JP2016010314A - エネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況を検知する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況を検知する方法と装置を提供する。
【解決手段】エネルギー供給ネットワーク５内のアイランドネットワーク状況を検知する方法である。所定持続期間を有する第１の期間の間、周波数変化率が所定の第１の閾値より大きいかどうかを判断する工程と、所定の第２の閾値より大きいかどうかを判断する第１の閾値は第２の閾値に等しくなく第１の期間は第２の期間に等しくない工程と、周波数変化率が少なくとも第１の期間の所定の第１の閾値より高く、かつ、少なくとも第２の期間の所定の第２の閾値より高く、かつ、第１の期間は第２の期間内であれば、エネルギー供給ネットワーク５内のアイランドネットワーク状況を検知する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギーを供給する目的のためにインバータがエネルギー供給ネットワークへ接続される際にエネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況を検知する方法に関する。この場合、本方法は、エネルギー供給ネットワークの周波数を判断する工程と、周波数の変化率の絶対値である周波数変化率を判断する工程と、周波数変化率を解析し、所定の持続期間を有する期間の間、周波数変化率が所定の第１の閾値より大きいかどうかを判断する工程とを含む。本発明はまた、本方法を行うのに好適な装置に関する。

エネルギー供給ネットワーク内の例えばＡＣ電圧または交流の周波数は、エネルギー供給ネットワークにおいて狭い幅内に予め厳格に定義され、例えばネットワークへ供給する発電機により一定に保たれる。この場合、多くの国では５０ヘルツ（Ｈｚ）または６０ヘルツ（Ｈｚ）の公称値が通常である。例えばエネルギー発生システムの一部であるインバータは、エネルギー供給ネットワークへ接続されエネルギー供給ネットワークへエネルギーを供給し、供給中、エネルギー供給ネットワーク内の周波数を想定する。

このようなインバータの動作中、インバータにより供給されるエネルギー供給ネットワークの一部がネットワークの他の部分から切断される動作状況が起こり得る。この場合、インバータはまた、エネルギー供給ネットワークから完全に切断され得、インバータが位置するローカルネットワークだけへ接続され得る。このとき、遅くとも、そのオペレータによりエネルギー供給ネットワークに対して通常規定される所定の期間後インバータがスイッチオフされなければならない所謂アイランドネットワーク状況を生じる。

このようなアイランドネットワーク状況を検知するために、エネルギー供給ネットワーク内または場合によりエネルギー供給ネットワークの切断部分内の周波数変動が解析されるという冒頭に述べた方法がしばしば利用される。この方法はまた、ＲＯＣＯＦ（周波数変化率：ｒａｔｅ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）方法として知られている。周波数変化率の大きさが考慮される。変化率が所定期間、例えば、２００ミリ秒（ｍｓ）より長い期間、所定の大きさ、例えば、０．２Ｈｚ／ｓを超えれば、これはアイランドネットワーク状況と解釈される。例えば当該エネルギー供給ネットワークへ適用される規制に応じて、インバータはこのときスイッチオフされ得るまたはスイッチオフされなければならない。

しかし、エネルギー供給ネットワーク内では、インバータがネットワークから切断されることなくエネルギー供給ネットワークの特定障害状況を切り抜ける（ＦＲＴ（ｆａｕｌｔ ｒｉｄｅ ｔｈｒｏｕｇｈ）：フォールトライドスルー）要求もまたインバータにしばしば課される。この要求の考慮は、ＲＯＣＯＦ方法による公知のアイランドネットワーク検出とは矛盾し得る。

米国特許出願公開第２０１０／０２８６８３８Ａ１号明細書は、周波数変動の絶対値もまた周波数の変化率に加えて判断されるＲＯＣＯＦ方法の拡張版を開示している。アイランドネットワーク状況は、両方の判断されたパラメータ（周波数変化率と周波数変動）が特定条件に適合する場合だけ、推定される。しかし、これらの判定基準の組み合わせはまた、エネルギー供給ネットワークにおいて適用可能なＦＲＴ判定基準が同時に満足されるすべての場合においてアイランドネットワーク状況を明確に検知できるようにはしない。

アイランドネットワーク状況はまた、国際公開第２０１３／１４４３０４Ａ２号パンフレットのＲＯＣＯＦ方法を利用することにより検知される。別のネットワーク故障が追加的に評価され、別のネットワーク故障が発生する期間とアイランドネットワーク状況が検知された期間とが重なれば、これはネットワーク故障であると見なされ、アイランドネットワーク状況であると見なされない。

米国特許第６，８５０，０７４Ｂ２号明細書から知られる方法では、アイランドネットワークを受動的に検出する目的のために、周波数の変化率が、それぞれに割り当てられた閾値を第１の期間より長いまたは第２の期間より長い間それぞれ超えるかどうかが判断され、これにより、発生するアイランドネットワーク状況の様々な形態を検知できるようにする。これは互いに独立して行われる２つのＲＯＣＯＦ方法の論理和（ＯＲ）に対応する。これは、アイランドネットワーク検出とＦＲＴ状況の検知の改良された識別を提供しない。

したがって、本発明の１つの目的は、アイランドネットワークを検出する方法であって、供給インバータにより切り抜けられなければならない状況において不当な切断を生じることなく既存アイランドネットワーク状況を確実に検知するために使用される方法を提供することである。別の目的は上記方法を行うのに好適な装置について記述することである。

この目的は、独立請求項の特徴を有する方法と装置により達成される。従属請求項は有利な改良形態と展開形態に関する。

エネルギーを供給する目的のためにインバータがエネルギー供給ネットワークへ接続される際にエネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況を検知する本発明による方法は、冒頭に述べた工程に加え以下の別の工程を有する。解析が行われ、周波数変化率が、所定の持続期間を有する第２の期間の間所定の第２の閾値より大きいかどうかを判断する工程であって、第１の閾値は第２の閾値に等しくなく第１の期間は第２の期間に等しくない、工程。エネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況は、周波数変化率が少なくとも第１の期間の間所定の第１の閾値より高く、かつ少なくとも第２の期間の間所定の第２の閾値より高く、かつ第１の期間が第２の期間内である場合に検知される。すなわち、第１の期間は第２の期間と同時にまたはそれより遅く始まり、第２の期間と同時にまたはそれより早く終わる。

本発明によると、アイランドネットワーク状況を確実に検知し、この状況をＦＲＴの場合と区別する目的のために、周波数変化率は、それぞれ異なる評価パラメータ（いずれの場合も、閾値と期間）を有する２つのＲＯＣＯＦ方法で解析され、アイランドネットワーク状況は、いずれの場合も条件が満足された場合だけ検知される。どの期間が他の期間内に存在しなければならないかに基づく判定基準は、いずれの場合の周波数変化率も同じ状況に帰され得ることを保証する。異なる評価パラメータを有する２つのＲＯＣＯＦ方法の組み合わせは、エネルギー供給ネットワーク内の状況を差分的方法（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ ｍａｎｎｅｒ）で評価できるようにする。それにもかかわらず、アイランドネットワーク状況を検知するための基本的適合性が確立された技術が使用される。

本方法の１つの有利な改良形態では、第１の閾値は第２の閾値より大きく、第１の期間は第２の期間より短い。本出願人による研究は、アイランドネットワーク状況の場合、高い周波数変化率は通常、少なくとも短期間の間に発生し、より低い周波数変化率はより長い期間の間に発生するということを示した。この特徴は、評価パラメータを選択することによりこの改良形態において利用される。

本方法の別の有利な改良形態では、アイランドネットワーク状況は第１の期間が完全に第２の期間内に存在する場合に検知される。すなわち、第１の期間の開始は第２の期間の開始後であり、第１の期間の終了は第２の期間の終了前である。

本方法の別の有利な改良形態では、第１の閾値は、第２の閾値の少なくとも２倍、好適には少なくとも１０倍である。

第２の閾値は好適には０．１〜０．５Ｈｚ／ｓ（ヘルツ／秒）の範囲内である。さらに、第２の期間の持続時間は、好適には第１の期間の持続時間の少なくとも５倍、より好適には少なくとも２０倍である。第２の期間の持続時間は好適には１００〜５００ｍｓ（ミリ秒）の範囲内である。上記評価パラメータの値の範囲はアイランドネットワーク状況を確実に検知するのに特に好適であった。

本方法のさらに有利な改良形態では、少なくとも第１の期間の間第１の閾値を超えたと判断された後、ＲＳフリップフロップがセットされる、またはＤ型フリップフロップまたはモノフロップがトリガされる、または補助変数が設定される。この場合、ＲＳフリップフロップ、Ｄ型フリップフロップ、またはモノフロップの出力、または補助変数の状態は、周波数変化率が少なくとも第２の期間の間第２の閾値を超えたかどうかを判断する照査の結果と組み合わせられると好適である。この組み合わせは特に好適には論理積組み合わせである。上記変形形態は、２つの判定基準が時系列を考慮して互いに巧妙に組み合わせられ得る改良形態である。

エネルギーを供給する目的のためにインバータがエネルギー供給ネットワークへ接続される際にエネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況を検知する本発明による装置は、エネルギー供給ネットワークの周波数を判断する周波数判定器と、周波数変化率を判断する識別器と、周波数変化率を評価する解析ユニットとを有する。本装置は、上記方法またはその改良形態の１つを行うように設定されることを特徴とする。本方法に関連した利点が得られる。

本装置の１つの有利な改良形態では、解析ユニットは、いつ第１と第２の閾値を超えるかを監視する２つの閾値スイッチを有する。閾値スイッチは、いつ第１と第２の閾値を超えたかを記録するために使用される。

別の有利な改良形態では、本装置はインバータ内に完全にまたは部分的に組み込まれる。電気的エネルギーを供給する目的のためにエネルギー供給ネットワークへ接続されるインバータはしばしば、エネルギー供給ネットワーク内の周波数および／またはその変化率を検出する部品を既に有する。このとき、これらの部品は、本明細書に記載の方法の範囲内で使用され得、これにより、本方法の実施をより容易にするとともに費用効率が高いものになる。

本発明について、添付図面の助けを借り、例示的実施形態を用いて以下にさらに詳細に説明する。

図１は、ＰＶ設備の概略図を示す。 図２は、アイランドネットワークを検出する装置の解析ユニットの例示的実施形態を示す。 図３は、エネルギー供給ネットワークの一動作状況においてアイランドネットワークを検出する装置内の様々な信号のプロファイルを例示するタイミング図を示す。 図４は、エネルギー供給ネットワークの別の動作状況においてアイランドネットワークを検出する装置内の様々な信号のプロファイルを例示するタイミング図を示す。 図５は、アイランドネットワークを検出する装置の解析ユニットの別の例示的実施形態を示す。 図６は、エネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワークを検出する方法のフローチャートを示す。 図７は、エネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワークを検出する方法のフローチャートを示す。

図１は、アイランドネットワークを検出する方法を行うように設定された太陽電池設備（ＰＶ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）の概略図を示す。

ＰＶ設備は、直流（ＤＣ）ライン２を介しインバータ３のＤＣ入力へ接続されるＰＶ発電機１を有する。

ＰＶ発電機１は、図１ではただ１つのＰＶセルの回路記号により象徴的に表される。示されたＰＶ設備の一実施形態では、例えば、ＰＶ発電機１は、複数のＰＶセルを相互接続することにより形成され、列を形成するように直列に接続された複数のＰＶモジュールを有し得る。適切ならば、複数のこれらの列がまた、並列および／または直列で接続され得る。ＰＶ発電機１は、同様に、電気的に相互接続された形態でインバータ３へ接続されるまたはいずれの場合も別個のＤＣライン２を介しインバータ３へ接続される複数のＰＶ部分発電機から構成され得る。インバータ３は所謂多列インバータ（ｍｕｌｔｉ−ｓｔｒｉｎｇ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）の形式であり、例えば互いに独立して制御され得る複数のＤＣ入力を有する。

インバータ３は交流（ＡＣ）出力へ接続されるＡＣライン４を介しエネルギー供給ネットワーク５へ接続される。一例として、インバータ３とエネルギー供給ネットワーク５への接続端子との両方は本明細書では単相設計を有する。しかし、エネルギー供給ネットワーク５は、インバータ３と同様に多相，特には、３相であり得る。

加えて、図１は、本明細書の範囲内で本質的でないＰＶ設備の要素を示さない。例えば、切り替え素子（例えば、切断素子、接触器）、フィルタ（例えば、正弦波フィルタ）、ネットワーク監視装置、および／または変圧器（本明細書では図示せず）はインバータ３のＤＣおよび／またはＡＣ側に設けられ得る。

アイランドネットワークを検出する装置１０は図１のＰＶ設備内に設けられる。図示の例示的実施形態では、この装置１０はインバータ３の外に配置される。しかし、装置１０をインバータ３内に完全または部分的に組み込むことが考えられる。

装置１０は、インバータ３の出力におけるエネルギー供給ネットワーク５の電圧が供給される入力１１を有する。この目的のため、装置１０の入力１１はタップ６を介しＡＣライン４へ接続される。装置１０は、入力１１へ供給された信号からエネルギー供給ネットワーク５の周波数ｆを判断する周波数判定器１２を含む。周波数ｆの値は周波数判定器１２の出力へ出力される。本出願の範囲内では、エネルギー供給ネットワーク５の周波数ｆは、エネルギー供給ネットワーク５の電気的パラメータの周波数、例えばエネルギー供給ネットワーク５の相の１つに関する電圧の周波数を意味すると理解され得る。したがって、周波数を判断するために、図１に一例として使用される電圧以外のエネルギー供給ネットワークの変数、例えば電流を使用することもまた可能である。周波数ｆを判断する際、フィルタ処理（例えば、低域ろ過）を行うことが可能であるおよび／または移動平均を作成することが可能であるということに留意されたい。

周波数判定器１２のエネルギー供給ネットワーク５への直接接続が図１の例示的実施形態のように示される。または、例えば、低電圧信号のようなエネルギー供給ネットワーク５内の電圧のプロファイルに比例する電圧信号がＡＣライン４内に配置された手段（例えば、ネットワーク監視手段）から取り出し得、装置１０へ供給され得る。

周波数判定器１２として同様に動作する手段が既にインバータ３内に存在することも考えられる。エネルギー供給ネットワーク５の周波数ｆを示す出力信号は、図１に破線を使用して示す任意選択的要素のような情報ライン７を介しインバータ３により、アイランドネットワークを検出する装置１０に利用可能にされ得る。この場合、周波数判定器１２無しで済ますことが可能である。

周波数ｆを示す信号が、アイランドネットワークを検出する装置１０内の識別器１３へ供給される。識別器１３はまず、周波数ｆを示す信号の一階時間微分ｄｆ／ｄｔを生成する。一階時間微分ｄｆ／ｄｔは周波数ｆの変化率とも呼ばれる。変化率ｄｆ／ｄｔの絶対値（負の変化率から数学的符号が除去される）も生成される。周波数ｆが時間とともに増加または低下するかに関係なく、変化率ｄｆ／ｄｔの絶対値は正である。変化率ｄｆ／ｄｔの絶対値は、式｜ｄｆ／ｄｔ｜により表され、周波数変化率と呼ばれる。

この周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜は解析ユニット１４へ供給され、その出力１５にアイランドネットワーク状況の存在を示す信号が出力される。図１に示す例示的実施形態では、この出力信号はシグナリング線８を介しインバータ３へ送信される。インバータ３は、このような信号を受信した後、例えばエネルギー供給ネットワークオペレータの規定に従ってその供給モードを調整し場合によりエネルギー供給ネットワーク５から切断される。

図２は、アイランドネットワークを検出する装置１０に使用される解析ユニット１４（例えば、図１に示す解析ユニット）の１つの可能な第１の改良形態のブロック図を示す。

解析ユニット１４は、周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜が供給される２つの閾値スイッチすなわち第１の閾値スイッチ１４１と第２の閾値スイッチ１４２とを有する。閾値スイッチ１４１、１４２のそれぞれは、２つの予め定義可能な評価パラメータ（特には、周波数変化率の閾値ｄＦと持続時間の期間Ｔ）により特徴付けられる。後で説明する閾値スイッチ１４１、１４２の出力のようなこれらの評価パラメータは、以下のように指標により互いに識別される。この場合、指標「１」は第１の閾値スイッチ１４１のパラメータと出力を示し、指標「２」は第２の閾値スイッチ１４２のパラメータと出力を示す。

閾値スイッチ１４１、１４２のそれぞれは２つの出力、すなわち第１の出力ＲＡＴ_１またはＲＡＴ_２を有する、第１の出力ＲＡＴ_１またはＲＡＴ_２において、入力へ供給された周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜が対応閾値ｄＦ_１またはｄＦ_２より大きいかどうかが信号で伝えられる。それぞれの第２の出力ＩＤ_１またはＩＤ_２において前記閾値ｄＦ_１またはｄＦ_２が第１の期間Ｔ_１または第２の期間Ｔ_２より長い期間、恒久的に超えたかどうかが信号で伝えられる。

この場合、閾値スイッチ１４１、１４２の機能はそれぞれ、公知のＲＯＣＯＦ方法を実施することに本質的に対応する。この場合も、周波数変化率の所定の閾値を所定の期間より長い期間超えたかどうかが信号で伝えられる。

周波数変化率を提供することの代わりとして、周波数ｆの値またはそうでなければエネルギー供給ネットワーク５からの変数（例えば、電圧）のいずれかを閾値スイッチ１４１、１４２のそれぞれへ供給することも可能であるということに留意されたい。この場合、このとき、図１の周波数判定器１２と同様な周波数判定器と図１による識別器１３と同様な識別器はそれぞれ、閾値スイッチ１４１、１４２にそれぞれ組み込まれなければならない。

図３および図４は、エネルギー供給ネットワーク５の２つの例示的動作状況に対する図２の解析ユニット１４の様々な入力または出力およびノードにおける信号プロファイルを示す。図３および図４のそれぞれの上部は、周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔの例示的プロファイルのグラフを示す。周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔのこのプロファイルを発端して、図３および図４の下の領域は解析ユニット１４内の様々な点における信号を表す。示された信号プロファイルは２つのレベルだけを有するディジタル信号プロファイルである。図示の縦座標上のレベルは論理「０」と考えられ、それより高いレベルは論理「１」と考えられる。この場合、対応する論理レベルがどの電圧レベルに対応するかに関係する割り当ては任意の所望の方法で選択され得る。標記「ＭＦＯ」を有する信号プロファイルは、図５に関連して説明される例示的実施形態に関する。

図３の出力ＲＡＴ_１、ＲＡＴ_２、ＩＤ_１、ＩＤ_２における信号プロファイルから、示された周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔの初期の急速に立ち上る信号プロファイルでは、まず閾値ｄＦ_２を超え、次に閾値ｄＦ_１を超えるということが認識できる。最大値を超えた後、周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔは初めに第１の閾値ｄＦ_１を下回り、その後第２の閾値ｄＦ_２を下回る。閾値ｄＦ_１とｄＦ_２の両方はそれらに割り当てられた時間Ｔ_１とＴ_２より長い期間超えられた。このため、信号のＩＤ_１と信号のＩＤ_２の両方は少なくとも一時的に活性状態になる。

したがって、図示の周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔのプロファイルは、第２のより長い期間Ｔ_２の間第２のより小さな閾値ｄＦ_２を超えたことと、比較的短いが第１の期間Ｔ_１より長い期間第１のより高い閾値を超えたこととの両方を示す。

図３に示す状況はアイランドネットワーク状況が存在することの特徴である。アイランドネットワーク状況における周波数のプロファイルは、アイランドネットワーク状況が存在する場合、周波数の大きなほぼ突然の変動がまず発生し、変動は周波数に重畳された周波数変動を有し、周波数変動は比較的長期間続くが低い周波数変化率を有するということに基づく解析と調査に従って、識別される。本発明による方法の本例示的実施形態によると、閾値スイッチ１４１、１４２の出力における信号はしたがって、それぞれに割り当てられた期間の間、周波数変化率の両方の所定閾値を超えた場合と、第１のより高い閾値を超えた期間が、第２のより低い閾値を超えた期間以内である場合に、アイランドネットワーク状況が検知される方法で、組み合わせられる。

図２の例示的実施形態では、出力信号はＲＳフリップフロップ１４３とＡＮＤゲート１４４により論理的に接続される。ＲＳフリップフロップ１４３のＳ入力（セット）は第１の閾値スイッチ１４１の出力ＩＤ_１へ接続される。したがって、出力ＩＤ_１が一旦論理「１」になると、ＲＳフリップフロップはセットされ、論理「１」のレベルを有する信号をその出力Ｑに出力する。出力Ｑすなわちこの出力における信号は、以下ならびに図３および図４ではＲＦＯと呼ばれる。図３の動作状況による時間的プロファイルに関しては、出力ＲＦＯにおける信号は、第１の閾値スイッチ１４１の出力ＩＤ_１における信号が論理「１」へ変化すると直ちに論理「１」へセットされる。ＲＳフリップフロップ１４３の反転Ｒ入力（リセット）は第２の閾値スイッチの出力ＲＡＴ_２へ接続される。したがって、第２の閾値スイッチ１４２の出力ＲＡＴ_２における論理「０」のレベルは、ＲＳフリップフロップ１４３をリセットし、出力ＲＦＯを再び論理「０」へセットするだろう。

ＲＳフリップフロップ１４３の出力ＲＦＯは次に、ＡＮＤゲート１４４を介し第２の閾値スイッチ１４２の出力ＩＤ_２と組み合わせられる、ＡＮＤゲート１４４の出力はまた、解析ユニット１４の出力としたがって装置１０の出力１５をなす。上記出力における信号はＩＤＯ（アイランド検出出力：ｉｓｌａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｕｔ）信号と呼ばれ、また図３および図４の時間的プロファイルに示される。

周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔの時間的プロファイルにおいて、図３に示すように、期間Ｔ_１より長い期間、周波数の第１の閾値ｄＦ_１をまず超え、その結果、第１の閾値スイッチ１４１の出力ＩＤ_１は活性状態になり、したがってＲＳフリップフロップ１４３の出力ＲＦＯは活性状態になる。周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔはまた、第２の期間Ｔ_２より長い期間、第２の閾値ｄＦ_２より大きいので、ＲＳフリップフロップ１４３はリセットされない。一方、ＲＡＴ_２はこの期間中、論理「１」であるので、および他方では、出力ＩＤ_２は同様に第２の期間Ｔ_２が終了した後、活性状態となる。したがってＡＮＤゲート１４４の両方の入力は論理「１」であり、したがって出力ＩＤＯもまた論理「１」である。したがって、図３のグラフは、アイランドネットワークを検出する本発明による装置１０がアイランドネットワーク状況の存在を示す周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔの時間的プロファイルを表す。

これとは対照的に、図４はアイランドネットワーク状況の存在が検知されない周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔのプロファイルを示す。第１の期間Ｔ_１より長い期間、第１の閾値ｄＦ_１を超え、したがって第１の閾値スイッチ１４１からの信号のＩＤ_１とＲＳフリップフロップ１４３の出力ＲＦＯの両方はセットされるが、信号ＩＤ_２がセットされるのに十分に長い期間、第２の閾値ｄＦ_２を超えない。信号ＲＡＴ_２が論理「１」である第１の期間の終わりに、ＲＳフリップフロップ１４３は、この信号が存在しない結果としてリセットされ、その結果、出力ＲＦＯもまた、再び論理「０」へ変化するということも分かる。結果的に、その後第２の期間Ｔ_２より長い期間、第２の閾値ｄＦ_２を超えても、アイランドネットワーク状況は、第１の閾値ｄＦ_１を超えることが、第２の閾値ｄＦ_２を比較的長期間超えることに関連して観測されなかったので、検知されなかった。

ＲＳフリップフロップ１４３の代わりに、反転非同期入力（リセット）を有するＤ型フリップフロップを使用することもまた可能であるということがさらに注目される。ここでは、論理「１」はＤ入力へ恒久的に印加され、クロック入力は第１の閾値スイッチ１４１の出力ＩＤ_１へ接続され、反転非同期Ｒ入力（リセット）は第２の閾値スイッチの出力ＲＡＴ_２へ接続される。ＲＳフリップフロップの場合、セットおよびリセット入力が相反する信号レベルにある場合に未定義の状態が発生し得る。Ｄ型フリップフロップはエッジ制御型であるので、ＲＳフリップフロップにおいて発生し得るようなこのような未定義の状態は回避される。

図５は、例えば図１の例示的実施形態に使用される解析ユニット１４の可能な改良形態の別の例示的実施形態を示す。同じ参照符号は本明細書では図２の例示的実施形態と同様に作用する同じ要素または要素群を示す。

図２から既知であり、パラメータｄＦ_１、Ｔ_１、ｄＦ_２、Ｔ_２をそれぞれ有する閾値スイッチ１４１と１４２が再び使用される。これらの閾値スイッチ１４１と１４２の出力ＩＤ_１とＩＤ_２だけが本明細書では必要である。ＲＳフリップフロップ１４３の代わりに、モノフロップ１４５が使用され、その入力は第１の閾値スイッチの出力ＩＤ_１へ接続される。出力ＩＤ_１へ印加され、期間Ｔ_１より長い期間の間第１の閾値ｄＦ_１を超えたということを示す信号は、モノフロップ１４５により所定の持続時間τだけ延長される。したがって、出力ＩＤ_１が前の持続時間τにおいて少なくとも一回論理「１」だったということを示す信号がモノフロップ１４５の出力ＭＦＯへ印加される。出力ＭＦＯにおける信号の時間的プロファイルは、図３および図４に関連して説明された状況に対する図３および図４において示される。

モノフロップ１４５は好適には再トリガ可能である、すなわち論理「０」から論理「１」へ上昇する信号ＩＤ_１のエッジにより再び開始される。モノフロップ１４５の出力ＭＦＯは、第２の閾値スイッチ１４２の出力ＩＤ_２と同様に、ＡＮＤゲート１４４へ供給される。この場合もまた、このとき、ＡＮＤゲート１４４の出力における信号のＩＤＯは、第２の期間Ｔ_２より長い期間、第２の閾値ｄＦ_２を超えたということと、第１の期間Ｔ_１より長い期間に少なくとも一回第１の閾値ｄＦ_１を超えたとこととを示す。モノフロップ１４５の時間パラメータτは好適にはτ＝Ｔ_２−Ｔ_１となるように選択される。信号ＩＤＯの信号プロファイルはしたがって、出力ＲＦＯにおける信号と組み合わせた場合より図５の出力ＭＦＯにおける信号と組み合わせた場合の方が短い。これは図３の信号ＩＤＯにおいて破線を使用して示される。

図１、２、および５に示すようなアイランドネットワークを検出する装置１０の改良形態は、ハードウェアとソフトウェアの両方でまたは部分的にハードウェアおよび部分的にソフトウェアで実施され得るということは言うまでもない。以下の図６および図７で説明するフローチャートでは、エネルギー供給ネットワーク内のアイランドネットワーク状況を検知する方法のむしろソフトウェア指向実施形態について説明する。両方の方法は例えば、アイランドネットワークを検出する装置１０がフロー制御器（例えば、マイクロコントローラ）を有すれば図１の例示的実施形態において使用され得る。

図６の例示的実施形態では、変数ｔ_１、ｔ_２、ＩＤＯは、第１の工程Ｓ１０１で値０へセットされる。

第２の工程Ｓ１０２では、エネルギー供給ネットワークの周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔが判断される。本方法がインバータ（例えば、図１によるインバータ３）の内部で行われる場合、必要に応じ、既に存在する当該情報に頼ることが可能である。

次の工程Ｓ１０３は、周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔの絶対値が第１の閾値ｄＦ_１より大きいかどうかを照査する。そうでなければ、本方法は、上記変数がリセットされる工程Ｓ１０１に分岐する。

周波数ｆの変化率ｄｆ／ｄｔの絶対値である周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜が工程Ｓ１０３の閾値を超えた場合、両方の変数ｔ_１、ｔ_２は次の工程Ｓ１０４でインクリメントされる、すなわちそれぞれ１だけ増加される。

次の工程Ｓ１０５は変数ｔ_１の値が所定の値Ｔ_１より大きいかどうかを照査する。そうでなければ、本方法は工程Ｓ１０２に分岐し、工程Ｓ１０２〜Ｓ１０５が再び実行される。この場合、工程Ｓ１０２〜Ｓ１０５により作られるループは所定時間内に実行されるということが想定され、その結果、変数ｔ_１は、周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜が第１の閾値ｄＦ_１より大きい期間の間タイマとして使用される。したがって、定数Ｔ_１は図２および図５に関連して説明された期間Ｔ_１を表す。

工程Ｓ１０５の判定基準が満足されれば、本方法は次の工程Ｓ１０６へ分岐し、工程Ｓ１０２と同様に周波数ｆの変動ｄｆ／ｄｔが判断される。次の工程Ｓ１０７は関連周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜が第２の閾値ｄＦ_２より大きいかどうかを照査する。そうでなければ、本方法は工程Ｓ１０１から再び開始する。そうならば、計数変数ｔ_２は次の工程Ｓ１０８でインクリメントされる。

次の工程Ｓ１０９は、計数変数ｔ_２が所定の値Ｔ_２より大きな値を有するかどうかを照査する。そうでなければ、本方法は工程Ｓ１０６に分岐する。工程Ｓ１０２〜Ｓ１０５と同様にして、工程Ｓ１０６〜Ｓ１０９はしたがって、周波数変化率｜ｄｆ／ｄｔ｜が第２の閾値ｄＦ_２より大きい持続時間を判断するために使用されるループを構成する。工程Ｓ１０３で第１の閾値ｄＦ_１を超えたことは同様に、第２のより小さな閾値ｄＦ_２を超えたことを意味するので、これらの時間は工程Ｓ１０４で既に考慮された。

割り当てられた期間Ｔ_２より長い期間、第２の閾値ｄＦ_２も超えたということが工程Ｓ１０９で判断されれば、変数ＩＤＯは工程Ｓ１１０で値１へセットされ、したがってアイランドネットワーク状況の存在が示される。次に、本方法は終了される。

図６の代替方法を示す図７のフローチャートでは、計数変数ｔ_１、ｔ_２と出力変数ＩＤＯは第１の工程Ｓ２０１で同様に０へセットされる。

次の工程Ｓ２０２〜Ｓ２０４は工程Ｓ１０６〜Ｓ１０８と同様である。すなわち、第２の閾値ｄＦ_２を超える時間が変数ｔ_２で記録される。同ループ内では、次に、第１の閾値ｄＦ_１を超えたかどうかがが次の工程Ｓ２０５で問い合わせられる。そうでなければ、対応する計数変数ｔ_１は０にリセットされ、本方法は工程Ｓ２０２に飛び、そうならば、計数変数ｔ_１は工程Ｓ２０７でインクリメントされる。

次の工程Ｓ２０８は、第１の期間Ｔ_１より長い期間第１の閾値ｄＦ_１を超えたかどうかを照査する。ループ内では、工程Ｓ２０９〜Ｓ２１２は次に、第２の閾値ｄＦ_２を依然として超えたままであるかどうかを検知する。そうでなければ、本方法はリセットされ、工程とＳ２０１を再び開始する。

期間Ｔ_２より長い期間第２の閾値ｄＦ_２を超えたということが工程Ｓ２１２で判断されれば、変数ＩＤＯは工程Ｓ２１３で１にセットされ、したがって、アイランドネットワーク状況が存在するということが信号で伝えられる。次に、本方法は終了される。

第１または第２の閾値ｄＦ_１またはｄＦ_２を超えたかどうかを判断するために複数の問い合わせの代わりに、次に問い合わせられる補助変数（フラグ）がセットされ得るということに留意されたい。

１ ＰＶ発電機
２ 直流ライン（ＤＣライン）
３ インバータ
４ 交流ライン（ＡＣライン）
５ エネルギー供給ネットワーク
６ タップ
７ 情報ライン
８ シグナリング線
１０ アイランドネットワーク検出装置
１１ 入力
１２ 周波数判定器
１３ 識別器
１４ 解析ユニット
１５ 出力
１４１ 閾値スイッチ
１４２ 閾値スイッチ
１４３ ＲＳフリップフロップ
１４４ ＡＮＤゲート
１４５ モノフロップ
ｆ 周波数
ｄｆ／ｄｔ 周波数の変化率
｜ｄｆ／ｄｔ｜ 周波数変化率（周波数の変化率の絶対値）
ｄＦ_１ 第１の閾値
ｄＦ_２ 第２の閾値
Ｔ_１ 第１の期間
Ｔ_２ 第２の期間
ｔ_１、ｔ_２ 計数変数
ＩＤＯ 本方法の装置の出力すなわち出力変数
ＲＡＴ_１、ＲＡＴ_２ 閾値スイッチの出力
ＩＤ_１、ＩＤ_２ 閾値スイッチの出力
ＲＳＯ ＲＳフリップフロップの出力
ＭＦＯ モノフロップの出力

Claims (13)

1. エネルギーを供給する目的のためにエネルギー供給ネットワーク（５）へインバータ（３）が接続される際に前記エネルギー供給ネットワーク（５）内のアイランドネットワーク状況を検知する方法において、
   − 前記エネルギー供給ネットワーク（５）の周波数（ｆ）を判断する工程と、
   − 前記周波数（ｆ）の変化率（ｄｆ／ｄｔ）の絶対値である周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）を判断する工程と、
   − 前記周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）を解析し、所定持続期間を有する第１の期間（Ｔ_１）の間前記周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）が所定の第１の閾値（ｄＦ_１）より大きいかどうかを判断する工程と
   − 前記周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）を解析し、前記周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）が、所定の持続期間を有する第２の期間（Ｔ_２）の間、所定第２の閾値（ｄＦ_２）より大きいかどうかを判断する工程であって、前記第１の閾値（ｄＦ_１）は前記第２の閾値（ｄＦ_２）に等しくなく前記第１の期間（Ｔ_１）は前記第２の期間（Ｔ_２）に等しくない、工程と、
   − 前記周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）が少なくとも前記第１の期間（Ｔ_１）の間前記所定の第１の閾値（ｄＦ_１）より高く、かつ少なくとも前記第２の期間（Ｔ_２）の間前記所定の第２の閾値（ｄＦ_２）より高く、かつ前記第１の期間（Ｔ_１）は前記第２の期間（Ｔ_２）内であれば、前記エネルギー供給ネットワーク（５）内のアイランドネットワーク状況を検知する工程と、を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記第１の閾値（ｄＦ_１）は前記第２の閾値（ｄＦ_２）より大きく、前記第１の期間（Ｔ_１）は前記第２の期間（Ｔ_２）より短い、ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記第１の期間（Ｔ_１）が完全に前記第２の期間（Ｔ_２）以内である場合に前記アイランドネットワーク状況が検知される、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法において、前記第１の閾値（ｄＦ_１）は前記第２の閾値（ｄＦ_２）の少なくとも２倍、好適には少なくとも１０倍である、ことを特徴とする方法。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、前記第２の閾値（ｄＦ_２）は０．１〜０．５Ｈｚ／ｓの範囲である、ことを特徴とする方法。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法において、前記第２の期間（Ｔ_２）の持続時間は前記第１の期間（Ｔ_１）の持続時間の少なくとも５倍、好適には少なくとも２０倍である、ことを特徴とする方法。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法において、前記第２の期間の持続時間（ｄＦ_２）は１００〜５００ｍｓの範囲である、ことを特徴とする方法。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の方法において、少なくとも前記第１の期間（Ｔ_１）の間前記第１の閾値（ｄＦ_１）を超えたと判断された後、ＲＳフリップフロップ（１４３）がセットされる、またはＤ型フリップフロップまたはモノフロップ（１４５）がトリガされる、または、補助変数が設定される、ことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法において、前記ＲＳフリップフロップ（１４３）、前記Ｄ型フリップフロップまたは前記モノフロップ（１４５）の出力、または前記補助変数の状態は、前記周波数変化率が少なくとも前記第２の期間（Ｔ_２）の間前記第２の閾値（ｄＦ_２）を超えたかどうかを判断する照査の結果と組み合わせられる、ことを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記組み合わせは論理積の組み合わせである、ことを特徴とする方法。
11. エネルギーを供給する目的のためにエネルギー供給ネットワーク（５）へインバータ（３）が接続される際に前記エネルギー供給ネットワーク（５）内のアイランドネットワーク状況を検知する装置（１０）であって、
    前記エネルギー供給ネットワーク（５）の周波数（ｆ）を判断する周波数判定器（１２）と、
    周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）を判断する識別器（１３）と前記周波数変化率（｜ｄｆ／ｄｔ｜）を評価する解析ユニット（１４）と、を有する装置（１０）において、
    前記装置は請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法を行うように設定されることを特徴とする装置（１０）。
12. 請求項１１に記載の装置（１０）において、前記解析ユニット（１４）は、いつ前記第１と第２の閾値（ｄＦ_１、ｄＦ_２）を超えるかを監視する２つの閾値スイッチ（１４１、１４２）を有する、ことを特徴とする装置（１０）。
13. 請求項１１または１２に記載の装置（１０）において、インバータ（３）に完全にまたは部分的に組み込まれることを特徴とする装置（１０）。

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