(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用変圧器の二次側から第１の遮断器を介して配電線に電力を供給する配電用変電所において、商用電源の所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を供給する信号源と、前記注入信号を変圧して前記電力用変圧器の二次側の零相回路に注入する第１の計器用変圧器と、を有する信号注入装置と、
第２の遮断器を介して前記配電線に連系される分散電源を有する需要家設備において、前記配電線の零相電圧を検出する第２の計器用変圧器を有し、前記零相電圧に含まれる前記注入信号の成分を検出する信号検出装置と、
を備えることを特徴とする分散電源の単独運転検出システム。
【請求項２】
前記信号源は、
前記電力用変圧器の二次側の何れか１相に接続されたサイリスタと、
前記所定の位相で前記サイリスタを点弧する位相制御回路と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項３】
前記位相制御回路は、前記電力用変圧器の二次側の前記サイリスタが接続されていない相に応じて前記サイリスタを点弧することを特徴とする請求項２に記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項４】
前記信号源は、前記所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する矩形波を前記注入信号として供給することを特徴とする請求項１に記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項５】
前記信号源は、前記所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有するのこぎり波を前記注入信号として供給することを特徴とする請求項１に記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項６】
前記信号注入装置を複数備え、
前記配電線には、複数の前記電力用変圧器の二次側から電力が供給され、
前記信号注入装置は、互いに同期する前記注入信号を前記零相回路にそれぞれ注入することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れかに記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項７】
前記信号検出装置が前記注入信号の成分を検出しない場合に、前記第２の遮断器を開極して前記分散電源を前記配電線から解列する継電器をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項８】
電力用変圧器の二次側から配電線に電力を供給する配電用変電所において、
商用電源の所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を発生し、
前記電力用変圧器の二次側の零相回路に前記注入信号を注入し、
前記配電線に連系される分散電源を有する需要家設備において、
前記配電線の零相電圧を検出し、
前記零相電圧に含まれる前記注入信号の成分が検出されない場合に、前記分散電源の単独運転を検出することを特徴とする分散電源の単独運転検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源の単独運転検出システムおよび単独運転検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、配電線には、自然エネルギーを利用した小規模な発電設備や、コジェネレーション設備などの分散（型）電源が連系されている。このような配電系統において、電力会社の変電所からの配電線への電力の供給が停止した場合には、感電事故などを防止するため、分散電源を配電線から解列し、単独運転を防止する必要がある。  
例えば、特許文献１では、需要家設備への引込線に配電系統の基本波の非整数倍の中間次数の高調波電流を注入し、受電点において当該中間次数の高調波電圧を計測することによって、分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置が開示されている。そして、単独運転を検出した場合には、需要家設備の遮断器を開極して、分散電源を配電線から解列することができる。  
このようにして、分散電源を有する需要家設備において、高調波の注入および計測を行うことによって、分散電源の単独運転を検出し、単独運転による感電事故などを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような単独運転検出装置をすべての需要家設備に備えることは設置コストが大きくなる。また、需要家設備において、それぞれ高調波を注入した場合、高調波同士の干渉によって単独運転を検出できないだけでなく、配電系統の基本波に影響を与える可能性もあり得る。  
そのため、分散電源が普及し、配電線に連系される分散電源が増加するほど、単独運転検出装置を各需要家設備に導入することが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、電力用変圧器の二次側から第１の遮断器を介して配電線に電力を供給する配電用変電所において、商用電源の所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を供給する信号源と、前記注入信号を変圧して前記電力用変圧器の二次側の零相回路に注入する第１の計器用変圧器と、を有する信号注入装置と、第２の遮断器を介して前記配電線に連系される分散電源を有する需要家設備において、前記配電線の零相電圧を検出する第２の計器用変圧器を有し、前記零相電圧に含まれる前記注入信号の成分を検出する信号検出装置と、を備えることを特徴とする分散電源の単独運転検出システムである。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配電系統に影響を与えず、低コストで分散電源の単独運転を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態における分散電源の単独運転検出システムの構成を示す回路ブロック図である。
【図２】信号源１１ａの具体的な構成の一例を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、配電用変電所における３相交流の１相と電力用変圧器２の二次側の零相回路に注入される注入信号ｖ１との関係の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態において、需要家設備における３相交流の１相と検出される検出信号Ｖｄｔとの関係の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、他の需要家設備における３相交流の１相と検出される検出信号Ｖｄｔとの関係の一例を示す模式図である。
【図６】非接地方式における信号注入装置の他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図７】抵抗接地方式における信号注入装置の構成例を示す回路ブロック図である。
【図８】消弧リアクトル接地方式における信号注入装置の構成例を示す回路ブロック図である。
【図９】補償リアクトル接地方式における信号注入装置の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１０】信号検出装置の他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１１】信号検出装置のさらに他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１２】サイリスタを用いた信号源の他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１３】図１２に示した信号源を用いた場合における３相交流と注入信号ｖ１との関係の一例を示す模式図である。
【図１４】サイリスタを用いた信号源のさらに他の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１５】図１４に示した信号源を用いた場合における３相交流と注入信号ｖ１との関係の一例を示す模式図である。
【図１６】矩形波（方形波）を出力する信号源の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１７】図１６に示した信号源を用いた場合における３相交流の１相と注入信号ｖ１との関係の一例を示す模式図である。
【図１８】のこぎり波（鋸歯状波）を出力する信号源の構成例を示す回路ブロック図である。
【図１９】図１８に示した信号源を用いた場合における３相交流の１相と注入信号ｖ１との関係の一例を示す模式図である。
【図２０】本発明の第２実施形態における分散電源の単独運転検出システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＜第１実施形態＞
＝＝＝単独運転検出システムの構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態における分散電源の単独運転検出システムの構成について説明する。ここでは、配電用変電所の１つの電力用変圧器２から配電線５に電力が供給され、当該配電線５に１つの分散電源８が連系されている配電系統の場合について説明する。
【００１１】
図１に示されている単独運転検出システムは、配電用変電所に設置された信号注入装置１ａ、電力用変圧器２、および遮断器３と、需要家設備に設置された継電器６、遮断器７、分散電源８、および信号検出装置９ａとを含んで構成されている。
【００１２】
電力用変圧器２は、一例として、Ｙ−Ｙ−Δ結線の変圧器であるものとする。また、電力用変圧器２の一次Ｙ巻線および二次Ｙ巻線は、それぞれ一次側母線２１および二次側母線２２に接続されている。そして、二次側母線２２には、遮断器３（第１の遮断器）を介して配電線５が接続されている。
【００１３】
信号注入装置１ａは、信号源１１ａおよび計器用変圧器１２（第１の計器用変圧器）を含んで構成されている。また、計器用変圧器１２の一次巻線には、信号源１１ａが接続されている。さらに、計器用変圧器１２の二次巻線の一端は、電力用変圧器２の二次側中性点に接続され、他端は、接地されている。
【００１４】
図２に示すように、信号源１１ａは、サイリスタ１１１および位相制御回路１１２を含んで構成されている。また、サイリスタ１１１は、二次側母線２２の１相に接続されている。さらに、位相制御回路１１２には、当該１相の電圧信号（または電流信号）が入力され、位相制御回路１１２の出力は、サイリスタ１１１のゲートに接続されている。
【００１５】
なお、図２においては、サイリスタ１１１のカソードがＲ相に接続され、当該Ｒ相の電圧Ｒ０が位相制御回路１１２に入力されているが、これに限定されるものではない。サイリスタ１１１は、Ｓ相やＴ相に接続されてもよく、信号源１１ａが出力すべき信号に応じて、適宜アノードが二次側母線２２に接続される場合や、双方向サイリスタが用いられる場合もある。
【００１６】
分散電源８は、発電機８１および電力用変圧器８２を含んで構成されている。また、電力用変圧器８２は、一例として、Δ−Ｙ結線の変圧器であるものとする。さらに、電力用変圧器８２のΔ巻線には、発電機８１が接続され、Ｙ巻線は、遮断器７（第２の遮断器）を介して配電線５に接続されている。
【００１７】
信号検出装置９ａは、計器用変圧器９１（第２の計器用変圧器）および抵抗９３を含んで構成されている。また、計器用変圧器９１の一次巻線の一端は、電力用変圧器８２の二次側中性点に接続され、他端は、接地されている。さらに、計器用変圧器９１の二次巻線から出力される零相電圧は、抵抗９３の両端電圧として検出され、検出信号Ｖｄｔとして出力されている。そして、検出信号Ｖｄｔは、継電器６に入力され、継電器６から出力される遮断指令信号Ｓｏｐは、遮断器７に入力されている。
【００１８】
＝＝＝単独運転検出システムの動作＝＝＝
次に、図３ないし図５を適宜参照して、本実施形態における分散電源の単独運転検出システムの動作について説明する。
【００１９】
配電用変電所の電力用変圧器２は、例えば、一次側母線２１から数十ないし百数十ｋＶ程度の電圧を受電し、数ｋＶ程度の電圧に変換して二次側母線２２に送出する。また、信号注入装置１ａの信号源１１ａは、商用電源の所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を生成する。さらに、計器用変圧器１２は、一次側に入力される当該注入信号を変圧して、注入信号ｖ１として電力用変圧器２の二次側中性点に入力する。そして、当該注入信号ｖ１は、電力用変圧器２の二次側の零相回路に注入されて３相交流の各相に重畳され、注入信号ｖ１が注入された３相交流は、遮断器３を介して配電線５に供給される。
【００２０】
ここで、一例として、二次側母線２２のＲ相の電圧Ｒ０（実線）と、カソードがＲ相に接続されたサイリスタ１１１を位相角２７０°で点弧する場合の注入信号ｖ１（短破線）との関係を図３に示す。図３に示すように、この場合の注入信号ｖ１は、点弧角α＝９０°の負の半波整流波形となっている。なお、図３、図１３、図１５、図１７、および図１９において、３相交流と注入信号ｖ１とは、縦軸（振幅）の尺度が異なっており、実際の注入信号ｖ１は、３相交流に対して十分に小さく、注入信号ｖ１による３相交流の歪みは十分に小さくなっている。また、図３において、θ０は、注入信号ｖ１の立ち下りエッジからゼロ点までの位相角を示しており、θ０＝１８０°−αとなっている。
【００２１】
前述したように、需要家設備の分散電源８は、電力用変圧器８２のＹ巻線が遮断器７を介して配電線５に接続されている。したがって、電力用変圧器８２は、発電機８１の発電電圧を、配電線５からの受電電圧と整合するように変圧している。なお、配電線５から需要家設備への引き込み線は、他の電力用変圧器（不図示）などを介して負荷（不図示）に接続され、当該負荷には、配電線５および／または分散電源８から電力が供給される。
【００２２】
信号検出装置９ａの計器用変圧器９１は、一次巻線の一端が電力用変圧器８２の二次側中性点に接続されており、配電線５の零相電圧を検出して出力する。そして、当該零相電圧は、図４および図５に示すように、計器用変圧器９１の変圧比に応じた振幅の検出信号Ｖｄｔ（短破線）として検出される。
【００２３】
しかしながら、遮断器３が開極し、配電用変電所からの配電線５への電力の供給が停止すると、需要家設備では、注入信号ｖ１が重畳された３相交流を受電しなくなるため、検出信号Ｖｄｔが検出されなくなる。したがって、信号検出装置９ａが検出信号Ｖｄｔを検出しない場合に、分散電源８の単独運転を検出することができる。そして、継電器６は、検出信号Ｖｄｔが入力されない場合に、遮断指令信号Ｓｏｐを出力して遮断器７を開極し、分散電源８を配電線５から解列する。
【００２４】
このようにして、配電用変電所において、商用電源の所定の位相に同期する注入信号ｖ１を電力用変圧器２の二次側の零相回路に注入し、需要家設備において、零相電圧に含まれる注入信号ｖ１の成分を検出信号Ｖｄｔとして検出することによって、分散電源８の単独運転を検出することができる。また、検出信号Ｖｄｔが検出されない場合に、分散電源８の単独運転を検出し、分散電源８を配電線５から解列することによって、単独運転による感電事故などを防止することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、注入信号ｖ１は、所定の位相に立ち下りエッジを有し、検出信号Ｖｄｔの立ち下りエッジからゼロ点までの位相角を求めることができる。さらに、当該位相角から、需要家設備におけるＲ相の電圧Ｒ０’（図４および図５の実線）と、配電用変電所におけるＲ相の電圧Ｒ０との相差角を求めることもできる。例えば、図４および図５に示した需要家設備における検出信号Ｖｄｔの立ち下りエッジからゼロ点までの位相角をそれぞれθ１およびθ２とすると、配電用変電所に対する相差角は、それぞれθ１−θ０およびθ２−θ０となる。
【００２６】
これらの相差角は、それぞれの需要家設備における３相交流の配電用変電所に対する位相遅れまたは位相進みを示しているため、分散電源８から配電系統への逆潮流の検出などに用いることができる。また、分散電源８が太陽光発電などのように直流電源である場合や、分散電源８が蓄電池を備える場合など、直流電力を交流電力に変換する必要がある場合には、当該相差角をパワーコンディショナにおける有効電力や無効電力の制御に用いることもできる。
【００２７】
＝＝＝信号注入装置および信号検出装置の他の構成例＝＝＝
図１に示した分散電源の単独運転検出システムにおいて、信号注入装置１ａは、非接地方式の電力用変圧器２の二次側中性点に、計器用変圧器１２を介して注入信号ｖ１を入力しているが、これに限定されるものではない。  
例えば図６に示す信号注入装置１ｂのように、接地形計器用変圧器１３（第１の計器用変圧器）を用いて、オープンデルタに信号源１１ａを接続し、Ｙ巻線を二次側母線２２に接続してもよい。図６においても、図１と同様に、電力用変圧器２は、非接地方式となっているが、二次側がΔ結線の場合であっても零相回路に注入信号ｖ１を注入することができ、汎用性が高い構成となっている。
【００２８】
また、電力用変圧器２が抵抗接地方式の場合には、例えば図７に示す信号注入装置１ｃのように、計器用変圧器１２の二次巻線の両端を抵抗１４の両端に接続することによって、電力用変圧器２の二次側の零相回路に注入信号ｖ１を注入することができる。同様に、電力用変圧器２が消弧リアクトル接地方式の場合には、例えば図８に示す信号注入装置１ｄのように、計器用変圧器１２の二次巻線の両端をリアクトル１５の両端に接続する。さらに、電力用変圧器２が補償リアクトル接地方式の場合には、例えば図９に示す信号注入装置１ｅのように、抵抗１４およびリアクトル１５と並列に信号源１１ａを接続する。
【００２９】
なお、抵抗接地方式および消弧リアクトル接地方式の場合に接地形計器用変圧器１３を用いる構成とすることや、補償リアクトル接地方式の場合に計器用変圧器１２を用いる構成とすることもできる。  
一方、信号検出装置９ａは、電力用変圧器８２の二次側中性点から、計器用変圧器９１を介して零相電圧を検出しているが、これに限定されるものではない。特に、地絡事故を検出する地絡過電圧継電器や地絡方向継電器などを備える需要家設備においては、既設の零相電圧の検出手段を利用することができる。  
例えば図１０に示す信号検出装置９ｂのように、コンデンサ９４ないし９７および計器用変圧器９１からなるコンデンサ形零相電圧検出装置を用いて、零相電圧を検出することができる。また、例えば図１１に示す信号検出装置９ｃのように、オープンデルタに制限抵抗が接続された接地形計器用変圧器９８を用いて、零相電圧を検出することもできる。
【００３０】
＝＝＝信号源の他の構成例＝＝＝
図２に示した信号源１１ａは、サイリスタ位相制御によって点弧角α＝９０°の負の半波整流波形を生成し、Ｒ相の位相角２７０°に立ち下がりエッジを有する注入信号を生成しているが、これに限定されるものではない。  
例えば図１２に示す信号源１１ｂないし１１ｄのように、サイリスタが接続されていない相の電圧信号（または電流信号）を用いることによって、点弧角α＝６０°や１２０°の整流波形を生成することができる。当該信号源１１ｂないし１１ｄは、少数の電力用電子部品で構成することができるため、分散電源の単独運転検出システムの信頼性の向上を図ることができる。
【００３１】
信号源１１ｂないし１１ｄにおいて、各位相制御回路１１３は、計器用変圧器１１３１の二次側にダイオード１１３２、および抵抗１１３３、１１３４がループ状に接続されており、抵抗１１３４の両端にサイリスタ１１１のゲートおよびカソードが接続されている。また、信号源１１ｂでは、サイリスタ１１１のアノードをＲ相に接続し、Ｓ相の電圧Ｓ０を計器用変圧器１１３１の一次側に入力することによって、点弧角α＝１２０°の正の半波整流波形を生成し、Ｒ相の位相角１２０°に立ち上がりエッジを有する注入信号を生成する。同様に、信号源１１ｃおよび１１ｄでは、それぞれＳ相およびＴ相の位相角１２０°に立ち上がりエッジを有する注入信号を生成する。
【００３２】
図１３は、３相交流の各相と、信号源１１ｂないし１１ｄの出力を合成して生成される注入信号ｖ１との関係を示している。当該注入信号ｖ１は、商用電源の１周期に、互いに位相が１２０°ずつずれた３相分の立ち上がりエッジを有するため、分散電源８の単独運転の検出のほか、各立ち上がりエッジの有無によって配電用変電所から需要家設備などに情報を伝送することもできる。また、信号源１１ａの場合と同様に、配電用変電所に対する相差角を求め、分散電源８から配電系統への逆潮流の検出や、パワーコンディショナにおける有効電力や無効電力の制御などに用いることができる。
【００３３】
さらに、例えば図１４に示す信号源１１ｅないし１１ｆのように、抵抗１１３３または１１３４を可変抵抗とすることによって、２相の点弧を可変とし、固定された１相の点弧との時間差を配電用変電所からの情報として伝送することもできる。一例として、Ｒ相の点弧角をαＲ＝１２０°に固定し、Ｓ相の点弧角を可変抵抗ＶＲ１によってαＳ＝１２０°±３０°の範囲で可変とし、Ｔ相の点弧角を可変抵抗ＶＲ２によってαＴ＝１２０°±３０°の範囲で可変とすることができる。  
この場合、図１５に示すように、Ｒ相とＳ相との立ち上がりエッジの時間差ＴＲＳ、およびＲ相とＴ相との立ち上がりエッジの時間差ＴＲＴを求め、それぞれ
ＴＲＳ＝（１／ｆ）・（１２０°／３６０°）＋β、
ＴＲＴ＝（１／ｆ）・（２４０°／３６０°）＋γ
のように可変情報βおよびγを算出することができる。なお、ｆは商用電源周波数であり、βおよびγは、
−（１／ｆ）・（３０°／３６０°）≦β，γ≦（１／ｆ）・（３０°／３６０°）
の範囲となる。
【００３４】
このように２相の点弧を可変とすることによって、固定された１相の点弧との時間差による２つの可変情報（アナログ情報）と、固定された１相の立ち上がりエッジの有無による１つの固定情報（２値情報）とを伝送することができる。特に、２つの可変情報を用いることによって、有効電力や無効電力の制御をより詳細に行うことができる。さらに、全波整流波形を生成することによって、５つの可変情報と１つの固定情報とを伝送することができる。
【００３５】
なお、サイリスタ位相制御では、位相角０°や１８０°に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を生成することはできない。一方、例えば図１６および図１８にそれぞれ示す信号源１１ｇおよび１１ｈのように、矩形波（方形波）やのこぎり波（鋸歯状波）を生成することによって、位相角０°に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を生成することができる。
【００３６】
信号源１１ｇにおいて、制御回路１１４は、それぞれダイオードが逆並列に接続されたＮＰＮトランジスタＴ１ないしＴ４をオン・オフ制御することによって、例えば図１７に示すように、位相角０°に立ち下がりエッジを有する矩形波を生成することができる。また、信号源１１ｈにおいて、制御回路１１５は、スイッチ回路Ｓ１をオン・オフ制御し、定電流で充電されるコンデンサＣ１を、抵抗Ｒ１を介して放電することによって、例えば図１９に示すように、位相角０°に立ち下がりエッジを有するのこぎり波を生成することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
＝＝＝単独運転検出システムの構成＝＝＝
以下、図２０を参照して、本発明の第２の実施形態における分散電源の単独運転検出システムの構成について説明する。ここでは、複数（２つ）の電力用変圧器１０２および４０２から配電線に電力が供給され、当該配電線に複数（３つ）の分散電源１０８、２０８、および３０８が連系されている配電系統の場合について説明する。なお、複数の電力用変圧器が同一の変電所に設置されていてもよく、変電所２および３のように、電力用変圧器を備えない変電所があってもよい。
【００３８】
図２０において、（配電用）変電所１には、信号注入装置１０１、電力用変圧器１０２、および遮断器１０３が設置され、図１の配電用変電所と同様の構成となっている。また、同様に、変電所４には、信号注入装置４０１、電力用変圧器４０２、および遮断器４０３が設置され、図１の配電用変電所と同様の構成となっている。  
一方、変電所２には、遮断器２０３および２０４が設置され、変電所３には、遮断器３０３および３０４が設置されている。また、変電所１から遮断器１０３を介して引き出された配電線と、変電所４から遮断器４０３を介して引き出された配電線とは、遮断器２０３、２０４、３０３、および３０４を介して互いに接続されている。
【００３９】
需要家（設備）１には、遮断器１０７、分散電源１０８、および信号検出装置１０９が設置され、図１の需要家設備と同様の構成となっている。また、同様に、需要家２には、遮断器２０７、分散電源２０８、および信号検出装置２０９が設置され、図１の需要家設備と同様の構成となっている。さらに、同様に、需要家３には、遮断器３０７、分散電源３０８、および信号検出装置３０９が設置され、図１の需要家設備と同様の構成となっている。なお、図２０においては、各遮断器に遮断指令信号Ｓｏｐを入力する継電器は、図示されていない。
【００４０】
変電所１から遮断器１０３を介して引き出された配電線には、遮断器１０７を介して分散電源１０８が接続されている。また、変電所２から遮断器２０４を介して引き出された配電線には、遮断器２０７を介して分散電源２０８が接続されている。さらに、変電所４から遮断器４０３を介して引き出された配電線には、遮断器３０７を介して分散電源３０８が接続されている。
【００４１】
＝＝＝単独運転検出システムの動作＝＝＝
次に、本実施形態における分散電源の単独運転検出システムの動作について説明する。  
変電所１の電力用変圧器１０２および変電所４の電力用変圧器４０２は、電力用変圧器２と同様に、例えば、一次側母線から数十ないし百数十ｋＶ程度の電圧を受電し、数ｋＶ程度の電圧に変換して二次側母線に送出する。また、信号注入装置１０１は、電力用変圧器１０２の二次側の零相回路に注入信号ｖ１を注入し、信号注入装置４０１は、電力用変圧器４０２の二次側の零相回路に注入信号ｖ４を注入する。なお、注入信号ｖ１およびｖ４は、いずれも商用電源の所定の位相に同期するため、互いに同期している。
【００４２】
注入信号ｖ１およびｖ４が注入された３相交流は、遮断器１０３および４０３を介して配電線（網）に供給される。そして、信号検出装置１０９、２０９、および３０９は、配電線の零相電圧に含まれる注入信号ｖ１およびｖ４の成分を、検出信号Ｖｄｔとして検出する。
【００４３】
本実施形態では、需要家ごとに分散電源の単独運転を検出する条件が異なっている。  
例えば、需要家１の分散電源１０８は、変電所１の遮断器１０３が開極しても、変電所４から変電所３および２を介して電力が供給されている間は単独運転とならない。したがって、遮断器１０３に加えて、遮断器２０３、２０４、３０３、３０４、および４０３の少なくとも１つが開極した場合に、信号検出装置１０９が検出信号Ｖｄｔを検出しなくなり、分散電源１０８の単独運転を検出することができる。そして、遮断器１０７には、継電器（不図示）から遮断指令信号Ｓｏｐが入力され、分散電源１０８を配電線から解列する。
【００４４】
また、需要家２においては、遮断器１０３、２０３、および２０４の少なくとも１つと、遮断器３０３、３０４、および４０３の少なくとも１つとが開極した場合に、分散電源２０８の単独運転を検出することができる。さらに、需要家３においては、遮断器４０３に加えて、遮断器１０３、２０３、３０３、および３０４の少なくとも１つが開極した場合に、分散電源３０８の単独運転を検出することができる。
【００４５】
このようにして、互いに同期する注入信号ｖ１およびｖ４をそれぞれ電力用変圧器の二次側の零相回路に注入し、各信号検出装置が零相電圧に含まれる注入信号ｖ１およびｖ４の成分を検出信号Ｖｄｔとして検出することによって、各分散電源の単独運転を検出することができる。また、検出信号Ｖｄｔが検出されない場合に、各分散電源の単独運転を検出し、配電線から解列することによって、単独運転による感電事故などを防止することができる。
【００４６】
以上から明らかなように、本実施形態の分散電源の単独運転検出システムにおいては、配電線に電力を供給する電力用変圧器ごとに信号注入装置が設けられ、信号検出装置のみを分散電源ごとに設ければよい。したがって、単独運転検出装置の設置コストを低減することができる。
【００４７】
前述したように、図１に示した分散電源の単独運転検出システムにおいて、配電用変電所において電力用変圧器２の二次側の零相回路に商用電源の所定の位相に同期する注入信号ｖ１を注入し、需要家設備において配電線５の零相電圧に含まれる注入信号ｖ１の成分を検出することによって、配電系統に影響を与えず、低コストで分散電源８の単独運転を検出することができる。
【００４８】
また、商用電源の所定の位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号ｖ１を注入することによって、配電用変電所に対する相差角を求め、分散電源８から配電系統への逆潮流の検出や、パワーコンディショナにおける有効電力や無効電力の制御などに用いることができる。
【００４９】
また、サイリスタ位相制御によって整流波形を生成することによって、点弧角に対応する位相に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を生成することができる。
【００５０】
また、サイリスタ位相制御において、サイリスタが接続されていない相の電圧信号（または電流信号）に応じてサイリスタを点弧することによって、注入信号の信号源を少数の電力用電子部品で構成することができ、分散電源の単独運転検出システムの信頼性の向上を図ることができる。
【００５１】
また、注入信号として矩形波やのこぎり波を生成することによって、位相角０°や１８０°に立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを有する注入信号を生成することもできる。
【００５２】
また、図２０に示した分散電源の単独運転検出システムにおいて、互いに同期する注入信号ｖ１およびｖ４をそれぞれ電力用変圧器の二次側の零相回路に注入し、各信号検出装置が零相電圧に含まれる注入信号ｖ１およびｖ４の成分を検出することによって、配電線に複数の電力用変圧器から電力が供給されている場合でも、配電系統に影響を与えず、低コストで各分散電源の単独運転を検出することができる。
【００５３】
また、信号検出装置が検出信号Ｖｄｔを検出しない場合に、分散電源を配電線から解列することによって、単独運転による感電事故などを防止することができる。
【００５４】
また、需要家設備において配電線の零相電圧に含まれる注入信号ｖ１の成分を検出することによって、配電用変電所の電力用変圧器の二次側の零相回路に注入された商用電源の所定の位相に同期する注入信号ｖ１を利用して、注入信号ｖ１の成分が検出されない場合に、分散電源の単独運転を検出することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１ａ〜１ｅ  信号注入装置
２          電力用変圧器
３、７      遮断器
５          配電線
６          継電器
８          分散電源
９ａ〜９ｃ  信号検出装置
１１ａ〜１１ｈ  信号源
１２        計器用変圧器
１３        接地形計器用変圧器
１４        抵抗
１５        リアクトル
２１        一次側母線
２２        二次側母線
８１        発電機
８２        電力用変圧器
９１        計器用変圧器
９３        抵抗
９４〜９７  コンデンサ
９８        接地形計器用変圧器
１０１、４０１  信号注入装置
１０２、４０２  電力用変圧器
１０３、２０３、２０４、３０３、３０４、４０３  遮断器
１０７、２０７、３０７  遮断器
１０８、２０８、３０８  分散電源
１０９、２０９、３０９  信号検出装置
１１１          サイリスタ
１１２、１１３  位相制御回路
１１４、１１５  制御回路
１１３１            計器用変圧器
１１３２            ダイオード
１１３３、１１３４  抵抗
ＶＲ１、ＶＲ２  可変抵抗
Ｔ１〜Ｔ４  ＮＰＮトランジスタ
Ｓ１        スイッチ回路
Ｒ１        抵抗
Ｃ１        コンデンサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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