JP4656131B2 - 単独運転検出方法、分散型電源の単独運転検出用制御装置、単独運転検出装置および分散型電源システム - Google Patents

Description

本発明は、分散型電源が電力系統から切り離され単独運転しているか否かを電力系統に注入した無効電力等の各種の電力変動に基づいて検出する単独運転検出方法、分散型電源の単独運転検出用制御装置、単独運転検出装置および分散型電源システムに関する。

従来、このような単独運転検出装置としては、分散型電源の直流電力を電力系統の交流電力に変換し、この変換した交流電力を電力系統と連系して負荷に供給するインバータ回路を備え、このインバータ回路のインバータ出力波形に、単独運転時に出力周波数に変動が生じる歪を与え、この歪で生じる周波数変動、若しくは周波数変動に起因する変動を検出して単独運転を検知するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、特許文献１の単独運転検出装置によれば、一般的に電力系統側では系統電圧や系統周波数を一定に保つために、需要家の負荷変動に応じて電力系統側の発電所の発電量を調整するため、低周期の揺れが発生することになるが、この低周期の揺れが発生するときは小さな周波数変化（偏差量変化）が生じるため分散型電源及び電力系統間に無効電力を注入しないように不感帯レンジを設定するようにしたので、低周期の揺れ発生時による分散型電源が系統に与える影響を確実に防止することができる。

また、従来の単独運転検出装置によれば、単独運転発生から単独運転検出までの単独運転検出時間に０．５秒〜１．０秒を要しているが、近年では同単独運転検出時間を、例えば０．１秒以内に短縮する高速検出技術が望まれるようになっている。

そこで、本出願人は、このような要望に応えるべく、単独運転検出時間を０．１秒以内にした、分散型電源の単独運転を高速検出する単独運転検出装置を考案している（例えば特許文献２参照）。

以下、図１１以降に基づいて上記出願人の発明に係る単独運転検出装置を備えた分散型電源システムについて説明する。図１１は本実施の形態を示す分散型電源システム内部の概略構成を示すブロック図である。図１１に示す分散型電源システム１０は、直流電力を発電する、例えば太陽光発電機やガスエンジン発電機等の分散型電源１２と、この分散型電源１２と連系接続する電力系統１４と、分散型電源１２及び電力系統１４間に配置され、電力変換機能を備えたパワーコンディショナ装置１６と、パワーコンディショナ装置１６及び電力系統１４間に配置され、電力系統１４停電時の分散型電源１２の単独運転を検出する単独運転検出装置１８とを有し、パワーコンディショナ装置１６は、電力変換機能を通じて、分散型電源１２にて発電した直流電力を電力系統１４の交流電力に変換し、この変換した交流電力を−般家電機器等の図外の負荷に供給するものである。

単独運転検出装置１８は、連系リレー２０，２２と、制御装置２４と、インバータ制御部２６と、インバータ２８と、電流検出器３０とを備える。

図１２を参照して制御装置２４を説明する。

制御装置２４は、電力系統ライン３２から系統電圧から系統周期を計測する系統周期計測部３４と、この系統周期計測部３４の計測値から単独運転判定を行いその判定に従い連系リレー２０，２２をオンオフ制御する単独運転判定部３６と、この系統周期計測部３４の計測値から現在の系統周期の移動平均値と過去の系統周期の移動平均値とを算出すると共にこの算出値から系統周期の偏差である周期偏差を演算する周期偏差演算部３８と、この周期偏差演算部３８の周期偏差から電力系統に注入するべき無効電力量（電力変動量）を演算する無効電力量演算部４０と、この演算出力に応じて出力電流制御信号をインバータ制御部２６に出力する出力電流制御部４２と、を備える。

なお、周期偏差演算部３８は現在の系統周期の移動平均値を算出する現在移動平均算出部３８ａ、過去の系統周期の移動平均値を算出する過去移動平均算出部３８ｂと、これら両算出値から系統周期の偏差である周期偏差を演算する周期偏差演算部３８ｃとから構成されている。

系統周期計測部３４は、系統電圧から電力系統１４の系統周期を計測周期単位、例えば５ｍ砂単位で順次計測するものである。尚、電力系統１４の系統周期を５０Ｈｚ（１系統周期は２０ｍ秒）とした場合、その計測周期単位は、電力系統３の系統周期の１／３以下、例えば５ｍ秒単位にすることが望ましい。

周期偏差演算部３８においては、系統周期計測部３４にて順次計測した５ｍ砂単位の系統周期に基づき、連続した所定移動平均時間分、例えば４０ｍ秒分の系統周期の移動平均値を順次算出するものである。尚、所定移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば２０ｍ秒よりも長く、かつ所望する検出速度、例えば１００ｍ秒よりもできるだけ短い時間を条件とするため、例えば４０ｍ秒にすることが望ましい。

図１３は系統周期計測部３４、周期偏差演算部３８に関わる動作説明図である。図１３に示すＣ０は系統周期計測部３４で現在計測した系統周期、Ｃ１が５ｍ秒前に計測した系統周期、Ｃｎはｎ＊５ｍ秒前の系統周期の計測値を示す。従って周期偏差演算部３８は、最新の移動平均値は、Ｃ０〜Ｃ７分の４０ｍ秒分の系統周期を移動平均化して５ｍ秒単位で順次算出するものである。

過去の移動平均値は、Ｃ０〜Ｃ７の最新の移動平均値とした場合、Ｃ０から２００ｍ秒前のＣ４０〜Ｃ４７の４０ｍ秒分の系統周期を移動平均化して５ｍ秒単位で順次算出したものである。また、現在の周期偏差は、過去の移動平均値（Ｃ４０〜Ｃ４７）一最新の移動平均値（Ｃ７〜Ｃ０）で算出するものである。

無効電力量演算部４０は、図１４に示す無効電力量（電力変動注入量）対周期偏差との特性を使用して、周期偏差演算部３８で算出した周期偏差に基づき無効電力量を算出し、この無効電力量を出力電流制御部４２に通知するものである。

図１４に示す無効電力量一周期偏差特性は、周期偏差が小さいときは周期偏差の変化に対する無効電力量の変化割合を小さくすなわち特性線Ｌ１の傾きを小さくして単独運転検出感度を低くするレンジである低感帯レンジＲ１と、周期偏差が大きいときは周期偏差の変化に対する無効電力量の変化割合を大きくすなわち特性線Ｌ１の傾きを大きくして単独運転検出感度を高くするレンジである高感帯レンジＲ２１，Ｒ２２とを設定する。

周期偏差が高感帯レンジＲ２１では無効電力量を減少し、高感帯レンジＲ２２では無効電力量を増加し、低感帯レンジＲ１では、周期偏差に対する無効電力量の変化割合を小さく設定するものである。

すなわち、周期偏差が小さい低感帯レンジＲ１でも、分散型電源１２の単独運転を検出すべく、無効電力を注入することができ、さらには、無効電力量の変化割合を高感帯レンジＲ２１，Ｒ２２の場合に比較して小さくすることで、系統電圧の低速な周波数の揺れの影響を受けることなく、分散型電源が系統に与える影響を確実に防止することができる。

以上説明した分散型電源システムは図１５で示すシステムでも同様である。このシステムではパワーコンディショナ１６内部に単独運転検出装置を内蔵したものである。図１１と対応する部分には同一の符号を付している。

以上説明した分散型電源システムにおける単独運転検出では、電力変動の注入方式が、無効電力変動方式であったが、これ以外の有効電力変動方式、高調波注入方式、等の各種方式（電力変動方式）でも同様に実施することができる。

一方、このような電力変動方式での単独運転検出においては、系統周期は、電力系統に繋がる負荷の変動、系統インピーダンスの影響等で、常時、変動している。例えば５０Ｈｚでは±０．０３Ｈｚ。また、サイトによっては時々、例えば１０秒間に数回、大きい系統周期変動（例えば±０．１Ｈｚ以上）がある場合がある。また、単独運転の高速検出を実現するために図１４の高感帯レンジＲ２１，Ｒ２２での無効電力量の変化割合を大きく、すなわち、特性線Ｌ１の傾きを大きくしている。このため、定常時の系統周期の揺れ制御装置２４が反応して無効電力を出力してしまう結果、その無効電力量と頻度によってはフリッカ（電圧の周期的変動）の許容値（以下説明するΔＶ１０）を超えてしまうことが想定される。

フリッカは、それら電力変動が注入されている電力系統に接続されている負荷、例えば、蛍光灯のちらつき、マイクロコンピュータの誤動作、モータの回転制御不能を発生させる原因となるおそれがある。また、フリッカは、電圧系統における電圧実効値の変動による照明のちらつき、となり、電力品質上の重要な問題となる。その管理指標の１つとして式（１）で示されるようなΔＶ１０がある。

式（１）において、ΔＶｎは例えば図１６で示すように、電圧動揺を周波数分析した結果得られる変動周波数ｆｎの電圧変動成分の振れ（実効値）を示し、ａｎは図１７で示すちらつき視感度曲線における１０Ｈｚを１としたときの変動周波数ｆｎに対応するちらつき視感度係数を示す。ΔＶ１０はちらつき視感度曲線における１０Ｈｚの変動値である。このΔＶ１０は所定の許容値と比較され、許容値以下ならば電力品質良好と判断し、許容値以上ならば不良と判断する。
特開平９−３２２５５４号公報 特願２００６−２２５０１６号明細書および図面

したがって、本発明により解決すべき課題は、単独運転検出を高速で行う一方で、フリッカ問題を発生させる程度に電力変動が過大とならないよう電力変動のレベルを制御してフリッカを無くすか小さく抑制処理する一方、このフリッカ問題の解決に際してΔＶ１０の規定を充足することである。

本発明による単独運転検出方法は、分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを電力系統に電力注入して電力変動を起こして検出する方法において、現在の系統周期と過去の系統周期との偏差である周期偏差に基づいて電力系統に上記電力変動を起こすために注入する電力量（電力変動量）を算出するステップを含み、このステップは、電力系統の各変動周波数ｆｎにおける電圧変動分ΔＶｎをちらつき視感度曲線における１０Ｈｚの変動値ΔＶ１０に換算すると共にこの換算した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように上記算出を行うと共に、上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジであって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外であって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、上記低感帯レンジのレンジ幅を上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように広狭に設定する、ことを特徴とするものである。

上記において電力変動を起こすための電力の注入は周期的、不定期的、等の任意でもよい。

電力変動は、無効電力変動、有効電力変動、高調波電力変動、等であり、特に限定されない。

現在の系統周期と過去の系統周期との偏差は現在と過去の系統周期それぞれの複数の系統周期を移動平均した偏差に限定しない。また、過去の系統周期は現在の系統周期から所定周期分だけ過去の系統周期である。

上記許容値は、新規発電機設備では０．２３Ｖ（２０２Ｖ換算では０．４６Ｖ）、連系前の電圧フリッカを考慮した場合では０．４５Ｖ（２０２Ｖ換算では０．９Ｖ）である。

本発明によると、分散型電源の単独運転を高速で検出する場合に、電力変動を電力系統に注入する場合、変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を超えないようにするので、その電力変動はフリッカが問題とならない値以下に抑制されて、上記フリッカ問題を発生するおそれがなくなると同時に、ΔＶ１０規定を充足することができる。

好ましくは、上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しない場合は、分散型電源の系統連系を停止することである。

上記ステップにおいて、上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジで周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外でかつ周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、上記低感帯レンジのレンジ幅を上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように広狭に設定するので、低感帯レンジでの周期偏差は、高感帯レンジでの周期偏差より絶対値が小さい。低感帯レンジは周期偏差が０を中心としプラスとマイナスの周期偏差を含むものであり、このレンジ幅内での電力変動量の変化幅は小さくして単独運転検出の感度を低く設定する一方、高感帯レンジは周期偏差に対する電力変動量の変化幅は大きくして単独運転検出の感度を高く設定することができる。

この場合、より好ましくは、上記低感帯レンジを最大に設定しても上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しない場合は、分散型電源の系統連系を停止することである。

また、好ましくは、上記ステップは、上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジで周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外でかつ周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、上記低感帯レンジ内で周期偏差変化に対して注入する電力変動量を、上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように、大小に設定することである。

この場合、より好ましくは、上記低感帯レンジ内の電力変動量を最小にしても上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しない場合は、分散型電源の系統連系を停止することである。

好ましくは上記ステップは、上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジであって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外であって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、Ｕ相系統電圧とＷ相系統電圧それぞれから変動値ΔＶ１０を算出すると共に、両変動値ΔＶ１０の大きい方を選択し、選択した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように低感帯レンジのレンジ幅を広狭に、または、上記低感帯レンジ内で周期偏差変化に対して注入する電力変動量を大小に設定する。

本発明によれば、単独運転検出を高速で行うことができる一方、ΔＶ１０規定を充足してフリッカを抑制することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る単独運転検出方法、その制御装置、単独運転検出装置および分散型電源システムを説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１ではシステムとしては図１１の分散型電源システムと同様である。図１１の構成は前述したからその説明は略する。また、単独運転検出装置１８は制御装置２４を除き、図１２と略同様である。実施の形態１では単独運転検出装置１８において図１ないし図５を参照して説明する制御装置２４の構成、動作に特徴を備える。図１は実施の形態１の制御装置２４の回路図である。図１において、図１２と対応する部分は同一の符号を付し、その同一の符号に係る部分の説明は上述したから略する。

実施の形態１の単独運転検出方法は、現在の系統周期と過去の系統周期との偏差である周期偏差に基づいて電力系統に電力変動を起こすために注入する電力量（電力変動量）を算出するステップを含む。このステップは、電力系統の各変動周波数ｆｎにおける電圧変動分ΔＶｎをちらつき視感度曲線における１０Ｈｚの変動値ΔＶ１０に換算すると共にこの換算した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように上記現在の系統周期と過去の系統周期との偏差である周期偏差の算出を行うものである。

そして、実施の形態１では、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように広狭に設定することを特徴とする。

具体的には、実施の形態１では、図２で示す演算フローに従い低感帯レンジＲ１のレンジ幅を設定する低感帯レンジ幅設定部５０と、フリッカ異常判定部５１と、を備える。

低感帯レンジ幅設定部５０は、系統電圧実効値計測部５０ａ（演算フローのステップａ）、ちらつき視感度曲線相当フィルタ５０ｂ（演算フローのステップｂ）、実効値演算部５０ｃ（演算フローのステップｃ）、および演算部５０ｄ（演算フローのステップｄ）を備えて構成されている。

系統電圧実効値計測部５０ａは系統電圧の動揺を周波数分析して電力系統の変動周波数ｆｎにおける電圧変動分ΔＶｎ（系統電圧の実効値の振れ）を計測する。

ちらつき視感度曲線相当フィルタ５０ｂは、上記電圧変動分ΔＶｎを図３で示すちらつき視感度曲線により１０Ｈｚの変動値ΔＶ１０に換算処理（フィルタ処理）する。

図３でｅ１はちらつき視感度曲線、ｅ２はフィルタ５０ｂのフィルタ特性線を示す。このフィルタはバンドパスフィルタであり、フィルタ５０ｂのフィルタ特性線ｅ２を、系統連系規定（ＪＥＡＣ９７０１−２００６）のちらつき視感度曲線ｅ１よりも若干ゲインを高めにして電圧フリッカにマージンを持たせている。

実効値演算部５０ｃは上記換算した変動値ΔＶ１０の数秒間、実施の形態では５秒間の実効値を算出する。

演算部５０ｄは上記実効変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を超えないよう図４に従い低感帯レンジＲ１のレンジ幅を演算する。

図４で横軸は、電圧偏差（ΔＶ１０）、縦軸は低感帯レンジＲ１のレンジ幅である。上記許容値は、系統連系規定（ＪＥＡＣ９７０１−２００６）に基づいて定めることができ、例えば新規発電機設備では０．２３Ｖ（２０２Ｖ換算では０．４６Ｖ）、連系前の電圧フリッカを考慮した場合では０．４５Ｖ（２０２Ｖ換算では０．９Ｖ）である。

実効値演算部５０ｃは、図４の横軸の実効値処理を行ないその実効値処理結果を演算部５０ｄに出力するようになっている。図４の横軸に関して、実効値演算部５０ｃでは、５秒間の実効値演算を図４の横軸の電圧偏差（ΔＶ１０）として求める。

演算部５０ｄにおいては、図４の一点鎖線で示すヒステリシス曲線Ｗ１では電圧偏差（ΔＶ１０）が０．４〜０．４５の間で増減しても低感帯レンジＲ１のレンジ幅を±０．０１（±０．０１は周期偏差０を中心としてレンジ幅がプラスとマイナス側に０．０１あり、絶対値としてレンジ幅は０．０２である。）の下限に維持し、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．４５〜０．９の間で増減するときは低感帯レンジＲ１のレンジ幅を±０．００１〜±０．００７で増減に変動することにより、現在の低感帯レンジＲ１が、Ｗ１を上回るとＷ１にクリップさせる。

そして、電圧偏差（ΔＶ１０）が一旦０．９になると、電圧偏差（ΔＶ１０）が低下するときは、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を±０．０７に維持する。

そして、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．８５になると、電圧偏差（ΔＶ１０）が増減するときは低感帯レンジＲ１のレンジ幅を±０．０７〜±０．０１で増減させる。

すなわち、現在の低感帯レンジＲ１が、点線で示すヒステリシス曲線Ｗ２を下回るとＷ２にクリップするというヒステリシス動作で制御する。

上記において、レンジ幅設定部５０出力が無効電力量演算部４０に低感帯レンジＲ１のレンジ幅設定信号として出力されるので、図５（ａ）（ｂ）で示す周期偏差と無効電力量との関係を示す特性線Ｌ１に従い低感帯レンジＲ１のレンジ幅を図５（ａ）で示す±０．０１から図５（ｂ）で示す±０．０７に設定することができる。

図５（ａ）、図５（ｂ）のいずれでも低感帯レンジＲ１内での周期偏差変化に対する注入無効電力量の変化幅（特性線Ｌ１の傾き）は同様である。

無効電力量演算部４０は、周期偏差演算部３８の演算結果で注入無効電力量を演算する場合に、レンジ幅設定部５０のレンジ幅設定の結果を参照して注入無効電力量を演算する。すなわち、分散型電源の単独運転を高速で検出する場合に、無効電力を電力系統に注入する場合、変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を超えないようにして、その無効電力注入量がフリッカ問題とならない量以下に抑制してΔＶ１０規定を充足することができる。

なお、レンジ幅設定部５０内の実効値演算部５０ｃと、演算部５０ｄそれぞれの演算出力をフリッカ異常判定部５１に入力する。フリッカ異常判定部５１においては、上記両演算部５０ｃ，５０ｄそれぞれの演算出力から、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を最大にして、上記低感帯レンジＲ１内で単位周期偏差当たりに注入する無効電力量を最小にしても、上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しないと判定（フリッカ異常判定）した場合は、連系リレー２０，２２をＯＦＦにして分散型電源の系統連系を停止するよう制御する。

以上説明した実施の形態１では、低感帯レンジＲ１のレンジ幅をΔＶ１０で変化させることにより、電圧フリッカを許容値（ΔＶ１０）以内に収めることができ、蛍光灯のちらつき等が発生しない。一方、系統電圧に変動がある場合は、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を広くしても、発電電力と負荷電力との完全バランスを崩すことが可能であり、単独運転の検出時間に影響を与えることはない。また、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を最大にしても、電圧フリッカを許容値（ΔＶ１０）を超えている場合は、分散型電源の系統連系を停止する。

（実施の形態２）
実施の形態２ではシステムとしては図１１の分散型電源システムと同様である。図１１の構成は前述したからその説明は略する。また、単独運転検出装置１８は制御装置２４を除き、図１２と略同様である。実施の形態２では単独運転検出装置１８において図６ないし図１１を参照して説明する制御装置２４の構成、動作に特徴を備える。図６は実施の形態２の制御装置２４の回路図である。図６において、図１２と対応する部分は同一の符号を付し、その同一の符号に係る部分の説明は上述したから略する。

実施の形態２では、図７で示す演算フローに従い演算する無効電力量（ゲイン）設定部６０と、フリッカ異常判定部５１と、を備えたことを特徴とする。

このゲイン設定部６０は、系統電圧実効値計測部６０ａ（演算フローのステップａ１）、ちらつき視感度曲線相当フィルタ６０ｂ（演算フローのステップｂ１）、実効値演算部６０ｃ（演算フローのステップｃ１）、および演算部６０ｄ（演算フローのステップｄ１）を備えて構成されている。

系統電圧実効値計測部６０ａは系統電圧の動揺を周波数分析して電力系統の変動周波数ｆｎにおける電圧変動分ΔＶｎ（系統電圧の実効値の振れ）を計測する。

ちらつき視感度曲線相当フィルタ６０ｂは、上記電圧変動分ΔＶｎを実施の形態１で示すちらつき視感度曲線により１０Ｈｚの変動値ΔＶ１０に換算処理（フィルタ処理）する。

実効値演算部６０ｃは上記換算した変動値ΔＶ１０の数秒間、実施の形態２では５秒間の実効値を算出する。

演算部６０ｄは上記実効変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を超えないよう図８に従う無効電力量（ゲイン）を演算する。図８で横軸は、電圧偏差（ΔＶ１０）、縦軸は無効電力量（ゲイン）である。

上記許容値は、実施の形態１と同様である。

実効値演算部６０ｃは、図８の横軸の実効値処理を行ないその実効値処理結果を無効電力量（ゲイン）演算部６０ｄに出力するようになっている。図８の横軸に関して、実効値演算部６０ｃでは、５秒間の実効値演算を図８の横軸の電圧偏差（ΔＶ１０）として求める。

演算部６０ｄにおいては、図８の一点鎖線で示すヒステリシス曲線Ｗ１では電圧偏差（ΔＶ１０）が０．４〜０．４５の間で増減しても無効電力量（ゲイン）を３００に維持し、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．４５〜０．９の間で増減するときは無効電力量（ゲイン）を０〜３００で増減に変動することにより、現在の無効電力量（ゲイン）が、Ｗ１を上回るとＷ１にクリップさせる。そして、電圧偏差（ΔＶ１０）が一旦０．９になると、電圧偏差（ΔＶ１０）が低下するときは、無効電力量（ゲイン）を０に維持する。そして、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．９になると、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．８５〜０．９で増減するときは無効電力量（ゲイン）を０に維持し、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．８５になると、電圧偏差（ΔＶ１０）が０．４〜０．８５で無効電力量（ゲイン）を０〜３００で変化させる。

上記において、無効電力量（ゲイン）設定部６０出力が無効電力量演算部４０に低感帯レンジＲ１での無効電力量（ゲイン）の設定信号として出力されるので、図９（ａ）（ｂ）で示す特性線Ｌ１に従い無効電力量（ゲイン）を図９（ａ）で示す無効電力量（ゲイン）から図９（ｂ）で示す無効電力量（ゲイン）に設定することができる。いずれのゲインでもΔＶ１０の規定を満足している。なお、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を図９（ａ）も図９（ｂ）の場合も同一に維持している。図９（ａ）と図９（ｂ）の低感帯レンジＲ１のレンジ幅は同一であるが、そのレンジ幅における無効電力量（ゲイン）は図９（ａ）では周期偏差０から周期偏差の絶対値が大きくなるに従い大きくなるが、図９（ｂ）では無効電力量（ゲイン）の大きさは周期偏差０から周期偏差の絶対値が大きくなっても変化しない。すなわち、図９（ａ）と図９（ｂ）では特性線Ｌ１の傾きが変化する。ただし図９（ａ）、図９（ｂ）のゲイン変化は一例である。

無効電力量演算部４０は、周期偏差演算部３８の周期偏差の演算結果で注入無効電力量を演算する場合に、無効電力量（ゲイン）設定部６０の設定を参照して注入無効電力量を演算する。すなわち、分散型電源の単独運転を高速で検出する場合に、無効電力を電力系統に注入する場合、変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を超えないようにして、その注入無効電力量がフリッカ問題とならない量以下に抑制してΔＶ１０規定を充足することができる。

フリッカ異常判定部５１は、無効電力量設定部６０の実効値演算部６０ｃと、演算部６０ｄそれぞれの演算出力に基づいて、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を最大にして低感帯レンジＲ１内で単位周期偏差当たりに注入する無効電力変動量を最小にしても、上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しないと判定（フリッカ異常判定）した場合は、連系リレー２０，２２をＯＦＦにして分散型電源の系統連系を停止するよう制御する。

以上説明した実施の形態２では、無効電力量（ゲイン）をΔＶ１０で変化させることにより、電圧フリッカを許容値（ΔＶ１０）以内に収めることができ、蛍光灯のちらつき等が発生しない。一方、系統電圧に変動がある場合は、同一のレンジ幅での無効電力量（ゲイン）を小さくしても、発電電力と負荷電力との完全バランスを崩すことが可能であり、単独運転の検出時間に影響を与えることはない。また、無効電力量を最小の例えば０にしても、電圧フリッカが許容値（ΔＶ１０）を超えている場合は、分散型電源の系統連系を停止する。

（実施の形態３）
図１０に実施の形態３に係る制御装置２４のブロック構成を示す。この図１０で示す制御装置２４では、演算部７０として、レンジ幅設定部５０と、無効電力量（ゲイン）設定部６０と、を備えたものであり、ΔＶ１０対応レンジ幅設定部５０ではＵ相の系統電圧実効値計測部５０ａ、ちらつき視感度曲線相当フィルタ５０ｂ、実効値演算部５０ｃ、を備え、ΔＶ１０対応無効電力量設定部６０はＷ相の系統電圧実効値計測部６０ａ、ちらつき視感度曲線相当フィルタ６０ｂ、実効値演算部６０ｃ、を備えている。また、制御装置２４は、選択部７０ａ、演算部７０ｂ、およびフリッカ異常判定部５１を備える。

以上の構成において、レンジ幅設定部５０と、無効電力量（ゲイン）設定部６０それぞれでＵ相系統電圧とＷ相系統電圧それぞれから変動値ΔＶ１０を算出し、選択部７０ａで両変動値ΔＶ１０の大きい方を選択し、演算部７０ｂで選択した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように低感帯レンジのレンジ幅を広狭に、または、上記低感帯レンジ内で周期偏差変化に対して注入する電力変動量を大小に設定する。

また、フリッカ異常判定部５１においては、選択部７０ａと演算部７０ｂそれぞれの出力に基づいて、低感帯レンジＲ１のレンジ幅を最大にして低感帯レンジＲ１内で単位周期偏差当たりに注入する無効電力変動量を最小にしても、上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しないと判定（フリッカ異常判定）した場合は、連系リレー２０，２２をＯＦＦにして分散型電源の系統連系を停止するよう制御する。

（実施の形態４）
図１８に実施の形態４に係る制御装置２４のブロック構成を示す。この図１８で示す制御装置２４では、ΔＶ１０演算部８０として、系統電圧実効値計測部８０ａと、ちらつき視感度曲線相当フィルタ８０ｂ、実効値演算部８０ｃと、を備えると共に、ΔＶ１０演算部８０出力が入力されるフリッカ異常判定部５１と、を備えている。

以上の構成において、フリッカ異常判定部５１においては、ΔＶ１０演算部８０で算出した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しないと判定（フリッカ異常判定）した場合は、連系リレー２０，２２をＯＦＦにして分散型電源の系統連系を停止するよう制御する。

以上によりいずれの実施の形態でも、制御装置２４から電力系統に電力変動を起こすための無効電力をΔＶ１０を満足しつつ注入して単独運転検出を高速に行うことができる。

なお、実施の形態４として、制御装置２４においては、上記変動値ΔＶ１０を算出する機能を有し、変動値ΔＶ１０が許容値を超えた場合に系統連系を停止するように構成してもよい。

図１は本発明の実施の形態１の単独運転検出装置における制御装置の回路図である。 図２は図１の制御装置の低感帯レンジ演算部の演算フロー図である。 図３は図１の制御装置内部のちらつき視感度曲線相当のフィルタを説明するための図である。 図４は図１の制御装置の動作説明に供するもので電圧偏差（ΔＶ１０）対低感帯レンジとの関係を示す図である。 図５（ａ）は周期偏差対無効電力量との関係を示すもので低感帯レンジＲ１が狭い図、図５（ｂ）は同低感帯レンジＲ１が広い図である。 図６は本発明の実施の形態２の単独運転検出装置における制御装置の回路図である。 図７は図６の制御装置の低感帯レンジ演算部の演算フロー図である。 図８は図６の制御装置の動作説明に供するもので電圧偏差（ΔＶ１０）対低感帯レンジとの関係を示す図である。 図９（ａ）は周期偏差対無効電力量との関係を示すもので無効電力量の変化割合が大きい図、図９（ｂ）は同無効電力量の変化割合が小さい図である。 図１０は本発明の実施の形態３の単独運転検出装置における制御装置の回路図である。 図１１は本発明の各実施の形態に係る単独運転検出方法が適用される分散型電源と単独運転検出装置とからなる分散型電源システムの構成を示す図である。 図１２は図１１の単独運転検出装置内の制御装置の回路図である。 図１３は周期偏差を演算の説明に供する図である。 図１４は周期偏差対無効電力量との関係を示す図である。 図１５は本発明の各実施の形態に係る単独運転検出方法が適用される分散型電源と単独運転検出装置とからなる他の分散型電源システムの構成を示す図である。 図１６はフリッカ変動電圧の説明に供する図である。 図１７はちらつき視感度係数の説明に供する図である。 図１８は本発明の実施の形態４の単独運転検出装置における制御装置の回路図である。

符号の説明

１０ 分散型電源システム
１２ 分散型電源
１４ 電力系統
１６ パワーコンディショナ
１８ 単独運転検出装置

Claims (9)

1. 分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを電力系統に電力変動を起こして検出する方法において、
   現在の系統周期と過去の系統周期との偏差である周期偏差に基づいて電力系統に上記電力変動を起こすために注入する電力量（電力変動量）を算出するステップを含み、
   このステップは、電力系統の各変動周波数ｆｎにおける電圧変動分ΔＶｎをちらつき視感度曲線における１０Ｈｚの変動値ΔＶ１０に換算すると共にこの換算した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように上記算出を行うと共に、
   上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジであって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外であって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、
   上記低感帯レンジのレンジ幅を上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように広狭に設定する、
   ことを特徴とする単独運転検出方法。
2. 上記低感帯レンジのレンジ幅を最大に設定しても上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しない場合は、分散型電源の系統連系を停止する、ことを特徴とする請求項１に記載の単独運転検出方法。
3. 上記ステップは、上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジであって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外であって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、
   上記低感帯レンジ内で周期偏差変化に対して注入する電力変動量を、上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように、大小に設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の単独運転検出方法。
4. 上記低感帯レンジ内で単位周期偏差当たりに注入する電力変動量を最小にしても上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足しない場合は、分散型電源の系統連系を停止する、ことを特徴とする請求項３に記載の単独運転検出方法。
5. 上記ステップは、さらに、Ｕ相系統電圧とＷ相系統電圧それぞれから変動値ΔＶ１０を算出すると共に、両変動値ΔＶ１０の大きい方を選択し、選択した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように低感帯レンジのレンジ幅を広狭に、または、上記低感帯レンジ内で周期偏差変化に対して注入する電力変動量を大小に設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の単独運転検出方法。
6. 分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを検出する単独運転検出装置に対してその検出動作を制御する制御装置において、
   系統周期の現在と過去の系統周期の偏差（周期偏差）に基づいて電力系統に注入する電力変動ゲインを算出する手段を含み、
   この手段は、電力系統の各変動周波数ｆｎにおける電圧変動分ΔＶｎをちらつき視感度曲線における１０Ｈｚの変動値ΔＶ１０に換算すると共にこの換算した変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように上記算出を行うと共に、上記周期偏差が０を中心とした偏差レンジであって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が小さい低感帯レンジと、上記周期偏差が低感帯レンジ外であって周期偏差変化に対する電力変動量の変化割合が大きい高感帯レンジとを設定する一方、上記低感帯レンジのレンジ幅を上記変動値ΔＶ１０がフリッカ対策の判定基準である許容値を満足するように広狭に設定する、
   ことを特徴とする制御装置。
7. 上記手段をソフトウエアプログラムを備えたマイクロコンピュータにより構 成した、ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを検出する単独運転検出装置において、請求項６または７に記載の制御装置を備える、ことを特徴とする単独運転検出装置。
9. 分散型電源と、この分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを検出する単独運転検出装置とを備える分散型電源システムにおいて、この単独運転検出装置が請求項８に記載の単独運転検出装置である、ことを特徴とする分散型電源システム。

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