JP2780234B2 - 分散電源の逆充電防止方式とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、太陽光発電等の直流電力をインバータに
より交流電力に変換するインバータ方式の発電手段やコ
ージェネレーション等の発電手段からなる複数の分散電
源が設けられ、各分散電源は該分散電源と電力系統とを
連系・解列する遮断器を有し、各分散電源が電力系統か
ら切り離されたときそれぞれの遮断器を開成して各分散
電源から電力系統への逆充電を防止する分散電源の逆充
電防止方式とその装置に関する。

（従来の技術） 近年、太陽電池、燃料電池等の直流電力をインバータ
装置により交流電力に変換するインバータ方式の小型発
電装置や、エンジンと発電機とを連結して交流電力を作
り出す、いわゆるコージェネレーション方式の小型発電
装置が、自然エネルギーの利用やエネルギー使用の効率
化のために開発されてきている。これらの分散電源と電
力系統（発電所、送電線、変電所、配電線等から構成さ
れる）とを連系させることにより、分散電源が故障した
ときや、分散電源による発電電力のみでは、電力不足が
生じたときに、不足分を電力系統からの電力で賄うこと
ができ、より安定した電力供給を行うことができる。

ところで、上記分散電源と電力系統とを連系させた場
合の問題の１つとして、次のような問題が生じることが
ある。

すなわち、電力系統の工事や修理は遮断器を開成し
て、電力供給を停止してから行うことがあるが、このと
きに、分散電源が配電線に接続されていると、電力系統
を遮断しても（すなわち、配電線の遮断器を開成して、
それ以降の配電線を停電させること）分散電源の電圧が
配電線に印加されてしまう（逆充電状態）。このため、
その逆充電により配電線工事を行う作業者が感電してし
まうおそれがあり、非常に危険であった。

そこで、従来は、分散電源に過・不足電圧継電器（基
準電圧±10％程度）、異常周波数継電器（基準周波数±
1Hz程度）等を配置し、電力系統を開成した際に現れる
電圧と基準電圧との差、または周波数と基準周波数との
差が許容幅を越えた場合に、電力系統が開成されたもの
とし、分散電源を電力系統から解列するという方法がと
られる。

しかし、上記方法では、分散電源からの電力と需要家
が所有する負荷とが均衡した場合には、電圧および周波
数の変化が小さく、上記継電器ではその変化を検出する
ことができないため、電力系統の開成を確実に検出する
ことができないという問題がある。

そこで、インバータを使用した分散電源には、電力系
統に特有の周波数変動分を含まないことに着目し、分散
電源側において、周波数の変動分を監視し、電力系統特
有の変動分が現れなくなると、電力系統からの電力供給
が停止されたものとして、分散電源を電力系統から切り
離し、分散電源から電力系統への逆充電を防止する逆充
電防止装置が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、分散電源として太陽光発電装置のよう
な静止型発電装置だけでなく、例えばディーゼルエンジ
ンを使用したコージェネレーションのような回転式発電
装置が加わると、電力系統特有の周波数変動分と同じよ
うな周波数変動分を発生させることがあり、このような
場合には、電力系統の開成の判別が困難であり、逆充電
を防止することができなくなるという問題があった。

（発明の目的） そこで、この発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、分散電源にインバータ
やコージェネレーションが混在していても、常に確実に
逆充電を防止することのできる分散電源の逆充電防止方
式とその装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の目的を達成するため、太陽光発電
・燃料電池発電等の直流電力をインバータにより交流電
力に変換するインバータ方式の発電手段やコージェネレ
ーション等の発電手段からなる複数の分散電源が設けら
れ、各分散電源は該分散電源と電力系統とを連系・解列
する遮断器を有し、各分散電源が電力系統中の他の遮断
器の開成により電力系統から切り離されたときそれぞれ
の分散電源の遮断器を開成して各分散電源から電力系統
への逆充電を防止する分散電源の逆充電防止方式であっ
て、 前記インバータの内少なくとも一つのインバータが出
力する有効電力に、略0.5〜3.9Hzの内いずれかの所定周
波数で変動を与え、 この変動により、前記分散電源の出力電圧の周波数が
増減していくとともにこの増減が繰り返し行われていく
際に、この増減の繰り返し周期の周波数である変動繰返
周波数成分のうち0.5〜3.9Hzを抽出し、 この抽出した変動繰返周波数成分が所定レベル以上の
とき各遮断器を開成させるようにしたことを特徴とす
る。

また、太陽光発電・燃料電池発電等の直流電力をイン
バータにより交流電力に変換する分散電源と電力系統と
を連系・解列する遮断器と、 前記インバータから出力される有効電力に、略0.5〜
3.9Hzの内いずれかの所定周波数で変動を与える変動手
段と、 この変動により、前記インバータの出力電圧の周波数
が増減していくとともにこの増減が繰り返し行われてい
く際に、この増減の繰り返し周期の周波数である変動繰
返周波数成分のうち0.5〜3.9Hzを抽出する抽出手段と、 その抽出した変動繰返周波数成分が所定レベル以上の
とき前記遮断器を開成させる開成手段と、 を備えていることを特徴とする。

（作 用） この発明は、上記構成であるから、インバータの内少
なくとも一つのインバータが出力する有効電力に、略0.
5〜3.9Hzの内いずれかの所定周波数で変動を与え、この
変動により、分散電源の出力電圧の周波数が増減してい
くとともにこの増減が繰り返し行われていく際に、この
増減の繰り返し周期の周波数である変動繰返周波数成分
のうち0.5〜3.9Hzを抽出し、この抽出した変動繰返周波
数成分が所定レベル以上のとき各遮断器を開成させる。

また、変動手段がインバータから出力される有効電力
に略0.5〜3.9Hzの内いずれかの所定周波数で変動を与
え、この変動により、前記インバータの出力電圧の周波
数が増減していくとともにこの増減が繰り返し行われて
いく際に、この増減の繰り返し周期の周波数である変動
繰返周波数成分のうち0.5〜3.9Hzを抽出手段が抽出し、
開成手段がこの抽出された変動繰返周波数成分が所定レ
ベル以上のとき遮断器を開成させる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係わる分散電源の逆充電防止方
式の構成を示したブロック図である。第１図において、
Ａは電力系統であり、この電力系統Ａは、発電所Ｂと、
配電用発電所Ｃと、配電線Ｄと、この配電線Ｄに介在さ
れる遮断器Ｆと、柱上変圧器Ｇと、引込線Ｈとを有す
る。上記発電所Ｂの発電電力は配電用変電所Ｃによって
その電圧が6KVに降圧され、所望個数の配電線Ｄにより
分岐されて送電される。配電線Ｄへの分岐電力は、遮断
器Ｆを介して各所に設けられた柱上変圧器Ｇに供給さ
れ、柱上変圧器Ｇに供給された電力は100Vや200Vに降圧
されて引込線Ｈにより各需要家に供給されている。

各家庭J,K,Lには、分散電源3,23,53が設置されてお
り、分散電源3,23は太陽電池4,24と、該太陽電池4,24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
5,25と、遮断器1,21とからなる。インバータ5,25で変換
される交流電力は電力系統Ａからの交流電力と同期され
て負荷2,22に供給されるものである。分散電源53はコー
ジェネレーション54と遮断器51とからなるものである。

そして、引込線Ｈから各家庭J,K,Lに供給される電力
は遮断器1,21,51を介して負荷2,22,52に供給される。な
お、太陽電池4,24の代わりに燃料電池を使用してもよ
い。

また、各家庭J,K,Lには、遮断器1,21,51を開成して逆
充電を防止する逆充電防止装置10,30,60が設置されてい
る。

逆充電防止装置10と60とは同一な構成であり、これら
逆充電防止装置10,60は、引込線Ｈの途中の位置Ｍの位
置に接続され、この位置Ｍにおける電圧の周波数と基準
周波数（ここでは60Hz）との差Δｆを所定時間に亘って
検出する周波数差検出部11,61と、このΔｆから0.5〜3.
9Hzの変動繰返周波数成分（位置Ｍにおける電圧の周波
数が所定周期で繰り返し変動していく際、この繰り返し
周期の周波数）を抽出する周波数抽出部（抽出手段）1
2,62と、この周波数抽出部11,62により抽出される0.5〜
3.9Hzの変動繰返周波数成分の値としきい値ｙ（分散電
源が電力系統と接続されているときの0.5〜3.9Hzの繰返
周波数成分の値から、分散電源が切り離された際の分散
電源が呈する0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数成分の値まで
の範囲で設定される）とを比較する第１レベル判定部
（開成手段）13,63と、上記Δｆから60Hzの変動繰返周
波数成分を抽出する60Hz抽出部14,64と、この60Hz抽出
部14,64により抽出した60Hzの変動繰返周波数成分の値
としきい値ｚ（分散電源が電力系統と接続されていると
きの60Hzの変動繰返周波数成分の値から、分散電源が切
り離された際の分散電源が呈する60Hzの変動繰返周波数
成分の値までの範囲で設定される）とを比較しその値が
しきい値ｚ以上のとき判定信号を出力する第２レベル判
定部15,65と、第１レベル判定部13,63の出力と第２レベ
ル判定部の出力との論理和をとるOR回路16,66と、OR回
路16,66から出力される信号が所定時間以上継続された
とき遮断器1,51を開成する遅延回路17,67とを有してい
る。

逆充電防止装置30は上記逆充電防止装置10,60とは異
なる構成であり、そして、逆充電防止装置30は、インバ
ータ25の直流入力側に接続されたインバータ25に入力す
る直流電力を検出する電力検出器31と、インバータ25の
交流出力側に接続されインバータ25が出力する有効電力
を検出する有効電力検出器32と、電力検出器31により検
出される電力から有効電力指令値を求める有効電力指令
器33と、2Hzの交流信号を出力する発振器34と、有効電
力設定器35とを備えている。

この有効電力設定器35は、発振器34の発振周波数に同
期して有効電力指令器33から出力される有効電力指令値
Ｐに対する一定比率の変化量ΔＰだけ加算したＰ＋ΔＰ
と、減算した有効電力指令値Ｐ−ΔＰとを第２図に示す
ように交互に出力するものである。

また、逆充電防止装置30は、有効電力設定器35から出
力される有効電力指令値Ｐ±ΔＰと有効電力検出器32か
ら出力される有効電力Ｐとの差（Ｐ±ΔＰ−Ｐ＝±Δ
ｐ）を演算する比較器36と、この比較器36が演算した差
±ΔＰがゼロとなるようにインバータ25の有効電力を調
整する調節器（変動手段）37と、インバータ25の出力側
における電圧の変動繰返周波数成分のうち発振器34の発
振周波数2Hzと同一の変動繰返周波数成分を抽出する周
波数検出器38と、この周波数検出器38が抽出する2Hzの
変動繰返周波数成分のレベルが所定以上である場合に判
定信号を出力して遮断器21を開成する判定回路（開成手
段）39とを備えている。

前記調整器37は、インバータ25から出力される有効電
力Ｐを、第２図に示すように、T/2の周期で±ΔＰと増
減させる。すなわち、1/（2Hz）の周期で有効電力が変
動されることとなる。

ここで、有効電力の変動と変動繰返周波数とについて
簡単に説明する。

分散電源23が電力系統に接続されている場合（系統連
系時）、分散電源の有効出力電力をその平均値Ｐに対し
て±ΔＰだけ変化させるとき、分散電源の内部電圧と電
力系統の電圧との位相差θを±Δθだけ変化させるが、
この電力系統は分散電源に比べて無限大に大きいので、
その周波数は変化しない。

一方、遮断器Ｆが開成されて分散電源23が、電力系統
から切り離され、他の分散電源3,53と接続された状態に
ある場合（系統非連系時）、前記と同様に有効電力をそ
の平均値Ｐに対して±ΔＰだけ変化させるとき、分散電
源23の内部電圧と、系統電圧（第１図に示す引込線Ｈの
電圧）との位相差θを±Δθだけ変化させようとする。
このとき、接続された状態にある他の分散電源3,53に
は、前記有効電力の変化分ΔＰが流れ込むが、各分散電
源3,53はその変化分ΔＰを打ち消そうとするため、前記
位相差±Δθを少なくする方向に、その電圧の周波数を
変化させる。したがって、系統の周波数は有効電力変化
分（±ΔＰ）の変動周期に同期して変化する。

したがって、自ら分散電源23が発生したその変動繰返
周波数成分を抽出させて、その抽出したレベルが所定値
以上か否かを判定することにより、電力系統Ａの遮断器
Ｆが開成されたか否か、すなわち、逆充電状態であるか
否かを検出することができる。

次に、インバータおよびコージェネレーションが発生
する変動繰返周波数の特性について60Hz系を例にして説
明する。

運転周波数が60Hzの場合、60Hzを基準にしてその基準
からの偏差で把握すれば微小な周波数変動Δｆを拡大し
て観察することができる。いま、仮に、第３図（Ａ）の
ような時間的な変動繰返周波数（出力電圧の周波数が所
定周期で増減して繰り返し変動していく際、この繰り返
し周期の周波数）を観測したとして、これをFFT（高速
フーリエ変換）で周波数解析すれば、第３図（Ｂ）のよ
うな変動繰返周波数の周波数スペクトラムが得られる。
第３図（Ａ）には一見して1Hzのゆったりした変動繰返
周波数と、こまかい39Hzの変動繰返周波数があるため、
第３図（Ｂ）には、1Hzと39Hzに強いピークが現れる。
このように、周波数スペクトラムからΔｆに含まれる変
動繰返周波数成分を詳細に知ることができる。なお、相
対振幅目盛の−20dBの差は1/10に相当する。

また、第３図（Ａ）において、グラフの縦軸方向の振
幅は、分散電源の出力電圧の周波数の変動巾Δｆである
周波数の増減を示す。すなわち、第３図（Ａ）に示す0H
zは基準の60Hzを示しており、実際には、60Hzを基準に
してΔｆの範囲で増減する。つまり、出力電圧の周波数
は（60±Δｆ）Hzの範囲で増減していく。一方、横軸方
向に示す周期が、その増減の繰り返し周波数の周期を示
す。この繰返周期の周波数が変動繰返周波数である。

このような周波数スペクトラムの測定例を第４図〜第
６図に示す。

第４図（Ａ）は電力系統の周波数スペクトラムを100H
z以下について表したものであり、第４図（Ｂ）はその
うちの10Hz以下の部分を拡大したものである。

分散電源が電力系統と接続されている正常な状態で
は、分散電源の容量に比べて電力系統の容量は無限大に
近く大きいので、周波数差検出部11,61では電力系統の
特性がそのまま観測される。この第４図から、0.4、4Hz
などの特定の変動繰返周波数成分のレベルが大きく、0.
5〜3.9Hzの間の変動繰返周波数成分のレベルが小さいこ
とが分かる。

0.4Hzや4Hzの特定の変動繰返周波数成分のレベルが大
きくなるのは、電力系統を構成する火力発電機や原子力
発電機の地理的配置やタービン発電機の回転軸の捻り固
有振動に起因するものであり、その電力系統に固有のも
のである。

次に、第５図は、インバータを有する分散電源のみを
電力系統から切り離して（例えば第１図の遮断器Ｆを開
成し分散電源23,53が作動していないとき）分散電源３
のみが作動しているときの（すなわち逆充電状態のとき
の）Δｆの周波数スペクトラムである。ここで、特徴的
なのは60Hzの変動繰返周波数成分が突出して大きいこと
である。

60Hz成分は、パルス幅変調（PWM）により直流を交流
に変換する際に60Hzのゼロクロス付近のパルス不安定に
より発生しておりインバータに特有のものである。分散
電源23のインバータ25も当然ながら同じ特性を有してい
る。

したがって、インバータを使用する分散電源の周波数
スペクトラムは、第５図に示すものとなる。これはイン
バータ特有の周波数スペクトラムである。

第６図は、ディーゼルエンジンを動力とするコージェ
ネレーションのみを電力系統から切り離して（第１図の
遮断器Ｆを開成し、分散電源3,23が作動していないと
き）分散電源53のみが作動しているときのΔｆの周波数
スペクトラムである。このコージェネレーションは、通
常、数十〜数百KW程度の小型コージェネレーションで用
いられる毎分回転数が1800rpmで４サイクルディーゼル
エンジンを使用している。第６図で特徴的なことは、1
5,30,45,60Hzなどの変動繰返周波数成分が大きいほか、
数Hzのところにもピークがあることである。

このうち、15,30,45,60Hzについては、1800rpm 4サイ
クルエンジン特有のものであり、固定的である。すなわ
ち、公知のように毎秒回転数がｎ（rps）の４サイクル
エンジンでは、各気筒について２回転に１回爆発が起こ
るので、（1/2）ｎを最低周波数として整数倍の（1/2）
n,（2/2）n,（3/2）n,（4/2）nHzなどの脈動トルクが発
生するので、エンジン直結の発電機には、その脈動分が
変動繰返周波数に現れてくるのである。したがって、18
00rpmの場合にはｎ＝30rpsであるので、15,30,45,60Hz
などの変動繰返周波数が現れるのである。

また、数Hzの変動繰返周波数成分については、回転を
滑らかにするためにコージェネレーションに設けられて
いるフライホール等の機械的慣性と電気的な同期化力の
間で起きる自由振動による周波数成分であり、コージェ
ネレーションに固有のものである。

したがって、分散電源にコージェネレーションを使用
している場合には、第６図（Ａ）（Ｂ）に示す周波数ス
ペクトラムを示すこととなる。

このように、電力系統が分散電源から切り離されてい
るとき、すなわち、逆充電状態のとき、分散電源にイン
バータが使用されている場合にはインバータ特有の周波
数スペクトラムが現れ、コージェネレーションが使用さ
れているときにはコージェネレーション特有の周波数ス
ペクトラムが現れる。

また、電力系統が分散電源から切り離されていないと
き、すなわち、正常なときには、電力系統特有の周波数
スペクトラムが現れる。

つまり、インバータを有する分散電源のみが電力系統
から切り離されると、第４図（Ａ）（Ｂ）に示す電力系
統特有の周波数スペクトラムから第５図に示すインバー
タ特有の周波数スペクトラムへと変化する。

したがって、分散電源にインバータのみが使用されて
いるときには、60Hzの変動繰返周波数成分を抽出し、そ
の抽出レベルを判定することにより逆充電状態を検出す
ることができることとなる。逆充電検出装置10,60の60H
z抽出部14,64はそのために設けられているものである。

また、コージェネレーションのみからなる分散電源が
電力系統から切り離されると、第４図（Ａ）（Ｂ）に示
す周波数スペクトラムから第６図（Ａ）（Ｂ）に示す周
波数スペクトラムへと変化する。この場合、60Hzの変動
繰返周波数成分のレベルは、第４図（Ａ）と第６図
（Ａ）とでほぼ同じである。

したがって、分散電源がコージェネレーションのみか
らなる場合には、60Hzの変動繰返周波数成分の抽出から
逆充電状態を検出することは難しいが、第４図（Ｂ）に
示すように、0.5〜3.9zの変動繰返周波数成分の範囲内
ではレベルが小さく、第６図（Ｂ）に示すその範囲のレ
ベルは大きいので、0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数成分を
抽出し、そのレベルが例えば−30db以上か否かを判定す
ることにより逆充電状態を検出することができることと
なる。逆充電防止装置10,60の周波数抽出部12,62はその
ために設けているものである。

しかし、第５図に示す周波数スペクトラムは、0.5〜
3.9Hzの変動繰返周波数成分の範囲のレベルは−30db以
下なので、分散電源がインバータのみからなる場合に
は、0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数成分の抽出から逆充電
状態を検出することができない。ちなみに、判定レベル
を−30dbから−40dbに下げると、第４図に示すように、
0.5〜3.9Hzの範囲内で−40db近辺に達する変動繰返周波
数成分があるので、正常な状態（逆充電状態となってい
ないとき）でも逆充電状態と判定してしまうおそれがあ
る。

すなわち、インバータとコージェネレーションとが混
在している場合であって、インバータのみが作動してい
るときや、コージェネレーションのみが作動していると
き、60Hzあるいは0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数成分のど
ちらか一方の成分の抽出では、逆充電状態を検出するこ
とができない場合が起きる。

そこで、逆充電防止装置30によりインバータが出力す
る交流電力に略0.5〜3.9Hzの範囲の周波数で変動を強制
的に与え、そのインバータの出力電圧から0.5〜3.9Hzの
変動繰返周波数成分を抽出するようにすれば、インバー
タのみが作動しているときや、コージェネレーションの
みが作動しているときであっても、すなわち、これらが
どのように作動していても、逆充電状態を確実に検出す
ることができることとなる。

また、変動繰返周波数成分を抽出しているので、イン
バータの出力電圧の周波数が逆充電状態以外の他の要因
によって変動しても、この変動が繰り返えされた際その
繰返周波数が0.5〜3.9Hzでない限り逆充電状態であると
判断しないので、逆充電状態以外の要因によって周波数
変動が生じても誤動作することなく、逆充電のみを確実
に検出することができる。

なお、インバータとコージェネレーションとが混在し
ている場合には、電力系統が切り離されたときには、第
５図に示す周波数スペクトラムに第６図（Ａ）（Ｂ）に
示す周波数スペクトラムを合成したものになる。

次に、第１図に示す逆充電防止方式の動作について説
明する。

先ず、逆充電防止装置30の発振器34の発振周波数は2H
zに選定するものとする。

つまり、第４図（Ａ）（Ｂ）では周波数スペクトラム
のレベルが小さい範囲の変動繰返周波数（0.5〜3.9Hz）
で、かつ、第６図の周波数スペクトラムのレベルが大き
い範囲の変動繰返周波数（0.5〜3.9Hz）の中から中間的
な値として2Hzを代表に選定してある。

いま、電力検出器31がインバータ25に入力する直流電
力を検出すると、有効電力指令器33がその直流電力から
有効電力を演算してその有効電力を示す有効電力指令値
Ｐを出力する。有効電力設定器35が有効電力指令値Ｐに
対する一定比率の変化量ΔＰだけ加算と減算した有効電
力指令値Ｐ±ΔＰを発振器34の発振周波数2Hzに同期し
て出力する。すなわち、第２図に示すように有効電力指
令値Ｐ±ΔＰを出力する。

そして、比較器36が有効電力指令値Ｐ±ΔＰと有効電
力検出器32から出力される有効電力Ｐとの差（Ｐ±ΔＰ
−Ｐ＝±ΔＰ）を求めて出力し、調節器37がその差±Δ
Ｐがゼロとなるようにインバータ25の有効電力を調整す
る。この調整によりインバータ25が出力する交流電力に
2Hzの周期的な変動が与えられることとなる。

この結果、インバータが25が出力する交流電圧の周波
数が60Hzを基準にして±2Hzの範囲で変動していく。具
体的には、58Hzから62Hzまで周波数が高くなっていき、
この後62Hzから58Hzまで低くなっていく。この変動が繰
り返されていく。

一方、周波数検出器38がインバータ25の出力電圧から
発振器34が出力する発振周波数2Hzと同じ変動繰返周波
数成分を抽出し、判定回路39がその抽出した2Hzの変動
繰返周波数成分のレベルを判定する。

遮断器Ｆが閉成されて電力系統Ａが各分散電源3,23,5
3と接続されているときには、第４図（Ｂ）に示す周波
数スペクトラムなので、2Hzの変動繰返周波数成分のレ
ベルは所定レベル以下と判定され、遮断器21は開成され
ないこととなる。

他方、逆充電防止装置10,60の周波数抽出部12,62が抽
出する0.5〜3.9Hzの範囲の変動繰返周波数成分のレベル
は上記と同様に所定レベル以下なので、第１レベル判定
部13,63から判定信号は出力されない。また、60Hz抽出
部14,64が抽出する60Hzの変動繰返周波数成分のレベル
は、第４図（Ａ）に示すように、小さいので第２レベル
判定部15,65から判定信号は出力されない。したがっ
て、遮断器1,51は開成されないこととなる。

遮断器Ｆが開成されて電力系統Ａが分散電源3,23,53
から切り離された場合、すなわち、インバータとコージ
ェネレーションとが混在した形で逆充電に到る場合、イ
ンバータ25が出力する交流電力には調節器37によって2H
zの変動が与えられているので、インバータ5,25が本来
的に持つ第５図に示す周波数スペクトラムのほかに、破
線で示す2Hzの変動繰返周波数成分のところにピークが
現れる。また、コージェネレーション54により、第５図
に示す周波数スペクトラムに第６図（Ｂ）の周波数スペ
クトラムを合成した周波数スペクトラムが現れる。

すなわち、逆充電防止装置30の周波数検出器38が抽出
する2Hzの変動繰返周波数成分のレベルが、自ら発生す
る変動繰返周波数成分にコージェネレーションの発生す
る変動繰返周波数成分が加わるのでより大きくなり、こ
のため判定回路39は判定信号を確実に出力して遮断器21
を開成させることとなる。

一方、逆充電防止装置10,60の周波数抽出部12,62が抽
出する0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数成分のレベルは、も
ともと対象としていたコージェネレーションの成分に、
分散電源23の発生する2Hzの変動繰返成分が加わるので
より大きくなる。このため、第１レベル判定部13,63は
判定信号を確実に出力することとなる。また、第５図に
示すように60Hzの変動繰返周波数成分のレベルもインバ
ータ5,25により大きいので、第２レベル判定部15,65も
判定信号を出力する。そして、その判定信号によりOR回
路16,66および遅延回路17,67を介して遮断器1,51が開成
される。

次に、コージェネレーション54が非作動状態にあっ
て、インバータで構成された分散電源3,23のみで逆充電
に至る場合について説明する。

インバータ25が出力する交流電力には調節器37によっ
て2Hzの変動が与えられているので、インバータ5,25が
本来的に持つ第５図に示す周波数スペクトラムのほか
に、破線で示す2Hzの変動繰返周波数成分のところにピ
ークも現れる。

したがって、逆充電防止装置30では、その2Hzの変動
繰返周波数成分のレベルが大きいので、判定回路39が判
定信号を出力して遮断器21を開成させる。一方、逆充電
防止装置10では、第５図に示すように、60Hzの変動繰返
周波数成分が大きいので、所望のとおり第２レベル判定
部15が判定信号を出力するのに加えて、インバータ25か
ら発生する2Hzの変動により第１レベル判定部13も、ま
た、判定信号を出力することとなり、より確実に遮断器
21を開成させることとなる。

このように、調節器37によりインバータ25が出力する
交流電力には2Hzの変動を強制的に与えているので、電
力系統Ａが分散電源3,23,53から切り離されると、コー
ジェネレーション54が作動していなくても、また、イン
バータ5,25やコージェネレーション53が混在していて
も、第５図に示すように2Hzの変動繰返周波数成分にピ
ークが現れ、判定回路39や第１レベル判定部13,63はそ
のピークにより判定信号を確実に出力することができ、
したがって、逆充電状態を確実に防止することができる
こととなる。

また、分散電源3,23,53の発電量が負荷2,22,52の消費
電力と完全にバランスしていても、電力系統Ａが分散電
源3,23,53から切り離されている限り、2Hzの変動繰返周
波数成分にピークが現れるので、逆充電状態を確実に防
止することができる。

また、変動繰返周波数成分を抽出しているので、イン
バータの出力電圧の周波数が逆充電状態以外の他の要因
によって変動しても、この変動が繰り返えされた際その
繰返周波数が0.5〜3.9Hzでない限り逆充電状態であると
判断しないので、逆充電状態以外の要因によって周波数
変動が生じても誤動作することなく、逆充電のみを確実
に検出することができる。

上記実施例では、インバータ25の交流電力に2Hzの変
動を与えているが、これに限らず、0.5〜3.9Hzの範囲内
であれば他の周波数でもよい。

また、インバータ25が出力する交流電力に与える変動
をコージェネレーションの固有成分である15Hzの整数倍
（15,30,45,60Hz）の何れかの周波数とするとともに、
周波数抽出部12,62および周波数検出器38が抽出する抽
出成分をその周波数にするようにしてもよい。この場
合、50Hz系統においては、上記変動を12.5Hzの整数倍に
すればよい。また、周波数抽出部14,64および周波数検
出器38が抽出する抽出成分をその整数倍にした周波数に
選定すればよい。

また、電力系統の周波数が60Hzのとき、2Hzの周期変
動のほかに15Hzの整数倍の周期的変動を与え、インバー
タ25の出力電圧から2Hzの変動繰返周波数成分とその整
数倍の変動繰返周波数成分とを抽出し、それら抽出した
変動繰返周波数成分のいずれかが所定レベル以上のとき
遮断器を開成するようにしてもよい。この場合、電力系
統が50Hzのときには、15Hzの整数倍の代わりに12.5Hzの
整数倍にすればよい。

（発明の効果） この発明によれば、インバータやコージェネレーショ
ンの分散電源が混在していても、また、分散電源の発電
量が負荷の消費電力と完全にバランスしていても、逆充
電を確実に防止することができることとなる。また、分
散電源がいかに配電線の末端に設置されていても、確実
な動作が期待できるという効果を奏する。

その結果、配電線の安全性が確実に保証されるととも
に、分散電源を設置した需要家の安定した電力供給を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる分散電源の逆充電防止方式の
実施例の構成を示したブロック図、 第２図は有効電力指令値を示した説明図、 第３図（Ａ）は60Hzの周波数の時間的変動を示した説明
図、 第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の変動繰返周波数の周波数
解析をした周波数スペクトラムを示したグラフ、 第４図（Ａ）（Ｂ）は電力系統が連系されていときの周
波数スペクトラムを示したグラフ、 第５図は電力系統が解列したときのインバータの周波数
スペクトラムを示したグラフ、 第６図（Ａ）（Ｂ）は電力系統が解列したときのコージ
ェネレーションの周波数スペクトラムを示したグラフで
ある。 1,21,51……遮断器 3,23,53……分散電源 4,24……太陽光発電 5,25……インバータ 12,62……周波数抽出部（抽出手段） 13,63……第１レベル判定部（開成手段） 37……調節器（変動手段） 38……周波数検出器（抽出手段） 39……判定回路（開成手段）

フロントページの続き (72)発明者 松村 茂憲 香川県高松市上之町２丁目12番26号 (56)参考文献 特開 昭63−237327（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−114435（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−92129（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−78440（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−29219（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽光発電・燃料電池発電等の直流電力を
   インバータにより交流電力に変換するインバータ方式の
   発電手段やコージェネレーション等の発電手段からなる
   複数の分散電源が設けられ、各分散電源は該分散電源と
   電力系統とを連系・解列する遮断器を有し、各分散電源
   が電力系統中の他の遮断器の開成により電力系統から切
   り離されたときそれぞれの分散電源の遮断器を開成して
   各分散電源から電力系統への逆充電を防止する分散電源
   の逆充電防止方式であって、 前記インバータの内少なくとも一つのインバータが出力
   する有効電力に、略0.5〜3.9Hzの内いずれかの所定周波
   数で変動を与え、 この変動により、前記分散電源の出力電圧の周波数が増
   減して変動していくとともにこの増減が繰り返し行われ
   ていく際に、この増減の繰り返し周期の周波数である変
   動繰返周波数成分のうち0.5〜3.9Hzを抽出し、 この抽出した変動繰返周波数成分が所定レベル以上のと
   き各遮断器を開成させるようにしたことを特徴とする分
   散電源の逆充電防止方式。
2. 【請求項２】電力系統の周波数が60Hzのとき、前記周期
   的変動を15Hzの整数倍にし、その整数倍にした変動繰返
   周波数成分を抽出することを特徴とする請求項第１項記
   載の分散電源の逆充電防止方式。
3. 【請求項３】電力系統の周波数が60Hzのとき、前記0.5
   〜3.9Hzの周期変動のほかに15Hzの整数倍の周期的変動
   を与え、 各分散電源の出力電圧から0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数
   成分を抽出するほかに15Hzの整数倍の変動繰返周波数成
   分を抽出し、 これら抽出した変動繰返周波数成分のうちいずれかが所
   定レベル以上のとき各遮断器を開成するようにしたこと
   を特徴とする請求項第１項記載の分散電源の逆充電防止
   方式。
4. 【請求項４】電力系統の周波数が50Hzのとき、前記周期
   的変動を12.5Hzの整数倍にし、その12.5Hzの整数倍の変
   動繰返周波数成分を抽出することを特徴とする請求項第
   １項記載の分散電源の逆充電防止方式。
5. 【請求項５】電力系統の周波数が50Hzのとき、前記0.5
   〜3.9Hzの周期変動のほかに12.5Hzの整数倍の周期的変
   動を与え、 各分散電源の出力電圧から0.5〜3.9Hzの変動繰返周波数
   成分を抽出するほかにその12.5Hzの整数倍の変動繰返周
   波数成分を抽出し、 これら抽出した変動繰返周波数成分のうちいずれかが所
   定レベル以上のとき各遮断器を開成するようにしたこと
   を特徴とする請求項第１項記載の分散電源の逆充電防止
   方式。
6. 【請求項６】太陽光発電・燃料電池発電等の直流電力を
   インバータにより交流電力に変換する分散電源と電力系
   統とを連系・解列する遮断器と、 前記インバータから出力される有効電力に、略0.5〜3.9
   Hzの内いずれかの所定周波数で変動を与える変動手段
   と、 この変動により、前記インバータの出力電圧の周波数が
   増減して変動していくとともにこの増減が繰り返し行わ
   れていく際に、この増減の繰り返し周期の周波数である
   変動繰返周波数成分のうち0.5〜3.9Hzを抽出する抽出手
   段と、 その抽出した変動繰返周波数成分が所定レベル以上のと
   き前記遮断器を開成させる開成手段と、 を備えていることを特徴とする分散電源の逆充電防止装
   置。
7. 【請求項７】電力系統の周波数が60Hzのとき、前記変動
   手段がインバータに与える周期的変動を15Hzの整数倍と
   し、前記抽出手段が抽出する変動繰返周波数成分をその
   15Hzの整数倍としたことを特徴とする請求項第６項記載
   の分散電源の逆充電防止装置。
8. 【請求項８】電力系統の周波数が50Hzのとき、前記変動
   手段がインバータに与える周期的変動を12.5Hzの整数倍
   とし、前記抽出手段が抽出する変動繰返周波数成分をそ
   の12.5Hzの整数倍にしたことを特徴とする請求項第６項
   記載の分散電源の逆充電防止装置。
9. 【請求項９】電力系統の周波数が60Hzのとき、前記変動
   手段が0.5〜3.9Hzの周期変動のほかに15Hzの整数倍の周
   期的変動を与え、 前記抽出手段がインバータの出力電圧から0.5〜3.9Hzの
   変動繰返周波数成分を抽出するほかに15Hzの整数倍の変
   動繰返周波数を抽出し、 前記開成手段がその抽出した変動繰返周波数成分のうち
   いずれかが所定レベル以上のとき遮断器を開成すること
   を特徴とする請求項第６項記載の分散電源の逆充電防止
   装置。
10. 【請求項１０】電力系統の周波数が50Hzのとき、前記変
    動手段が0.5〜3.9Hzの周期的変動のほかに15Hzの整数倍
    の周期的変動を与え、 前記抽出手段がインバータの出力電圧から0.5〜3.9Hzの
    変動繰返周波数成分を抽出するほかに15Hzの整数倍にし
    た変動繰返周波数成分を抽出し、 前記開成手段がその抽出した変動繰返周波数成分のうち
    いずれかが所定レベル以上のとき遮断器を開成すること
    を特徴とする請求項第６項記載の分散電源の逆充電防止
    装置。