(57)【要約】【課題】電源経路の周波数が外乱の影響を受け易いエリアの単独運転検出システムは、単独運転状態であると誤検出して分散電源を系統電源から解列してしまうことがある。【解決手段】検出装置は、系統に連系する電源から供給される電力の周波数に基づいて電源が単独運転している可能性があるか否かを検出する第１検出部と、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、電源から系統への電力供給量を変動させる電力処理部と、電力供給量を変動させた状態で、系統の電圧を検出する第２検出部と、電力供給量を変動させた状態における系統の電圧の変化に応じて、電源を系統から解列するか否かを判断する解列処理部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統に連系する電源から供給される電力の周波数に基づいて前記電源が単独運転している可能性があるか否かを検出する第１検出部と、
前記電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、前記電源から前記系統への電力供給量を変動させる電力処理部と、
前記電力供給量を変動させた状態で、前記系統の電圧を検出する第２検出部と、
前記電力供給量を変動させた状態における前記系統の電圧の変化に応じて、前記電源を前記系統から解列するか否かを判断する解列処理部と
を備える検出装置。
【請求項２】
前記電力処理部は、前記電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、前記電源から前記系統への電力供給量を低減させる、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記電力処理部は、前記電源と前記系統との間に接続された蓄電装置に対する充電電力を増加させることによって、前記電源から前記系統への電力供給量を低減させる、
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記解列処理部は、前記電力供給量を低減させた状態における前記系統の電圧が基準以下となったことを条件に、前記電源を前記系統から解列すると決定する、
請求項２または３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記基準は、前記系統の電力業者が前記系統から電力を供給する負荷に対して予め指定している不足電圧の整定値に応じた電圧値である、
請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記基準は、前記電源が前記系統から解列されておらず前記電源から前記系統への電力供給がない状態において、前記第２検出部によって検出される前記系統の電圧値である、
請求項４に記載の検出装置。
【請求項７】
前記解列処理部は、前記電力供給量を変動させた状態における前記系統の電圧の単位時間当たりの変化量が基準以上であることを条件に、前記電源を前記系統から解列すると決定する、
請求項１から３の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項８】
前記電力処理部は、前記解列処理部が前記電源を前記系統から解列しないと決定した場合に、前記電力供給量を変動前の状態に戻す、
請求項１から７の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項９】
前記解列処理部が前記電源を前記系統から解列しないと決定した場合に、警告信号を発信する第１警告処理部を更に備える、
請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記第１警告処理部は、前記電力供給量を変動させる原因となった、前記電源から供給される電力の前記周波数の波形を取得して前記警告信号に付与する、
請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記電力処理部は、前記電源から前記系統への電力供給量を徐々に変動させる、
請求項１から１０の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記電源が単独運転している可能性があると検出されたこと、および、前記電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて変動させた前記電力供給量の変動量が基準以上となったこと、の何れかを条件として、前記電源を前記系統から解列する可能性があることを警告すべく、警告信号を発信する第２警告処理部を更に備える、
請求項１から１１の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記電力処理部は、予め定められた期間に複数回、前記電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、前記電源から前記系統への電力供給量を変動させる、
請求項１から１２の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、前記系統に連系する他の電源と前記系統との間に配された電力変換装置に対し、前記電力処理部による前記電力供給量の変動に対応させて、前記他の電源から前記系統への電力供給量を変動させる指令を送信する指令処理部を更に備える、
請求項１から１３の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記電源からの電力を前記系統の電源に応じた交流に変換する電力変換部と、
請求項１から４の何れか一項に記載の検出装置と
を備えるパワーコンディショナ。
【請求項１６】
検出装置が、系統に連系する電源から供給される電力の周波数に基づいて前記電源が単独運転している可能性があるか否かを検出する第１検出段階と、
前記検出装置が、前記電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、前記電源から前記系統への電力供給量を変動させる電力処理段階と、
前記検出装置が、前記電力供給量を変動させた状態で、前記系統の電圧を検出する第２検出段階と、
前記検出装置が、前記電力供給量を変動させた状態における前記系統の電圧の変化に応じて、前記電源を前記系統から解列するか否かを判断する解列処理段階と
を備える検出方法。
【請求項１７】
コンピュータにより実行され、前記コンピュータを請求項１から１４の何れか一項に記載の検出装置として機能させるための検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、パワーコンディショナ、検出方法、および検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電システム等の分散電源を系統電源に連系させる系統連系システムにおいて、系統電源の停電により分散電源が単独運転状態となったことを検出する単独運転検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、同様の単独運転検出システムにおいて、単独運転状態の誤検出を低減する技術が知られている（例えば、特許文献２から４参照）。また、同様の単独運転検出システムにおいて、単独運転状態を誤検出した場合の出力回復時間を短縮する技術が知られている（例えば、特許文献５参照）。
特許文献１  特許第６１６０７９０号
特許文献２  特開２０１６−００３２２４号公報
特許文献３  特開２０１７−０２８９３８号公報
特許文献４  特開２０１７−０２２８００号公報
特許文献５  特開２０１７−２２９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
基幹となる電気幹線から遠く離れたエリアなど、電源経路の周波数が外乱の影響を受け易いエリアでは、系統電源が停電していなくとも周波数変動が頻繁に生じ、単独運転検出システムは、単独運転状態であると誤検出して分散電源を系統電源から解列してしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、検出装置を提供する。検出装置は、系統に連系する電源から供給される電力の周波数に基づいて電源が単独運転している可能性があるか否かを検出する第１検出部を備えてもよい。検出装置は、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、電源から系統への電力供給量を変動させる電力処理部を備えてもよい。検出装置は、電力供給量を変動させた状態で、系統の電圧を検出する第２検出部を備えてもよい。検出装置は、電力供給量を変動させた状態における系統の電圧の変化に応じて、電源を系統から解列するか否かを判断する解列処理部を備えてもよい。
【０００５】
電力処理部は、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、電源から系統への電力供給量を低減させてもよい。
【０００６】
電力処理部は、電源と系統との間に接続された蓄電装置に対する充電電力を増加させることによって、電源から系統への電力供給量を低減させてもよい。
【０００７】
解列処理部は、電力供給量を低減させた状態における系統の電圧が基準以下となったことを条件に、電源を系統から解列すると決定してもよい。
【０００８】
基準は、系統の電力業者が系統から電力を供給する負荷に対して予め指定している不足電圧の整定値に応じた電圧値であってもよい。
【０００９】
基準は、電源が系統から解列されておらず電源から系統への電力供給がない状態において、第２検出部によって検出される系統の電圧値であってもよい。
【００１０】
解列処理部は、電力供給量を変動させた状態における系統の電圧の単位時間当たりの変化量が基準以上であることを条件に、電源を系統から解列すると決定してもよい。
【００１１】
電力処理部は、解列処理部が電源を系統から解列しないと決定した場合に、電力供給量を変動前の状態に戻してもよい。
【００１２】
検出装置は、解列処理部が電源を系統から解列しないと決定した場合に、警告信号を発信する第１警告処理部を更に備えてもよい。
【００１３】
第１警告処理部は、電力供給量を変動させる原因となった、電源から供給される電力の周波数の波形を取得して警告信号に付与してもよい。
【００１４】
電力処理部は、電源から系統への電力供給量を徐々に変動させてもよい。
【００１５】
検出装置は、電源が単独運転している可能性があると検出されたこと、および、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて変動させた電力供給量の変動量が基準以上となったこと、の何れかを条件として、電源を系統から解列する可能性があることを警告すべく、警告信号を発信する第２警告処理部を更に備えてもよい。
【００１６】
電力処理部は、予め定められた期間に複数回、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、電源から系統への電力供給量を変動させてもよい。
【００１７】
検出装置は、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、系統に連系する他の電源と系統との間に配された電力変換装置に対し、電力処理部による電力供給量の変動に対応させて、他の電源から系統への電力供給量を変動させる指令を送信する指令処理部を更に備えてもよい。
【００１８】
本発明の第２の態様においては、分散電源からの電力を系統電源に応じた交流に変換する電力変換部と、上記の検出装置とを備えるパワーコンディショナを提供する。
【００１９】
本発明の第３の態様においては、検出方法を提供する。検出方法は、検出装置が、系統に連系する電源から供給される電力の周波数に基づいて電源が単独運転している可能性があるか否かを検出する第１検出段階を備えてもよい。検出方法は、検出装置が、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、電源から系統への電力供給量を変動させる電力処理段階を備えてもよい。検出方法は、検出装置が、電力供給量を変動させた状態で、系統の電圧を検出する第２検出段階を備えてもよい。検出方法は、検出装置が、電力供給量を変動させた状態における系統の電圧の変化に応じて、電源を系統から解列するか否かを判断する解列処理段階を備えてもよい。
【００２０】
本発明の第４の態様においては、検出装置により実行される検出プログラムを提供する。検出プログラムは、検出装置を、系統に連系する電源から供給される電力の周波数に基づいて電源が単独運転している可能性があるか否かを検出する第１検出部として機能させてもよい。検出プログラムは、検出装置を、電源が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、電源から系統への電力供給量を変動させる電力処理部として機能させてもよい。検出プログラムは、検出装置を、電力供給量を変動させた状態で、系統の電圧を検出する第２検出部として機能させてもよい。検出プログラムは、電力供給量を変動させた状態における系統の電圧の変化に応じて、電源を系統から解列するか否かを判断する解列処理部として機能させてもよい。
【００２１】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る系統連系システム１の構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る偏差パラメータと注入無効電力量との関係の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る、単独運転状態ではない場合の電力供給量および電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る、単独運転状態である場合の電力供給量および電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るパワーコンディショナ３０の動作フローを示す図である。
【図６】本実施形態に係る、単独運転状態であることを判断する場合に系統電源１０側の電圧と比較する基準の一例を説明するための図である。
【図７】本実施形態に係るコンピュータ２２００の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る系統連系システム１の構成を示す。系統連系システム１は、電力業者等が提供する電力系統に含まれる系統電源１０と、電力系統の少なくとも一部をなすローカルエリア２０に接続され、系統電源１０に連系する、太陽光発電システム、風力発電システム、および燃料電池発電システム等の１又は複数の分散電源１１、１３と、系統電源１０および分散電源１１、１３のそれぞれの間に設けられて分散電源１１、１３からの電力をそれぞれ変換して系統電源１０に供給する１又は複数のパワーコンディショナ３０、３１とを備える。
【００２５】
系統電源１０は、電力系統を管理する電力業者により提供された電力を供給する設備であり、一例として発電所でもよいし、変電所でもよいし、変圧器でもよい。ローカルエリア２０は、電力系統において系統電源１０の末端側に接続された配線、負荷、分散電源等を含むエリアである。一例として、ローカルエリア２０は、人口が少なく電力需要が少ない電力系統の末端の支線に位置するような土地にあり、分散電源１１、１３の一例として多数のソーラーパネルによる太陽光発電設備を設けることができるエリアである。このようなエリアでは、電力系統の末端の支線に比較的大きい分散電源１１、１３が接続されるので、フリッカが発生しやすい構造となり得る。本実施形態では、パワーコンディショナ３０、３１と系統電源１０との間の電力線２１には、一例として、電力系統の事故停電、計画停電、および保守停電等の場合に遮断される系統側遮断器２２が設けられている。また、電力線２１には、一例として、負荷２６および非常用電源２８が接続されている。なお、電力線２１には、意図しない抵抗２３およびインダクタンス２４を含むラインインピーダンス２５が存在する。
【００２６】
パワーコンディショナ３０は、電力系統の事故停電、計画停電、および保守停電等によって系統電源１０からの電力供給が遮断され、系統電源１０側が電力系統から切り離されて分散電源１１が単独運転状態となっている可能性があることを検出すると、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させる。パワーコンディショナ３０は更に、電力供給量を変動させた状態で、系統電源１０側の電圧を検出し、系統電源１０側の電圧の変化に応じて、単独運転状態であるか否かを確認し、分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離すか否かを判断する。本実施形態に係るパワーコンディショナ３０は、一例として、電力供給量を低減させたことに応じて系統電源１０側の電圧が基準以下に低減した場合に、分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離す。
【００２７】
このように、パワーコンディショナ３０は、単独運電状態であるか否かを確認する必要がある単独運転らしい事象が生じていることを検出すると、単独運転を正しく検出できたのか誤って検出したのかを判断し、単独運転を正しく検出できた場合にのみ分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離す。これにより、パワーコンディショナ３０は、単独運転の誤検出によって分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離してしまうことを防止できる。また、パワーコンディショナ３０は、系統電源１０側での作業・点検の安全性を確保し、及び／又は系統電源１０側の配電設備を保護することができる。パワーコンディショナ３０は、電力変換部４０と、連系リレー５０と、検出装置６０と、分散電源１１から系統電源１０側へ出力される電流を検出する電流検出部９０とを備える。
【００２８】
電力変換部４０は、インバータ４２およびインバータ制御部４４を有し、分散電源１１からの電力を系統電源１０に応じた交流に変換する。インバータ４２は、分散電源１１からの直流電力または交流電力を、電力系統に適合する交流電力に変換して出力する。インバータ制御部４４は、インバータ４２が出力する交流電力の電圧、周波数、および位相を電力系統側の電力に合わせるようにインバータ４２を制御する。
【００２９】
連系リレー５０は、電力変換部４０と系統電源１０側との間に設けられるスイッチである。連系リレー５０は、検出装置６０からの制御を受けて電力変換部４０と系統電源１０側との間を接続または遮断する。これにより、連系リレー５０は、分散電源１１側の電力変換部４０を系統電源１０側と接続して分散電源１１を電力系統と連系させるか否かを切り替える。なお、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０は、連系リレー５０を内蔵している構成としているが、これに代えて、連系リレー５０がパワーコンディショナ３０の外部にある構成を採ってもよい。
【００３０】
検出装置６０は、単独運転らしい事象が生じていることを検出すると、単独運転を正しく検出できたのか誤って検出したのかを判断し、単独運転を正しく検出できた場合にのみ、連系リレー５０を遮断状態に切り替える。本実施形態に係る検出装置６０は、電力変換部４０および系統電源１０側の間の電源経路に対して無効電力を注入し、単独運転の場合には無効電力注入の影響により電源電力の周波数が大きく変動することを利用して、単独運転している可能性があるか否かを検出する。本実施形態に係る検出装置６０は、制御部６１と、格納部６４と、系統電源１０側の電圧を検出する第２検出部６６とを有する。
【００３１】
本実施形態に係る制御部６１は、第１検出部６３と、電力処理部７１と、解列処理部７２と、指令処理部７３と、第１警告処理部７５と、第２警告処理部７６と、通信部７８とを含む。制御部６１は、マイクロコントローラ等のＣＰＵを含む制御コンピュータであり、検出プログラムを実行することにより以下に示す各部として機能する。これに代えて、制御部６１は、専用回路またはプログラマブル回路によって実現されてもよい。
【００３２】
第１検出部６３は、分散電源１１から供給される電力の周波数を検出し、検出した周波数に基づいて、分散電源１１が単独運転している可能性があるか否かを検出する。より具体的には、第１検出部６３は、分散電源１１から供給される電力の周波数に応じた周波数パラメータを算出し、ある期間（第１期間）における周波数パラメータと、第１期間よりも過去の第２期間における周波数パラメータとに基づいて、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出し、偏差パラメータに基づいて、分散電源１１が単独運転している可能性があるか否かを検出する。
【００３３】
例えば、第１検出部６３は、電力変換部４０と系統電源１０側との間の電源経路の電圧を検出して、電圧の変化から周波数パラメータの一例として電源電力の周波数を算出する。これに代えて、第１検出部６３は、配線を流れる電流を検出して周波数パラメータを算出してもよい。第１検出部６３は、周波数パラメータとして周波数を用いるのに代えて周期を用いることができる。周期は周波数の逆数に他ならないから、当業者にとっては、周波数パラメータとして周期を用いる構成もまた本明細書に実質的に記載されているものと理解できる。また、周波数パラメータは、周波数または周期自体ではなく、周波数または周期に応じて変化する値であってもよい。
【００３４】
また、第１検出部６３は、算出した周波数パラメータのシーケンスから、現在期間に対応する予め定められた時間長の第１期間における複数の周波数パラメータの代表値と、過去期間に対応する予め定められた時間長の第２期間における複数の周波数パラメータの代表値とを算出する。第１期間および第２期間の代表値は、一例として第１期間および第２期間の周波数パラメータの移動平均値であってよい。第１期間および第２期間は互いに連続していてもよいし、離間していてもよいし、一部が重複していてもよい。第１期間および第２期間の長さは同一でもよいし、異なってもよい。
【００３５】
また、第１検出部６３は、第１期間および第２期間における周波数パラメータの代表値の偏差、すなわち例えば第１期間における周波数パラメータの代表値から第２期間における周波数パラメータの代表値を減じた、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する。また、第１検出部６３は、偏差パラメータに基準以上の変化が検出された場合に、分散電源１１が単独で電源電力を供給する状態になっている可能性があると判断する。なお、偏差パラメータは、周期偏差、または周期偏差に応じて変化する値等であってもよい。なお、系統電源１０が多相の交流電力を供給する場合、周波数パラメータおよび偏差パラメータは、全ての相の交流電流について又は何れかの単相交流電力について算出されてよい。
【００３６】
第１検出部６３は、算出した偏差パラメータを電力処理部７１に出力する。また、第１検出部６３は、分散電源１１が単独運転している可能性があることを検出すると、検出結果を電力処理部７１に出力する。また、第１検出部６３は、分散電源１１が単独運転している可能性があることを検出すると、一例として、当該検出の要因となった周波数の波形を格納部６４に格納する。なお、第１検出部６３は、当該周波数の波形を格納部６４に格納しなくてもよい。
【００３７】
電力処理部７１は、第１検出部６３から入力される偏差パラメータに応じた無効電力を電源経路に注入する。また、電力処理部７１は、分散電源１１の単独運転状態を検出するために用いられる無効電力出力特性に従って、出力する無効電力量を算出する。
【００３８】
無効電力出力特性は、偏差パラメータと、単独運転状態を検出するべく注入されるべき無効電力量との関係である。本実施形態において無効電力出力特性は調整可能となっている。本実施形態において電力処理部７１は、一例として、無効電力出力特性を表す１または複数のパラメータを調整する。但し、電力処理部７１は、複数の無効電力出力特性から何れかの無効電力出力特性を使用対象として選択してもよい。電力処理部７１は、出力する無効電力量をインバータ制御部４４に供給する。
【００３９】
また、電力処理部７１は、第１検出部６３によって、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させる。本実施形態における電力処理部７１は、一例として、第１検出部６３によって、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を低減させる。
【００４０】
より具体的には、電力処理部７１は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、インバータ４２が分散電源１１から系統電源１０側へ出力する電力の供給量を低減させるように、インバータ制御部４４へ指令を出力する。本実施形態における電力処理部７１は、一例として、インバータ４２が分散電源１１から系統電源１０側へ出力する電流の指令値を下げるように、インバータ制御部４４へ指令を出力する。なお、電力処理部７１は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を零にしてもよい。
【００４１】
なお、インバータ４２は、一例としてキャパシタを含み、キャパシタから分散電源１１側に対向電圧を出力することによって、分散電源１１から系統電源１０側へ出力する電流を低減または零にしてもよい。これにより、分散電源１１側に電気が逆流し、分散電源１１側の電圧が上昇して動作が停止してしまうことが回避される。
【００４２】
また、電力処理部７１は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させた後に、連系リレー５０を遮断状態に切り替えない、すなわち分散電源１１を系統電源１０側から解列しないことが決定された場合に、変動させた電力供給量を変動前の状態に戻す。本実施形態における電力処理部７１は、一例として、分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定された場合に、低減させた上記の電力供給量を低減させる前の状態に戻す。より具体的には、電力処理部７１は、分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定された場合に、インバータ４２が分散電源１１から系統電源１０側へ出力する電力の供給量を低減させる前の状態に戻させるように、インバータ制御部４４へ指令を出力する。
【００４３】
また、電力処理部７１は、第１検出部６３によって、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させる場合に、当該電力供給量の変動に関する情報を指令処理部７３に出力する。当該情報は、一例として、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の変動量および変動タイミングなどを含む。また、電力処理部７１は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させた後に分散電源１１を系統電源１０側から解列することが決定された場合に、その旨を示す情報を指令処理部７３に出力する。また、電力処理部７１は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させた後に分散電源１１を系統電源１０側から解列しないことが決定された場合に、その旨を示す情報を指令処理部７３に出力する。
【００４４】
解列処理部７２は、第２検出部６６によって検出された系統電源１０側の電圧値を入力される。解列処理部７２は、電力供給量を変動させた状態における系統電源１０側の電圧の変化に応じて、連系リレー５０を遮断状態に切り替えるか否か、すなわち分散電源１１を系統電源１０側から解列するか否かを判断する。本実施形態における解列処理部７２は、一例として、電力供給量を低減させた状態における系統電源１０側の電圧が基準以下となったことを条件に、分散電源１１を系統電源１０側から解列すると決定する。
【００４５】
分散電源１１が単独運転状態になっている場合、系統電源１０側の電圧は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の低下に追従して低下する。一方で、分散電源１１が単独運転状態になっていない場合、系統電源１０側の電圧は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の低下に応じて僅かに低下するが、分散電源１１が単独運転状態になっている場合に比べて殆ど低下しない。そこで、解列処理部７２は、上記の基準として、系統電源１０側の電圧が、分散電源１１が単独運転状態になっている場合には下回る値であって、分散電源１１が単独運転状態になっていない場合には下回らない値を用いて、分散電源１１を系統電源１０側から解列するか否かを判断する。
【００４６】
第２検出部６６が電圧を検出する電源経路には、交流電流が流れる。そのため、本実施形態における解列処理部７２は、一例として、上記の基準との比較において、第２検出部６６によって検出される、三相のそれぞれの実効電圧値を用いてもよく、三相のそれぞれの瞬時電圧の最大値を用いてもよい。解列処理部７２は、上記の基準との比較に三相のそれぞれの実効電圧値を用いる場合、各相の電圧値の時間変化において、上記の判断を行う時点が周期内のどこにあるのか、例えば交流周波数が50Hzの場合には1周期20msecで変動していて上記の判断を行う時点が特定の１周期の開始から5msec経過していることを把握しておくことによって、三相のそれぞれの実効電圧値を特定してもよい。なお、解列処理部７２は、少なくとも交流の1周期以上の期間、系統電源１０側の電圧の変化を見ることが好ましい。
【００４７】
本実施形態の解列処理部７２は、上記の基準の一例として、系統電源１０の電力業者が系統電源１０から電力を供給する負荷２６に対して予め指定している不足電圧の整定値に応じた電圧値を用いる。当該整定値は、設定値と呼ばれる場合もある。電力業者は、一例として、系統電源１０から負荷２６に供給する電力の電圧値を、１００V系の場合には通常の±５％以内に維持すること、２００Ｖ系の場合には通常の±１０％以内に維持することが、義務として課せられている。この場合に、電力業者は、上記の不足電圧の整定値の一例として、１００V系の場合には通常の９０％、２００Ｖ系の場合には通常の８０％を、負荷２６に対して指定している。そこで、解列処理部７２は、上記の基準として、系統電源１０が１００V系の場合には、第１検出部６３によって分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されていない状態において、第２検出部６６によって検出される系統電源１０側の電圧値の９０％を用い、系統電源１０が２００V系の場合には系統電源１０側の電圧値の８０％を用いてもよい。
【００４８】
また、解列処理部７２は、電力供給量を低減させた状態における系統電源１０側の電圧が上記の不足電圧の整定値に応じた電圧値以下となったことで分散電源１１を系統電源１０側から解列すると決定した場合、解列すると決定したことを示す信号を電力処理部７１に出力し、連系リレー５０を遮断状態にする。この場合、解列処理部７２は、分散電源１１から系統電源１０側へ出力される電流が零になったことを電流検出部９０によって検出されたことに応じて、連系リレー５０を遮断状態にしてもよい。
【００４９】
また、解列処理部７２は、例えば電力変換部４０によって分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の低減を開始してから予め定められた時間内に、電力供給量を低減させた状態における系統電源１０側の電圧が上記の不足電圧の整定値に応じた電圧値以下とならなかったことで分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定した場合、連系リレー５０を接続状態のままとして、解列しないと決定したことを示す信号を電力処理部７１および第１警告処理部７５に出力する。
【００５０】
指令処理部７３は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、系統電源１０に連系する他の分散電源の一例である分散電源１３と系統電源１０との間に配された、他の電力変換装置の一例であるパワーコンディショナ３１に対し、電力処理部７１による電力供給量の変動に対応させて、分散電源１３から系統電源１０側への電力供給量を変動させる指令を送信する。より具体的には、指令処理部７３は、電力処理部７１から上述の電力供給量の変動に関する情報を入力されたことに応じて、当該情報の内容、例えば分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の変動量および変動タイミングに対応させて分散電源１３から系統電源１０側への電力供給量を変動させる指令を、通信部７８を介してパワーコンディショナ３１に送信する。
【００５１】
また、指令処理部７３は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させた後に分散電源１１を系統電源１０側から解列しないことが決定された旨を示す情報を電力処理部７１から入力されたことに応じて、分散電源１３から系統電源１０側への変動させた電力供給量を変動前の状態に戻させる指令を、通信部７８を介してパワーコンディショナ３１に送信する。また、指令処理部７３は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させた後に分散電源１１を系統電源１０側から解列することが決定された旨を示す情報を電力処理部７１から入力されたことに応じて、分散電源１３を系統電源１０側から解列させる指令を、通信部７８を介してパワーコンディショナ３１に送信する。
【００５２】
第１警告処理部７５は、解列処理部７２が分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定した場合に、警告信号を発信する。より具体的には、第１警告処理部７５は、分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定したことを示す信号を解列処理部７２から入力されたことに応じて、通信部７８を介し、警告信号を電力業者の通信機器に送信する。また、本実施形態における第１警告処理部７５は、一例として、電力供給量を変動させる原因となった、分散電源１１から供給される電力の周波数の波形を格納部６４から取得して、上記の警告信号に付与する。なお、第１警告処理部７５は、当該周波数の波形を格納部６４から取得せず、警告信号のみを発信してもよい。
【００５３】
第１警告処理部７５は、警告信号や誤検出の原因となった周波数波形などを電力業者の通信機器に送信することにより、電力業者にパワーコンディショナ３０で単独運転の誤検出が生じたことを通知できる。これにより、第１警告処理部７５は、例えば、パワーコンディショナ３０で誤検出が生じ難くなるように、パワーコンディショナ３０内部の設定を電力業者に調整してもらうことや、電力系統のインピーダンスを小さくして電源経路の周波数が外乱の影響を受け難い強い状態になるよう電力業者に調整してもらうことができる。
【００５４】
パワーコンディショナ３０内部の設定を調整することは、一例として、電源経路への無効電力の注入量を減らして既定よりも長い期間で電源経路の周波数変動を見るように設定することや、電力供給量を低減させるための条件の一例として用いる、上述の偏差パラメータの変化と比較する基準を高くすることによって、電力供給量を低減させる頻度を低くすることを含む。
【００５５】
第２警告処理部７６は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて変動させたパワーコンディショナ３０による電力供給量の変動量が基準以上となったことを条件として、分散電源１１側を系統電源１０側から解列する可能性があることを警告すべく、警告信号を発信する。本実施形態の第２警告処理部７６は、一例として、電流検出部９０から、分散電源１１から系統電源１０側へ出力される電流値を入力され、分散電源１１から系統電源１０側へ出力される電流が基準以上に低減したことに応じて、通信部７８を介し、警告信号をローカルエリア２０の非常用電源２８の通信機器に送信する。
【００５６】
これによって、第２警告処理部７６は、系統電源１０側の電圧が、パワーコンディショナ３０から系統電源１０側への電力供給量の変動に追従して変化するタイミングよりも早いタイミングで、警告信号を非常用電源２８の通信機器へ発信することができる。例えば、負荷２６が、系統電源１０または分散電源１１から電力を供給されて動作している重要なデバイスであって停電による不測の動作停止が許されないものである場合には、単独運転状態となっているパワーコンディショナ３０が負荷２６への電力供給を停止するまでに、負荷２６の動作を安全に停止したり、負荷２６への電力供給源を非常用電源２８に切り替えたりする時間を確保できる。
【００５７】
通信部７８は、専用または汎用の通信ネットワーク１５を介して電力業者の通信機器との間で通信し、電力業者の通信機器から検出装置６０に対する各種の指令を受信し、第１警告処理部７５から入力された警告信号を電力業者の通信機器へ送信する。また、通信部７８は、通信ネットワーク１５を介して他のパワーコンディショナ３１との間で通信し、指令処理部７３から入力された指令をパワーコンディショナ３１へ送信する。また、通信部７８は、通信ネットワーク１５を介してローカルエリア２０の非常用電源２８の通信機器との間で通信し、第２警告処理部７６から入力された警告信号を非常用電源２８の通信機器へ送信する。
【００５８】
本実施形態に係るパワーコンディショナ３１は、パワーコンディショナ３０の電力変換部４０および連系リレー５０と対応する構成を備えるが、パワーコンディショナ３０の検出装置６０および電流検出部９０と対応する構成は備えていない。パワーコンディショナ３１が備える、パワーコンディショナ３０の電力変換部４０および連系リレー５０と対応する構成については、それぞれ電力変換部４０および連系リレー５０と同様の機能を有するため、重複する説明を省略する。
【００５９】
パワーコンディショナ３１は更に、パワーコンディショナ３０の指令処理部７３からの指令を受信すると、パワーコンディショナ３０の電力変換部４０のインバータ制御部４４と対応する構成に指令を出力する通信部を備える。パワーコンディショナ３１のインバータ制御部４４と対応する構成は、当該指令に従って、分散電源１３から系統電源１０側への電力供給量を変動させたり、変動させた電力供給量を変動前に戻したり、連系リレー５０と対応する構成を遮断状態とすることによって分散電源１３を系統電源１０から解列させたりする。このように、パワーコンディショナ３１は、自らの判断で勝手に上記の複数の処理を行わず、パワーコンディショナ３０の指令に従って上記の複数の処理を行う。
【００６０】
本実施形態における系統連系システム１は、一例として、ローカルエリア２０において、分散電源１１およびパワーコンディショナ３０の組と、分散電源１３およびパワーコンディショナ３１の組とを備える構成としたが、分散電源１１およびパワーコンディショナ３０の１組のみを備えてもよく、３組以上の分散電源およびパワーコンディショナを備えてもよい。系統連系システム１が３組以上の分散電源およびパワーコンディショナを備える場合、少なくとも１組の分散電源１１およびパワーコンディショナ３０を備え、その他の組における電力変換装置は、パワーコンディショナ３０およびパワーコンディショナ３１の何れか一方と同じ機能を有するように構成してもよい。
【００６１】
系統連系システム１は、少なくとも１つのパワーコンディショナ３０と、任意の数のパワーコンディショナ３１とを備え、任意の数のパワーコンディショナ３１をパワーコンディショナ３０の指令に従って動作させることにより、各パワーコンディショナから系統電源１０側への電力供給量の変動を概ね同期させて同じように制御することができる。各パワーコンディショナから系統電源１０側への電力供給量の変動が異なって制御される場合例えば、各分散電源が系統電源１０から遮断されて単独運転状態となっている状況において、少なくともパワーコンディショナ３０が電力供給量を低減させているにも拘わらず他のパワーコンディショナが電力供給量を増加させてしまっている場合には、系統電源１０側の電圧が低下し難くなり、各分散電源が単独運転状態となっていることを正しく検出できない可能性がある。これに対して、系統連系システム１によれば、各パワーコンディショナから系統電源１０側への電力供給量の変動を概ね同期させて同じように制御することによって、各分散電源が単独運転状態となっていることを正しく検出できる。
【００６２】
ただし、少なくとも１つのパワーコンディショナ３０と任意の数のパワーコンディショナ３１とによる、電源経路への無効電力の注入タイミングおよび系統電源１０側への電力供給量の変動タイミングを合わせるように制御した場合であっても、それぞれのタイミングには相互に多少のズレが生じることが有り得るが、例えば交流周波数が50Hzであって1周期20msecで変動している場合、１周期20msec程度分のズレであれば、各分散電源が単独運転状態となっていることを正しく検出できると考えられる。
【００６３】
また、少なくとも１つのパワーコンディショナ３０と任意の数のパワーコンディショナ３１とによる、電源経路への無効電力の注入タイミングおよび系統電源１０側への電力供給量の変動タイミングを合わせるように制御した場合であっても、系統電源１０側の交流の各相の実効電圧値が基準以下となったことを条件として各分散電源を系統電源１０から解列すると決定する場合に、不測の事態として、全てのパワーコンディショナが系統電源１０側の交流における同じ相の実効電圧値を検出するように構成されていないことが有り得る。その場合であっても、例えば交流周波数が50Hzであって1周期20msecで変動している場合、１周期20msec以内のズレであるため、各分散電源が単独運転状態となっていることを正しく検出できると考えられる。
【００６４】
また、本実施形態のパワーコンディショナ３０では、一例として、日本電機工業会規格JEM1498（分散型電源用単相パワーコンディショナの標準型能動的単独運転検出方式）またはJEM1505（低圧配電線に連系する太陽光発電用三相パワーコンディショナの標準型能動的単独運転検出方式）を採用する。これらの標準型単独運転検出方式は、電力系統のインピーダンスが小さかったり回転機による発電機が多かったりするために電源経路の周波数が外乱の影響を受け難いエリアで使用されることを想定されている。この場合に、電源経路の周波数は、単独運転状態以外では殆ど変動しない。しかしながら、ローカルエリア２０が、例えば基幹となる電気幹線から遠く離れたエリアであると、電力系統のインピーダンスが大きかったり回転機による発電機が少なかったりするために電源経路の周波数が外乱の影響を受け易く、系統電源１０が停電していなくとも無効電力注入などが原因で周波数変動が頻繁に生じ、単独運転の誤検出が頻発する可能性が高い。
【００６５】
系統電源１０が50kW以上の高圧または特高連系の場合、単独運転を誤検出して分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離してしまうと、再連系するために発電事業者と電力会社とで協議を行う必要があり、手間が掛かる。更には、再連系するまでの間に発電している電力は、パワーコンディショナが蓄電装置を有していても定格量以上は蓄えることができず放出する必要があるため、売電機会を逸することになる。
【００６６】
これに対して、本実施形態の系統連系システム１が備えるパワーコンディショナ３０によれば、分散電源１１が単独運転状態となっている可能性があることを検出すると、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させ、電力供給量を変動させた状態で、系統電源１０側の電圧を検出し、系統電源１０側の電圧の変化に応じて、分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離すか否かを判断することによって、単独運転の検出精度を高めることができる。これにより、パワーコンディショナ３０は、単独運転の誤検出によって分散電源１１と系統電源１０側との間を切り離してしまうことを防止でき、再連系するために発電事業者と電力会社とで協議を行う手間を低減し、不必要に売電機会を逸してしまうことを回避できる。
【００６７】
図２は、本実施形態に係る偏差パラメータと注入無効電力量との関係の一例を示す。本図の横軸は、電力処理部７１が第１検出部６３から受け取る偏差パラメータ（一例として周波数偏差）、縦軸は、電力処理部７１が電源経路に注入すべき無効電力を示す。電力処理部７１は、第１検出部６３から受け取った偏差パラメータに応じて注入すべき無効電力を図２のグラフから算出し、算出した無効電力を電源経路に注入するように電力変換部４０を制御する。これにより、電力処理部７１は、電源経路に生じた偏差を助長する方向に無効電力を注入させて、単独運転状態の検出をしやすくする。
【００６８】
偏差パラメータが−ａ〜＋ａの範囲においては、電力処理部７１は、偏差パラメータに応じた無効電流の注入量を比較的小さく制御する。これにより、電力処理部７１は、分散電源１１が電力系統と連系されており電力系統との間の偏差が小さい場合に、電源経路に大きな無効電力を注入して電力系統を乱すことを防止する。偏差パラメータが−ｂ〜−ａおよび＋ａ〜＋ｂの範囲においては、電力処理部７１は、偏差パラメータに応じた無効電力の注入量を比較的大きく制御する。これにより、電力処理部７１は、分散電源１１が電力系統から切り離されることにより偏差パラメータの大きさがａ以上となったことに応じて比較的大きな無効電力を電源経路に注入して、単独運転状態を検出しやくする。偏差パラメータが−ｂ以下または＋ｂ以上の範囲においては、電力処理部７１は、無効電力の注入量を更に増加させず最小値または最大値のまま維持する。これにより、電力処理部７１は、電源経路に過大な無効電力を注入することを防ぐ。
【００６９】
図３は、本実施形態に係る、単独運転状態ではない場合の電力供給量および電圧の時間変化の一例を示す図であり、図４は、本実施形態に係る、単独運転状態である場合の電力供給量および電圧の時間変化の一例を示す図である。各図には、上から順に、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の時間変化のグラフと、系統電源１０側の電圧の時間変化のグラフとを示し、両グラフは時系列が一致している。また、各図において、電力供給量の時間変化のグラフの横軸は時間（Ｔ）、縦軸は電力供給量（Ｐ）を示し、電圧の時間変化のグラフの横軸は時間（Ｔ）、縦軸は電圧（Ｖ）を示す。また、各図の電圧の時間変化のグラフ上には、解列処理部７２が、分散電源１１を系統電源１０側から解列するか否かを判断するのに用いる系統電源１０側の電圧の基準を、Ｖｒｅｆとして示す。なお、各図に示す電力供給量および電圧はそれぞれ、説明を明確にする目的で、瞬時に変化するものとして図示するが、何れも緩やかな変化を除外するものではない。
【００７０】
図３を参照すると、時刻Ｔ１よりも前に、電力系統に事故停電が生じて系統電源１０からの電力供給が遮断された可能性、すなわち分散電源１１が単独運転状態となったことを疑う事象が生じ、時刻Ｔ１に、パワーコンディショナ３０は分散電源１１が単独運転状態となっている可能性があることを検出する。なお、標準型単独運転検出方式を採用しているパワーコンディショナ３０は、当該事象が生じてから、約200msecで当該可能性を検出する。
【００７１】
本実施形態におけるパワーコンディショナ３０は、図３の上のグラフに示す通り、時刻Ｔ１に、分散電源１１が単独運転状態となっている可能性があることを検出すると、一例として、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量（Ｐ）を零にする。分散電源１１が単独運転状態ではない場合、図３の下のグラフに示す通り、系統電源１０側の電圧（Ｖ）は、時刻Ｔ１に、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の低下に応じて僅かに低下するが、基準Ｖｒｅｆ以下とならない。パワーコンディショナ３０は、電力供給量を零にさせた状態で、系統電源１０側の電圧を検出し、例えば時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間に系統電源１０側の電圧が基準Ｖｒｅｆ以下とならないことに応じて、時刻Ｔ２で、零にしていた電力供給量（Ｐ）を零にする前の初期値に戻す。図３の下のグラフに示す通り、系統電源１０側の電圧（Ｖ）は、時刻Ｔ２に、低下する前の初期値に戻る。
【００７２】
図４を参照すると、図３における上記の説明と同様に、時刻Ｔ１よりも前に、分散電源１１が単独運転状態となったことを疑う事象が生じ、時刻Ｔ１に、パワーコンディショナ３０は分散電源１１が単独運転状態となっている可能性があることを検出し、一例として、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量（Ｐ）を零にする。
【００７３】
分散電源１１が単独運転状態である場合、図４の下のグラフに示す通り、系統電源１０側の電圧（Ｖ）は、時刻Ｔ１に、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の低下に応じて、分散電源１１が単独運転状態になっていない場合に比べ大幅に低下し、基準Ｖｒｅｆ以下となっている。パワーコンディショナ３０は、電力供給量を零にさせた状態で、系統電源１０側の電圧を検出し、例えば時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間の少なくとも系統電源１０の交流の1周期以上に亘って系統電源１０側の電圧が基準Ｖｒｅｆ以下となっていることに応じて、時刻Ｔ２で、分散電源１１を系統電源１０側から解列する。
【００７４】
図５は、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０の動作フローを示す図である。当該フローは、電力処理部７１が、一例として、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させておらず、連系リレー５０が接続状態にある状態で開始する。
【００７５】
電力処理部７１は、第１検出部６３によって、分散電源１１から供給される電力の周波数に基づき分散電源１１が単独運転している可能性があることが検出されるまで待機し（ステップＳ１０１：ＮＯ）、分散電源１１が単独運転している可能性があることが検出された場合に（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、指令処理部７３に電力供給量の変動に関する情報を出力し、これにより、パワーコンディショナ３１をパワーコンディショナ３０と概ね同期的に制御させ、分散電源１１、１３から系統電源１０側への電力供給量を略一斉に低減させるよう各パワーコンディショナのインバータ制御部に制御させる（ステップＳ１０３）。
【００７６】
第２警告処理部７６は、電流検出部９０によって、分散電源１１から系統電源１０側へ出力される電流値を入力され、パワーコンディショナ３０による電力供給量の変動量が基準以上となるまで、すなわち、分散電源１１から系統電源１０側へ出力される電流が基準以上に低減するまで待機し（ステップＳ１０５：ＮＯ）、当該電流が基準以上に低減したことに応じて、通信部７８を介し、非常用電源２８の通信機器へ警告信号を発信する（ステップＳ１０７）。
【００７７】
第２検出部６６は、少なくとも電力供給量を変動させた状態で、系統電源１０側の電圧を検出する。解列処理部７２は、第２検出部６６によって、系統電源１０側の電圧値を入力され、一例として予め定められた時間内に、電力供給量を低減させた状態における系統電源１０側の電圧が基準以下となったか否かを判断する（ステップＳ１０９）。予め定められた時間内に系統電源１０側の電圧が基準以下とならなかった場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、解列処理部７２は分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定し、その旨を示す信号を電力処理部７１および第１警告処理部７５のそれぞれに出力する。
【００７８】
電力処理部７１は、解列処理部７２から解列しない旨を示す信号を入力されたことに応じて、指令処理部７３に当該信号を出力し、これにより、パワーコンディショナ３１をパワーコンディショナ３０と概ね同期的に制御させ、低減させた電力供給量を低減させる前の状態に戻すよう各パワーコンディショナのインバータ制御部に制御させる（ステップＳ１１１）。
【００７９】
第１警告処理部７５は、解列処理部７２から解列しない旨を示す信号を入力されたことに応じて、格納部６４から、関連する周波数波形を取得して警告信号に付与し、通信部７８を介し、電力業者の通信機器へ当該警告信号を発信する（ステップＳ１１３）。これにより、当該フローは終了する。当該フローは、パワーコンディショナ３０が動作し続ける限り、繰り返される。
【００８０】
ステップＳ１０９において、予め定められた時間内に系統電源１０側の電圧が基準以下になった場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、解列処理部７２は分散電源１１を系統電源１０側から解列すると決定し、連系リレー５０を遮断状態とすることによって分散電源１１を系統電源１０側から解列し、また、解列する旨を示す信号を電力処理部７１に出力する。電力処理部７１は、当該信号を入力されたことに応じて、指令処理部７３に当該信号を出力し、これにより、パワーコンディショナ３１をパワーコンディショナ３０と概ね同期的に制御させ、分散電源１３も系統電源１０側から解列するようパワーコンディショナ３１に制御させる（ステップＳ１１５）。これにより、当該フローは終了する。
【００８１】
図６は、本実施形態に係る、単独運転状態であることを判断する場合に系統電源１０側の電圧と比較する基準の一例を説明するための図である。本図では、上から順に、分散電源１１から系統電源１０までの間に接続される各構成を模式的に示した図と、パワーコンディショナ３０から系統電源１０までの間における電圧変化を表すグラフとを示す。本図の下のグラフにおいて、横軸はパワーコンディショナ３０からの距離、縦軸は電圧を示す。本図の下のグラフ上には、分散電源１１が系統電源１０側から解列されていない状態で、パワーコンディショナ３０（ＰＣＳ）による出力が１００％の場合、すなわち分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量が通常の場合、および、パワーコンディショナ３０による出力が０％の場合、すなわち分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量が零の場合のそれぞれにおいて、パワーコンディショナ３０から系統電源１０までの間における電圧の変化が示されている。
【００８２】
本図の下のグラフ上に示される通り、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量が通常の場合であっても、分散電源１１から系統電源１０までの間の電力線２１には、系統側遮断器２２や、抵抗２３およびインダクタンス２４を含むラインインピーダンス２５や、負荷２６などが介在することにより、電圧が低下する。そのため、当該通常の場合の電圧変化を示すグラフは、下方に凸の放物線のようになる。分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量が零の場合には、上記と同じ理由により、系統電源１０からパワーコンディショナ３０に近付くに連れて電圧が低下する。そのため、当該零の場合の電圧変化を示すグラフは、パワーコンディショナ３０からの距離が大きくなるに連れて電圧が増加する二次曲線のようになる。
【００８３】
本実施形態の解列処理部７２は、単独運転状態であることを判断する場合に系統電源１０側の電圧と比較する基準の一例として、分散電源１１が系統電源１０側から解列されておらず分散電源１１から系統電源１０側への電力供給がない状態において、第２検出部６６によって検出される系統電源１０側の電圧値を用いる。すなわち、解列処理部７２は、一例として、図６の下のグラフ上における、パワーコンディショナ３０による出力が０％の場合の曲線の、縦軸上の切片の電圧値を用いる。解列処理部７２は、該基準となる電圧値を予め把握しておく必要がある。解列処理部７２は、例えば、太陽光発電が出来ていない時間帯など、パワーコンディショナ３０による出力が０％となるときに、予め第２検出部６６によって系統電源１０側の電圧を計測することで当該基準となる電圧値を把握してもよく、電力業者から当該基準となる電圧値の情報を取得することによって把握してもよい。
【００８４】
分散電源１１が電力系統から遮断されて単独運転状態になっている場合、パワーコンディショナ３０の出力を０％にすると、第２検出部６６によって検出される系統電源１０側の電圧は、当該基準以下となる。よって、本実施形態の解列処理部７２は、当該基準を用いても、パワーコンディショナ３０が単独運転状態であることを正しく判断することができる。
【００８５】
また、本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
【００８６】
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
【００８７】
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
【００８８】
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
【００８９】
図７は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
【００９０】
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
【００９１】
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
【００９２】
通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
【００９３】
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
【００９４】
プログラムが、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【００９５】
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【００９６】
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ−ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【００９７】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
【００９８】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
【００９９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１００】
例えば、以上に示したパワーコンディショナ３０は、上述の様々な構成・機能を具備する。これに代えて、パワーコンディショナ３０は、必要に応じて上述の様々な構成・機能のうちの一部を具備しない構成とすることも可能である。
【０１０１】
例えば、パワーコンディショナ３０内の検出装置６０は、電力業者の通信機器からの指令を受信したり、電力業者の通信機器に警戒信号を発信したり、他のパワーコンディショナ３１へ指令を送信したり、非常用電源２８の通信機器に警戒信号を発信したりする機能を有しない場合には、通信部７８を有しない構成としてもよい。
【０１０２】
また、例えば、電力処理部７１は、分散電源１１と系統電源１０側との間に接続された蓄電装置に対する充電電力を増加させることによって、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を低減させてもよい。蓄電装置に対する充電電力を増加させることは、蓄電装置に蓄電することや、蓄電装置にエネルギーを貯蔵することや、蓄電装置において電気的に水素を生成することなど、任意の手法を含んでもよい。また、蓄電装置に対する充電電力を増加させることは、分散電源１１から蓄電装置への充電を新たに開始することや、単独運転の可能性が検出される前から系統電源１０または分散電源１１から電力供給されていた蓄電装置への電力供給量を追加的に増加させることなど、任意の手法を含んでもよい。何れによっても、パワーコンディショナ３０に接続された接地に分散電源１１からの電流を放電することによって電力供給量を低減する場合に比べて、分散電源１１で発電した電力を有効活用することができる。
【０１０３】
また、例えば、解列処理部７２は、電力供給量を変動させた状態における系統電源１０側の電圧の単位時間当たりの変化量が基準以上であることを条件に、分散電源１１を系統電源１０側から解列すると決定してもよい。分散電源１１が単独運転状態になっている場合、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させると、分散電源１１が単独運転状態になっていない場合に比べて、系統電源１０側の電圧の単位時間当たりの変化量が大きくなると考えられる。そこで、解列処理部７２は、上記の基準として、系統電源１０側の電圧の単位時間当たりの変化量が、分散電源１１が単独運転状態になっている場合には上回る値であって、分散電源１１が単独運転状態になっていない場合には上回らない値を用いて、分散電源１１を系統電源１０側から解列するか否かを判断してもよい。
【０１０４】
また、例えば、電力処理部７１は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を徐々に変動させてもよい。この場合、電力処理部７１は、分散電源１１が単独運転を開始して電力系統から解列されるまでの規定時間、例えば高圧の場合には本出願時で1secという規定時間（本出願時には、フリッカ要因である無効電力の単位時間当たりの注入量を小さくすべく、2secから3secという規定時間に改定することも提案されている。）を最大限に使用し、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を徐々に低下させてもよい。換言すると、分散電源１１が単独運転状態になってから、パワーコンディショナ３０が分散電源１１の単独運転の疑いを検出し、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量の変動を開始するまでの所要時間を上記の規定時間から減算した残り時間を使用して、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を徐々に低下させてもよい。
【０１０５】
なお、日本電気協会によるJEAC9701-2016（系統連系規定）では、単独運転発生後、規定時間以内に、PCSは出力を停止すると共に、コンタクタを開放し、系統から解列する必要がある。本実施形態のパワーコンディショナ３０が採用している標準型単独運転検出方式の場合、上記の所要時間は、上述した、分散電源１１が単独運転状態になってからパワーコンディショナ３０が分散電源１１の単独運転の疑いを検出するまでの時間と略同程度であり、本出願時において約200msecである。
【０１０６】
パワーコンディショナ３０は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、非常用電源２８の通信機器へ警告信号を発信し、且つ、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を徐々に変動させることによって、分散電源１１が単独運転状態になっている場合には、負荷２６は主に分散電源１１から供給される電力によって動作している状態になっているため、パワーコンディショナ３０によって分散電源１１が系統電源１０側から解列される前に、負荷２６への電力供給源を非常用電源２８に切り替える時間を確保することができる。
【０１０７】
また、例えば、以上の実施形態では、第２警告処理部７６は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて変動させたパワーコンディショナ３０による電力供給量の変動量が基準以上となったことを条件として、分散電源１１側を系統電源１０側から解列する可能性があることを警告すべく、警告信号を発信するものとして説明した。これに代えて、第２警告処理部７６は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことを条件として、または、電力処理部７１が電力変換部４０を介して無効電力を電源経路に注入したことを条件として、または、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されてパワーコンディショナ３０による電力供給量を変動させたことに応じて変化した系統電源１０側の電圧が予備基準以下となったことを条件として、上記の警告信号を発信してもよい。予備基準とは、上述した、解列処理部７２が、分散電源１１を系統電源１０側から解列すると決定することに用いる、電力供給量を低減させた状態における系統電源１０側の電圧との比較のための基準よりも電圧が高い基準である。何れの場合においても、第２警告処理部７６は、系統電源１０側の電圧が、パワーコンディショナ３０から系統電源１０側への電力供給量の変動に追従して変化するタイミングよりも早いタイミングで警告信号を発信することができ、単独運転状態となっているパワーコンディショナ３０が負荷２６への電力供給を停止するまでに、負荷２６の動作を安全に停止したり、負荷２６への電力供給源を非常用電源２８に切り替えたりする時間を確保できる。
【０１０８】
ただし、電力処理部７１が電力変換部４０を介して無効電力を電源経路に注入したことを条件として警告信号を発信する場合、電源経路におけるフリッカは頻繁に生じるので、警告信号を発信する頻繁が高くなることが考えられる。警告信号を発信する頻繁が高くなると、非常用電源２８を起動させる頻度が高くなるので、非常用電源２８を使用することによるコストが嵩んだり、非常用電源２８の蓄電池を消耗したりしてしまう可能性があるので、これらの問題点を考慮して警告信号を発信する条件を調整することが好ましい。
【０１０９】
また、例えば、電力処理部７１は、予め定められた期間に複数回、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を変動させてもよい。換言すると、電力処理部７１は、一定の期間内に、無効電力を注入することによって単独運転状態であることを疑う事象が複数回生じたら、電力供給量を変動させるようにしてもよい。これにより、パワーコンディショナ３０が出力を変動させる頻度を低減させることができ、電源経路でフリッカが生じる頻度を低減させることができる。
【０１１０】
また、例えば、以上の実施形態では、電力処理部７１は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を低減させるものとして説明した。これに代えて、電力処理部７１は、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を定格電圧の範囲内で繰り返し増減させることによって、電力供給量を変動させてもよい。この場合、解列処理部７２は、電力供給量を変動させた状態における系統電源１０側の電圧の変化に応じて、より具体的には、繰り返し増減する電力供給量に追従して系統電源１０側の電圧が繰り返し増減するか否かに応じて、分散電源１１を系統電源１０側から解列するか否かを判断してもよい。この場合、解列処理部７２は、繰り返し増減する電力供給量に追従して系統電源１０側の電圧が繰り返し増減することを条件として、分散電源１１を系統電源１０側から解列すると決定してもよい。なお、当該手法は、PCS出力に周期的な有効電力変動を与えておき、単独運転移行時に現れる周期的な電圧変動を検出する有効電力変動方式とは、少なくとも単独運転の疑いが検出される前からPCS出力に周期的な有効電力変動を与えない点で異なる。
【０１１１】
なお、上記のように、電力処理部７１が、分散電源１１が単独運転している可能性があると検出されたことに応じて、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を定格電圧の範囲内で繰り返し増減させ、その後に分散電源１１を系統電源１０側から解列しないと決定された場合、電力処理部７１は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を増減させることを停止して、増減させる前の電圧供給量に戻してもよい。
【０１１２】
また、例えば、負荷２６がモータである場合、電力系統からは遮断されて分散電源１１からの電力供給量が低減されたモータは、回生電力を発生させる可能性があり、系統電源１０側の電圧の低下が起き難くなり、パワーコンディショナ３０は分散電源１１の単独運転状態を検出し難くなる可能性がある。そこで、負荷２６がモータである場合には、パワーコンディショナ３０は、分散電源１１から系統電源１０側への電力供給量を低減させると共に、モータへ、回生電力の出力を停止させる指令を出してもよい。また、この場合に、第１警告処理部７５は、誤検出が発生したことを示す警告信号に、負荷２６の情報、例えば負荷２６がモータであることを示す情報を付与して、発信してもよい。
【０１１３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１１４】
１  系統連系システム、１０  系統電源、１１、１３  分散電源、１５  通信ネットワーク、２０  ローカルエリア、２１  電力線、２２  系統側遮断器、２３  抵抗、２４  インダクタンス、２５  ラインインピーダンス、２６  負荷、２８  非常用電源、３０、３１  パワーコンディショナ、４０  電力変換部、４２  インバータ、４４  インバータ制御部、５０  連系リレー、６０  検出装置、６１  制御部、６３  第１検出部、６４  格納部、６６  第２検出部、７１  電力処理部、７２  解列処理部、７３  指令処理部、７５  第１警告処理部、７６  第２警告処理部、７８  通信部、９０  電流検出部、２２００  コンピュータ、２２０１  ＤＶＤ−ＲＯＭ、２２１０  ホストコントローラ、２２１２  ＣＰＵ、２２１４  ＲＡＭ、２２１６  グラフィックコントローラ、２２１８  ディスプレイデバイス、２２２０  入／出力コントローラ、２２２２  通信インタフェース、２２２４  ハードディスクドライブ、２２２６  ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、２２３０  ＲＯＭ、２２４０  入／出力チップ、２２４２  キーボード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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