JP3917627B2 - 分散電源の単独運転検出装置 - Google Patents

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この発明は、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置に関し、より具体的には、単独運転検出のために複数次数の注入電流を注入する電流注入装置の構成を簡素化して、電流注入装置ひいては単独運転検出装置の小型化を可能にする手段に関する。
配電線には、近年、風力発電、廃棄物発電、小水力発電、コジェネレーション（複合発電）等の発電設備が接続されることが盛んになってきた。このような発電設備は、分散電源と呼ばれる。
系統事故等によって電力会社の変電所の遮断器が開放されて、上位系統からの電力供給が停止したときに、分散電源が運転（即ち単独運転）を続けていると、上位系統からの電力供給が停止したにもかかわらず配電線に電圧が印加され続けることになるので、感電事故等が発生する恐れがある。そこで、第１ステップとして、このような上位系統からの電力供給の停止、即ち分散電源の単独運転を確実に検出する必要がある。更に第２ステップとして、当該分散電源を配電系統から切り離す（解列する）必要がある。
分散電源の単独運転を検出する装置の一例として、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用される単独運転検出装置であって、前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数（例えば２．４次、２．５次等）であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスを計測し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えている単独運転検出装置が既に提案されている（例えば特許文献１参照）。
複数次数の注入電流を使用するのは、仮に一つの注入次数において配電系統のインピーダンスまたはアドミタンスを正しく計測することができなくても、他の注入次数において配電系統のインピーダンスまたはアドミタンスを正しく計測して、上位系統からの電力供給停止をより確実に検出することができるからである。
上記のような複数次数の注入電流を注入する電流注入装置は、特許文献１にはその構成が記載されていないけれども、従来は次の２種類があった。
（１）第１の電流注入装置１００は、図１５に示すように、配電系統の基本波電圧の非整数倍次数（即ち帯小数次数）ｍであってしかも互いに次数が異なる複数の次数をｍ１、ｍ２、ｍ３とすると、この三つの注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の正弦波の注入信号Ｓm1、Ｓm2、Ｓm3をそれぞれ発生させる３台の注入信号発生器１０２〜１０４と、それらからの注入信号Ｓm1、Ｓm2、Ｓm3を合成（加算）する加算器１０６と、それからの合成信号Ｓm1＋Ｓm2＋Ｓm3を増幅して注入電流Ｋm として出力する正弦波増幅器１０８と、前記引込線側から配電系統の基本波電圧が正弦波増幅器１０８に印加されるのを阻止する（カットする）直列コンデンサ１１０とを備えた構成のものである。
（２）第２の電流注入装置は、非特許文献１に記載されているように（９４６（６０）頁図４およびその説明参照）、前記非整数倍次数（例えばｍ１）の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器に直列に、当該非整数倍次数（例えばｍ１）の周波数とほぼ同じ共振周波数を有する直列ＬＣ共振回路を接続して成り、当該非整数倍次数（例えばｍ１）の正弦波状の注入電流を出力する電流注入回路を、注入次数の数だけ（例えば、注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の３回路）並列接続した構成のものである。
特開２００１−２５１７６７号公報（段落０００９−００１０、図１） 山本文雄、外３名、「分散電源の単独運転検出装置の開発−次数間高調波注入方式−」、電気設備学会誌、社団法人電気設備学会、平成１６年１２月１０日、第２４巻、第１２号、頁９４３（５７）−９５２（６６）
上記第１および第２の電流注入装置のいずれも、構成が複雑であり、当該電流注入装置ひいては単独運転検出装置の小型化を阻害しているという課題がある。
即ち、第１の電流注入装置１００では、注入次数の数だけの注入信号発生器１０２〜１０４等が必要であり、それに加えて加算器１０６、正弦波増幅器１０８および直列コンデンサ１１０が必要であるので、構成が複雑であり、そのぶん小型化を阻害している。
また、正弦波増幅器１０８としてＰＷＭ（パルス幅変調）回路が用いられることが多いが、ＰＷＭ回路はスイッチング時の電力損失（スイッチングロス）が大きいので、そのぶん熱の発生が多く、しかも注入電流を大きくするほど熱の発生は多くなるので、この観点からも電流注入装置の小型化を阻害していた。
第２の電流注入装置でも、方形波電圧発生器およびそれに対応する直列ＬＣ共振回路を有する電流注入回路が注入次数の数だけ必要であるので、構成が複雑であり、そのぶん小型化を阻害している。
そこでこの発明は、複数次数の注入電流を注入する電流注入装置の構成の簡素化を図ることによって、電流注入装置ひいては単独運転検出装置の小型化を可能にすることを第１の目的としている。
また、従来は、上記注入次数として、上記両文献にも記載されているように、配電系統に存在する誘導リアクタンス成分と力率改善用コンデンサの容量リアクタンスとの共振現象の影響を受けにくくするために、４次未満を使用していた。
ところが、例えば特別高圧（即ち電圧が７ｋＶ超）配電系統のように、短絡容量が小さい（換言すれば系統のインピーダンスが小さい）配電系統に接続された分散電源保有設備から当該配電系統へ注入電流を注入する場合、前記受電点から眺めた配電系統のインピーダンスは小さいので、注入電流が小さいと、注入次数の電圧が小さくてそれを精度良く検出するのが難しく、従って、注入次数のインピーダンスまたはその逆数であるアドミタンスを精度良く検出するのが難しい。
この対策として、注入次数を高くする、例えば４次以上にすることが考えられる。そのようにすると、前記受電点から眺めた配電系統のインピーダンスは、一般的に誘導リアクタンス成分が主成分であり、これはｊｍｘ（ｊは虚数単位、ｍは注入次数、ｘは１次の誘導リアクタンス成分）として表され計測される。従って、注入次数ｍを高くする（即ちｍを大きくする）と、同じ注入電流量でも注入次数に比例して高い電圧が発生してそれを計測することになるので、当該電圧の計測ひいてはインピーダンスまたはアドミタンスの計測が容易になり高精度になる。
しかし、前述したように、注入次数として４次以上を使用すると、その注入次数で、配電系統に存在する誘導リアクタンス成分と力率改善用コンデンサの容量リアクタンスとの共振現象の影響を受けやすくなり、単独運転の検出が困難になるという課題がある（例えば、非特許文献１の９４７（６１）頁参照）。
より具体例を挙げると、特別高圧配電線に、高圧バンク変圧器、高圧需要家設備およびリアクトル無し（Ｌ無し）力率改善用コンデンサを有する高圧（即ち電圧が７ｋＶ以下）配電バンクが接続されていると（いずれも図１の高圧バンク変圧器４２、高圧需要家設備４４、力率改善用コンデンサ４６、高圧配電バンク１６参照）、注入次数において、高圧バンク変圧器の誘導リアクタンスとＬ無し力率改善用コンデンサの容量リアクタンスとによる直列共振が発生する可能性があり、その場合は、単独運転状態となっても、前記受電点から眺めた配電系統の注入次数のインピーダンスは大きくならず（換言すれば、アドミタンスは小さくならず）、電圧も大きくならず、従って単独運転を検出することができなくなる。
以上のように、注入次数を４次以上にすると、注入次数成分の電圧を大きくできる反面、配電系統における直列共振現象の影響を受けて単独運転の検出が困難になるという課題が生じる。特に、特別高圧配電線には上記のような高圧配電バンクが接続されている場合が一般的であるので、特別高圧配電線に４次以上の注入電流を注入する場合は上記直列共振現象の影響を受けやすい。
そこでこの発明は、４次以上の注入次数を使用し、しかも配電系統における直列共振現象の影響を排除して分散電源の単独運転を精度良く検出することができるようにすることを第２の目的としている。
上記第１の目的を達成するために、この発明に係る単独運転検出装置の一つは、（ａ）前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、（ｂ）前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスを計測し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ（ｃ）前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものである、ことを特徴としている。
なお、この明細書において奇数倍とは、１倍、３倍、５倍、７倍、・・・である。
この単独運転検出装置によれば、電流注入装置は、前記非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するので、方形波電圧発生器と直列共振回路とを備える１台の電流注入装置によって、実質的に複数次数の注入電流を注入することができる。
上記第１および第２の目的を達成するために、この発明に係る単独運転検出装置の他のものは、（ａ）前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、（ｂ）前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスを計測し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ（ｃ）前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものであり、（ｄ）前記供給停止検出装置は、前記複数の注入次数の内から、前記引込線における各注入次数の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における前記インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出するものである、ことを特徴としている。
この単独運転検出装置によれば、電流注入装置は、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を高調波成分として含有する注入電流を注入するので、方形波電圧発生器と直列共振回路とを備える１台の電流注入装置によって、実質的に複数次数の注入電流を注入することができる。
しかも、電流注入装置から、実質的に、４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入するので、その注入次数の内でたまたま配電系統における直列共振次数と一致したものがあって、分散電源の単独運転時に当該一致した注入次数の電圧が大きくならなくても、それ以外の注入次数の電圧は予定どおり大きくなる。
そして供給停止検出装置は、複数の注入次数の内から、引込線における各注入次数の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択して単独運転検出に用いるので、上記直列共振次数と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転検出を行うことができる。
前記供給停止検出装置は、（ａ）前記複数の注入次数の前記インピーダンスまたはアドミタンスをそれぞれ計測し、当該各注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを各注入次数ごとに判定する複数の判定手段と、（ｂ）前記複数の注入次数の内から、前記引込線における各注入次数の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段と、（ｃ）前記次数選択手段によって選択された注入次数についての前記判定手段からの出力のみを有効化する有効化手段とを備えていても良い。
上記第１および第２の目的を達成するために、この発明に係る単独運転検出装置の更に他のものは、（ａ）前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、（ｂ）前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のアドミタンスを計測し、当該アドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ（ｃ）前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものであり、（ｄ）前記供給停止検出装置は、前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記アドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における前記アドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出するものである、ことを特徴としている。
この単独運転検出装置によれば、電流注入装置は、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を高調波成分として含有する注入電流を注入するので、方形波電圧発生器と直列共振回路とを備える１台の電流注入装置によって、実質的に複数次数の注入電流を注入することができる。
しかも、電流注入装置から、実質的に、４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入するので、その注入次数の内でたまたま配電系統における直列共振次数と一致したものがあって、分散電源の単独運転時に当該一致した注入次数のアドミタンスが小さくならなくても、それ以外の注入次数のアドミタンスは予定どおり小さくなる。
そして供給停止検出装置は、複数の注入次数の内から、各注入次数のアドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択して単独運転検出に用いるので、上記直列共振次数と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転検出を行うことができる。
前記供給停止検出装置は、（ａ）前記複数の注入次数の前記アドミタンスをそれぞれ計測し、当該各注入次数のアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを各注入次数ごとに判定する複数の判定手段と、（ｂ）前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記アドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段と、（ｃ）前記次数選択手段によって選択された注入次数についての前記判定手段からの出力のみを有効化する有効化手段とを備えていても良い。
上記第１および第２の目的を達成するために、この発明に係る単独運転検出装置の更に他のものは、（ａ）前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、（ｂ）前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスを計測し、当該インピーダンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ（ｃ）前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものであり、（ｄ）前記供給停止検出装置は、前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記インピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における前記インピーダンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出するものである、ことを特徴としている。
この単独運転検出装置によれば、電流注入装置は、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を高調波成分として含有する注入電流を注入するので、方形波電圧発生器と直列共振回路とを備える１台の電流注入装置によって、実質的に複数次数の注入電流を注入することができる。
しかも、電流注入装置から、実質的に、４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入するので、その注入次数の内でたまたま配電系統における直列共振次数と一致したものがあって、分散電源の単独運転時に当該一致した注入次数のインピーダンスが大きくならなくても、それ以外の注入次数のインピーダンスは予定どおり大きくなる。
そして供給停止検出装置は、複数の注入次数の内から、各注入次数のインピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択して単独運転検出に用いるので、上記直列共振次数と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転検出を行うことができる。
前記供給停止検出装置は、（ａ）前記複数の注入次数の前記インピーダンスをそれぞれ計測し、当該各注入次数のインピーダンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを各注入次数ごとに判定する複数の判定手段と、（ｂ）前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記インピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段と、（ｃ）前記次数選択手段によって選択された注入次数についての前記判定手段からの出力のみを有効化する有効化手段とを備えていても良い。
前記電流注入装置は、前記直列共振回路よりも出力側において前記方形波電圧発生器の出力ラインに並列に接続されたコンデンサおよび同出力ラインに直列に接続されたインダクタを有しておりかつ前記方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する並列共振回路を更に備えており、しかも当該並列共振回路の共振周波数と前記直列共振回路の共振周波数とを互いに異なる周波数にしているものでも良い。
請求項１に記載の発明によれば、方形波電圧発生器と直列共振回路とを備える１台の電流注入装置によって、実質的に複数の次数の注入電流を注入することができるので、複数次数の注入電流を注入する電流注入装置の構成が簡素になり、電流注入装置の小型化が可能になる。
しかも、電流注入装置内に上記のような共振周波数を有する直列共振回路を設けることによって、注入電流に含まれる複数の所望次数成分を大きくして分散電源の単独運転の検出精度を高めることができると共に、必要以上に高い高調波成分が配電系統に注入されて配電系統に悪影響が及ぶことを抑制することができる。
請求項２〜７に記載の発明によれば、上記のような電流注入装置を備えているので、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。
しかも、上記のような電流注入装置および供給停止検出装置を備えているので、配電系統における直列共振と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して分散電源の単独運転検出を行うことができる。その結果、４次以上の注入次数を使用し、しかも配電系統における直列共振現象の影響を排除して分散電源の単独運転を精度良く検出することができる。
更に、４次以上の注入次数を使用することによって、従来の４次未満の注入次数を使用する場合に比べて、注入電流を大きくしなくても、注入次数成分の電圧、インピーダンスまたはアドミタンスの計測が容易になり高精度になるので、単独運転を精度良く検出することができるようになる。従って、注入電流を大きくしなくて済むぶん、電流注入装置の容量を小さくして、電流注入装置の小型化ひいては単独運転検出装置の小型化が可能になる。
請求項８に記載の発明によれば、電流注入装置内に上記のような共振周波数を有する並列共振回路を更に設けたことによって、注入電流に含まれていて大きさがある程度大きい所望次数成分の数をより多くすることができる、という更なる効果を奏する。
図１は、この発明に係る分散電源の単独運転検出装置を備える配電系統の一例を示す単線接続図である。
この配電系統は、上位系統２に変電所４を介して配電線１０が接続された構成をしている。変電所４は、変圧器６と、その２次側と配電線１０とを接続する遮断器８とを備えている。なお、電圧が７ｋＶを超える特別高圧の場合の配電線は、特別高圧電線路と呼ばれるが、この明細書では、この場合も統一して配電線と呼ぶことにしている。
配電線１０は、この例では、特別高圧（即ち電圧が７ｋＶ超）の配電線であり、その電圧は、例えば１１ｋＶ、２２ｋＶ、３３ｋＶ、６６ｋＶ、７７ｋＶである。但し配電線１０は、高圧（即ち電圧が７ｋＶ以下）の配電線でも良く、その場合の電圧は、例えば３．３ｋＶ、６．６ｋＶである。
配電線１０には、この例では特高需要家設備１２、分散電源を有する分散電源保有設備１４および高圧配電バンク１６が接続されている。
高圧配電バンク１６は、前述したように、高圧バンク変圧器４２、高圧需要家設備４４およびＬ無し力率改善用コンデンサ４６を有している。
この例では、配電線１０に受電点Ｐで接続された分散電源保有設備１４内に、以下に説明するような単独運転検出装置３０を設けている。
分散電源保有設備１４においては、その受電点Ｐに引込線１８および遮断器２０を介して構内母線２２が接続されている。この構内母線２２に、構内負荷２４および変圧器２６を介して分散電源２８が接続されており、分散電源２８から当該配電系統の基本波に同期した電力を構内母線２２に供給するようにしている。これを連系運転と呼ぶ。
系統事故等の際には、変電所４の遮断器８が開放される。その際、前述したように、分散電源２８が運転（即ち単独運転）していると、感電事故等が発生する恐れがあるので、分散電源２８の単独運転を確実に検出し、更には遮断器２０を開放して分散電源２８を配電系統から切り離す（解列する）必要がある。
そのために、この実施形態ではこの分散電源保有設備１４内に、分散電源２８の単独運転を検出する単独運転検出装置３０を設けている。この単独運転検出装置３０は、電流注入装置３２と、供給停止検出装置３４とを備えている。
引込線１８には、当該引込線１８における電圧および電流を計測する計器用変圧器３８および計器用変流器４０が接続されており、これら３８、４０で計測して得られる計測電圧Ｖt および計測電圧Ｉt が供給停止検出装置３４に供給される。
電流注入装置３２は、この例では電圧整合用の変圧器３６を介して、引込線１８に、ひいては受電点Ｐおよび配電線１０に、当該配電系統の基本波電圧の非整数倍次数（即ち帯小数次数）ｍであってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分（基本波成分および高調波成分）として含有する注入電流Ｊm を注入するものである。
まず、電流注入装置３２について詳述する。この電流注入装置３２のより具体例を図２に示す。この電流注入装置３２は、前記非整数倍次数ｍ（例えば２．３次、２．５次等）の方形波電圧ＲＶm を発生する方形波電圧発生器５０と、この方形波電圧発生器５０の出力ラインに直列に接続されたコンデンサ５２およびインダクタ５３を有する直列共振回路（直列ＬＣ共振回路）５４とを備えている。この直列共振回路５４は、方形波電圧発生器５０から発生させる方形波電圧ＲＶm の周波数の奇数（１、３、５、７、・・・）倍とは異なる（換言すれば、奇数倍から離れた）共振周波数を有している。この直列共振回路５４は、このような共振周波数を有している点で、前記非特許文献１に記載されている前記直列ＬＣ共振回路とは大きく異なる。
このような１台の電流注入装置３２によって、実質的に複数次数の注入電流を注入することができる。より具体的には、上記非整数倍次数ｍの奇数倍の次数の注入電流を成分として含有する注入電流Ｊm を注入することができる。換言すれば、これら複数次数の注入電流を合成した注入電流Ｊm を注入することができる。例えば、上記非整数倍次数ｍが２．５次の場合、配電系統の基本波を基準にして２．５次、７．５次、１２．５次、１７．５次等の注入電流を成分として含有する注入電流Ｊm を注入することができる。この原理を図６〜図１４を参照して説明する。
図６は、前記方形波電圧発生器５０と直列共振回路５４とから成るモデル回路図である。この回路は、方形波電圧発生器５０からの方形波電圧ＲＶm によって、直列共振回路５４を通して、注入電流Ｊm を流す（出力する）ことができる。方形波電圧ＲＶm は、方形波のフーリエ級数展開式に従って次式で表される。ここで、方形波電圧ＲＶm の大きさは１としている。ｔは時間、ｍは方形波電圧ＲＶm の前記次数、ｆm はその周波数、ωm はその角周波数（ωm ＝２πｆm ）である。ｎは、前記非整数倍次数ｍを１次（即ち基本波。以下同様）とする次数であり、奇数の自然数（１、３、５、７、・・・）である。従って、以下の電圧、電流は、配電系統の基本波を基準にすると、ｎ・ｍ次となる。
［数１］
ＲＶm ＝｛４／π｝・｛ｓｉｎωmｔ＋（１／３）ｓｉｎ３ωmｔ
＋（１／５）ｓｉｎ５ωmｔ＋・・・＋（１／ｎ）ｓｉｎｎωmｔ｝
上記式は、方形波電圧ＲＶm が、下記の電圧を成分として含有していて、これらの電圧を合成したものであることを示している。
（１）基本波（１次）周波数ｆm の電圧Ｖ1 ・・・大きさ４／π
（２）３次高調波周波数３ｆm の電圧Ｖ3 ・・・大きさ４／３π
（３）５次高調波周波数５ｆm の電圧Ｖ5 ・・・大きさ４／５π
・・・
（４）ｎ次高調波周波数ｎｆm の電圧Ｖn ・・・大きさ４／ｎπ
次に、直列共振回路５４の各次数ｎのインピーダンスＺn は次式で表される。ここで、Ｃはコンデンサ５２の静電容量、Ｌはインダクタ５３のインダクタンスであり、ｊは虚数単位である。
［数２］
Ｚn ＝｛１−（ｎω）2 ＬＣ｝／ｊｎωＣ
従って、次数ｎの電流Ｉn は次式で表される。
［数３］
Ｉn ＝Ｖn ／Ｚn
＝（４／ｎπ）／［｛１−（ｎω）2 ＬＣ｝／ｊｎωＣ］
＝ｊ（４／π）ωＣ／｛１−（ｎω）2 ＬＣ｝
｜Ｉn ｜＝（４／π）ωＣ／｜１−（ｎω）2 ＬＣ｜
上記式は、注入電流Ｊm が、下記の複数の各次数の電流を成分として含有するものであることを示している。換言すれば、下記電流を合成したものとして流れることを示している。
（１）基本波（１次）周波数ｆm の電流Ｉ1 ・・・大きさ（４／π）ωＣ／｜１−（ω2 ＬＣ）｜
（２）３次高調波周波数３ｆm の電流Ｉ3 ・・・大きさ（４／π）ωＣ／｜１−９（ω2 ＬＣ）｜
（３）５次高調波周波数５ｆm の電流Ｉ5 ・・・大きさ（４／π）ωＣ／｜１−２５（ω2 ＬＣ）｜
・・・
（４）ｎ次高調波周波数ｎｆm の電流Ｉn ・・・大きさ（４／π）ωＣ／｜１−ｎ2（ω2 ＬＣ）｜同上
この場合、仮に、直列共振回路５４の共振周波数が、方形波電圧ＲＶm の周波数ｆm の奇数倍、例えば３ｆm （即ち上記次数ｎ＝３）と一致していると、直列共振回路５４における直列共振によって、その奇数倍の電流Ｉ3 の上記大きさの分母のみが０近くになって、注入電流Ｊm の成分は３次高調波周波数３ｆm のみとなり、一つの次数３ｍ次の注入電流しか流すことができない。前記非特許文献１に記載されている電流注入回路は、この方式によるものである。
これに対して、この実施形態では、直列共振回路５４の共振周波数を、方形波電圧ＲＶm の周波数ｆm の奇数倍とは異ならせているので、直列共振回路５４の共振周波数に近い複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流Ｊm を流すことができる。これを詳述すると、直列共振回路５４の共振周波数が方形波電圧ＲＶm の周波数ｆm の奇数倍と異なっていても、次の２条件を満たす周波数成分の電流は、比較的多く流すことができる。即ち、当該２条件を満たす次数の注入電流を比較的大きな値の成分として含有する注入電流Ｊm を流すことができる。
（ａ）直列共振回路５４の共振周波数に近いこと。
（ｂ）方形波電圧ＲＶm にその周波数成分が多く含まれていること。
図９に示すように、方形波電圧ＲＶm には、上記次数ｎで言えば、１次、３次、５次、７次、９次、１１次の成分が多く含まれており、これらは上記（ｂ）の条件を満たしている。
一方、上記（ａ）の条件を満たすのは、典型的には、直列共振回路５４の共振周波数（換言すれば共振次数）のすぐ下側およびすぐ上側の奇数倍次数であり、もう少し範囲を広げるとしても、せいぜい直列共振回路５４の共振次数の二つ下側および二つ上側の奇数倍次数までである。
従って、例えば、直列共振回路５４の共振次数を、上記次数ｎ＝４．５として４．５ｍ次とすると、３ｍ次成分および５ｍ次成分を大きな値の成分として含有する注入電流Ｊm を流すことができる。また、この注入電流Ｊm には、１ｍ次成分および７ｍ次成分も比較的大きな値で含まれている（図１１も参照）。
なお、現実の電気回路には必ず抵抗分が存在するので、小さな値の抵抗５６を出力ラインに直列に挿入した、より現実に近いモデル回路を図７に示す。図２に示す電流注入装置３２は、等価的にはこの回路に近いものである。またこの回路でシミュレーションを行った方形波電圧ＲＶm 、注入電流Ｊm の波形とその周波数特性を図８〜図１１に示す。
ここで、方形波電圧ＲＶm の周波数ｆm は１５０Ｈｚ（即ち、配電系統の基本波を６０Ｈｚとすると２．５次。即ち、上記次数ｍ＝２．５）、大きさは１００Ｖ、コンデンサ５２の静電容量Ｃは２２５μＦ（リアクタンスは１５０Ｈｚで約−ｊ４．７Ω）、インダクタ５３のインダクタンスＬは０．３ｍＨ（リアクタンスは１５０Ｈｚで約ｊ０．２８Ω）、抵抗５６の抵抗値Ｒは０．１Ωとした。このコンデンサ５２およびインダクタ５３から成る直列共振回路５４の共振周波数は６５０Ｈｚである。即ち、方形波電圧ＲＶm の周波数ｆm の４．３３倍（即ち、上記次数ｎ＝４．３３）である。
図９に示すように、図８に示す方形波電圧ＲＶm の周波数特性は、理論どおり、次数ｎの高調波成分の大きさが、基本波成分に対して１／ｎの割合で小さくなっている。
図７の回路に流れる注入電流Ｊm の波形を図１０に示す。これは、正弦波状でもパルス状でもなく、強いて言えば位相跳躍を持つ共振波形と言うことができる。
図１０に示す注入電流Ｊm の周波数特性を図１１に示す。上記次数ｎで言って３次（上記次数ｍを用いると３ｍ次）および５次（同５ｍ次）の高調波成分が大きいのに対して、７次（同７ｍ次）以上の高調波成分は非常に小さくなっている。
これからも分かるように、電流注入装置３２に上記のような共振周波数を有する直列共振回路５４を用いることによって、注入電流Ｊm に含まれる複数の所望次数成分（例えば３ｍ次および５ｍ次）を大きくして分散電源２８の単独運転の検出精度を高めることができると共に、必要以上に高い高調波成分が配電系統に注入されて配電系統に悪影響が及ぶ（例えば系統電圧を歪ませる）ことを抑制することができる。
しかも、図２に示す１台の電流注入装置３２によって、即ち方形波電圧発生器５０と直列共振回路５４とを備える１台の電流注入装置３２によって、実質的に複数の次数の注入電流を注入することができるので、複数次数の注入電流を注入する電流注入装置３２の構成が簡素になり、電流注入装置３２の小型化が可能になる。
なお、電流注入装置３２のコンデンサ５２、インダクタ５３と比較して、変圧器３６等を含めた配電系統側の回路要素のインピーダンスは遙かに低いので、配電系統側の回路要素のインピーダンスは前記特性に殆ど影響を与えないと言える。
また、前記非整数倍次数ｍのｎ倍の次数が、配電系統の基本波の整数倍とならないかとの懸念について検討すると、例えば非整数倍次数ｍを上記例のように２．５次とすると、その奇数高調波成分の、配電系統の基本波を基準にした次数は下記となる。
（１）３次高調波（３ｍ）の場合・・・７．５次
（２）５次高調波（５ｍ）の場合・・・１２．５次
（３）７次高調波（７ｍ）の場合・・・１７．５次
このように、次数ｍは非整数倍次数であるので、任意の奇数の次数ｎで配電系統基本波次数の整数倍となることを避けることができる。即ち、任意の奇数の次数ｎに対して、必ず非整数倍次数とすることができる。
また、上記説明からも分かるように、上記電流注入装置３２によれば、１台の電流注入装置３２によって、実質的に、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を高調波成分として含有する注入電流Ｊm を注入することができる。
電流注入装置３２は、その方形波電圧発生器５０から発生させる方形波電圧ＲＶm の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数をそれぞれ有し、しかも当該共振周波数が互いに異なる共振回路を２段に接続した構成としても良い。即ち、電流注入装置３２は、例えば図１２にシミュレーションモデル回路を示すように、前記直列共振回路５４よりも出力側において方形波電圧発生器５０の出力ラインに並列に接続されたコンデンサ５７および同出力ラインに直列に接続されたインダクタ５８を有しておりかつ方形波電圧発生器５０から発生させる方形波電圧ＲＶm の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する並列共振回路（並列ＬＣ共振回路）６０を更に備えており、しかも当該並列共振回路６０の共振周波数と直列共振回路５４の共振周波数とを互いに異なる周波数にした構成のものでも良い。注入電流Ｊm は、実際の電流注入装置３２では、図２の例の場合と同様に、変圧器３６を経由して出力される。
図１２の回路に流れる注入電流Ｊm の波形も、図１３に示すように、位相跳躍を持つ共振波形と言うことができる。
図１３に示す注入電流Ｊm の周波数特性を図１４に示す。上記次数ｎで言って３次（上記次数ｍを用いると３ｍ次）、５次（同５ｍ次）および７次（同７ｍ次）の高調波成分の値が大きいのに対して、９次（同９ｍ次）以上の高調波成分の値は非常に小さくなっている。
これから分かるように、上記のように互いに異なる共振周波数を有するＬＣ共振回路を２段（即ち直列共振回路５４および並列共振回路６０）設けることによって、注入電流Ｊm に含まれていて大きさがある程度大きい所望次数成分の数を、図２、図７の例よりも多くすることができる。しかも、次数の大きな不所望の高調波成分を急激に小さくすることができる。
次に、図１中の供給停止検出装置３４について詳述する。上記のようにして電流注入装置３２から実質的に複数次数の注入電流を注入する場合、供給停止検出装置３４としては、前記分散電源保有設備１４の受電点Ｐから眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスを計測し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統２からの電力供給が停止したことを検出する公知の供給停止検出装置（例えば、前記特許文献１に記載の供給停止検出装置）を使用しても良い。
しかし、注入次数および計測（検出）次数として４次以上を使用する場合は、以下に述べるような供給停止検出装置３４を採用するのが好ましい。
以下の実施形態では、上記４次以上の複数の次数が三つの場合を例に説明するけれども、この発明は三つに限られるものではない。三つの非整数倍次数（即ち注入次数）をｍ１、ｍ２、ｍ３とする。これらは、例えば前述した７．５次、１２．５次、１７．５次（いずれも配電系統の基本波を基準）であるが、これに限られるものではない。
供給停止検出装置３４は、前記複数の注入次数の内から、具体的にはこの実施形態では前記三つの注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の内から、以下に述べる手段によって１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における、前記受電点Ｐから眺めた配電系統のインピーダンスまたはアドミタンスを上記計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt に基づいて算出し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、上位系統２からの電力供給が停止したことを判定して、上位系統２からの電力供給が停止したことを表す、即ち分散電源２８の単独運転を表す供給停止検出信号Ｓを出力するものである。この例では、この供給停止検出信号Ｓに応答して遮断器２０が開放される。
上記１以上の注入次数を選択する手段には、大別して以下の三つがある。
（１）引込線１８における各注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択する手段。
（２）各注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の前記アドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択する手段。
（３）各注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の前記インピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択する手段。
供給停止検出装置３４のより具体例を図３に示す。この供給停止検出装置３４は、上記（１）の選択手段を採用した場合の例である。
この供給停止検出装置３４は、上記計測電圧Ｖt 、計測電流Ｉt を受けて、後述する離散フーリエ変換器７１〜７６でのサンプリングに不要な成分を除去するローパスフィルタ６２、６４と、それから出力されるアナログの電圧、電流をディジタルに変換して電圧Ｖd 、電流Ｉd をそれぞれ出力するＡＤ変換器６６、６８とを備えている。このＡＤ変換器６６、６８から出力される電圧Ｖd 、電流Ｉd は、電圧用の三つの離散フーリエ変換器７１〜７３、電流用の三つの離散フーリエ変換器７４〜７６にそれぞれ供給される。
離散フーリエ変換器７１〜７３は、計測電圧Ｖt をディジタル化した上記電圧Ｖd をそれぞれフーリエ変換して、上記三つの次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の電圧Ｖm1、Ｖm2、Ｖm3をそれぞれ抽出して出力する。
離散フーリエ変換器７４〜７６は、計測電流Ｉt をディジタル化した上記電流Ｉd をそれぞれフーリエ変換して、上記三つの注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３の電流Ｉm1、Ｉm2、Ｉm3をそれぞれ抽出して出力する。
なお、上記電圧Ｖm1〜Ｖm3、電流Ｉm1〜Ｉm3、後述するアドミタンスＹm1〜Ｙm3、インピーダンスＺm1〜Ｚm3は、いずれも複素数の形で表される。
離散フーリエ変換器７１からの電圧Ｖm1および離散フーリエ変換器７４からの電流Ｉm1は演算器８１に供給され、離散フーリエ変換器７２からの電圧Ｖm2および離散フーリエ変換器７５からの電圧Ｉm2は演算器８２に供給され、離散フーリエ変換器７３からの電圧Ｖm3および離散フーリエ変換器７６からの電流Ｉm3は演算器８３に供給される。各演算器８１〜８３は、供給された上記電圧および電流を用いて、各注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３のアドミタンスＹm1、Ｙm2、Ｙm3をそれぞれ次式に従って演算し、更にこの例ではそれらの絶対値｜Ｙm1｜、｜Ｙm2｜、｜Ｙm3｜を演算して出力し、それらを比較器８６〜８８にそれぞれ供給する。
［数４］
Ｙm1＝Ｉm1／Ｖm1
Ｙm2＝Ｉm2／Ｖm2
Ｙm3＝Ｉm3／Ｖm3
各比較器８６〜８８は、上記各アドミタンスの絶対値｜Ｙm1｜、｜Ｙm2｜、｜Ｙm3｜を所定の基準値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 とそれぞれ比較して、前者（アドミタンスの絶対値）が後者（基準値）よりも小さいときに、出力Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 をそれぞれオンにする。これは、変電所遮断器８が開放されて上位系統２からの電力供給が停止して単独運転状態になると、配電線１０に接続されていた変電所変圧器６の並列インピーダンスが無くなって、配電系統のインピーダンスが非常に大きくなる、換言すれば配電系統のアドミタンスが非常に小さくなるからである。これによって上位系統２からの電力供給を注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３のそれぞれについて判定することができる。各基準値Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 の大きさは、例えば、連系運転時の各アドミタンスの絶対値｜Ｙm1｜、｜Ｙm2｜、｜Ｙm3｜のそれぞれ１／２程度にすれば良い。
なお、上記出力Ｓ1 〜Ｓ3 、以下に述べる出力Ｓ4 〜Ｓ9 および出力Ｅ1 〜Ｅ3 をオンにするということは、論理値で言えば「１」にすることであり、オン時以外のオフ時は「０」にすることである。
各比較器８６〜８８からの出力Ｓ1 〜Ｓ3 は、カウンタ９１〜９３にそれぞれ供給される。各カウンタ９１〜９３は、各出力Ｓ1 〜Ｓ3 のオンの継続時間が所定の整定時間（例えば０．３秒〜１．０秒）以上でセット状態になって各出力Ｓ4 〜Ｓ6 をそれぞれオンにし、各出力Ｓ1 〜Ｓ3 がオフになるとリセットされると共に各出力Ｓ4 〜Ｓ6 をそれぞれオフにする。このようなカウンタ９１〜９３を設けておくと、単独運転以外の何らかの原因による前記アドミタンスの瞬時変動による誤検出を防止することができる。
上記ローパスフィルタ６２、６４、ＡＤ変換器６６、６８、離散フーリエ変換器７１〜７６、演算器８１〜８３、比較器８６〜８８およびカウンタ９１〜９３は、前記複数の注入次数ｍ１〜ｍ３の前記アドミタンスＹm1〜Ｙm3をそれぞれ計測し、当該各注入次数ｍ１〜ｍ３のアドミタンスＹm1〜Ｙm3の変化から、上位系統２からの電力供給が停止したことを各注入次数ｍ１〜ｍ３ごとに判定する複数（この例では三つ）の判定手段を構成している。
この供給停止検出装置３４は、更に、前記複数の注入次数ｍ１〜ｍ３の内から、前記引込線１８における各注入次数ｍ１〜ｍ３の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段を構成する次数選択器９６を備えている。
より具体的には、この次数選択器９６には、引込線１８における各注入次数ｍ１〜ｍ３の電圧に対応する前記電圧Ｖm1〜Ｖm3が離散フーリエ変換器７１〜７３から供給（入力）される。この入力電圧Ｖm1、Ｖm2、Ｖm3は、出力Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 にそれぞれ対応している。次数選択器９６は、各電圧Ｖm1〜Ｖm3の絶対値｜Ｖm1｜、｜Ｖm2｜、｜Ｖm3｜をそれぞれ演算する手段を有していて、当該絶対値｜Ｖm1｜、｜Ｖm2｜、｜Ｖm3｜の中で最大値を取るものに対応する一つの出力Ｅ1 、Ｅ2 またはＥ3 をオンにする。例えば、｜Ｖm1｜が最大値であれば、入力電圧Ｖm1に対応する出力Ｅ1 をオンにする。これによって、一つの注入次数ｍ１が選択されたことになる。
あるいは、次数選択器９６は、上記絶対値｜Ｖm1｜、｜Ｖm2｜、｜Ｖm3｜の中から値の大きい順に２以上の対応する出力Ｅ1 、Ｅ2 またはＥ3 をオンにするものでも良い。例えば、｜Ｖm1｜が一番目に大きく、｜Ｖm2｜が二番目に大きいときに、入力電圧Ｖm1およびＶm2にそれぞれ対応する出力Ｅ1 およびＥ2 をオンにする。これによって、二つの注入次数ｍ１およびｍ２が選択されたことになる。
上記カウンタ９１〜９３からの出力Ｓ4 〜Ｓ6 および次数選択器９６からの出力Ｅ1 〜Ｅ3 は、ＡＮＤ回路１０１〜１０３にそれぞれ入力される。ＡＮＤ回路１０１は、出力Ｓ4 およびＥ1 の論理積をとり、両出力Ｓ4 およびＥ4 が共にオンのときに出力Ｓ7 をオンにする。同様に、ＡＮＤ回路１０２は、出力Ｓ5 およびＥ2 が共にオンのときに出力Ｓ8 をオンにする。ＡＮＤ回路１０３は、出力Ｓ6 およびＥ3 が共にオンのときに出力Ｓ9 をオンにする。そして、上記出力Ｓ7 〜Ｓ9 が供給されるＯＲ回路１０６は、これらの出力の論理和を取り、出力Ｓ7 〜Ｓ9 の内の少なくとも一つがオンのときに前記供給停止検出信号Ｓを出力する。
上記ＡＮＤ回路１０１〜１０３およびＯＲ回路１０６は、次数選択器９６によって選択された注入次数（ｍ１〜ｍ３の内の１以上）についての前記判定手段からの出力のみ（出力Ｓ4 〜Ｓ6 の内の１以上）を有効化する有効化手段を構成している。
以上のように、この単独運転検出装置３０によれば、電流注入装置３２から、実質的に、４次以上の互いに次数が異なる複数の次数ｍ１〜ｍ３の注入電流Ｊm を注入するので、その注入次数ｍ１〜ｍ３の内でたまたま配電系統における直列共振次数と一致したものがあって、例えば前述したように高圧配電バンク１６を構成する高圧バンク変圧器４２の誘導リアクタンスとＬ無し力率改善用コンデンサ４６の容量リアクタンスとによって直列共振を起こす次数と一致したものがあって、分散電源２８の単独運転時に当該一致した注入次数の電圧が大きくならなくても、それ以外の注入次数の電圧は予定どおり大きくなる。
そして供給停止検出装置３４は、複数の注入次数ｍ１〜ｍ３の内から、引込線１８における各注入次数の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択して単独運転検出に用いるので、上記直列共振次数と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転検出を行うことができる。
その結果、従来困難であった４次以上の注入次数を使用し、しかも配電系統における直列共振現象の影響を排除して分散電源２８の単独運転を精度良く検出することができる。
更に、４次以上の注入次数を使用することによって、従来の４次未満の注入次数を使用する場合に比べて、注入電流Ｊm を大きくしなくても、注入次数成分の電圧、インピーダンスまたはアドミタンスの計測が容易になり高精度になるので、単独運転を精度良く検出することができるようになる。従って、注入電流Ｊm を大きくしなくて済むぶん、電流注入装置３２の容量を小さくして、電流注入装置３２の小型化ひいては単独運転検出装置３０の小型化が可能になる。
次に、供給停止検出装置３４の構成を変えた他の実施形態を、上記実施形態との相違点を主体に説明する。
次数選択手段を構成する次数選択器９６として、上記例のように各注入次数ｍ１〜ｍ３の電圧Ｖm1〜Ｖm3の絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択するものの代わりに、図４に示す例のように、各注入次数ｍ１〜ｍ３の前記アドミタンスの絶対値｜Ｙm1｜、｜Ｙm2｜、｜Ｙm3｜が小さい順に１以上の注入次数を選択するものを用いても良い。
図４中の次数選択器９６は、上記絶対値｜Ｙm1｜、｜Ｙm2｜、｜Ｙm3｜の中から値の小さい順に、一つまたは２以上の対応する出力Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 をオンするものである。これによって、一つまたは２以上の注入次数ｍを選択することができる。
図４に示す供給停止検出装置３４を用いる実施形態の場合も、電流注入装置３２から４次以上の互いに次数が異なる複数の次数ｍ１〜ｍ３の注入電流Ｊm を注入するので、その注入次数ｍ１〜ｍ３の内でたまたま配電系統における直列共振次数と一致したものがあって、分散電源２８の単独運転時に当該一致した注入次数のアドミタンスが小さくならなくても、それ以外の注入次数のアドミタンスは予定どおり小さくなる。
そして供給停止検出装置３４は、複数の注入次数ｍ１〜ｍ３の内から、各注入次数のアドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択して単独運転検出に用いるので、上記直列共振次数と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転検出を行うことができる。
その結果、従来困難であった４次以上の注入次数を使用し、しかも配電系統における直列共振現象の影響を排除して分散電源２８の単独運転を精度良く検出することができる。
更に上述したように、４次以上の注入次数を使用することによって、電流注入装置３２の容量を小さくして、電流注入装置３２の小型化ひいては単独運転検出装置３０の小型化が可能になる。
また、アドミタンスとインピーダンスとは互いに逆数の関係にあるだけなので、例えば図５に示す例のように、複数の判定手段を構成する演算器８１〜８３において各注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３のインピーダンスＺm1、Ｚm2、Ｚm3をそれぞれ次式に従って演算し、更にそれらの絶対値｜Ｚm1｜、｜Ｚm2｜、｜Ｚm3｜を演算して出力し、それらを比較器８６〜８８において所定の基準値Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 とそれぞれ比較して、前者（インピーダンスの絶対値）が後者（基準値）よりも大きいときに、出力Ｓ1 、Ｓ2 、Ｓ3 をそれぞれオンにするようにしても良い。
［数５］
Ｚm1＝Ｖm1／Ｉm1
Ｚm2＝Ｖm2／Ｉm2
Ｚm3＝Ｖm3／Ｉm3
上記のようにインピーダンスＺm1〜Ｚm3を用いる場合、次数選択手段を構成する次数選択器９６は、図３中に示した例のように電圧Ｖm1、Ｖm2、Ｖm3を用いるものでも良いし、図５中に示す例のようにインピーダンスＺm1、Ｚm2、Ｚm3を用いるものでも良い。
図５中の次数選択器９６は、上記インピーダンスの絶対値｜Ｚm1｜、｜Ｚm2｜、｜Ｚm3｜の中から値の大きい順に、一つまたは２以上の対応する出力Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 をオンするものである。これによって、一つまたは２以上の注入次数ｍを選択することができる。
図５に示す供給停止検出装置３４を用いる実施形態の場合も、電流注入装置３２から４次以上の互いに次数が異なる複数の次数ｍ１〜ｍ３の注入電流Ｊm を注入するので、その注入次数ｍ１〜ｍ３の内でたまたま配電系統における直列共振次数と一致したものがあって、分散電源２８の単独運転時に当該一致した注入次数のインピーダンスが大きくならなくても、それ以外の注入次数のインピーダンスは予定どおり大きくなる。
そして供給停止検出装置３４は、複数の注入次数ｍ１〜ｍ３の内から、各注入次数のインピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択して単独運転検出に用いるので、上記直列共振次数と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転検出を行うことができる。
その結果、従来困難であった４次以上の注入次数を使用し、しかも配電系統における直列共振現象の影響を排除して分散電源２８の単独運転を精度良く検出することができる。
更に上述したように、４次以上の注入次数を使用することによって、電流注入装置３２の容量を小さくして、電流注入装置３２の小型化ひいては単独運転検出装置３０の小型化が可能になる。
また、前記非特許文献１にも記載されているように（９４８（６２）頁参照）、アドミタンスまたはインピーダンスの絶対量で監視するよりも、アドミタンスの成分であるサセプタンスで監視する方が、より大きな変化量を利用することができるので、上記演算器８１〜８３および比較器８６〜８８を用いての各注入次数ｍ１〜ｍ３ごとの単独運転の判定に、各注入次数ｍ１〜ｍ３のサセプタンスｂm1〜ｂm3の変化量を用いても良い。
アドミタンスＹm とサセプタンスｂm との関係は次式で表される。ここで、ｇm はコンダクタンス、ｊは虚数単位である。即ち、サセプタンスｂm は、アドミタンスＹm の虚部である。
［数６］
Ｙm ＝Ｉm ／Ｖm ＝ｇm ＋ｊｂm
上記サセプタンスｂm は、容量サセプタンスから誘導サセプタンスを引いたものであり、通常は負の値となる。連系運転時に大きな負の値を取っていたサセプタンスｂm が、単独運転時には小さな負のサセプタンスｂm に変化する。従って、両者の中間に基準値を設定しておけば、単独運転を検出することができる。これを行うには、例えば、図３または図４の演算器８１〜８３で、各注入次数ｍ１、ｍ２、ｍ３のサセプタンスｂm1、ｂm2、ｂm3を演算して出力し、それらを比較器８６〜８８において、上記中間の基準値とそれぞれ比較するようにすれば良い。次数選択器９６は、図３または図４に示すものを用いれば良い。図４に示す次数選択器９６を用いる場合は、演算器８１〜８３でアドミタンスの絶対値｜Ｙm1｜、｜Ｙm2｜、｜Ｙm3｜も合わせて算出してそれを用いれば良い。
前記特許文献１に記載の単独運転検出装置は、（ａ）４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入次数を使用するものではなく、（ｂ）しかも複数の注入次数の内から、配電系統における直列共振と一致した注入次数を避けた注入次数を自動で選択して単独運転を検出するものでもないので、上記実施形態の単独運転検出装置とは全く異なる。
なお、上記次数選択器９６を手動操作の選択スイッチにしておいて、あるいは次数選択器９６、ＡＮＤ回路１０１〜１０３およびＯＲ回路１０６の代わりに手動操作の切換スイッチを設けておいて、単独運転検出装置３０を設置した現地で上記配電系統の直列共振周波数を計測して、単独運転検出に用いる次数を、複数の注入次数の内から、上記計測した共振周波数（共振次数）から離れたものに手動で選択するようにしても良い。その場合でも、現地で機器構成を変更する必要はないので（現地で機器構成を変更する作業には非常に手間がかかる）、簡単に、配電系統の直列共振の影響を排除することができる。
この発明に係る分散電源の単独運転検出装置を備える配電系統の一例を示す単線接続図である。 図１中の電流注入装置の一例を示す回路図である。 図１中の供給停止検出装置の一例を示すブロック図である。 図１中の供給停止検出装置の他の例を示すブロック図である。 図１中の供給停止検出装置の更に他の例を示すブロック図である。 方形波電圧発生器と直列共振回路から成るモデル回路図である。 図６の回路に直列抵抗を加えたシミュレーションモデル回路図である。 図７中の方形波電圧波形の一例を示す図である。 図８の方形波電圧波形の周波数特性を示す図である。 図７中の注入電流波形の一例を示す図である。 図１０の注入電流波形の周波数特性を示す図である。 共振回路を直列共振回路と並列共振回路の２段にしたシミュレーションモデル回路図である。 図１２中の注入電流波形の一例を示す図である。 図１３の注入電流波形の周波数特性を示す図である。 従来の電流注入装置の一例を示すブロック図である。
符号の説明
２ 上位系統
４ 変電所
１０ 配電線
１４ 分散電源保有設備
１８ 引込線
２８ 分散電源
３０ 単独運転検出装置
３２ 電流注入装置
３４ 供給停止検出装置
５０ 方形波電圧発生器
５４ 直列共振回路
６０ 並列共振回路
９６ 次数選択器
ｍ１、ｍ２、ｍ３ 注入次数
Ｊm 注入電流

Claims (8)

  1. 上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
    前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、
    前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスを計測し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ
    前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものである、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
  2. 上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
    前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、
    前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスを計測し、当該インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ
    前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものであり、
    前記供給停止検出装置は、前記複数の注入次数の内から、前記引込線における各注入次数の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における前記インピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出するものである、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
  3. 前記供給停止検出装置は、
    前記複数の注入次数の前記インピーダンスまたはアドミタンスをそれぞれ計測し、当該各注入次数のインピーダンスまたはアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを各注入次数ごとに判定する複数の判定手段と、
    前記複数の注入次数の内から、前記引込線における各注入次数の電圧の値が大きい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段と、
    前記次数選択手段によって選択された注入次数についての前記判定手段からの出力のみを有効化する有効化手段とを備えている、請求項２記載の分散電源の単独運転検出装置。
  4. 上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
    前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、
    前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のアドミタンスを計測し、当該アドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ
    前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものであり、
    前記供給停止検出装置は、前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記アドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における前記アドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出するものである、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
  5. 前記供給停止検出装置は、
    前記複数の注入次数の前記アドミタンスをそれぞれ計測し、当該各注入次数のアドミタンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを各注入次数ごとに判定する複数の判定手段と、
    前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記アドミタンスの絶対値が小さい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段と、
    前記次数選択手段によって選択された注入次数についての前記判定手段からの出力のみを有効化する有効化手段とを備えている、請求項４記載の分散電源の単独運転検出装置。
  6. 上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
    前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍次数であってしかも互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を注入する電流注入装置と、
    前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の、前記複数の注入次数の内の１以上の注入次数のインピーダンスを計測し、当該インピーダンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出する供給停止検出装置とを備えており、かつ
    前記電流注入装置は、前記非整数倍次数の方形波電圧を発生する方形波電圧発生器と、当該方形波電圧発生器の出力ラインに直列に接続されたインダクタおよびコンデンサを有しておりかつ当該方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する直列共振回路とを備えていて、前記非整数倍次数であってしかも４次以上の互いに次数が異なる複数の次数の注入電流を成分として含有する注入電流を注入するものであり、
    前記供給停止検出装置は、前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記インピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択し、当該選択した注入次数における前記インピーダンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを検出するものである、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
  7. 前記供給停止検出装置は、
    前記複数の注入次数の前記インピーダンスをそれぞれ計測し、当該各注入次数のインピーダンスの変化から、前記上位系統からの電力供給が停止したことを各注入次数ごとに判定する複数の判定手段と、
    前記複数の注入次数の内から、各注入次数の前記インピーダンスの絶対値が大きい順に１以上の注入次数を選択する次数選択手段と、
    前記次数選択手段によって選択された注入次数についての前記判定手段からの出力のみを有効化する有効化手段とを備えている、請求項６記載の分散電源の単独運転検出装置。
  8. 前記電流注入装置は、前記直列共振回路よりも出力側において前記方形波電圧発生器の出力ラインに並列に接続されたコンデンサおよび同出力ラインに直列に接続されたインダクタを有しておりかつ前記方形波電圧発生器から発生させる方形波電圧の周波数の奇数倍とは異なる共振周波数を有する並列共振回路を更に備えており、しかも当該並列共振回路の共振周波数と前記直列共振回路の共振周波数とは互いに異なる周波数である請求項１ないし７のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置。
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