(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に複数台接続されて連系運転中の分散型電源が電力系統から解列して単独運転状態になったことを、出力設定値に周期的かつ微小な変動信号が重畳されている各分散型電源の電気量情報から検出し、当該分散型電源を受電点にて解列して自立運転させるか、またはその運転を停止させるように制御する複数台分散型電源の運転制御装置において、
１台の分散型電源の出力設定値に重畳する前記変動信号の振幅、周波数または位相を、前記１台の分散型電源の電気量情報及び他の分散型電源から送信される電気量情報に基づいて制御し、
前記１台の分散型電源の電気量情報から当該分散型電源の単独運転状態を検出することを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項２】
電力系統に複数台接続されて連系運転中の分散型電源が電力系統から解列して単独運転状態になったことを、出力設定値に周期的かつ微小な変動信号が重畳されている各分散型電源の電気量情報から検出し、当該分散型電源を受電点にて解列して自立運転させるか、またはその運転を停止させるように制御する複数台分散型電源の運転制御装置において、
１台の分散型電源の出力設定値に重畳する前記変動信号の振幅、周波数または位相を、前記１台の分散型電源の電気量情報及び他の分散型電源から送信される電気量情報に基づいて制御し、
前記他の分散型電源の電気量情報から当該分散型電源の単独運転状態を検出することを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項３】
電力系統に複数台接続されて連系運転中の分散型電源が電力系統から解列して単独運転状態になったことを、出力設定値に周期的かつ微小な変動信号が重畳されている各分散型電源の電気量情報から検出し、当該分散型電源を受電点にて解列して自立運転させるか、またはその運転を停止させるように制御する複数台分散型電源の運転制御装置において、
１台の分散型電源の出力設定値に重畳する前記変動信号の振幅、周波数または位相を、前記１台の分散型電源の電気量情報及び他の分散型電源から送信される電気量情報に基づいて制御し、
前記１台の分散型電源及び前記他の分散型電源の電気量情報から当該分散型電源の単独運転状態を検出することを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項４】
請求項１，２または３に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、
各分散型電源の上位系統側に設けられた配電用変電所の遮断器開閉情報を更に加味して単独運転状態を検出することを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項５】
請求項１，２，３または４に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、
全地球的測位システムを用いて取得した時刻情報を前記電気量情報に付加したことを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項６】
請求項１，２，３，４または５に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、
前記電気量情報は受電点における各分散型電源の出力電圧、電流であり、この電気量情報を各分散型電源の相互間で送受信することを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、
前記電気量情報は受電点における各分散型電源の出力電圧、電流であり、この電気量情報及び遮断器開閉情報を、配電用変電所及び各分散型電源の相互間で送受信することを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、
送受信手段として公衆回線を用いることを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、
送受信手段としてスペクトラム拡散通信を用いることを特徴とする複数台分散型電源の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に接続された複数台の分散型電源が単独運転になったことを検出し、当該分散型電源を系統から解列して自立運転させるか、もしくはその運転を停止させるための運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上位系統から配電用変電所を介して配電線に複数台の分散型電源が接続されている電力系統において、何らかの原因により配電用変電所の遮断器が開となった場合（これにより、分散型電源は単独運転状態となる）、この遮断器よりも下位に接続されている一般需要家等の外部負荷は本来停電となるべきであるが、配電線に接続されている各分散型電源をそのまま単独運転させると、上記外部負荷には引き続き給電されることになる。
この状態は、配電用変電所の遮断器開によってその下位系統が当然停電していると思い込んでいる保守要員等にとって極めて危険な状態であり、また、単独運転状態の分散型電源から外部負荷へ不安定な電力が供給されるおそれもあるため、このような単独運転状態を確実に検出し、分散型電源が接続されている受電点の遮断器を開として分散型電源を系統から解列したうえで所内自立運転させるか、もしくはその運転を停止させる必要がある。
【０００３】
上述した分散型電源の単独運転を検出する際には、系統のインピーダンスや負荷の状態等を考慮し、必要な時間内に確実に検出できることや、頻繁な不要解列を生じさせない検出感度であること、能動信号は系統への影響が実質的に問題にならない程度のものであること等が求められている。
【０００４】
これに対し、分散型電源の出力電圧設定値に周期的かつ微小な変動信号を常時重畳し、受電点の周波数変化を監視することにより単独運転を検出する方式も知られている（例えば「同期発電機用単独運転検出機能の等価変換手法−無効電力変動方式と無効電力補償方式−」（電気学会論文誌Ｂ，１１９巻１号，平成１１年）参照）。
この方式によれば、受電点の電力潮流がほぼゼロの状態でも検出可能であり、検出不感帯を持たないという利点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述した受電点の周波数変化から分散型電源の単独運転を検出する方式において、各分散型電源の出力電圧設定値には他の分散型電源と無関係に変動信号が重畳されるため、これらの変動信号を含む出力電圧が互いに干渉し合う結果、受電点の周波数変動量が低下する場合があり、単独運転検出感度が低くなるという問題があった。
更に、複数台の分散型電源からの無秩序な変動信号の重畳によって系統の電圧変動が大きくなり、電力品質に悪影響を与えるという不都合もあった。
【０００６】
そこで本発明の解決課題は、単独運転を高感度に検出すると共に、電力品質の低下を防止することができる複数台分散型電源の運転制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、電力系統に複数台接続されて連系運転中の分散型電源が電力系統から解列して単独運転状態になったことを、出力設定値に周期的かつ微小な変動信号が重畳されている各分散型電源の電気量情報から検出し、当該分散型電源を受電点にて解列して自立運転させるか、またはその運転を停止させるように制御する複数台分散型電源の運転制御装置において、１台の分散型電源の出力設定値に重畳する前記変動信号の振幅、周波数または位相を、前記１台の分散型電源の電気量情報及び他の分散型電源から送信される電気量情報に基づいて制御し、前記１台の分散型電源の電気量情報から当該分散型電源の単独運転状態を検出するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、１台の分散型電源の出力設定値に重畳する前記変動信号の振幅、周波数または位相を、前記１台の分散型電源の電気量情報及び他の分散型電源から送信される電気量情報に基づいて制御し、前記他の分散型電源の電気量情報から当該分散型電源の単独運転状態を検出するものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、１台の分散型電源の出力設定値に重畳する前記変動信号の振幅、周波数または位相を、前記１台の分散型電源の電気量情報及び他の分散型電源から送信される電気量情報に基づいて制御し、前記１台の分散型電源及び前記他の分散型電源の電気量情報から単独運転状態を検出するものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１，２または３に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、各分散型電源の上位系統側に設けられた配電用変電所の遮断器開閉情報を更に加味して単独運転状態を検出するものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３または４に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、全地球的測位システム（ＧＰＳ）を用いて取得した時刻情報を前記電気量情報に付加したものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１，２，３，４または５に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、前記電気量情報は受電点における各分散型電源の出力電圧、電流であり、この電気量情報を各分散型電源の相互間で送受信するものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項４に記載した複数台分散型電源の運転制御装置において、前記電気量情報は受電点における各分散型電源の出力電圧、電流であり、この電気量情報及び遮断器開閉情報を、配電用変電所及び各分散型電源の相互間で送受信するものである。
【００１４】
なお、請求項６または７における電気量情報や遮断器開閉情報の送受信手段としては、請求項８に記載するように公衆回線を用いたり、請求項９に記載するようにスペクトラム拡散通信を用いるとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、実施形態の構成を示す系統図である。図において、１は配電線であり、配電用変電所２を介して上位系統（無限大母線）３に接続されている。なお、配電用変電所２は変圧器Ｔｒ及び遮断器４0を備えている。
【００１６】
配電線１には、受電点遮断器４1，４2，……，４n、発電機遮断器５1，５2，……，５nを介して、分散型電源としての同期発電機等の発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnがそれぞれ接続されている。また、発電機遮断器５1，５2，……，５nの配電線１側には、所内負荷７1，７2，……，７nがそれぞれ接続されており、各発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnから電力が供給されている。なお、８は配電線１に接続された一般需要家等の外部負荷であり、平常時は配電用変電所２から直接、電力が供給されている。
【００１７】
受電点遮断器４1，４2，……，４nと発電機遮断器５1，５2，……，５nとの間、すなわち受電点には、計器用変圧器ＰＴ及び変流器ＣＴが接続されており、発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnから出力される電圧、電流の電気量情報が検出されるようになっている。
これらの電気量情報は、各発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnに対応して設けられた単独運転検出機能を有した装置６1，６2，……，６nに入力されており、これらの装置６1，６2，……，６nからは、各発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの出力電圧設定値に重畳する周期的かつ微小な変動信号が出力されている。
更に、各装置６1，６2，……，６nからは、受電点遮断器４1，４2，……，４n、発電機遮断器５1，５2，……，５nへの解列指令、発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnへの停止指令がそれぞれ出力されるようになっている。
【００１８】
一方、ＳＴは全地球的測位システム（ＧＰＳ）を構成するための人工衛星であり、この人工衛星ＳＴから送信される時刻情報がＧＰＳアンテナＡＴ0，ＡＴ1，ＡＴ2，……，ＡＴnを介して配電用変電所２及び各装置６1，６2，……，６n内の制御部に送られている。これらの制御部は、時刻情報を受信して電気量情報に付加する機能を有する。
【００１９】
また、配電用変電所２及び各装置６1，６2，……，６nに対応して、ＰＨＳ子局ＰＨＳ0，ＰＨＳ1，ＰＨＳ2，……，ＰＨＳnが設けられており、これらに対応するＰＨＳ親局ＣＳ0，ＣＳ1，ＣＳ2，……，ＣＳnが公衆回線９により結ばれている。上記ＰＨＳ子局及び親局、並びに公衆回線９によって構成される通信システムは、配電用変電所２内の遮断器４0の開閉情報や、各装置６1，６2，……，６nが収集した発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの電気量情報を相互に送受信するためのものである。
【００２０】
配電用変電所２及び各装置６1，６2，……，６n間の通信システムとしては、ＰＨＳの他に公衆回線９を用いた携帯電話システムを用いても良い。
あるいは、公衆回線を用いずにスペクトラム拡散（ＳＳ）通信システムを用いても良い。このスペクトラム拡散通信は、周知のように、送信側では情報信号をＰＮ符号を用いてフーリエ変換（ＳＳ変調）してから無線送信し、受信側では送信側と同一かつ同期したＰＮ符号を用いてフーリエ逆変換（相関処理）を行ってフィルタ処理することにより、受信信号に重畳されたノイズやマルチパス・フェージングによる干渉波（これらはＳＳ変調を受けていない）の電力密度を低減させて情報信号のみを大きなレベルで取り出すことができる通信方式である。
このスペクトラム拡散通信を用いれば、受信側でノイズやマルチパス・フェージングの影響を除去することができると共に、伝送信号の電力密度が低いため、周囲の設備機器に対してノイズ源となったりクロストークを引き起こす不都合もない。
【００２１】
さて、図１の動作を説明すると、単独運転検出機能を有した装置６1，６2，……，６nは、自己の管理下の発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnに対しその出力電圧設定値に周期的かつ微小な変動信号を常時重畳している。
ここで、各装置６1，６2，……，６nは、自らが出力する変動信号の振幅、周波数、または位相を、▲１▼自装置の管理下の発電機の電気量情報、▲２▼公衆回線（ＰＨＳ）を介して送られる他装置の管理下の発電機の電気量情報、及び▲３▼ＧＰＳによる時刻情報に基づいて任意に制御可能となっている。本実施形態では、変動信号が重畳された各発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの出力電圧が互いに干渉したり、系統の電圧変動を招くのを未然に防止するために、上記▲１▼及び▲２▼に挙げた自装置及び他装置の管理下の発電機の出力電圧、電流を参照して自装置の変動信号の振幅、周波数、または位相を適宜制御する。具体的には、▲２▼の他装置の電気量情報（変動信号が重畳されている）を参照しながら、▲１▼の自装置の電気量情報（同）との間で出力電圧の干渉や系統の電圧変動を生じないように、自装置側の変動信号の振幅、周波数または位相を適宜調節するものである。
なお、▲３▼の時刻情報は、変動信号の制御に必ずしも必要不可欠ではないが、送受信される電気量情報に付加されることで、単独運転発生時刻の特定等、各種のデータ処理に際して有益である。
【００２２】
各装置６1，６2，……，６nは、ＰＴ及びＣＴによって検出される自己の管理下の発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの電気量情報（電圧）の周波数変動から、自己の管理下の発電機が連系運転状態か単独運転状態かをそれぞれ検出することができる。ここで、単独運転状態とは、複数台の発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnが電力系統に連系運転されている場合に何らかの原因によって配電用変電所２の遮断器４0が開となった場合を指すので、公衆回線（ＰＨＳ）を介して送られる他装置の管理下の発電機の電気量情報からも、自己の管理下の発電機が連系運転状態であるか単独運転状態であるかを検出可能である。
また、配電用変電所２の遮断器４0の開閉情報が公衆回線（ＰＨＳ）を介して各装置６1，６2，……，６nに送られているので、この情報からも各発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの単独運転状態を検出することができる。
このように、各装置６1，６2，……，６nは、自己の管理下の発電機の電気量情報ばかりでなく、他装置の管理下の発電機の電気量情報や配電用変電所２の遮断器開閉情報を単独運転検出に用いているので、検出精度を一層高めることができる。
【００２３】
各装置６1，６2，……，６nが単独運転状態を検出すると、所内負荷の重要度や優先度に応じて予め定めた手順に従い、受電点遮断器４1，４2，……，４nを開として所内自立運転により所内負荷７1，７2，……，７nへの給電を継続するか、発電機遮断器５1，５2，……，５nを開として所内負荷７1，７2，……，７nへの給電を停止するか、あるいは発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnに停止指令を送ってその運転自体を停止させる。
その結果、配電用変電所２の遮断器４0が開となった状態で発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの発電電力が配電線１を介して外部負荷８へ供給されるおそれがなくなり、保守要員の安全が脅かされたり、不安定な電力が外部負荷８へ供給される心配もなくなる。
【００２４】
本実施形態によれば、発電機Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇnの電気量情報や配電用変電所２の遮断器開閉情報を公衆回線を介して送受信しているため、専用の伝送設備を設置して維持する必要がなく、経済的効果が大きい。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、他の分散型電源の電気量情報を参照して自己の分散型電源の出力設定値に重畳する変動信号の振幅、周波数または位相を制御しているため、各分散型電源の出力相互の干渉を回避して単独運転検出感度を向上させることができると共に、系統の電圧変動を抑制することができる。
また、各分散型電源の電気量情報や配電用変電所の遮断器開閉情報を相互に送受信することにより、単独運転検出精度を一層高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す系統構成図である。
【符号の説明】
１  配電線
２  配電用変電所
３  上位系統（無限大母線）
４0  遮断器
４1，４2，……，４n  受電点遮断器
５1，５2，……，５n  発電機遮断器
６1，６2，……，６n  単独運転検出機能を有した装置
７1，７2，……，７n  所内負荷
８  外部負荷
Ｇ1，Ｇ2，……，Ｇn  発電機
Ｔｒ  変圧器
ＰＴ  計器用変圧器
ＣＴ  変流器
ＳＴ  人工衛星
ＡＴ0，ＡＴ1，ＡＴ2，……，ＡＴn  ＧＰＳアンテナ
ＰＨＳ0，ＰＨＳ1，ＰＨＳ2，……，ＰＨＳn  ＰＨＳ子局
ＣＳ0，ＣＳ1，ＣＳ2，……，ＣＳn  ＰＨＳ親局
【図１】
0003705409.tif 000002