JP3896051B2 - 分散型電源の単独運転検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、系統基本波の非整数倍周波数の次数間高調波の電流を系統に注入して、系統電源に連系運転される分散型電源の系統停止時の単独運転を検出する分散型電源の単独運転検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、需要家の太陽光発電装置，燃料電池装置等の分散型電源は、例えば６．６ＫＶの高圧系統やさらに高圧の特別高圧（特高）系統に接続されて系統電源に連系運転される。
【０００３】
そして、系統事故等により変電所の遮断器が開放される系統停止時、系統電源が消失して分散型電源が連系運転から単独運転に移行すると、単独運転による系統充電での感電事故等が発生する虞れがある。
【０００４】
そのため、系統停止時に迅速に系統から分散型電源を切離し、解列する必要がある。
【０００５】
この系統事故等による系統停止を需要家等の側（以下需要家等側という）で迅速かつ確実に検出するため、従来、例えば分散型電源を有する需要家等側から系統にその基本波に同期した系統基本波周波数の非整数倍周波数のｍ次（ｍは帯小数）の次数間高調波を注入し、その需要家等側で系統の注入次数ｍの次数間高調波を計測し、この計測に基づいて系統の注入次数ｍの次数間高調波のアドミタンスを検出し、その大きさ（絶対値）の変化から、系統停止を検出する分散型電源の単独運転検出方法が提案されている（例えば特開平１０−２４８１６８号公報参照）。
【０００６】
また、特高系統に連系された分散型電源の単独運転防止（逆潮流有り）にあっては、「分散型電源系統連系技術指針，ＪＥＡＧ９７０１−２００１」（社団法人 日本電気協会発行）にも記載されているように、いわゆる他律方式の転送遮断装置が用いられる。
【０００７】
この転送遮断装置は、変電所側の転送発信装置に通信線を介して需要家等側の転送受信装置を接続して形成され、系統事故が発生すると、転送発信器から通信線を介して転送受信装置に事故通知の信号を送り、受信装置によって系統停止を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の検出方法では、系統のバックグランドノイズの影響を受けないように、十分な電圧歪みを生じさせて系統の注入次数ｍの電圧を確実に検出するため、十分な大きさの次数間高調波を注入する必要がある。
【０００９】
そして、種々の実験等によると、本来は存在しない次数間高調波が、系統に基本波電圧の０．０１％程度のバックグランドノイズとして存在するため、系統の注入次数ｍのアドミタンスの変化から分散型電源の単独運転を検出するには、次数間高調波を注入して系統に０．０５％程度の歪みを生じさせる必要がある。
【００１０】
この０．０５％程度の歪みを生じさせるには、とくに短絡容量が極めて大きい特高系統では相当な大電流注入が必要になり、高圧系統にあってもアンペア単位の電流注入が必要になる。
【００１１】
一方、前記技術指針の他律方式では、受信装置や送信装置を要するだけでなく、両装置の間に長距離の通信ケーブルの敷設も必要になり、その上、需要家等側だけでは検出することができない。
【００１２】
そして、この種の単独運転検出にあっては、注入電流を極力少なくして系統への影響を極力少なくするとともに、注入電源を小型，軽量化等することが極めて重要な課題の１つになっている。
【００１３】
なお、系統停止による分散型電源の単独運転は、アドミタンスの逆数のインピーダンスの変化から検出することも考えられるが、この場合、系統正常時の系統の注入次数ｍの検出インピーダンスは系統電源の短絡インピーダンスによって小さくなり、系統停止時の系統の注入次数ｍの検出インピーダンスは系統負荷に依存して変動し、系統正常時と系統停止時の検出インピーダンスの差は大きくない場合もある。
【００１４】
そのため、系統の注入次数ｍのインピーダンス変化からは系統停止の有無の確実な判別は困難であり、このインピーダンスの変化から単独運転を検出することは、実用的でない。
【００１５】
本発明は、従来より注入電流量を少なくして系統への影響を低減しつつ、系統のバックグランドノイズによる誤検出を防止して系統の注入周波数（注入次数ｍ）のアドミタンス（又はそのサセプタンス）を検出し、このアドミタンス（又はサセプタンス）の変化から確実に分散型電源の単独運転を検出することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１の分散型電源の単独運転検出方法は、系統に次数間高調波を注入し、
系統の注入次数の次数間高調波の電圧，電流を計測し、
計測電圧，計測電流から系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、
検出したアドミタンスの変化から系統停止時の分散型電源の単独運転を検出する分散型電源の単独運転検出方法であって、
系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、
前記計測電圧と前記基準値電圧とを比較し、
前記計測電圧が前記基準値電圧以下のときは、前記計測電圧を無効にして前記単独運転とみなさず、
前記計測電圧が前記基準値電圧より大きいときにのみ、前記計測電圧，前記計測電流から系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、
検出したアドミタンスの変化から単独運転の検出を行う。
【００１７】
この場合、系統に注入する次数間高調波の電流（注入電流）が従来より少なくても分散型電源が単独運転に移行する系統停止時は、系統電源が切離されて注入周波数（注入次数ｍ）の系統インピーダンスが大きくなり、系統の注入周波数のアドミタンスが小さくなることから、注入電流に基づく系統の注入周波数の電圧（注入電圧）がバックグランドノイズより十分に大きくなり、注入電流及び注入電圧を精度よく計測して系統の注入周波数（注入次数の次数間高調波）のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））を精度よく演算して検出することができる。
【００１８】
一方、分散型電源が系統電源に連系運転される系統正常時は、系統インピーダンスが小さく、系統の注入周波数のアドミタンスが大きくなるため、注入電流が少ないと、注入電圧はバックグラウンドノイズレベル程度に小さくなり、系統の注入周波数のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））は、分子、分母ともに０に近づくため誤った値を演算し、誤検出してしまう可能性が高まり、しかも、そのレベルが容易に変動するため、注入電流は計測できても、注入電圧は計測が困難になる。
【００１９】
そこで、本発明においては、系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、計測電圧と基準値電圧とを比較し、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効にして単独運転とみなさず、計測電圧が基準値電圧より大きくなるときのみ、計測電圧が有効であるとし、このときにのみ計測電流と計測電圧とから系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、この検出したアドミタンスの変化から分散型電源の単独運転を検出する。
【００２０】
したがって、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効にして、系統が正常であるとみなして分散型電源の単独運転を誤検出しないようにすることができ、高圧系統の分散型電源については、従来より注入電流を少なくして確実に単独運転を検出することができ、短絡容量が小さい特高系統の分散型電源については、少ない注入電流で単独運転を検出することができる、新規な自律方式の能動型単独運転検出方法を提供できる。
【００２１】
そして、注入周波数のアドミタンスとして、そのサセプタンスを検出してもよい。
また、次数間高調波の注入電流は分散電源のインバータから系統に注入してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図１〜図４を参照して説明する。
（１形態）
まず、実施の１形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は電力系統の１例の単線結線図であり、上位系統１に変電所２の１又は複数の変圧器３の１次側が接続され、各変圧器３の２次側から遮断器４を介して１又は複数の下位の電力系統５が分枝状に引出される。
【００２３】
これらの電力系統５は、例えば、６．６ｋＶの高圧系統の場合、分散型電源６を有する需要家設備７，分散型電源６が設けられていない一般需要家設備８等の複数の需要家設備が接続される。
【００２４】
そして、本発明が適用される需要家設備７は他の需要家設備と同様、電力系統５に引込線９の遮断器１０を介して負荷母線１１が接続され、この負荷母線１１に各負荷フィーダ１２の変圧器１３を介してそれぞれの負荷が接続される。
【００２５】
また、負荷母線１１に遮断器１４が接続され、この遮断器１４に解列用の開閉器１５を介して分散型電源６が接続されるとともに、次数間高調波の電流注入装置１６が接続される。
【００２６】
この電流注入装置１６は次数間高調波の注入電流を出力するインバータ等の電源部１７，この電源部１７と負荷母線１１との間に設けられた注入用の変圧器１８により形成される。
【００２７】
また、引込線９の遮断器１０より負荷母線１１側に、受電点変圧器１９及び受電点変流器２０が設けられ、それらの３相各相の電圧，電流の計測信号が系統停止検出処理装置２１のサンプル・ホールド回路２２に供給される。
【００２８】
このサンプル・ホールド回路２２は水晶発振器等の定周波発生器で形成されたタイミング指令部２３の一定周波数のサンプリング指令のタイミング信号により系統電圧，両計測信号をサンプル・ホールドし、その出力が後段のＡ／Ｄ変換回路２４によりデジタル信号に変換され、サンプリングデータとなる。
【００２９】
そして、Ａ／Ｄ変換回路２４によりデジタル信号に変換された電圧，電流のサンプリングデータが演算処理部２５に供給される。
【００３０】
この処理部２５はマイクロコンピュータ等で形成され、そのソフトウェア処理により、両サンプリングデータに公知のフーリエ変換のデジタルフィルタ演算を施し、電流注入装置１６から電力系統５に注入された注入次数の次数間高調波を抽出して検出し、その変化から遮断器４が開放する系統停止の発生，すなわち分散型電源６の単独運転の発生を監視して検出する。
【００３１】
さらに、この単独運転の検出時は、演算処理部２５から開閉器１５に解列の指令が供給されて開閉器１５が開放され、分散型電源６が電力系統５から切離される。
【００３２】
ところで、系統正常時は、遮断器４，１０，１４及び開閉器１５がいずれも閉成され、上位系統１の電力が電力系統５に給電され、電力系統５が電力供給状態にある。
【００３３】
このとき、分散型電源６は電力系統５に連系して運転され、その出力は自設備７内で消費されるとともに余剰分が引込線９を介して電力系統５に出力される。
【００３４】
さらに、需要家設備７においては、受電点変圧器１９，受電点変流器２０により、受電点Ａの電圧及び受電点Ａを出入する電流が常時計測される。
【００３５】
また、演算処理部２５がタイミング指令部２３の一定周波数のタイミング信号に同期して電源部１７に周期的に起動指令を出力し、この指令に基づき、電源部１７が前記タイミング信号に同期して系統基本波の非整数倍周波数の次数間高調波の電流を形成し、この注入電流が変圧器１８，負荷母線１１，引込線９を介して需要家設備７の受電点Ａから電力系統５に注入される。
【００３６】
このとき、従来は電力系統５に存在する０．０１％程度のバックグランドノイズを考慮し、注入電流によって系統電圧を基本波電圧の０．０５％程度歪ませてアドミタンスの検出，監視を行うため、注入電流を、例えば１Ａ程度の比較的大きな電流としていたが、本形態の場合、注入電流を単独運転発生時に十分な電圧歪みが生じる程度まで少なくし、例えば従来の１／５の０．２Ａ程度とする。
【００３７】
そのため、電流注入の系統５への影響は少なく、しかも、電流注入装置１６等が従来装置より小容量，小型，軽量になる。
【００３８】
そして、受電点Ａからの電流の注入に基づき、受電点変圧器１９，受電点変流器２０の計測信号に注入次数ｍの次数間高調波の電圧，電流が含まれる。
【００３９】
そして、これらの計測信号はタイミング指令部２３のタイミング信号に基づき、前記したようにサンプル・ホールド回路２２のサンプリングにより、サンプル・ホールドされる。
【００４０】
さらに、電圧，電流のホールド出力がＡ／Ｄ変換回路２４によりデジタル信号に変換され、これらのデジタル信号に変換されたサンプリングデータが演算処理部２５で処理され、注入電流に基づく系統５の注入次数ｍの次数間高調波の計測電圧，計測電流が抽出されて検出される。
【００４１】
そして、これらの計測電圧，計測電流をＶｉｈ，Ｉｉｈとし、受電点Ａからみた電力系統５の注入周波数のアドミタンスをＹｉｈとすると、アドミタンスＹｉｈは、Ｙｉｈ＝Ｉｉｈ／Ｖｉｈの演算から検出され、アドミタンスＹｉｈのサセプタンスｂｉｈは、ｂｉｈ＝Ｉｍ（Ｉｉｈ／Ｖｉｈ），（Ｉｍは虚数成分を示す関数）から求まる。
【００４２】
そして、分散型電源６が系統電源に連系運転される系統正常時（健全時）は、受電点Ａからみた電力系統５の電源インピーダンスが短絡インピーダンスであり、このとき受電点Ａからみた電力系統５の注入次数の次数間高調波のアドミタンスＹｉｈ，そのサセプタンスｂｉｈは大きくなる。
【００４３】
つぎに、系統事故等に基づく電力系統５の停止により遮断器４が開放されると、受電点Ａからみた電力系統５の電源インピーダンスが短絡インピーダンスから開放インピーダンスに増大するため、受電点Ａからみた電力系統５のアドミタンスＹｉｈ，サセプタンスｂｉｈは小さくなり、このアドミタンスＹｉｈ又はサセプタンスｂｉｈの変化から電力系統５の停止，すなわち分散型電源６の単独運転を検出できる。
【００４４】
しかし、注入電流Ｉｉｈを極力少なくしているため、とくに系統正常時、電圧Ｖｉｈが極めて小さくなり、場合によっては電圧Ｖｉｈが電力系統５のバックグランドノイズ以下になることから、この電圧Ｖｉｈを用いてアドミタンスＹｉｈ又はサセプタンスｂｉｈを算出すると、誤検出が生じる。
【００４５】
そこで、この形態においては、電力系統５の注入次数ｍのバックグランドノイズの電圧歪み０．０１％よりは大きく、単独運転時の注入次数ｍの電圧歪みよりは極力小さい程度なレベルの電圧，具体的には例えば０．０２％の電圧歪みが生じる電圧を、検出無効の基準値電圧Ｖｒｅｆとして演算処理部２５に設定する。この演算処理部２５は、具体的には、図２の単独運転検出フローを実行する。
【００４６】
そして、設定された計測インターバル毎に、この検出フローのステップＳ1 により、電力系統５の３相各相の電圧，電流の計測信号をＡ／Ｄ変換して電力系統５の時々刻々のサンプリング時点ｋの電圧Ｖ（ｋ），電流Ｉ（ｋ）の計測データを得ると、ステップＳ2 により例えば回帰形ＤＦＴ演算を実行し、各相毎に、つぎの数１の式で示される注入次数ｍの次数間高調波の各時点ｋでの電圧Ｖｍ（ｋ），電流Ｉｍ（ｋ）を求める。
【００４７】
【数１】
Ｖｍ(ｋ)＝(２／Ｎ)・｛Ｖｍ(ｋ−１)−Ｖ(ｋ−Ｎ)＋Ｖ(ｋ))・ｘ-1
Ｉｍ(ｋ)＝(２／Ｎ)・｛Ｉｍ(ｋ−１)−Ｉ(ｋ−Ｎ)＋Ｉ(ｋ))・ｘ-1
【００４８】
但し、式中のＮはＤＦＴ演算に用いる時系列のサンプリング数であり、過去Ｎサンプリングの計測データを用いてＤＦＴ演算が行われる。
【００４９】
なお、Ｎの具体的な値は、例えば系統基本波３２波に渡り、基本波１周期当り６４サンプリングをくり返して得られる（６４×３２＝）２０４８サンプリング数である。
また、ｘはｘ＝ｅｘｐ（ｊ・２π・ｍ／Ｎ）である。
【００５０】
さらに、電圧Ｖｍ（ｋ），電流Ｉｍ（ｋ）は複素数値であり、３相をａ相，ｂ相，ｃ相とし、数１の式から求まるａ，ｂ，ｃ各相の電圧Ｖａｍ（ｋ），Ｖｂｍ（ｋ），Ｖｃｍ（ｋ），電流Ｉａｍ（ｋ），Ｉｂｍ（ｋ），Ｉｃｍ（ｋ）に基づき、ステップＳ3 により、例えば、つぎの数２の逆相演算から電力系統５の注入次数ｍの計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ），計測電流Ｉ２ｍ（ｋ）を求める。
【００５１】
【数２】
Ｖ２ｍ(ｋ)＝(Ｖａｍ(ｋ)＋ａ・ａ・Ｖｂｍ(ｋ)＋ａ・Ｖｃｍ(ｋ))／３
Ｉ２ｍ(ｋ)＝(Ｉａｍ(ｋ)＋ａ・ａ・Ｉｂｍ(ｋ)＋ａ・Ｉｃｍ(ｋ))／３
【００５２】
なお、計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ），計測電流Ｉ２ｍ（ｋ）は、正相演算から求めたものであってもよく、ａはａ＝ｅｘｐ・（２π／３））である。
【００５３】
つぎに、ステップＳ4 に移行し、計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）と設定された基準値電圧Ｖｒｅｆとを比較し、Ｖ２ｍ（ｋ）＞Ｖｒｅｆであれば、ステップＳ5 に移行し、電力系統５の注入次数ｍの例えば逆相のアドミタンスＹｉｈのサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））を、つぎの数３の式から演算して算出する。なお、Ｉｍは虚部（虚数成分）を示す関数である。
【００５４】
【数３】
ｂｉｈ＝ｂ２ｍ(ｋ)＝−Ｉｍ(Ｉ２ｍ(ｋ)／Ｖ２ｍ(ｋ))
【００５５】
さらに、ステップＳ6，Ｓ7により、検出したサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））の大きさ（絶対値）が、設定された整定時間Ｔ継続して単独運転検出のサセプタンス判定値ｂｒｅｆ，例えば０．６（ｓ）以下か否かを監視して検出する。
【００５６】
そして、ｂｉｈ≦ｂｒｅｆの状態が例えばＴ＝０．７秒の整定時間継続したときにステップＳ8 に移行し、このとき、系統停止による分散型電源６の単独運転への移行が発生したことを検出し、この検出により遮断器１５を開放して分散型電源６を電力系統５から切離し、処理を終了する。
【００５７】
つぎに、系統正常時は計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）が小さく、この計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）が基準値電圧Ｖｒｅｆ以下であれば、注入電流量が少なく、計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）の正確な判別は困難であり、かつ、ほとんどの場合、系統正常と考えられるため、ステップＳ4からステップＳ9に移行する。
【００５８】
そして、ステップＳ9 により、この形態では注入次数ｍのサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））を、判定値ｂｒｅｆより大きい設定値ｂｆｉｘ，例えば１．０（ｓ）に固定してステップＳ6に移行する。
【００５９】
このとき、ｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））≧ｂｒｅｆになるため、ステップＳ6 からステップＳ1 に戻り、単独運転を検出することなく、つぎのインターバルの計測を開始する。
【００６０】
例えば、図３に示すように、時刻ｔ1 に遮断器４の開放による系統停止が検出され、それからΔｔ（＝０．０５秒）遅れて０．７秒経過したときに分散型電源６の単独運転が検出されて遮断器１５が開放され、分散型電源６が系統から切離される場合、電力系統５の基本波電圧は、同図の（ａ）に示すように変化し、注入周波数（例えば１３６Hz）の計測電圧Ｖｉｈ（＝Ｖ２ｍ（ｋ））は同図の（ｂ）に示すように変化する。
【００６１】
さらに、この計測電圧Ｖｉｈに基づき、Ｖｉｈ＜Ｖｒｅｆの間は、図３の（ｃ）に示すようにサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））が設定値ｂｆｉｘ（＞ｂｒｅｆ）に固定され、実質的にサセプタンスｂｉｈは演算から検出されず、Ｖｉｈ≧Ｖｒｅｆを検出するｔ1 ＋ΔＴから、サセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））の演算が始まり、単独運転の有効な検出が始まる。
【００６２】
そして、ｔ2 時までｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））＞ｂｒｅｆの状態が継続すれば、単独運転が検出されて分散型電源６が切離され、このとき、電力系統５の基本波電圧が消失する。
【００６３】
そして、注入電流量を従来より少なくしたことで、系統正常時、電力系統５の注入周波数（注入次数ｍ）の電圧Ｖｉｈが極めて小さくなり、電圧Ｖｉｈの測定が行えなくなっても、その間はサセプタンスｂｉｈを設定値ｂｆｉｘに固定することで、分散型電源６の単独運転の誤検出を防止することができ、従来より注入電流量が少なく、電源部１７が小容量，小型の構成で分散型電源６の単独運転を確実に検出することができる。
【００６４】
ところで、前記形態では、図２のステップＳ4 でＶ２ｍ（ｋ）≦Ｖｒｅｆになり、電圧Ｖｉｈ（＝Ｖ２ｍ（ｋ））の検出が困難になると、ステップＳ9 に移行してサセプタンスｂｉｈを設定値ｂｆｉｘに固定した後、ステップＳ6，Ｓ7により、形式的にサセプタンスｂｉｈと判定値ｂｒｅｆとを比較したが、処理の簡素化等を図る場合は、ステップＳ4 でＶ２ｍ（ｋ）≦Ｖｒｅｆになると、直ちにステップＳ1に戻り、サセプタンスｂｉｈ，ｂｒｅｆの比較判定を省いてもよい。
【００６５】
つぎに、前記形態では、電力系統５のアドミタンスＹｉｈの系統停止による変化が主にそのサセプタンスｂｉｈの変化に依存することから、サセプタンスｂｉｈの変化から分散型電源６の単独運転検出を行うようにしたが、アドミタンスＹｉｈの変化から分散型電源６の単独運転を検出するようにしてもよく、この場合は、例えば図２のステップＳ5 により、アドミタンスＹｉｈを、Ｙｉｈ＝Ｉ２ｍ（ｋ）／Ｖ２ｍ（ｋ）から演算して検出し、ステップＳ6，Ｓ7により、その絶対値｜Ｙｉｈ｜が整定時間以上、設定した判定値Ｙｒｅｆ以下か否かを判別し、さらに、ステップＳ4でＶ２ｍ（ｋ）≦Ｖｒｅｆであれば、ステップＳ9によりアドミタンスＹｉｈを設定値Ｙｆｉｘ（≧Ｙｒｅｆ）にすればよい。
【００６６】
なお、基準値電圧Ｖｒｅｆは、具体的には、系統５の抵抗負荷と誘導性負荷との割合いが６対４であるとして、系統５の最大予測負荷を求め、この負荷から系統５の最大のバックグラウンドノイズを予測して設定すればよい。
【００６７】
（他の形態）
つぎに、他の形態について、図４を参照して説明する。
前記１形態では、前記注入装置１６を分散型電源６と別個独立に設けたが、分散型電源６がインバータ電源等の場合は、例えば図４に示すように構成して分散型電源６から電力系統５に注入電流を注入してもよく、この場合は、図１の電流注入装置１６を省くことができる。
【００６８】
図４において、図１と同一符合は同一もしくは相当するものを示し、２１′は図１の検出処理装置２１の代わりに設けられた分散型電源運転制御兼系統停止検出処理装置、２６は分散型電源６の基本波出力を制御するマイクロコンピュータ構成の主処理部であり、サンプル・ホールド回路２２，Ａ／Ｄ変換回路２４を、注入次数ｍの電圧，電流の検出と、基本波の電圧，電流の検出とに兼用し、この基本波の電圧，電流の検出に基づき、主処理部２６が分散型電源６の基本波の電圧，電流の指令信号を加算部２７に出力する。
【００６９】
また、演算処理部２５が注入周波数の注入電流の指令信号を加算部２７に出力する。
【００７０】
そして、加算部２７により両指令信号が加算合成され、その出力信号で分散型電源６であるインバータ電源が運転され、分散型電源６が基本波の電力と注入電流とを電力系統５に出力する。
【００７１】
ところで、前記両形態では高圧系統に適用したが、本発明は、短絡容量が大きい特高系統にも同様に適用することができ、従来はなかった特高系統の自律方式の能動型単独運転検出方法を実現することができる。
【００７２】
この場合、特高系統であっても、注入電流量が従来の高圧系統と同程度でよく、系統への注入の影響が極めて少なくなる利点もある。
【００７３】
そして、前記両形態において、次数間高調波の注入周波数（注入次数ｍ），注入量及び基準値電圧Ｖｒｅｆ，判定値ｂｒｅｆ，設定値ｂｆｉｘ等は両形態のものに限られるものではなく、系統条件等に応じて適当に設定してよいのは勿論である。
【００７４】
そして、本発明は高圧系統、特高系統を含む種々の電力系統の分散型電源の単独運転検出に適用できる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の場合、電力系統５に注入する次数間高調波の電流（注入電流）を従来より少なくしても分散型電源が単独運転に移行する系統停止時は、系統電源が切離されて系統５の注入周波数のインピーダンスが大きくなってそのアドミタンスは小さくなり、注入電流に基づく注入周波数の電圧（注入電圧）が系統の注入周波数のバックグランドノイズより十分に大きくなり、注入電流及び注入電圧を確実に計測して系統の注入周波数（注入次数の次数間高調波）のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））を確実に演算して検出することができる。
【００７６】
一方、分散型電源６が系統電源に連系運転される系統正常時は、系統インピーダンスが小さいため、系統５の注入周波数のアドミタンスは大きくなり、注入電流が少ないと、注入電圧がバックグラウンドノイズのレベル程度に小さくなり、系統の注入周波数のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））は、分子、分母ともに０に近づくため誤った値を演算し、誤検出してしまう可能性が高まり、しかも、その計測レベルが変動し、注入電流は計測できても、注入電圧は計測できなくなることから、系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、計測電圧と基準値電圧とを比較し、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効にして単独運転とみなさず、計測電圧が基準値電圧より大きくなるときのみ、計測電圧が有効であるとし、このときにのみ計測電流と計測電圧とから系統５の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、この検出したアドミタンスの変化から分散型電源の単独運転を検出する。
【００７７】
したがって、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効として、系統５が正常であるとみなし、分散型電源６の単独運転を誤検出しないようにして、その単独運転を確実に検出することができ、高圧系統の分散型電源の単独運転を、従来より注入電流を少なくして系統５への影響を防止しつつ確実に検出することができ、注入電源を小型，軽量化することができる。
【００７８】
また、短絡容量が小さい特高系統の分散型電源の単独運転についても、少ない注入電流で確実に検出することができ、従来は存在しなかった自律式の能動型単独運転検出方法を提供することができる。
【００７９】
つぎに、請求項２の場合は、電力系統５のアドミタンスの変化が、主にそのサセプタンスに依存することから、注入周波数のアドミタンスとして、そのサセプタンスを検出して請求項１の効果を得ることができる。
【００８０】
さらに、請求項３の場合は、次数間高調波の注入系統を分散型電源６から系統５に注入したため、一層の小形化，簡素化を図って検出できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１が適用される電力系統の単線結線図である。
【図２】図１の分散型電源の単独運転検出のフローチャートである。
【図３】（ａ）は図１の電力系統の基本波電圧波形図、（ｂ）は同図の電力系統の注入周波数成分の電圧波形図、（ｃ）は同図の電力系統のサセプタンス特性図である。
【図４】本発明の実施の他の形態の一部の単線結線図である。
【符号の説明】
５ 電力系統
６ 分散型電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、系統基本波の非整数倍周波数の次数間高調波の電流を系統に注入して、系統電源に連系運転される分散型電源の系統停止時の単独運転を検出する分散型電源の単独運転検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、需要家の太陽光発電装置，燃料電池装置等の分散型電源は、例えば６．６ＫＶの高圧系統やさらに高圧の特別高圧（特高）系統に接続されて系統電源に連系運転される。
【０００３】
そして、系統事故等により変電所の遮断器が開放される系統停止時、系統電源が消失して分散型電源が連系運転から単独運転に移行すると、単独運転による系統充電での感電事故等が発生する虞れがある。
【０００４】
そのため、系統停止時に迅速に系統から分散型電源を切離し、解列する必要がある。
【０００５】
この系統事故等による系統停止を需要家等の側（以下需要家等側という）で迅速かつ確実に検出するため、従来、例えば分散型電源を有する需要家等側から系統にその基本波に同期した系統基本波周波数の非整数倍周波数のｍ次（ｍは帯小数）の次数間高調波を注入し、その需要家等側で系統の注入次数ｍの次数間高調波を計測し、この計測に基づいて系統の注入次数ｍの次数間高調波のアドミタンスを検出し、その大きさ（絶対値）の変化から、系統停止を検出する分散型電源の単独運転検出方法が提案されている（例えば特開平１０−２４８１６８号公報参照）。
【０００６】
また、特高系統に連系された分散型電源の単独運転防止（逆潮流有り）にあっては、「分散型電源系統連系技術指針，ＪＥＡＧ９７０１−２００１」（社団法人 日本電気協会発行）にも記載されているように、いわゆる他律方式の転送遮断装置が用いられる。
【０００７】
この転送遮断装置は、変電所側の転送発信装置に通信線を介して需要家等側の転送受信装置を接続して形成され、系統事故が発生すると、転送発信器から通信線を介して転送受信装置に事故通知の信号を送り、受信装置によって系統停止を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の検出方法では、系統のバックグランドノイズの影響を受けないように、十分な電圧歪みを生じさせて系統の注入次数ｍの電圧を確実に検出するため、十分な大きさの次数間高調波を注入する必要がある。
【０００９】
そして、種々の実験等によると、本来は存在しない次数間高調波が、系統に基本波電圧の０．０１％程度のバックグランドノイズとして存在するため、系統の注入次数ｍのアドミタンスの変化から分散型電源の単独運転を検出するには、次数間高調波を注入して系統に０．０５％程度の歪みを生じさせる必要がある。
【００１０】
この０．０５％程度の歪みを生じさせるには、とくに短絡容量が極めて大きい特高系統では相当な大電流注入が必要になり、高圧系統にあってもアンペア単位の電流注入が必要になる。
【００１１】
一方、前記技術指針の他律方式では、受信装置や送信装置を要するだけでなく、両装置の間に長距離の通信ケーブルの敷設も必要になり、その上、需要家等側だけでは検出することができない。
【００１２】
そして、この種の単独運転検出にあっては、注入電流を極力少なくして系統への影響を極力少なくするとともに、注入電源を小型，軽量化等することが極めて重要な課題の１つになっている。
【００１３】
なお、系統停止による分散型電源の単独運転は、アドミタンスの逆数のインピーダンスの変化から検出することも考えられるが、この場合、系統正常時の系統の注入次数ｍの検出インピーダンスは系統電源の短絡インピーダンスによって小さくなり、系統停止時の系統の注入次数ｍの検出インピーダンスは系統負荷に依存して変動し、系統正常時と系統停止時の検出インピーダンスの差は大きくない場合もある。
【００１４】
そのため、系統の注入次数ｍのインピーダンス変化からは系統停止の有無の確実な判別は困難であり、このインピーダンスの変化から単独運転を検出することは、実用的でない。
【００１５】
本発明は、従来より注入電流量を少なくして系統への影響を低減しつつ、系統のバックグランドノイズによる誤検出を防止して系統の注入周波数（注入次数ｍ）のアドミタンス（又はそのサセプタンス）を検出し、このアドミタンス（又はサセプタンス）の変化から確実に分散型電源の単独運転を検出することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１の分散型電源の単独運転検出方法は、系統に次数間高調波を注入し、
系統の注入次数の次数間高調波の電圧，電流を計測し、
計測電圧，計測電流から系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、
検出したアドミタンスの変化から系統停止時の分散型電源の単独運転を検出する分散型電源の単独運転検出方法であって、
系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、
前記計測電圧と前記基準値電圧とを比較し、
前記計測電圧が前記基準値電圧以下のときは、前記計測電圧を無効にして前記単独運転とみなさず、
前記計測電圧が前記基準値電圧より大きいときにのみ、前記計測電圧，前記計測電流から系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、
検出したアドミタンスの変化から単独運転の検出を行う。
【００１７】
この場合、系統に注入する次数間高調波の電流（注入電流）が従来より少なくても分散型電源が単独運転に移行する系統停止時は、系統電源が切離されて注入周波数（注入次数ｍ）の系統インピーダンスが大きくなり、系統の注入周波数のアドミタンスが小さくなることから、注入電流に基づく系統の注入周波数の電圧（注入電圧）がバックグランドノイズより十分に大きくなり、注入電流及び注入電圧を精度よく計測して系統の注入周波数（注入次数の次数間高調波）のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））を精度よく演算して検出することができる。
【００１８】
一方、分散型電源が系統電源に連系運転される系統正常時は、系統インピーダンスが小さく、系統の注入周波数のアドミタンスが大きくなるため、注入電流が少ないと、注入電圧はバックグラウンドノイズレベル程度に小さくなり、系統の注入周波数のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））は、分子、分母ともに０に近づくため誤った値を演算し、誤検出してしまう可能性が高まり、しかも、そのレベルが容易に変動するため、注入電流は計測できても、注入電圧は計測が困難になる。
【００１９】
そこで、本発明においては、系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、計測電圧と基準値電圧とを比較し、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効にして単独運転とみなさず、計測電圧が基準値電圧より大きくなるときのみ、計測電圧が有効であるとし、このときにのみ計測電流と計測電圧とから系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、この検出したアドミタンスの変化から分散型電源の単独運転を検出する。
【００２０】
したがって、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効にして、系統が正常であるとみなして分散型電源の単独運転を誤検出しないようにすることができ、高圧系統の分散型電源については、従来より注入電流を少なくして確実に単独運転を検出することができ、短絡容量が小さい特高系統の分散型電源については、少ない注入電流で単独運転を検出することができる、新規な自律方式の能動型単独運転検出方法を提供できる。
【００２１】
そして、注入周波数のアドミタンスとして、そのサセプタンスを検出してもよい。
また、次数間高調波の注入電流は分散電源のインバータから系統に注入してもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図１〜図４を参照して説明する。
（１形態）
まず、実施の１形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は電力系統の１例の単線結線図であり、上位系統１に変電所２の１又は複数の変圧器３の１次側が接続され、各変圧器３の２次側から遮断器４を介して１又は複数の下位の電力系統５が分枝状に引出される。
【００２３】
これらの電力系統５は、例えば、６．６ｋＶの高圧系統の場合、分散型電源６を有する需要家設備７，分散型電源６が設けられていない一般需要家設備８等の複数の需要家設備が接続される。
【００２４】
そして、本発明が適用される需要家設備７は他の需要家設備と同様、電力系統５に引込線９の遮断器１０を介して負荷母線１１が接続され、この負荷母線１１に各負荷フィーダ１２の変圧器１３を介してそれぞれの負荷が接続される。
【００２５】
また、負荷母線１１に遮断器１４が接続され、この遮断器１４に解列用の開閉器１５を介して分散型電源６が接続されるとともに、次数間高調波の電流注入装置１６が接続される。
【００２６】
この電流注入装置１６は次数間高調波の注入電流を出力するインバータ等の電源部１７，この電源部１７と負荷母線１１との間に設けられた注入用の変圧器１８により形成される。
【００２７】
また、引込線９の遮断器１０より負荷母線１１側に、受電点変圧器１９及び受電点変流器２０が設けられ、それらの３相各相の電圧，電流の計測信号が系統停止検出処理装置２１のサンプル・ホールド回路２２に供給される。
【００２８】
このサンプル・ホールド回路２２は水晶発振器等の定周波発生器で形成されたタイミング指令部２３の一定周波数のサンプリング指令のタイミング信号により系統電圧，両計測信号をサンプル・ホールドし、その出力が後段のＡ／Ｄ変換回路２４によりデジタル信号に変換され、サンプリングデータとなる。
【００２９】
そして、Ａ／Ｄ変換回路２４によりデジタル信号に変換された電圧，電流のサンプリングデータが演算処理部２５に供給される。
【００３０】
この処理部２５はマイクロコンピュータ等で形成され、そのソフトウェア処理により、両サンプリングデータに公知のフーリエ変換のデジタルフィルタ演算を施し、電流注入装置１６から電力系統５に注入された注入次数の次数間高調波を抽出して検出し、その変化から遮断器４が開放する系統停止の発生，すなわち分散型電源６の単独運転の発生を監視して検出する。
【００３１】
さらに、この単独運転の検出時は、演算処理部２５から開閉器１５に解列の指令が供給されて開閉器１５が開放され、分散型電源６が電力系統５から切離される。
【００３２】
ところで、系統正常時は、遮断器４，１０，１４及び開閉器１５がいずれも閉成され、上位系統１の電力が電力系統５に給電され、電力系統５が電力供給状態にある。
【００３３】
このとき、分散型電源６は電力系統５に連系して運転され、その出力は自設備７内で消費されるとともに余剰分が引込線９を介して電力系統５に出力される。
【００３４】
さらに、需要家設備７においては、受電点変圧器１９，受電点変流器２０により、受電点Ａの電圧及び受電点Ａを出入する電流が常時計測される。
【００３５】
また、演算処理部２５がタイミング指令部２３の一定周波数のタイミング信号に同期して電源部１７に周期的に起動指令を出力し、この指令に基づき、電源部１７が前記タイミング信号に同期して系統基本波の非整数倍周波数の次数間高調波の電流を形成し、この注入電流が変圧器１８，負荷母線１１，引込線９を介して需要家設備７の受電点Ａから電力系統５に注入される。
【００３６】
このとき、従来は電力系統５に存在する０．０１％程度のバックグランドノイズを考慮し、注入電流によって系統電圧を基本波電圧の０．０５％程度歪ませてアドミタンスの検出，監視を行うため、注入電流を、例えば１Ａ程度の比較的大きな電流としていたが、本形態の場合、注入電流を単独運転発生時に十分な電圧歪みが生じる程度まで少なくし、例えば従来の１／５の０．２Ａ程度とする。
【００３７】
そのため、電流注入の系統５への影響は少なく、しかも、電流注入装置１６等が従来装置より小容量，小型，軽量になる。
【００３８】
そして、受電点Ａからの電流の注入に基づき、受電点変圧器１９，受電点変流器２０の計測信号に注入次数ｍの次数間高調波の電圧，電流が含まれる。
【００３９】
そして、これらの計測信号はタイミング指令部２３のタイミング信号に基づき、前記したようにサンプル・ホールド回路２２のサンプリングにより、サンプル・ホールドされる。
【００４０】
さらに、電圧，電流のホールド出力がＡ／Ｄ変換回路２４によりデジタル信号に変換され、これらのデジタル信号に変換されたサンプリングデータが演算処理部２５で処理され、注入電流に基づく系統５の注入次数ｍの次数間高調波の計測電圧，計測電流が抽出されて検出される。
【００４１】
そして、これらの計測電圧，計測電流をＶｉｈ，Ｉｉｈとし、受電点Ａからみた電力系統５の注入周波数のアドミタンスをＹｉｈとすると、アドミタンスＹｉｈは、Ｙｉｈ＝Ｉｉｈ／Ｖｉｈの演算から検出され、アドミタンスＹｉｈのサセプタンスｂｉｈは、ｂｉｈ＝Ｉｍ（Ｉｉｈ／Ｖｉｈ），（Ｉｍは虚数成分を示す関数）から求まる。
【００４２】
そして、分散型電源６が系統電源に連系運転される系統正常時（健全時）は、受電点Ａからみた電力系統５の電源インピーダンスが短絡インピーダンスであり、このとき受電点Ａからみた電力系統５の注入次数の次数間高調波のアドミタンスＹｉｈ，そのサセプタンスｂｉｈは大きくなる。
【００４３】
つぎに、系統事故等に基づく電力系統５の停止により遮断器４が開放されると、受電点Ａからみた電力系統５の電源インピーダンスが短絡インピーダンスから開放インピーダンスに増大するため、受電点Ａからみた電力系統５のアドミタンスＹｉｈ，サセプタンスｂｉｈは小さくなり、このアドミタンスＹｉｈ又はサセプタンスｂｉｈの変化から電力系統５の停止，すなわち分散型電源６の単独運転を検出できる。
【００４４】
しかし、注入電流Ｉｉｈを極力少なくしているため、とくに系統正常時、電圧Ｖｉｈが極めて小さくなり、場合によっては電圧Ｖｉｈが電力系統５のバックグランドノイズ以下になることから、この電圧Ｖｉｈを用いてアドミタンスＹｉｈ又はサセプタンスｂｉｈを算出すると、誤検出が生じる。
【００４５】
そこで、この形態においては、電力系統５の注入次数ｍのバックグランドノイズの電圧歪み０．０１％よりは大きく、単独運転時の注入次数ｍの電圧歪みよりは極力小さい程度なレベルの電圧，具体的には例えば０．０２％の電圧歪みが生じる電圧を、検出無効の基準値電圧Ｖｒｅｆとして演算処理部２５に設定する。この演算処理部２５は、具体的には、図２の単独運転検出フローを実行する。
【００４６】
そして、設定された計測インターバル毎に、この検出フローのステップＳ1 により、電力系統５の３相各相の電圧，電流の計測信号をＡ／Ｄ変換して電力系統５の時々刻々のサンプリング時点ｋの電圧Ｖ（ｋ），電流Ｉ（ｋ）の計測データを得ると、ステップＳ2 により例えば回帰形ＤＦＴ演算を実行し、各相毎に、つぎの数１の式で示される注入次数ｍの次数間高調波の各時点ｋでの電圧Ｖｍ（ｋ），電流Ｉｍ（ｋ）を求める。
【００４７】
【数１】
Ｖｍ(ｋ)＝(２／Ｎ)・｛Ｖｍ(ｋ−１)−Ｖ(ｋ−Ｎ)＋Ｖ(ｋ))・ｘ-1
Ｉｍ(ｋ)＝(２／Ｎ)・｛Ｉｍ(ｋ−１)−Ｉ(ｋ−Ｎ)＋Ｉ(ｋ))・ｘ-1
【００４８】
但し、式中のＮはＤＦＴ演算に用いる時系列のサンプリング数であり、過去Ｎサンプリングの計測データを用いてＤＦＴ演算が行われる。
【００４９】
なお、Ｎの具体的な値は、例えば系統基本波３２波に渡り、基本波１周期当り６４サンプリングをくり返して得られる（６４×３２＝）２０４８サンプリング数である。
また、ｘはｘ＝ｅｘｐ（ｊ・２π・ｍ／Ｎ）である。
【００５０】
さらに、電圧Ｖｍ（ｋ），電流Ｉｍ（ｋ）は複素数値であり、３相をａ相，ｂ相，ｃ相とし、数１の式から求まるａ，ｂ，ｃ各相の電圧Ｖａｍ（ｋ），Ｖｂｍ（ｋ），Ｖｃｍ（ｋ），電流Ｉａｍ（ｋ），Ｉｂｍ（ｋ），Ｉｃｍ（ｋ）に基づき、ステップＳ3 により、例えば、つぎの数２の逆相演算から電力系統５の注入次数ｍの計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ），計測電流Ｉ２ｍ（ｋ）を求める。
【００５１】
【数２】
Ｖ２ｍ(ｋ)＝(Ｖａｍ(ｋ)＋ａ・ａ・Ｖｂｍ(ｋ)＋ａ・Ｖｃｍ(ｋ))／３
Ｉ２ｍ(ｋ)＝(Ｉａｍ(ｋ)＋ａ・ａ・Ｉｂｍ(ｋ)＋ａ・Ｉｃｍ(ｋ))／３
【００５２】
なお、計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ），計測電流Ｉ２ｍ（ｋ）は、正相演算から求めたものであってもよく、ａはａ＝ｅｘｐ・（２π／３））である。
【００５３】
つぎに、ステップＳ4 に移行し、計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）と設定された基準値電圧Ｖｒｅｆとを比較し、Ｖ２ｍ（ｋ）＞Ｖｒｅｆであれば、ステップＳ5 に移行し、電力系統５の注入次数ｍの例えば逆相のアドミタンスＹｉｈのサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））を、つぎの数３の式から演算して算出する。なお、Ｉｍは虚部（虚数成分）を示す関数である。
【００５４】
【数３】
ｂｉｈ＝ｂ２ｍ(ｋ)＝−Ｉｍ(Ｉ２ｍ(ｋ)／Ｖ２ｍ(ｋ))
【００５５】
さらに、ステップＳ6，Ｓ7により、検出したサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））の大きさ（絶対値）が、設定された整定時間Ｔ継続して単独運転検出のサセプタンス判定値ｂｒｅｆ，例えば０．６（ｓ）以下か否かを監視して検出する。
【００５６】
そして、ｂｉｈ≦ｂｒｅｆの状態が例えばＴ＝０．７秒の整定時間継続したときにステップＳ8 に移行し、このとき、系統停止による分散型電源６の単独運転への移行が発生したことを検出し、この検出により遮断器１５を開放して分散型電源６を電力系統５から切離し、処理を終了する。
【００５７】
つぎに、系統正常時は計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）が小さく、この計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）が基準値電圧Ｖｒｅｆ以下であれば、注入電流量が少なく、計測電圧Ｖ２ｍ（ｋ）の正確な判別は困難であり、かつ、ほとんどの場合、系統正常と考えられるため、ステップＳ4からステップＳ9に移行する。
【００５８】
そして、ステップＳ9 により、この形態では注入次数ｍのサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））を、判定値ｂｒｅｆより大きい設定値ｂｆｉｘ，例えば１．０（ｓ）に固定してステップＳ6に移行する。
【００５９】
このとき、ｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））≧ｂｒｅｆになるため、ステップＳ6 からステップＳ1 に戻り、単独運転を検出することなく、つぎのインターバルの計測を開始する。
【００６０】
例えば、図３に示すように、時刻ｔ1 に遮断器４の開放による系統停止が検出され、それからΔｔ（＝０．０５秒）遅れて０．７秒経過したときに分散型電源６の単独運転が検出されて遮断器１５が開放され、分散型電源６が系統から切離される場合、電力系統５の基本波電圧は、同図の（ａ）に示すように変化し、注入周波数（例えば１３６Hz）の計測電圧Ｖｉｈ（＝Ｖ２ｍ（ｋ））は同図の（ｂ）に示すように変化する。
【００６１】
さらに、この計測電圧Ｖｉｈに基づき、Ｖｉｈ＜Ｖｒｅｆの間は、図３の（ｃ）に示すようにサセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））が設定値ｂｆｉｘ（＞ｂｒｅｆ）に固定され、実質的にサセプタンスｂｉｈは演算から検出されず、Ｖｉｈ≧Ｖｒｅｆを検出するｔ1 ＋ΔＴから、サセプタンスｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））の演算が始まり、単独運転の有効な検出が始まる。
【００６２】
そして、ｔ2 時までｂｉｈ（＝ｂ２ｍ（ｋ））＞ｂｒｅｆの状態が継続すれば、単独運転が検出されて分散型電源６が切離され、このとき、電力系統５の基本波電圧が消失する。
【００６３】
そして、注入電流量を従来より少なくしたことで、系統正常時、電力系統５の注入周波数（注入次数ｍ）の電圧Ｖｉｈが極めて小さくなり、電圧Ｖｉｈの測定が行えなくなっても、その間はサセプタンスｂｉｈを設定値ｂｆｉｘに固定することで、分散型電源６の単独運転の誤検出を防止することができ、従来より注入電流量が少なく、電源部１７が小容量，小型の構成で分散型電源６の単独運転を確実に検出することができる。
【００６４】
ところで、前記形態では、図２のステップＳ4 でＶ２ｍ（ｋ）≦Ｖｒｅｆになり、電圧Ｖｉｈ（＝Ｖ２ｍ（ｋ））の検出が困難になると、ステップＳ9 に移行してサセプタンスｂｉｈを設定値ｂｆｉｘに固定した後、ステップＳ6，Ｓ7により、形式的にサセプタンスｂｉｈと判定値ｂｒｅｆとを比較したが、処理の簡素化等を図る場合は、ステップＳ4 でＶ２ｍ（ｋ）≦Ｖｒｅｆになると、直ちにステップＳ1に戻り、サセプタンスｂｉｈ，ｂｒｅｆの比較判定を省いてもよい。
【００６５】
つぎに、前記形態では、電力系統５のアドミタンスＹｉｈの系統停止による変化が主にそのサセプタンスｂｉｈの変化に依存することから、サセプタンスｂｉｈの変化から分散型電源６の単独運転検出を行うようにしたが、アドミタンスＹｉｈの変化から分散型電源６の単独運転を検出するようにしてもよく、この場合は、例えば図２のステップＳ5 により、アドミタンスＹｉｈを、Ｙｉｈ＝Ｉ２ｍ（ｋ）／Ｖ２ｍ（ｋ）から演算して検出し、ステップＳ6，Ｓ7により、その絶対値｜Ｙｉｈ｜が整定時間以上、設定した判定値Ｙｒｅｆ以下か否かを判別し、さらに、ステップＳ4でＶ２ｍ（ｋ）≦Ｖｒｅｆであれば、ステップＳ9によりアドミタンスＹｉｈを設定値Ｙｆｉｘ（≧Ｙｒｅｆ）にすればよい。
【００６６】
なお、基準値電圧Ｖｒｅｆは、具体的には、系統５の抵抗負荷と誘導性負荷との割合いが６対４であるとして、系統５の最大予測負荷を求め、この負荷から系統５の最大のバックグラウンドノイズを予測して設定すればよい。
【００６７】
（他の形態）
つぎに、他の形態について、図４を参照して説明する。
前記１形態では、前記注入装置１６を分散型電源６と別個独立に設けたが、分散型電源６がインバータ電源等の場合は、例えば図４に示すように構成して分散型電源６から電力系統５に注入電流を注入してもよく、この場合は、図１の電流注入装置１６を省くことができる。
【００６８】
図４において、図１と同一符合は同一もしくは相当するものを示し、２１′は図１の検出処理装置２１の代わりに設けられた分散型電源運転制御兼系統停止検出処理装置、２６は分散型電源６の基本波出力を制御するマイクロコンピュータ構成の主処理部であり、サンプル・ホールド回路２２，Ａ／Ｄ変換回路２４を、注入次数ｍの電圧，電流の検出と、基本波の電圧，電流の検出とに兼用し、この基本波の電圧，電流の検出に基づき、主処理部２６が分散型電源６の基本波の電圧，電流の指令信号を加算部２７に出力する。
【００６９】
また、演算処理部２５が注入周波数の注入電流の指令信号を加算部２７に出力する。
【００７０】
そして、加算部２７により両指令信号が加算合成され、その出力信号で分散型電源６であるインバータ電源が運転され、分散型電源６が基本波の電力と注入電流とを電力系統５に出力する。
【００７１】
ところで、前記両形態では高圧系統に適用したが、本発明は、短絡容量が大きい特高系統にも同様に適用することができ、従来はなかった特高系統の自律方式の能動型単独運転検出方法を実現することができる。
【００７２】
この場合、特高系統であっても、注入電流量が従来の高圧系統と同程度でよく、系統への注入の影響が極めて少なくなる利点もある。
【００７３】
そして、前記両形態において、次数間高調波の注入周波数（注入次数ｍ），注入量及び基準値電圧Ｖｒｅｆ，判定値ｂｒｅｆ，設定値ｂｆｉｘ等は両形態のものに限られるものではなく、系統条件等に応じて適当に設定してよいのは勿論である。
【００７４】
そして、本発明は高圧系統、特高系統を含む種々の電力系統の分散型電源の単独運転検出に適用できる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の場合、電力系統５に注入する次数間高調波の電流（注入電流）を従来より少なくしても分散型電源が単独運転に移行する系統停止時は、系統電源が切離されて系統５の注入周波数のインピーダンスが大きくなってそのアドミタンスは小さくなり、注入電流に基づく注入周波数の電圧（注入電圧）が系統の注入周波数のバックグランドノイズより十分に大きくなり、注入電流及び注入電圧を確実に計測して系統の注入周波数（注入次数の次数間高調波）のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））を確実に演算して検出することができる。
【００７６】
一方、分散型電源６が系統電源に連系運転される系統正常時は、系統インピーダンスが小さいため、系統５の注入周波数のアドミタンスは大きくなり、注入電流が少ないと、注入電圧がバックグラウンドノイズのレベル程度に小さくなり、系統の注入周波数のアドミタンス（＝注入電流（計測電流）／注入電圧（計測電圧））は、分子、分母ともに０に近づくため誤った値を演算し、誤検出してしまう可能性が高まり、しかも、その計測レベルが変動し、注入電流は計測できても、注入電圧は計測できなくなることから、系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、計測電圧と基準値電圧とを比較し、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効にして単独運転とみなさず、計測電圧が基準値電圧より大きくなるときのみ、計測電圧が有効であるとし、このときにのみ計測電流と計測電圧とから系統５の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、この検出したアドミタンスの変化から分散型電源の単独運転を検出する。
【００７７】
したがって、計測電圧が基準値電圧以下のときは、計測電圧を無効として、系統５が正常であるとみなし、分散型電源６の単独運転を誤検出しないようにして、その単独運転を確実に検出することができ、高圧系統の分散型電源の単独運転を、従来より注入電流を少なくして系統５への影響を防止しつつ確実に検出することができ、注入電源を小型，軽量化することができる。
【００７８】
また、短絡容量が小さい特高系統の分散型電源の単独運転についても、少ない注入電流で確実に検出することができ、従来は存在しなかった自律式の能動型単独運転検出方法を提供することができる。
【００７９】
つぎに、請求項２の場合は、電力系統５のアドミタンスの変化が、主にそのサセプタンスに依存することから、注入周波数のアドミタンスとして、そのサセプタンスを検出して請求項１の効果を得ることができる。
【００８０】
さらに、請求項３の場合は、次数間高調波の注入系統を分散型電源６から系統５に注入したため、一層の小形化，簡素化を図って検出できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１が適用される電力系統の単線結線図である。
【図２】図１の分散型電源の単独運転検出のフローチャートである。
【図３】（ａ）は図１の電力系統の基本波電圧波形図、（ｂ）は同図の電力系統の注入周波数成分の電圧波形図、（ｃ）は同図の電力系統のサセプタンス特性図である。
【図４】本発明の実施の他の形態の一部の単線結線図である。
【符号の説明】
５ 電力系統
６ 分散型電源
Claims (3)
- 系統に次数間高調波を注入し、
系統の注入次数の次数間高調波の電圧，電流を計測し、
計測電圧，計測電流から系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、
検出したアドミタンスの変化から系統停止時の分散型電源の単独運転を検出する分散型電源の単独運転検出方法であって、
系統の注入次数の次数間高調波のバックグランドノイズより大きく、かつ、系統停止時の注入次数の次数間高調波の電圧より小さく系統に歪みを生じさせる注入次数の次数間高調波の電圧を、検出無効の基準値電圧として設定し、
前記計測電圧と前記基準値電圧とを比較し、
前記計測電圧が前記基準値電圧以下のときは、前記計測電圧を無効にして前記単独運転とみなさず、
前記計測電圧が前記基準値電圧より大きいときにのみ、前記計測電圧，前記計測電流から系統の注入次数の次数間高調波のアドミタンスを演算して検出し、
検出したアドミタンスの変化から前記単独運転の検出を行うことを特徴とする分散型電源の単独運転検出方法。 - 注入周波数の次数間高調波のアドミタンスを、前記アドミタンスのサセプタンスとしたことを特徴とする請求項１記載の分散型電源の単独運転検出方法。
- 注入次数の次数間高調波の電流を、分散型電源から系統に注入することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の分散型電源の単独運転検出方法。
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