(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平常時は、隣接する配電系統と電気的に接続されて電力供給を受け、前記隣接する配電系統が停電した場合には、前記隣接する配電系統から電気的に切り離される所定の配電系統に接続され、前記隣接する配電系統が停電した場合に前記所定の配電系統を自立運転系統として制御する自立運転装置であって、
前記自立運転装置は、
前記所定の配電系統の配電区間を、前記隣接する配電系統が停電した場合に対応する自立運転モードとするか、平常時に対応した平常運転モードとするかを決定する第１の運転モード切替え装置と、
前記第１の運転モード切替え装置での決定に基づいて、前記自立運転モードでは前記配電区間に系統電圧と周波数を決定付けながら電力を供給することで、前記所定の配電系統に接続された電力需要家への電力を供給する主電源装置と、
前記自立運転モードで起動する第１の自動力率調整器と、
前記第１の自動力率調整器によって投入および開放が制御される第１の進相コンデンサおよび分路リアクトルと、
前記電力需要家内に設けられ、
前記配電区間を、前記自立運転モードとするか、前記平常運転モードとするかを決定する第２の運転モード切替え装置と、
前記第２の運転モード切替え装置での決定に基づいて、前記自立運転モードと前記平常運転モードとで制御を切り替える第２の自動力率調整器と、
前記第２の自動力率調整器によって投入および開放が制御される第２の進相コンデンサと、を備え、
前記第１の自動力率調整器は、
前記自立運転モードにおいては、前記主電源装置と前記所定の配電系統との第１の連系点の力率を改善するように、前記第１の進相コンデンサおよび前記分路リアクトルの投入および開放を制御し、
前記第２の自動力率調整器は、
前記平常運転モードでは、前記電力需要家と前記所定の配電系統との第２の連系点の力率を改善するように、前記第２の進相コンデンサの投入および開放を制御し、
前記自立運転モードでは、前記第２の連系点での電圧を調整するように前記第２の進相コンデンサの投入および開放を制御する自立運転装置。
【請求項２】
前記第１の自動力率調整器は、
前記自立運転モードで、前記第２の自動力率調整器による前記第２の進相コンデンサの投入および開放の制御によって前記所定の配電系統に流出する無効電力を吸収、あるいは前記所定の配電系統に無効電力を放出するように、前記第１の進相コンデンサおよび前記分路リアクトルの投入および開放を制御する、請求項１記載の自立運転装置。
【請求項３】
前記第１および第２の運転モード切替え装置は、
前記所定の配電系統に電力を供給する電力会社の配電系統監視制御システムと連携し、前記隣接する配電系統の停電発生時に前記配電系統監視制御システムから取得した、停電継続の予想時間および停電復旧の情報に基づいて、前記配電区間を、前記自立運転モードとするか、前記平常運転モードとするかを決定する、請求項１記載の自立運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自立運転装置に関し、特に電力の配電系統において、系統事故が発生した場合に、末端側の配電線を電気的に切り離して自立運転を可能とする自立運転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大地震や台風などの災害時には、配電系統で長時間に及ぶ系統事故が発生することがある。この場合、事故発生箇所より末端側（下流側）の配電線では停電が続くこととなる。その災害対策として、末端側の配電線を電気的に切り離した独立系統として、その系統の中で蓄電池などの主電源装置によって電力を自給自足する自立運転系統が注目されている。
【０００３】
しかし、自立運転系統の距離が数ｋｍと比較的広域に及ぶ場合、系統電圧と周波数を決定付ける主電源装置からの距離が離れるに従い、系統内に流れる電流と配電線インピーダンスの影響により、系統電圧が上昇または下降する。そこで、電圧の上昇または下降を抑え、自立運転系統全体に渡っていかに適正電圧を維持するかが課題となる。
【０００４】
災害時に限らず、配電線の電圧変動を抑制することは重要であり、例えば特許文献１では、電圧偏差（目標電圧と推定電圧の差分）積分量や不感帯、動作時間を制御パラメータ（整定値）として採用している。
【０００５】
すなわち、電圧調整器の制御目標電圧と電圧推定結果が異なる場合において、配電系統の運用上、多少の電圧差であれば許容できると考えられ、また電圧調整器の過剰制御は装置寿命を縮めることになるので、多少の電圧差を許容するために、制御目標電圧を点ではなく範囲で考慮できる不感帯や、電圧差の時間合計量で電圧制御の実施判断を行う電圧偏差積分量を整定値として採用している。
【０００６】
また、急峻な負荷変動に伴う瞬時電圧逸脱があった場合、短い時間経過で電圧逸脱が自然に解消される可能性があり、瞬時電圧逸脱に追従して電圧調整を行えば、過剰（あるいは無駄な）制御となる可能性がある。よって電圧制御動作までの動作時間を整定値として採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４００２１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
停電災害時に、配電系統の一部を電気的に切り離し、蓄電池などの主電源装置を主体に電力の自給自足ができる自立運転系統では、系統内の電圧を適正に維持する電圧調整器が存在しない場合には、主電源装置から離れるに従い、電圧が上昇または下降し、適正電圧を逸脱するといった問題がある。
【０００９】
しかし、電圧調整器は一般に高価であり、また重量・容積ともに大きく、自立運転をする可能性のある配電系統のそれぞれに設置することは、コスト面で難しい。
【００１０】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、電圧調整器を追加設置することなしに系統内の電圧を適正に維持することができる、自立運転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る自立運転装置の態様は、平常時は、隣接する配電系統と電気的に接続されて電力供給を受け、前記隣接する配電系統が停電した場合には、前記隣接する所定の配電系統から電気的に切り離される配電系統に接続され、前記隣接する配電系統が停電した場合に前記所定の配電系統を自立運転系統として制御する自立運転装置であって、前記自立運転装置は、前記所定の配電系統の配電区間を、前記隣接する配電系統が停電した場合に対応する自立運転モードとするか、平常時に対応した平常運転モードとするかを決定する第１の運転モード切替え装置と、前記第１の運転モード切替え装置での決定に基づいて、前記自立運転モードでは前記配電区間に系統電圧と周波数を決定付けながら電力を供給することで、前記所定の配電系統に接続された電力需要家への電力を供給する主電源装置と、前記自立運転モードで起動する第１の自動力率調整器と、前記第１の自動力率調整器によって投入および開放が制御される第１の進相コンデンサおよび分路リアクトルと、前記電力需要家内に設けられ、前記配電区間を、前記自立運転モードとするか、前記平常運転モードとするかを決定する第２の運転モード切替え装置と、前記第２の運転モード切替え装置での決定に基づいて、前記自立運転モードと前記平常運転モードとで制御を切り替える第２の自動力率調整器と、前記第２の自動力率調整器によって投入および開放が制御される第２の進相コンデンサとを備え、前記第１の自動力率調整器は、前記自立運転モードにおいては、前記主電源装置と前記所定の配電系統との第１の連系点の力率を改善するように、前記第１の進相コンデンサおよび前記分路リアクトルの投入および開放を制御し、前記第２の自動力率調整器は、前記平常運転モードでは、前記電力需要家と前記所定の配電系統との第２の連系点の力率を改善するように、前記第２の進相コンデンサの投入および開放を制御し、前記自立運転モードでは、前記第２の連系点での電圧を調整するように前記第２の進相コンデンサの投入および開放を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る自立運転装置によれば、コスト的に高価な電圧調整器を追加設置することなしに、担当する配電区間における自立運転時の系統電圧を適正に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施の形態の自立運転装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の自立運転装置を構成する運転モード切替え装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の自立運転装置を構成する運転モード切替え装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態の自立運転装置を構成する需要家の自動力率調整器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の自立運転装置を構成する需要家の自動力率調整器の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明に係る実施の形態の自立運転装置を構成する防災センターの自動力率調整器の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の自立運転装置を構成する防災センターの自動力率調整器の動作を説明するフローチャートである。
【図８】ＳＶＲによる電圧制御を模式的に説明する図である。
【図９】ＬＤＣ方式による電圧制御を模式的に説明する図である。
【図１０】配電系統における自立運転の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜はじめに＞
本発明に係る実施の形態の説明に先立って、配電系統における代表的な電圧調整器であるＳＶＲ（(Step Voltage Regulator：ステップ式自動電圧調整器）の動作について説明する。
【００１５】
図８はＳＶＲによる電圧制御を模式的に説明する図であり、図８の（ａ）部には、配電線中間にＳＶＲ１０１が設置された構成を示しており、配電用変電所ＤＰＳからの電力は遮断機ＢＫを介して配電系統ＤＢに与えられ、配電系統ＤＢにはＳＶＲ１０１が介挿されている。なお、配電系統ＤＢには、ＳＶＲ１０１を挟むように、上流側と下流側に、それぞれ配電用開閉器ＳＷＤ１およびＳＷＤ２が介挿されている。
【００１６】
また、図８の（ｂ）部には、横軸に配電用変電所からの距離を採り、縦軸に電圧を採って、配電用変電所からの距離による電圧変動の状態を示しており、配電用変電所ＤＳＰから徐々に降下する電圧をＳＶＲ１０１が押し上げることによって、ＳＶＲ１０１より末端側の電圧を適正範囲に維持している状態を示している。
【００１７】
ＳＶＲ１０１は、タップ切り替えにより変圧比を変更し、二次側（配電系統の負荷側）電圧を調整する一種の変圧器の構造を採る。典型的な制御方法としては、ＳＶＲの通過電力（もしくは通過電流）と二次側電圧の計測値との演算により適正なタップ位置（すなわち変圧比）に制御するＬＤＣ（Line Drop Compensator：線路電圧降下補償器）方式と、所定の時刻に所定のタップ位置に切り替えるスケジュール方式とがある。
【００１８】
図９には、ＬＤＣ方式による電圧制御を模式的に説明する図であり、図９の（ａ）部には、ＳＶＲ１０１による電圧補償範囲ＶＣを模式的に示しており、ＬＤＣ方式では、ＳＶＲ１０１より下流側（末端側）に仮想的に「負荷中心点」と呼ばれる電圧推定点を想定する。また、図９の（ｂ）部には、横軸にＳＶＲからの距離（ｋｍ）を採り、縦軸に推定電圧（Ｖ）を採って、ＳＶＲからの距離による電圧変動の状態を示している。
【００１９】
負荷中心点の想定方法は、電圧補償範囲内に設置してある各負荷装置の負荷容量Ｃｉ（ｋＷ）と、ＳＶＲ（電圧調整器）から各負荷装置までの距離ｌｉ（ｍ）から、以下の数式（１）を用いて、その重心点までの距離ｌｇ（ｍ）を求め、電圧調整器から距離ｌｇの点を負荷中心点として設定する。
【００２０】
【数１】
0005868258.tif 000002
【００２１】
電圧調整器から負荷中心点までの距離ｌｇ（ｍ）と、配電線のインピーダンス情報（線路抵抗分Ｒ（Ω／ｍ）、リアクタンス分（Ω／ｍ））から、負荷中心点までのインピーダンスである線路抵抗Ｒ（Ω）と線路リアクタンスＸ（Ω）を求める。
【００２２】
また、負荷中心点電圧は電圧補償範囲の末端電圧に等しく、図９の（ｂ）部に示すように、負荷中心点電圧ＶＬを運用電圧の上下限内となるように電圧制御する。
【００２３】
ＳＶＲの自端通過有効電力Ｐ（ｋＷ）、無効電力Ｑ（ｋＶａｒ）、自端電圧Ｖｓ（ｋＶ）、およびＳＶＲから負荷中心点までの線路抵抗Ｒ（Ω）と線路リアクタンスＸ（Ω）を用いて、以下の数式（２）よりＳＶＲから離れた負荷中心点の電圧ＶＬ（ｋＶ）が推定される。
【００２４】
【数２】
0005868258.tif 000003
【００２５】
上記数式（２）において、ＳＶＲから負荷中心点までの線路抵抗Ｒおよび線路リアクタンスＸは、予め設定された定数であり、いわゆる一種の「整定値（制御パラメータ）」である。
【００２６】
ここで、図８の（ａ）部に示す構成において、ＳＶＲ１０１の二次側で系統事故が発生し、事故箇所より末端側の系統のみで自立運転を実施する場合の問題点を図１０を用いて説明する。
【００２７】
図１０においては、ＳＶＲ１０１の二次側の配電用開閉器ＳＷＤ２より手前で系統事故が発生し、配電用開閉器ＳＷＤ２と、さらに下流の配電用開閉器ＳＷＤ３との間で自立運転に移行する場合を示している。
【００２８】
図１０に示すように、自立運転系統内には、防災センターＤＳが存在し、防災センターＤＳ内の蓄電池ＢＴからインバータＩＶを介して配電系統ＤＢに電力が供給される構成となっているが、電圧調整器は存在せず、配電系統ＤＢ内の電圧を適正に維持できない可能性が生じる。
【００２９】
この対処策の１つとして、自立運転をする可能性のある配電系統の各箇所へ、ＳＶＲを配置することが考えられるが、先に説明したようにコスト的に実現は難しい。
【００３０】
＜実施の形態＞
＜装置構成＞
以下、図１〜図７を用いて本発明に係る自立運転装置の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は、配電線ＤＬと、配電線ＤＬを経由して供給される電力を消費する電力負荷ＬＤを含んだ需要家ＣＳとで構成される配電系統ＤＢと、そこを担当する自立運転装置１００の構成を示すブロック図である。なお、配電線ＤＬの配電用開閉器ＳＷＤ１とＳＷＤ２とで挟まれた領域が配電系統ＤＢの配電区間であり、配電用開閉器ＳＷＤ１より上流側、および配電用開閉器ＳＷＤ２より下流側には他の配電系統が存在し、それらを隣接する配電系統と呼称する。
【００３２】
図１に示すように、実施の形態に係る自立運転装置１００は、主電源装置ＭＰ１を保有する防災センターＤＳと、需要家ＣＳ内に設置された自動力率調整器ＰＧ２、進相コンデンサＰＡ２および運転モード切替え装置ＭＤ２によって構成される。
【００３３】
防災センターＤＳは、主電源装置ＭＰ１、進相コンデンサＰＡ１、分路リアクトルＳＲ１、運転モード切替え装置ＭＤ１および自動力率調整器ＰＧ１を主たる構成として備えている。
【００３４】
図１に示すように、進相コンデンサＰＡ１および分路リアクトルＳＲ１は、それぞれ開閉器ＳＷを介して構内系統ＩＬ１に接続され、構内系統ＩＬ１が配電線ＤＬに接続されるが、構内系統ＩＬ１には電流・電圧計ＣＭ１が介挿され、電流・電圧計ＣＭ１で測定された電流、電圧波形は自動力率調整器ＰＧ１に与えられる構成となっている。なお、構内系統ＩＬ１と配電線ＤＬとは連系点ＣＰ１において連結される。
【００３５】
また、構内系統ＩＬ１には、蓄電池ＢＴ１とインバータＩＶ１とで構成される主電源装置ＭＰ１が接続されている。
【００３６】
主電源装置ＭＰ１は、接続する配電系統が平常に運転している場合は、運転を停止しているか、もしくは接続する配電系統の電圧・周波数に同期して、力率１００％で運転する、平常運転モードで動作する。一方、接続する配電系統が停電した場合には、自身で系統電圧と周波数を作り出し、自立運転対象となる配電区間に電力を供給する自立運転モードで動作する。なお、図１では、蓄電池ＢＴ１とインバータＩＶ１によって構成された例を示したが、発電は同期発電機で行っても良く、また燃料電池で行っても良く、特に限定されない。
【００３７】
運転モード切替え装置ＭＤ１は、広域通信網ＮＷに接続され、広域通信網ＮＷを介して電力会社の営業所ＥＰＣ等に設けられた配電系統監視制御システムＤＢＳから情報を受ける構成となっており、配電系統監視制御システムＤＢＳからの情報に基づいて、自動力率調整器ＰＧ１の起動／停止や、主電源装置ＭＰ１の制御モードの切り替えを行う。
【００３８】
自動力率調整器ＰＧ１は、電流・電圧計ＣＭ１で測定された電流、電圧波形に基づいて、進相コンデンサＰＡ１および分路リアクトルＳＲ１にそれぞれ接続された開閉器ＳＷの入／切の制御を行うことで力率調整を行う。ただし、平常運転時においては、主電源装置ＭＰ１は停止しているか、もしくは力率１００％で運転しているため、自動力率調整器ＰＧ１は停止しており、進相コンデンサＰＡ１や分路リアクトルＳＲ１を制御することはない。なお、停電の発生などにより運転モード切替え装置ＭＤ１が、主電源装置ＭＰ１に対して自立運転モードへの移行を指示するような場合には、運転モード切替え装置ＭＤ１から起動指令が出され、自動力率調整器ＰＧ１が起動する。
【００３９】
一方、自立運転時には、連系点ＣＰ１の力率を改善するように、すなわち主電源装置ＭＰ１のインバータＩＶ１に加わる無効電力負担をキャンセルするように、進相コンデンサＰＡ１および分路リアクトルＳＲ１の投入および開放を決定し、開閉器ＳＷの入／切の制御を行う。
【００４０】
なお、進相コンデンサＰＡ１および分路リアクトルＳＲ１は、それぞれ１台もしくは複数台が設置され、開閉器ＳＷを介して構内系統ＩＬ１に接続される構成となっている。
【００４１】
需要家ＣＳにおいては、進相コンデンサＰＡ２が、開閉器ＳＷを介して構内系統ＩＬ２に接続され、構内系統ＩＬ２が配電線ＤＬに接続されるが、構内系統ＩＬ２には電流・電圧計ＣＭ２が介挿され、電流・電圧計ＣＭ２で測定された電流、電圧波形は自動力率調整器ＰＧ２に与えられる構成となっている。なお、構内系統ＩＬ２と配電線ＤＬとは連系点ＣＰ２において連結される。また、構内系統ＩＬ２には、電力負荷ＬＤが接続されている。
【００４２】
運転モード切替え装置ＭＤ２は、広域通信網ＮＷに接続され、広域通信網ＮＷを介して電力会社の営業所ＥＰＣ等に設けられた配電系統監視制御システムＤＢＳからの情報を受ける構成となっており、配電系統監視制御システムＤＢＳからの情報に基づいて、自動力率調整器ＰＧ２の制御モードの切り替えを行う。
【００４３】
自動力率調整器ＰＧ２は、平常運転モードでは、電流・電圧計ＣＭ２で測定された電流、電圧波形に基づいて、連系点ＣＰ２の有効電力、無効電力、力率を算出し、予め設定された目標力率に近づくように、進相コンデンサＰＡ２の投入、開放を決定し、開閉器ＳＷの入／切の制御を行うことで力率調整を行う。また、自立運転モードでは、電流・電圧計ＣＭ２で測定された電圧波形に基づいて連系点電圧を算出し、それが予め設定された目標電圧範囲に収まるように、進相コンデンサＰＡ２の投入、開放を決定し、開閉器ＳＷの入／切の制御を行う。
【００４４】
進相コンデンサＰＡ２は、構内系統ＩＬ２において、遅れ力率である電力負荷ＬＤの無効電力成分をキャンセルし、連系点ＣＰ２での力率を改善するため、１台もしくは複数台設置、開閉器ＳＷを介して構内系統ＩＬ２に接続される。進相コンデンサＰＡ２は、図１のように連系点ＣＰ２近傍の負荷側に設置され、電力負荷ＬＤの無効電力成分の大きさに応じて投入あるいは開放される。
【００４５】
ここで、配電線の高圧系統から直接受電する高圧需要家には、連系点の力率を遅れから進み方向へと改善し１００％に近づけるほど基本料金が安くなる力率割引制度が適用されている。そこで多くの高圧需要家は、連系点の力率を進み方向に改善するための進相コンデンサ、ならびに進相コンデンサの投入および開放を制御する自動力率調整器を設置している場合が多い。
【００４６】
進相コンデンサは、無効電力を放出することによって、力率を遅れから進みへと改善する装置であり、これにより配電系統の力率も進み方向へと変化し、配電系統の電圧を押し上げる効果がある。
【００４７】
＜自立運転装置の全体的な動作＞
配電系統ＤＢよりも上流の配電系統で停電が発生し、停電が隣接する配電系統に及んだ場合、配電系統ＤＢを規定する配電用開閉器ＳＷＤ１およびＳＷＤ２が開かれ、配電系統ＤＢは他の配電系統から電気的に独立した状態となる。
【００４８】
この場合、自立運転装置１００においては、運転モード切替え装置ＭＤ１およびＭＤ２が、広域通信網ＮＷを介して電力会社の配電系統監視制御システムＥＰＣと連携し、停電に関する情報を取得し、自立運転装置１００が担当する配電区間を平常運転とするか、自立運転とするかを判定する。そして、防災センターＤＳおよび需要家ＣＳ内にそれぞれ設置された自動力率調整器ＰＧ１およびＰＧ２の運転モードを切り替える。
【００４９】
運転モード切替え装置ＭＤ１およびＭＤ２では、停電発生時には、停電継続時間の予想を取得し、例えば停電が長引く場合には、自立運転モードへの移行を決定する。この際の配電区間を“自立運転系統”と呼称する。
【００５０】
また、配電系統監視制御システムＥＰＣから取得した情報に基づいて、配電系統が停電から復旧し、自立運転系統も平常どおりの運転が可能であると判断した際には、平常運転モードへの移行を決定する。
【００５１】
そして、運転モード切替え装置ＭＤ１は、上記判断結果に基づいて主電源装置ＭＰ１の制御モードの切り替えを行い、運転モード切替え装置ＭＤ２は、自動力率調整器ＰＧ２の制御モードの切り替えを行う。
【００５２】
＜運転モード切替え装置の構成＞
図２を用いて、運転モード切替え装置ＭＤ１の構成について説明する。図２に示すように、運転モード切替え装置ＭＤ１は、広域通信部１、運転モード判定部２および運転モード送信部３を主たる構成として備えている。
【００５３】
広域通信部１は、配電系統監視制御システムＤＢＳ（図１）と通信し、停電発生時に停電継続の予想時間や停電復旧の情報を受信する。
【００５４】
運転モード判定部２は、配電系統監視制御システムＤＢＳからの受信情報と、予め設定され、記憶部４に格納された自立運転への移行判定基準（例えば、停電の継続許容時間など）に基づいて、自立運転装置１００が担当する配電区間を平常運転から自立運転へ移行するか、また自立運転から平常運転へ移行するかを決定する。
【００５５】
運転モード送信部３は、運転モード判定部２での決定に基づいて、主電源装置ＭＰ１への制御モードの切替指令および自動力率調整器ＰＧ１への起動／停止指令を送信する。なお、基本的に運転モード切替え装置ＭＤ２においても構成は同じであるが、運転モード切替え装置ＭＤ２の運転モード送信部３は、自動力率調整器ＰＧ２への制御モードの切替指令を送信する。
【００５６】
なお、運転モード切替え装置ＭＤ１（ＭＤ２）は、パーソナルコンピュータや産業用コンピュータによって実現され、広域通信部１、運転モード判定部２および運転モード送信部３などはＣＰＵにより実現される。
【００５７】
＜運転モード切替え装置の動作＞
次に、図２を参照しつつ図３に示すフローチャートを用いて、運転モード切替え装置ＭＤ１の動作について説明する。なお、運転モード切替え装置ＭＤ１は、以下の動作を、例えば１秒周期など、定周期で繰り返して実施する。
【００５８】
まず、広域通信部１で配電系統監視制御システムＤＢＳ（図１）からの受信情報の有無を確認する（ステップＳ１）。受信がない場合は動作を終了し、次の周期での受信情報を待つ。
【００５９】
一方、配電系統監視制御システムＤＢＳからの情報を受信した場合は、現在が平常運転モードであるか否かの確認を行い（ステップＳ２）、平常運転モードである場合はステップＳ３に進み、自立運転モードにある場合はステップＳ６に進み、運転モード判定部２でのモードの決定を行う。
【００６０】
ステップＳ３では、自立運転装置１００が接続される配電系統が停電しており、かつ、配電系統監視制御システムＤＢＳから取得した停電継続予想時間が、予め設定された許容時間より長いか否かの確認を行い（ステップＳ３）、両方を満たす場合には、自立運転モードへの移行を決定する（ステップＳ４）。なお、両方を満たさない場合には動作を終了する。
【００６１】
ステップＳ６では、配電系統監視制御システムＤＢＳから取得した情報に基づいて、自立運転装置１００が接続される配電系統の隣接する配電系統が既に復旧しており、そこからの受電が可能か否かを判断し、隣接する配電系統からの受電が可能である場合には、平常運転モードへの移行を決定する（ステップＳ７）。隣接する配電系統からの受電が不可能な場合には動作を終了する。
【００６２】
ステップＳ４およびＳ７でモードの移行を決定した場合は、運転モード送信部３を介して、主電源装置ＭＰ１に制御モード切替指令を送信する（ステップＳ５）。なお、運転モード切替え装置ＭＤ２においては、自動力率調整器ＰＧ２に制御モード切替指令を送信する。
【００６３】
＜需要家の自動力率調整器の構成＞
次に、図４を用いて、需要家の自動力率調整器ＰＧ２の構成について説明する。図４に示すように、自動力率調整器ＰＧ２は、実効値演算部１０、比較判定部２０、制御実行部３０、運転モード受信部４０および記憶部５０を主たる構成として備えている。
【００６４】
実効値演算部１０は、電流・電圧計ＣＭ２から出力される電流、電圧波形から連系点での力率実効値を算出する力率演算部１１と、連系点の電圧実効値を算出する電圧演算部１２とを備えている。
【００６５】
比較判定部２０は、連系点での力率が、予め設定された目標力率範囲から逸脱していないかを判定し、逸脱していれば進相コンデンサの投入もしくは開放を決定する力率比較判定部２１と、連系点での電圧が、予め設定された目標電圧範囲から逸脱していないかを判定し、逸脱していれば進相コンデンサの投入もしくは開放を決定する電圧比較判定部２２とを備えている。なお、目標力率範囲は記憶部５１に格納され、目標電圧範囲は記憶部５２に格納されているが、記憶部５１と５２とは同じ記憶部であっても良い。
【００６６】
制御実行部３０は、比較判定部２０で決定した進相コンデンサの投入もしくは開放の制御を実行すると共に、記憶部５０に格納されている調相設備ＤＢ（データベース）の進相コンデンサの投入および開放状態の情報を更新する。
【００６７】
運転モード受信部４０は、運転モード切替え装置ＭＤ２から、運転モードの切替指令を受信する。
【００６８】
記憶部５０は、進相コンデンサの台数や容量といった設備情報、ならびに進相コンデンサの投入および開放状態を記憶した調相設備ＤＢを格納している。
【００６９】
＜需要家の自動力率調整器の動作＞
次に、図４を参照しつつ図５に示すフローチャートを用いて、自動力率調整器ＰＧ２の動作について説明する。なお、自動力率調整器ＰＧ２は、以下の動作を、例えば１秒周期など、定周期で繰り返して実施する。
【００７０】
まず、運転モード受信部４０で、運転モード切替え装置ＭＤ２からの信号を受け、現在が平常運転モードか、自立運転モードかを判定する（ステップＳ１１）。すなわち、運転モード切替え装置ＭＤ２からの直近の信号が自立運転モードへの切り替えを指示する信号であるなら、現在は自立運転モードであると判定し、運転モード切替え装置ＭＤ２からの直近の信号が平常運転モードへの切り替えを指示する信号であるなら、現在は平常運転モードであると判定する。
【００７１】
ステップＳ１１で、現在が平常運転モードと判定された場合は、実効値算出部１０の力率演算部１１において電流・電圧計ＣＭ２から出力される電流、電圧波形に基づいて、連系点での力率実効値を算出する（ステップＳ１２）。
【００７２】
次に比較判定部２０の力率比較判定部２１において、記憶部５１に格納された目標力率範囲と比較し、連系点での力率が目標力率範囲より遅れ力率となっている場合は（ステップＳ１３）、未投入の進相コンデンサが存在するか否かを確認し（ステップＳ１４）、未投入の進相コンデンサが存在する場合には、連系点での力率が進み力率となるように未投入の進相コンデンサを１台投入するように制御実行部３０に指示を出す（ステップＳ１５）。なお、未投入の進相コンデンサが１台もない場合は制御実行部３０への指示は出さず、動作を終了する。
【００７３】
一方、連系点での力率が進み力率となっている場合は（ステップＳ１６）、投入済みの進相コンデンサが存在するか否かを確認し（ステップＳ１７）、投入済みの進相コンデンサが存在する場合には、連系点での力率が遅れ力率となるように投入済みの進相コンデンサを１台開放するように制御実行部３０に指示を出す（ステップＳ１８）。なお、連系点での力率が遅れても進んでもいない場合は現状維持と判断し、制御実行部３０への指示は出さず、動作を終了する。
【００７４】
また、ステップＳ１１で、現在が自立運転モードと判定された場合は、実効値算出部１０の電圧演算部１２において電流・電圧計ＣＭ２から出力される電流、電圧波形に基づいて、連系点での電圧率実効値を算出する（ステップＳ２０）。
【００７５】
次に、比較判定部２０の電圧比較判定部２２において、記憶部５２に格納された目標電圧範囲と比較し、連系点での電圧が目標電圧範囲より下回っている場合は（ステップＳ２１）、未投入の進相コンデンサが存在するか否かを確認し（ステップＳ２２）、未投入の進相コンデンサが存在する場合には、連系点での電圧が上がるように未投入の進相コンデンサを１台投入するように制御実行部３０に指示を出す（ステップＳ２３）。なお、未投入の進相コンデンサが１台もない場合は制御実行部３０への指示は出さず、動作を終了する。
【００７６】
一方、連系点での電圧が目標電圧範囲より上回っている場合は（ステップＳ２４）、投入済みの進相コンデンサが存在するか否かを確認し（ステップＳ２５）、投入済みの進相コンデンサが存在する場合には、連系点での電圧が下がるように投入済みの進相コンデンサを１台開放するように制御実行部３０に指示を出す（ステップＳ２６）。なお、未投入の進相コンデンサが１台もない場合は制御実行部３０への指示は出さず、動作を終了する。また、連系点での電圧が目標電圧範囲内の場合は現状維持と判断し、制御実行部３０への指示は出さない。
【００７７】
制御実行部３０では、進相コンデンサを投入もしくは開放するとの指示を受けた場合は、進相コンデンサの開閉器ＳＷの入／切の制御を実行する（ステップＳ１９）と共に、記憶部５０に格納されている調相設備ＤＢの進相コンデンサの投入および開放状態の情報を更新する。
【００７８】
＜防災センターの自動力率調整器の構成＞
次に、図６を用いて、防災センターの自動力率調整器ＰＧ１の構成について説明する。図６に示すように、自動力率調整器ＰＧ１は、力率演算部６０、力率比較判定部７０、制御実行部８０および記憶部９０を主たる構成として備えている。
【００７９】
自動力率調整器ＰＧ１は、平常時には起動しておらず、運転モード切替え装置ＭＤ１から起動指令を受信した場合、すなわち停電の発生などにより運転モード切替え装置ＭＤ１が、主電源装置ＭＰ１に対して自立運転モードへの移行を指示するような場合には起動し、力率演算部６０は、電流・電圧計ＣＭ１から出力される電流、電圧波形から連系点での力率実効値を算出する。
【００８０】
力率比較判定部７０は、連系点での力率が、予め設定された目標力率範囲から逸脱していないかを判定し、逸脱していれば進相コンデンサおよび分路リアクトルの投入もしくは開放を決定する。なお、目標力率範囲は記憶部９１に格納されている。
【００８１】
制御実行部８０は、力率比較判定部７０で決定した進相コンデンサおよび分路リアクトルの投入もしくは開放の制御を実行すると共に、記憶部９０に格納されている調相設備ＤＢの進相コンデンサおよび分路リアクトルの投入および開放状態の情報を更新する。
【００８２】
＜防災センターの自動力率調整器の動作＞
次に、図６を参照しつつ図７に示すフローチャートを用いて、自動力率調整器ＰＧ１の動作について説明する。なお、自動力率調整器ＰＧ１は、以下の動作を、例えば１秒周期など、定周期で繰り返して実施する。
【００８３】
まず、力率演算部６０において電流・電圧計ＣＭ１から出力される電流、電圧波形に基づいて、連系点での力率実効値を算出する（ステップＳ３１）。
【００８４】
次に力率比較判定部７０において、記憶部９１に格納された目標力率範囲と比較し、連系点での力率が目標力率範囲より遅れ力率となっている場合は（ステップＳ３２）、投入済みの分路リアクトルが存在するか否かを確認し（ステップＳ３３）、投入済みの分路リアクトルが存在する場合には、連系点での力率が進み力率となるように、投入済みの分路リアクトルを１台開放するように制御実行部８０に指示を出す（ステップＳ３４）。なお、投入済みの分路リアクトルが１台もない場合はステップＳ３９に進み、未投入の進相コンデンサが存在するか否かを確認し、未投入の進相コンデンサが存在する場合には、連系点での力率が進み力率となるように未投入の進相コンデンサを１台投入するように制御実行部８０に指示を出す（ステップＳ４０）。なお、未投入の進相コンデンサが１台もない場合は制御実行部８０への指示は出さず、動作を終了する。
【００８５】
一方、連系点での力率が進み力率となっている場合は（ステップＳ３５）、投入済みの進相コンデンサが存在するか否かを確認し（ステップＳ３６）、投入済みの進相コンデンサが存在する場合には、連系点での力率が遅れ力率となるように投入済みの進相コンデンサを１台開放するように制御実行部８０に指示を出す（ステップＳ３７）。なお、投入済みの進相コンデンサが１台もない場合はステップＳ４１に進み、未投入の分路リアクトルが存在するか否かを確認し、未投入の分路リアクトルが存在する場合には、連系点での力率が遅れ力率となるように未投入の分路リアクトルを１台投入するように制御実行部８０に指示を出す（ステップＳ４２）。なお、連系点での力率が遅れても進んでもいない場合は現状維持と判断し、制御実行部８０への指示は出さず、動作を終了する。
【００８６】
制御実行部８０では、進相コンデンサを投入もしくは開放、分路リアクトルを投入もしくは開放するとの指示を受けた場合は、進相コンデンサおよび分路リアクトルの開閉器ＳＷの入／切の制御を実行する（ステップＳ３８）と共に、記憶部９０に格納されている調相設備ＤＢの進相コンデンサの投入および開放状態の情報を更新する。
【００８７】
以上説明したように、自立運転装置１００においては、運転モード切替え装置ＭＤ１およびＭＤ２が、広域通信網ＮＷを介して電力会社の配電系統監視制御システムＥＰＣと連携して停電に関する情報を取得し、自立運転装置１００が担当する配電区間を平常運転とするか、自立運転とするかを判定する。そして、運転モード切替え装置ＭＤ１およびＭＤ２が自立運転とするものと判定した場合は自立運転モードへの移行を決定し、運転モード切替え装置ＭＤ１は、主電源装置ＭＰ１の制御モードの切り替えを行い、運転モード切替え装置ＭＤ２は、自動力率調整器ＰＧ２の制御モードの切り替えを行う。
【００８８】
そして、自動力率調整器ＰＧ２は、平常運転モードでは、連系点の力率を、進相コンデンサＰＡ２の投入、開放を制御することによって改善し、自立運転モードに移行した場合は連系点での電圧を調整するように進相コンデンサＰＡ２の投入、開放を制御し、自動力率調整器ＰＧ１は、運転モード切替え装置ＭＤからの起動／停止制御を受けて起動状態になった場合は、連系点での電圧を調整するように進相コンデンサＰＡ１および分路リアクトルＳＲ１の投入、開放を制御する。
【００８９】
これにより、主電源装置ＭＰ１の無効電力負担を軽減し、主電源装置ＭＰ１の電力容量を減らすことができる。
【００９０】
このように、本発明に係る自立運転装置においては、電圧調整器を追加設置することなしに、担当する配電区間における自立運転時の系統電圧を適正に維持できると共に、主電源装置の無効電力負担を軽減することができる。
【００９１】
また、配電系統全体に渡って停電状態、復旧状態を監視している、配電系統監視制御システムとの連携によって運転モードの切り替えを適切に行うことができる。
【００９２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
ＣＰ１，ＣＰ２  連系点、ＭＤ１，ＭＤ２  運転モード切替え装置、ＭＰ１  主電源装置、ＰＧ１，ＰＧ２  自動力率調整器、ＰＡ１，ＰＡ２  進相コンデンサ、ＳＲ１  分路リアクトル。
【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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