JP2022125763A - 分析装置、および、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】各方式を採用する分散形電源の接続状況を分析する分析装置、および、プログラムを提供する。【解決手段】分析装置Ａ１において、配電系統Ｃの系統周波数を検出する周波数検出部１１と、周波数検出部１１が検出した系統周波数ｆを記憶部３に記録させる記録制御部１４と、系統周波数ｆの変化率Δｆを算出する変化率算出部１２と、変化率Δｆが変化したタイミングを変化点として検出する変化点検出部１３と、変化点検出部１３が検出した複数の変化点の間で記録された系統周波数ｆに基づいて、無効電力を注入する従来型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である従来型電源Ｂ１および新型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である新型電源Ｂ２の配電系統Ｃでの接続状況を分析する分析部１６とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、分析装置、および、プログラムに関する。

分散形電源を電力系統に接続する場合、分散形電源のパワーコンディショナは、単独運転を防止するための単独運転検出装置を備えている必要がある。単独運転とは、分散形電源が接続された配電系統が電力系統から切り離された場合に、分散形電源が配電系統の負荷に電力の供給を継続することである。単独運転検出装置は、単独運転を検出した場合、分散形電源を配電系統から切り離して、分散形電源から負荷への電力の供給を停止させる。単独運転の検出方法には受動方式と能動方式とがあり、様々な検出方法が開発されている。

系統連系規程（JEAC 9701-2016）では、単独運転の能動方式の検出方法として、周波数シフト方式、スリップモード周波数シフト方式、無効電力変動方式、およびQCモード周波数シフト方式などが認められている。これらの方式は、従来型能動的方式と呼ばれている。系統連系規程では、従来型能動的方式の単独運転検出装置は、停電が発生して単独運転状態になった場合、０．５秒以上１秒以内（低圧配電線との連系の場合）にパワーコンディショナを配電系統から切り離すように定められている。また、系統連系規程では、従来型能動的方式より検出を高速化させた方式として、ステップ注入付き周波数フィードバック方式が認められている。当該方式は、新型能動的方式と呼ばれている。系統連系規程では、新型能動的方式の単独運転検出装置は、停電が発生して単独運転状態になった場合、パワーコンディショナを配電系統から瞬時に切り離すように定められており、一般的には、０．１秒以上０.２秒以内に切り離すように設定されている。これらの各方式は、配電系統に積極的に無効電力を代表とする能動信号を注入し、検出された周波数の変化に応じて単独運転を検出する。したがって、配電系統に多数の分散形電源が接続されている場合、配電系統には大量の無効電力が注入される。また、無効電力の注入量は、周波数偏差に応じて増加される。したがって、系統擾乱時に各分散形電源が無効電力の注入量を増加させることで、系統電圧が振動し、電圧フリッカ現象が発生する場合がある。

電圧フリッカ現象の発生を抑制するための対策として、無効電力の注入量を抑制可能な単独運転検出装置が開発されている。例えば、特許文献１には、単独運転の可能性が低い場合に無効電力の注入量を抑制する単独運転検出装置が開示されている。また、特許文献２には、遅れ位相の無効電力と進み位相の無効電力とを交互に注入し、系統周波数の移動平均値の変化量の絶対値を積算した積算値に基づいて単独運転を検出することで、無効電力の注入量を低減しつつ、単独運転の誤検出や検出遅延を防止できる単独運転検出装置が開示されている。しかしながら、特許文献１、２に開示された単独運転検出装置は、注入量を抑制しているが、無効電力の注入を行っている。したがって、これらの単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナを用いた場合でも、電圧フリッカ現象が発生する場合がある。

特開２０１７－９３０２０号公報 特開２０１９－９２３２８号公報

電圧フリッカ現象が発生しやすい配電系統か否かは、各方式を採用する分散形電源の接続状況を把握することで確認できる。しかしながら、このような接続状況を把握する方法は、従来提案されていなかった。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、各方式を採用する分散形電源の接続状況を分析する分析装置、および、プログラムを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される分析装置は、配電系統に関する電気的な特性を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値を記憶部に記録させる記録制御部と、前記検出値の変化率を算出する変化率算出部と、前記変化率が変化したタイミングを変化点として検出する変化点検出部と、前記変化点検出部が検出した複数の変化点の間で記録された検出値に基づいて、無効電力を注入する従来型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である従来型電源および新型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である新型電源の前記配電系統での接続状況を分析する分析部とを備える。

なお、「電気的な特性」には、電圧、電流、電力（有効電力、無効電力）、および周波数などが含まれる。また、所定の高調波成分の電圧、電流、電力、および周波数なども含まれる。また、「検出部が検出した検出値」には、電圧、電流、電力、および周波数などの大きさだけでなく、偏差（基準からの変化量）および変化率なども含まれる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記変化点検出部は、第１の変化点と、その後の第２の変化点と、さらにその後の第３の変化点とを検出し、前記分析部は、前記第１の変化点と前記第２の変化点との間で記録された検出値に基づいて、前記配電系統全体の合計容量に対する前記新型電源の合計容量の割合である新型割合を推定し、前記第２の変化点と前記第３の変化点との間で記録された検出値に基づいて、前記配電系統全体の合計容量に対する前記従来型電源の合計容量の割合である従来型割合を推定する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記変化点検出部が前記第３の変化点を検出しなかった場合は、前記分析部は、前記第１の変化点と前記第２の変化点との間で記録された検出値に基づいて、前記第２の変化点が所定時刻より前であれば前記新型割合を推定し、前記第２の変化点が前記所定時刻より後であれば前記従来型割合を推定する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出部は、前記配電系統の系統電圧の周波数を前記検出値として検出する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出値とは異なる第２検出値を検出する第２検出部と、前記第２検出値を前記記憶部に記録させる第２記録制御部と、前記第２検出値の変化率を算出する第２変化率算出部と、前記第２検出値の変化率が変化したタイミングを変化点として検出する第２変化点検出部と、前記第２変化点検出部が検出した複数の変化点の間で記録された第２検出値に基づいて、前記配電系統での前記従来型電源および前記新型電源の接続状況を分析する第２分析部とを備え、前記分析部の分析結果と前記第２分析部の分析結果とに基づいて、分析を行う、前記記憶部は、さらに前記第２検出値を記録する。

本発明の第２の側面によって提供されるプログラムは、コンピュータを、配電系統に関する電気的な特性を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値を記憶部に記録させる記録制御部と、前記検出値の変化率を算出する変化率算出部と、前記変化率が変化したタイミングを変化点として検出する変化点検出部と、前記変化点検出部が検出した複数の変化点の間で記録された検出値に基づいて、無効電力を注入する従来型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である従来型電源および新型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である新型電源の前記配電系統での接続状況を分析する分析部として機能させる。

本発明によると、変化点検出部は、検出値の変化率が変化したタイミングを変化点として検出する。そして、分析部は、複数の変化点の間で記録された検出値に基づいて、前記配電系統での従来型電源および新型電源の接続状況を分析する。これにより、分析された従来型電源および新型電源の接続状況に基づいて、電圧フリッカ現象が発生しやすい配電系統であるか否かの判断が可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る分析装置を説明するためのブロック図であり、配電系統の全体構成を示す図である。 図１に示す配電系統が停電状態になって、各パワーコンディショナが単独運転状態になったときの、系統周波数の変化を示すタイムチャートである。 図１に示す配電系統Ｃが停電状態になって、各パワーコンディショナが単独運転状態になったときの、系統周波数の変化を示すタイムチャートである。 制御部１が行う分析処理を説明するためのフローチャートの一例である。 第２実施形態に係る分析装置を説明するためのブロック図であり、配電系統の全体構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る分析装置Ａ１を説明するためのブロック図であり、配電系統Ｃの全体構成を示している。

配電系統Ｃは、高圧配電系統であり、負荷Ｌ、従来型電源Ｂ１、新型電源Ｂ２、および電圧センサ９が接続されている。負荷Ｌは、電力の供給を受ける需要家である。従来型電源Ｂ１は、従来型能動的方式のうち検出のために無効電力を注入するタイプの単独運転検出装置を有するパワーコンディショナを備えた分散形電源である。無効電力を注入する従来型能動的方式には、例えば、周波数シフト方式、スリップモード周波数シフト方式などがある。従来型電源Ｂ１は、周波数変動に対して正帰還で周波数をシフトさせるように無効電力を注入する。なお、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置の検出方式は限定されない。新型電源Ｂ２は、新型能動的方式の単独運転検出装置を有するパワーコンディショナを備えた分散形電源である。配電系統Ｃ（および変圧器を介して配電系統Ｃに接続された低圧配電系統）には、負荷Ｌ、従来型電源Ｂ１、および新型電源Ｂ２がそれぞれ複数ずつ接続されている。なお、図１においては、負荷Ｌは、代表して１個だけ記載している。配電系統Ｃは、遮断器を介して電力系統に接続されている。電力系統で事故が発生した場合などに、電力系統側に設けられた保護装置によって遮断器が開放されて、配電系統Ｃが電力系統から切り離される（停電状態）。これにより、電力系統から切り離された配電系統Ｃに接続している各パワーコンディショナが単独運転状態になる。

電圧センサ９は、配電系統Ｃの電圧を検出し、検出した電圧信号を分析装置Ａ１に入力する。なお、電圧センサ９の配置位置は限定されない。また、電圧センサ９は、分析装置Ａ１の専用でなくてもよく、いずれかの従来型電源Ｂ１または新型電源Ｂ２のパワーコンディショナの制御用の電圧センサを利用してもよいし、配電系統Ｃに接続されたその他の電力機器の電圧センサを利用してもよい。

分析装置Ａ１は、停電が発生したときに、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析する。具体的には、分析装置Ａ１は、電圧センサ９から入力される電圧信号に基づいて配電系統Ｃの電圧の周波数（以下では、「系統周波数」とする）を検出し、停電が発生したときの系統周波数の変化に基づいて、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析する。

停電が発生した場合、配電系統Ｃに接続された従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の単独運転検出装置は、注入する無効電力を増加させて系統周波数を変化させ、検出した系統周波数が閾値を超えた場合に単独運転を検出する。分析装置Ａ１は、このときの系統周波数の変化に基づいて、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析する。従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置と新型電源Ｂ２の単独運転検出装置とでは、系統連系規程で定められている停電発生から切り離しまでの期限が異なる。したがって、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２が、それぞれ、配電系統Ｃにどれだけ接続されているかによって、系統周波数の変化は異なる。

図２および図３は、図１に示す配電系統Ｃが停電状態になって、各パワーコンディショナが単独運転状態になったときの、系統周波数の変化を示すタイムチャートである。各図の横軸は、停電発生を０秒とし、その後の経過時間を示している。また、各図の縦軸は系統周波数を示している。なお、本明細書で参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。

図２（ａ）は、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する従来型電源Ｂ１の合計容量の割合（以下では、「従来型割合」とする）、および、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する新型電源Ｂ２の合計容量の割合（以下では、「新型割合」とする）がともに大きい場合を示している。配電系統Ｃ全体の合計容量には、従来型電源Ｂ１の合計容量、新型電源Ｂ２の合計容量、および、その他の電源の合計容量が含まれる。その他の電源には、例えば、周波数変動に対して正帰還で周波数をシフトさせるように無効電力を注入する方式ではない従来型能動的方式の単独運転検出装置を有するパワーコンディショナを備えた分散形電源、および、発電機などが含まれる。

停電が発生すると配電系統Ｃの系統周波数が若干変化する。新型電源Ｂ２は、その周波数変化をとらえて無効電力を注入し、系統周波数を上昇または下降させる。図２（ａ）では、系統周波数が上昇した場合を示している。なお、図２（ｂ）～（ｄ）および図３（ａ）、（ｂ）の各図でも、系統周波数が上昇する場合を示す。新型電源Ｂ２は、一般的に、停電から０．１秒以上０．２秒以内に単独運転を検出して配電系統Ｃから切り離される。したがって、停電発生から無効電力が急速に注入され、系統周波数は急速に上昇する。よって、図２（ａ）に示すように、系統周波数は、停電発生（点ａ参照）から急速に上昇している。また、新型電源Ｂ２は、０．２秒以内に単独運転を検出して、無効電力の注入を停止するので、このとき、系統周波数の変化率（図２における波形の傾きに相当）は減少する。ただし、従来型電源Ｂ１は無効電力の注入を継続しているので、変化率の減少幅は限定的である。したがって、図２（ａ）に示すように、系統周波数は、経過時間が時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間（点ｂ参照）で、変化率が減少している。本実施形態では、時間Ｔ１が０．１秒であり、時間Ｔ２が０．２秒であるが、時間Ｔ１および時間Ｔ２は限定されない。そして、従来型電源Ｂ１は、１秒以内に単独運転を検出して、無効電力の注入を停止するので、このときも、系統周波数の変化率は減少する。そして、すべての従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止して、配電系統Ｃに電力が供給されなくなると、配電系統Ｃの電圧が検出されなくなるので、系統周波数も検出されなくなる。したがって、図２（ａ）に実線で示すように、系統周波数は、経過時間が時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間（点ｃ参照）で、下降に転じて、その後検出されなくなる。なお、図２（ａ）に破線で示すように、系統周波数の変化は様々で、点ｃから下降するのではなく上昇を継続する場合もある。しかし、いずれかの従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止したことで、系統周波数の変化率は減少する。本実施形態では、時間Ｔ３が０．５秒であり、時間Ｔ４が１秒であるが、時間Ｔ３および時間Ｔ４は限定されない。そして、１秒までに、すべての従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止して、系統周波数が検出されなくなる。

図２（ｂ）は、従来型割合が小さく、新型割合が大きい場合を示している。図２（ｂ）に示すように、この場合の系統周波数は、図２（ａ）の場合と同様に、停電発生（点ａ）から急速に上昇しており、点ｂまでの変化率が大きい。一方、点ｂで変化率が減少した後、点ｃで変化率が減少するまでの変化率は、図２（ａ）の場合と比較して小さい。

図２（ｃ）は、従来型割合が大きく、新型割合が小さい場合を示している。図２（ｃ）に示すように、この場合の系統周波数は、停電発生（点ａ）から急速に上昇しているが、点ｂまでの変化率が、図２（ａ）の場合と比較して小さい。一方、点ｂで変化率が減少した後、点ｃで変化率が減少するまでの変化率は、図２（ａ）の場合と同程度である。

図２（ｄ）は、従来型割合および新型割合がともに小さい場合を示している。図２（ｄ）に示すように、この場合の系統周波数は、停電発生（点ａ）から急速に上昇しているが、点ｂまでの変化率が、図２（ａ）の場合と比較して小さい。また、点ｂで変化率が減少した後、点ｃで変化率が減少するまでの変化率も、図２（ａ）の場合と比較して小さい。

図２（ａ）～（ｄ）から分かるように、新型割合が大きい場合に、点ａと点ｂとの間の変化率が大きくなる。また、従来型割合が大きい場合に、点ｂと点ｃとの間の変化率が大きくなる。したがって、停電が発生して、単独運転状態が発生した時に、点ａ（停電発生による系統周波数の変化点）と点ｂ（新型電源Ｂ２の停止による系統周波数の変化率の変化点）との間の変化率、すなわち、主に新型電源Ｂ２の無効電力注入による系統周波数の変化率に基づいて、新型割合を推定できる。また、点ｂと点ｃ（従来型電源Ｂ１の停止による系統周波数の変化率の変化点）との間の変化率、すなわち、従来型電源Ｂ１の無効電力注入による系統周波数の変化率に基づいて、従来型割合を推定できる。

図３（ａ）は、配電系統Ｃに、従来型電源Ｂ１が接続されておらず、新型電源Ｂ２だけが接続されている場合を示している。図３（ａ）に示すように、この場合の系統周波数は、図２（ａ）の場合と同様に、停電発生（点ａ）から変化率が変化する変化点（点ｂ）まで、急速に上昇している。しかし、従来型電源Ｂ１が接続されていないので、点ｂで変化率が大幅に減少する。そして、すべての新型電源Ｂ２が無効電力の注入を停止して、配電系統Ｃに電力が供給されなくなると、配電系統Ｃの電圧が検出されなくなるので、系統周波数も検出されなくなる。この場合、図２（ａ）～（ｄ）に示す点ｃの変化点は検出されない。また、この場合も、点ａと点ｂとの間の変化率に基づいて、新型割合を推定できる。

図３（ｂ）は、配電系統Ｃに、新型電源Ｂ２が接続されておらず、従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合を示している。図３（ｂ）に示すように、この場合の系統周波数も、停電発生（点ａ）から急速に上昇している。しかし、新型電源Ｂ２が接続されていないので、変化率が、図２（ａ）～（ｄ）および図３（ａ）の場合と比較して小さく、図２（ａ）の点ｂと点ｃとの間の変化率と同程度である。そして、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間で変化率は変化せず、図２（ａ）～（ｄ）に示す点ｂの変化点は検出されない。一方、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との間（点ｃ）で、従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止するので、変化率が変化する。そして、すべての従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止して、配電系統Ｃに電力が供給されなくなると、配電系統Ｃの電圧が検出されなくなるので、系統周波数も検出されなくなる。この場合、点ａと点ｃとの間の変化率に基づいて、従来型割合を推定できる。

分析装置Ａ１は、制御部１、入力部２、記憶部３、および表示部４を備えている。

入力部２は、入力ポートによって実現されており、電圧センサ９が検出した電圧信号を受け付け、デジタル信号に変換して、制御部１に出力する。

記憶部３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどのメモリによって実現されており、各種プログラムおよびデータがあらかじめ記憶されている。なお、記憶部３に記憶された各種プログラムおよびデータは、読み取り可能な記憶媒体に記憶された各種プログラムおよびデータを読み出して記憶したものであってもよいし、通信回線を介して外部のコンピュータからダウンロードして記憶したものであってもよい。また、記憶部３は、制御部１が算出した系統周波数を記録する。

表示部４は、ディスプレイを備えており、制御部１から入力される分析結果を、当該ディスプレイに表示する。

制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などによって実現されており、分析装置Ａ１の制御を行う。制御部１は、記憶部３に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、制御処理を行う。本実施形態では、制御部１は、制御プログラムに応じた演算処理を行って、入力部２から入力される電圧信号に基づいて系統周波数を算出し、記憶部３への系統周波数の記録および読み出しを行い、分析結果を表示部４に表示させる。制御部１は、機能構成として、周波数検出部１１、変化率算出部１２、変化点検出部１３、記録制御部１４、停電判定部１５、および分析部１６を備えている。

周波数検出部１１は、配電系統Ｃの系統周波数ｆを検出する。周波数検出部１１は、入力部２から入力される電圧信号に基づいて、周波数を検出する。周波数検出部１１は、例えばゼロクロス点間カウント方式により周波数を検出する。ゼロクロス点間カウント方式は、交流電圧の瞬時値がゼロレベルを交差する点（ゼロクロス点）間の時間を計測し、計測された時間の逆数から周波数を検出する方法である。なお、周波数検出部１１の周波数検出方法は限定されない。例えば、周波数検出部１１は、乗算式ＰＬＬ（Phase Locked Loop）を用いて周波数を検出してもよい。なお、本実施形態では、周波数検出部１１は、微細な変動や検出誤差を排除するために、検出した周波数の所定時間の平均値を算出し、算出した平均値を系統周波数ｆとして出力する。周波数検出部１１は、検出した系統周波数ｆを、変化率算出部１２に出力する。周波数検出部１１が本発明の「検出部」に相当し、系統周波数ｆが本発明の「検出値」に相当する。

変化率算出部１２は、周波数検出部１１が検出した系統周波数ｆに基づいて、系統周波数の変化率Δｆを算出する。変化率Δｆは、系統周波数ｆの単位時間当たりの変化量である。周波数検出部１１が検出した系統周波数ｆは、記憶部３に所定時間分記憶されており、変化率算出部１２は、記憶されている所定時間分の系統周波数ｆに基づいて変化率Δｆを算出する。なお、変化率Δｆの算出方法は限定されない。

変化点検出部１３は、変化率Δｆが変化したことを検出し、その変化のタイミングを変化点として検出する。変化点検出部１３は、変化率算出部１２から入力される変化率Δｆを閾値と比較し、変化率Δｆが閾値を超えたときに変化率Δｆが変化したと判断する。変化点検出部１３は、図２に示す点ａ、点ｂ、および点ｃを検出するための機能構成である。変化率Δｆと比較される閾値は、いずれの変化点を検出するかにより異なり、また、直前の変化率Δｆによっても異なる。変化率Δｆは、例えば、直前の変化率Δｆである変化率Δｆｘを中心として設定された範囲（Δｆｘ－Δｘ≦Δｆ≦Δｆｘ＋Δｘ）を超えたときに、変化したと判断される。Δｘは、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。なお、変化率Δｆの変化を判断する方法は限定されない。停電発生前は系統周波数ｆは一定であるので、変化率Δｆは、ほぼ「０」である。したがって、停電発生（図２における点ａ）の検出は、停電発生識別のための閾値Δｆ₀に基づいて、変化率Δｆが範囲（－Δｆ₀≦Δｆ≦Δｆ₀）を超えたか否かで判断される。変化点検出部１３は、変化率ΔｆがΔｆ₀より大きくなったか、または、－Δｆ₀より小さくなった場合に、停電が発生して変化率Δｆが変化したと判断する。Δｆ₀は、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。なお、変化点検出部１３は、系統周波数ｆが、基準値ｆ₀（例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を中心として設定された範囲（ｆ₀－ｆ₁≦ｆ≦ｆ₀＋ｆ₁）を超えたときに、停電が発生して系統周波数ｆが変化を開始した（変化率Δｆが変化した）と判断してもよい。ｆ₁は、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。

記録制御部１４は、変化点検出部１３での変化の検出に応じて、記憶部３への系統周波数ｆの記録を制御する。具体的には、記録制御部１４は、停電発生による系統周波数ｆの変化点（図２に示す点ａ）を検出したときに、系統周波数ｆの記録を開始する。また、記録制御部１４は、新型電源Ｂ２の停止による系統周波数の変化率Δｆの変化点（図２に示す点ｂ）を検出したときに、系統周波数ｆの記録を一旦終了し、記憶領域を変更して、系統周波数ｆの記録を再開する。また、記録制御部１４は、従来型電源Ｂ１の停止による系統周波数の変化率Δｆの変化点（図２に示す点ｃ）を検出したときに、系統周波数ｆの記録を終了する。これにより、点ａから点ｂまでの間の系統周波数ｆと、点ｂから点ｃまでの間の系統周波数ｆとが区別されて、記憶部３に記録される。

停電判定部１５は、実際に停電が発生したか否かを判定する。停電判定部１５は、入力部２から電圧信号が入力されなくなった場合に、停電が発生したと判定する。なお、停電判定部１５は、他の方法で停電が発生したか否かを判定してもよい。停電判定部１５が、停電が発生していないと判定した場合、変化点検出部１３による停電発生（点ａ）の検出は誤検出であったと判断され、記録制御部１４は、記憶部３に記録された系統周波数ｆのデータを消去する。一方、停電判定部１５が、停電が発生したと判定した場合、記憶部３に記録された系統周波数ｆのデータを用いて、分析部１６が分析を行う。

分析部１６は、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析する。分析部１６は、記憶部３に記録された系統周波数ｆに基づいて、従来型割合および新型割合を推定する。より具体的には、分析部１６は、点ａから点ｂまでに記録された系統周波数ｆに基づいて新型割合を推定し、点ｂから点ｃまでに記録された系統周波数ｆに基づいて従来型割合を推定する。

本実施形態では、分析部１６は、点ａから点ｂまでに記録された系統周波数ｆに基づいて、点ａと点ｂとの間の変化率Δｆ_abを算出する。分析部１６は、例えば、点ａおよび点ｂの周辺で記録されたものを除外した各系統周波数ｆから変化率を算出し、算出された複数の変化率の平均値を算出して変化率Δｆ_abとする。点ａおよび点ｂの周辺で記録された系統周波数ｆは、変化率の過渡状態での検出値なので、これを除外することで、定常状態になったときの変化率を算出できる。なお、変化率Δｆ_abの算出方法は限定されない。分析部１６は、算出した変化率Δｆ_abに基づいて、新型割合を推定する。分析部１６は、例えば、変化率Δｆ_abにあらかじめ設定された係数を乗算することで、新型割合を推定する。係数は、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。なお、新型割合の推定方法は限定されない。

また、分析部１６は、点ｂから点ｃまでに記録された系統周波数ｆに基づいて、点ｂと点ｃとの間の変化率Δｆ_bcを算出する。分析部１６は、例えば、点ｂおよび点ｃの周辺で記録されたものを除外した各系統周波数ｆから変化率を算出し、算出された複数の変化率の平均値を算出して変化率Δｆ_bcとする。点ｂおよび点ｃの周辺で記録された系統周波数ｆは、変化率の過渡状態での検出値なので、これを除外することで、定常状態になったときの変化率を算出できる。なお、変化率Δｆ_bcの算出方法は限定されない。分析部１６は、算出した変化率Δｆ_bcに基づいて、従来型割合を推定する。分析部１６は、例えば、変化率Δｆ_bcにあらかじめ設定された係数を乗算することで、従来型割合を推定する。係数は、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。なお、従来型割合の推定方法は限定されない。

なお、分析部１６は、記憶部３に記録された系統周波数ｆから図２のようなグラフを作成し、画像認識技術によって、当該グラフから新型割合および従来型割合を推定してもよい。分析部１６は、推定した新型割合および従来型割合を、表示部４に表示させる。

図４は、制御部１が行う分析処理を説明するためのフローチャートの一例である。分析処理は、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析するための処理であり、停電発生時に従来型割合および新型割合を推定する。分析処理は、分析装置Ａ１が起動されたときに実行が開始される。

まず、系統周波数ｆが取得される（Ｓ１）。具体的には、周波数検出部１１が、入力部２から入力される電圧信号に基づいて、系統周波数ｆを検出する。次に、変化率Δｆが算出される（Ｓ２）。具体的には、変化率算出部１２が検出された系統周波数ｆに基づいて変化率Δｆを算出する。次に、停電が発生したか否かが判別される（Ｓ３）。具体的には、変化点検出部１３が、変化率Δｆが範囲（－Δｆ₀≦Δｆ≦Δｆ₀）を超えたか否かを判別する。これは、図２の点ａの検出に相当する。変化率Δｆが範囲（－Δｆ₀≦Δｆ≦Δｆ₀）内であり、停電が発生していないと判別された場合（Ｓ３：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１～Ｓ３の処理が繰り返される。

変化率Δｆが範囲を超えて、Δｆ₀＜ΔｆまたはΔｆ＜－Δｆ₀となり、停電が発生したと判別された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、回数をカウントするための変数Ｘが「０」であるか否かが判別される（Ｓ４）。変数Ｘは、分析処理の開始時に「０」に初期化されている。変数Ｘが「０」である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、系統周波数ｆの記録が開始される（Ｓ５）。具体的には、記録制御部１４が系統周波数ｆの記憶部３への記録を開始する。変数Ｘが「０」でない場合（Ｓ４：ＮＯ）には、すでに記録が開始されているので、ステップＳ５の処理は行われない。

次に、変化率Δｆの変化点が検出されたか否かが判別される（Ｓ６）。具体的には、変化点検出部１３が、変化率Δｆが図２の点ｂを検出するための閾値を超えたか否かを判別する。変化率Δｆの変化点が検出されない場合（Ｓ６：ＮＯ）、変数Ｘが１増加される（Ｓ７）。次に、変数Ｘが閾値Ｘ₁を超えたか否かが判別される（Ｓ８）。閾値Ｘ₁は、新型電源Ｂ２の単独運転検出装置の切り離し期限（図２におけるＴ２であり、例えば０．２秒）が経過したか否かを判別するための値であり、切り離し期限に応じた数が設定されている。なお、変数Ｘを増加させて閾値と比較する代わりに、時間を計時して時間が経過したか否かを判別してもよい。変数Ｘが閾値Ｘ₁を超えていない場合（Ｓ８：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１～Ｓ８の処理が繰り返される。

ステップＳ６において、変化率Δｆの変化点が検出された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、系統周波数ｆの記録が一旦終了されて、再開される（Ｓ９）。具体的には、記録制御部１４が系統周波数ｆの記憶部３への記録を一旦終了し、記憶領域を変更して、系統周波数ｆの記録を再開して、ステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ８において、変数Ｘが閾値Ｘ₁を超えた場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、新型電源Ｂ２の単独運転検出装置の切り離し期限までに変化率Δｆが変化しなかったので、新型電源Ｂ２が接続されていないと判断される。この場合、ステップＳ９の処理が行われず、すなわち、系統周波数ｆの記録が継続され、ステップＳ１０に進む。次に、系統周波数ｆが取得され（Ｓ１０）、変化率Δｆが算出される（Ｓ１１）。

次に、変化率Δｆの変化点が検出されたか否かが判別される（Ｓ１２）。具体的には、変化点検出部１３が、変化率Δｆが図２の点ｃを検出するための閾値を超えたか否かを判別する。変化率Δｆの変化点が検出されない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、変数Ｘが１増加される（Ｓ１３）。次に、変数Ｘが閾値Ｘ₂を超えたか否かが判別される（Ｓ１４）。閾値Ｘ₂は、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置の切り離し期限（図２におけるＴ４であり、例えば１秒）が経過したか否かを判別するための値であり、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置の切り離し期限までの時間に応じた数が設定される。変数Ｘが閾値Ｘ₂を超えていない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１１に戻って、ステップＳ１０～Ｓ１４の処理が繰り返される。

ステップＳ１２において、変化率Δｆの変化点が検出された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、系統周波数ｆの記録が終了される（Ｓ１５）。具体的には、記録制御部１４が系統周波数ｆの記憶部３への記録を終了する。また、ステップＳ１４において、変数Ｘが閾値Ｘ₂を超えた場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置の切り離し期限までに変化率Δｆが変化しなかったので、従来型電源Ｂ１が接続されていないと判断される。この場合も、系統周波数ｆの記録が終了される（Ｓ１５）。次に、実際に停電が発生したか否かが判定される（Ｓ１６）。具体的には、停電判定部１５が、実際に停電が発生したか否かを判定する。停電が発生した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、従来型割合および新型割合が推定され、従来型割合および新型割合が表示部４に表示されて（Ｓ１７）、分析処理は終了する。具体的には、分析部１６が、記憶部３に記録された系統周波数ｆに基づいて、従来型割合および新型割合を推定する。

新型電源Ｂ２が接続されていない場合、図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間では変化点が検出されないので、ステップＳ８で「ＹＥＳ」に進んで、系統周波数ｆの記録が終了されずに継続される。そして、ステップＳ１２で変化率Δｆの変化点（図３（ｂ）の点ｃ参照）が検出されたときに（Ｓ１３：ＹＥＳ）記録が終了される。つまり、点ａが検出された後、次の変化点に相当する点ｃが検出されるのは、時刻Ｔ２より後である。この場合、ステップＳ１７では、記録された系統周波数ｆに基づいて、従来型割合のみが推定される。一方、従来型電源Ｂ１が接続されていない場合でも、図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間で変化点が検出されるので、ステップＳ６で変化率Δｆの変化点（図３（ａ）の点ｂ参照）が検出されて「ＹＥＳ」に進み、系統周波数ｆの記録が一旦終了される。その後、系統周波数ｆの記録が再開され、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との間では変化点が検出されないので、ステップＳ１４で「ＹＥＳ」に進んで、記録が終了される。つまり、点ａが検出された後、次の変化点に相当する点ｂが検出されるのは、時刻Ｔ２より前である。この場合、ステップＳ１７では、点ｂまでに記録された系統周波数ｆに基づいて、新型割合のみが推定される。本実施形態においては、時刻Ｔ２が、本発明の「所定時刻」に相当する。

ステップＳ１６において、停電が発生していない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ３での停電検出が誤検出だったので、記憶部３に記録された系統周波数ｆが消去され（Ｓ１８）、変数Ｘが「０」に初期化されて（Ｓ１９）、ステップＳ１に戻る。なお、図４のフローチャートに示す処理は一例であって、制御部１が行う分析処理は上述したものに限定されない。

なお、分析装置Ａ１は、汎用的なコンピュータにプログラムをインストールしたものであってもよいし、専用の装置であってもよい。

次に、本実施形態に係る分析装置Ａ１の作用効果について説明する。

本実施形態によると、変化点検出部１３は、変化率Δｆが変化したことを検出し、その変化のタイミングを変化点として検出する。そして、分析部１６は、停電発生による系統周波数ｆの変化点（図２に示す点ａ）から、新型電源Ｂ２の停止による系統周波数の変化率Δｆの変化点（図２に示す点ｂ）までに記録された系統周波数ｆに基づいて、新型割合を推定する。また、分析部１６は、点ｂから、従来型電源Ｂ１の停止による系統周波数の変化率Δｆの変化点（図２に示す点ｃ）までに記録された系統周波数ｆに基づいて、従来型割合を推定する。これにより、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析できるので、配電系統Ｃが電圧フリッカ現象が発生しやすい配電系統であるか否かの判断が可能である。例えば、新型割合が大きい場合は、電圧フリッカ現象が発生しやすくなっているので、当該配電系統Ｃの管理者は、各単独運転検出装置が注入する無効電力を減少させるように調整するという対応を行うことができる。

また、本実施形態によると、変化点検出部１３が３番目の変化点を検出できない場合、分析部１６は、２番目の変化点が検出されたのが時刻Ｔ２より後である場合は、記録された系統周波数ｆに基づいて、従来型割合のみを推定する。また、分析部１６は、２番目の変化点が検出されたのが時刻Ｔ２より前である場合は、記録された系統周波数ｆに基づいて、新型割合のみを推定する。これにより、分析部１６は、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２が接続されていない場合でも従来型割合を推定でき、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１が接続されていない場合でも新型割合を推定できる。

また、本実施形態によると、分析装置Ａ１は、配電系統Ｃの系統周波数ｆの変化率Δｆに基づいて分析を行う。従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の単独運転検出装置は、単独運転を検出するために、周波数偏差に応じた無効電力を注入することで系統周波数ｆをより変化させる。したがって、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況の分析に用いる電気的な特性として、系統周波数ｆは好適である。

なお、本実施形態においては、分析装置Ａ１は、周波数検出部１１が検出した、配電系統Ｃの電圧の周波数である系統周波数ｆに基づいて、分析を行う場合について説明したが、これに限られない。分析装置Ａ１は、配電系統Ｃの電流または電力の周波数を用いてもよい。また、分析装置Ａ１は、配電系統Ｃの電圧、電流、および電力（有効電力、無効電力）などの電気的な特性に基づいて、分析を行ってもよい。また、分析装置Ａ１は、３次、５次、７次などの所定の高調波成分の電圧、電流、電力、および周波数などに基づいて、分析を行ってもよい。また、分析装置Ａ１は、検出された電圧、電流、電力、および周波数などの大きさを検出した検出値に限定されず、偏差（基準からの変化量）および変化率などを用いてもよい。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態に係る分析装置Ａ２を説明するためのブロック図であり、配電系統Ｃの全体構成を示す図である。同図において、第１実施形態に係る分析装置Ａ１（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る分析装置Ａ２は、２種類の検出値を用いて分析を行う点で分析装置Ａ１と異なる。

分析装置Ａ２の制御部１は、電圧検出部２１、第２変化率算出部２２、第２変化点検出部２３、第２記録制御部２４、および第２分析部２６をさらに備えている。

電圧検出部２１は、配電系統Ｃの電圧実効値ｖを検出する。電圧検出部２１は、電圧センサ９から入力される電圧信号に基づいて、電圧実効値ｖを検出する。電圧検出部２１は、検出した電圧実効値ｖを、第２変化率算出部２２に出力する。本実施形態では、電圧検出部２１が本発明の「第２検出部」に相当し、電圧実効値ｖが本発明の「第２の検出値」に相当する。なお、電圧検出部２１は、電圧の最大値または平均値などを検出してもよい。

第２変化率算出部２２は、変化率算出部１２と同様の機能構成であり、電圧検出部２１が検出した電圧実効値ｖに基づいて、電圧実効値の変化率Δｖを算出する。第２変化点検出部２３は、変化点検出部１３と同様の機能構成であり、変化率Δｖが変化したことを検出し、その変化のタイミングを変化点として検出する。第２記録制御部２４は、記録制御部１４と同様の機能構成であり、第２変化点検出部２３での変化の検出に応じて、記憶部３への電圧実効値ｖの記録を制御する。第２分析部２６は、分析部１６と同様の機能構成であり、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の接続状況を分析する。

制御部１は、分析部１６による分析結果と、第２分析部２６による分析結果とに基づいて、総合的な分析結果を決定し、表示部４に表示させる。例えば、制御部１は、分析部１６が推測した新型割合と第２分析部２６が推測した新型割合との平均値を算出して、算出した平均値を新型割合として出力する。また、制御部１は、分析部１６が推測した従来型割合と第２分析部２６が推測した従来型割合との平均値を算出して、算出した平均値を従来型割合として出力する。なお、制御部１による総合的な分析結果の算出方法は限定されない。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態によると、制御部１は、系統周波数ｆに基づく分析結果と、電圧実効値ｖに基づく分析結果とに基づいて、総合的な分析結果を決定できる。これにより、分析装置Ａ２は、より信頼性の高い分析結果を出力できる。

なお、本実施形態においては、制御部１が系統周波数ｆに基づく分析と電圧実効値ｖに基づく分析を行う場合について説明したが、これに限られない。制御部１は、他の電気的な特性に基づいて、分析を行ってもよい。また、制御部１は、３種類以上の電気的な特性に基づいて、分析を行ってもよい。

本発明に係る分析装置およびプログラムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る分析装置およびプログラムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１，Ａ２：分析装置、１１：周波数検出部、１２：変化率算出部、１３：変化点検出部、１４：記録制御部、１６：分析部、２１：電圧検出部、２２：第２変化率算出部、２３：第２変化点検出部、２４：第２記録制御部、２６：第２分析部、Ｂ１：従来型電源、Ｂ２：新型電源、Ｃ：配電系統

Claims (6)

1. 配電系統に関する電気的な特性を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した検出値を記憶部に記録させる記録制御部と、
   前記検出値の変化率を算出する変化率算出部と、
   前記変化率が変化したタイミングを変化点として検出する変化点検出部と、
   前記変化点検出部が検出した複数の変化点の間で記録された検出値に基づいて、無効電力を注入する従来型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である従来型電源および新型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である新型電源の前記配電系統での接続状況を分析する分析部と、
   を備える分析装置。
2. 前記変化点検出部は、第１の変化点と、その後の第２の変化点と、さらにその後の第３の変化点とを検出し、
   前記分析部は、前記第１の変化点と前記第２の変化点との間で記録された検出値に基づいて、前記配電系統全体の合計容量に対する前記新型電源の合計容量の割合である新型割合を推定し、前記第２の変化点と前記第３の変化点との間で記録された検出値に基づいて、前記配電系統全体の合計容量に対する前記従来型電源の合計容量の割合である従来型割合を推定する、
   請求項１に記載の分析装置。
3. 前記変化点検出部が前記第３の変化点を検出しなかった場合は、
   前記分析部は、前記第１の変化点と前記第２の変化点との間で記録された検出値に基づいて、前記第２の変化点が所定時刻より前であれば前記新型割合を推定し、前記第２の変化点が前記所定時刻より後であれば前記従来型割合を推定する、
   請求項２に記載の分析装置。
4. 前記検出部は、前記配電系統の系統電圧の周波数を前記検出値として検出する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の分析装置。
5. 前記検出値とは異なる第２検出値を検出する第２検出部と、
   前記第２検出値を前記記憶部に記録させる第２記録制御部と、
   前記第２検出値の変化率を算出する第２変化率算出部と、
   前記第２検出値の変化率が変化したタイミングを変化点として検出する第２変化点検出部と、
   前記第２変化点検出部が検出した複数の変化点の間で記録された第２検出値に基づいて、前記配電系統での前記従来型電源および前記新型電源の接続状況を分析する第２分析部と、
   を備え、
   前記分析部の分析結果と前記第２分析部の分析結果とに基づいて、分析を行う、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の分析装置。
6. コンピュータを、
   配電系統に関する電気的な特性を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した検出値を記憶部に記録させる記録制御部と、
   前記検出値の変化率を算出する変化率算出部と、
   前記変化率が変化したタイミングを変化点として検出する変化点検出部と、
   前記変化点検出部が検出した複数の変化点の間で記録された検出値に基づいて、無効電力を注入する従来型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である従来型電源および新型能動的方式の単独運転検出装置を有する分散形電源である新型電源の前記配電系統での接続状況を分析する分析部と、
   して機能させるプログラム。

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