JP6134970B2 - 電力変換システムおよび電力変換システムの単独運転検出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、種々の分散型電源と電力系統との間で電力を融通する電力変換システムおよび電力変換システムの単独運転検出方法に関する。
近年、太陽光発電や風力発電などに代表される分散型電源と、電力系統との間で電力を融通する各種の電力変換システムが、電力系統に多数台連系されるようになった。これにより、電力系統の事故の際に、これらの電力変換システムが一斉に解列し大停電を誘発することが懸念されている。このことから、電力変換システムには、系統事故時運転継続機能を備えることが求められる。系統事故時運転継続機能とは、電力系統の電圧上昇や低下時、または、電力系統の周波数の上昇や低下時に、電力変換システムが所定時間だけ電力系統との接続を維持する機能のことをいう。
これらの電力変換システムは、系統で事故が発生して電力系統が停止した際に、局所的な系統負荷に対して電力を供給し続ける単独運転状態の発生が懸念されている。電力変換システムの単独運転状態を放置すれば、作業員の感電のおそれがあり、また、電力系統の復旧作業の妨げになるおそれがあるためである。電力系統に接続される電力変換システムは、単独運転を防止するため、単独運転状態を検出する装置を備え、単独運転状態に移行した場合には、速やかに自身運転を停止することが求められる。
特許文献１および特許文献２には、単独運転を検出する方法の一例であるステップ注入付周波数シフト方式が示されている。
特許文献１の課題を解決するための手段の段落０００９には、「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無効電力を系統に注入する単独運転検出方法において、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が変動したとき、系統に無効電力を注入することを特徴とするものである。」と記載されている。
特許文献１の課題を解決するための手段の段落０００９には、「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無効電力を系統に注入する単独運転検出方法において、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が変動したとき、系統に無効電力を注入することを特徴とするものである。」と記載されている。
特許文献１の段落００１０に「まず第１に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こと、つぎに第２に、単独運転発生時には系統電圧が変動するという２つの条件が成立したときに、無効電力を注入することにより上記無効電力に関しての上記バランス状態を積極的に崩すことにより、結果として、電力系統に電力変動が引き起こされ、単独運転を確実に検出することができるようになる。」と記載されている。
特許文献２の課題を解決するための手段には、「単独運転発生時において過去複数の系統周期にわたって高調波が変化する高調波変化パターンを予め設定する第１ステップと、計測した高調波が上記高調波変化パターンに対応した変化を呈するか否かを判定する第２ステップと、上記計測高調波が上記高調波変化パターンに対応した変化を呈したと判定したとき高調波変動有りとして電力系統に無効電力を注入する第３ステップと、…」と記載されている。
特許文献２の課題を解決するための手段には、「単独運転発生時において過去複数の系統周期にわたって高調波が変化する高調波変化パターンを予め設定する第１ステップと、計測した高調波が上記高調波変化パターンに対応した変化を呈するか否かを判定する第２ステップと、上記計測高調波が上記高調波変化パターンに対応した変化を呈したと判定したとき高調波変動有りとして電力系統に無効電力を注入する第３ステップと、…」と記載されている。
このように、ステップ注入付周波数シフト方式は、周波数偏差に応じて無効電力の指令値を正帰還的に増大させることで、周波数の変動を促すものである。ステップ注入付周波数シフト方式の電力変換システムは、電力系統に接続されている場合には周波数が変動しないのに対し、単独運転の場合には周波数が変動する。これにより、電力変換システムは、単独運転であるか否かを判定することができる。
非特許文献１の９０頁には、「周波数フィードバック機能は、周波数変化を助長するように無効電力を注入する機能である。常時の僅かな周波数変動で大きい無効電力を注入しないように、１段目ゲインと２段目ゲインを設けているが、±１ｋｖａｒ付近の２段目ゲインまで無効電力を注入すれば、周波数が大きく変化する。（中略）第１供試体では、４つの検出閾値を用いて単独運転検出を行っている。」と記載されている。
非特許文献１の図４．１．１−１９に示すように、周波数の偏差に対して複数個の閾値を設けている。このアルゴリズムは、閾値を超えてからの時間を計測し、所定時間に亘って閾値を超えたならば、単独運転であると判定するものである。
非特許文献１の図４．１．１−１９に示すように、周波数の偏差に対して複数個の閾値を設けている。このアルゴリズムは、閾値を超えてからの時間を計測し、所定時間に亘って閾値を超えたならば、単独運転であると判定するものである。
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「新エネルギー技術研究開発・単独運転検出装置の複数台連系試験技術開発研究」、平成２０年度〜平成２１年度成果報告書、［online］、平成２２年３月、［平成２５年９月３０日検索］、インターネット<URL:http://www.nedo.go.jp/library/database_index.html>
上記の公知技術において、電力変換システムは、単独運転を検出するために出力電圧の周波数を変動させ、この周波数変動が所定の条件を満たした場合に単独運転であると判定している。
しかし、電力系統に連系した状態であっても、上記の条件を満たすように電力系統の周波数が変動する場合がある。公知技術に記載の判定方法によれば、電力変換システムは、電力系統に連系しているとき、電力系統の周波数の変動を検知すると、単独運転状態であると誤判定して、電力系統から解列する虞がある。これにより、電力変換システムは、周波数変動に関する運転継続要求を満たせないおそれがある。
しかし、電力系統に連系した状態であっても、上記の条件を満たすように電力系統の周波数が変動する場合がある。公知技術に記載の判定方法によれば、電力変換システムは、電力系統に連系しているとき、電力系統の周波数の変動を検知すると、単独運転状態であると誤判定して、電力系統から解列する虞がある。これにより、電力変換システムは、周波数変動に関する運転継続要求を満たせないおそれがある。
これを回避するため、電力系統の周波数変動に関する運転継続要求範囲を超えるように周波数を変動させることが考えられる。しかし、この方法によれば、周波数変動に関する運転継続要求範囲が広い場合には周波数を大きく変動させなければならず、単独運転状態を検出するまでの時間が長くなるという問題が発生する。短時間で周波数を大きく変動させるためには、大きな無効電力指令を与えればよいが、系統に連系した状態では系統への干渉が大きくなり、系統を不安定にする虞がある。
以上の問題の原因は、系統連系時の電力系統の周波数変動と単独運転検出機能によって発生する周波数変動とを明確に区別できないことにある。
以上の問題の原因は、系統連系時の電力系統の周波数変動と単独運転検出機能によって発生する周波数変動とを明確に区別できないことにある。
そこで、本発明は、電力系統に連系している場合と、単独運転している場合とを簡単かつ明確に区別可能な電力変換システムおよび電力変換システムの単独運転検出方法を提供することを課題とする。
請求項１に記載の電力変換システムの発明では、直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系すると共に、単独運転を判定するための無効電力を系統に注入する。この電力変換システムは、前記系統の出力電圧を検出する電圧検出器と、前記系統の出力電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器が検出した出力電圧信号により、前記系統の出力電圧の周波数を計測する周波数計測部と、前記系統の出力電圧信号および出力電流信号により、前記系統の無効電力を計測する無効電力計測部と、当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしているか否かを判定する単独運転判定部と、前記系統の出力電圧の周波数偏差に応じた無効電力を指令する無効電力指令計算部と、単独運転を判定するための無効電力を前記系統に注入する無効電力注入判定部とを備える。単独運転判定部は、前記無効電力指令計算部による無効電力の指令値と、前記無効電力計測部による無効電力の計測値との差の絶対値が所定値を超えたならば、第１の単独運転判定を行う無効電力変動判定部を備える。
請求項９に記載の電力変換システムの単独運転検出方法の発明では、直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系すると共に、単独運転を判定するための無効電力を系統に注入する電力変換システムは、前記系統の出力電圧を検出する電圧検出器と、前記系統の出力電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器が検出した出力電圧信号により、前記系統の出力電圧の周波数を計測する周波数計測部と、前記系統の出力電圧信号および出力電流信号により、前記系統の無効電力を計測する無効電力計測部と、当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしているか否かを判定する単独運転判定部と、前記系統の出力電圧の周波数の偏差に応じた無効電力を指令する無効電力指令計算部と、単独運転を判定するための無効電力を前記系統に注入する無効電力注入判定部とを備える。前記単独運転判定部は、無効電力変動判定部を備えている。当該無効電力変動判定部は、前記無効電力指令計算部による無効電力の指令値を取得するステップと、前記無効電力計測部による前記系統の無効電力の計測値を取得するステップと、無効電力の指令値と計測値との差の絶対値が所定値を超えたか否かにより、単独運転であるか否かを判定するステップとを実行する。
このようにすることで、本発明の電力変換システムは、単独運転状態に移行した際には速やかに単独運転を判定するとともに、系統連系時であって電力系統の周波数が変動した場合には単独運転の誤判定をしないようにすることができる。これにより、単独運転検出機能、系統事故時運転継続機能双方の信頼性を向上した電力変換システムを提供できる。
さらに本発明の電力変換システムは、電力系統への干渉を少なくできると共に、単独運転の検出時間を短縮できる。
さらに本発明の電力変換システムは、電力系統への干渉を少なくできると共に、単独運転の検出時間を短縮できる。
本発明によれば、電力系統に連系している場合と、単独運転している場合とを簡単かつ明確に区別可能な電力変換システムおよび電力変換システムの単独運転検出方法を提供可能である。
以降、本発明を実施するための形態と、その比較例とを、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、分散型電源システム１４と、それに含まれる電力変換システム１１の構成を示す概略の構成図である。
図１に示すように、分散型電源システム１４は、電力変換システム１１と、複数の分散型電源１２１−１〜１２１−ｍと、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍとを含んで構成される。
複数の分散型電源１２１−１〜１２１−ｍは、例えば、太陽光発電パネル・蓄電池・電気自動車・燃料電池車などの直流電力源である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍは、例えば、片方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ・双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ・非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータなどである。複数の分散型電源１２１−１〜１２１−ｍは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍを介して直流給電点１３に接続される。直流給電点１３は、電力変換システム１１の電力変換器１１１の直流側端子に接続される。これにより、各分散型電源１２１−１〜１２１−ｍが供給する直流電力は、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍによって所定電圧に変換されて、電力変換システム１１に供給される。電力変換システム１１は、直流電力を交流電力に変換して電力系統１７と連系することにより、変換した交流電力を一般家電機器などの不図示の負荷などに供給するものである。
電力変換システム１１に接続されるものは、上記した直流電力源に限られず、風力発電機やディーゼル発電機などに代表される交流発電装置と、この交流発電装置が発電した交流電力を直流電力に整流するＡＣ／ＤＣコンバータの組合せであってもよい。
図１は、分散型電源システム１４と、それに含まれる電力変換システム１１の構成を示す概略の構成図である。
図１に示すように、分散型電源システム１４は、電力変換システム１１と、複数の分散型電源１２１−１〜１２１−ｍと、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍとを含んで構成される。
複数の分散型電源１２１−１〜１２１−ｍは、例えば、太陽光発電パネル・蓄電池・電気自動車・燃料電池車などの直流電力源である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍは、例えば、片方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ・双方向絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ・非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータなどである。複数の分散型電源１２１−１〜１２１−ｍは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍを介して直流給電点１３に接続される。直流給電点１３は、電力変換システム１１の電力変換器１１１の直流側端子に接続される。これにより、各分散型電源１２１−１〜１２１−ｍが供給する直流電力は、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ１２２−１〜１２２−ｍによって所定電圧に変換されて、電力変換システム１１に供給される。電力変換システム１１は、直流電力を交流電力に変換して電力系統１７と連系することにより、変換した交流電力を一般家電機器などの不図示の負荷などに供給するものである。
電力変換システム１１に接続されるものは、上記した直流電力源に限られず、風力発電機やディーゼル発電機などに代表される交流発電装置と、この交流発電装置が発電した交流電力を直流電力に整流するＡＣ／ＤＣコンバータの組合せであってもよい。
電力変換システム１１は、電力変換器１１１と、制御装置１１２と、電圧検出器１１３と、電流検出器１１４と、リレー１１５とを含んで構成される。
電力変換器１１１の交流側端子である系統１１６には、電圧検出器１１３と電流検出器１１４とが接続され、リレー１１５を介して連系点１５に接続される。電力変換器１１１は、直流電力を交流電力に変換するものである。
電圧検出器１１３は、この電力変換システム１１の交流側である系統１１６の出力電圧を検出して、その出力電圧信号を制御装置１１２へ伝送する。電流検出器１１４は、例えばカレントトランスであり、この電力変換システム１１の交流側である系統１１６の出力電流を検出して、その出力電流信号を制御装置１１２へ伝送する。制御装置１１２は、伝送された系統１１６の出力電圧信号と出力電流信号とを演算して、電力変換器１１１を制御することにより、系統１１６の出力電圧と出力電流とを制御する。
電力変換器１１１の交流側端子である系統１１６には、電圧検出器１１３と電流検出器１１４とが接続され、リレー１１５を介して連系点１５に接続される。電力変換器１１１は、直流電力を交流電力に変換するものである。
電圧検出器１１３は、この電力変換システム１１の交流側である系統１１６の出力電圧を検出して、その出力電圧信号を制御装置１１２へ伝送する。電流検出器１１４は、例えばカレントトランスであり、この電力変換システム１１の交流側である系統１１６の出力電流を検出して、その出力電流信号を制御装置１１２へ伝送する。制御装置１１２は、伝送された系統１１６の出力電圧信号と出力電流信号とを演算して、電力変換器１１１を制御することにより、系統１１６の出力電圧と出力電流とを制御する。
電力変換システム１１の交流側端子である系統１１６は、電力系統１７の連系点１５に接続されている。連系点１５は、例えば、線路のインピーダンスである系統インピーダンス１６を介して電力系統１７に接続される。この連系点１５には、複数台の分散型電源システム１４が接続されていてもよい。
負荷１８は、例えば電力需要者が有する一般家電機器である。負荷１８は、連系点１５に接続されて、電力変換システム１１および電力系統１７から交流電力が供給される。
負荷１８は、例えば電力需要者が有する一般家電機器である。負荷１８は、連系点１５に接続されて、電力変換システム１１および電力系統１７から交流電力が供給される。
（比較例）
図１５は、比較例の電力変換システム１１の単独運転検出部２１の構成を説明する図である。図１に示す電力変換システム１１と同一の要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
図１５に示すように、比較例の電力変換システム１１の制御装置１１２は、例えば、マイクロコンピュータにより構成されたものであり、単独運転検出部２１と、出力電流制御部２２とを含んで構成される。
単独運転検出部２１は、周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５と、単独運転判定部２１６とを含んで構成される。単独運転検出部２１は、ステップ注入付周波数フィードバック方式の構成であり、無効電力を系統１１６に注入することにより、自身である電力変換システム１１が電力系統１７と連系せずに単独運転していることを検出するものである。
制御装置１１２は、計測した系統１１６の周波数から所定系統周期内での系統１１６の周波数偏差を演算すると共に、この演算した系統１１６の周波数偏差に基づいて系統１１６に注入すべき無効電力を演算する。制御装置１１２は更に、演算した無効電力を系統１１６に注入する一方、計測した系統１１６の電圧と周波数とから、系統１１６の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、系統１１６の周波数に実質変化が無く、かつ、系統１１６の電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したという条件が成立したか否かを判定する。制御装置１１２は、この条件が成立したならば、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１１２は、例えばマイクロコンピュータで構成した場合、ＣＰＵ（Central Processing Unit）・メモリ・インタフェースなどを有する。このメモリには、比較例の単独運転検出方法を実施するためのソフトウェアプログラムが記憶される。ＣＰＵは、インタフェースを介して入力される系統１１６の出力電圧信号や出力電流信号などに基づいて各種演算等を実行し、その実行結果から、インタフェースを介して、リレー１１５の開閉指令を出力し、電力変換器１１１に対して電流制御指令値を出力する。
図１５は、比較例の電力変換システム１１の単独運転検出部２１の構成を説明する図である。図１に示す電力変換システム１１と同一の要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
図１５に示すように、比較例の電力変換システム１１の制御装置１１２は、例えば、マイクロコンピュータにより構成されたものであり、単独運転検出部２１と、出力電流制御部２２とを含んで構成される。
単独運転検出部２１は、周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５と、単独運転判定部２１６とを含んで構成される。単独運転検出部２１は、ステップ注入付周波数フィードバック方式の構成であり、無効電力を系統１１６に注入することにより、自身である電力変換システム１１が電力系統１７と連系せずに単独運転していることを検出するものである。
制御装置１１２は、計測した系統１１６の周波数から所定系統周期内での系統１１６の周波数偏差を演算すると共に、この演算した系統１１６の周波数偏差に基づいて系統１１６に注入すべき無効電力を演算する。制御装置１１２は更に、演算した無効電力を系統１１６に注入する一方、計測した系統１１６の電圧と周波数とから、系統１１６の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、系統１１６の周波数に実質変化が無く、かつ、系統１１６の電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したという条件が成立したか否かを判定する。制御装置１１２は、この条件が成立したならば、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１１２は、例えばマイクロコンピュータで構成した場合、ＣＰＵ（Central Processing Unit）・メモリ・インタフェースなどを有する。このメモリには、比較例の単独運転検出方法を実施するためのソフトウェアプログラムが記憶される。ＣＰＵは、インタフェースを介して入力される系統１１６の出力電圧信号や出力電流信号などに基づいて各種演算等を実行し、その実行結果から、インタフェースを介して、リレー１１５の開閉指令を出力し、電力変換器１１１に対して電流制御指令値を出力する。
周波数計測部２１１は、電圧検出器１１３から入力される電圧信号に基づき、系統１１６の電圧信号の周波数を所定の計測周期単位、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１７の系統周波数を５０Ｈｚ（１系統周期は２０ｍ秒）とした場合、周波数計測部２１１の計測周期単位は、電力系統１７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。周波数計測部２１１が計測した周波数信号は、無効電力指令計算部２１２と単独運転判定部２１６に入力される。
無効電力指令計算部２１２は、周波数計測部２１１から入力される周波数信号から、系統１１６の周波数偏差を算出し、算出した周波数偏差に応じて系統１１６に注入する無効電力の指令値を計算するものである。これにより、無効電力指令計算部２１２は、単独運転時には、周波数偏差に応じて無効電力の指令値を正帰還的に増大させるができる。
無効電力指令計算部２１２は、周波数計測部２１１から入力される周波数信号から、系統１１６の周波数偏差を算出し、算出した周波数偏差に応じて系統１１６に注入する無効電力の指令値を計算するものである。これにより、無効電力指令計算部２１２は、単独運転時には、周波数偏差に応じて無効電力の指令値を正帰還的に増大させるができる。
基本波・高調波電圧計算部２１３は、電圧検出器１１３から入力される系統１１６の電圧信号に基づき、系統１１６の電圧の基本波と高調波とを計算するものである。計算した基本波と高調波とは、ステップ状無効電力注入判定部２１４に入力される。
ステップ状無効電力注入判定部２１４は、系統１１６の電圧の基本波と高調波とに基づき、系統１１６の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、系統１１６の周波数に実質変化が無く、かつ、系統１１６の電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したときに無効電力を追加注入する制御を行うものである。
加算器２１５は、無効電力指令計算部２１２から入力される無効電力の指令値と、ステップ状無効電力注入判定部２１４から入力される追加無効電力とを加算して、出力電流制御用の無効電力指令値とする。
ステップ状無効電力注入判定部２１４は、系統１１６の電圧の基本波と高調波とに基づき、系統１１６の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、系統１１６の周波数に実質変化が無く、かつ、系統１１６の電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したときに無効電力を追加注入する制御を行うものである。
加算器２１５は、無効電力指令計算部２１２から入力される無効電力の指令値と、ステップ状無効電力注入判定部２１４から入力される追加無効電力とを加算して、出力電流制御用の無効電力指令値とする。
単独運転判定部２１６は、周波数の変動から単独運転を判定する周波数変動判定部２１７を備える。周波数変動判定部２１７は、周波数計測部２１１から入力される周波数信号から周波数変動を算出し、その周波数変動に基づいて単独運転であるか否かを判定（第２の単独運転判定）するものである。比較例の電力変換システム１１においては、電力系統１７に接続されている場合には系統１１６の出力電圧の周波数が変動しないのに対し、単独運転の場合には系統１１６の出力電圧の周波数が変動する。これにより、単独運転判定部２１６は、自身が単独運転であるか否かを判定することができる。単独運転判定部２１６は、自身が単独運転であることを検知すると、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力する。
出力電流制御部２２は、電流検出器１１４が検出した系統１１６の出力電流信号と、電圧検出器１１３が検出した系統１１６の出力電圧信号と、加算器２１５から入力される出力電流制御用の無効電力指令値とに基づき、電力変換器１１１を制御することにより、系統１１６に注入する無効電力を制御する。出力電流制御部２２は更に、単独運転判定部２１６から入力される停止信号により、自身の動作を停止させる。
出力電流制御部２２は、電流検出器１１４が検出した系統１１６の出力電流信号と、電圧検出器１１３が検出した系統１１６の出力電圧信号と、加算器２１５から入力される出力電流制御用の無効電力指令値とに基づき、電力変換器１１１を制御することにより、系統１１６に注入する無効電力を制御する。出力電流制御部２２は更に、単独運転判定部２１６から入力される停止信号により、自身の動作を停止させる。
図１６は、比較例の単独運転判定部２１６による単独運転判定処理のフローチャートである。
比較例の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部２１６は、単独運転判定処理を開始する。
ステップＳ６０において、単独運転判定部２１６は、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部２１６は、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６１の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ６３の処理を行う。
比較例の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部２１６は、単独運転判定処理を開始する。
ステップＳ６０において、単独運転判定部２１６は、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部２１６は、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６１の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ６３の処理を行う。
ステップＳ６１において、単独運転判定部２１６は、判定条件が所定期間に亘って継続しているか否かを判断する。単独運転判定部２１６は、判定条件が所定期間に亘って継続したと判断したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６２の処理を行い、判定条件が所定期間に亘って継続しなかったと判断したならば（Ｎｏ）、ステップＳ６３の処理を行う。
ステップＳ６２において、単独運転判定部２１６は、自身が単独運転であると判定し（第２の単独運転判定）、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図１６の処理を終了する。
ステップＳ６３において、単独運転判定部２１６は、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ６０の処理に戻る。
ステップＳ６２において、単独運転判定部２１６は、自身が単独運転であると判定し（第２の単独運転判定）、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図１６の処理を終了する。
ステップＳ６３において、単独運転判定部２１６は、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ６０の処理に戻る。
単独運転移行時には、単独運転検出部２１の制御によって、系統１１６の周波数が変動する。単独運転判定部２１６は、周波数変動判定部２１７によって、系統１１６の周波数変動が所定の条件を満たしたときに単独運転であると判定する。
図１７は、比較例の単独運転判定動作を示すグラフである。図１７の縦軸は、系統１１６の周波数変動を示している。図１７の横軸は、時間を示している。
時刻ｔ40以前において、電力変換システム１１は、電力系統１７に連系している。このとき、系統１１６の周波数の偏差は少なく、無効電力指令計算部２１２が系統１１６に注入する無効電力は少ない。このとき、系統１１６に注入される無効電力は、系統１１６の周波数の偏差を発生させず、代わりに系統１１６の無効電力を増大させる。
時刻ｔ40において、電力変換システム１１は単独運転状態に移行する。無効電力指令計算部２１２は、系統１１６の周波数の偏差に応じた無効電力を注入する。このとき、系統１１６に注入される無効電力は、系統１１６の無効電力を増大させず、代わりに系統１１６の周波数の偏差を発生させる。すなわち、系統１１６の周波数は、注入された無効電力に応じて変動するので、正帰還的に増大する。
時刻ｔ41において、周波数変動判定部２１７は、周波数計測部２１１が計測した系統１１６の周波数変動が、閾値ｆTH1を超えることを判定する。
時刻ｔ42において、周波数変動判定部２１７は、時間ｔTH1に亘って系統１１６の周波数変動が継続したことを判断する。これにより、単独運転判定部２１６は、単独運転状態であると判定して電力変換システム１１を電力系統１７から解列し、電力変換器１１１に停止信号を出力する。
時刻ｔ40以前において、電力変換システム１１は、電力系統１７に連系している。このとき、系統１１６の周波数の偏差は少なく、無効電力指令計算部２１２が系統１１６に注入する無効電力は少ない。このとき、系統１１６に注入される無効電力は、系統１１６の周波数の偏差を発生させず、代わりに系統１１６の無効電力を増大させる。
時刻ｔ40において、電力変換システム１１は単独運転状態に移行する。無効電力指令計算部２１２は、系統１１６の周波数の偏差に応じた無効電力を注入する。このとき、系統１１６に注入される無効電力は、系統１１６の無効電力を増大させず、代わりに系統１１６の周波数の偏差を発生させる。すなわち、系統１１６の周波数は、注入された無効電力に応じて変動するので、正帰還的に増大する。
時刻ｔ41において、周波数変動判定部２１７は、周波数計測部２１１が計測した系統１１６の周波数変動が、閾値ｆTH1を超えることを判定する。
時刻ｔ42において、周波数変動判定部２１７は、時間ｔTH1に亘って系統１１６の周波数変動が継続したことを判断する。これにより、単独運転判定部２１６は、単独運転状態であると判定して電力変換システム１１を電力系統１７から解列し、電力変換器１１１に停止信号を出力する。
ここで、周波数に関する運転継続要求の上限値をｆFRTとする。系統１１６の周波数変動のみから単独運転を判定する場合には、周波数に関する運転継続要求を満たすために、周波数変動が上限値ｆFRTを上回ってから単独運転を判定する必要がある。すなわち、閾値ｆTH1を上限値ｆFRTよりも大きく設定しなければならない。
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態における電力変換システム１１の単独運転検出部３１を示す概略の構成図である。図１５に示す電力変換システム１１と同一の要素には、同一符号を付している。
図２に示すように、第１の実施形態における電力変換システム１１の制御装置１１２は、比較例とは異なる単独運転検出部３１と、比較例と同様な出力電流制御部２２とを含んで構成される。
単独運転検出部３１は、比較例とは異なる無効電力計測部３１７と、単独運転判定部３１６とを含み、比較例と同様な周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５とを含んで構成される。
無効電力計測部３１７は、入力される系統１１６の出力電圧信号および出力電流信号から、系統１１６の無効電力を計測するものである。
単独運転判定部３１６は、減算器３１５と、比較例とは異なる無効電力変動判定部３１８とを含んで構成される。減算器３１５は、無効電力の指令値から無効電力の計測値を減算するものである。無効電力変動判定部３１８は、入力される系統１１６の無効電力から、自身である電力変換システム１１が電力系統１７から切り離された単独運転をしているか否かを判定するものである。
図２は、第１の実施形態における電力変換システム１１の単独運転検出部３１を示す概略の構成図である。図１５に示す電力変換システム１１と同一の要素には、同一符号を付している。
図２に示すように、第１の実施形態における電力変換システム１１の制御装置１１２は、比較例とは異なる単独運転検出部３１と、比較例と同様な出力電流制御部２２とを含んで構成される。
単独運転検出部３１は、比較例とは異なる無効電力計測部３１７と、単独運転判定部３１６とを含み、比較例と同様な周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５とを含んで構成される。
無効電力計測部３１７は、入力される系統１１６の出力電圧信号および出力電流信号から、系統１１６の無効電力を計測するものである。
単独運転判定部３１６は、減算器３１５と、比較例とは異なる無効電力変動判定部３１８とを含んで構成される。減算器３１５は、無効電力の指令値から無効電力の計測値を減算するものである。無効電力変動判定部３１８は、入力される系統１１６の無効電力から、自身である電力変換システム１１が電力系統１７から切り離された単独運転をしているか否かを判定するものである。
図３（ａ），（ｂ）は、単独運転検出部３１による単独運転判定動作を示すグラフである。図３（ａ）は、系統１１６の周波数変動を説明するグラフである。図３（ａ）の縦軸は、系統１１６の出力電圧の周波数を示している。図３（ａ）の横軸は、時間を示している。
図３（ｂ）は、無効電力の指令値および計測値の時間変化を説明するグラフである。図３（ｂ）の縦軸は、無効電力を示している。図３（ｂ）の横軸は、図３（ａ）と共通する時間を示している。グラフの実線は、無効電力の指令値を示している。グラフの破線は、無効電力の計測値を示している。
時刻ｔ0以前において、電力変換システム１１は、電力系統１７に連系している。このときは、図３（ａ）に示すように、系統１１６の周波数の変動は少なく、図３（ｂ）に示すように、無効電力の指令値および計測値の変動も少ない。
時刻ｔ0において、電力変換システム１１は、単独運転に移行する。このとき、単独運転検出部３１は、系統１１６の周波数を変動させるために、無効電力の指令値を出力電流制御部２２に出力する。
この無効電力の指令値が入力されると、出力電流制御部２２は、電力変換システム１１の出力電圧と出力電流との位相差を変化させる。このとき、電力変換システム１１は、負荷１８が直結しており、負荷１８のインピーダンスによって無効電流が決定される。負荷１８のインピーダンスが所定値を保つ場合には、出力電流の位相変化に追従して、出力電圧の位相が変化する。その結果、出力電圧のゼロクロス間の周期が変化して、周波数計測部２１１で計測される周波数が変化する。
図３（ｂ）は、無効電力の指令値および計測値の時間変化を説明するグラフである。図３（ｂ）の縦軸は、無効電力を示している。図３（ｂ）の横軸は、図３（ａ）と共通する時間を示している。グラフの実線は、無効電力の指令値を示している。グラフの破線は、無効電力の計測値を示している。
時刻ｔ0以前において、電力変換システム１１は、電力系統１７に連系している。このときは、図３（ａ）に示すように、系統１１６の周波数の変動は少なく、図３（ｂ）に示すように、無効電力の指令値および計測値の変動も少ない。
時刻ｔ0において、電力変換システム１１は、単独運転に移行する。このとき、単独運転検出部３１は、系統１１６の周波数を変動させるために、無効電力の指令値を出力電流制御部２２に出力する。
この無効電力の指令値が入力されると、出力電流制御部２２は、電力変換システム１１の出力電圧と出力電流との位相差を変化させる。このとき、電力変換システム１１は、負荷１８が直結しており、負荷１８のインピーダンスによって無効電流が決定される。負荷１８のインピーダンスが所定値を保つ場合には、出力電流の位相変化に追従して、出力電圧の位相が変化する。その結果、出力電圧のゼロクロス間の周期が変化して、周波数計測部２１１で計測される周波数が変化する。
このように、単独運転状態において、電力変換システム１１が出力する無効電力を変化させようとする働きは、電力変換システム１１が出力する交流電圧の周波数を変化させる。すなわち、電力変換システム１１が出力する無効電力の計測値は、無効電力の指令値に追従しなくなる。
単独運転検出部３１は、系統１１６の周波数の変動が大きくなるにつれて、更に無効電力指令を大きくし、周波数の変動を正帰還的に増大させる。このため、無効電力の指令値と計測値との差異は時間経過とともに拡大する。やがて、無効電力指令が設定された所定の上限値に達すると、系統１１６の周波数は変動しなくなる。
単独運転検出部３１は、系統１１６の周波数の変動が大きくなるにつれて、更に無効電力指令を大きくし、周波数の変動を正帰還的に増大させる。このため、無効電力の指令値と計測値との差異は時間経過とともに拡大する。やがて、無効電力指令が設定された所定の上限値に達すると、系統１１６の周波数は変動しなくなる。
図４（ａ），（ｂ）は、電力系統１７と連系した状態を説明するグラフである。
図４（ａ）は、電力系統１７の周波数が変動した場合の周波数変動を示すグラフである。図４（ａ）の縦軸は、系統１１６の出力電圧の周波数を示している。図４（ａ）の横軸は、時間を示している。
図４（ｂ）は、無効電力の指令値および計測値の時間変化を説明する図である。図４（ｂ）の縦軸は、無効電力を示している。図４（ｂ）の横軸は、図４（ａ）と共通する時間を示している。グラフの実線は、無効電力の指令値を示している。グラフの破線は、系統１１６の無効電力の計測値を示している。
時刻ｔ1において、系統１１６の周波数の変動が開始し、単独運転検出部３１はその周波数変動に応じて無効電力の指令値を変動させる。電力系統１７に連系している場合、電力変換システム１１が出力する無効電力は、負荷１８のインピーダンスとは独立している。そのため、電力変換システム１１は無効電力制御により指令値に応じた無効電力を出力する。すなわち、系統１１６の無効電力の計測値は、無効電力の指令値に追従する。無効電力の指令値と、無効電力の計測値との差異は発生しないか、発生したとしても僅かである。
以上をまとめると、電力変換システム１１の単独運転時には、無効電力の指令値と計測値との間に差異が発生する。それに対して、電力変換システム１１が電力系統１７に連系している場合には、電力系統１７の周波数が変動しても、無効電力の指令値と計測値との間に差異は発生しないか、発生したとしても僅かである。第１の実施形態の単独運転判定部３１６は、無効電力の指令値と計測値との差の絶対値を算出して、これが閾値を超えるか否かを判断することにより、単独運転であるか否かを判定している。
図４（ａ）は、電力系統１７の周波数が変動した場合の周波数変動を示すグラフである。図４（ａ）の縦軸は、系統１１６の出力電圧の周波数を示している。図４（ａ）の横軸は、時間を示している。
図４（ｂ）は、無効電力の指令値および計測値の時間変化を説明する図である。図４（ｂ）の縦軸は、無効電力を示している。図４（ｂ）の横軸は、図４（ａ）と共通する時間を示している。グラフの実線は、無効電力の指令値を示している。グラフの破線は、系統１１６の無効電力の計測値を示している。
時刻ｔ1において、系統１１６の周波数の変動が開始し、単独運転検出部３１はその周波数変動に応じて無効電力の指令値を変動させる。電力系統１７に連系している場合、電力変換システム１１が出力する無効電力は、負荷１８のインピーダンスとは独立している。そのため、電力変換システム１１は無効電力制御により指令値に応じた無効電力を出力する。すなわち、系統１１６の無効電力の計測値は、無効電力の指令値に追従する。無効電力の指令値と、無効電力の計測値との差異は発生しないか、発生したとしても僅かである。
以上をまとめると、電力変換システム１１の単独運転時には、無効電力の指令値と計測値との間に差異が発生する。それに対して、電力変換システム１１が電力系統１７に連系している場合には、電力系統１７の周波数が変動しても、無効電力の指令値と計測値との間に差異は発生しないか、発生したとしても僅かである。第１の実施形態の単独運転判定部３１６は、無効電力の指令値と計測値との差の絶対値を算出して、これが閾値を超えるか否かを判断することにより、単独運転であるか否かを判定している。
図５は、第１の実施形態における無効電力判定処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６は、単独運転判定処理（第１の単独運転判定）を開始する。
ステップＳ１０において、単独運転判定部３１６は、無効電力指令計算部２１２から無効電力の指令値を取得する。
ステップＳ１１において、単独運転判定部３１６は、無効電力計測部３１７から、系統１１６の無効電力の計測値を取得する。
ステップＳ１２において、単独運転判定部３１６は、減算器３１５により、無効電力の指令値と計測値との差の絶対値を算出し、これを無効電力の誤差とする。
ステップＳ１３において、単独運転判定部３１６は、無効電力の誤差が閾値を超えたか否かを判定（第１の単独運転判定）する。単独運転判定部３１６は、無効電力の誤差が閾値を超えたと判断したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４の処理を行い、無効電力の誤差が閾値を超えなかったと判断したならば（Ｎｏ）、ステップＳ１６の処理を行う。
第１の実施形態の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６は、単独運転判定処理（第１の単独運転判定）を開始する。
ステップＳ１０において、単独運転判定部３１６は、無効電力指令計算部２１２から無効電力の指令値を取得する。
ステップＳ１１において、単独運転判定部３１６は、無効電力計測部３１７から、系統１１６の無効電力の計測値を取得する。
ステップＳ１２において、単独運転判定部３１６は、減算器３１５により、無効電力の指令値と計測値との差の絶対値を算出し、これを無効電力の誤差とする。
ステップＳ１３において、単独運転判定部３１６は、無効電力の誤差が閾値を超えたか否かを判定（第１の単独運転判定）する。単独運転判定部３１６は、無効電力の誤差が閾値を超えたと判断したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４の処理を行い、無効電力の誤差が閾値を超えなかったと判断したならば（Ｎｏ）、ステップＳ１６の処理を行う。
ステップＳ１４において、単独運転判定部３１６は、判定条件が所定期間に亘って継続しているか否かを判断する。単独運転判定部３１６は、判定条件が所定期間に亘って継続したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１５の処理を行い、判定条件が所定期間に亘って継続したならばならば（Ｎｏ）、ステップＳ１６の処理を行う。
ステップＳ１５において、単独運転判定部３１６は、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図５の処理を終了する。
ステップＳ１６において、単独運転判定部３１６は、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ１０の処理に戻る。
ステップＳ１５において、単独運転判定部３１６は、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図５の処理を終了する。
ステップＳ１６において、単独運転判定部３１６は、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ１０の処理に戻る。
図６（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態における単独運転判定動作を示すグラフである。図６（ａ）は、周波数変動を示すグラフである。図６（ａ）の縦軸は、系統１１６の周波数の変動を示している。図６（ａ）の横軸は、時間を示している。
図６（ｂ）は、無効電力の誤差を示すグラフである。図６（ｂ）の縦軸は、無効電力誤差を示している。図６（ｂ）の横軸は、図６（ａ）と共通する時間を示している。
時刻ｔ10において、電力変換システム１１は、単独運転を開始する。
時刻ｔ10以降、単独運転検出部３１が系統１１６の周波数の変動を正帰還的に増大させるため、無効電力の指令値が増大する。電力変換システム１１の単独運転状態において、系統１１６の無効電力の計測値は、負荷１８のインピーダンスによって決定される。通常、単独運転検出に要する時間は、長くても数百ミリ秒である。この短期間に負荷１８のインピーダンスが急変することは考えにくく、所定値を保つと考えられる。よって、無効電力の誤差は、正帰還的に増大する。
図６（ｂ）は、無効電力の誤差を示すグラフである。図６（ｂ）の縦軸は、無効電力誤差を示している。図６（ｂ）の横軸は、図６（ａ）と共通する時間を示している。
時刻ｔ10において、電力変換システム１１は、単独運転を開始する。
時刻ｔ10以降、単独運転検出部３１が系統１１６の周波数の変動を正帰還的に増大させるため、無効電力の指令値が増大する。電力変換システム１１の単独運転状態において、系統１１６の無効電力の計測値は、負荷１８のインピーダンスによって決定される。通常、単独運転検出に要する時間は、長くても数百ミリ秒である。この短期間に負荷１８のインピーダンスが急変することは考えにくく、所定値を保つと考えられる。よって、無効電力の誤差は、正帰還的に増大する。
時刻ｔ11において、無効電力の誤差は、閾値ｑTH1を超える。
時刻ｔ12において、時間ｔTH2に亘って、無効電力の誤差が閾値ｑTH1を超える。これにより、単独運転判定部３１６は、自身が単独運転であると判定し、電力変換システム１１を電力系統１７から解列する。日本では、日本電機工業会規格に単独運転状態を判定するための無効電力指令の上限値が定められている。この上限値から、閾値ｑTH1を更に適切に決定することができる。
第１の実施形態の電力変換システム１１は、系統１１６の周波数変動が周波数に関する運転継続要求の上限値ｆFRTに達する前でも、系統１１６の無効電力から単独運転状態であることが判定できる。これにより、比較例よりも周波数変動が小さいうちに、単独運転に移行したことを判定できるので、電力系統１７への無用な干渉を低減し、かつ、単独運転の検出時間を短縮できる。
時刻ｔ12において、時間ｔTH2に亘って、無効電力の誤差が閾値ｑTH1を超える。これにより、単独運転判定部３１６は、自身が単独運転であると判定し、電力変換システム１１を電力系統１７から解列する。日本では、日本電機工業会規格に単独運転状態を判定するための無効電力指令の上限値が定められている。この上限値から、閾値ｑTH1を更に適切に決定することができる。
第１の実施形態の電力変換システム１１は、系統１１６の周波数変動が周波数に関する運転継続要求の上限値ｆFRTに達する前でも、系統１１６の無効電力から単独運転状態であることが判定できる。これにより、比較例よりも周波数変動が小さいうちに、単独運転に移行したことを判定できるので、電力系統１７への無用な干渉を低減し、かつ、単独運転の検出時間を短縮できる。
単独運転判定部３１６は、無効電力変動判定部３１８を備えることにより、系統連系状態であって電力系統１７の周波数が変動した場合と、単独運転状態とを明確に区別できる。これにより、単独運転検出機能の信頼性、および、系統事故時運転継続機能の信頼性を向上可能である。
（第２の実施形態）
電力系統１７に連系しているとき、電力変換システム１１は、ステップ状無効電力注入判定部２１４により追加無効電力が注入され、系統１１６の無効電力には、所定の偏差が生じる。それに対して単独運転時に電力変換システム１１の系統１１６の無効電力には、偏差が生じなくなる。第２の実施形態は、系統１１６の無効電力の偏差を監視することにより、単独運転であるか否かを判断するものである。
図７は、第２の実施形態における電力変換システム１１の単独運転検出部３１を示す概略の構成図である。図２に示す第１の実施形態の電力変換システム１１と同一の要素には、同一の符号を付している。
図７に示すように、第２の実施形態における単独運転検出部３１は、第１の実施形態とは異なる単独運転判定部３１６Ａを含み、第１の実施形態と同様な周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５と、無効電力計測部３１７とを含んで構成される。
単独運転判定部３１６Ａは、第１の実施形態と同様な減算器３１５と、第１の実施形態とは異なる無効電力変動判定部３１８を含み、更に記憶部３１９を含んで構成される。
電力系統１７に連系しているとき、電力変換システム１１は、ステップ状無効電力注入判定部２１４により追加無効電力が注入され、系統１１６の無効電力には、所定の偏差が生じる。それに対して単独運転時に電力変換システム１１の系統１１６の無効電力には、偏差が生じなくなる。第２の実施形態は、系統１１６の無効電力の偏差を監視することにより、単独運転であるか否かを判断するものである。
図７は、第２の実施形態における電力変換システム１１の単独運転検出部３１を示す概略の構成図である。図２に示す第１の実施形態の電力変換システム１１と同一の要素には、同一の符号を付している。
図７に示すように、第２の実施形態における単独運転検出部３１は、第１の実施形態とは異なる単独運転判定部３１６Ａを含み、第１の実施形態と同様な周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５と、無効電力計測部３１７とを含んで構成される。
単独運転判定部３１６Ａは、第１の実施形態と同様な減算器３１５と、第１の実施形態とは異なる無効電力変動判定部３１８を含み、更に記憶部３１９を含んで構成される。
図８は、第２の実施形態における単独運転判定部３１６Ａによる無効電力変動判定処理を示すフローチャートである。
第１の実施形態の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ａは、単独運転判定処理（第１の単独運転判定）を開始する。
ステップＳ２０において、単独運転判定部３１６Ａは、無効電力計測部３１７から、系統１１６の無効電力の計測値を取得する。
ステップＳ２１において、単独運転判定部３１６Ａは、記憶部３１９に、系統１１６の無効電力の計測値を記憶する。
ステップＳ２２において、単独運転判定部３１６Ａは、減算器３１５により、無効電力の最新の計測値と、所定時間だけ過去の計測値との差の絶対値を算出し、これを無効電力偏差とする。所定時間だけ過去の計測値は、記憶部３１９から読み出される。
ステップＳ２３において、単独運転判定部３１６Ａは、無効電力偏差が閾値以下であるか否かを判定する。単独運転判定部３１６Ａは、無効電力偏差が閾値以下ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ２４の処理を行い、無効電力偏差が閾値以下でなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ２６の処理を行う。
第１の実施形態の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ａは、単独運転判定処理（第１の単独運転判定）を開始する。
ステップＳ２０において、単独運転判定部３１６Ａは、無効電力計測部３１７から、系統１１６の無効電力の計測値を取得する。
ステップＳ２１において、単独運転判定部３１６Ａは、記憶部３１９に、系統１１６の無効電力の計測値を記憶する。
ステップＳ２２において、単独運転判定部３１６Ａは、減算器３１５により、無効電力の最新の計測値と、所定時間だけ過去の計測値との差の絶対値を算出し、これを無効電力偏差とする。所定時間だけ過去の計測値は、記憶部３１９から読み出される。
ステップＳ２３において、単独運転判定部３１６Ａは、無効電力偏差が閾値以下であるか否かを判定する。単独運転判定部３１６Ａは、無効電力偏差が閾値以下ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ２４の処理を行い、無効電力偏差が閾値以下でなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ２６の処理を行う。
ステップＳ２４において、単独運転判定部３１６Ａは、判定条件が所定期間に亘って継続しているか否かを判断する。単独運転判定部３１６Ａは、判定条件が所定期間に亘って継続したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ２５の処理を行い、判定条件が所定期間に亘って継続しなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ２６の処理を行う。
ステップＳ２５において、単独運転判定部３１６Ａは、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図８の処理を終了する。
ステップＳ２６において、単独運転判定部３１６Ａは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ２０の処理に戻る。
ステップＳ２５において、単独運転判定部３１６Ａは、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図８の処理を終了する。
ステップＳ２６において、単独運転判定部３１６Ａは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ２０の処理に戻る。
図９（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態における単独運転判定動作を示すグラフである。図９（ａ）は、周波数変動を示すグラフである。図９（ａ）の縦軸は、系統１１６の周波数の変動を示している。図９（ａ）の横軸は、時間を示している。
図９（ｂ）は、無効電力の偏差を示すグラフである。図９（ｂ）の縦軸は、無効電力誤差を示している。図９（ｂ）の横軸は、図９（ａ）と共通する時間を示している。
時刻ｔ20において、電力変換システム１１は、単独運転を開始する。
前記した図３（ｂ）で示すように、単独運転状態において系統１１６の無効電力の計測値は、ほとんど変化しない。そのため、時刻ｔ20から時刻ｔ21まで、図９（ｂ）に示す無効電力偏差は、ほぼ０のままである。すなわち、無効電力偏差は、閾値ｑTH2を超えない。
時刻ｔ22において、この判定条件が時刻ｔ21から時間ｔTH2に亘って継続する。単独運転判定部３１６Ａは、自身が単独運転であると判定し、電力変換システム１１を電力系統１７から解列する。
第２の実施形態の電力変換システム１１は、系統１１６の周波数変動が周波数に関する運転継続要求の上限値ｆFRTに達する前でも、無効電力から単独運転状態であることが判定できる。これにより、比較例よりも周波数変動が小さいうちに、単独運転に移行したことを判定できるので、電力系統１７への無用な干渉を低減し、かつ、単独運転の検出時間を短縮できる。
単独運転判定部３１６Ａは、無効電力変動判定部３１８と記憶部３１９とを備えることにより、系統連系状態であって電力系統１７の周波数が変動した場合と、単独運転状態とを明確に区別できる。これにより、単独運転検出機能の信頼性、および、系統事故時運転継続機能の信頼性を向上可能である。
図９（ｂ）は、無効電力の偏差を示すグラフである。図９（ｂ）の縦軸は、無効電力誤差を示している。図９（ｂ）の横軸は、図９（ａ）と共通する時間を示している。
時刻ｔ20において、電力変換システム１１は、単独運転を開始する。
前記した図３（ｂ）で示すように、単独運転状態において系統１１６の無効電力の計測値は、ほとんど変化しない。そのため、時刻ｔ20から時刻ｔ21まで、図９（ｂ）に示す無効電力偏差は、ほぼ０のままである。すなわち、無効電力偏差は、閾値ｑTH2を超えない。
時刻ｔ22において、この判定条件が時刻ｔ21から時間ｔTH2に亘って継続する。単独運転判定部３１６Ａは、自身が単独運転であると判定し、電力変換システム１１を電力系統１７から解列する。
第２の実施形態の電力変換システム１１は、系統１１６の周波数変動が周波数に関する運転継続要求の上限値ｆFRTに達する前でも、無効電力から単独運転状態であることが判定できる。これにより、比較例よりも周波数変動が小さいうちに、単独運転に移行したことを判定できるので、電力系統１７への無用な干渉を低減し、かつ、単独運転の検出時間を短縮できる。
単独運転判定部３１６Ａは、無効電力変動判定部３１８と記憶部３１９とを備えることにより、系統連系状態であって電力系統１７の周波数が変動した場合と、単独運転状態とを明確に区別できる。これにより、単独運転検出機能の信頼性、および、系統事故時運転継続機能の信頼性を向上可能である。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力に加えて周波数変動からも単独運転を判定するようにしている。これにより、比較例や第１の実施形態や第２の実施形態に比べて、電力系統１７への無用な干渉を低減し、かつ単独運転の検出時間を短縮できる。
図１０は、第３の実施形態における単独運転検出部３１を示す概略の構成図である。図２に示す第１の実施形態の単独運転検出部３１と同一の要素には、同一の符号を付している。
図１０に示すように、第３の実施形態における単独運転検出部３１は、第１の実施形態とは異なる単独運転判定部３１６Ｂを含み、第１の実施形態と同様な周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５と、無効電力計測部３１７とを含んで構成される。
単独運転判定部３１６Ｂは、第１の実施形態と同様な無効電力変動判定部３１８を含み、更に比較例と同様な周波数変動判定部２１７を含んで構成される。第３の実施形態の単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力と周波数とから、自身が単独運転であるか否かを判定するものである。
第３の実施形態の単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力に加えて周波数変動からも単独運転を判定するようにしている。これにより、比較例や第１の実施形態や第２の実施形態に比べて、電力系統１７への無用な干渉を低減し、かつ単独運転の検出時間を短縮できる。
図１０は、第３の実施形態における単独運転検出部３１を示す概略の構成図である。図２に示す第１の実施形態の単独運転検出部３１と同一の要素には、同一の符号を付している。
図１０に示すように、第３の実施形態における単独運転検出部３１は、第１の実施形態とは異なる単独運転判定部３１６Ｂを含み、第１の実施形態と同様な周波数計測部２１１と、無効電力指令計算部２１２と、基本波・高調波電圧計算部２１３と、ステップ状無効電力注入判定部２１４と、加算器２１５と、無効電力計測部３１７とを含んで構成される。
単独運転判定部３１６Ｂは、第１の実施形態と同様な無効電力変動判定部３１８を含み、更に比較例と同様な周波数変動判定部２１７を含んで構成される。第３の実施形態の単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力と周波数とから、自身が単独運転であるか否かを判定するものである。
図１１は、第３の実施形態における単独運転判定部３１６Ｂの単独運転判定処理を示すフローチャートである。
第３の実施形態の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転判定処理を開始する。
ステップＳ３０において、単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動判定部２１７により、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３１の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ３４の処理を行う。
第３の実施形態の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転判定処理を開始する。
ステップＳ３０において、単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動判定部２１７により、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３１の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ３４の処理を行う。
ステップＳ３１において、単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力変動判定部３１８により、無効電力の誤差を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力の誤差有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３２の処理を行い、無効電力の誤差が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ３４の処理を行う。
ステップＳ３２において、単独運転判定部３１６Ｂは、判定条件が所定期間に亘って継続しているか否かを判断する。単独運転判定部３１６Ｂは、判定条件が所定期間に亘って継続したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ３３の処理を行い、判定条件が所定期間に亘って継続しなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ３４の処理を行う。
ステップＳ３３において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図１１の処理を終了する。
ステップＳ３４において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ３０の処理に戻る。
ステップＳ３３において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図１１の処理を終了する。
ステップＳ３４において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ３０の処理に戻る。
図１２（ａ），（ｂ）は、第３の実施形態における単独運転判定動作を示すグラフである。図１２（ａ）は、周波数変動を示すグラフである。図１２（ａ）の縦軸は、周波数変動を示している。図１２（ａ）の横軸は、時間を示している。
図１２（ｂ）は、無効電力の誤差を示すグラフである。図１２（ｂ）の縦軸は、無効電力誤差を示している。図１２（ｂ）の横軸は、図１２（ａ）と共通する時間を示している。
時刻ｔ30において、電力変換システム１１は単独運転状態に移行する。これ以降、無効電力指令計算部２１２により、系統１１６の周波数の変動が次第に増大する。
時刻ｔ31において、無効電力変動判定部３１８は、算出した系統１１６の無効電力誤差が閾値ｑTH1を超えることを判定する。
時刻ｔ32において、周波数変動判定部２１７は、周波数計測部２１１が計測した系統１１６の周波数変動が、閾値ｆTH2を超えることを判定する。
時刻ｔ33において、周波数変動判定部２１７は、時間ｔTH２に亘って系統１１６の周波数変動と無効電力誤差とが継続したことを判断する。これにより、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転状態であると判定して電力変換システム１１を電力系統１７から解列し、電力変換器１１１に停止信号を出力する。
単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動と無効電力とから単独運転を判定するので、系統１１６の周波数に関する運転継続要求の上限値ｆFRTよりも閾値ｆTH2は、小さく設定される。これにより、電力変換システム１１は、単独運転の検出時間を短縮できる。単独運転判定部３１６Ｂは更に、無効電力の誤差に加えて、周波数変動によって単独運転を判定するので、負荷１８の変動による無効電力の変動によって、誤って単独運転であることを判定することがなくなる。
図１２（ｂ）は、無効電力の誤差を示すグラフである。図１２（ｂ）の縦軸は、無効電力誤差を示している。図１２（ｂ）の横軸は、図１２（ａ）と共通する時間を示している。
時刻ｔ30において、電力変換システム１１は単独運転状態に移行する。これ以降、無効電力指令計算部２１２により、系統１１６の周波数の変動が次第に増大する。
時刻ｔ31において、無効電力変動判定部３１８は、算出した系統１１６の無効電力誤差が閾値ｑTH1を超えることを判定する。
時刻ｔ32において、周波数変動判定部２１７は、周波数計測部２１１が計測した系統１１６の周波数変動が、閾値ｆTH2を超えることを判定する。
時刻ｔ33において、周波数変動判定部２１７は、時間ｔTH２に亘って系統１１６の周波数変動と無効電力誤差とが継続したことを判断する。これにより、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転状態であると判定して電力変換システム１１を電力系統１７から解列し、電力変換器１１１に停止信号を出力する。
単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動と無効電力とから単独運転を判定するので、系統１１６の周波数に関する運転継続要求の上限値ｆFRTよりも閾値ｆTH2は、小さく設定される。これにより、電力変換システム１１は、単独運転の検出時間を短縮できる。単独運転判定部３１６Ｂは更に、無効電力の誤差に加えて、周波数変動によって単独運転を判定するので、負荷１８の変動による無効電力の変動によって、誤って単独運転であることを判定することがなくなる。
図１３は、第３の実施形態の第１変形例における単独運転判定部３１６Ｂの単独運転判定処理を示すフローチャートである。
第３の実施形態の第１変形例の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転判定処理を開始する。
第３の実施形態の第１変形例の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転判定処理を開始する。
ステップＳ４０において、単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力変動判定部３１８により、無効電力の誤差を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力の誤差有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４１の処理を行い、無効電力の誤差が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ４４の処理を行う。
ステップＳ４１において、単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動判定部２１７により、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４２の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ４４の処理を行う。
ステップＳ４１において、単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動判定部２１７により、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ４２の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ４４の処理を行う。
ステップＳ４２〜Ｓ４４の各処理は、図１１に示すステップＳ３２〜Ｓ３４の各処理と同様である。ステップＳ４４において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ４０の処理に戻る。
単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力の誤差の判定と、周波数変動の判定の順番を入れ替えてもよい。これにより、処理の自由度を向上させることができる。
単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力の誤差の判定と、周波数変動の判定の順番を入れ替えてもよい。これにより、処理の自由度を向上させることができる。
図１４は、第３の実施形態の第２変形例における単独運転判定部３１６Ｂの単独運転判定処理を示すフローチャートである。
第３の実施形態の第２変形例の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転判定処理を開始する。
処理を開始すると、単独運転判定部３１６Ｂは、ステップＳ５０，Ｓ５１と、ステップＳ５２，Ｓ５３とを並行に処理する。
ステップＳ５０において、単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力変動判定部３１８により、無効電力の誤差を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力の誤差有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５１の処理を行い、無効電力の誤差が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５１において、単独運転判定部３１６Ｂは、系統１１６の無効電力の誤差有りと判定し（第１の単独運転判定）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５２において、単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動判定部２１７により、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５３の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５３において、単独運転判定部３１６Ｂは、系統１１６の周波数の変動有りと判定し（第２の単独運転判定）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５４において、単独運転判定部３１６Ｂは、系統１１６の無効電力の誤差および周波数の変動が有るか否かを判定する。すなわち、単独運転判定部３１６Ｂは、第１の単独運転判定および第２の単独運転判定の論理積を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、当該判断条件が成立したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５５の処理を行い、当該判断条件が成立しなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ５７の処理を行う。
第３の実施形態の第２変形例の電力変換システム１１が起動すると、単独運転判定部３１６Ｂは、単独運転判定処理を開始する。
処理を開始すると、単独運転判定部３１６Ｂは、ステップＳ５０，Ｓ５１と、ステップＳ５２，Ｓ５３とを並行に処理する。
ステップＳ５０において、単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力変動判定部３１８により、無効電力の誤差を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、無効電力の誤差有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５１の処理を行い、無効電力の誤差が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５１において、単独運転判定部３１６Ｂは、系統１１６の無効電力の誤差有りと判定し（第１の単独運転判定）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５２において、単独運転判定部３１６Ｂは、周波数変動判定部２１７により、系統１１６の周波数の変動を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、周波数の変動有りと判定したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５３の処理を行い、周波数の変動が無いと判定したならば（Ｎｏ）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５３において、単独運転判定部３１６Ｂは、系統１１６の周波数の変動有りと判定し（第２の単独運転判定）、ステップＳ５４の処理を行う。
ステップＳ５４において、単独運転判定部３１６Ｂは、系統１１６の無効電力の誤差および周波数の変動が有るか否かを判定する。すなわち、単独運転判定部３１６Ｂは、第１の単独運転判定および第２の単独運転判定の論理積を判定する。単独運転判定部３１６Ｂは、当該判断条件が成立したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５５の処理を行い、当該判断条件が成立しなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ５７の処理を行う。
ステップＳ５５において、単独運転判定部３１６Ｂは、判定条件が所定期間に亘って継続しているか否かを判断する。単独運転判定部３１６Ｂは、判定条件が所定期間に亘って継続したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５６の処理を行い、判定条件が所定期間に亘って継続しなかったならば（Ｎｏ）、ステップＳ５７の処理を行う。
ステップＳ５６において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図１４の処理を終了する。
ステップＳ５７において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ５０，Ｓ５２の並行処理に戻る。
ステップＳ５６において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が単独運転であると判定し、リレー１１５をオフして電力変換器１１１に停止信号を出力したのち、図１４の処理を終了する。
ステップＳ５７において、単独運転判定部３１６Ｂは、自身が電力系統１７と連系していると判定し、ステップＳ５０，Ｓ５２の並行処理に戻る。
（変形例）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
上記の各構成、処理部などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路などのハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈して実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、フラッシュメモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体に置くことができる。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
（ａ） 第１〜第３の実施形態において無効電力の指令値や無効電力の計測値は、それぞれ移動平均や積分計算等の数学的処理を行った値に置き換えて計算してもよい。これにより、単独運転の検出精度を向上可能である。
（ｂ） 第１、第２の実施形態は、無効電力の変動を利用して単独運転を判定している。しかし、これに限られず、電力変換システム１１は、無効電力の変動とともに変動する他の測定要素から単独運転を判定してもよく、例えば、無効電力のかわりに、無効電流や力率や皮相電力から単独運転を判定してもよい。これにより、電力変換システム１１の設計の自由度を向上させることができる。
（ｃ） 第３の実施形態の単独運転の判定方法に限られず、第２の実施形態における系統１１６の無効電力の偏差と、系統１１６の周波数の変動とを組み合わせて単独運転を判定してもよい。これにより、電力変換システム１１の設計の自由度を向上させることができる。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
（ａ） 第１〜第３の実施形態において無効電力の指令値や無効電力の計測値は、それぞれ移動平均や積分計算等の数学的処理を行った値に置き換えて計算してもよい。これにより、単独運転の検出精度を向上可能である。
（ｂ） 第１、第２の実施形態は、無効電力の変動を利用して単独運転を判定している。しかし、これに限られず、電力変換システム１１は、無効電力の変動とともに変動する他の測定要素から単独運転を判定してもよく、例えば、無効電力のかわりに、無効電流や力率や皮相電力から単独運転を判定してもよい。これにより、電力変換システム１１の設計の自由度を向上させることができる。
（ｃ） 第３の実施形態の単独運転の判定方法に限られず、第２の実施形態における系統１１６の無効電力の偏差と、系統１１６の周波数の変動とを組み合わせて単独運転を判定してもよい。これにより、電力変換システム１１の設計の自由度を向上させることができる。
１１ 電力変換システム
１１１ 電力変換器
１１２ 制御装置
１１３ 電圧検出器
１１４ 電流検出器
１１５ リレー
１１６ 系統
１２１−１〜１２１−ｍ 分散型電源
１２２−１〜１２２−ｍ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ 直流給電点
１４ 分散型電源システム
１５ 連系点
１６ 系統インピーダンス
１７ 電力系統
１８ 負荷
２１ 単独運転検出部
２１１ 周波数計測部
２１２ 無効電力指令計算部
２１３ 基本波・高調波電圧計算部
２１４ ステップ状無効電力注入判定部
２１５ 加算器
２１６ 単独運転判定部
２１７ 周波数変動判定部
３１ 単独運転検出部
３１６，３１６Ａ，３１６Ｂ 単独運転判定部
３１７ 無効電力計測部
３１８ 無効電力変動判定部
３１９ 記憶部
１１１ 電力変換器
１１２ 制御装置
１１３ 電圧検出器
１１４ 電流検出器
１１５ リレー
１１６ 系統
１２１−１〜１２１−ｍ 分散型電源
１２２−１〜１２２−ｍ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ 直流給電点
１４ 分散型電源システム
１５ 連系点
１６ 系統インピーダンス
１７ 電力系統
１８ 負荷
２１ 単独運転検出部
２１１ 周波数計測部
２１２ 無効電力指令計算部
２１３ 基本波・高調波電圧計算部
２１４ ステップ状無効電力注入判定部
２１５ 加算器
２１６ 単独運転判定部
２１７ 周波数変動判定部
３１ 単独運転検出部
３１６，３１６Ａ，３１６Ｂ 単独運転判定部
３１７ 無効電力計測部
３１８ 無効電力変動判定部
３１９ 記憶部
Claims (10)
- 直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系すると共に、単独運転を判定するための無効電力を系統に注入する電力変換システムは、
前記系統の出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記系統の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器が検出した出力電圧信号により、前記系統の出力電圧の周波数を計測する周波数計測部と、
前記系統の出力電圧信号および出力電流信号により、前記系統の無効電力を計測する無効電力計測部と、
当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしているか否かを判定する単独運転判定部と、
前記系統の出力電圧の周波数偏差に応じた無効電力を指令する無効電力指令計算部と、
単独運転を判定するための無効電力を前記系統に注入する無効電力注入判定部と、
を備えており、
前記単独運転判定部は、
前記無効電力指令計算部による無効電力の指令値と、前記無効電力計測部による無効電力の計測値との差の絶対値が所定値を超えたならば、第１の単独運転判定を行う無効電力変動判定部を備える、
ことを特徴とする電力変換システム。 - 直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系すると共に、単独運転を判定するための無効電力を系統に注入する電力変換システムは、
前記系統の出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記系統の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器が検出した出力電圧信号により、前記系統の出力電圧の周波数を計測する周波数計測部と、
前記系統の出力電圧信号および出力電流信号により、前記系統の無効電力を計測する無効電力計測部と、
当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしているか否かを判定する単独運転判定部と、
前記系統の出力電圧の周波数偏差に応じた無効電力を指令する無効電力指令計算部と、
単独運転を判定するための無効電力を前記系統に注入する無効電力注入判定部と、
を備えており、
前記単独運転判定部は、
無効電力の過去の計測値を記憶する記憶部を有し、前記無効電力計測部による無効電力の現在の計測値と過去の計測値との差の絶対値が、所定期間に亘って所定値を超えないならば、第１の単独運転判定を行う無効電力変動判定部を備える、
ことを特徴とする電力変換システム。 - 前記無効電力変動判定部が、当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしていると判定する際の、出力電圧の周波数は、当該電力変換システムが運転の継続を要求される、前記電力系統の上限周波数よりも低い、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換システム。 - 前記周波数計測部で計測された前記系統の出力電圧の周波数の変動が、周波数の閾値を超えたときに第２の単独運転判定を行う周波数変動判定部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換システム。 - 前記周波数変動判定部が判定する周波数の閾値は、当該電力変換システムが運転の継続を要求される、前記電力系統の上限周波数よりも低い、
ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換システム。 - 前記単独運転判定部は、
前記周波数変動判定部が前記第２の単独運転判定を行った後、
前記無効電力変動判定部が前記第１の単独運転判定を行う、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電力変換システム。 - 前記単独運転判定部は、
前記無効電力変動判定部が前記第１の単独運転判定を行った後、
前記周波数変動判定部が前記第２の単独運転判定を行う、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電力変換システム。 - 前記単独運転判定部は、
前記無効電力変動判定部による前記第１の単独運転判定と、前記周波数変動判定部による前記第２の単独運転判定とを並行して行い、前記第１の単独運転判定の結果および前記第２の単独運転判定の結果の論理積により、当該電力変換システムの単独運転を判定する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電力変換システム。 - 直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系すると共に、単独運転を判定するための無効電力を系統に注入する電力変換システムは、
前記系統の出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記系統の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器が検出した出力電圧信号により、前記系統の出力電圧の周波数を計測する周波数計測部と、
前記系統の出力電圧信号および出力電流信号により、前記系統の無効電力を計測する無効電力計測部と、
当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしているか否かを判定する単独運転判定部と、
前記系統の出力電圧の周波数偏差に応じた無効電力を指令する無効電力指令計算部と、
単独運転を判定するための無効電力を前記系統に注入する無効電力注入判定部と、
を備えており、
前記単独運転判定部は、前記系統の無効電力に基づいて単独運転を判定する無効電力変動判定部を備え、
当該無効電力変動判定部は、
前記無効電力指令計算部による無効電力の指令値を取得するステップと、
前記無効電力計測部による前記系統の無効電力の計測値を取得するステップと、
無効電力の指令値と計測値との差の絶対値が所定値を超えたか否かにより、単独運転であるか否かを判定するステップと、
を実行することを特徴とする電力変換システムの単独運転検出方法。 - 直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系すると共に、単独運転を判定するための無効電力を系統に注入する電力変換システムは、
前記系統の出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記系統の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器が検出した出力電圧信号により、前記系統の出力電圧の周波数を計測する周波数計測部と、
前記系統の出力電圧信号および出力電流信号により、前記系統の無効電力を計測する無効電力計測部と、
当該電力変換システムが前記電力系統から切り離された単独運転をしているか否かを判定する単独運転判定部と、
前記系統の出力電圧の周波数偏差に応じた無効電力を指令する無効電力指令計算部と、
単独運転を判定するための無効電力を前記系統に注入する無効電力注入判定部と、
を備えており、
前記単独運転判定部は、前記系統の無効電力に基づいて単独運転を判定する無効電力変動判定部を備え、
当該無効電力変動判定部は、
前記無効電力指令計算部による無効電力の指令値を取得するステップと、
前記無効電力計測部による前記系統の無効電力の計測値を取得するステップと、
取得した前記系統の無効電力の計測値を記憶するステップと、
前記無効電力計測部による無効電力の現在の計測値と過去の計測値との差の絶対値が、所定期間に亘って所定値を超えたか否かにより、単独運転であるか否かを判定するステップと、
を実行することを特徴とする電力変換システムの単独運転検出方法。
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