JP5418079B2 - 単独運転検出方法、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に関する。

単独運転は、事故発生やその他の事情で電力系統が停止しているときに、分散型電源が局所的な系統負荷に電力を供給している状態である。分散型電源は、需要地あるいはその近辺に電源を設置して発電することができる。分散型電源には、電力系統に連系された、エンジン発電機、タービン発電機、電力貯蔵装置、燃料電池等、の各種がある。また、このような分散電源を系統電力に連系させて使用するため、周波数や電圧を電力系統に適合させるパワーコンディショナが数多く提案されている。

以上説明した分散型電源と、その分散型電源の出力を交流に変換するパワーコンディショナとを備えた分散型電源設備を商用電力系統と連系して家電製品などの負荷に給電する分散型電源システムが実施されている。この分散型電源システムでは、商用電力系統の保全作業の安全を確保するため、商用電力系統の不測の停電時及び作業停電時において、直ちに分散型電源設備側のパワーコンディショナの動作を停止させるか、又は直ちに開閉器を作動させて連系を解除することにより、分散型電源を商用電力系統から解列させて、分散型電源の単独運転を防止する機能が不可欠である。

図１４に、分散型電源の多数台連系のイメージ図を示す。パワーコンディショナの単独運転検出時間は、能動方式で０．５〜１．０秒要している。これは、(i)住宅単位での単独運転を想定した特性であり、分散型電源が少量普及の段階では問題にならなかった。しかし昨今、分散型電源が普及期にはいっており、図１４で示すような多数台連系が実施されている。この場合、(ii)柱上変圧器単位、(iii)区分開閉器単位、(iv)遮断機単位での単独運転の可能性がある。これらの高圧系を含んだ場合、高低圧混触事故を想定して、単独運転の検出が必要となる。

このような単独運転を検出する方式の１つに、電力系統に無効電力を注入し単独運転発生時には上記注入した無効電力により電力変動を引き起し、この電力変動を検出して、分散型電源の単独運転を検出する電力変動方式が既に提案されている。しかしながら、電力系統に無効電力を注入する単独運転検出方法では、単独運転検出装置から無効電力を注入しているにもかかわらず、単独運転が継続していることがある。

本出願人は上記単独運転の継続の原因について鋭意研究した結果、注入している無効電力と負荷無効電力とがバランスしているために、単独運転になっても、注入している無効電力によって電力変動を引き起すことができなくなり、結果として単独運転検出されずに単独運転状態が継続されてしまうことを究明することができるに至った。

そこで、本出願人は、単独運転検出装置からの注入無効電力と負荷無効電力とがバランスして、単独運転発生時に単独運転検出のための無効電力の注入が不足する場合に、既に電力系統に注入している無効電力（既注入無効電力）に対してさらに無効電力（追加注入無効電力）の追加注入を可能としたことにより単独運転を検出することができる単独運転検出方法に関して研究を進めた。そして、本出願人は、上記既注入無効電力は、例えば、系統周波数偏差の符号に変化により、その位相が設定される追加注入無効電力に関する技術を含む出願を行った（例えば、特許文献１参照）。

図１５は、上記特許文献１で提案している単独運転検出のために電力系統に注入する無効電力（上記既注入無効電力）を示す図であり、横軸は系統周波数偏差Δｆを、縦軸は無効電力量Ｑを示している。

この図１５に示すように、系統周波数偏差Δｆに応じて無効電力を注入するものであって、系統周波数偏差Δｆが正のときには、位相進みの無効電力を、系統周波数偏差Δｆが負のときには、位相遅れの無効電力をそれぞれ注入するものである。

上記特許文献１では、図１５の無効電力（既注入無効電力）と負荷無効電力とがバランスして、単独運転検出のための無効電力の注入が不足する場合に、さらに無効電力（追加注入無効電力）の追加注入を行うものである。その際に、既注入無効電力と追加注入無効電力とが相殺されないように、既注入無効電力の位相の進み遅れと、追加注入無効電力の位相の進み遅れとを一致させるようにしている。すなわち、追加注入無効電力は、図１６に示すように、系統周波数偏差Δｆが正のときには、位相進みの無効電力を、系統周波数偏差Δｆが負のときには、位相遅れの無効電力をそれぞれ追加注入するようにしている。

特開２００９−１１０３７

上記特許文献１では、既注入無効電力の位相の進み遅れと、追加注入無効電力の位相の進み遅れとを一致させるので、１台の単独運転検出装置で無効電力が相殺されることはないけれども、複数台の単独運転検出装置、例えば、２台の単独運転検出装置では、系統周波数偏差が「０」の付近では、周波数計測にバラツキがあるために、図１７（ａ）のＰ１に示すように、一方の単独運転検出装置は、位相進みの無効電力を追加注入し、他方の単独運転検出装置では、同図（ｂ）のＰ２に示すように位相遅れの無効電力を追加注入し、追加注入した無効電力が相殺されて、電力変動を引き起すことができなくなり、結果として単独運転検出されずに単独運転状態が継続されてしまうことがある。

したがって、本発明により解決すべき課題は、電力系統に注入する無効電力が相殺されるのを防止し、無効電力と負荷無効電力とがバランスしてもそのバランス状態を崩して確実に単独運転を検出できるようにすることを目的とする。

（１）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単独運転しているか否かの検出のために、上記電力系統に無効電力を注入すると共にこの注入で電力系統に起きる電気的変動に基づいて単独運転を検出するようにした単独運転検出方法において、
上記電力系統に上記電気的変動に基づいて電力系統に無効電力（既注入無効電力）を注入すると共にこの既注入無効電力が負荷無効電力とバランスしたときに電力系統に、上記既注入無効電力の位相に関わらず遅れ位相の無効電力（追加注入無効電力）を、一定期間、追加注入する第１ステップと、
上記第１ステップでの追加無効電力注入後から上記一定期間よりも短い期間経過した後に、系統周波数偏差の符号を判定する第２ステップと、
上記判定時点での上記系統周波数偏差の符号からは既注入無効電力の位相が上記第１ステップで注入した追加注入無効電力の上記遅れ位相の位相とは逆位相になっているという判定のときは、上記系統周波数偏差の符号に対応した進み位相の追加注入無効電力を、改めて上記一定期間、注入する第３ステップと、
上記判定時点での上記系統周波数偏差の符号からは既注入無効電力の位相が上記第１ステップで注入した追加注入無効電力の上記遅れ位相の位相と同位相であるという判定のときは、上記第１ステップで追加注入無効電力注入後から一定期間経過するまでの残り期間、第１ステップで注入した追加注入無効電力と同位相で遅れ位相の追加注入無効電力の注入を継続する第４ステップと、
を含むことを特徴とするものである。

本発明によると、第１ステップで電力系統に電気的変動に基づいて電力系統に無効電力（既注入無効電力）を注入すると共にこの既注入無効電力が負荷無効電力とバランスしたときに電力系統に、既注入無効電力の位相に関わらず遅れ位相の無効電力（追加注入無効電力）を、一定期間、追加注入するので、複数台の単独運転検出装置が、いずれも遅れ位相の無効電力を追加注入することになり、複数台の単独運転検出装置間で、無効電力が相殺されることがない。

また、第２ステップでは、上記一定期間よりも短い期間経過した後に、系統周波数偏差の符号を判定し、第３ステップでは、上記判定の結果、判定時点での系統周波数偏差の符号からは既注入無効電力の位相が上記第１ステップで注入した追加注入無効電力の遅れ位相の位相とは逆位相になっているという判定のときは、系統周波数偏差の符号に対応した進み位相の追加注入無効電力を、改めて上記一定期間、注入するので、追加注入無効電力が既注入無効電力で相殺されずに済み、追加注入無効電力で無効電力バランスを崩して単独運転検出することが可能となる。

また、第４ステップでは、上記判定時点での上記系統周波数偏差の符号からは既注入無効電力の位相が上記第１ステップで注入した追加注入無効電力の遅れ位相の位相と同位相であるという判定のときは、上記第１ステップで追加注入無効電力注入後から一定期間経過するまでの残り期間、第１ステップで注入した追加注入無効電力と同位相で遅れ位相の追加注入無効電力の注入を継続するので、この場合は、上記無効電力バランスを追加注入無効電力で崩すことで単独運転検出することが可能となる。

本発明の好ましい態様は、上記電気的変動が、系統周波数変動、系統電圧変動、または高調波変動であることである。

本発明の更に好ましい態様は、上記一定期間が、系統周期の３倍の期間であり、上記一定期間よりも短い期間が、系統周期の２倍の期間である。

（２）本発明による制御装置は、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、上記（１）の方法を実施することが可能になっている、ことを特徴とするものである。

（３）本発明による単独運転検出装置は、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の検出のため無効電力を電力系統に注入する単独運転検出装置において、上記（２）に記載の制御装置を備えた、ことを特徴とするものである。

（４）本発明による分散型電源システムは、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上記（３）に記載の単独運転検出装置である、ことを特徴とするものである。

本発明での単独運転検出装置はその名称に限定されるものではなく、パワーコンディショナ、その他の名称で称する場合も含む。

本発明によれば、無効電力がバランスしているときでも、分散型電源の単独運転を確実に検出することができる。

図１は、本発明の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システムの構成を示す図である。 図２は、図１の制御装置の機能ブロック図である。 図３は周期偏差の演算の説明に供する図である。 図４は周期偏差対無効電力量との関係を示す図である。 図５は本発明の実施の形態に係る単独運転検出方法が適用される他の分散型電源システムの構成を示す図である。 図６は各系統周期の系統電圧、高調波歪電圧と３周期分の系統電圧、高調波歪電圧の平均値との説明に用いる図である。 図７（ａ）は系統電圧、高調波歪電圧が上昇側に急変する場合に系統周波数変化が判定条件（ａ１）（ａ２）を充足するか否かの説明に用いる図、図７（ｂ）は系統電圧、高調波歪電圧が下降側に急変する場合に系統周波数変化が判定条件（ａ１）（ａ２）を充足するか否かの説明に用いる図である。 図８（ａ）は系統電圧が上昇側に急変する場合の系統電圧変化が判定条件（ｂ１）を充足するか否かの説明に用いる図、図８（ｂ）は系統電圧が下降側に急変する場合の系統電圧変化が判定条件（ｂ１）を充足するか否かの説明に用いる図、図８（ｃ）は高調波歪電圧が上昇側に急変する場合の高調波歪電圧変化が判定条件（ｂ２）を充足するか否かの説明に用いる図、図８（ｄ）は高調波歪電圧が下降側に急変する場合の高調波歪電圧変化が判定条件（ｂ２）を充足するか否かの説明に用いる図である。 図９（ａ）は系統電圧、高調波歪電圧が上昇側に急変する場合の無効電力注入の説明に用いる図、図９（ａ）は系統電圧、高調波歪電圧が下降側に急変する場合の無効電力注入の説明に用いる図である。 図１０は無効電力注入の予め定めた位相を説明するための図である。 図１１は実施の形態による単独運転検出方法の説明に用いるフローチャートである。 図１２は系統周波数偏差がプラスを継続する場合の追加注入無効電力の位相制御の説明に用いる図である。 図１３は系統周波数偏差がプラスからマイナスへ変化する場合の追加注入無効電力の位相制御の説明に用いる図である。 図１４は分散型電源の多数台連系のイメージ図である。 図１５は既注入無効電力を説明するための図である。 図１６は追加注入無効電力を説明するための図である。 図１７は追加注入無効電力の相殺を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る単独運転検出方法を説明する。図１は実施の形態の単独運転検出方法で単独運転を検出する単独運転検出装置を備えた分散型電源システムの概略構成を示す。実施の形態では高調波として総合高調波歪電圧や高調波歪電圧で説明するが、これに限定されない。

図１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および電力系統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１６と、パワーコンディショナ１６および電力系統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等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。

制御装置２４は、入力線Ｐ，Ｌ，Ｍそれぞれ通じて電力系統ライン３２に接続して電力系統１４の系統電圧、高調波歪電圧、系統周波数を計測し、これらから、出力線Ｐを通じて連系リレー２０，２２に単独運転検出出力を出力することにより連系リレー２０，２２をオフすると共にインバータ制御部２６に出力線Ｑを通じて注入無効電力を注入するための電流制御指令値を出力するようになっている。

そして制御装置２４は、計測した系統周波数から所定系統周期内での系統周波数偏差を演算すると共にこの演算した系統周波数偏差に基づいて電力系統に注入するべき無効電力を演算し、この演算に係る無効電力を電力系統に注入している一方、上記計測した系統周波数と系統電圧と高調波歪電圧とから上記系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定以下となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無くかつ系統電圧、高調波歪電圧が所定電圧変動範囲を超える変化でもって急変したという条件が成立させるか否かを判定し、上記条件が成立との判定により、上記既に注入している無効電力に加えて追加で無効電力を注入する制御を行う。

制御装置２４をマイコンで構成してもよい。例えば、制御装置２４をマイコンで構成した場合、制御装置２４は、ＣＰＵ、メモリ、インターフェース等を有する。上記メモリに実施の形態の単独運転検出方法を実施するための制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵは、インターフェースを介して、入力される系統電圧、系統電流、系統電力、等に基づいて、各種演算等を実行し、その実行結果から、インターフェースを介して、連系リレー２０，２２の開閉指令である単独運転検出出力を出力し、インバータ制御部２６に対する各種指令である電流制御指令値を出力するようになっている。

実施の形態では、説明の理解のため、制御装置２４にマイコンを内蔵させそのマイコンの制御プログラムにより以下に説明する機能を実行するようになっている。図２はそのマイコンの機能構成を示す。

図２を参照して制御装置２４の機能を詳細に説明する。図２は制御装置２４の機能の理解に供するためブロック構成で示した図であり、マイコン内部にこのブロック構成がハードウェアとして存在するものではない。勿論、ハードウェアとして構成することも可能であるから、実施の形態ではそのいずれにも限定しない。

制御装置２４は、電力系統ライン３２から入力線Ｌ１を通じて入力する系統電力の電圧を計測する系統電圧計測部３４ａと、電力系統ライン３２から入力線Ｌ２を通じて入力する系統電力の高調波歪電圧を計測する高調波歪計測部３４ｂと、電力系統ライン３２から入力線Ｍを通じて入力する系統電力の系統周波数を計測する系統周波数計測部３６と、この系統周波数計測部３６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をオンオフする単独運転検出出力を出力線Ｐに出力する単独運転判定部３８と、系統周波数計測部３６の計測値から現在の系統周波数の移動平均値と、過去の系統周波数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波数偏差を演算する系統周波数偏差演算部４０と、この系統周波数偏差演算部４０の系統周波数偏差から電力系統に注入する無効電力量を演算する無効電力量演算部４２とを備える。

そして制御装置２４は、系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定以下となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無く、かつ、系統電圧が予め設定した所定電圧範囲内に沿って変化したときに系統電圧が単独運転発生に起因して急変したと判定して無効電力を追加注入する制御を行う第１無効電力注入判定部４４ａを備える。

また、制御装置２４は、系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定以下となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無く、かつ、高調波歪電圧が予め設定した所定電圧範囲内に沿って変化したときに高調波歪電圧が単独運転発生に起因して急変したとき無効電力を追加注入する制御を行う第２無効電力注入判定部４４ｂを備える。

さらに制御装置２４は、第１、第２無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂの判定出力をＯＲ出力するＯＲゲート４５と、無効電力量演算部４２からの演算無効電力と、ＯＲゲート４５からの第１、第２無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂからの追加無効電力とを加算する加算部４６と、加算部４６の出力に応じて出力電流制御信号をインバータ制御部２６へ出力線Ｑを通じて出力する出力電流制御部４８と、を備える。

系統周波数偏差演算部４０は、現在の系統周波数の移動平均値を算出する現在移動平均算出部４０ａと、過去の系統周波数の移動平均値を算出する過去移動平均算出部４０ｂと、これら両算出値から系統周波数偏差を演算する演算部４０ｃとを備える。

系統周波数計測部３６は、系統電圧から電力系統の系統周波数を計測周期単位、例えば５ｍ秒単位で順次計測するものである。なお、電力系統の系統周波数を５０Ｈｚ（１系統周期は２０ｍ秒）とした場合、その系統周期単位は、電力系統の系統周期の１／３以下、例えば、５ｍ秒単位にすることが望ましい。

系統周波数偏差演算部４０においては、系統周波数計測部３６で順次計測した５ｍ秒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。なお、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秒よりもできる限り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。

本実施の形態では、上記構成に加えて、無効電力注入位相再判定部５１を備えている。この無効電力注入位相再判定部５１においては、系統周波数偏差演算部４０からの系統周波数偏差と、第１、第２無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂの判定出力をＯＲ出力するＯＲゲート４５出力と、に基づいて、以下の判定動作を行う、その判定結果を上記両無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂにフィードバックするようになっている。そして、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂにおいては無効電力注入位相再判定部５１の再判定結果に従い、無効電力の注入制御を図１１ないし図１３を参照して後述するように制御するようになっている。

図３は、系統周波数計測部３６、系統周波数偏差演算部４０に関わる動作説明図であり、Ｃ０は系統周波数計測部３６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。したがって、系統周波数偏差演算部４０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、現在の系統周波数偏差は、過去の移動平均値（Ｃ４０−Ｃ４７）−最新の移動平均値（Ｃ０−Ｃ７）で算出するものである。

無効電力量演算部４２は、上述の図１５に対応する図４の無効電力量対系統周波数偏差との特性を使用して、系統周波数偏差演算部４２で算出した系統周波数偏差に基づいて無効電力量を算出し、この無効電力量を加算部４６を経て出力電流制御部４８に通知するものである。図４に示す無効電力量対系統周波数偏差特性は、系統周波数偏差が小さいときは系統周波数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、系統周波数偏差が大きいときは系統周波数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。

系統周波数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、系統周波数偏差に対する無効電力量の変化割合を小さく設定する。すなわち系統周波数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、系統電圧の低速な系統周波数の揺れの影響を受けることなく、分散型電源１２が電力系統１４に与える影響を確実に防止可能とする。

以上説明した分散型電源システムは図５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１と対応する部分には同一の符号を付している。

実施の形態では系統電圧計測部３４ａと、第１無効電力注入判定部４４ａとが系統電圧変動を単独運転状態時に示す１つの電気的変動として電力系統に無効電力を注入する１つの単独運転検出系統を構成する。また、高調波歪計測部３４ｂと、第２無効電力注入判定部４４ｂとが高調波歪電圧変動（高調波変動）を単独運転状態時に示す１つの電気的変動として電力系統に無効電力を注入する１つの単独運転検出系統を構成する。そして、これら複数の単独運転検出系統において、上記電気的変動に基づいて先に単独運転検出を行った単独運転検出系統側から当該電力系統に無効電力を注入するようにした、ことに特徴を有する。なお、この単独運転検出系統は、実施の形態では一例であり、他の単独運転検出系統であってもよいことは勿論である。また、単独運転検出系統は３つ以上の複数であってもよいことは勿論である。

以下、説明する。なお、説明では、説明の重複等を回避するため両単独運転検出系統をまとめて説明する。

系統電圧計測部３４ａと高調波歪計測部３４ｂでは、それぞれ、図６で示すように、各系統周期Ｎ０…ごとに系統電圧Ｎ０、総合高調波歪電圧でＭ０を計測する。図６で「Ｔ０」，「Ｔ１」，「Ｔ２」，…，「Ｔ１３」は系統周期であり、「Ｎ０」，「Ｎ１」，「Ｎ２」，「Ｎ３」，「Ｎ４」，「Ｎ５」；「Ｍ０」，「Ｍ１」，「Ｍ２」，「Ｍ３」，「Ｍ４」，「Ｍ５」は、それぞれの系統周期での系統電圧と総合高調波歪電圧である。Ｎ０，Ｍ０は現在の系統周期Ｔ０での系統電圧，総合高調波歪電圧、Ｎ１，Ｍ１は系統周期Ｔ１での系統電圧，総合高調波歪電圧、…、Ｎ５，Ｍ５は系統周期Ｔ５での系統電圧，総合高調波歪電圧である。Ｎａｖｒ，Ｍａｖｒは実施の形態では現在系統周期Ｔ０から３系統周期前の系統周期Ｔ３から５系統周期前の系統周期Ｔ５までの合計３系統周期の系統電圧，総合高調波歪電圧の平均値である。もちろん、この系統電圧，総合高調波歪電圧の平均値Ｎａｖｒ，Ｍａｖｒは実施の形態の３系統周期に限定されず、適宜に決定することができる。

総合高調波歪電圧をＴＨＤ、２次高調波歪電圧をＶ₂、３次高調波歪電圧をＶ₃、４次高調波歪電圧をＶ₄、５次高調波歪電圧をＶ₅、６次高調波歪電圧をＶ₆、７次高調波歪電圧をＶ₇とすると、総合高調波歪電圧は、それぞれの高調波歪電圧Ｖ₂ないしＶ₇を二乗し、
それらの加算値の平方根である次式で与えられる。

ＴＨＤ＝√（Ｖ₂）²＋（Ｖ₃）²＋（Ｖ₄）²＋（Ｖ₅）²＋（Ｖ₆）²＋（Ｖ₇）²
ただし、上記式の総合高調波歪電圧は、２次ないし７次の高調波歪電圧から上記演算式で与えられるが、それ以上の次数の高調波電圧を除外するものではない。

また、高調波歪計測部３４ｂでは、総合高調波歪電圧を計測したが、例えば、３次高調波歪電圧Ｖ３を計測してもよいし、他の次数の高調波歪電圧を計測してもよい。

その意味で、以下の説明では総合高調波歪電圧と称するのではなく、単に高調波歪電圧として説明する。

さらに、実施の形態では、単独運転検出を総合高調波電圧や２次以上の高調波歪電圧で行うが、総合高調波歪電流、総合高調波歪電力、あるいは２次以上の高調波歪電流、２次以上の高調波歪電力でもよい。

第１無効電力注入判定部４４ａにおいては、系統電圧計測部３４ａからの系統電圧の計測値と、系統周波数計測部３６からの系統周波数の計測値と、系統周波数偏差演算部４０からの系統周波数偏差と、を入力し、これらから、条件（ａ１）として系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定範囲内となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無いか、かつ、条件（ｂ１）として系統電圧が予め設定した所定電圧変動範囲内に沿って変化したかという上記２条件（ａ１）（ｂ１）が成立するか否かを判定する。

第２無効電力注入判定部４４ｂにおいては、高調波歪計測部３４ｂからの高調波歪の計測値と、系統周波数計測部３６からの系統周波数の計測値と、系統周波数偏差演算部４０からの系統周波数偏差と、を入力し、これらから、条件（ａ２）として系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定範囲内となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無いか、かつ、条件（ｂ２）として高調波歪電圧が予め設定した電圧範囲内に沿って変化したかという上記２条件（ａ２）（ｂ２）が成立するか否かを判定する。

この判定を系統電圧、高調波歪電圧が上昇と下降方向とに分けて図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）、図９（ａ）（ｂ）を参照して説明する。

図７（ａ）（ｂ）は判定条件（ａ１）（ａ２）、図８（ａ）（ｂ）は判定条件（ｂ１）、図８（ｃ）（ｄ）は判定条件（ｂ２）、図９（ａ）（ｂ）は上記判定条件（ａ１）（ｂ１）または（ａ２）（ｂ２）が共に成立する場合の第１、第２無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂからの無効電力の注入状態、を示す。

また、図７（ａ）、図８（ａ）、図８（ｃ）、図９（ａ）はそれぞれ系統電圧が上昇方向に急変する場合、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図８（ｄ）、図９（ｂ）はそれぞれ系統電圧が下降方向に急変する場合を示す。

判定条件（ａ１）（ａ２）に関して、図７（ａ）（ｂ）で横方向のＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５は上記した系統周期、縦軸は系統周波数偏差である。点線ｆ１は系統周波数偏差が偏差０Ｈｚからプラス（＋）側に０．５Ｈｚ、ｆ２は系統周波数偏差が偏差０Ｈｚからマイナス（−）側に０．５Ｈｚである。この系統周波数偏差が±０．５Ｈｚの一定範囲（偏差範囲ΔＴ＝１．０Ｈｚ）内の状態が所定系統周期数分、実施の形態では例えば６系統周期にわたり連続して継続すれば系統周波数に実質変化が無いと判定する。もちろん、上記判定では系統周波数偏差が上記一定範囲内に連続して継続する系統周期の数は６系統周期に限定されず、少なくとも２以上の系統周期でよい。

図７（ａ）で示すように系統電圧、高調波歪電圧が上昇方向に急変する場合では系統周波数偏差が系統周期Ｔ１から偏差０Ｈｚからプラス（＋）側であり、図７（ｂ）で示すように系統電圧、高調波歪電圧が下降方向に急変する場合では系統周波数偏差が系統周期Ｔ１から偏差０Ｈｚからマイナス（−）側である。なお、系統周期ごとに系統周波数偏差を演算するために系統周期と系統周期との間の系統周波数偏差はデジタル的に変化する。また、実施の形態では系統周波数偏差演算部４０で系統周期ごとに系統周波数偏差を演算するが、これに限定されない。

なお図７（ａ）（ｂ）では理解のため系統周波数偏差が現在系統周期Ｔ０から過去３系統周期以上連続して上記一定範囲内として系統周波数は実質変化していないとして判定条件（ａ１）（ａ２）は成立する状態で示している。

次に図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照して、判定条件（ｂ１）（ｂ２）を説明する。

図８（ａ）（ｂ）は横軸に系統周期、縦軸は系統電圧（Ｖ）、図８（ｃ）（ｄ）は横軸に系統周期、縦軸は高調波歪電圧（Ｖ）である。実線（Ｎａｖｅ），（Ｍａｖｅ）は、現在系統周期Ｔ０から３周期前から５周期前までの３系統周期Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５の系統電圧の平均値Ｎａｖｒ、高調波歪電圧の平均値Ｍａｖｒを示す線である。Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５；Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５はそれぞれ系統周期Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５それぞれでの系統電圧、高調波歪電圧である。

点線（Ｎｉ）は、各系統電圧の変化を示すためにそれらを結ぶ線、点線（Ｍｉ）は、各高調波歪電圧の変化を示すためにそれらを結ぶ線である。

図８（ａ）（ｃ）で示すように系統電圧、高調波歪電圧上昇方向での系統電圧、高調波歪電圧変動の判定条件（ｂ１）（ｂ２）は、上記各系統電圧、高調波歪電圧が図８（ａ）（ｃ）中の網掛け領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ内の電圧であることである。この網掛け領域Ｓ１ａ、Ｓ１ｂに関して具体数値による判定条件式を示すと、下記（１ａ）（１ｂ）である。図８（ａ）（ｃ）中の黒丸（●）印は、各系統電圧、高調波歪電圧を示す目印である。この判定条件式では、各系統周期Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５ごとの系統電圧Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５；各系統周期Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５ごとの高調波歪電圧Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５が、それぞれ、過去複数の系統周期それぞれの系統電圧平均値Ｎａｖｒ、高調波歪み電圧平均値Ｍａｖｒに対して各系統周期Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５ごとに定めた所定電圧変動範囲でもって変化したときに系統電圧、高調波歪電圧が変動したと判定する。これは図８（ｂ）（ｄ）でも同様である。

この場合、判定条件式（１ａ）（１ｂ）では、系統電圧Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５のうち、Ｎ０，Ｎ１は、系統電圧平均値Ｎａｖｒとの差、また、高調波歪電圧Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５のうち、Ｍ０，Ｍ１は、高調波歪電圧平均値Ｍａｖｒとの差が、それぞれ他の系統電圧Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５、高調波歪電圧Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５それぞれよりも大きく急増するような系統電圧変化パターン、高調波歪電圧変化パターンを判定条件に含めている。このことにより、単独運転発生が原因とする場合と、そうではない他の原因とを区別できるようにしている。また、系統電圧Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５が系統電圧平均値Ｎａｖｒとの差が所定電圧変化幅（−０．５〜＋０．５Ｖ）内で推移していたが、系統電圧Ｎ２では系統電圧平均値Ｎａｖｒとの差が、所定電圧＋０．５を超えて、系統電圧Ｎ０，Ｎ１では所定電圧、実施の形態では系統電圧平均値Ｎａｖｒとの差（系統電圧変化幅）は３Ｖを超えて、また、高調波歪電圧系統電圧Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５が所定電圧変化幅（−０．５〜＋０．５Ｖ）内で推移していたが、高調波歪電圧Ｍ２では高調波歪電圧平均値Ｍａｖｒとの差が、所定電圧＋０．５を超えて、高調波歪電圧Ｍ０，Ｍ１では高調波歪電圧平均値Ｍａｖｒとの差（高調波歪電圧変化幅）は、所定電圧、実施の形態では２Ｖを超えて急増することを判定条件にしている。

このように実施の形態では、系統電圧、高調波歪電圧が過去複数の系統周期に沿って予め設定した系統電圧変化パターン、高調波歪電圧変化パターンに対応した変化を呈したときに単独運転発生に関わる高調波変動有りと判定して当該電力系統に無効電力を注入するようにしたものである。

そして、実施の形態では、上記判定を行う第１、第２無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂそれぞれの判定出力を、ＯＲゲート４５からいずれでも出力可能としたことにより、単独運転発生態様に対応する側の判定出力で無効電力を電力系統により高速に注入して単独運転検出することを可能とし、単独運転検出の高速化を図れるようにしている。

〔（Ｎ０−Ｎａｖｒ）＞３Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｎ１−Ｎａｖｒ）＞３Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｎ２−Ｎａｖｒ）＞−０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｎ３−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｎ４−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｎ５−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕 …（１ａ）

〔（Ｍ０−Ｍａｖｒ）＞２Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｍ１−Ｍａｖｒ）＞２Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｍ２−Ｍａｖｒ）＞−０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｍ３−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｍ４−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｍ５−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕 …（１ｂ）

図８（ｂ）（ｄ）で示すように系統電圧、高調波歪電圧下降方向での系統電圧変動、高調波歪電圧変動の判定条件（ｂ１）（ｂ２）は、上記各系統電圧、高調波歪電圧が図８（ｂ）（ｄ）中の網掛け領域Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ内の電圧であることである。この網掛け領域Ｓ２ａ，Ｓ２ｂに関して具体数値による判定条件式を示すと、下記式（２ａ）（２ｂ）である。図８（ｂ）（ｄ）中の黒丸（●）印は、各系統電圧、高調波歪電圧を示す目印である。図８（ｂ）（ｄ）中の（Ｎａｖｒ）（Ｎｉ）（Ｍａｖｒ）（Ｍｉ）は図８（ａ）（ｂ）中の（Ｎａｖｒ）（Ｎｉ）（Ｍａｖｒ）（Ｍｉ）に対応する。（）書きは、系統電圧の平均値Ｎａｖｒ、高調波歪電圧の平均値Ｍａｖｒ、系統電圧Ｎ０ないしＮ５、高調波歪電圧Ｍ０ないしＭ５と区別するためである。
〔（Ｎ０−Ｎａｖｒ）＜−３Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｎ１−Ｎａｖｒ）＜−３Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｎ２−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｎ３−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｎ４−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｎ５−Ｎａｖｒ）＜０．５Ｖ〕 …（２ａ）

〔（Ｍ０−Ｍａｖｒ）＜−２Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｍ１−Ｍａｖｒ）＜−２Ｖ〕ａｎｄ
〔（Ｍ２−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｍ３−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｍ４−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕ａｎｄ
〔−０．５＜（Ｍ５−Ｍａｖｒ）＜０．５Ｖ〕 …（２ｂ）

実施の形態では理解のため代表例として各系統周期ごとの系統電圧は上記網掛け領域Ｓ１ａ，Ｓ２ａ内、各系統周期ごとの高調波歪電圧は上記網掛け領域Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ内に入っていて系統電圧、高調波歪電圧が上昇する場合も下降する場合も系統電圧変動の判定条件（ｂ１）、高調波歪電圧変動の判定条件（ｂ２）を充足するようにしている。この判定条件（ｂ１）（ｂ２）は、上記条件式で示すように現在系統周期Ｔ０から３周期前から５周期前までの３系統周期Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５それぞれの系統電圧平均値Ｎａｖｒ、高調波歪電圧平均値Ｍａｖｒに対して過去６周期Ｔ０−Ｔ５それぞれの系統電圧、高調波歪電圧がそれぞれの系統周期ごとにいずれも網掛け領域Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ内であるときである。

第１無効電力注入判定部４４ａは、上記図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）で示すように上記判定条件（ａ１）（ｂ１）が成立するか否かの判定を行うと共に成立するとの判定により、図９（ａ）（ｂ）で示すように電力系統に追加無効電力を注入する制御を行う。第２無効電力注入判定部４４ｂは、上記図７（ａ）（ｂ）、図８（ｃ）（ｄ）で示すように上記判定条件（ａ２）（ｂ２）が成立するか否かの判定を行うと共に成立するとの判定により、図９（ａ）（ｂ）で示すように電力系統に追加無効電力を注入する制御を行う。

図９（ａ）（ｂ）において横軸は、図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）ないし（ｄ）それぞれに対応した系統周期であり、縦軸は無効電力注入判定部４４から追加注入する無効電力（Ｖａｒ）を示す。実施の形態では図解のため図９（ａ）（ｂ）中に無効電力（Ｖａｒ）の値が、位相遅れ側２００Ｖａｒが記入されているが、注入無効電力の値を限定する趣旨ではない。

この実施の形態では、上述のように、複数台の単独運転検出装置、例えば、複数台のパワーコンディショナの間で、系統周波数偏差が「０」の付近では、周波数計測のバラツキのために、追加注入する無効電力が、相殺されるのを防止するために、現在系統周期Ｔ０で判定条件（ａ１）（ｂ１）；（ａ２）（ｂ２）が成立すると、図７（ａ），（ｂ）の系統周波数偏差の符号に関わらず、図９（ａ），（ｂ）に示すように、予め定めた位相の無効電力、例えば、位相遅れの無効電力として２００Ｖａｒを注入する。

これによって、系統周波数偏差が「０」の付近で追加注入される無効電力は、複数台のパワーコンディショナのいずれも、位相遅れの無効電力となり、複数台のパワーコンディショナ間で、注入される無効電力が相殺されることがなく、単独運転発生時には追加注入した無効電力により電力変動を引き起し、この電力変動を検出して、単独運転を検出することができる。

なお、図９（ａ）、図９（ｂ）のいずれも１系統周期が２０ｍ秒とした場合、無効電力の注入期間Ｔａ１、Ｔａ２は共に１００ｍ秒となっているが、この注入期間Ｔａ１、Ｔａ２に限定されない。注入期間Ｔａ１、Ｔａ２は１００ｍ秒以上、２００ｍ秒以下が電力系統ライン３２に電力変動を引き起こし易く、また、単独運転検出を高速で行ううえで好ましい。

なお、実施の形態では系統電圧、高調波歪電圧が上昇側に急変する場合と下降側に急変する場合で説明したが、いずれの側に急変しても判定条件（ｂ）を満たすことに限定するものではなく、いずれか一方側に急変する場合のみを判定条件（ｂ）、またはいずれか他方側に急変する場合のみを判定条件（ｂ）を満たすこととしてもよい。

以上から無効電力量演算部４２から無効電力を注入している場合に、注入無効電力と負荷無効電力とがバランスしているか否か、分散型電源１２の有効電力と負荷有効電力とがバランスしているか否かを判定条件（ａ１）（ｂ１）；（ａ２）（ｂ２）で判定し、第１判定条件（ａ１）（ｂ１）が共に成立または第２判定条件（ａ２）（ｂ２）が共に成立した場合に、第１無効電力注入判定部４４ａまたは第２無効電力注入判定部４４ｂからは、無効電力量演算部４２からの注入無効電力の位相に関わらず、遅れ位相の無効電力を追加注入し、これによって、複数台のパワーコンディショナ間で追加注入される無効電力が相殺されることはなく、電力系統ライン３２が単独運転時には電力変動を引き起こされ、単独運転を検出することができるようになる。

以上の説明から、分散型電源１２が電力系統１４から切り離され単独運転しているか否かの検出のため無効電力を電力系統に注入している状態で、系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧または高調波歪電圧が所定変動範囲を超えて変動したときに当該電力系統に無効電力を追加で注入するようにしたから、上記注入している無効電力が分散型電源１２側と図外の負荷側とでバランスしている状態を崩すことができる結果、単独運転を確実に検出することができる。

しかしながら、追加注入する無効電力の位相を、系統周波数偏差の符号に関わらず、図１０に示すように、位相遅れに固定すると、系統周波数偏差Δｆが正側に変化したときには、例えば、Ｐ２に示される位相遅れの追加注入無効電力と、上述の図１５のＰ３に示される位相進みの既注入無効電力とが相殺してしまうことがある。

そこで、本実施の形態では、さらに、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂによる無効電力の追加注入後において、既注入無効電力と追加注入無効電力との間での位相の進み遅れで、追加注入無効電力が既注入無効電力で相殺されてしまうことがないように、追加注入無効電力の位相を制御するための無効電力注入位相再判定部５１を設けている。

以下、無効電力注入位相再判定部５１による無効電力の相殺防止について図１１ないし図１３を参照して説明する。

図１１は、主として無効電力注入位相再判定部５１の動作フローチャート、図１２は（ａ）に系統周波数偏差、（ｂ）に系統周波数偏差がタイミングｔ０ではプラスでそれ以降もそのプラスが継続する場合の追加注入無効電力の位相の制御波形、（ｃ）に既注入無効電力の位相の制御波形、図１３は（ａ）に系統周波数偏差、（ｂ）に系統周波数偏差がタイミングｔ０ではプラスであるが、その後マイナスに変化する場合の追加注入無効電力の位相の制御波形、（ｃ）に既注入無効電力の位相の制御波形を示す。以下の説明では図１１と図１２の組み合わせ、図１１と図１３の組み合わせに分けて説明する。

図１１において、ステップｎ１では、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂでは追加無効電力を注入するかどうかを判定する。この判定は、上述したごとく、系統周波数偏差演算部４０で演算した系統周波数偏差に基づく既注入無効電力と負荷無効電力とがバランスしていると、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂでは追加注入無効電力を注入すると判定して、ステップｎ２で、予め定めた位相である位相遅れの追加注入無効電力を出力する。

このときの注入タイミングは図１２で示すｔ０である。図１２（ａ）でタイミングｔ０では系統周波数偏差がプラスであることを示し、図１２（ｂ）でタイミングｔ０では追加注入無効電力の位相が遅れであることを示す。このように、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂでは、系統周波数偏差の符号に関わらず、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂからの無効電力の位相を、予め定めた遅れ側の位相にしている。

そして、無効電力注入位相再判定部５１は、上記無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂの出力変化から追加無効電力の注入タイミングｔ０を知ることができる。無効電力注入位相再判定部５１においては、この注入タイミングｔ０からのステップを制御する。なお、無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂからの追加注入無効電力の出力期間は、実施の形態では例えば系統周期で３周期分とされている。

無効電力注入位相再判定部５１は、ステップｎ３で、注入タイミングｔ０から上記３周期が経過する前である系統周期で２周期分の時間が経過した判定タイミングｔ１になったと判断すると、その判定タイミングｔ１において、ステップｎ４で示すように、系統周波数偏差の符号から無効電力量演算部４２からの無効電力の位相が進みか遅れかを判定する。この判定で、図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）で示すように系統周波数偏差の符号がプラス側であるので、無効電力量演算部４２からの既注入無効電力の位相が進み側であると判定する。

無効電力注入位相再判定部５１は、その判定の結果、追加無効電力の位相を、既注入無効電力に一致させるように、進み側に変更させるよう追加無効電力の注入方向を変更し、ステップｎ５でその変更した注入方向（進み位相）に無効電力を注入させるための判定結果を無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂに入力する。

無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂは、この判定に従い、追加無効電力の注入方向を変更する。

無効電力注入位相再判定部５１は、上記追加無効電力の注入方向変更後から系統周期で３周期分の時間が経過したかどうかをステップｎ６で判定し、系統周期で３周期分の時間が経過したと判定すると、そのことを無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂに入力する。

無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂでは、この入力に応答してステップｎ９で追加無効電力の注入を停止すると共に、この追加無効電力の注入停止後から系統周期で５周期経過したかどうかをステップｎ１０で判定し、無効電力の追加注入停止後から系統周期で５周期経過したときに、ステップｎ１に戻るようになっている。

また、図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応する。判定タイミングｔ０では、系統周波数偏差の符号に関わらず、追加無効電力の位相は遅れ側になっている。そして、判定タイミングｔ１において、系統周波数偏差の符号がマイナスであるので、ステップｎ４での判定では、無効電力注入位相再判定部５１は無効電力の注入方向を変更しないとの判定結果を無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂに入力する。

無効電力注入判定部４４ａ，４４ｂはこの判定結果から、ステップｎ７で示すように無効電力（遅れ位相）の注入をそのタイミングｔ１から系統周期でさらに１周期継続する。そして、ステップｎ８で無効電力の注入が系統周期で１周期経過したと判定したときに、ステップｎ９で無効電力の注入を停止する。それ以降は上記と同様である。

以上説明したように本実施の形態では、電力系統における系統周波数偏差に基づいて電力系統に無効電力を既注入無効電力として注入すると共にこの既注入無効電力が負荷無効電力とバランスしたときには電力系統に、系統周波数偏差の符号に関わらず、予め定めた位相である遅れ位相の無効電力（追加注入無効電力）を、一定期間として系統周期で３周期分、追加注入する。

そして、上記一定期間が経過するまでには、追加無効電力の注入後から一定期間よりも短い期間である系統周期で２周期分の時間が経過した 後に、追加注入無効電力の位相を判定する。この判定は、系統周波数偏差の符号に基づいて行う。この判定の結果、判定時点での系統周波数偏差の符号からは追加注入無効電力の位相が、追加注入無効電力の位相とは逆位相になっているという判定のときは、系統周波数偏差の符号に一致した位相の追加注入無効電力を、改めて上記一定期間、注入するので、追加注入無効電力が既注入無効電力で相殺されずに済み、追加注入無効電力で無効電力バランスを崩して単独運転検出することが可能となる。

また、上記判定時点での系統周波数偏差の符号からは追加注入無効電力の位相が、同位相であるという判定のときは、追加注入無効電力注入後から一定期間経過するまでの残り期間である１周期分、同位相で追加注入無効電力の注入を継続するので、無効電力バランスを追加注入無効電力で効果的に崩して単独運転検出を確実に実施することが可能となる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

本発明は、分散型電源システムの単独運転検出に有用である。

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
２０，２２ 連系リレー
２４ 制御装置
２６ インバータ制御部
２８ インバータ
３４ａ 系統電圧計測部
３４ｂ 高調波歪計測部
３６ 系統周波数計測部
３８ 単独運転判定部
４０ 系統周波数偏差演算部
４２ 無効電力量演算部
４４ａ 第１無効電力注入判定部
４４ｂ 第２無効電力注入判定部
４６ 無効電力加算部
５１ 無効電力注入位相再判定部

Claims (6)

1. 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の検出のために、上記電力系統に無効電力を注入すると共にこの注入で電力系統に起きる電気的変動に基づいて単独運転を検出するようにした単独運転検出方法において、
   上記電力系統に上記電気的変動に基づいて電力系統に無効電力（既注入無効電力）を注入すると共にこの既注入無効電力が負荷無効電力とバランスしたときに電力系統に、上記既注入無効電力の位相に関わらず遅れ位相の無効電力（追加注入無効電力）を、一定期間、追加注入する第１ステップと、
   上記第１ステップでの追加無効電力注入後から上記一定期間よりも短い期間経過した後に、系統周波数偏差の符号を判定する第２ステップと、
   上記判定時点での上記系統周波数偏差の符号からは既注入無効電力の位相が上記第１ステップで注入した追加注入無効電力の上記遅れ位相の位相とは逆位相になっているという判定のときは、上記系統周波数偏差の符号に対応した進み位相の追加注入無効電力を、改めて上記一定期間、注入する第３ステップと、
   上記判定時点での上記系統周波数偏差の符号からは既注入無効電力の位相が上記第１ステップで注入した追加注入無効電力の上記遅れ位相の位相と同位相であるという判定のときは、上記第１ステップで追加注入無効電力注入後から一定期間経過するまでの残り期間、第１ステップで注入した追加注入無効電力と同位相で遅れ位相の追加注入無効電力の注入を継続する第４ステップと、
   を含むことを特徴とする単独運転検出方法。
2. 上記電気的変動が、系統周波数変動、系統電圧変動、または高調波変動である、請求項１に記載の方法。
3. 上記一定期間が、系統周期の３倍の期間であり、上記一定期間よりも短い期間が、系統周期の２倍の期間である請求項１または２に記載の方法。
4. 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の検出のため無効電力を電力系統に注入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、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法が実施可能になっている、ことを特徴とする制御装置。
5. 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であって、請求項４に記載の制御装置を備えた、ことを特徴とする単独運転検出装置。
6. 複数の分散型電源と、各分散型電源それぞれに個別に設けられ当該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複数台の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、各単独運転検出装置が請求項５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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