JPH0559657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、火力発電等の発電手段からなる回転
機を用いた少なくとも一つの交流電源を有する電
力系統と、需要家等に設けられてその電力系統に
連系される太陽光発電等の発電手段からなる分散
型電源との連系・解列を行なうのに好適な分散型
電源の系統連系装置に関する。

（従来の技術） 近年、太陽光発電、燃料電池発電等の発電手段
による電源の技術開発が進められている。

例えば、太陽光発電ではこの出力が天候に左右
され易く、かつ夜間発電ができないという扱い難
さがあり、また燃料電池を電源としたものでは点
検のための停止時期があるので、これらの太陽光
発電、燃料電池発電等の発電手段を電源として用
いる場合、単独で用いると家庭用負荷等に安定し
て電力供給を行うことが困難であるという問題点
があり、そこで、従来、火力発電、原子力発電、
内燃力発電等の発電手段からなる回転機を用いた
少なくとも一つの交流電源（以下、主電源とい
う）を有する電力系統に太陽光発電、燃料電池発
電等の分散型電源を連系させて利用し、安定して
電力供給を行なうように工夫している。

ところで、従来は、主電源から需要家への電力
を供給する電力系統の配電線の保護・保安等の各
種の計画が、主電源のみから行われるものとして
立案されている。したがつて、分散型電源をその
主電源の電力系統に連系させて使用する需要家が
ある場合、分散型電源から電力系統の配電線へ印
加される電圧（以下、逆圧という）が問題とな
る。

すなわち、電力系統の配電線に何等かの作業等
を行なう場合、その配電線に設けられている遮断
器を開成して主電源からの電力供給を停止させる
と共に、分散型電源から電力系統の配電線に印加
される電圧をも停電させておかないと、作業者に
とつて極めて危険である。

そこで、従来、過・不足電圧継電器（基準電圧
±15％程度）、異常周波数継電器（基準周波数±
１Hz程度）等を分散型電源に設置し、主電源の開
成による基準電圧および基準周波数に対する許容
変動幅からの逸脱を検出し、これによつて分散型
電源を電力系統から切り離す手段が提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来のこの種の手段では、分散型電源
の発電量と需要家負荷とが均衡した場合は、電圧
および周波数の変化が小さく、従来の継電器では
その変化を検出し得ないため、主電源からの電力
供給の停止を検出することができず、保安面で基
本的な問題を残していた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、分散型電源の発電量と需要家負
荷とが均衡した場合においても主電源からの電力
供給停止を確実に検出して分散型電源を電力系統
から切り離して解列させることができると共に、
配電線の復旧時には自動的に連系を復帰させるこ
とのできる分散型電源の系統連系装置を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る分散型電源の系統連系装置は、電
力系統には固有の変動分があり、電力系統と分散
型電源との連系・解列によつてこの電力系統の固
有の変動分が変化することに着目してなされたも
ので、 回転機を用いた少なくとも一つの交流電源を有
する電力系統と太陽光発電・燃料電池発電等の発
電手段からなる分散型電源とを連係・解列するた
めの切り替え手段と、 前記系統に固有の変動分を検出し、該電力系統
に前記分散型電源が連係されているか解列されて
いるかを判断する判断手段と、 前記判断手段の判断結果に基づいて、前記切り
替え手段に切り替え動作指令信号を出力する切り
替え動作指令手段と、 を有することを特徴としている。

（作用） 本発明に係る分散型電源の系統連系装置は、判
断手段が電力系統に固有の変動分を検出し、その
電力系統に固有の変動分の有無により電力系統に
分散型電源が連係されているか解列されているか
を判断する。

そして、その判断手段の判断結果に基づいて切
替え動作指令手段が切り替え動作指令信号を切替
え手段に出力する。

切替え手段はその切り替え動作指令信号に基づ
いて、分散型電源が電力系統に対して解列されて
いる場合には連系させ、また、電力系統に対して
連系されている場合には電力系統から解列させ
る。

（実施例） 以下、本発明に係る分散型電源の系統連系装置
に好適な実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１は火力発電、原子力発電、
内燃力発電等の発電手段からなる回転機を用いた
交流電源であり、以下これを主電源１という。こ
の主電源１の発電電力は配電用変電所２によつて
その電圧が6KVに降圧され、所望個数の配電線
３により分岐されてその配電用変電所２から送電
される。

各配電線３への分岐電力は、遮断器４、配電線
５を介して各所に設けられた柱上変圧器６に供給
されている。柱上変圧器６に供給された電力はそ
の電圧が100Vに降圧されて引き込み線７により
各家庭９（需要家）に供給されている。

ここで、この実施例で、電力系統Ａというとき
は主電源１から引き込み線７に至るまでの系統を
いう。この電力系統Ａは、この実施例では第１図
から明らかなように、その主電源が１個である。

引き込み線７から各家庭９に供給された電力
は、系統連系装置１３の切り替え手段としての遮
断器８を介して家庭内負荷１０に供給されてい
る。家庭９には分散型電源としての太陽電池１１
が設けられており、その家庭内負荷１０には太陽
電池１１の直流電力がインバータ装置１２により
交流電力に変換されて供給されている。系統連系
装置１３は、引き込み線７途中の所望の位置で電
力系統Ａに固有の変動分を検出する手段としての
電力系統Ａの周波数と基準周波数（例えば60Hz）
との差Δfを検出する周波数差検出手段１４と、
その差Δfに含まれている電力系統Ａに固有の変
動分の有無により太陽電池１１が主電源１に接続
されているか否かを判断する判断手段１５と、そ
の判断に基づいて遮断器８に切り替え動作指令信
号を出力する切り替え動作指令手段１６とを有し
てい。

また、系統連系装置１３内には、遮断器８の両
端に加わつている電圧の大きさの差と両端に加わ
つている電圧の位相との差とを検出し、その大き
さの差とその位相の差とがある場合にはインバー
タ装置１２にその差がなくなるように調整指令信
号を出力し、差がなくなつたときに切り替え動作
指令手段１６にその旨の情報を出力する同期検定
手段１７を有している。

なお、配電線３には、その未端に至るまで回転
機による交流電源は接続されていないものとす
る。

次に、以上のように構成された系統連系装置１
３の作動について説明する。

まず、主電源１の電力系統Ａに固有の変動分と
して、周波数の微小変動の具体例を第２図に示
す。この例では、電力系統Ａの周波数は、例えば
60Hzに維持されているが、その周波数を60Hzの周
波数を基準とした差Δfとしてとらえて微細に観
察してみると、0.1Hz以下の範囲で微小に変動し
ている。これは、電力系統Ａの周波数は主電源１
の発電機の回転数を制御することによつて一定に
保たれてはいるが、微細にはその制御と回転機が
もつ慣性との相互作用により電力系統Ａに固有の
微小な周期的な変動が残つているからである。す
なわち、第２図に示すものは、第３図に示すよう
に0.4Hz程度のわりにゆつくりとした変動成分と
４Hz程度の小刻みな固有の変動成分とが含まれて
いる。

これに対して、第４図は、60Hzの発振器を内蔵
した自励自制式のインバータ装置１２を電力系統
Ａと連系せずに単独運転した場合の周波数の変動
を示すものであるが、このものは高精度の発振器
を内蔵し、回転部がないため、周波数の変動は全
く見られず、第２図に示す例のものと極端に異な
る。

次に作動を説明する。

まず、遮断器４，８がともに閉成された通常の
状態から、配電線作業等のために遮断器４を開成
した場合を考察する。遮断器４が開成される前は
周波数差検出手段１４は第２図に示すような差
Δfを検出し、判断手段１５はそこに含まれる例
えば0.4Hzまたは４Hz、あるいはその両方の変動
があることにより主電源１と接続されていると判
断している。しかし、遮断器４が開成されると周
波数差検出手段１４で検出される周波数差Δfは
第４図に示すように変わり、固有の変動分がなく
なる。したがつて、判断手段１５は主電源１と切
り離されたと判断する。これにより、切り替え動
作指令手段１６は直ちに遮断器８に解列指令を与
え、太陽電池１１は電力系統Ａから自動的に切り
離される。

なお、この実施例の場合、太陽電池１１の電力
は家庭内負荷１０に供給され続けている。

次に、配電線作業が終り遮断器４が閉成された
場合を考察する。

この場合、周波数検出手段１４は停電状態から
第２図に示すような周波数差Δfを検出する。し
たがつて、判断手段１５は主電源１と太陽電池１
１とが接続状態となつたと判断することになる。

同期検出手段１７には、遮断器８の両端の電圧
が入力され、その遮断器８の両端の電圧の大きさ
の差とその位相の差とを検定し、差がある場合に
は、インバータ装置１２に調整指令を出力し、そ
の調整指令によりその差がなくなつて同期がとれ
ると、切り替え動作指令手段１６にその旨の情報
を出力する。これによつて連系条件が整つたとし
て、切り替え動作指令手段１６が遮断器８に閉成
指令を出力することにより、自動的に電力系統Ａ
に太陽電池１１との連系が復帰される。

なお、上記実施例では、電力系統Ａからの電力
供給が停止された場合として、遮断器４が開成さ
れた場合について説明したが、その他主電源１の
発電が停止した場合も同様である。

また、配電線５には回転機を用いた交流電源が
ないとして説明を行なつたが、例えばガスエンジ
ンなどによるコージエネレーシヨンの回転発電機
がある場合、あるいはそのコージエネレーシヨン
に本系統連系装置を適用する場合においても、判
断手段１５における電力系統固有の変動分として
コージエネレーシヨンによる変動分を除いたもの
とすることにより対応できる。

（効果） 以上の説明から理解できるように、本発明に係
る分散型電源の系統連系装置では、分散型電源と
電力系統を解列・連系する切り替え動作の制御
が、分散型電源の設置個所で自動的に行われる。

また、その切り替え動作は、電力系統に固有の
変動分の有無により行うものであるため、分散型
電源の発電量と負荷とが完全にバランスしていて
も確実に分散型電源と電力系統との連系・解列を
検知でき、また、分散型電源がいかに配電線の末
端に設置されていても、確実な動作が期待できる
という効果を奏する。

その結果、配電線の安全性が確実に保証される
とともに、分散型電源を設置した需要家の安定し
た電力供給を図ることとができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分散型電源の系統連系装
置に好適な実施例の全体構成を示す概略図、第２
図は回転機を用いた少なくとも一つの交流電源を
有する電力系統の周波数の微小変動の一例を示す
図、第３図はその変動成分の一例を示す図、第４
図はインバータ装置単独運転時の周波数の微小変
動の一例を示す図である。 １……主電源（交流電源）、２……配電用変電
所、３，５……配電線、４，８……遮断器、６…
…柱上変圧器、７……引き込み線、９……家庭
（需要家）、１０……家庭内負荷、１１……太陽電
池（分散型電源）、１２……インバータ装置、１
３……系統連系装置、１４……周波数差検出手段
（電力系統固有の変動分検出手段）、１５……判断
手段、１６……切り替え動作指令手段、１７……
同期検定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転機を用いた少なくとも一つの交流電源を
   有する電力系統と太陽光電池・燃料電池発電等の
   発電手段からなる分散型電源とを連係・解列する
   ための切替え手段と、 前記系統に固有の変動分を検出し、該電力系統
   に前記分散型電源が連係されているか解列されて
   いるかを判断する判断手段と、 前記判断手段の判断結果に基づいて、前記切替
   え手段に切替え動作指令信号を出力する切替え動
   作指令手段と、 を有することを特徴とする分散型電源の系統連系
   装置。