Ｓ₁₁（ｔ）、Ｓ₁₂（ｔ）に更に他の信号Ｓ_x（ｔ）を加えた注入信号、例えば方形波状の注入信号Ｓ_inj（ｔ）を発生するものでも良い。計測時に、当該他の信号Ｓ_x（ｔ）はフィルタ等において除去して、正弦波交流信号Ｓ₁₁（ｔ）、Ｓ₁₂（ｔ）が作る注入電流による電圧を抽出することができるからである。

第２群に属する分散電源保有設備２０内の電流注入装置４０も、例えば、図２０に示す装置と同様の構成をしている。

（６）うなり位相差ｄθ（ｔ）等のシミュレーション結果
上記図１２に示した同期制御装置５０を用いて、自設備うなりの位相Δθ_inj（ｔ）を他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）に同期させる制御のシミュレーションを行った結果を説明する。

シミュレーションでは、第１群に属する２台の電流注入装置４０および同期制御装置５０と、第２群に属する２台の電流注入装置４０および同期制御装置５０とを用いた。前記表１に示す周波数の組み合わせは、ｆ₁₁＝１３２Ｈｚ、ｆ₁₂＝１４４Ｈｚ、ｆ₂₁＝１５６Ｈｚ、ｆ₂₂＝１６８Ｈｚとした。また、配電線１０を模擬したラインに、乱数発生器からバックグラウンドノイズを注入した。これは配電系統の実態に近づけるためである。

上記うなり位相差ｄθ（ｔ）の変化を図１８に示し、第１群の同一周波数（具体的にはｆ₁₁）の二つの注入電流間の位相差Ｄθ₁（ｔ）の変化を図１９に示す。

図１９に示すように、シミュレーション開始時（これは、電流注入装置４０および同期制御装置５０の電源投入時に相当する）は、位相差Ｄθ₁（ｔ）は１８０度ずれているものとした。即ち、位相差を最大とした。

図１８に示すように、シミュレーション開始後しばらくは、第２群（他群）の注入電流が生じさせる電圧に比べてバックグラウンドノイズが大きいので、うなり位相差ｄθ（ｔ）は安定せず、最大で±１８０度まで振れているが、０．５秒付近以降からうなり位相差ｄθ（ｔ）は急速に小さくなり、約３．５秒で０度になった。即ち、自設備うなりが他群うなりに同期した。これは、シミュレーション開始後少し時間が経過すると、第２群の注入電流が生じさせる電圧の位相が前述した同期制御装置５０による制御によって徐々に揃って、他群うなりの位相Δθ_m（ｔ）が徐々に明確になり、それと共にうなり位相差ｄθ（ｔ）も徐々に明確になり、そして第１群（自群）においても前述した同期制御装置５０による制御によってうなり位相差ｄθ（ｔ）が０度になるように制御された結果である。

うなり位相差ｄθ（ｔ）の上記のような減衰と共に、図１９に示すように、第１群の同一周波数の二つの注入電流間の位相差Ｄθ₁（ｔ）も徐々に小さくなり、うなり位相差ｄθ（ｔ）が０度になって両うなりが同期した約３．５秒の時点で、位相差Ｄθ₁（ｔ）も０度になっている。第１群の他の（周波数ｆ₁₂の）同一周波数の二つの注入電流間の位相差Ｄθ₂（ｔ）も、図示を省略するけれども、上記位相差Ｄθ₁（ｔ）と同様に、約３．５秒の時点で０度になった。

即ち、本発明に従って両うなりを同期させることによって、自群の同一周波数の二つの注入電流を、位相差が０度で同期させることができることを確認できた。

（７）単独運転監視装置３０の構成
上記単独運転監視装置３０の構成の一例を図２１に示す。

この単独運転監視装置３０は、離散フーリエ変換器３２、３３と、絶対値演算器３４、３５と、判定器３６、３７と、ＡＮＤ回路３８と、継続時間判定器３９とを備えている。

離散フーリエ変換器３２、３３は、それぞれ、図１２に示した離散フーリエ変換器９２、９４と同じ機能を有している。従って、この離散フーリエ変換器３２、３３を省略して、図１２に示した離散フーリエ変換器９２、９４を前記他群うなり位相算出器５８とこの単独運転監視装置３０とに共用しても良い。即ち、絶対値演算器３４、３５に、図１２に示した離散フーリエ変換器９２、９４から出力される前記注入周波数の電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）をそれぞれ供給しても良い。そのようにすると、構成の簡素化を図ることができる。従ってより実際的である。

絶対値演算器３４、３５は、それぞれ、上記電圧Ｖ₂₁（ｔ）、Ｖ₂₂（ｔ）の絶対値｜Ｖ₂₁（ｔ）｜、｜Ｖ₂₂（ｔ）｜を算出して出力するものである。

判定器３６、３７は、それぞれ、上記絶対値｜Ｖ₂₁（ｔ）｜、｜Ｖ₂₂（ｔ）｜を所定の判定値Ｊ₁ 、Ｊ₂ と比較して、絶対値｜Ｖ₂₁（ｔ）｜、｜Ｖ₂₂（ｔ）｜が判定値Ｊ₁ 、Ｊ₂ 以上になれば、検出信号Ｓ₁ 、Ｓ₂ をそれぞれ出力するものである。この判定値Ｊ₁ 、Ｊ₂ は、例えば、単独運転が発生していない状態、即ち連系運転時（換言すれば系統健全時）の絶対値｜Ｖ₂₁（ｔ）｜、｜Ｖ₂₂（ｔ）｜の２倍程度にそれぞれ設定しておけば良い。

両判定値Ｊ₁ 、Ｊ₂ は、互いに同じ値にしても良いし、判定周波数等に応じて互いに異ならせても良い。

ＡＮＤ回路３８は、両検出信号Ｓ₁ 、Ｓ₂ の論理積を取り、両信号Ｓ₁ 、Ｓ₂ が共に出力されているときに検出信号Ｓ₃ を出力する。

上記検出信号Ｓ₃ を単独運転検出信号としてこの単独運転監視装置３０からそのまま出力するよりも、この例のように、継続時間判定器３９によって、検出信号Ｓ₃ が所定の継続確認時間Ｔ₀ 継続していることを判定して継続したときに単独運転検出信号Ｓ₄ を出力するようにするのが好ましい。そのようにすると、単独運転以外の何らかの原因による電圧Ｖ_s 等の瞬時の変動による誤検出を防止することができる。この継続確認時間Ｔ₀ は、それを長くすると、その分、単独運転検出が遅くなるので、例えば０．０５秒程度にすれば良い。この例ではこの単独運転検出信号Ｓ₄ の出力によって、単独運転監視装置３０は、最終的に、それが設けられている分散電源保有設備２０内の分散電源２６が単独運転になったことを検出したことになる。

単独運転監視装置３０による単独運転検出後に分散電源２６の解列を行うには、例えば、図２に示す例のように、上記単独運転検出信号Ｓ₄ によってスイッチ２２を開放しても良いし、上記単独運転検出信号Ｓ₄ によってパワーコンディショナ２４内のインバータにゲートブロックをかけて当該インバータを停止しても良いし、両者を併用しても良い。低圧連系逆潮流有りの分散電源は、出力部にインバータを使用している（この方式しか電気設備技術基準で認められていない）ので、このインバータに対するゲートブロックを使用することができる。ゲートブロックは瞬時に行われるので、ゲートブロックを使用する場合は、単独運転監視装置３０による単独運転検出後の解列時間は無視することができる。

なお、この例の単独運転監視装置３０のように、一組の注入周波数の両方の注入周波数の電圧を計測して検出信号Ｓ₁ 、Ｓ₂ のＡＮＤ条件で検出信号Ｓ₃ 、単独運転検出信号Ｓ₄ を出力するようにすると、単独運転検出を慎重に行って誤検出をより確実に防止することができるので好ましいけれども、いずれか一方の注入周波数の電圧のみを計測して単独運転検出を行うようにしても良い。

図１に示した配電系統を模したシミュレーションモデルを用いて、単独運転検出のシミュレーションを行った結果の一例を図２２に示す。

このシミュレーションでは、６．６ｋＶの上位系統２側に短絡容量が１００ＭＶＡの系統電源があるものとし、６．６ｋＶ、１０ＭＶＡをベースとして、変電所変圧器６のインピーダンス（正確にはパーセントインピーダンス。以下同様）はｊ８％、配電線１０のインピーダンスは３×（６％＋ｊ８％）とし、負荷１２の容量は実効容量が１ＭＷ、無効容量が０．５ＭＶａｒとした。また、単独運転監視装置３０によって単独運転検出後も単独運転状態を継続させるために、配電線１０に１ＭＷの大型分散電源を接続しているものとした。そして、第１群に属する分散電源保有設備２０を１台、３相配電線１０のＡ相Ｂ相間接続とし、第２群に属する分散電源保有設備２０を１台、Ｃ相Ａ相間接続とした。両分散電源保有設備２０で使用した周波数は、前記例のとおりである。なお、このシミュレーションでは、配電線１０にバックグラウンドノイズは注入していない。

計測開始から３秒後の時刻ｔ₀ で変電所遮断器８を開放して単独運転を発生させた。上記電圧Ｖ₂₁（ｔ）の絶対値｜Ｖ₂₁（ｔ）｜は時刻ｔ₂ ＝３．０３５秒で判定値Ｊ₁ 以上になり、上記電圧Ｖ₂₂（ｔ）の絶対値｜Ｖ₂₂（ｔ）｜は時刻ｔ₁ ＝３．０２５秒で判定値Ｊ₂ 以上になり、上記単独運転監視装置３０は両者のＡＮＤ条件で判定するから、遅い方の時刻ｔ₂ ＝３．０３５秒で単独運転を検出した。最終的な単独運転検出は、即ち上記単独運転検出信号Ｓ₄ の出力は、０．０５秒に設定している上記継続確認時間Ｔ₀ の経過後に行われた。

単独運転発生から最終的な単独運転検出までの時間Ｔ₁ は次式で表されるので、０．１秒以内の高速検出を行うことができたことが分かる。

［数５２］
Ｔ₁ ＝（ｔ₂ −ｔ₀ ）＋Ｔ₀
＝（３．０３５−３．０００）＋０．０５
＝０．０８５ ［秒］

（８）３相配電線の場合
３相配電線に複数の分散電源保有設備２０を接続する場合の一例を図２３に示し、その等価回路を図２４に示す。

前記配電線１０は３相配電線であり、前記各分散電源保有設備２０は当該３相配電線１０の三つの線間の内の一つの線間にそれぞれ接続されている。

このような場合は、以下に述べる理由から、３相配電線１０の第１の線間に接続されている分散電源保有設備２０および第２の線間に接続されている分散電源保有設備２０を前記第１群に属させ、第３の線間に接続されている分散電源保有設備２０を前記第２群に属させるのが好ましい。

第１の線間、第２の線間、第３の線間は、それぞれ、例えば、Ａ相Ｂ相間、Ｂ相Ｃ相間、Ｃ相Ａ相間であるが（図２３はこの場合の例を示す）、この組み合わせに限られるものではない。

仮に、同一の群に属する複数の分散電源保有設備２０を三つの線間全てに接続したとすると、各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０から注入する注入電流に含まれている、同じ周波数でそれぞれ同期している電流は、負荷１２を通らずに各電流注入装置４０を通ってＡＢＣ相間を循環する循環電流Ｉ_ccとなるので、当該電流によっては線間に注入周波数の電圧が発生しなくなる。これでは単独運転検出が困難になる。

これに対して、複数の分散電源保有設備２０を上記のように第１群、第２群に分けて属させることによって、注入電流に含まれる同一周波数かつ同一位相の電流を三つの線間全てに注入することは起こらないので、当該電流が３相配電線の三つの線間において電流注入装置４０を通して循環電流として流れるのを防止することができる。従って単独運転検出が困難になるという上記不都合が発生するのを防止することができる。

なお、複数の分散電源保有設備２０を上記のように分けて属させることによって、各単独運転監視装置３０は、自設備が接続されている線間とは異なる線間に他群の分散電源保有設備２０によって注入された注入電流による電圧を計測することになるが、それでも支障はない。これは、例えばＡ相Ｂ相間に電流Ｉ₁₁を注入すると、図２４に示すように、Ａ相Ｂ相間の負荷１２には（２／３）・Ｉ₁₁の電流が流れ、Ｂ相Ｃ相間、Ｃ相Ａ相間には、それぞれ、（１／３）・Ｉ₁₁の電流が流れ、各負荷１２のインピーダンスをＺ_L とすると、Ｂ相Ｃ相間、Ｃ相Ａ相間にも、Ａ相Ｂ相間の１／２の電圧が発生するので、それを計測することができるからである。

（９）単独運転検出装置
なお、各分散電源保有設備２０内の上記単独運転監視装置３０、電流注入装置４０および同期制御装置５０に着目すれば、これらの装置３０、４０および５０は、当該設備２０内の分散電源２６の単独運転を検出する単独運転検出装置を構成している、と言うことができる。換言すれば、各分散電源保有設備２０は、上記単独運転監視装置３０、電流注入装置４０および同期制御装置５０を有する単独運転検出装置をそれぞれ備えている、と言うことができる。

（１０）後続の分散電源保有設備用の単独運転検出装置
前述したように、上記単独運転検出システムを構築した後に、上記第１群および／または第２群を構成する分散電源保有設備２０の数を変更（以下では増加に着目）しても良い。所要の分散電源保有設備２０を、修理等のために別の（例えば新しい）分散電源保有設備と交換しても良い。

このような増加、交換等のために、上記単独運転検出システムを備えている上記配電系統の配電線１０に接続されて、上記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる分散電源保有設備を後続の分散電源保有設備と呼ぶことにすると、当該後続の分散電源保有設備は、例えば、上記分散電源保有設備２０と実質的に同じ構成のものにすれば良い。

あるいは、そのようにせずに、単独運転検出装置に着目して、後続の分散電源保有設備内の分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置を、上記分散電源保有設備２０用の単独運転検出装置（上記（９）項参照）と実質的に同じ構成にしても良い。要は、後続の分散電源保有設備用（より具体的には、その分散電源の単独運転検出用。以下同様）に、上記分散電源保有設備２０用の単独運転検出装置と実質的に同じ構成の単独運転検出装置を設けておけば良い。

即ち、（ａ）上記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数が設定されて当該周波数の電流組を含む注入電流を、上記後続の分散電源保有設備と上記配電線１０とを接続する引込線１６を通して配電線１０に注入する電流注入装置と、（ｂ）上記後続の分散電源保有設備用の引込線１６における電圧であって、上記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、上記後続の分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置と、（ｃ）上記後続の分散電源保有設備を自設備と呼び、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備２０の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備２０の群を他群と呼ぶと、自設備用の上記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置とを備えている単独運転検出装置を設けておけば良い。

上記（ａ）に示した電流注入装置、（ｂ）に示した単独運転監視装置および（ｃ）に示した同期制御装置は、より具体例を挙げれば、上記電流注入装置４０、単独運転監視装置３０および同期制御装置５０とそれぞれ実質的に同じ構成をしており、かつそれらとそれぞれ実質的に同じ働きをする。従って、この電流注入装置、単独運転監視装置および同期制御については、上記電流注入装置４０、単独運転監視装置３０および同期制御装置５０についての上記説明を参照するものとし、ここでは重複説明を省略する。

ちなみに、上記（ｃ）に示した同期制御装置は、上記同期制御装置５０の場合と同様に、上記三つの制御方式（即ち、位相一致時刻制御方式、位相変化量制御方式および周波数制御方式）の内のいずれを採用しても良い。また、上記同期制御装置５０について図１１〜図１３を参照して説明した三つの構成例のいずれを採用しても良い。

後続の分散電源保有設備用の上記電流注入装置に上記第１組の注入周波数ｆ₁₁およびｆ₁₂が設定され、上記単独運転監視装置に上記第２組の注入周波数ｆ₂₁およびｆ₂₂が設定されている場合は、当該後続の分散電源保有設備は第１群の分散電源保有設備の一員となる。反対に、後続の分散電源保有設備用の上記電流注入装置に上記第２組の注入周波数ｆ₂₁およびｆ₂₂が設定され、上記単独運転監視装置に上記第１組の注入周波数ｆ₁₁およびｆ₁₂が設定されている場合は、当該後続の分散電源保有設備は第２群の分散電源保有設備の一員となる。

換言すれば、後続の分散電源保有設備を上記第１群の分散電源保有設備の一員にしたければ、後続の分散電源保有設備用の上記電流注入装置に上記第１組の注入周波数ｆ₁₁およびｆ₁₂を設定し、上記単独運転監視装置に上記第２組の注入周波数ｆ₂₁およびｆ₂₂を設定しておけば良い。反対に、後続の分散電源保有設備を上記第２群の分散電源保有設備の一員にしたければ、後続の分散電源保有設備用の上記電流注入装置に上記第２組の注入周波数ｆ₂₁およびｆ₂₂を設定し、上記単独運転監視装置に上記第１組の注入周波数ｆ₁₁およびｆ₁₂を設定しておけば良い。

なお、上記単独運転監視装置３０について前述したのと同様に、後続の分散電源保有設備用の単独運転監視装置も、組を成す二つの注入周波数の内のいずれか一方の注入周波数（例えば第１組を例に挙げれば、ｆ₁₁とｆ₁₂の内の一方）が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して単独運転を検出するように構成されていても良い。

このような単独運転検出装置によれば、上記単独運転検出システムについて先に詳述したのと同様の理由によって、自設備用の電流注入装置が注入する注入電流が生じさせるうなりと、他群の注入電流が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、自設備用の電流注入装置から配電線１０に注入する注入電流を、同一の群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する同一周波数の注入電流に同期させることができる。従って、従来のような同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。

なお、上記（ｃ）に示した、後続の単独運転検出装置を構成する同期制御装置の制御方式や構成は、先に単独運転検出システムの上記同期制御装置５０の上記三つの制御方式（即ち、位相一致時刻制御方式、位相変化量制御方式および周波数制御方式）や三つの構成例（図１１〜図１３参照）について説明したのと同様の理由から、同一群に属することになる上記同期制御装置５０の制御方式や構成と合わせて同一群内で統一されるようにしても良いし、異なるものとして複数の制御方式や構成が混在するようにしても良い。合わせれば、同期制御装置の設計、製作が容易になる等の利点がある。異なるものにしても良いのは、先に詳述したように、上記三つの制御方式は互いに実質的に等価であり、また上記三つの構成例は互いに実質的に等価の制御方式に基づいているからである。

また、上述したように先の単独運転検出システムの上記同期制御装置５０が備えている電流位相設定手段が、自設備うなりの位相が０度になるときの電流組の各電流の位相を０度に設定するものであり、うなり同期手段が、自設備うなりの位相と他群うなりの位相との位相差を０度にするものであるときは、それと同様に、後続の単独運転検出装置を構成する同期制御装置が備えている電流位相設定手段は、自設備うなりの位相が０度になるときの電流組の各電流の位相を０度に設定するものになり、うなり同期手段は、自設備うなりの位相と他群うなりの位相との位相差を０度にするものになる。後続装置用の同期制御装置も、上記（ｃ）に示したように、同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、自設備うなりを他群うなりに同期させるものだからである。

上記の場合は、後続装置用の電流位相設定手段は、自設備うなりの位相が０度になるときの電流組の各電流の位相を０度に設定するものであり、０度に設定する場合は０度以外に設定する場合と違って、特別な設定手段を設けなくて済むので、後続装置用の同期制御装置の構成を簡素化することができる。

同様に、先の単独運転検出システムの上記同期制御装置５０が備えている位相一致時刻発生手段が、うなり位相差を０度にする位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）を発生するものであり、一致位相設定手段が、自設備うなりの位相が０度になるときの一致位相θ_e を０度に設定するものであるときは、それと同様に、後続の単独運転検出装置を構成する同期制御装置が備えている位相一致時刻発生手段は、うなり位相差を０度にする位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）を発生するものになり、一致位相設定手段は、自設備うなりの位相が０度になるときの一致位相θ_e を０度に設定するものになる。後続装置用の同期制御装置も、上記（ｃ）に示したように、同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、自設備うなりを他群うなりに同期させるものだからである。

上記の場合は、後続装置用の一致位相設定手段は、自設備うなりの位相が０度になるときの一致位相を０度に設定するものであり、０度に設定する場合は０度以外に設定する場合と違って、特別な設定手段を設けなくて済むので、後続装置用の同期制御装置の構成を簡素化することができる。

この発明に係る分散電源の単独運転検出システムを備える配電系統の一例を示す単線接続図である。 各分散電源保有設備の構成の一例を示す図である。 第１組の各電流の波形（Ａ）、およびそれらの合成電流の波形（Ｂ）の一例を示す図である。 第１組の各電流の波形（Ａ）、およびそれらの合成電流の波形（Ｂ）の他の例を示す図である。 自設備うなりが他群うなりに同期していない場合の一例を示す図である。 自設備うなりを他群うなりに同期させた場合の一例を示す図である。 一致位相が０度の場合の第１組の各電流の位相とその位相差（自設備うなりの位相）の一例を示す図である。 一致位相が１８０度の場合の第１組の各電流の位相とその位相差（自設備うなりの位相）の一例を示す図である。 一致位相が互いに異なる場合の同一周波数の二つの電流の位相と自設備うなりの位相との関係の一例を示す図である。 一致位相が互いに一致している場合の同一周波数の二つの電流の位相と自設備うなりの位相との関係の一例を示す図である。 同期制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 同期制御装置の構成の他の例を示すブロック図である。 同期制御装置の構成の更に他の例を示すブロック図である。 自設備うなりの位相と他群うなりの位相との関係を単位円で示す図である。 第１組の各電流の周波数を、周波数比率を保ったまま増加させた場合の、増加前の各電流およびうなりの波形（Ａ）、ならびに各電流およびうなりの位相（Ｂ）の一例を示す図である。 第１組の各電流の周波数を、周波数比率を保ったまま増加させた場合の、増加後の各電流およびうなりの波形（Ａ）、ならびに各電流およびうなりの位相（Ｂ）の一例を示す図である。 第１組の各電流の周波数を、周波数比率を保たないで増加させた場合の、増加後の各電流およびうなりの波形（Ａ）、ならびに各電流およびうなりの位相（Ｂ）の一例を示す図である。 うなり位相差の変化をシミュレーションした結果の一例を示す図である。 自群の同一周波数の二つの注入電流間の位相差の変化をシミュレーションした結果の一例を示す図である。 電流注入装置の構成の一例を示すブロック図である。 単独運転監視装置の構成の一例を示すブロック図である。 単独運転発生時の第２組の注入周波数の電圧の変化をシミュレーションした結果の一例を示す図である。 ３相配電線に複数の分散電源保有設備を接続する場合の一例を示す図である。 図２３の等価回路図である。

符号の説明

２ 上位系統
４ 変電所
１０ 配電線
１６ 引込線
２０ 分散電源保有設備
２６ 分散電源
３０ 単独運転監視装置
４０ 電流注入装置
４２ 注入信号発生器
４８ 注入電流形成器
５０ 同期制御装置
５８ 他群うなり位相算出器
６４ 一致位相設定器
７０ 電流位相設定器
７２ 減算器（うなり位相算出手段）
８６ 減算器（自設備うなり算出手段）
８８ うなり同期器
１００ 位相一致時刻発生器
１０２ クロック装置
１１４、１１８ 位相発生器
Δθ_inj（ｔ） 自設備うなりの位相
Δθ_m（ｔ） 他群うなりの位相
ｄθ（ｔ） うなり位相差
θ_e 一致位相
Ｔ_e（ｔ） 位相一致時刻
Ｉ_inj 注入電流
ｆ₁₁、ｆ₁₂、ｆ₂₁、ｆ₂₂ 注入周波数

Claims (12)

1. 上位系統に変電所を介して配電線が接続された配電系統の配電線に、分散電源を有する複数の分散電源保有設備が接続されており、かつ各分散電源保有設備は、当該分散電源保有設備と前記配電線とを接続する引込線を通して前記配電線に、当該配電系統の基本波周波数とは異なる周波数である注入周波数の注入電流を注入する電流注入装置と、前記引込線における注入周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置とを備えている構成の単独運転検出システムにおいて、
   （ａ）前記複数の分散電源保有設備を第１群と第２群との２群に分類し、
   （ｂ）うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差は両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数はそれぞれ異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、
   （ｃ）第１群に属する各分散電源保有設備の電流注入装置は第１組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電流組を含む注入電流を注入し、同分散電源保有設備の単独運転監視装置は第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して前記単独運転を検出するよう構成されており、
   （ｄ）第２群に属する各分散電源保有設備の電流注入装置は第２組の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電流組を含む注入電流を注入し、同分散電源保有設備の単独運転監視装置は第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該注入周波数の電圧を計測して前記単独運転を検出するよう構成されており、
   （ｅ）かつ両群の各分散電源保有設備は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出システム。
2. 前記同期制御装置は、
   （ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、
   （ｂ）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、前記自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流の位相をそれぞれ設定する電流位相設定手段と、
   （ｃ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を求めて、当該位相差が同一群内で共通した一定値になるように、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、両位相の変化量間の比率を両電流の前記設定された周波数間の比率と同じ比率に保ったまま変化させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させるうなり同期手段とを備えている請求項１記載の分散電源の単独運転検出システム。
3. 前記同期制御装置は、
   （ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、
   （ｂ）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、前記自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流の位相をそれぞれ設定する電流位相設定手段と、
   （ｃ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を求めて、当該位相差が同一群内で共通した一定値になるように、当該位相差に応じて、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の周波数を、両周波数間の比率を前記設定された周波数間の比率に保ったまま増減させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させるうなり同期手段とを備えている請求項１記載の分散電源の単独運転検出システム。
4. 前記電流位相設定手段は、前記自設備うなりの位相が０度になるときの前記電流組の各電流の位相を０度に設定するものであり、
   前記うなり同期手段は、前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を０度にするものである請求項２または３記載の分散電源の単独運転検出システム。
5. （１）前記同期制御装置は、
   （ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、
   （ｂ）時刻ｔを表す信号を発生するクロック手段と、
   （ｃ）下記のうなり位相差に応じたものであって、当該うなり位相差を同一群内で共通した一定値にする位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）（（ｔ）は時間的に変動する物理量であることを示す。以下同様）を発生する位相一致時刻発生手段と、
   （ｄ）同一群内で共通の固定された位相である一致位相θ_e を設定する一致位相設定手段と、
   （ｅ）自設備の組を成す前記設定された二つの注入周波数を角周波数で表してω_a 、ω_b とすると、前記時刻ｔ、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）および一致位相θ_e を用いて、次式またはそれと数学的に等価の式で表される二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）を発生する位相発生手段と、
   θ_a（ｔ）＝ω_a（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e 、
   θ_b（ｔ）＝ω_b（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e
   （ｆ）前記二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）間の位相差を求めて前記自設備うなりの位相を算出する自設備うなり位相算出手段と、
   （ｇ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差であるうなり位相差を算出するうなり位相差算出手段とを備えており、
   （２）前記電流注入装置は、
   （ａ）前記二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）を用いて、当該位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）をそれぞれ有する二つの正弦波交流信号を含む注入信号を発生する注入信号発生手段と、
   （ｂ）前記注入信号を用いて前記注入電流を形成する注入電流形成手段とを備えている請求項１記載の分散電源の単独運転検出システム。
6. 前記位相一致時刻発生手段は、前記うなり位相差を０度にする前記位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）を発生するものであり、
   前記一致位相設定手段は、前記自設備うなりの位相が０度になるときの前記一致位相θ_e を０度に設定するものである請求項５記載の分散電源の単独運転検出システム。
7. 前記第１組および第２組の注入周波数を構成する各注入周波数は、いずれも、前記配電系統の基本波周波数の１倍よりも大きい非整数倍の周波数である請求項１ないし６のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出システム。
8. 前記配電線は３相配電線であり、
   前記各分散電源保有設備は当該３相配電線の三つの線間の内の一つの線間にそれぞれ接続されており、
   かつ当該３相配電線の第１の線間に接続されている分散電源保有設備および第２の線間に接続されている分散電源保有設備を前記第１群に属させ、第３の線間に接続されている分散電源保有設備を前記第２群に属させている請求項１ないし７のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出システム。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出システムを備えている前記配電系統の配電線に接続されて、前記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる後続の分散電源保有設備内の分散電源の単独運転を検出する装置であって、
   （ａ）前記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数が設定されて当該周波数の電流組を含む注入電流を、前記後続の分散電源保有設備と前記配電線とを接続する引込線を通して前記配電線に注入する電流注入装置と、
   （ｂ）前記後続の分散電源保有設備用の前記引込線における電圧であって、前記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数が設定されて当該周波数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、前記後続の分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置と、
   （ｃ）前記後続の分散電源保有設備を自設備と呼び、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備の群を他群と呼ぶと、自設備用の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置とを備えていることを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
10. 前記同期制御装置は、
    （ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、
    （ｂ）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、前記自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流の位相をそれぞれ設定する電流位相設定手段と、
    （ｃ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を求めて、当該位相差が同一群内で共通した一定値になるように、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、両位相の変化量間の比率を両電流の前記設定された周波数間の比率と同じ比率に保ったまま変化させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させるうなり同期手段とを備えている請求項９記載の分散電源の単独運転検出装置。
11. 前記同期制御装置は、
    （ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、
    （ｂ）自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相が、前記自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係になるように、当該電流組の各電流の位相をそれぞれ設定する電流位相設定手段と、
    （ｃ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差を求めて、当該位相差が同一群内で共通した一定値になるように、当該位相差に応じて、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の周波数を、両周波数間の比率を前記設定された周波数間の比率に保ったまま増減させて、前記自設備うなりを前記他群うなりに同期させるうなり同期手段とを備えている請求項９記載の分散電源の単独運転検出装置。
12. （１）前記同期制御装置は、
    （ａ）前記引込線における電圧に含まれている電圧であって、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置の注入周波数の電圧を計測して、当該電圧に基づいて前記他群うなりの位相を算出する他群うなり位相算出手段と、
    （ｂ）時刻ｔを表す信号を発生するクロック手段と、
    （ｃ）下記のうなり位相差に応じたものであって、当該うなり位相差を同一群内で共通した一定値にする位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）（（ｔ）は時間的に変動する物理量であることを示す。以下同様）を発生する位相一致時刻発生手段と、
    （ｄ）同一群内で共通の固定された位相である一致位相θ_e を設定する一致位相設定手段と、
    （ｅ）自設備の組を成す前記設定された二つの注入周波数を角周波数で表してω_a 、ω_b とすると、前記時刻ｔ、位相一致時刻Ｔ_e（ｔ）および一致位相θ_e を用いて、次式またはそれと数学的に等価の式で表される二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）を発生する位相発生手段と、
    θ_a（ｔ）＝ω_a（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e 、
    θ_b（ｔ）＝ω_b（ｔ−Ｔ_e（ｔ））＋θ_e
    （ｆ）前記二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）間の位相差を求めて前記自設備うなりの位相を算出する自設備うなり位相算出手段と、
    （ｇ）前記自設備うなりの位相と前記他群うなりの位相との位相差であるうなり位相差を算出するうなり位相差算出手段とを備えており、
    （２）前記電流注入装置は、
    （ａ）前記二つの位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）を用いて、当該位相θ_a（ｔ）、θ_b（ｔ）をそれぞれ有する二つの正弦波交流信号を含む注入信号を発生する注入信号発生手段と、
    （ｂ）前記注入信号を用いて前記注入電流を形成する注入電流形成手段とを備えている請求項９記載の分散電源の単独運転検出装置。

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