JPWO2012043529A1 - 系統連系装置および系統連系システム - Google Patents

Abstract

電力系統に連系し、接続されている分散電源が発電した電力を該電力系統へ出力する系統連系装置であって、瞬低が発生し易くなる地区を特定する瞬低対応情報を、外部から受信する受信部を備え、自機の使用されている地区が、前記受信した瞬低対応情報によって特定された地区に属している場合、予め定められた瞬低対応動作を行う系統連系装置とする。

Description

本発明は、分散電源により得られた電力を、連系している電力系統（配電系統）へ出力する系統連系装置、およびこれを備えた系統連系システムに関する。

従来、交流の電力系統に連系して、分散電源（例えば、一般家庭で使用される太陽電池）が発生させた電力を電力系統に出力するパワーコンディショナ（系統連系装置であり、以下「パワコン」と略記することがある）が広く利用されている。

パワコンは、電力系統に連系し、分散電源が発生させた直流電力を交流電力に変換して、電力系統に出力する機能を有している。なお一般的に、パワコンから電力系統に出力される電圧の波形などは、電力系統の電力状態が乱されることのないように、電力系統のものとほぼ一致するように調整される。

ところでパワコンの使用にあたっては、単独運転状態（単独運転がなされている状態）の発生に留意する必要がある。単独運転は、例えば電力系統が停電しているにも関わらず、分散電源が電力供給を継続することである。安全性の観点などから、単独運転は極力回避されるべきであり、また単独運転状態が発生した場合には、パワコンを電力系統から解列させる措置が必要となる。

そのためパワコンは、単独運転を検出する手段（単独運転状態が発生したか否かを判別する手段）が設けられており、単独運転状態が発生した場合には、電力系統から解列するようになっている。なお単独運転を検出する手法としては、一般的に、受動的検出方式（単独運転に起因する電力系統の電気的変動を検出する方式）と能動的検出方式（電力系統に能動的変化を与え、その電力状態が当該変化に追従するかを検出する方式）が挙げられる。

また電力系統における基準レベルを超える電気的変動の発生を監視しておき、これが発生した場合（単独運転の発生が疑われる場合）に、能動的検出方式によって単独運転状態が発生しているか否かを判別する方式（トリガー方式）も、単独運転を検出する手法の一つとして検討されている。このトリガー方式は、実質的には能動的検出方式によって単独運転を検出する一方、基準レベルを超える電気的変動の発生をトリガー（単独運転の検出処理を開始するきっかけ）として位置付けた手法と見ることができる。

トリガー方式によれば、検出精度が高いという能動的検出方式の利点を有しながらも、単独運転発生が疑われる場合にだけ、電力系統へ能動的変化（微小な周波数の変化など）を与えるだけで良い。そのため、トリガー方式が採用された電力変換装置によれば、電力系統の電力状態を必要以上に乱さないようにすることや、不要な電力消費を抑えることなども容易となる。

上述したように単独運転の検出は、電力系統における電力状態の異常を検出することにより実現される。ところで電力系統における電力状態の異常は、通常の停電等の他、瞬時的な電圧の低下（残電圧が０％となる瞬時停電を含む概念であり、本願では「瞬低」と称する）が挙げられる。

通常の停電等が発生した場合は、先述した通り、単独運転状態を解消させるべく、パワコンを電力系統から解列させる措置が必要となる。しかし瞬低が発生しただけの場合は、通常の停電等の場合とは異なり、電力状態の異常は極めて短時間に回復するため、パワコンを解列させる必要はない。またパワコンの解列が頻繁になされることは、電力系統の安定性等の観点から回避されるべきである。そのため瞬低が発生しただけの状況では、パワコンを電力系統から解列させないことが望まれる。

なお従前のパワコンに関する規定では、パワコンは、電力系統に異常が発生してから比較的長い時間（数秒程度）の間に、その異常が瞬低に起因したものか否かを判別し、この判別結果に応じて解列の要否を決めることが可能であった。そのため、通常の停電等が発生したときには、パワコンを電力系統から解列させ、瞬低が発生しただけのときには、パワコンを電力系統から解列させないようにすることは、比較的容易であった。

また特許文献１によれば、出力段に設けられている平滑コンデンサの充電電荷を利用し、瞬時停電によっては停電が検出されないようにして、誤動作を防ぐようにしたものが開示されている。

特開２００９−１５３３３８号公報

しかしながら近年では、パワコンを用いて分散電源を電力系統に連系させるケースが急増しており、パワコンの動作状態が、電力系統に大きな影響を与えるようになってきている。例えば通常の停電が発生しているにも関わらず、多数台のパワコンが直ちには解列せずに単独運転状態が継続されていると、安全性に大きな問題が生じることとなる。

こういった事情から、通常の停電等によって単独運転が発生した場合には、より速やかに（例えば１秒以内に）電力系統から解列することを義務付けるよう、パワコンに関する規定が改められる予定である。そのためパワコンについては、単独運転の発生を非常に短い時間で検出し、発生が検出されたときには直ちに電力系統から解列することが、強く要望されることになる。

但しこのようにする場合、電力系統における電力状態に異常が発生したときに、この異常が瞬低によるものか否かを判別することは難しくなる。例えば、単独運転が発生したか否かの判別処理に割当てられる時間（判別時間）が極めて短いと、瞬低の継続時間がこの判別時間と同等以上になる事態が生じ、この場合には、瞬低を通常の停電等と区別することは困難である。

その結果、瞬低が発生しただけでも、通常の停電等による単独運転が生じたと判別されてしまい、パワコンが電力系統から解列する事態が、頻繁に生じるおそれがある。なお多数台のパワコンが、瞬低によって一斉に電力系統から解列すると、電力系統が非常に不安定となるおそれがある。

このように、瞬低に起因したパワコンの解列を出来るだけ回避する観点からは、この判別時間は長く設定されていることが望ましい。しかし状況に関わらず一律に判別時間を長くすると、単独運転が発生してもパワコンが電力系統から速やかに解列しないという事態が、頻発するおそれがある。

この点、例えば瞬低が発生し易い状況に限って判別時間をより長くすることが出来れば、単独運転の発生時における速やかな解列を極力妨げないようにしつつも、瞬低に起因したパワコンの解列を極力回避することができるため、非常に望ましいと言える。なお判別時間を長くするという動作は、瞬低に対応した動作（瞬低対応動作）の一つと見ることが出来る。その他の瞬低対応動作についても、同様に、瞬低が発生し易い状況に限って実行されることが望ましい場合がある。

上述したような事情から、パワコンは、瞬低が発生し易い状況であるか否かの情報を取得し、この情報に応じて、瞬低対応動作を実行することが望まれる。なお特許文献１に開示された手法によれば、瞬時停電を停電として扱わないようにすることは可能となるが、単独運転の判別時間は、瞬低が発生し易い状況であるか否かに関わらず長くなり易い。またパワコンに関する規定が改定される度に、これに合わせて平滑コンデンサの容量を変更することは、現実的とは言えない。

本発明は上述した問題に鑑み、瞬低が発生し易い状況であるか否かの情報を取得し、この情報に応じて、瞬低対応動作を実行することが可能となる系統連系装置の提供を目的とする。また当該系統連系装置を用いた系統連系システムの提供を、他の目的とする。

本発明に係る系統連系装置は、電力系統に連系し、接続されている分散電源が発電した電力を該電力系統へ出力する系統連系装置であって、瞬低が発生し易くなる地区を特定する瞬低対応情報を、外部から受信する受信部を備え、自機の使用されている地区が、前記受信した瞬低対応情報によって特定された地区に属している場合、予め定められた瞬低対応動作を行う構成とする。

瞬低の要因としては、電力会社での電力供給ルートの切替作業（計画的になされる場合、電力系統に影響を及ぼす地域や時期が既知）や、落雷（気象情報から発生地域や時期が予測可能）といったように、発生する地域などが予め分かっている（或いは予測できる）ものがある。そのため、瞬低が発生し易くなる地区を特定する瞬低対応情報を生成し、何らかの手段によって配信される（本実施形態では一例として、系統管理装置によって配信される）ようにすることは可能である。

上記構成の系統連系装置によれば、このことを利用して、瞬低が発生し易い状況であるか否かの情報として瞬低対応情報を取得し、当該情報に応じて、瞬低対応動作を実行することが可能となる。なお瞬低対応動作は、瞬低に対応した何らかの動作であり、その具体的内容については特に限定されない。

上述した通り、本発明に係る系統連系装置によれば、瞬低が発生し易い状況であるか否かの情報として瞬低対応情報を得て、この情報に応じて、瞬低対応動作を実行することが可能となる。

本発明の実施形態に係る系統連系システムを含んだ、電力伝送システムの構成図である。 本発明の実施形態に係るパワコン、分散電源、および負荷の配置形態を示す説明図である。 瞬低対応情報に関する説明図である。 本発明の実施形態に係る連系制御回路の構成図である。 本発明の実施形態に係るパワコンの記憶情報に関する説明図である。 連系制御動作についてのフローチャートである。

本発明の実施形態について、系統管理装置およびパワーコンディショナ（パワコン）を有する系統連系システムを挙げて、以下に説明する。

図１は、当該系統連系システムを含んだ電力伝送システムの構成図を表している。本図に示すように、当該電力伝送システムは、パワコン１、分散電源２、負荷５、発電所６、および系統管理装置７などから形成されている。

本図に示すように、パワコン１、分散電源２、および負荷５は、一般家庭などの各需要家（図１では８ａ〜８ｄを示す）に設けられており、各需要家に分配されているバンク（各需要家側から見た電力系統に該当し、図１ではバンクＡ〜Ｃを示す）に接続されている。また分散電源２としては、例えば太陽電池（ＰＶ）、燃料電池（ＦＣ）、およびガスタービン発電機などの種類が存在する。

［系統管理装置の構成等について］
系統管理装置７は、変電所内に設置されており、発電所６から伝送されてきた電力を商用電源として適切に分配するとともに、後述する瞬低対応情報を提供する役割を果す。系統管理装置７は、スイッチ７１、受信部７２、瞬低対応情報生成部７３、および送信部７４などを備えている。

スイッチ７１は、各バンクへの電力供給を切替えるスイッチとして機能する。すなわちスイッチ７１が閉じているときには、対応するバンクには発電所６からの電力が供給される一方、開いているときには電力が供給されず、停電の状態となる。スイッチ７１は、通常は閉じられているが、予め決められた計画停電のスケジュール（電力供給ルートの切替などのために、計画的に停電を行う日時など）に合わせて、適宜開かれる場合がある。

受信部７２は、気象情報、事故情報、および予め決められた瞬時停電情報（計画停電などにより、瞬間的な停電が発生し易いと見込まれる地区や期間の情報）といった各種情報を受信する。これらの情報は、例えば各々を管理する当局から、適宜送信されるようになっている。受信された情報は、瞬低対応情報生成部７３に伝送される。

瞬低対応情報生成部７３は、受信部７２から伝送されてきた各種情報、或いは作業者によって入力された情報などに基づいて、瞬低対応情報を生成する。瞬低対応情報は、パワコン１の全部または一部に対して、後述する瞬低対応動作を実行させるための情報であり、図３に示すように、「対象とする地区」、「対象とする分散電源」、および「瞬低対応期間」の各項目が設けられている。

「対象とする地区」は、どの地区で使用されているパワコン１に対して、瞬低対応動作を実行させるべきかを表す情報である。なおここでの「地区」は、例えば接続しているバンク、使用されているエリア（市区町村など）、或いは接続している電力系統を管轄する電力供給事業者などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、必要に応じて種々のカテゴリーを採用することが可能である。

また「対象とする分散電源」は、どの種類の分散電源に接続されたパワコン１に対して、瞬低対応動作を実行させるべきかを表す情報である。また「瞬低対応期間」は、瞬低対応動作をどの期間において実行させるべきかを表す情報である。この瞬低対応期間は、瞬低が発生し易くなる時期として設定されることになる。なお、例えば図３に示す内容の瞬低対応情報は、「□□市で使用されており、かつ、分散電源としてＰＶが接続された」パワコン１に対し、「９月３０日の０時から６時まで」の間に、瞬低対応動作を実行させる情報である。

なお、各情報に基づき、どのような手法で瞬低対応情報が生成されるようにするかについては、様々な形態を採用することが可能である。例えば、「１０月３日の１５時から１８時までの間に、××市で落雷が発生し易い（落雷のために瞬時停電が生じ易い）」といった気象情報がある場合に、「対象とする地区」が「××市」であり、「瞬低対応期間」が「１０月３日１５時〜１８時」である瞬低対応情報が、生成されるようにしても良い。

また例えば、計画停電のスケジュールにより、バンクＡおよびＢに対して１０月４日の０時から３時までが瞬時停電の発生し易い期間となっている場合に、「対象とする地区」が「バンクＡおよびＢ」であり、「瞬低対応期間」が「１０月４日０時〜３時」である瞬低対応情報が、生成されるようにしても良い。

また瞬低対応情報生成部７３は、瞬低対応情報を送信部７４へ伝えるとともに、瞬低対応情報の信号（電圧に変調させた信号）を、各需要家に繋がる電力系統へ送出する。これにより、電力線通信網を介して、各パワコン１へ瞬低対応情報が配信される。

送信部７４は、瞬低対応情報生成部７３から受取った瞬低対応情報を、地上デジタル放送のデータ領域に含ませるようにして、各パワコン１へ配信する。これにより、電力線通信網だけでなく、地上デジタル放送も含めた２種の伝送経路を介して、瞬低対応情報が配信される。

なお瞬低対応情報を配信するための伝送経路としては、これら以外に、他のテレビ放送（アナログ地上波、ＢＳ、ＣＳ、ＣＡＴＶなど）、ラジオ放送、その他の有線放送が採用されても構わない。この場合、災害情報（ライフライン企業）や地域情報として、瞬低対応情報の配信用データを放送局に送信しておき、放送局からの放送を使って瞬低対応情報が配信されるようにしてもよい。また災害情報や地域情報として、瞬低対応情報を電波時計データに付加して配信するようにしてもよい。また瞬低対応情報をインターネットを通じて配信するようにしてもよい。また瞬低対応情報を配信するための伝送経路は、１種あるいは３種以上としておいても構わない。

また瞬低対応情報が、瞬低対応期間をどのように特定するかについては、種々の形態とすることが可能である。例えば瞬低対応期間の開始時に瞬低対応情報が配信されることを、系統管理装置７とパワコン１との間で取決めておけば、瞬低対応情報自体からは瞬低対応期間の開始時の情報を省くことが可能である。また、瞬低対応期間内に瞬低対応情報が継続的に配信されることを取決めておけば、瞬低対応情報自体からは瞬低対応期間の情報を省くことが可能である。

また瞬低対応情報には、上述した項目の他にも、必要に応じて種々の項目を設けておくことが可能である。例えば、瞬低対応動作の形態（パターン）を特定するための項目を設けておき、「瞬低時に運転継続」などを表す情報が、瞬低対応情報に含まれるようにしても構わない。このようにすれば、例えば瞬低対応動作の形態が複数パターン用意されていても、系統管理装置７の側で、各パワコン１にどのパターンの瞬低対応動作を実行させるかを決定することが可能となる。

図２に、パワコン１、分散電源２、および負荷５の配置形態を示す。本図に示すように、パワコン１は端子Ｔ１およびＴ２を有しており、端子Ｔ１には分散電源２が接続され、端子Ｔ２には既存の電力系統が接続されている。また電力系統には、電力系統からの電力供給を受ける負荷５（各種電気機器など）も接続される。なお分散電源２がＦＣやガスタービン発電機等である場合、分散電源２は、パワコン１から発電停止信号Ｓｅを受取ったときに、発電動作を停止するようになっている。

［パワコンの構成等について］
次にパワコン１の構成等について説明する。図２に示すようにパワコン１は、ダイオード１１、コンデンサ１２、インバータ回路１４、インダクタ１５、コンデンサ１６、電流検出回路１７、電圧検出回路１８、連系リレー１９、制御器２１、ＰＷＭコンパレータ２２、三角波生成回路２３、および連系制御回路２４などを備えている。

分散電源２から送出された電力は、各素子（１１、１２）によって状態が整えられ、インバータ回路１４に届けられる。インバータ回路１４は、受取った電力を交流に変換し、後段側に送出する。なおインバータ回路１４は、ＰＷＭコンパレータ２２から受取ったゲート信号Ｓｇに応じて動作する。インバータ回路１４から送出された電力は、インダクタ１５やコンデンサ１６によって波形が整えられ、連系リレー１９を介して、電力系統に出力される。

連系リレー１９は、連系制御回路２４から受取ったリレー切替信号Ｓｒに応じて、開閉が切替えられる。通常は、連系リレー１９は閉じられており、パワコン１は電力系統に連系されるが、連系リレー１９が開かれると、当該連系は解除される。

また電流検出回路１７は、端子Ｔ２を流れる電流の値を、継続的に検出する回路である。電流検出回路１７によって検出された電流値の情報は、電流検出信号Ｉｄとして、制御器２１に伝送される。

電圧検出回路１８は、端子Ｔ２の両極間における電圧の値を、継続的に検出する回路である。電圧検出回路１８によって検出された電圧値の情報は、電圧検出信号Ｖｄとして、制御器２１および連系制御回路２４に伝送される。

制御器２１は、電流検出信号Ｉｄ、電圧検出信号Ｖｄ、および変化付与信号Ｓｃ（詳しくは後述する）を受取るようになっている。また制御器２１は、これらを合成したものに相当する信号を、インバータ操作量を表す信号として、ＰＷＭコンパレータ２２に出力する。

ＰＷＭコンパレータ２２は、非反転入力端子に制御器２１の出力が入力され、反転入力端子に三角波生成回路２３が生成する基準三角波の信号が入力される。ＰＷＭコンパレータ２２はこれらの比較結果に応じた信号を、ゲート信号Ｓｇとしてインバータ回路１４へ出力する。

連系制御回路２４は、電圧検出信号Ｖｄや、系統管理装置７から配信された瞬低対応情報を受取るようになっており、これらに基づいて、連系リレー１９の開閉などに関わる各種の動作を行う。ここで連系制御回路２４のより詳細な構成について説明する。

図４は連系制御回路２４の構成図である。本図に示すように、連系制御回路２４は、トリガー検出部４１、能動的変化付与部４２、受信部４３、記憶部４４、判定部４５、および制御部４６などを備えている。

トリガー検出部４１は、電力系統の電気的変動を継続的に監視し、この電気的変動に基づいてトリガー（単独運転の検出処理を開始するきっかけ）を検出する。トリガー検出部４１は、より具体的には、次のように動作する。

トリガー検出部４１は、入力された電圧検出信号Ｖｄに基づいて、電力系統の電力状態（特に電圧波形の状態）を表す信号を生成する。なおこの電力状態の項目としては、例えば、電力系統における交流電圧の周波数、位相、振幅、および高調波（例えば、３次、５次、或いは７次高調波）の振幅が挙げられる。また一個の項目だけでなく、複数個の項目の各々について、当該信号が生成されるようになっていても構わない。

そしてトリガー検出部４１は、この生成された信号に基づいて、電力状態の変動量を算出する。変動量の算出は、例えば、瞬時値と移動平均値との差を算出することにより実現され、これにより、移動平均値からの変動の量が算出される。なお変動量をどのような手順で算出するかについては、これに限定されるものではない。例えば、上述の瞬時値の代わりに、直近の数回分の瞬時値の平均を用いても良く、上述の移動平均値の代わりに、予め設定された基準値（固定値）を用いても構わない。

そして更にトリガー検出部４１は、変動量の算出結果を、予め設定された判定閾値と比較する。この判定閾値は、電力系統においてその値を超える電気的変動が発生した場合には、単独運転が発生したと推測される値である。トリガー検出部４１は、当該比較の結果において算出結果の方が大きいことを、トリガーとして検出する。この検出の結果は、能動的変化付与部４２に伝えられる。

なお複数項目の各々について変動量が算出されるようにしている場合は、各算出結果が、項目ごとに設定されている判定閾値と比較される。そして何れか一個或いは複数個の項目において、算出結果の方が大きい場合にトリガーが検出される。

能動的変化付与部４２は、トリガー検出部４１によってトリガーが検出されたときに、制御器２１へ出力される変化付与信号ＳｃをＬレベル（ゼロレベル）からＨレベルに変更する。この変化付与信号Ｓｃは、後述の説明で明らかとなる通り、電力系統の電力状態に能動的変化を与えるための信号であり、Ｈレベルの具体的な値は、適切な大きさの能動的変化が与えられるように設定されている。また能動的変化付与部４２は、Ｈレベルの変化付与信号Ｓｃを出力したときに、その旨を制御部４６へ報知する。

受信部４３は、系統管理装置７から瞬低対応情報を受信し、判定部４５へ伝える。先述したように、瞬低対応情報は複数種の伝送経路を介して配信される。受信部４３は、これらの全ての伝送経路を通じて、瞬低対応情報を受信するようになっている。

つまり受信部４３は、例えば電圧検出信号Ｖｄを解析し、電力線通信網によって配信された瞬低対応情報を受信するとともに、地上デジタル放送のデータ領域に含められて配信された瞬低対応情報をも受信する。これにより受信部４３は、何らかの原因による受信漏れを極力防ぎ、瞬低対応情報をより確実に受信することが可能となっている。

なお受信部４３は、何れかの伝送経路から瞬低対応情報を受信したときに、他の全ての伝送経路からも瞬低対応情報を受信することが出来たかを、チェックするようにしても構わない。そして受信することが出来なかった場合（所定の待ち時間内に受信しなかった場合）には、パワコン１のユーザ等に対して、その伝送経路についての受信エラーが報知されるようにしても良い。このようにすれば、ユーザ等に伝送経路の異常を気付かせ、修復作業を促すことが可能となる。

記憶部４４は、自機（パワコン１）の使用状況に関する各種情報を記憶している。より具体的には、記憶部４４は図５に示すように、「分散電源の種類」、「電力供給事業者」、「使用エリア」、および「接続バンク」の各項目の情報を記憶している。「分散電源の種類」は、パワコン１に接続されている分散電源の種類を表している。また「電力供給事業者」は、パワコン１が連系している電力系統を管轄する事業者を表している。また「使用エリア」は、パワコン１が使用されているエリア（連系している電力系統の位置するエリア）を表している。また「接続バンク」は、パワコン１が連系している電力系統が、どのバンクに属しているかを表している。これらの情報は、電力会社の作業者やパワコン１のユーザ等によって、予め入力されている。

判定部４５は、記憶部４４に記憶されている情報、および瞬低対応情報に基づいて、現時点が瞬低対応期間内であるか否かを判定する。より具体的には、自機の使用されている地区（「電力供給事業者」、「使用エリア」、および「接続バンク」の何れか）が、瞬低対応情報の「対象とする地区」に属しており、かつ、自機の「分散電源の種類」が、瞬低対応情報の「対象とする分散電源」に含まれているという条件が、満たされているかが判別される。

そしてこの条件が満たされている場合（つまり、当該瞬低対応情報が、自機に対応したものである場合）、現時点が、瞬低対応情報の「瞬低対応期間」に属していれば、瞬低対応期間内であると判定される。当該判定は継続的に実行され、その結果は制御部４６に伝えられる。これにより制御部４６は、現時点が瞬低対応期間内であるか否かを、識別することが可能となっている。

制御部４６は、電圧検出信号Ｖｄ、および能動的変化付与部４２や判定部４５から伝えられた情報に基づいて、連系リレー１９や分散電源２の制御を実行する。当該制御の詳細については、改めて説明する。

［パワコンの動作内容等について］
次にパワコン１が行う主な動作について説明する。パワコン１は基本動作として、分散電源２から送られてくる電力を調整し、電力系統へ出力する動作を継続的に行う。

ここで出力される電力の状態は、所定の連系規定に準拠している必要がある。すなわち、出力される高調波電圧の歪率や力率などが規定の範囲内に収まることや、出力される電流の波形を正弦波とすること等が必要とされる。また電力系統の電力状態を乱さぬように、出力される電力の状態が、電力系統の電力状態と整合するように（つまり、交流の周波数、位相、および電圧振幅などが略一致するように）なっていることも必要とされる。

そこで制御器２１、ＰＷＭコンパレータ２２、および三角波生成回路２３等によって形成された一連の装置は、電流検出信号Ｉｄおよび電圧検出信号Ｖｄに基づき、電流が流れることによる電圧降下や電力系統の電圧状態を考慮しつつ、このような条件が満たされるようにゲート信号Ｓｇを生成する。

これによりパワコン１は、インバータ回路１４をＰＷＭ［Pulse Width Modulation］方式によって制御し、分散電源２から送られてくる電力を適切に調整するようになっている。なお通常時においては、変化付与信号ＳｃはＬレベル（ゼロレベル）となっており、電力の調整には影響を及ぼさない。

［連系制御動作について］
ところで単独運転状態が発生したときには、分散電源２を電力系統から解列させる必要がある。そこでパワコン１は上述した基本動作の実行に並行し、単独運転状態の発生の有無を的確に判別して、必要に応じて電力系統との連系を解除させる動作（連系制御動作）をも実行する。この連系制御動作の流れについて、図６に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

先述したようにトリガー検出部４１は、電力系統の電気的変動に基づいて、トリガーの発生を継続的に監視する（ステップＳ１）。そしてトリガー検出部４１がトリガーを検出すると（ステップＳ１のＹ）、能動的変化付与部４２は、Ｈレベルの変化付与信号Ｓｃを制御器２１へ出力することになる。これにより制御器２１は、電流検出信号Ｉｄおよび電圧検出信号Ｖｄに加え、Ｈレベルの変化付与信号Ｓｃをも合成したものに相当する信号を、インバータ操作量を表す信号として生成する。

そのため、パワコン１から電力系統へ出力される電力は、電力系統の電力状態に整合した状態に、能動的変化に相当する電力が上乗せされた状態となる。この結果、電力系統の電力状態には、能動的変化が付与されることになる（ステップＳ２）。なお変化付与信号ＳｃがＨレベルに維持される時間、すなわち能動的変化が付与される時間は、後述する時間Ｔａと同等以上に設定されている。

このとき制御部４６は、電圧検出信号Ｖｄに基づいて電力系統の電力状態を監視する。そして能動的変化の付与開始から、所定の時間Ｔａ（例えば０．３秒）が経過した時点において、この電力状態が能動的変化に追従したか否かを判別する（ステップＳ３）。この判別の手法は、従来の能動的検出方式による単独運転の検出手法に準じたものであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

そして制御部４６は、電力状態が能動的変化に追従しなかった場合には（ステップＳ３のＮ）、単独運転状態は発生していないと判別する。この場合、ステップＳ１の動作が繰り返される。

電力状態が能動的変化に追従した場合には（ステップＳ３のＹ）、制御部４６は、現時点が瞬低対応期間内であるか否か（瞬低が発生し易い時期であるか否か）に応じて、異なる動作を行う（ステップＳ４）。すなわち制御部４６は、瞬低対応期間内ではない場合には（ステップＳ４のＮ）、単独運転状態が発生したと判別し、連系リレー１９を開くためのリレー切替信号Ｓｒを出力する（ステップＳ５）。そして更に制御部４６は、自機に接続されている分散電源２の種類がＦＣやガスタービン発電機等である場合、発電停止信号Ｓｅを出力して、分散電源２の発電動作を停止させる（ステップＳ６）。

一方で、瞬低対応期間内である場合には（ステップＳ４のＹ）、制御部４６は、単独運転状態が発生したと直ちに判別することはせず、更に所定の時間Ｔｂ（例えば０．２秒）が経過した時点における、電力系統の電圧を検出する（ステップＳ７）。そして制御部４６は、この検出された電圧が所定閾値（単独運転状態となっているか否かを、判別するための閾値）を下回っているかを判別する（ステップＳ８）。

その結果、検出された電圧が所定閾値を下回っていない場合には（ステップＳ８のＮ）、ステップＳ３における判別結果は、瞬低に起因するもの（よって、通常停電などに起因する単独運転状態が発生した訳ではない）と判別される。この場合、連系リレー１９が開かれることなく、ステップＳ１の動作が繰り返される。

しかし検出された電圧が所定閾値を下回っている場合（ステップＳ８のＹ）、つまり時間Ｔｂの経過後においても電力系統の電圧異常が継続している場合には、通常の停電等に起因する単独運転状態が発生したと判別される。そこで制御部４６は、連系リレー１９を開くためのリレー切替信号Ｓｒを出力する（ステップＳ９）。

但しこのように判別された場合であっても、ステップＳ３における判別結果は、瞬低（特に、継続時間が時間ＴａとＴｂの和より長いもの）に起因している可能性がある。また瞬低対応期間内であるため、このような瞬低が頻発する可能性が比較的高い。またＦＣやガスタービン発電機等は、急激な停止や再始動により劣化し易い、或いは、起動から出力開始までに比較的長い時間を要するものである。そこで制御部４６は、ステップＳ６に相当する動作（発電停止信号Ｓｅを出力して、分散電源２の発電動作を停止させる動作）が実行されないようにする。

すなわちパワコン１を電力系統から解列させ、電力系統への電力出力については停止させるが、分散電源２の発電動作については、そのまま継続させることとする。このとき、分散電源２が発電した電力は、例えば予め別に用意されているヒータ等に回される。またステップＳ６またはＳ９の動作なされた後は、例えば単独運転状態の解消が確認された後に連系などが復旧され、ステップＳ１の動作が繰り返される。

上述した通り、一連の連系制御動作の一部として、現時点が瞬低対応期間内であると判別された場合に、予め定められた瞬低対応動作が行われるようになっている。より具体的には、電力系統の電力状態が能動的変化に追従したという条件が満たされても（ステップＳ３のＹ）、このことによっては、連系リレーを開かない（電力系統との連系を解除させない）ようにする動作が、瞬低対応動作の一つとして行われる。

これにより、例えば継続時間が時間Ｔａと同等以上の瞬低が発生した場合、瞬低対応期間外であれば、一律に単独運転が発生したと判別されて連系リレー１９が開かれてしまうが（ステップＳ５）、瞬低対応期間内であれば連系リレー１９は開かれない。そのため、このような瞬低に起因してパワコン１の解列が頻発することは、回避されるようになっている。その結果、電力伝送システムにおいて、多数台のパワコン１が瞬低によって一斉に解列することは、極力回避されることになる。

また、当該条件が満たされた時から更に時間Ｔｂが経過した時の電力系統の電圧を検出し、この電圧が所定閾値を下回っていたときに、連系リレーを開く（電力系統との連系を解除させる）動作も、瞬低対応動作の一つとして行われる。これにより、瞬低対応期間内であっても、通常の停電などが発生した場合にはパワコン１を電力系統から解列させ、単独運転状態を解消させることが可能となっている。

なお単独運転状態の発生を判別するための判別時間の観点から見れば、瞬低対応期間外においては、判別時間は、概ね時間Ｔａであるのに対し、瞬低対応期間内においては、判別期間は、概ね時間ＴａとＴｂの和となっている。このように瞬低対応期間外（つまり通常時）では、単独運転状態の速やかな検出が重視され、瞬低対応期間内（瞬低が発生し易い期間）では、通常の停電等と瞬低の何れが発生したかを、精度良く判別することが重視されるようになっている。

またパワコン１は、電力系統との連系が解除されたとき、自機に接続されている分散電源２の種類がＦＣやガスタービン発電機等の特定種である場合に、分散電源２の発電動作を停止させるための処理（停止処理）を行うようになっている（ステップＳ６）。但しパワコン１は、瞬低対応動作の一つとして、瞬低対応期間内においては、この停止処理が実行されないようにする動作を行うようになっている。

これにより、例えば瞬低（特に、継続時間が時間ＴａとＴｂの和より長いもの）が頻発する場合であっても、その度にＦＣやガスタービン発電機等を起動させる必要はなく、通常の連系状態を速やかに復元させること（復電時の即時復帰）が可能である。また、急激な停止動作等に伴う、ＦＣやガスタービン発電機等の劣化を、極力抑えることが可能である。

なお本実施形態では、瞬低対応期間外において、既に説明したトリガー方式により単独運転の検出を行うようにしているが、これに限定されるものではなく、既に説明した受動的検出方式や能動的検出方式など、他の方式が採用されていても構わない。

［その他］
上述した通り、本実施形態に係る系統連系システムにおいては、系統管理装置７によって生成された瞬低対応情報が各パワコン１に配信され、パワコン１がこれを受信するようになっている。そしてパワコン１は瞬低対応情報に応じて、瞬低に起因する不具合の低減などを目的とした、瞬低対応動作を実行するようになっている。

また系統管理装置７は、個々のパワコン１に対応した瞬低対応情報をそれぞれ生成して配信するのではなく、地区等を特定する情報を含むように瞬低対応情報を生成しておき、どのパワコン１に対しても一律に、同じ瞬低対応情報を配信（ブロードキャスト送信）するようになっている。そして各パワコン１（受信側）が、瞬低対応情報が自機に対応したものかを判定し、必要に応じて瞬低対応動作を行うようになっている。

そのため系統管理装置７（配信側）は、各パワコン１に対して１対１の通信手段を確保する必要が無く、更に、瞬低対応情報の生成や配信などに要する処理負担を、極力抑えることが可能となっている。また瞬低対応情報の配信対象となるパワコン１の台数が増大しても、情報配信の形態が煩雑とならず、瞬低対応情報の配信漏れを極力回避することが可能となっている。

また瞬低対応情報における「対象とする分散電源」の項目の内容は、様々な方針に基づいて決定することが可能である。例えば当該方針として、（１）接続されている分散電源の種類を問わず、パワコン１に瞬低対応動作を実行させる方針、（２）逆潮流が可能である分散電源（ＰＶ等）に接続されているパワコン１にのみ、瞬低対応動作を実行させる方針、および（３）出力が安定している（天候に左右されない）分散電源（ＦＣやガスタービン発電機等）に接続されているパワコン１にのみ、瞬低対応動作を実行させる方針などが挙げられる。

上記（１）の方針に基づく場合、瞬低対応情報の「対象とする分散電源」を、全ての種類の分散電源（何れの種類も除外されない）とすれば良い。上記（１）の方針によれば、出来るだけ多くのパワコン１に、瞬低対応動作を実行させることが可能となる。

また上記（２）の方針に基づく場合、瞬低対応情報の「対象とする分散電源」を、ＰＶ等（逆潮流が不可である種類は、除外される）とすれば良い。なお、多数台の逆潮流が可能である分散電源が、瞬低によって一斉に解列することは、電力系統の電力バランスが急激に崩れてしまうことに繋がるため、出来るだけ回避されることが要望される。上記（２）の方針によれば、この要望に沿うことが可能となる。

また上記（３）の方針に基づく場合、瞬低対応情報の「対象とする分散電源」を、ＦＣやガスタービン発電機等（出力が不安定である種類は、除外される）とすれば良い。なお落雷による瞬低が頻発する場合、雷雲で日射量が低下しているために、ＰＶの出力は減少している。そのため、その地域のＰＶが一斉に解列しても、電力系統への影響は小さいと考えられる。一方、出力が安定している多数台の分散電源が、定格出力中に一斉に解列することは、これらの分散電源が逆潮流不可であっても、電力系統の電圧が急激に下がることに繋がるため、出来るだけ回避されることが要望される。上記（３）の方針によれば、この要望に沿うことが可能となる。

以上までに説明した通り、本実施形態に係るパワコン１は、電力系統に連系し、接続されている分散電源２が発電した電力をこの電力系統へ出力する装置であって、瞬低対応情報を外部から受信するようになっている。なおこの瞬低対応情報は、瞬低が発生し易くなる地区（対象とする地区）およびその時期（瞬低対応期間）、ならびに分散電源の種類（対象とする分散電源）を特定する情報となっている。

そしてパワコン１は、自機の使用されている地区（「電力供給事業者」、「使用エリア」、および「接続バンク」の何れか）が、受信した瞬低対応情報によって特定された地区に属している場合、予め定められた瞬低対応動作を行うようになっている。そのためパワコン１は、瞬低が発生し易い状況であるか否かの情報として瞬低対応情報を得て、この情報に応じて、予め定められている瞬低対応動作を実行することが可能となっている。

また上述した説明では、分散電源の種類として、太陽電池（ＰＶ）、燃料電池（ＦＣ）、ガスタービン発電機を挙げたが、これらに限ったものではない。例えば分散電源は、二次電池等のように、電力の出力が可能なものであっても構わない。また電力変換装置としてパワコンを挙げたが、これに限定されることはない。例えば分散電源が、ガスタービン発電機のように交流電力を出力するような場合には、サイクロコンバータやマトリクスコンバータのような交流電力を所定の交流電力に直接変換する電力変換装置が、用いられるようにしても良い。

なお本実施形態に係るパワコン１は、一般家庭用として利用されるだけではなく、例えば各種店舗、集合住宅、庁舎、および学校といった中規模の需要家を含め、様々な形態の需要家において利用され得る。またパワコン１は、太陽電池等とともに学校での電力供給システムに適用されることで、スクールニューディール構想の推進にも寄与し得る。

またＦＣは、その特性上、急速な起動や動作停止が困難である。そのため分散電源２がＦＣである場合、パワコン１は瞬低対応動作として、次の（１）または（２）の動作を行うようになっていても良い。
（１）連系リレー１９を開かず（電力系統から解列せず）、そのままの動作を継続する。
（２）連系リレー１９を即時に開き（電力系統から即時解列し）、ＦＣの発電電力を貯湯槽のヒータ等に回す。
これにより、ＦＣにおける急速な起動や動作停止を、未然に防ぐことが可能である。

またパワコン１は、瞬低対応情報の取得後、瞬低対応動作がなされている期間中であっても、例えば次の（Ａ）および（Ｂ）の状況では、電力系統から解列することが好ましい。
（Ａ）パワコン１が、電圧或いは電流の急変以外の事象に基づいて、単独運転を検知したとき（検知方式が受動式か能動式かは問わない）。
（Ｂ）パワコン１が、変電所側から解列すべき旨の指示（例えば転送遮断によるもの）を受けたとき。

そこでパワコン１は、上述した瞬低対応動作がなされている期間中であっても（Ａ）および（Ｂ）の何れかが該当した場合、連系リレー１９を開く（電力系統から解列する）動作を優先して行うようにしても良い。またこのとき、連系リレー１９が開かれるようにする条件を（Ａ）が該当した場合と（Ｂ）が該当した場合のうちの何れとするかが、ユーザのスイッチ操作等により切替可能となっていても良い。また（Ａ）と（Ｂ）の両方が該当した場合に、連系リレー１９が開かれるようにしても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明は、電力系統に連系するパワーコンディショナ等に利用することができる。

１ パワーコンディショナ（系統連系装置）
２ 分散電源
５ 負荷
６ 発電所
７ 系統管理装置
８ａ〜８ｄ 需要家
１１ ダイオード
１２ コンデンサ
１４ インバータ回路
１５ インダクタ
１６ コンデンサ
１７ 電流検出回路
１８ 電圧検出回路
１９ 連系リレー
２１ 制御器
２２ ＰＷＭコンパレータ
２３ 三角波生成回路
２４ 連系制御回路
４１ トリガー検出部
４２ 能動的変化付与部
４３ 受信部
４４ 記憶部
４５ 判定部
４６ 制御部
７１ スイッチ
７２ 受信部
７３ 瞬低対応情報生成部
７４ 送信部

Claims (7)

1. 電力系統に連系し、接続されている分散電源が発電した電力を該電力系統へ出力する系統連系装置であって、
   瞬低が発生し易くなる地区を特定する瞬低対応情報を、外部から受信する受信部を備え、
   自機の使用されている地区が、前記受信した瞬低対応情報によって特定された地区に属している場合、予め定められた瞬低対応動作を行う系統連系装置。
2. 前記瞬低対応情報として、瞬低が発生し易くなる時期をも特定する情報を受信し、該特定された時期において前記瞬低対応動作を行う請求項１に記載の系統連系装置であって、
   前記電力系統の電力状態を検出し、該検出の結果が予め定められた条件を満たしたときに、前記電力系統との連系を解除させる連系制御部を備え、
   前記連系制御部は、前記瞬低対応動作として、
   前記検出の結果が前記条件を満たしたことによっては、前記電力系統との連系を解除させないようにする動作を行う系統連系装置。
3. 前記連系制御部は、前記瞬低対応動作として、
   前記検出の結果が前記条件を満たした時から、更に所定時間が経過した時の前記電力系統の電圧を検出し、
   該電圧が所定閾値を下回っていたときに、前記電力系統との連系を解除させる動作を行う請求項２に記載の系統連系装置。
4. 前記瞬低対応情報として、分散電源の種類をも特定する情報を受信する請求項２または請求項３に記載の系統連系装置であって、
   自機に接続されている分散電源が、該特定された分散電源の種類に含まれている場合に、前記瞬低対応動作を行う系統連系装置。
5. 前記電力系統との連系が解除されたとき、自機に接続されている分散電源がＦＣ等の特定種である場合に、該分散電源の発電動作を停止させるための停止処理を行う請求項４に記載の系統連系装置であって、
   前記瞬低対応動作として、
   前記停止処理が実行されないようにする動作を行う系統連系装置。
6. 前記受信部は、
   複数種の伝送経路の各々を通じて、前記瞬低対応情報を受信する請求項２または請求項３に記載の系統連系装置。
7. 請求項１に記載の系統連系装置と、
   前記瞬低対応情報を生成し、前記系統連系装置に配信する系統管理装置と、
   を備えた系統連系システム。

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