JP2016197947A - 事故検出装置、この装置を備えた遮断器、および系統解列検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電圧低下を伴わずに上位の商用電源系統で停電が発生したことを精度良く検知すること。【解決手段】 商用電源系統と負荷側の自家用発電機とが分離遮断器の介装された母線を介して連系運用されている電力系統の事故を検出する事故検出装置において、母線の電圧計測値を入力して電圧に同期した正弦波と電圧周波数とを演算して出力する位相同期部と、前記正弦波の値と負荷側の電流計測値とを乗算することによって仮想有効電力を算出する仮想電力算出部と、電圧周波数の変動を監視し、所定値以上の変化があったか否かを判定する周波数判定部と、仮想有効電力値と、周波数判定部の判定の結果とをもとに、自家用発電機が前記商用電源系統から解列したと判定する上位開放判別部とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、商用電源系統側と負荷側の自家用発電機とが分離遮断器を介して連系されている電力系統の事故や故障の発生を検出する事故検出装置、この装置を備えた遮断器、および系統解列検出方法に関する。

図７に従来の一般的な電力系統構成を示す。図７（a）に示す電力系統構成は、自家用発電機１１を有する需要家あるいは小規模系統と商用電源系統１０とを受電変圧器１２を介して連系している。商用電源系統１０と受電変圧器１２までの送電系統に遮断器２２が介装されている。なお、商用電源系統１０から受電変圧器１２までの送電系統に他需要家１３が連系されていても良い。

図７（a）において、受電変圧器１２の二次側の母線１４ａには、一般負荷１６が繋がっている。また、母線１４ａに分離遮断器１５を介して繋がる母線１４ｂには系統事故の際にも極力停止を防ぎ運転を継続させる必要のある重要負荷１７と自家用発電機１１が繋がっている。すなわち、図７（ａ）において、分離遮断器１５は自家用発電機１１および重要負荷１７が繋がる系統と、商用電源系統１０から供給される電力の電圧変換を行う受電変圧器１２および一般負荷１６が繋がる系統とを連系させる役割を担っている。

事故検出装置２０は、計器用変圧器１９および計器用変流器１８を用いて、母線１４ａの電圧および分離遮断器１５に流れる電流を計測し、計測した電圧値，電流値に基づいて分離遮断器１５への遮断指令を生成して出力する。分離遮断器１５はこの遮断指令に基づいて開放動作を実行する。

この受電変圧器１２から負荷側の系統における分離遮断器１５と事故検出装置２０の設置位置は、図７（ａ）に限らず需要家の設備の設置状況に応じた構成が採られる。たとえば図７（ｂ）は、図７（a）の分離遮断器１５を受電変圧器１２と母線１４の連系点に設けた構成例である。

図７において、上位系の商用電源系統側で落雷などによる故障が原因で電圧低下が生じた場合には、重要負荷１７や自家用発電機１１などを保護する目的から分離遮断器１５を動作させて、高速に商用電源系統１０から重要負荷１７と自家用発電機１１などを解列させる必要がある。

一方、分離遮断器１５から自家用発電機側で短絡・地絡故障が発生した場合に、重要負荷１７と自家用発電機１１などを商用電源系統１０から解列させると、解列後の自家用発電機側の電圧が不安定になり、場合によっては自家用発電機１１が故障して停電になる可能性もある。このため、自家用発電機側で電圧低下が発生した場合には、自家用発電機１１を解列させないのが一般的である。

したがって、事故検出装置２０において分離遮断器１５から見た事故方向の判別が重要になるが、従来は事故が分離遮断器１５の一次側（商用電源系統側）の回線で発生したものか、二次側（自家用発電機側）の回線で発生したものかを判別する際に、計測した電圧変化分および電流変化分の大きさで事故を検知し、電圧の極性と電流変化分の極性すなわち変化が正方向か負方向かを比較することにより事故方向を判別している。（例えば、特許文献１，２を参照のこと。）

特許第４９２１６５６号公報 特許第３２７４２２２号公報

ところで、図７において、受電変圧器１２の商用電源系統１０側に設けられた遮断器２２が電力不足や事故点解列のために需要家に通告することなく開放されることにより停電が発生する場合がある。以下、需要家に通告されることなく商用電源系統側の遮断器２２が開放されることにより発生する停電を無計画停電という。

この無計画停電の際に、図３に示すように自家用発電機１１により負荷側の電圧が維持され、事故検出装置２０が電圧低下を検知できない場合がある。

なお、図３において図３（ａ）は遮断器２２の動作タイミングを表し、波形の立ち上がり時点で遮断器２２が開放されたことを示している。このとき、自家用発電機１１の出力が増加して母線１４に繋がる全負荷の消費電力と自家用発電機１１の供給電力とが一時的にバランスすることにより、図３（ｃ）に示すように分離遮断器１５に流れる電流は変化するものの、母線１４の電圧は図３（ｂ）に示すように変化しない。

このように商用電源系統からの解列時に電圧低下が生じない状況下においては、上述した従来の事故方向判別方法による事故検出装置２０では事故発生の検知ができず、分離遮断器１５へ開放指令を送信しない。また無計画停電の場合は、需要家は事前通告がないため予め分離遮断器１５を開放状態にすることができない。

そうなると自家用発電機１１は図７における他需要家１３など本来電力供給対象以外の負荷へ電力を供給することになるため、自家用発電機１１が過負荷状態となり、場合によっては自家用発電機１１が停止し重要負荷１７に電力を供給できない事態が発生する虞がある。

本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、負荷側の電圧低下を伴わずに商用電源系統が停電あるいは電源喪失したことを精度良く検知することのできる事故検出装置、この装置を備えた遮断器、および系統解列検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る事故検出装置は、商用電源系統と負荷側の自家用発電機とが分離遮断器の介装された母線を介して連系運用されている電力系統の事故や故障の発生を検出する事故検出装置であって、
前記母線の電圧計測値を入力して電圧に同期した正弦波と電圧周波数とを演算して出力する位相同期部と、
前記正弦波の値と負荷側の電流計測値とを乗算することによって仮想有効電力を算出する仮想電力算出部と、
前記電圧周波数の変動を監視し、所定値以上の変化があったか否かを判定する周波数判定部と、
前記仮想有効電力と、前記周波数判定部の判定の結果とをもとに、前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したと判定する上位開放判別部と、
を備えることを特徴とする。

本発明による上位開放判別部は、電圧の変動を判定要素に含めず、その一方で周波数を判定要素に含めているので、自家用発電機によって電圧が維持されている場合や太陽光発電装置が負荷側に接続されているような場合であっても、商用電源系統側での停電を検知して自家用発電機が前記商用電源系統から解列したことを精度良く判定することができる。この上位開放判別部の判定の結果に基づいて分離遮断器へ開放指令を出力したり、あるいは、画面に表示して監視員に判定結果を通知したりする。なお、この事故検出装置は単独で構成することもきるが、遮断器と一体として構成するようにしても良い。

さらに本発明に係る事故検出装置の前記周波数判定部は、
前記電圧周波数の定常値からの変化分が予め定めた閾値Ａを超えたときに異常検知出力を行う短時間変動監視手段と、
前記電圧周波数の定常値からの変化分が予め定めた閾値Ｂを超え、且つ一定時間継続したときに異常検知出力を行う長時間変動監視手段と、を備え、
前記上位開放判別部は、
前記周波数判定部の前記長時間変動監視手段から異常検知出力があったとき、
または、前記仮想有効電力の所定時間における定常値からの変化分が所定値を超え、かつ前記周波数判定部の前記短時間変動監視手段から異常検知出力があったときに、
前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したと判定することを特徴とする。
本発明では、電圧周波数の変化に大小二つの閾値を設け、小さい方の閾値を用いた周波数変動監視には仮想有効電力の条件を加えることにより、仮想有効電力が変動するような上位系（商用電源系統）の停電に対しては即座に反応するようにする。また仮想有効電力が変動しないような場合であっても、大きい方の閾値を用いた周波数変動監視によって上位系の停電を監視できるようにする。この場合、誤動作を防ぐために一定の時間変動が継続することを条件にする。なお、周波数判定部は、長時間変動監視手段を備えず短時間変動監視手段のみでも機能する。この場合は上位開放判別部では長時間変動監視手段から異常検知出力があったときという条件を解列判定条件から除外する。

本発明に係る系統解列検出方法は、自家用発電機が商用電源系統と連系運用されている電力系統において、前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したことを検出する系統解列検出方法であって、
前記自家用発電機の接続されている母線の電圧計測値を入力して電圧に同期した正弦波と電圧周波数とを演算し、
前記正弦波の値と負荷側の電流計測値とを乗算することによって仮想有効電力を算出し、前記仮想有効電力および前記電圧周波数の各変化量に基づいて、前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したことを検出することを特徴とする。

本発明によれば、負荷側の電圧低下を伴わないような上位系の電源喪失を精度良く検出することができる。

本発明の実施の形態による事故検出装置の機能ブロック図である。 図１の事故方向判別部、電力変化方向判別部、周波数判定部、および上位開放判別部の機能ブロック図である。 図７，図８の電力系統構成において、商用電源系統の遮断器２２が開放されたときの信号波形を表した図であり、図３（ａ）は遮断器２２の動作タイミング図、図３（ｂ）は母線の電圧波形図、図３（ｃ）は分離遮断器に流れる電流波形図、図３（ｄ）は分離遮断器における有効電力変化分の波形図である。 図８の電力系統構成において、太陽光発電装置出力の変化と各信号波形を表した図であり、図４（ａ）は太陽光発電装置の有効電力の変化を表した波形図、図４（ｂ）は母線の電圧波形図、図４（ｃ）は分離遮断器に流れる電流波形図、図４（ｄ）は分離遮断器における有効電力変化分の波形図である。 図７，図８の電力系統構成において、商用電源系統の遮断器２２が開放されたときの信号波形を表した図であり、図５（ａ）は遮断器２２の動作タイミング図、図５（ｂ）は母線の電圧波形図、図５（ｃ）は分離遮断器に流れる電流波形図、図５（ｄ）は分離遮断器における有効電力変化分の波形図、図５（ｅ）は分離遮断器における無効電力変化分の波形図、図５（ｆ）は分離遮断器における周波数変化分の波形図である。 図８の電力系統構成において、太陽光発電装置出力の変化と各信号波形を表した図であり、図６（ａ）は太陽光発電装置の有効電力の変化を表した波形図、図６（ｂ）は母線の電圧波形図、図６（ｃ）は分離遮断器に流れる電流波形図、図６（ｄ）は分離遮断器における有効電力変化分の波形図、図６（ｅ）は分離遮断器における無効電力変化分の波形図、図６（ｆ）は分離遮断器における周波数変化分の波形図である。 従来技術および本発明の実施の形態に適用される電力系統構成の一例を示す図であり、図７（ａ）は分離遮断器が一般負荷と重要負荷・自家用発電機との間に介装されている例、 図７（ｂ）は分離遮断器が受電変圧器と一般負荷・重要負荷・自家用発電機との間に介装されている例である。 従来技術および本発明の実施の形態に適用される太陽光発電システムが接続された電力系統構成の一例を示す図であり、図８（ａ）は分離遮断器が一般負荷と重要負荷・自家用発電機・太陽光発電装置との間に介装されている例、図８（ｂ）は分離遮断器が受電変圧器と一般負荷・重要負荷・自家用発電機・太陽光発電装置との間に介装されている例である。

以下に本発明の実施形態における事故検出装置および停電検出方法について説明する。
本実施の形態による事故検出装置は、電圧、電流の各入力信号に基づいて事故の方向を判定する事故方向判別処理、電圧降下量と後述する仮想有効電力とをもとに商用電源側の事故か、負荷側の事故かを判定する電力変化方向判別処理、商用電源側の電源喪失（停電）を検知する上位開放判別処理を実行する。各判別処理の結果に基づいて分離遮断器への開放指令が出力される。

上記各処理のうち、上位開放判別処理が本実施の形態における最も特徴的なところであり、これにより図７に例示する系統構成における上位の商用電源側の停電（電源喪失）を検知するのみでなく、図８に示すような負荷側に太陽光発電装置２１が接続された系統構成においても、誤作動を防止して精度の良い停電検出を可能にする。

以下、本実施の形態の構成作用について各処理ごとに図面を参照しながら説明する。
（事故方向判別処理）
図１は、本実施の形態による事故検出装置の機能ブロック図である。この図において、電圧形状記憶部４０は、計器用変圧器１９を介して取得した三相の電圧計測値Ｖｍをそれぞれ入力し、バンドパスフィルタ、むだ時間、あるいは位相同期（以後、PLL:Phase Locked Loop）により、短時間（例えば１サイクル）の電圧形状を各相ごとに記憶して出力する。そのため、定常時においては電圧形状記憶部４０の出力Ｓ４０と電圧計測値Ｖｍは殆ど一致する。

電流変化検出部４１は、計器用変流器１８を介して入力した三相の電流計測値Ｉｍをそれぞれ入力する。そして、電流計測値Iｍにバンドパスフィルタ、むだ時間、あるいはＰＬＬなどを通した値（すなわち定常時の値）を電流計測値Iｍから減算することにより、各相ごとに電流変化分を検出して出力する。そのため、電流変化が無い場合には、電流変化検出部４１からの出力Ｓ４１は"０"となる。

極性判別部３０は、電圧形状記憶部４０の出力Ｓ４０および電流変化検出部４１の出力Ｓ４１を入力する。そして極性判別部３０は、出力Ｓ４０が正の閾値を超えた場合、すなわち出力Ｓ４０の値から当該正の閾値を減算した値が正の場合は正極性と判定し、これを正極性１の状態とする。一方、出力Ｓ４０が負の閾値を下回った場合、すなわち出力Ｓ４０の値から当該負の閾値を減算した値が負の場合は負極性と判定し、これを負極性１の状態とする。なお、出力Ｓ４０が負の閾値以上かつ正の閾値以下である場合は、無極性１の状態とする。

同様に、電流変化検出部４１の出力Ｓ４１が正の閾値を超えた場合は正極性と判定し、これを正極性２の状態とする。また、出力Ｓ４１が負の閾値を下回った場合は負極性と判定し、これを負極性２の状態とする。各閾値は定常時の変動等を考慮して誤動作しない程度に任意に設定することができる。なお、出力Ｓ４１が負の閾値以上かつ正の閾値以下である場合は、無極性２の状態とする。

極性判別部３０は、出力Ｓ４０および出力Ｓ４１の状態が、正極性１の状態かつ正極性２の状態のとき、または負極性１の状態かつ負極性２の状態のときに出力Ｓ３０１として"１"を出力する。出力Ｓ４０および出力Ｓ４１の状態が、これ以外の状態のときは、極性判別部３０は出力Ｓ３０１として"０"を出力する。これ以外の状態とは、出力Ｓ４０が無極性１の状態または出力Ｓ４１の状態が無極性２の状態の場合を含む。

極性判別部３０は、また、正極性１かつ負極性２の状態のとき、または負極性１かつ正極性２の状態のときに出力Ｓ３０２として"１"を出力する。これ以外の状態のときは、極性判別部３０は出力Ｓ３０２として"０"を出力する。

電圧降下検出部３１は、各相の電圧計測値Ｖｍを入力し、定常時の電圧に対して予め定めた閾値以上に電圧が降下した場合は、電圧降下を検出したことを通知する出力Ｓ３１として"１"を出力する。ちなみに電圧変化の検出方法は、バンドパスフィルタとの差分、座標変換（ｄｑ変換）によるｄｑ軸成分、ウインドウコンパレータあるいは実効値電圧値にて抽出するなど従来の技術を用いることができる。なお、これら全ての電圧変化検出方法の論理和を取り電圧降下を検出するようにしても良い。

事故方向判別部３２は、図２に示すように、出力Ｓ３０１と出力Ｓ３１の論理積を演算するＡＮＤ回路３２ａと、出力Ｓ３０２と出力Ｓ３１の論理積を演算するＡＮＤ回路３２ｂとを有しており、出力Ｓ３０１が"１"、かつ出力Ｓ３１が"１"のときは、商用電源側で事故が発生したと判定し、出力Ｓ３２１として"１"を出力する。一方、事故方向判別部３２は、出力Ｓ３０２が"１"、かつ出力Ｓ３１が"１"のときは、事故が自家用発電機側（負荷側）で発生したと判定し、出力Ｓ３２２として"１"を出力する。

図７，図８における分離遮断器１５から見て商用電源系統側で短絡・地絡事故が発生した場合は、電圧降下が発生すると共に、電流は増加方向に変化する。この場合、極性判別部３０において、電圧および電流変化の大きさは正極性１かつ正極性２の状態、あるいは負極性１かつ負極性２の状態になるため、出力Ｓ３０１は"１"、出力Ｓ３０２は"０"になる。その結果、事故方向判別部３２では出力Ｓ３２１が"１"、出力Ｓ３２２が"０"となり、事故方向は商用電源系統側と判定する。

一方、図７，図８において、分離遮断器１５から見た際の自家用発電機側（負荷側）で短絡・地絡事故が発生した場合は、電圧降下が発生すると共に、電流は減少方向に変化する。この場合、極性判別部３０において、電圧および電流変化の大きさは正極性１かつ負極性２の状態、あるいは負極性１かつ正極性２の状態になるため、出力Ｓ３０１は"０"、出力Ｓ３０２は"１"になる。その結果、事故方向判別部３２では出力Ｓ３２１が"０"、出力Ｓ３２２が"１"となり、事故方向は自家用発電機側（負荷側）と判定する。

（電力変化方向判別処理）
位相同期部３３は、各相の電圧計測値Ｖｍを入力し、ＰＬＬなどにより電圧計測値Ｖｍと同位相の正弦波を出力Ｓ３３１として出力する。このとき出力する正弦波は波高値１ＰＵの単位正弦波として出力するのが好ましい。さらに、位相同期部３３は、入力した電圧計測値のＰＬＬ出力から系統周波数を算出し、出力Ｓ３３２として出力する。

仮想電力算出部３４は、各相の電流計測値Ｉｍおよび各相ごとの電圧正弦波（出力Ｓ３３１）を入力し、この正弦波の波高値と電流計測値Ｉｍとを乗算することによって仮想有効電力を算出し、出力Ｓ３４として出力する。

電力変化方向判別部３５は、図２に示すように、仮想電力算出部３４からの出力Ｓ３４を入力して、電圧降下検出部３１からの出力Ｓ３１の値が"１"のときに、出力Ｓ３４を通過させるゲート回路３５ａ、ゲート回路３５ａの出力を所定サイクル（例えば１サイクル分）保持するラッチ回路３５ｂ、およびゲート回路３５ａの出力とラッチ回路３５ｂの出力とを比較して、増加方向にあるのか、減少方向にあるのかを判定する比較回路３５ｃを有している。なおラッチ回路３５ｂは、むだ時間、あるいは一次遅れフィルタなどにより出力Ｓ３１の値を一時的に（例えば１サイクル分）遅らせた値が"１"である場合に出力Ｓ３４を通過（出力）させるようにしても良い。

そして電力変化方向判別部３５の比較回路３５ｃは、２つの仮想有効電力値の減算値（すなわち、あるサイクルの仮想有効電力値から所定サイクル（例えば１サイクル）前の仮想有効電力値を減算した値）が正の閾値を超えた場合は、出力Ｓ３５１として"１"を出力して、商用電源側の事故と判定する。一方、比較回路３５ｃは、２つの抽出値の減算値が負の閾値を下回った場合は、出力Ｓ３５２として"１"を出力して、自家用発電機側（負荷側）の事故と判定する。

図７，図８における分離遮断器１５から見た際に、商用電源系統側にて短絡・地絡事故が発生した場合は、電圧降下が発生すると共に仮想有効電力は増加方向に変化する。この場合、電力変化方向判別部３５において、仮想有効電力の変化が正極性への変化であることを検知し、事故方向が商用電源系統側と判定する。

一方、分離遮断器１５から見た際の自家用発電機側で短絡・地絡事故が発生した場合、電力は減少方向に変化するが、電圧降下検出部３１、位相同期部３３、仮想電力算出部３４、および電力変化方向判別部３５において、電圧・電力変化の大きさを検出するとともに有効電力の変化が負極性への変化であることを検知し、事故方向が自家用発電機側と判定する。

なお、有効電力を算出する際に、電圧計測値Ｖｍと電流計測値Ｉｍとを用いることも考えられるが、この場合、電圧降下時の電圧変化によって正確な有効電力が算出できず、電力変化の方向を誤判定する虞がある。本実施の形態によれば、位相同期部３３にて生成した電圧計測値Ｖｍと同位相の電圧正弦波（出力Ｓ３３１）と電流計測値Ｉｍを用いて算出を行うので、電圧降下時の電圧変化に影響されず、精度の良い判定が可能になる。

（上位開放判別処理）
周波数判定部３７は、位相同期部３３で算出された系統周波数（出力Ｓ３３２）を入力し、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどを用いて周波数の変化分を抽出する。具体的には、周波数判定部３７の短時間変動監視手段３７ａは定常時の周波数に対する変化分ｆｄの絶対値｜ｆｄ｜が閾値Ａを超えた場合には出力Ｓ３７１として"１"を出力する。また、周波数判定部３７の長時間変動監視手段３７ｂは定常時の周波数に対する変化分ｆｄの絶対値｜ｆｄ｜が閾値Ｂを、予め定めた設定時間（ｔ１）を通して超えた場合には出力Ｓ３７２として"１"を出力する。

短時間変動監視手段３７aは無計画停電による周波数変動及び電力変動を検出することにより高速に無計画停電を検出できる。ただし、短時間変動監視手段３７aでは無計画停電時に自立系統において需給バランスが取れていることにより電圧変動だけでなく電力変動が無い場合には検出が困難である。長時間変動監視手段３７ｂは無計画停電時に自立系統において需給バランスが取れていることにより電圧変動だけでなく電力変動が無い場合に、周波数が一定時間逸脱することを判断し無計画停電を検出できる。

閾値Ａ，Ｂは通常時の連系系統における周波数変動に基づいて任意に設定することができるが、母線１４に太陽光発電装置２１が接続されているような場合は、閾値Ａはこの太陽光発電装置２１の通常運転時の周波数変動分よりも若干大きく設定し、閾値Ｂは実運用時の周波数変動よりも若干大きな値に設定するのが好ましい。また、設定時間（ｔ１）は２秒程度に設定することができる。

なお、閾値Ａを超えたかどうかは瞬時に判定しても良いが、閾値Ｂを超えたことを判定するための設定時間（ｔ１）よりも短い設定時間継続することによって判定するようにしても良い。

仮想電力算出部３４の出力Ｓ３４と、周波数判定部３７の出力Ｓ３７１および出力Ｓ３７２は上位開放判別部３８に入力される。上位開放判別部３８の変化分検出回路３８ａは、出力Ｓ３４についてハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、移動平均フィルタなどの従来技術を用いて、仮想有効電力の変化分を抽出し、変化分が閾値を超えた場合は、変化ありと判定して"１"を出力する機能を有している。判定の閾値は、通常時に生じる有効電力の変動分よりも大きく設定しており、母線１４に太陽光発電装置２１が接続されているような場合は、この太陽光発電装置２１の通常運転時の有効電力の変動分よりも大きく設定しておくのが好ましい。

この変化分検出回路３８ａの出力と、短時間変動監視手段３７ａの出力３７１は、上位開放判別部３８の論理積を演算するＡＮＤ回路３８ｂにそれぞれ入力され、このＡＮＤ回路３８ｂの出力と、長時間変動監視手段３７ｂの出力３７２は、論理和を演算するＯＲ回路３８ｃにそれぞれ入力されている。

上位開放判別部３８は、回路３８ａ〜３８ｃによって、仮想有効電力の変化分が閾値を超え、かつ出力３７１が"１"の場合、または、出力Ｓ３７２が"１"であった場合に、商用電源系統に停電が発生し、商用電源系統から解列されたものと判定する。

図７，図８における分離遮断器１５から見た際に、図３のように商用電源系統の遮断器２２が開放状態になり、商用電源系統に停電が発生した場合、それまでの定常状態において商用電源系統側から流れる有効電力があると、分離遮断器１５に流れる有効電力は解列時に減少することになる。逆にそれまでの定常状態において自家用発電機側から分離遮断器１５を通して有効電力が他の負荷へ供給されていると、解列時にその有効電力は増加することになる。

本実施の形態による上位開放判別部３８によれば、図５に示すような有効電力、周波数の変化を検知して、商用電源系統側の停電を検出し、分離遮断器１５を開放するなど適切な対応をとることが可能になる。

特に、図８に例示するような太陽光発電装置２１が接続されたシステムでは、図４のように自家用発電機１１側の太陽光発電装置２１の出力急変や、その他重要負荷の一部解列による負荷急変なども生じる場合があり、この変動分を自家用発電機１１が追従できない場合、上位系統側に電流が流れることになる。このとき、図３における分離遮断器１５における電圧，電流、有効電力変化分（図３（ｂ）〜（ｄ））と、図４における分離遮断器１５における電圧、電流、有効電力変化分の波形（図４（ｂ）〜（ｄ））から判るとおり、系統側の電圧低下が生じない無計画停電の電流変化と同様の挙動となるため、系統側の無計画停電によるものか、自家用発電機側の電力変化であるか判別が困難になる。

しかしながら、本実施の形態によれば、自家用発電機側で太陽光発電装置２１の出力急変、あるいは負荷急変が生じた場合に有効電力が変化したとしても、商用電源系統と連系している場合には図６（ｆ）に示すように、太陽光発電装置２１の出力急変、あるいは負荷急変によって周波数は殆ど変化しないことや、変化した場合においても電圧の変動による算出誤差であるため変化は大きくないことから、周波数判定部３７により急激な周波数変化および継続的な周波数変化を検知することにより、太陽光発電装置２１の出力急変、あるいは負荷急変による商用電源系統解列の誤判定を防ぐことができる。

なお上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

たとえば、事故方向判別部３２、電力変化方向判別部３５、あるいは上位開放判別部３８からの出力を事故検出装置２０や図示しない系統監視装置の画面に表示出力して監視員へ通知したり系統保護に利用したりするようにしても良い。また、本実施の形態による事故検出装置２０を分離遮断器１５や他の遮断器と一体として構成するようにしても良い。

１０ 商用電源系統
１１ 自家用発電機
１２ 受電変圧器
１３ 他需要家
１４，１４ａ，１４ｂ 母線
１５ 分離遮断器
１６ 一般負荷
１７ 重要負荷
１８ 計器用変流器
１９ 計器用変圧器
２０ 事故検出装置
２１ 太陽光発電装置
２２ 遮断器
３０ 極性判別部
３１ 電圧降下検出部
３２ 事故方向判別部
３２ａ，３２ｂ，３８ｂ ＡＮＤ回路
３３ 位相同期部
３４ 仮想電力算出部
３５ 電力変化方向判別部
３５ａ ゲート回路
３５ｂ ラッチ回路
３５ｃ 比較回路
３７ 周波数判定部
３７ａ 短時間変動監視手段
３７ｂ 長時間変動監視手段
３８ 上位開放判別部
３８ａ 変化分検出回路
３８ｃ ＯＲ回路
４０ 電圧形状記憶部
４１ 電流変化検出部

Claims (7)

1. 商用電源系統と負荷側の自家用発電機とが分離遮断器の介装された母線を介して連系運用されている電力系統の事故や故障の発生を検出する事故検出装置であって、
   前記母線の電圧計測値を入力して電圧に同期した正弦波と電圧周波数とを演算して出力する位相同期部と、
   前記正弦波の値と負荷側の電流計測値とを乗算することによって仮想有効電力を算出する仮想電力算出部と、
   前記電圧周波数の変動を監視し、所定値以上の変化があったか否かを判定する周波数判定部と、
   前記仮想有効電力と、前記周波数判定部の判定の結果とをもとに、前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したと判定する上位開放判別部と、
   を備えることを特徴とする事故検出装置。
2. 前記周波数判定部は、
   前記電圧周波数の定常値からの変化分が予め定めた閾値Ａを超えたときに異常検知出力を行う短時間変動監視手段を備え、
   前記上位開放判別部は、
   前記仮想有効電力の所定時間における定常値からの変化分が所定値を超え、かつ前記周波数判定部の前記短時間変動監視手段から異常検知出力があったときに、
   前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したと判定することを特徴とする請求項１記載の事故検出装置。
3. 前記周波数判定部は、
   前記電圧周波数の定常値からの変化分が予め定めた閾値Ａを超えたときに異常検知出力を行う短時間変動監視手段と、
   前記電圧周波数の定常値からの変化分が予め定めた閾値Ｂを超え、且つ一定時間継続したときに異常検知出力を行う長時間変動監視手段と、を備え、
   前記上位開放判別部は、
   前記周波数判定部の前記長時間変動監視手段から異常検知出力があったとき、
   または、前記仮想有効電力の所定時間における定常値からの変化分が所定値を超え、かつ前記周波数判定部の前記短時間変動監視手段から異常検知出力があったときに、
   前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したと判定することを特徴とする請求項１記載の事故検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の事故検出装置において、
   前記母線の電圧が定常値から予め定めた閾値以上低下したことを検知して出力する電圧降下検出部を備え、
   さらに、前記母線の電圧、前記分離遮断器に流れる電流の変化方向、および前記電圧降下検出部の出力に基づいて事故の方向を判定する事故方向判別部と、前記仮想有効電力の変化方向と前記電圧降下検出部の出力に基づいて前記商用電源側の事故か前記自家用発電機側の事故かを判定する電力変化方向判別部と、のうち少なくとも何れか一方を備えたことを特徴とする事故検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の事故検出装置において、
   前記上位開放判別部の判定の結果に基づいて前記分離遮断器へ開放指令を出力する、または、画面に表示することを特徴とする事故検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の事故検出装置を備えた遮断器。
7. 自家用発電機が商用電源系統と連系運用されている電力系統において、前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したことを検出する系統解列検出方法であって、
   前記自家用発電機の接続されている母線の電圧計測値を入力して電圧に同期した正弦波と電圧周波数とを演算し、
   前記正弦波の値と負荷側の電流計測値とを乗算することによって仮想有効電力を算出し、前記仮想有効電力および前記電圧周波数の各変化量に基づいて、前記自家用発電機が前記商用電源系統から解列したことを検出することを特徴とする系統解列検出方法。