JP2016036222A - 分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】単独運転状態であると検出したパワーコンディショナの検出結果の確度が低い場合に自動復帰させることで、単独運転誤検出による管理者の負担を軽減できる分散型電源のシステム制御装置を提供する。【解決手段】系統と連系する複数のパワーコンディショナＰＣＳが通信線を介して接続され、単独運転状態を検知すると解列または停止する単独運転検知部７を各パワーコンディショナに備えている分散型電源のシステム制御装置であって、通信線を介して把握される第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数及び要因に基づいて単独運転検知確度を判定する確度判定部１４と、確度判定部１４により単独運転検知確度が低いと判定されると、解列または停止したパワーコンディショナＰＣＳに通信線を介して再起動信号を出力する自動復帰制御部１５と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及び分散型電源に組み込まれるパワーコンディショナに関する。

太陽電池や燃料電池等の分散型電源は、三相３線式等の系統電力に連系させて使用するために、周波数や電圧を電力系統に適合するように交流電力に変換するパワーコンディショナを備えている。

パワーコンディショナは、分散型電源で生成された直流電圧を所定の直流電圧値に調整するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力から高周波成分を除去するＬＣフィルタ等を備えている。

分散型電源が系統連系を行なっている配電線に地絡または短絡事故が発生し、或いは計画停電等によって変電所から配電線への電力の送電が停止した状態、即ち単独運転状態に至った場合に、区分開閉器の動作への影響防止及び配電線の作業の安全性を確保するために当該配電線から分散型電源を確実に解列させる必要がある。

そのための単独運転検出方式には受動的方式と能動的方式があり、何れか一方または双方がパワーコンディショナに採用されている。

受動的方式とは単独運転移行時の発電出力と負荷の不平衡による電圧位相や周波数等の急変を検出する方式で、例えば、電圧位相の急変を検出する電圧位相跳躍検出方式や、変圧器の飽和現象に伴う第３次高調波を検出する３次高調波電圧歪急増検出方式等が例示される。

能動的方式とはパワーコンディショナの制御系や外部に付加した抵抗等により常時電圧や周波数に変動を与えておき単独運転移行時に顕著になる変動を検出する方式で、例えば、出力電流位相に微小周波数変化による正帰還をかけることにより周波数異常を検出するスリップモード周波数シフト方式や、出力に周期的な無効電力変動を与え、単独運転移行後に発生する周波数変動を検出する無効電力変動方式等が例示される。

特許文献１には、同一系統に複数のパワーコンディショナを接続して並列運転する場合に、能動的方式を採用したパワーコンディショナから出力される微小な変動が干渉して互いに打ち消され、適正に検出できなくなるという不都合を回避することを目的とした分散型電源システムが開示されている。

当該分散型電源システムを構成する各パワーコンディショナは、予め設定されたパワーコンディショナから出力される同期信号に基づいて、周波数シフト方向を合わせるように、互いに同期して出力を変動させるように構成されている。

特許文献２には、電力系統に能動信号を注入する第１ステップと、単独運転時に能動信号の注入により起きる電力変動から分散型電源の単独運転を検出する第２ステップとを含み、第１ステップにおいて電力系統内電圧の基本波と同期した高調波を含む電流を能動信号として電力系統に注入する分散型電源の単独運転検出方法が開示されている。

当該単独運転検出方法によれば、電力系統内電圧の基本波と同期した高調波を含む電流を能動信号として電力系統に注入するので、複数のパワーコンディショナそれぞれが運転中において電力系統停電が発生しても、能動信号同士が干渉により相殺し合うようなことがなくなり、単独運転の検出を確実に行うことができるようになる。

特開平１０−９４１７４号公報 特開２０１１−９７７３１号公報

系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介してシステム制御装置に統括制御される分散型電源システムを備えた発電所でも、個々のパワーコンディショナに単独運転検知部を備え、単独運転状態を検知すると個々に解列または停止するように構成されている。

単独運転検知部によって単独運転状態と検出されたパワーコンディショナは、直ちに解列または発電停止して、系統電源が停電から復帰したことを確認した管理者により再起動のための入力操作がなされるまで発電動作に復帰することがなかった。

しかし、系統電源に接続された負荷の変動等により周波数が急変するような場合等に、個々のパワーコンディショナで単独運転状態であるとの誤検出が発現する場合があり、誤検出で系統とへの連系を停止したパワーコンディショナの動作を復帰するために、その都度、個々のパワーコンディショナを再起動操作する必要があり、管理者にとって非常に煩雑な作業が発生するという問題があった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、単独運転状態であると検出したパワーコンディショナの検出結果の確度が低い場合に自動復帰させることで、単独運転誤検出による管理者の負担を軽減できる分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による分散型電源のシステム制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続され、単独運転状態を検知すると解列または停止する単独運転検知部を各パワーコンディショナに備えている分散型電源のシステム制御装置であって、前記通信線を介して把握される第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数及び要因に基づいて単独運転検知確度を判定する確度判定部と、前記確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されると、解列または停止したパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する自動復帰制御部と、を備えている点にある。

確度判定部は、通信線を介して各パワーコンディショナから情報を集信して、第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数と、その要因を把握し、システム全体としての単独運転検知確度を判定する。確度判定部により単独運転検知確度が低い、つまり誤検出である確率が高いと判定される場合に、自動復帰制御部は解列または停止したパワーコンディショナに通信線を介して再起動信号を出力し、各パワーコンディショナを自動的に再起動する。従って、誤検知により解列または停止したパワーコンディショナは、管理者による再起動のための入力操作が為されなくても、自動的に発電動作状態に復帰されるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記確度判定部は、解列または停止したパワーコンディショナの要因に単独運転検知以外の要因が含まれる場合に確度判定を中止する点にある。

単独運転検知以外の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、システムの信頼性が優先され、確度判定事態を中止して自動的に再起動することが回避される。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記確度判定部は、前記第１の所定時間内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下である場合に単独運転検知確度が低いと判定する点にある。

確度判定部は、分散型電源のシステムに接続されているパワーコンディショナのうち、第１の所定時間内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数を把握し、その台数が所定の閾値以下である場合に単独運転検知確度が低い、つまり誤検知による解列または停止であると判定するのである。その結果、当該パワーコンディショナは自動復帰制御部により自動復帰されるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記確度判定部は、前記第１の所定時間内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下であっても、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、単独運転検知確度が低いとは判定しないように構成され、前記自動復帰制御部は、前記確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されず、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナであっても、前記再起動信号を出力しないように構成されている点にある。

確度判定部は、分散型電源のシステムに接続されているパワーコンディショナのうち、第１の所定時間内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数、及び他の要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数を把握し、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下であっても、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合には単独運転検知確度が低いとは判定しない。その結果、当該パワーコンディショナは自動復帰制御部により自動復帰されることがなく、信頼度の高い安全性が保たれるようになる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記確度判定部は、前記第１の所定時間内に単独運転検知を含む要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下である場合に、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナに対して単独運転検知確度が低いと判定し、前記自動復帰制御部は、前記確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されたパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する点にある。

確度判定部は、分散型電源のシステムに接続されているパワーコンディショナのうち、第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数を把握し、その台数が所定の閾値以下である場合で、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナに対して単独運転検知確度が低い、つまり誤検知による解列または停止であると判定し、自動復帰制御部は誤検知による解列または停止であると判定したパワーコンディショナを自動的に再起動する。つまり、システム全体として解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下で比較的安定していると判断される場合で、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナが自動復帰されるので、信頼性の高い状態で再起動されるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第三から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記第１の所定時間が６０秒に設定され、前記所定の閾値が２に設定されている点にある。

上述の構成によれば、１分という短い期間に、ノイズ等の何らかの要因で単独運転を誤検知したパワーコンディショナの台数が２台以下という厳格な条件の下で自動的に再起動されるようになる。

本発明による分散型電源のシステム制御方法の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続され、単独運転状態を検知すると解列または停止する単独運転検知部を各パワーコンディショナに備えている分散型電源システムの制御方法であって、前記通信線を介して把握される第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数及び要因に基づいて単独運転検知確度を判定する確度判定ステップと、前記確度判定ステップにより単独運転検知確度が低いと判定されると、解列または停止したパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する自動復帰制御ステップと、を備えている点にある。

確度判定ステップでは、通信線を介して各パワーコンディショナから情報が集信され、第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数と、その要因が把握され、システム全体としての単独運転検知確度が判定される。確度判定ステップで単独運転検知確度が低いと判定されると、自動復帰制御ステップでは、解列または停止したパワーコンディショナに通信線を介して再起動信号が出力され、各パワーコンディショナが自動的に再起動される。

本発明によるパワーコンディショナの第一の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、前記通信線を介して接続された他のパワーコンディショナと通信する親局として機能し、上述した第一から第六の何れかの分散型電源のシステム制御装置が組み込まれている点にある。

分散型電源のシステム制御装置としての機能がパワーコンディショナに組み込まれていれば、別途の装置を構築して設置する必要がなく、コストの上昇を抑制することができるとともに、省スペース化を図ることができるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述した第一から第六の何れかの分散型電源のシステム制御装置により制御されるパワーコンディショナであって、前記単独運転検知部により単独運転検知された場合に、解列または停止することなく前記通信線を介して単独運転検知した旨の情報を前記確度判定部に出力し、前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に前記自動復帰制御部から再起動信号が入力されない場合に解列または停止するように構成されている点にある。

個々のパワーコンディショナは、単独運転検知した場合でも直ちに解列または停止することなく、単独運転検知した旨を確度判定部に送信して待機する。そして、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間を経過するまでに、自動復帰制御部から再起動信号が入力されない場合に単独運転検知が正しいと認識して解列または停止し、自動復帰制御部から再起動信号が入力されると、誤検知であったと認識して再度連系するのである。

以上説明した通り、本発明によれば、単独運転状態であると検出したパワーコンディショナの検出結果の確度が低い場合に自動復帰させることで、単独運転誤検出による管理者の負担を軽減できる分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナを提供することができるようになった。

システム制御部とパワーコンディショナとが別体で構成された態様を示し、（ａ）は正常状態の分散型電源のシステム構成の説明図、（ｂ）は適正に単独運転状態が検知された分散型電源のシステム構成の説明図 （ａ）は一部で単独運転状態と誤検知され、自動復帰可能な状態の分散型電源のシステム構成の説明図、（ｂ）は適正に単独運転状態が検知され、自動復帰困難な状態の分散型電源のシステム構成の説明図 （ａ）はパワーコンディショナのブロック構成図、（ｂ）分散型電源のシステム制御装置のブロック構成図 システム制御部がパワーコンディショナに組み込まれた態様を示し、（ａ）は正常状態の分散型電源のシステム構成の説明図、（ｂ）は適正に単独運転状態が検知された分散型電源のシステム構成の説明図 別実施形態を示し、（ａ）は一部が単独運転状態との誤検知を含む要因で停止した状態の分散型電源のシステム構成の説明図、（ｂ）は単独運転状態との誤検知のみの要因により一部が自動復帰された状態の分散型電源のシステム構成の説明図 別実施形態を示し、（ａ）は一部が単独運転状態との誤検知のみの要因で停止し、他の一部がその他の要因で停止した状態の分散型電源のシステム構成の説明図、（ｂ）は単独運転状態との誤検知のみの要因で停止した一部が自動復帰した状態の分散型電源のシステム構成の説明図

以下、本発明による分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナを図面に基づいて説明する。

図３（ａ）には、太陽光発電装置１とパワーコンディショナＰＣＳとで構成される分散型電源が示されている。パワーコンディショナＰＣＳは、連系リレーＲｙを介して系統電源１００に接続されている。尚、以下の説明ではパワーコンディショナＰＣに接続される発電装置が太陽光発電装置１である場合を説明するが、燃料電池等の他の発電装置であっても本発明を適用することができる。

パワーコンディショナＰＣＳは、太陽光発電装置１の直流出力電圧を所定の直流電圧値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ３と、インバータ３をＰＷＭ制御するインバータ制御部４と、インバータ３の出力から高調波を除去するＬＣフィルタ５等を備えている。

インバータ制御部４は、系統電圧／電流センサ６によって検知される系統電圧及び電流に基づいて、系統と連系可能なようにインバータ３をＰＷＭ制御するように構成されている。系統電圧／電流センサ６の出力はインバータ制御部４の他に単独運転検知部７に入力され、単スリップモード周波数シフト方式や無効電力変動方式等の能動的方式に基づいて独運転状態か否かが検知される。

単独運転検知部７が系統電圧／電流センサ６によって検知される系統電圧及び電流に対して出力電流位相に与える変動成分を算出してインバータ制御部４に出力すると、インバータ制御部４はインバータ３を制御して単独運転検知のための変動成分が付加された交流電力を、系統リレーＲｙを介して系統に出力する。単独運転検知部７は、このときに系統電圧／電流センサ６によって検知される系統電圧電流の変動の程度によって単独運転状態にあるか否かを判定する。

単独運転検知部７によって単独運転状態にあると判定されると、系統連系保護部８によって系統リレーＲｙが切断されてパワーコンディショナＰＣＳが系統電源から切り放され、インバータ制御部４によってインバータが停止される。

尚、単独運転により解列する場合には、少なくとも連系リレーＴｙが切断されればよく、必ずしもインバータ３が停止しないような態様であってもよい。解列後にインバータ３から自立運転系統に給電するような態様であれば、インバータ３を引き続き駆動する必要がある場合もあるからである。

上述のパワーコンディショナＰＣＳは、同一の系統電源に複数台接続され、システム制御装置により統括制御されるようなネットワーク構成が実現できるように、同期信号生成／処理部９と、通信部Ｃ２をさらに備えている。

同期信号生成／処理部９は、パワーコンディショナＰＣＳが同期マスターとして機能する場合に、系統電源周波数と同期した周波数の方形波である同期信号をスレーブ側のパワーコンディショナＰＣＳに出力するように構成され、パワーコンディショナＰＣＳがスレーブとして機能する場合には、同期マスター側のパワーコンディショナＰＣＳから出力される同期信号を入力して、当該同期信号に同期して系統電源との連系制御を行なうように構成されている。

本実施形態で用いる連系制御とは、同期信号が入力されているときにスレーブとして機能するパワーコンディショナＰＣＳが連系リレーＴｙを閉じて系統電源と連系するようにインバータ３を駆動する制御、同期信号に同期して同じ方向に出力電流の位相を変動させる制御、同期信号が停止すると連系リレーＴｙを開いて解列してインバータ３を停止する制御をいい、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＰＣＳがシステム制御装置から系統電源との連系指令を受信すると、同期信号を生成して出力する制御等をいう。

インバータ制御部４、単独運転検知部７、系統連系保護部８、同期信号生成／処理部９、通信部Ｃ２の各機能ブロックは、マイクロコンピュータ及び記憶部（メモリ）や入出力デバイス等のハードウェアと、マイクロコンピュータで実行されメモリに記憶された制御プログラム等のソフトウェアで構成されている。

図３（ｂ）には、システム制御装置ＳＣの機能ブロック構成が示されている。システム制御装置ＳＣは、各パワーコンディショナＰＣＳの制御定数を設定する制御定数設定部１１、各パワーコンディショナＰＣＳを起動または停止制御する起動／停止制御部１２、各パワーコンディショナＰＣＳの履歴を管理する歴管理部１３、各パワーコンディショナＰＣＳで検知された単独運転の確度を判定する確度判定部１４、単独運転と誤判定して停止したパワーコンディショナＰＣＳを自動復帰させる自動復帰制御部１５、各部で必要な制御定数や管理情報を記憶する記憶部１６、各パワーコンディショナＰＣＳを通信する通信部Ｃ１を備えている。

制御定数設定部１１で設定される制御定数は、各パワーコンディショナＰＣＳ用いられる交流過電圧（ＯＶＲ）検出閾値等の各種の整定値である。

システム制御装置ＳＣを構成する各機能ブロックも、パワーコンディショナＰＣＳの制御部と同様にマイクロコンピュータ及び記憶部（メモリ）や入出力デバイス等のハードウェアと、マイクロコンピュータで実行されメモリに記憶された制御プログラム等のソフトウェアで構成されている。

通信部Ｃ１，Ｃ２はＲＳ４８５規格等に基づいて２線式の半二重シリアル通信を行なうためのインタフェースであり、親局として機能するシステム制御装置ＳＣからの各ポーリングに、子局であるパワーコンディショナＰＣＳが応答するポーリング／セレクティング方式で相互にデータが送受信される。そのため、各パワーコンディショナＰＣＳには予め固有のＩＤが設定されている。

システム制御装置ＳＣから送信されるフレームデータを構成するヘッダー部に各ＩＤが設定され、データ部に起動／停止／再起動等のコマンドが設定される。データ部がヌルである場合にポーリングコマンドとなる。各パワーコンディショナＰＣＳは自己に設定されたＩＤを含むポーリングコマンドを受信すると、自己の状態を示すステータス情報をデータ部に書き込んで返信する。ステータス情報には時刻情報、正常または異常の何れかのステータスコード、及び異常の場合には異常コードが送信され、正常の場合には停止または起動等のサブコードが送信される。

管理者がシステム制御装置ＳＣの操作部に備えた各種の操作スイッチを操作することにより、各パワーコンディショナＰＣＳに対する統括制御が実行される。例えば、起動スイッチが操作されると、各パワーコンディショナＰＣＳに対して起動指令が送信されて統括制御が開始され、停止スイッチが操作されると各パワーコンディショナＰＣＳに対して停止指令が送信されて統括制御が終了する。

図１（ａ）には、システム制御装置ＳＣに、同期マスターとして機能する１台のパワーコンディショナＭ−ＰＣＳと、スレーブとして機能する７台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが通信線（ＲＳ４８５）を介して接続された構成が示されている。通信線（ＲＳ４８５）にはさらにモニタＰＣが接続され、システム制御装置ＳＣで管理される各パワーコンディショナＰＣＳの情報がモニタＰＣを介して遠隔地の管理者の端末と無線または優先の通信媒体を介して接続可能に構成されている。

パワーコンディショナＭ−ＰＣＳの同期信号生成／処理部９（図３（ａ）参照）から出力される同期信号が同期信号線を介して各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳに入力され、各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが連系リレーＲｙ（図３（ａ）参照）を介して系統線に接続されている。

パワーコンディショナＭ−ＰＣＳの同期信号生成／処理部９では、系統電圧の周波数と同期した同一周波数の方形波が生成され、各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳの同期信号生成／処理部９に入力される。

管理者がシステム制御装置ＳＣの操作部に備えた起動スイッチを操作すると、システム制御装置ＳＣから各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳに起動コマンドが送信され、各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが起動される。

同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳは、連系リレーＲｙを閉じて、系統電圧／電流センサ６で検知された系統電圧及び電流に基づいて連系可能なようにインバータ３を制御するとともに、同期信号を生成して同期信号線に出力する。

スレーブとして機能するパワーコンディショナＳ−ＰＣＳは同期信号が入力されると、連系リレーＲｙを閉じて、系統電圧／電流センサ６で検知された系統電圧及び電流に基づいて連系可能なようにインバータ３を制御する。

各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳに備えた単独運転検知部７は、同期信号に同期して同じ方向に出力電流の位相を変動させるように制御して単独運転状態か否かを検知する。

単独運転検知部７によって単独運転状態にあると判定されたパワーコンディショナＳ−ＰＣＳは解列または停止して、その要因と解列または停止した状態をシステム制御装置ＳＣに送信する。

図１（ｂ）には、単独運転状態が検知され、全てのパワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが停止した状態が示されている。系統電圧波形も同期信号波形も零を示ししている。

また、何らかの要因で故障したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳも解列または停止して、その要因と解列または停止した状態をシステム制御装置ＳＣに送信する。システム制御装置ＳＣは、パワーコンディショナＳ−ＰＣＳから送信された情報を記憶部１６に記憶するとともに、モニタＰＣに出力する。

各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳには、単独運転状態にあると判定して解列または停止した後に、個別に再起動させる操作部が設けられ、管理者が手動で操作部を操作することによりパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが再起動可能に構成されている。再起動されたパワーコンディショナＳ−ＰＣＳからその旨の情報がシステム制御装置ＳＣに送信される。

管理者がシステム制御装置ＳＣの操作部に備えた停止スイッチを操作すると、システム制御装置ＳＣから各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳに停止コマンドが送信され、パワーコンディショナＭ−ＰＣＳは解列して同期信号を停止し、各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳも解列して停止する。

系統電源に接続された負荷の変動等により周波数が急変するような場合等に、個々のパワーコンディショナで単独運転状態であるとの誤検出が発現する場合がある。誤検出で系統とへの連系を停止したパワーコンディショナの動作を復帰するために、その都度、管理者が個々のパワーコンディショナを再起動操作するのは非常に煩雑である。

そこで、システム制御装置ＳＣに備えた確度判定部１４及び自動復帰制御部１５は、協働して単独運転状態であるとの誤検出により解列または停止したパワーコンディショナを自動的に再起動可能に構成されている。以下に詳述する。

確度判定部１４は、通信線を介して各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳから情報を集信して、第１の所定時間ｔ１内に解列または停止したパワーコンディショナの台数と、その要因を把握し、システム全体としての単独運転検知確度を判定する。

確度判定部１４により単独運転検知確度が低いと判定される場合に、自動復帰制御部１５は解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに通信線を介して再起動信号を出力し、再起動信号を受信した各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳは管理者による再起動操作と同様にして自動的に再起動する。従って、管理者による再起動のための入力操作が為されなくても、自動的に発電動作状態に復帰されるようになる。

確度判定部１４は、第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下である場合に単独運転検知確度が低いと判定するように構成することが好ましい。

第１の所定時間ｔ１は、単独運転発生から解列までの許容時間内の任意の時間に設定すればよく、本実施形態では６０秒に設定されている。台数閾値は、システムに接続されているパワーコンディショナの全台数を基準にして、誤判定であることの確からしさを規定する任意の確率で設定することができ、本実施形態では２に設定されている。例えば、１０台のパワーコンディショナが接続されているシステムで台数閾値を２に設定すると、８割の確率で誤判定と判断することができる。尚、ノイズ等に起因する誤検知を厳しく判定するために、システムに接続されているパワーコンディショナの台数に依存せず、一律に台数閾値を２に設定することも可能である。

図２（ａ）は、第１の所定時間ｔ１で２台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが単独運転状態と判定して解列または停止した状態が示されている。この場合、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの台数が閾値２以下となるので、自動復帰制御部１５により該当するパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに再起動信号が送信されて、図１（ａ）のように全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが適正に連系動作する。

尚、自動復帰制御部１５から送信される再起動信号は、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳ以外に、全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに送信されてもよく、当該再起動信号により全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが再起動するように構成されていてもよいし、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳのみが再起動するように構成されていてもよい。

図２（ｂ）は、第１の所定時間ｔ１で４台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが単独運転状態と判定して解列または停止した状態が示されている。この場合、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの台数が閾値２より多い４となるので、自動復帰制御部１５より再起動信号が出力されることはなく、仮に誤検知であっても解列または停止した状態が維持される。

つまり、確度判定部１４は、単独運転検知のみの要因であっても、所定時間ｔ１内に解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値より多い場合に、単独運転検知確度が高いと判定する。

以上の説明の通り、本発明による分散型電源のシステム制御方法は、系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続され、単独運転状態を検知すると解列または停止する単独運転検知部を各パワーコンディショナに備えている分散型電源システムの制御方法であって、通信線を介して把握される第１の所定時間ｔ１内に解列または停止したパワーコンディショナの台数及び要因に基づいて単独運転検知確度を判定する確度判定ステップと、確度判定ステップにより単独運転検知確度が低いと判定されると、解列または停止したパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する自動復帰制御ステップを備えて構成されている。

以下に別実施形態を説明する。
確度判定部を、解列または停止したパワーコンディショナの要因に単独運転検知以外の要因が含まれる場合に確度判定を中止するように構成してもよい。単独運転検知以外の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合にはシステムの信頼性を優先して確度判定事体を中止し、自動的に再起動することを回避することができる。

確度判定部は、第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下であっても、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、単独運転検知確度が低いとは判定しないように構成され、自動復帰制御部は、確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されず、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナであっても、再起動信号を出力しないように構成されていてもよい。

確度判定部は、分散型電源のシステムに接続されているパワーコンディショナのうち、第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数、及び他の要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数を把握し、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下であっても、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合には単独運転検知確度が低いとは判定しない。その結果、当該パワーコンディショナは自動復帰制御部により自動復帰されることがなく、信頼度の高い安全性が保たれるようになる。

確度判定部は、第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知を含む要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下である場合に、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナに対して単独運転検知確度が低いと判定し、自動復帰制御部は、確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されたパワーコンディショナのみに通信線を介して再起動信号を出力するように構成してもよい。

システム全体として解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下で比較的安定していると判断される場合で、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナのみが自動復帰されるので、信頼性の高い状態で再起動されるようになる。

尚、自動復帰制御部１５から送信される再起動信号は、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳ以外に、全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに送信されてもよく、当該再起動信号により単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳのみが再起動するように構成されていればよい。

上述したパワーコンディショナは、単独運転検知部により単独運転検知すると直ちに解列または停止して、その旨の情報をシステム制御装置の確度判定部に送信するように構成されているが、単独運転検知部により単独運転検知した場合に、直ちに解列または停止することなく通信線を介して単独運転検知した旨の情報を確度判定部に出力し、第１の所定時間ｔ１よりも長い第２の所定時間ｔ２内にシステム制御装置の自動復帰制御部から再起動信号が入力されない場合に解列または停止するように構成してもよい。

個々のパワーコンディショナは、単独運転検知した場合に、第１の所定時間ｔ１よりも長い第２の所定時間ｔ２を経過するまでに、自動復帰制御部から再起動信号が入力されない場合に単独運転検知が正しいと認識して解列または停止し、自動復帰制御部から再起動信号が入力されると、誤検知であったと認識してそのまま継続して、或いは再度連系するのである。

第２の所定時間ｔ２は、ｔ１＜ｔ２≦２ｔ１の範囲の値に設定すればよく、ｔ１＜ｔ２≦１．５ｔ１の範囲の値に設定することが好ましい。少なくとも時間ｔ１経過後に確度判定部の判定結果に基づいて自動復帰制御部が再起動信号を出力し、パワーコンディショナがその再起動信号を受信するのに必要な時間より僅かに長い時間を確保できればよい。

上述した実施形態では、システム制御装置ＳＣとパワーコンディショナＰＣＳが別の装置として構成された例を説明したが、パワーコンディショナＰＣＳにシステム制御装置ＳＣとしての機能を組込んでもよい。

図４（ａ），（ｂ）には、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳにシステム制御装置ＳＣが組み込まれ、当該パワーコンディショナＭ−ＰＣＳが通信親局として機能するように構成された例が示されている。

図１（ａ），（ｂ）に対応して、図４（ａ）は全てのパワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが正常に作動している状態が示され、図４（ｂ）は単独運転状態となり、全てのパワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが解列または停止した状態が示されている。

図５（ａ）は、第１の所定時間ｔ１で２台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが単独運転状態と判定して解列または停止した状態が示されている。一方のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳは単独運転検知のみの要因で解列または停止し、他方のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳは単独運転検知以外に他の要因が重なっている。

第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知を含む要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの台数が閾値２以下であるので、確度判定部１４は、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに対して単独運転検知確度が低いと判定し、自動復帰制御部１５は、確度判定部１４により単独運転検知確度が低いと判定されたパワーコンディショナＳ−ＰＣＳのみに通信線を介して再起動信号を出力するように構成されている。図５（ｂ）は、再起動信号により一方のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが再起動された状態が示されている。

図６（ａ）は、第１の所定時間ｔ１で２台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが単独運転状態と判定して解列または停止し、他の２台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが単独運転検知以外の要因で停止した状態が示されている。

この場合、第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの台数が閾値２以下であるので、確度判定部１４は、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに対して単独運転検知確度が低いと判定し、自動復帰制御部１５は、確度判定部１４により単独運転検知確度が低いと判定されたパワーコンディショナＳ−ＰＣＳのみに通信線を介して再起動信号を出力するように構成されている。図６（ｂ）は、再起動信号により２台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが再起動された状態が示されている。

逆に、第１の所定時間ｔ１内に単独運転検知を含む要因で解列または停止したパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの台数が閾値２より多いと判定して、確度判定部１４は、単独運転検知確度が低いとは判定せずに、解列または停止した全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの状態を維持するように構成してもよい。これにより、厳格な基準で安全性が確保されるようになる。

同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳが単独運転状態と検出した場合には、他のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳの単独運転検出状態にかかわらず、同期信号を停止して全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳを停止させてもよい。通常、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳは他のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳより上流側で系統に接続されているため誤検知の確率も低く、信頼性が高いためである。

尚、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳが単独運転状態と誤検知した場合には、上述したように同期信号が停止するため、全てのパワーコンディショナＳ−ＰＣＳも単独運転状態の検知に関わらず解列または停止することになる。

そこで、そのようなパワーコンディショナＭ−ＰＣＳが単独運転状態と誤検知した場合に対応して自動復帰可能に構成する態様を以下に説明する。

パワーコンディショナＭ−ＰＣＳが単独運転検知した場合に、直ちに解列または停止することなく他のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳに対して同期信号を継続して出力するとともに、通信線を介して単独運転検知した旨の情報を確度判定部に出力し、第１の所定時間ｔ１よりも長い第２の所定時間ｔ２内にシステム制御装置の自動復帰制御部から再起動信号が入力されない場合に解列または停止するとともに、同期信号を停止するように構成すればよい。

システム制御装置がパワーコンディショナＭ−ＰＣＳに組み込まれる態様であっても同様に構成することができる。

上述した実施形態では、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳから同期信号が出力され、他のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが同期信号に同期して単独運転検知する例を説明したが、本発明は同期信号の有無にかかわらず能動的または受動的方式の何れかまたは双方を用いて単独運転検知する全てのパワーコンディショナに適用できることはいうまでもない。

パワーコンディショナＰＣＳが、単独運転状態を検知した場合に系統から解列して、自動的に自立運転する自立運転制御部を備えている場合には、少なくとも所定時間ｔ１以上の遅延時間を経た後に自立運転するように構成することが望ましい。システム制御部から自動復帰信号が送信される可能性がある時間に自立運転することを回避するためである。

以上、本発明による分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナの複数の実施形態を説明したが、上述した各実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

１：太陽光発電装置
２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３：インバータ
４：インバータ制御部
５：ＬＣフィルタ
６：系統電圧/電流センサ
７：単独運転検知部
８：系統連系保護部
９：同期信号生成／処理部
１４：確度判定部
１５：自動復帰制御部
Ｃ１，Ｃ２：通信部
ＰＣＳ：パワーコンディショナ
ＳＣ：システム制御部

Claims (9)

1. 系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続され、単独運転状態を検知すると解列または停止する単独運転検知部を各パワーコンディショナに備えている分散型電源のシステム制御装置であって、
   前記通信線を介して把握される第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数及び要因に基づいて単独運転検知確度を判定する確度判定部と、
   前記確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されると、解列または停止したパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する自動復帰制御部と、
   を備えている分散型電源のシステム制御装置。
2. 前記確度判定部は、解列または停止したパワーコンディショナの要因に単独運転検知以外の要因が含まれる場合に確度判定を中止する請求項１記載の分散型電源のシステム制御装置。
3. 前記確度判定部は、前記第１の所定時間内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下である場合に単独運転検知確度が低いと判定する請求項１記載の分散型電源のシステム制御装置。
4. 前記確度判定部は、前記第１の所定時間内に単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下であっても、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、単独運転検知確度が低いとは判定しないように構成され、
   前記自動復帰制御部は、前記確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されず、他の要因で解列または停止したパワーコンディショナが存在する場合に、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナであっても、前記再起動信号を出力しないように構成されている請求項３記載の分散型電源のシステム制御装置。
5. 前記確度判定部は、前記第１の所定時間内に単独運転検知を含む要因で解列または停止したパワーコンディショナの台数が所定の閾値以下である場合に、単独運転検知のみの要因で解列または停止したパワーコンディショナに対して単独運転検知確度が低いと判定し、
   前記自動復帰制御部は、前記確度判定部により単独運転検知確度が低いと判定されたパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する請求項１記載の分散型電源のシステム制御装置。
6. 前記第１の所定時間が６０秒に設定され、前記所定の閾値が２に設定されている請求項３から５の何れかに記載の分散型電源のシステム制御装置。
7. 系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続され、単独運転状態を検知すると解列または停止する単独運転検知部を各パワーコンディショナに備えている分散型電源システムの制御方法であって、
   前記通信線を介して把握される第１の所定時間内に解列または停止したパワーコンディショナの台数及び要因に基づいて単独運転検知確度を判定する確度判定ステップと、
   前記確度判定ステップにより単独運転検知確度が低いと判定されると、解列または停止したパワーコンディショナに前記通信線を介して再起動信号を出力する自動復帰制御ステップと、
   を備えている分散型電源のシステム制御方法。
8. 前記通信線を介して接続された他のパワーコンディショナと通信する親局として機能し、請求項１から６の何れかに記載の分散型電源のシステム制御装置が組み込まれているパワーコンディショナ。
9. 請求項１から６の何れかに記載の分散型電源のシステム制御装置により制御されるパワーコンディショナであって、
   前記単独運転検知部により単独運転検知された場合に、解列または停止することなく前記通信線を介して単独運転検知した旨の情報を前記確度判定部に出力し、前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間内に前記自動復帰制御部から再起動信号が入力されない場合に解列または停止するように構成されているパワーコンディショナ。

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