JP2016025813A - 自立運転対応分散型電源及び自立運転システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信回線を用いなくても分散型電源による安定した発電の継続化を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】自立運転対応分散型電源３は、インバータ２７と、自立運転専用周波数検出部２２と、単独運転検出閾値変更部２３とを備える。インバータ２７は、自立運転系統の自端と系統接続されている場合に、自端の電圧及び周波数の調整を実施する。自立運転専用周波数検出部２２は、自端の電気量を監視することにより、自立運転が開始したか否かを判断する。単独運転検出閾値変更部２３は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果に基づいて、単独運転の検出に用いる閾値を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自立運転の際に自立運転対応主電源と協働して、配電系統の一部である自立運転系統での電力を維持可能な自立運転対応分散型電源、及び、それら電源を備える自立運転システムに関する。

災害や事故などにより商用電力系統が長時間に及んで停電した場合に、配電系統の一部の系統（自立運転系統）において独立的に発電して電力を維持することによって、負荷になるべく電力供給し続ける自立運転が注目されている。近年、需要家側に太陽光発電（Photovoltaic：以下「ＰＶ」と記す）を始めとした分散型電源が普及しつつあり、自立運転時にはこれら分散型電源を用いることによって自立運転の長時間化が望まれている（例えば特許文献１）。

一方で、自立運転系統は通常時の商用系統と比べて系統規模が小さいため、系統周波数及び電圧が変動しやすく、ＰＶに具備された単独運転防止機能が動作しやすい。このことに鑑みて、特許文献２に開示の技術では、自立運転時の単独運転防止機能の動作を抑制可能としている。具体的には、自立運転時にはＰＶのパワーコンティショナ（Power Conditioner System：以下「ＰＣＳ」と記す）において単独運転の検出に用いる閾値を、家庭内のエネルギー管理システム（Home Energy Management System：以下「ＨＥＭＳ」と記す）経由で緩和することが提案されている。この技術によれば、自立運転時の不安定な系統周波数及び電圧でも安定した発電の継続化が期待できる。

特開２０１１−０１０４１２号公報 国際公開第２０１３／０６１８２６号

特許文献２においては、上述したように、ＨＥＭＳ経由でＰＣＳへ閾値が送信されている。自立運転系統が区間単位等のコミュニティ範囲に拡大した場合、このような送信を行うためには、復電検出装置と複数のＨＥＭＳとが１：Ｎ（１対Ｎ）で通信する必要がある。しかしながら、自立運転が期待される災害時においては、これら１：Ｎの通信回線が確実に通信可能に維持されているとは言えず、コミュニティ規模への適用は困難であった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、通信回線を用いなくても分散型電源による安定した発電の継続化を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る自立運転対応分散型電源は、自立運転の際に自立運転対応主電源と協働して、配電系統の一部である自立運転系統での電力を維持可能な自立運転対応分散型電源である。前記自立運転対応主電源は、系統周波数、系統電圧及び系統電圧の不平衡の少なくともいずれか１つを含む電気量に関して、前記自立運転の開始時に、通常時の前記電気量と異なる自立運転専用電気量で前記自立運転系統を充電する。前記自立運転対応分散型電源は、前記自立運転系統の自端と系統接続されている場合に、前記自端の電圧及び周波数の調整を実施するインバータと、前記自端の前記電気量を監視することにより、前記自立運転が開始したか否かを判断する検出部と、前記検出部の判断結果に基づいて、単独運転の検出に用いる閾値を変更する閾値変更部とを備える。前記自立運転対応分散型電源は、前記閾値を用いて前記単独運転を検出した場合に前記インバータを前記自立運転系統から切り離す。

本発明によれば、通信回線を用いなくても、分散型電源による安定した発電の継続化を実現することができる。

実施の形態１に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。 実施の形態１に係る自立運転システムの別の全体像を示すブロック図である。 実施の形態１に係る自立運転対応主電源の全体動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る自立運転対応分散型電源の全体動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る自立運転専用周波数の一例を示す図である。 実施の形態２に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。 実施の形態２に係る自立運転対応主電源の全体動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る自立運転対応分散型電源の全体動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る自立運転対応主電源の動作の一例を示す図である。 実施の形態３に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。 実施の形態３に係る自立運転対応分散型電源の全体動作を示すフローチャートである。 変形例１に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。 変形例１に係る自立運転対応分散型電源の全体動作を示すフローチャートである。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。図１の自立運転システムは、自立運転対応主電源１と、自立運転対応分散型電源３と、区分開閉器５と、変圧器６と、高圧配電線７と、自立運転管理システム３０と、自立運転ネットワーク３１とを備えている。区分開閉器５、変圧器６及び高圧配電線７は、配電系統の一部である自立運転系統を構成している。

自立運転対応主電源１は、自立運転の実施時（自立運転の際）に、自立運転系統の電圧及び周波数の維持を主として担う。自立運転対応分散型電源３は、自立運転の際には、自立運転対応主電源１と協働して、自立運転系統での電力を維持することが可能となっている。

自立運転対応主電源１に備えられる電源装置２には、自立運転系統の需給調整を担うように、電力供給及び余剰吸収が可能な蓄電池（ＤＣ電源）等の適用が想定される。しかし電源装置２は、これに限ったものではなく、自立運転対応分散型電源３の出力抑制を前提とすれば、例えば自家発電設備のコージェネレーションや燃料電池などが適用されても構わない。

自立運転対応分散型電源３は、例えば一般に需要家側などに設置される電源を想定しており、ＰＶ、風力発電、電気自動車の電源などが想定される。自立運転対応分散型電源３の内部に備えられる電源装置４には、様々な形態の適用が想定されるが、系統連系規定の単独運転防止機能の適用対象となる設備であれば特に限定されない。なお、単独運転防止機能とは、電源装置の出力が逆潮流してしまう運転（単独運転）を防止する機能である。

自立運転管理システム３０は、自立運転対応主電源１に対して起動、停止、制御設定変更を指令する。自立運転ネットワーク３１は、自立運転対応主電源１と自立運転管理システム３０との間の通信経路である。

次に、自立運転対応主電源１及び自立運転対応分散型電源３の構成について詳細に説明する。

＜自立運転対応主電源＞
自立運転対応主電源１は、電源装置２と、ＰＴ（変圧器）及びＣＴ（変流器）１１と、自立運転制御指令部１２と、連系用開閉器１３と、インバータ制御部１４と、インバータ１５とを内部に備えている。なお、自立運転制御指令部１２及びインバータ制御部１４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などが、図示しない半導体メモリなどの記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該ＣＰＵの機能として実現される。

ＰＴ及びＣＴ１１は、自立運転系統の第１自端の連系点電気情報（電気情報）を計測する。なお、第１自端は、自立運転系統と自立運転対応主電源１とを連系する連系点に対応する。また、第１自端の連系点電気情報には、例えば、第１自端における、電圧、電流、力率、系統周波数、電圧不平衡などの電気量の情報が含まれている。

自立運転制御指令部１２は、自立運転管理システム３０からの指令に基づいて、自立運転対応主電源１の連系用開閉器１３及びインバータ制御部１４など、自立運転対応主電源１の各構成要素を制御する。

連系用開閉器１３は、自立運転制御指令部１２を介した自立運転管理システム３０からの入切指令、または、連系用開閉器１３内部に設けられた系統連系リレーによって、インバータ１５の自立運転系統（第１自端）への系統接続操作を行う。

インバータ制御部１４は、自立運転制御指令部１２からの制御指令に基づいて、自立運転系統の電圧及び周波数を立ち上げたり維持したりするようにインバータ１５を制御する。

インバータ１５は、連系用開閉器１３によって自立運転系統の第１自端と系統接続されている場合に、インバータ制御部１４の制御によって第１自端の電圧及び周波数の調整を実施する。

本実施の形態１に係る自立運転対応主電源１は、自立運転の開始時に、インバータ１５を第１自端に系統接続し、かつインバータ１５を制御することにより、通常時の系統周波数（電気量）と異なる自立運転専用周波数（自立運転専用電気量）で自立運転系統を充電するように構成されている。

＜自立運転対応分散型電源＞
自立運転対応分散型電源３は、電源装置４と、ＰＴ（変圧器）及びＣＴ（変流器）２１と、自立運転専用周波数検出部２２と、単独運転検出閾値変更部２３と、定格周波数変更部２４と、連系制御部２５と、連系用開閉器２６と、インバータ２７とを内部に備えている。なお、自立運転専用周波数検出部２２、単独運転検出閾値変更部２３、定格周波数変更部２４及び連系制御部２５は、図示しないＣＰＵなどが、図示しない半導体メモリなどの記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、当該ＣＰＵの機能として実現される。

ＰＴ及びＣＴ２１は、自立運転系統の第２自端の連系点電気情報（電気情報）を計測する。なお、第２自端は、自立運転系統と自立運転対応分散型電源３とを連系する連系点に対応する。また、第２自端の連系点電気情報には、例えば、第２自端における、電圧、電流、力率、系統周波数、電圧不平衡などの電気量の情報が含まれている。

検出部である自立運転専用周波数検出部２２は、ＰＴ及びＣＴ２１で計測された第２自端の連系点電気情報を監視することにより、自立運転対応主電源１で自立運転が開始したか否かを判断する。本実施の形態１では、自立運転専用周波数検出部２２は、第２自端の系統周波数が、自立運転専用周波数である場合には自立運転が開始したと判断し、自立運転専用周波数でない場合には自立運転が開始していない、または終了したと判断する。

閾値変更部である単独運転検出閾値変更部２３は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果に基づいて、単独運転の検出に用いる閾値（以下「単独運転検出閾値」と記す）を変更する。本実施の形態１では、自立運転が開始したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合には、単独運転検出閾値変更部２３は、単独運転検出閾値を緩和する。一方、自立運転が終了したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合には、単独運転検出閾値変更部２３は、単独運転検出閾値を元の単独運転検出閾値（緩和していない単独運転検出閾値）に戻す。

定格周波数変更部２４は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果に基づいて、連系制御部２５で用いるインバータ定格周波数の変更を行う。本実施の形態１では、自立運転が開始したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合には、定格周波数変更部２４は、連系制御部２５に設定すべき定格周波数を自立運転専用周波数に変更する。一方、自立運転が終了したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合には、定格周波数変更部２４は、連系制御部２５に設定すべき定格周波数を元の系統周波数（通常時の系統周波数）に戻す。

連系制御部２５は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果と、単独運転検出閾値変更部２３で変更された単独運転検出閾値と、定格周波数変更部２４で変更されたインバータ定格周波数とに基づいて、連系用開閉器２６及びインバータ２７を制御する。

本実施の形態１では、自立運転が開始したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合には、連系制御部２５は、自立運転専用周波数（定格周波数変更部２４により設定された定格周波数）でインバータ２７に連系点の調整を実施させる。また、この場合に、連系制御部２５は、ＰＴ及びＣＴ２１で計測された第２自端の連系点電気情報と、単独運転検出閾値変更部２３で緩和された単独運転検出閾値とに基づいて、単独運転が実施されているか否かを検出する。連系制御部２５は、単独運転検出閾値を用いて単独運転を検出した場合にインバータ２７を自立運転系統から切り離すように切指令を連系用開閉器２６に出力する。このように、自立運転対応分散型電源３は、単独運転を防止する防止機能（以下「単独運転防止機能」と記す）を有している。

一方、自立運転が終了したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合には、連系制御部２５は、通常時の系統周波数（定格周波数変更部２４により設定された定格周波数）でインバータ２７に連系点の調整を実施させる。また、この場合に、連系制御部２５は、ＰＴ及びＣＴ２１で計測された第２自端の連系点電気情報と、単独運転検出閾値変更部２３で緩和されていない単独運転検出閾値とに基づいて、単独運転が実施されているか否かを検出する。連系制御部２５は、単独運転検出閾値を用いて単独運転を検出した場合にインバータ２７を自立運転系統から切り離すように切指令を連系用開閉器２６に出力する。

連系用開閉器２６は、連系制御部２５からの入切指令、または、連系用開閉器２６内部に設けられた系統連系リレーによって、インバータ２７の自立運転系統（第２自端）への系統接続操作を行う。

インバータ２７は、連系用開閉器２６によって自立運転系統の第２自端と系統接続されている場合に、連系制御部２５の制御によって第２自端の電圧及び周波数の調整を実施する。

なお、図１では、高圧系統を介した自立運転系統の構成が示されていたが、これに限ったものではない。例えば、図２に示すように、柱上変圧器８以下の低圧配電線９にて構成される低圧系統を対象とした自立運転にも本発明は適用可能である。なお、このことは、本実施の形態１だけでなく、後述する他の実施の形態においても同様である。

＜動作＞
図３は、本実施の形態１に係る自立運転対応主電源１の全体動作（全体処理）を示すフローチャートであり、図４は、本実施の形態１に係る自立運転対応分散型電源３の全体動作（全体処理）を示すフローチャートである。

まず、図３を用いて自立運転対応主電源１の動作について説明する。なお、図３の動作は、例えば、運用者の判断による自立運転開始の操作または停電時の自動起動等に応じて、自立運転管理システム３０から自立運転対応主電源１に起動指令が通知されることによって開始する。

ステップＳ１にて、起動指令を受信した自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、連系用開閉器１３で入操作を行い、インバータ１５を自立運転系統に接続する。これにより、自立運転が開始する。

ステップＳ２にて、自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、自立運転管理システム３０により設定された自立運転専用周波数及び電圧をインバータ制御部１４に設定する。これにより、インバータ制御部１４は、当該自立運転専用周波数及び電圧で自立運転系統を充電するようにインバータ１５を制御する。この結果、自立運転の開始時には、系統周波数が、通常時の系統周波数と異なる自立運転専用周波数に調整される。

ステップＳ３にて、自立運転対応主電源１は、自立運転を停止するか否かを判断する。例えば、自立運転対応主電源１は、運用者の判断による自立運転停止の操作、または自立運転系統異常に応じて連系用開閉器１３の系統切操作を行うべきであると判断した場合には、自立運転を停止すると判断してステップＳ６に進む。自立運転を停止すると判断しなかった場合にはステップＳ４に進む。ステップＳ４に進んだ場合には、以下の説明で明らかとなるように、ステップＳ３にて自立運転を停止すると判断するまで自立運転を継続する。

ステップＳ４にて、自立運転対応主電源１は、運転継続中に自立運転管理システム３０から制御設定変更の指令（例えば定格電圧の変更など）があったか否かを判断する。制御設定変更の指令があったと判断した場合にはステップＳ５に進み、そうでない場合にはステップＳ２に戻る。

ステップＳ５にて、自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、制御設定変更の指令に基づいてインバータ１５の制御設定を変更する。その後、ステップＳ２に戻る。このように、ステップＳ５でインバータの制御設定の変更が適宜行われることによって、自立運転系統内の負荷と分散型電源とによる需要状態に合った、電源装置２による自端の電圧、ひいては系統電圧及び需給の調整が行われる。

ステップＳ３からステップＳ６に進んだ場合（自立運転停止の場合）、自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、インバータ１５の制御を停止する。

ステップＳ７にて、自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、連系用開閉器１３で切操作を行い、インバータ１５を自立運転系統から切り離す。そして、図３に示す動作を終了する。

以上の動作により、本実施の形態１に係る自立運転対応主電源１は、自立運転の開始時だけでなく、自立運転の開始後（自立運転の実施中、インバータ制御中）も、通常時の系統周波数と異なる自立運転専用周波数で自立運転系統を充電する。

図５は、自立運転系統が、通常時には商用電力系統の一部として運用されていると仮定した場合の、自立運転専用周波数の一例を示す図である。

通常、東日本の商用電力系統では５０Ｈｚ、西日本の商用電力系統では６０Ｈｚの周波数を基準に±０．２Ｈｚ程度の偏差を目標値として電力会社等の電気事業者により維持されており、周波数擾乱時でも±２Ｈｚ以下と想定される。

このことに鑑みて本実施の形態１では、自立運転専用周波数に、５５Ｈｚの周波数が適用されるものとする。つまり、ステップＳ２にて、インバータ制御部１４は、自立運転専用周波数（５５Ｈｚ）で自立運転系統を充電するようにインバータ１５を制御するものとする。

ただし、自立運転専用周波数については、通常時の商用電力系統周波数などと区別できればよく、上記の例に限ったものではない。例えば、東日本の自立運転専用周波数には、６０Ｈｚの周波数が適用されてもよいし、西日本の自立運転専用周波数には、５０Ｈｚの周波数が適用されてもよい。

なお、系統電圧も周波数と同様に調整される。つまり、系統電圧が、自立運転管理システム３０により設定された電圧（例えば定格６６００Ｖなど）となるように、インバータ制御部１４はインバータ１５を制御する。

次に、図４を用いて自立運転対応分散型電源３の動作について説明する。

ステップＳ１１にて、自立運転対応分散型電源３は、ＰＴ及びＣＴ２１の計測値を示す自端計測情報（連系点電気情報に対応）を定周期で取得し、当該自端計測情報に基づいて系統状態を定周期で監視する。

ステップＳ１２にて、自立運転対応分散型電源３は、系統状態が停電状態から充電状態に復電されたと判断した場合にはステップＳ１３に進み、そうでない場合には図４に示す動作を終了する。

ステップＳ１３にて、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、連系用開閉器２６で入操作を行い、インバータ２７を自立運転系統に接続する。

ステップＳ１４にて、自立運転対応分散型電源３（自立運転専用周波数検出部２２）は、自端計測情報を取得し、当該自端計測情報に含まれる第２自端の系統周波数が、自立運転専用周波数であるか否かを判断する。自立運転専用周波数であると判断した場合にはステップＳ１５に進み、自立運転専用周波数でないと判断した場合（例えば商用系統周波数であると判断した場合）にはステップＳ１８に進む。

ステップＳ１５にて、自立運転対応分散型電源３（自立運転専用周波数検出部２２）は、自立運転対応主電源１で自立運転が開始したと判断する。そして、自立運転対応分散型電源３（単独運転検出閾値変更部２３）は、単独運転検出閾値を緩和する。なお、自立系統内に連系される全ての分散型電源に、自立運転対応分散型電源３が適用されてもよいし、自立系統内に連系される一部の分散型電源にのみ、自立運転対応分散型電源３が適用されてもよい。後者の構成の場合、単独運転検出閾値を緩和する機能が具備されていない分散型電源では、単独運転の検出を、通常の閾値を用いて行うものとする。

ここで、単独運転検出方式については、現在大別して受動的方式と能動的方式とを併用することが推奨されており、受動的方式及び能動的方式の各々においても複数の検出手法が検討及び提案されている。このため、自立運転対応分散型電源３の製造年やメーカによって、単独運転検出方式が異なることが予想される。このことに鑑みて本実施の形態１では、自立運転対応分散型電源３毎に適宜単独運転検出のための閾値を適当に緩和するものとする。

系統連系規定によれば、例えば受動的方式の一手法である周波数変化率検出方式では、検出時限０．５秒（ＰＣＳゲートブロックまでの時限）で周波数変化±０．１％〜±０．３％を参考例として挙げている。このような場合、周波数変化の緩和（単独運転検出閾値の緩和）としては、例えば±０．１％〜±１．０％などのように緩和する。

また。本実施の形態１ではステップＳ１５にて、自立運転対応分散型電源３は、単独運転検出閾値を変更（緩和）するとともに、単独運転の検出に関わる系統連系リレーの整定値も変更（緩和）する。

ステップＳ１６にて、自立運転対応分散型電源３（定格周波数変更部２４）は、定格周波数を自立運転専用周波数に変更する。その後、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１６からステップＳ１７に進んだ場合、連系制御部２５は、定格周波数（自立運転専用周波数）で連系点を調整するようにインバータ２７を制御する。これにより、自立運転対応分散型電源３で系統運転が開始する。この結果、自立運転対応主電源１及び自立運転対応分散型電源３は、自立運転専用周波数で自立運転系統を充放電することになる。その後、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ１４からステップＳ１８に進んだ場合、自立運転対応分散型電源３（自立運転専用周波数検出部２２）は、自立運転対応主電源１で自立運転が開始していないと判断する。そして、自立運転対応分散型電源３（単独運転検出閾値変更部２３）は、単独運転検出閾値を元の値に変更するとともに、単独運転の検出に関わる系統連系リレーの整定値も元の値に変更する。

ステップＳ１９にて、自立運転対応分散型電源３（定格周波数変更部２４）は、定格周波数を通常時の系統周波数に変更する。その後、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１９からステップＳ１７に進んだ場合、連系制御部２５は、定格周波数（通常時の系統周波数）で連系点を調整するようにインバータ２７を制御する。これにより、自立運転対応分散型電源３は通常時の系統連系運転を再開する。その後、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０にて、自立運転対応分散型電源３は、ＰＴ及びＣＴ２１の計測値を示す自端計測情報を取得する。

ステップＳ２１にて、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、第２自端の連系点電気情報と単独運転検出閾値とに基づいて、単独運転が実施されているか否かを検出する。例えば、連系点電気情報が示す電気量が単独運転検出閾値を超えた場合には、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、自立運転停止または商用系統停電による単独運転が実施されていると検出する。

また、ステップＳ２１にて、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、自立運転が停止したか否か、自装置異常が発生したか否か、系統異常が発生してか否かも検出する。単独運転の実施が検出されたこと、自立運転が停止したこと、自装置異常が発生したこと、系統異常が発生したことの少なくともいずれか１つが検出された場合にはステップＳ２２に進み、そうでない場合にはステップＳ１７に戻る。このため、ステップＳ１７に戻った場合には、ステップＳ２１にて上述の少なくともいずれか１つが検出されるまで、連系運転を継続することになる。

ステップＳ２２にて、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、インバータ２７の制御を停止する。

ステップＳ２３にて、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、連系用開閉器２６で切操作を行い、インバータ２７を自立運転系統から切り離す。そして、図４に示す動作を終了する。

＜効果＞
以上のような本実施の形態１に係る自立運転対応分散型電源３及び自立運転システムによれば、通信回線を用いなくても、自立運転対応分散型電源３は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果に基づいて、単独運転検出閾値を変更することができる。したがって、系統規模の小さい自立系統においても、分散型電源による安定した発電の継続化を実現することができ、より弔意機関の自立運転継続が期待できる。

また、本実施の形態１によれば、自立運転対応主電源１は、自立運転の開始後も自立運転専用周波数で自立運転系統を充電し、連系制御部２５は、自立運転が開始したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した場合に、自立運転専用周波数でインバータ２７に連系点の調整を実施させる。これにより、需要家側の分散型電源での単独運転検出閾値の緩和の完了時間に個体差があっても、その差をあまり気にせずに自立運転を開始することができる。

また、本実施の形態１によれば、単独運転検出閾値を変更するとともに、単独運転の検出に関わる系統連系リレーの整定値も変更する。これにより、自立運転系統における系統擾乱時にも、分散型電源による安定した発電の継続化を実現することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、自立運転対応主電源１及び自立運転対応分散型電源３は、通常時の系統周波数と異なる自立運転専用周波数で自立運転を行う。しかしながら、需要家側の負荷設備や分散型電源が、自立運転専用周波数の電力を受けると動作不能となる可能性がある。

そこで、本発明の実施の形態２では、以下で説明するように、自立運転専用周波数を、あくまで閾値変更のための通知信号として利用し、自立運転開始後には、通常時の系統周波数で自立運転を実施するように構成されている。

図６は、本実施の形態２に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。なお、本実施の形態２に係る自立運転システムにおいて、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。

図６の自立運転対応主電源１は、実施の形態１に係る自立運転対応主電源１のブロック構成（図１）と同じであるが、自立運転制御指令部１２関連の処理などが実施の形態１と異なっている。図６の自立運転対応分散型電源３は、実施の形態１に係る自立運転対応主電源１のブロック構成（図１）から、定格周波数変更部２４が除かれたブロック構成を有している。

＜動作＞
図７は、本実施の形態２に係る自立運転対応主電源１の全体動作（全体処理）を示すフローチャートであり、図８は、本実施の形態２に係る自立運転対応分散型電源３の全体動作（全体処理）を示すフローチャートである。

まず、図７を用いて自立運転対応主電源１の動作について説明する。なお、図７の動作は、図３のフローチャートにステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を加えた動作であることから、以下、ステップＳ３１〜Ｓ３３の動作を主に説明する。

ステップＳ２の動作が行われた後、ステップＳ３１にて、自立運転対応主電源１は、自立運転を停止するか否かを判断する。自立運転を停止すると判断した場合にはステップＳ６に進み、自立運転を停止しないと判断した場合にはステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２にて、自立運転対応主電源１は、ステップＳ２の動作を行ってから、自立運転管理システム３０により設定された通知時間だけ時間が経過したか否かを判断する。時間が通知時間だけ経過したと判断した場合にはステップＳ３３に進み、時間が通知時間だけ経過していないと判断した場合にはステップＳ２に戻る。

以上のような動作により、自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、通知時間だけ自立運転専用周波数をインバータ制御部１４に設定することになり、通知時間だけ自立運転専用周波数でインバータ１５が自立運転系統を充電する。

ステップＳ３３に進んだ場合、自立運転対応主電源１（自立運転制御指令部１２）は、自立運転管理システム３０により設定された通常時の系統周波数及び電圧をインバータ制御部１４に設定する。これにより、インバータ制御部１４は、当該通常時の系統周波数及び電圧で自立運転系統を充電するようにインバータ１５を制御する。その後、ステップＳ３に進み、実施の形態１と同様の動作が行われる。例えば、適宜ステップＳ５などを行うことにより、自立運転対応主電源１は、電力供給と余剰電力対応のための充放電とを行う。

以上の動作により、自立運転対応主電源１は、自立運転の開始後（当該開始から通知時間後）には通常時の系統周波数で自立運転系統を充電する。図９に、自立運転開始時及び自立運転開始直後の自立運転対応主電源１による周波数制御の一例を示す。

次に、図８を用いて自立運転対応分散型電源３の動作について説明する。なお、図８の動作は、図４のフローチャートにステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５を加え、ステップＳ１６，Ｓ１９を除いた動作であることから、以下、ステップＳ４１〜Ｓ４５の動作を主に説明する。

上述のステップＳ１４にて、自立運転専用周波数であると判断した場合にはステップＳ４１に進み、自立運転専用周波数でないと判断した場合（例えば商用系統周波数であると判断した場合）にはステップＳ１８を経てステップＳ１７に進む。なお、自立運転専用周波数でないと判断した場合であっても、すぐにステップＳ１８を経てステップＳ１７に進むのではなく、何回か自立運転専用周波数でないと判断してからステップＳ１８を経てステップＳ１７に進んでもよい。

ステップＳ４１にて、自立運転対応分散型電源３は、ステップＳ１４の判断を最初に行ってから現在までの時間（以下「継続時間」と記す）が、通知時間だけ経過したか否かを判断する。継続時間が通知時間だけ経過したと判断した場合にはステップＳ１５に進み、経過していないと判断した場合にはステップＳ４２に進む。

ステップＳ４２にて、自立運転対応分散型電源３は、継続時間を積算する。その後、ステップＳ１４に戻る。

ステップＳ４１からステップＳ１５に進んだ場合、自立運転対応分散型電源３（単独運転検出閾値変更部２３）は、単独運転検出閾値を緩和する。その後、定格周波数の変更は実施せずに、ステップＳ４３に進む。これにより、本実施の形態２では、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、自立運転が開始したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した後に、通常時の系統周波数を維持したままインバータ２７に連系点の調整を実施させる。

ステップＳ４３にて、自立運転対応分散型電源３（自立運転専用周波数検出部２２）は、自端計測情報を取得し、当該自端計測情報に含まれる第２自端の系統周波数が、通常時の系統周波数であるか否かを判断する。通常時の系統周波数であると判断した場合にはステップＳ１７に進み、実施の形態１と同様にインバータ２７の制御などの動作が行われる。一方、通常時の系統周波数でないと判断した場合にはステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４にて、自立運転対応分散型電源３は、ステップＳ４３の判断を最初に行ってから現在までの時間（以下「待機時間」と記す）を積算する。

ステップＳ４５にて、自立運転対応分散型電源３は、待機時間が予め定められた時間を超えたか否かを判断する。待機時間が予め定められた時間を超えていないと判断した場合にはステップＳ４３に戻り、超えていると判断した場合には図８の動作を終了する。

＜効果＞
以上のような本実施の形態２に係る自立運転対応分散型電源３及び自立運転システムによれば、自立運転対応主電源１は、自立運転の開始後には通常時の系統周波数で自立運転系統を充電し、連系制御部２５は、自立運転が開始したと自立運転専用周波数検出部２２が判断した後に、通常時の系統周波数でインバータ２７に連系点の調整を実施させる。これにより、需要家側の負荷設備や分散型電源が、自立運転専用周波数で動作不能となる可能性を抑制することができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態１及び２では、自立運転対応分散型電源３は、自立運転周波数を検知した場合に、単独運転検出閾値及び系統連系リレーの整定値を緩和する。しかしながら、単独運転検出方式（単独運転検出機能）は、製造年代やメーカにより異なるため、個別に適正な閾値及び整定値の緩和を行うことは困難である。

そこで、本発明の実施の形態３では、以下で説明するように、自立運転周波数を検知した場合に、上述の単独運転防止機能、及び、単独運転の検出に関わる系統連系リレーを停止（ロック）し、単独運転防止機能を動作させないように構成されている。

図１０は、本実施の形態３に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図である。なお、本実施の形態１に係る自立運転システムにおいて、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ参照符号を付し、異なる部分について主に説明する。

図１０の自立運転対応主電源１は、実施の形態１に係る自立運転対応主電源１と同じである。図１０の自立運転対応分散型電源３は、実施の形態１に係る自立運転対応分散型電源３のブロック構成（図１）において、単独運転検出閾値変更部２３の代わりに、単独運転防止機能ロック部２８を備えている。

機能ロック部である単独運転防止機能ロック部２８は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果に基づいて、単独運転防止機能のロック（停止）を制御する。本実施の形態３ではその一例として、単独運転防止機能ロック部２８は、自立運転専用周波数検出部２２の判断結果に基づいて、単独運転の検出の実行及び停止を変更することにより、単独運転防止機能の起動（ロック解除）及び停止（ロック）を変更する。

＜動作＞
図１１は、本実施の形態３に係る自立運転対応分散型電源３の全体動作（全体処理）を示すフローチャートである。なお、図１１の動作は、図４のフローチャートのステップＳ１５，Ｓ１８，Ｓ２１を、ステップＳＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３に代えた動作であることから、以下、ステップＳ５１〜Ｓ５３の動作を主に説明する。

ステップＳ５１では、自立運転対応分散型電源３（自立運転専用周波数検出部２２）は、自立運転対応主電源１で自立運転が開始したと判断する。そして、自立運転対応分散型電源３（単独運転防止機能ロック部２８）は、単独運転の検出を停止することにより、単独運転防止機能を停止する。

ステップＳ５２では、自立運転対応分散型電源３（自立運転専用周波数検出部２２）は、自立運転対応主電源１で自立運転が開始していないと判断する。そして、自立運転対応分散型電源３（単独運転防止機能ロック部２８）は、単独運転の検出を実行することにより、単独運転防止機能を起動する。

ステップＳ５１を経てステップＳ５３を行う場合には、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、単独運転が実施されているか否かを検出せずに、自立運転が停止したか否か、自装置異常が発生したか否か、系統異常が発生してか否かを検出する。自立運転が停止したこと、自装置異常が発生したこと、系統異常が発生したことの少なくともいずれか１つが検出された場合にはステップＳ２２に進み、そうでない場合にはステップＳ１７に戻る。

ステップＳ５２を経てステップＳ５３を行う場合には、ステップＳ２１と同様に、自立運転対応分散型電源３（連系制御部２５）は、単独運転が実施されているか否かを検出するとともに、自立運転が停止したか否か、自装置異常が発生したか否か、系統異常が発生してか否かを検出する。そして、ステップＳ２１と同様にしてステップＳ１７またはＳ２２に進む。

なお、以上のような実施の形態３では、自立運転停止時には単独運転検出機能が停止しており、単独運転の検出による自立運転停止は不可能となる。このため、単独運転の検出に関わらない系統連系リレーによる系統異常判定（例えば過電流、不足電圧）により停止させる必要がある。したがって、全ての系統連系リレーを停止（ロック）するのではなく、一部の系統連系リレーを停止（ロック）する停止手段を設ける必要がある。

＜効果＞
以上のような本実施の形態３に係る自立運転対応分散型電源３及び自立運転システムによれば、単独運転検出閾値を変更する代わりに、単独運転防止機能のロックを制御する。これにより、単独運転検出方式が異なるか否かを気にせずに、単独運転防止機能を停止（ロック）することができる。また、単独運転検出閾値の設定等も不要となる。

＜変形例１＞
以上の説明では、実施の形態１に実施の形態３を適用した。しかしこれに限ったものではなく、以下で説明するように、実施の形態２に実施の形態３を適用してもよい。

図１２は、本変形例１に係る自立運転システムの全体像を示すブロック図であり、図１３は、本変形例１に係る自立運転対応分散型電源３の全体動作（全体処理）を示すフローチャートである。図１２の構成は、実施の形態１の構成（図１）から実施の形態３の構成（図１０）への変更を、実施の形態２の構成（図６）に対して適用したものである。図１３の動作は、実施の形態１の動作（図４）から実施の形態３の動作（図１１）への変更を、実施の形態２の動作（図８）に対して適用したものである。このように構成された本変形例１においても、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

＜変形例２＞
以上の説明では、自立運転専用周波数検出部２２で監視される電気量は、系統周波数であるものとして説明した。しかしこれに限ったものではなく、電気量は、系統周波数、系統電圧及び系統電圧の不平衡（電圧不平衡率）のいずれか１つであってもよいし、これらを組み合わせた指標であってもよい。そして、自立運転の開始の判断に用いられる自立運転専用電気量は、通常時の電気量と値が異なっていればよい。このように構成された本変形例２においても、以上の説明と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１では、通常時の系統周波数と乖離した自立運転専用周波数を自立運転の開始の通知に用いるので、その値の整定に調整を要するが、実施の形態２及び３であれば、そのような調整は不要である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ 自立運転対応主電源、３ 自立運転対応分散型電源、２２ 自立運転専用周波数検出部、２３ 単独運転検出閾値変更部、２５ 連系制御部、２７ インバータ、２８ 単独運転防止機能ロック部。

Claims (6)

1. 自立運転の際に自立運転対応主電源と協働して、配電系統の一部である自立運転系統での電力を維持可能な自立運転対応分散型電源であって、前記自立運転対応主電源は、系統周波数、系統電圧及び系統電圧の不平衡の少なくともいずれか１つを含む電気量に関して、前記自立運転の開始時に、通常時の前記電気量と異なる自立運転専用電気量で前記自立運転系統を充電し、
   前記自立運転系統の自端と系統接続されている場合に、前記自端の電圧及び周波数の調整を実施するインバータと、
   前記自端の前記電気量を監視することにより、前記自立運転が開始したか否かを判断する検出部と、
   前記検出部の判断結果に基づいて、単独運転の検出に用いる閾値を変更する閾値変更部と
   を備え、
   前記閾値を用いて前記単独運転を検出した場合に前記インバータを前記自立運転系統から切り離す、自立運転対応分散型電源。
2. 請求項１に記載の自立運転対応分散型電源であって、
   前記自立運転専用電気量は、前記通常時の電気量である前記系統周波数と異なる自立運転専用周波数を含み、
   前記自立運転対応主電源は、
   前記自立運転の開始後も前記自立運転専用周波数で前記自立運転系統を充電し、
   前記自立運転が開始したと前記検出部が判断した場合に、前記自立運転専用周波数で前記インバータに前記調整を実施させる連系制御部
   をさらに備える、自立運転対応分散型電源。
3. 請求項１に記載の自立運転対応分散型電源であって、
   前記自立運転対応主電源は、
   前記自立運転の開始後には前記通常時の電気量である前記系統周波数で前記自立運転系統を充電し、
   前記自立運転が開始したと前記検出部が判断した後に、前記通常時の電気量である前記系統周波数で前記インバータに前記調整を実施させる連系制御部
   をさらに備える、自立運転対応分散型電源。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の自立運転対応分散型電源であって、
   前記閾値を変更するとともに、前記単独運転の検出に関わる系統連系リレーの整定値も変更する、自立運転対応分散型電源。
5. 請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の自立運転対応分散型電源であって、
   前記閾値変更部の代わりに、前記検出部の判断結果に基づいて、前記単独運転を防止する防止機能のロックを制御する機能ロック部を備える、自立運転対応分散型電源。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の自立運転対応分散型電源と、
   前記自立運転対応主電源と
   を備える、自立運転システム。

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