(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と連系するインバータを備えた分散型電源の単独運転検出装置であって、
系統電圧（ｅｕｗ）のゼロクロスタイミングに基づいて系統周波数を計測する系統周波数計測部と、
前記系統周波数計測部で計測された系統周波数に基づいて得られる周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出部と、
系統電圧（ｅｕｗ）が入力され系統電圧（ｅｕｗ）の位相角度（θｕｗ）に同期した基準系統電圧信号を生成する第１のＰＬＬ処理部と、逆潮流電流（ｉｓｐ）が入力され逆潮流電流（ｉｓｐ）の位相角度（θｓｐ）に同期した基準逆潮流電流信号を生成する第２のＰＬＬ処理部とを備え、両信号の位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて帰還信号を生成する帰還信号生成部と、
前記無効電力注入量算出部で算出された無効電力注入量に対応する無効電流指令値と前記帰還信号生成部で生成された帰還信号とに基づいて、前記インバータから前記無効電力注入量の無効電力が注入されるように前記インバータに対する出力電流指令値を帰還制御する無効電流制御部と、
前記インバータの出力電流値が前記出力電流指令値になるように前記インバータを制御するインバータ制御部と、
前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出部と、
を備えている単独運転検出装置。
【請求項２】
前記第１のＰＬＬ処理部のゲインが前記第２のＰＬＬ処理部のゲインよりも大きな値に設定されている請求項１記載の単独運転検出装置。
【請求項３】
前記単独運転検出部は、前記第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び前記系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方が、連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に単独運転状態と判断するように構成されている請求項１または２記載の単独運転検出装置。
【請求項４】
前記単独運転検出部は、前記第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び前記系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方の少なくとも現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて単独運転状態であるか否かを検出するように構成されている請求項１から３の何れかに記載の単独運転検出装置。
【請求項５】
前記単独運転検出部は、系統電圧（ｅｕｗ）の高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出するように構成されている請求項１または２記載の単独運転検出装置。
【請求項６】
前記単独運転検出部は、前記第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び前記系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方の現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて、双方が連続する複数の系統周期で一方向に変化すると判定した場合であって、系統電圧（ｅｕｗ）の高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出するように構成されている請求項１または２記載の単独運転検出装置。
【請求項７】
前記無効電力注入量算出部は、ある時点の周波数偏差に応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量を算出する周波数対応無効電力注入量算出部と、ある時点の周波数偏差に変動がなく基本波電圧及び／または高調波電圧が変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量を算出するステップ無効電力注入量算出部と、を備えている請求項１から６の何れかに記載の単独運転検出装置。
【請求項８】
系統電源と連系するインバータを備えた分散型電源の単独運転検出方法であって、
系統電圧（ｅｕｗ）のゼロクロスタイミングに基づいて系統周波数を計測する系統周波数計測ステップと、
前記系統周波数計測ステップで計測された系統周波数に基づいて得られる周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出ステップと、
系統電圧（ｅｕｗ）が入力され系統電圧（ｅｕｗ）の位相角度（θｕｗ）に同期した基準系統電圧信号を生成する第１のＰＬＬ処理ステップと、逆潮流電流（ｉｓｐ）が入力され逆潮流電流（ｉｓｐ）の位相角度（θｓｐ）に同期した基準逆潮流電流信号を生成する第２のＰＬＬ処理ステップとを備え、両信号の位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて帰還信号を生成する帰還信号生成ステップと、
前記無効電力注入量算出ステップで算出された無効電力注入量に対応する無効電流指令値と前記帰還信号生成ステップで生成された帰還信号とに基づいて、前記インバータから前記無効電力注入量の無効電力が注入されるように前記インバータに対する出力電流指令値を帰還制御する無効電流制御ステップと、
前記インバータの出力電流値が前記出力電流指令値になるように前記インバータを制御するインバータ制御ステップと、
前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出ステップと、
を備えている単独運転検出方法。
【請求項９】
前記第１のＰＬＬ処理ステップのゲインが前記第２のＰＬＬ処理ステップのゲインよりも大きな値に設定されている請求項８記載の単独運転検出方法。
【請求項１０】
前記単独運転検出ステップは、前記第１のＰＬＬ処理ステップで算出される運転周波数、及び前記系統周波数計測ステップで計測される系統周波数の双方の現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて双方が同じ傾向で変動すると判定した場合であって、系統電圧ｅｕｗの高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出する請求項８または９記載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、系統電源と連系するインバータを備えた分散型電源の単独運転検出装置及び単独運転検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池や燃料電池等の分散型電源は、系統電力に連系させて使用するために、周波数や電圧を電力系統に適合するように交流電力に変換するパワーコンディショナを備えている。
【０００３】
パワーコンディショナは、分散型電源で生成された直流電圧を所定の直流電圧値に調整するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力から高周波成分を除去するＬＣフィルタ等を備えている。
【０００４】
分散型電源が系統連系を行なっている配電線に地絡または短絡事故が発生し、或いは計画停電等によって変電所から配電線への電力の送電が停止した状態、即ち単独運転状態に至った場合に、区分開閉器の動作への影響防止及び配電線の作業の安全性を確保するために当該配電線から分散型電源を確実に解列させる必要がある。
【０００５】
単独運転検出方式には受動的方式と能動的方式があり、何れか一方または双方がパワーコンディショナに採用されている。
【０００６】
受動的方式とは単独運転移行時の発電出力と負荷の不平衡による電圧位相や周波数等の急変を検出する方式で、電圧位相の急変を検出する電圧位相跳躍検出方式、変圧器の飽和現象に伴う第３次高調波を検出する３次高調波電圧歪急増検出方式等がある。
【０００７】
能動的方式とはパワーコンディショナの制御系や外部に付加した抵抗等により常時電圧や周波数に変動を与えておき単独運転移行時に顕著になる変動を検出する方式で、出力電流位相に微小周波数変化による正帰還をかけることにより周波数異常を検出するスリップモード周波数シフト方式や、出力に周期的な無効電力変動を与え、単独運転移行後に発生する周波数変動を検出する無効電力変動方式等がある。
【０００８】
特許文献１には、系統電源の瞬低等で周波数が急変するような場合に、単独運転状態であるとの誤検出（以下、「不要検出」と記す。）の発現を回避して、ＦＲＴ(Fault Ride Through）機能つまり系統擾乱時における運転継続性能を備えた単独運転検出装置を提供することを目的したインバータの単独運転検出装置が開示されている。
【０００９】
当該単独運転検出装置は、インバータの出力電圧の周波数が正帰還により変化を助長する方向に無効電力を制御するとともに、周波数変化率に応じてステップ状に変化する値が正帰還により変化を助長する方向に無効電力を制御する関数手段と、ステップ状に変化する値に基づく値が単独運転検出レベル以上であるときに異常であると判断してインバータを停止する異常検出手段と、交流電源系統及びインバータ出力の電圧位相に同期するとともに、関数手段の出力により所定の無効電力に制御し、インバータが交流電力系統から切り離されたとき、周波数とステップ状に変化する値とに基づいてインバータの無効電力が変化するよう駆動し、異常が検出されたときにインバータを停止させる駆動手段とを備えている。
【００１０】
また、特許文献２には、多数台連系時に各分散型電源から電力系統に注入される無効電力が相殺されるのを防止し、無効電力と負荷無効電力とがバランスしてもそのバランス状態を崩して確実に単独運転を検出できるようにすることを目的とする単独運転検出装置が開示されている。
【００１１】
当該単独運転検出装置は、既注入無効電力が負荷無効電力とバランスしたときに予め定めた位相の追加注入無効電力を一定期間追加注入するように構成され、追加無効電力注入後から一定期間よりも短い期間経過後に、系統周波数偏差の符号に基づいて既注入無効電力の位相を判定し、判定時点での系統周波数偏差の符号からの既注入無効電力の位相が追加注入無効電力の予め定めた位相と逆位相になっているときは、系統周波数偏差の符号に対応した位相の追加注入無効電力を改めて一定期間注入し、判定時点での系統周波数偏差の符号からの既注入無効電力の位相が追加注入無効電力の予め定めた位相と同位相であるときは、追加注入無効電力注入後から一定期間経過するまでの残り期間同じ位相で追加注入無効電力の注入を継続するように構成されている。
【００１２】
特許文献３には、連系インバータの出力電力等に与えた能動的な変動の影響が系統周期に出現しづらい場合でも、より確実に電源の単独運転を検出することが可能な単独運転検出装置が開示されている。
【００１３】
当該単独運転検出装置は、系統電源の系統周期を予め定められた期間毎に計測する系統周期計測部と、系統周期計測部で計測された系統周期に基づいて予め定められた周期分ごとの平均系統周期を算出する平均系統周期算出部と、平均系統周期算出部で算出された直近の複数の平均系統周期それぞれと、予め定められた周期分だけ過去のそれぞれの平均系統周期との偏差をそれぞれ算出し、算出された各偏差それぞれが、予め設定されているそれぞれの閾値を超えている場合に、電源が単独運転状態であると判定する判定部とを備えている。
【００１４】
特許文献４には、高調波歪電圧が単独運転以外の要因で発生しても単独運転を適確かつ高速に判定可能とすることと目的として、高調波歪電圧の変化値が閾値を超えたか否かに基づき分散型電源が単独運転状態にあるか否かの判定を行う分散型電源の単独運転判定方法で、系統周期の変化に応じて上記判定を複数回以上でかつその判定回数を変え、また閾値を複数に変えて単独運転であるか否かを判定する方法が開示されている。
【００１５】
さらに、非特許文献１には、太陽光発電用パワーコンディショナの標準形能動的単独運転検出方式として規格化されたステップ注入付周波数フィードバック方式が開示されている。当該ステップ注入付周波数フィードバック方式は、系統周波数の偏差に応じて当該偏差を増大させる方向に予め設定された無効電力量を注入するとともに、周波数偏差が小さく且つ高調波電圧または基本波電圧が所定の変動条件を満たす場合に、周波数が低下する方向に一定の無効電力量を所定時間注入する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１２−１２０２８５号公報
【特許文献２】特開２０１１−５５６７８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４２０８１号公報
【特許文献４】特開２００８−３５６１９号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】日本電機工業会規格  ＪＥＭ１４９８  ２０１２年８月２７日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に開示された単独運転検出装置は、インバータの出力電圧の周波数が変動した場合にその偏差を助長する方向に無効電力を注入するように構成され、その際の応答性を向上するために周波数の変化率に応じてさらに無効電力の注入量を増大させるように特性の異なる関数手段を複数備える方式であり、不要検出のための装置構成が複雑になるという問題があった。
【００１９】
また、特許文献２，３，４も同様に、不要検出を回避して系統擾乱時における運転継続性能（ＦＲＴ）を実現するためには、不要検出のための専用の制御ブロックや制御アルゴリズムを構築しなければならず制御が複雑になるという問題があった。
【００２０】
さらに、非特許文献１に規定されたステップ注入付周波数フィードバック方式でも、系統周波数の偏差に応じて無効電力量を注入する周波数フィードバック制御時に十分な応答性を確保するための明確な制御回路が提示されているわけではなく、規格で示される０．２秒以内に単独運転状態を検出するためには、特許文献１に開示されたような周波数変化率の値に応じて無効電力の注入量を嵩上げするような回路等が必要になり、制御が複雑になるという問題が内在されている。
【００２１】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、系統周波数の急変や系統電圧の位相の急変、或いはそれらの変化が長時間継続する場合でも、ＦＲＴ機能を具備しつつ多数台連系に対応できる単独運転検出装置及び単独運転検出方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述の目的を達成するため、本発明による単独運転検出装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、系統電源と連系するインバータを備えた分散型電源の単独運転検出装置であって、系統電圧（ｅｕｗ）のゼロクロスタイミングに基づいて系統周波数を計測する系統周波数計測部と、前記系統周波数計測部で計測された系統周波数に基づいて得られる周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出部と、系統電圧（ｅｕｗ）が入力され系統電圧（ｅｕｗ）の位相角度（θｕｗ）に同期した基準系統電圧信号を生成する第１のＰＬＬ処理部と、逆潮流電流（ｉｓｐ）が入力され逆潮流電流（ｉｓｐ）の位相角度（θｓｐ）に同期した基準逆潮流電流信号を生成する第２のＰＬＬ処理部とを備え、両信号の位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて帰還信号を生成する帰還信号生成部と、前記無効電力注入量算出部で算出された無効電力注入量に対応する無効電流指令値と前記帰還信号生成部で生成された帰還信号とに基づいて、前記インバータから前記無効電力注入量の無効電力が注入されるように前記インバータに対する出力電流指令値を帰還制御する無効電流制御部と、前記インバータの出力電流値が前記出力電流指令値になるように前記インバータを制御するインバータ制御部と、前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出部と、を備えている点にある。
【００２３】
系統周波数計測部によって系統電圧（ｅｕｗ）のゼロクロスタイミングから系統周波数が計測され、その系統周波数に基づいて時系列的な周波数偏差が発生すると無効電力注入量算出部によってその周波数偏差に応じた無効電力注入量が算出される。また、帰還信号生成部では、第１のＰＬＬ処理部によって生成された系統電圧（ｅｕｗ）の位相角度（θｕｗ）に同期した基準系統電圧信号と第２のＰＬＬ処理部によって生成された逆潮流電流（ｉｓｐ）の位相角度（θｓｐ）に同期した基準逆潮流電流信号との位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて帰還信号が生成される。
【００２４】
無効電流制御部は、インバータから当該無効電力注入量の無効電力が適正に注入されるように、当該無効電力注入量に対応する無効電流指令値と帰還信号生成部で生成された帰還信号とに基づいてインバータの出力電流指令値を帰還制御するとともに、インバータ制御部はインバータの出力電流値が当該出力電流指令値になるようにインバータを制御する。そして、単独運転検出部は当該無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量、例えば系統周波数、系統電圧、総合高調波歪率等に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する。
【００２５】
このように、無効電流制御部によってインバータの出力電流指令値が帰還制御されるので、系統電源に目標値である無効電力注入量の無効電力が正確且つ速やかに注入され、その結果、無効電力注入に対する良好な応答性が確保でき、不要検出のための複雑なアルゴリズムを駆使しなくても、不要検出することがなく速やかに単独運転状態であるか否かを検出することができるようになる。
【００２６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記第１のＰＬＬ処理部のゲインが前記第２のＰＬＬ処理部のゲインよりも大きな値に設定されている点にある。
【００２７】
系統電圧（ｅｕｗ）の位相角度θｕｗに同期した基準系統電圧信号を得るための第１のＰＬＬ処理部のゲインが、逆潮流電流（ｉｓｐ）の位相角度（θｓｐ）に同期した基準逆潮流電流信号を得るための第２のＰＬＬ処理部のゲインよりも大きな値に設定されているので、系統電源側で生じた擾乱によって過渡的に電圧や位相等が変動する系統電圧（ｅｕｗ）を適正に反映した基準系統電圧信号が、基準逆潮流電流信号よりも感度よく得られる。そして、そのような位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて無効電流制御部によってインバータの出力電流指令値が適正に帰還制御されるようになる。
【００２８】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記単独運転検出部は、前記第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び前記系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方が、連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に単独運転状態と判断するように構成されている点にある。
【００２９】
系統電源に無効電力を注入した状況で、何らかの要因で系統電源の位相が急変するような場合にはその時点で系統周波数が変動してもその前後で系統周波数が変動することがないのに対して、系統電源からの送電が停止して単独運転状態となる場合にはそれ以降周波数が同じ方向に変動する。そこで、第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数と、ゼロクロス信号を用いた系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方が、連続する複数の系統周期で一方向に変化する、という傾向が見られる場合に単独運転状態であると判断することによって、系統電源の位相急変時や瞬低による位相急変時（ＦＲＴ）の不要検出を確実に回避することができるようになる。
【００３０】
また、運転周波数及び系統周波数の双方を用いることにより、系統電圧ｅｕｗのゼロ付近点でのスパイク状のようなパルス幅が発生する時に、誤検出することを回避することができるようになる。
【００３１】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記単独運転検出部は、前記第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び前記系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方の少なくとも現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて単独運転状態であるか否かを検出するように構成されている点にある。
【００３２】
上述した第三の特徴構成と同様、系統電源の位相が急変するような場合にはその時点の前後で系統周波数が変動することがないのに対して、単独運転状態となる場合にはそれ以降周波数が同じ方向に変動する。そこで、少なくとも連続する３系統周期で系統周波数の挙動をチェックすることにより、系統電源の位相急変による系統周波数の変動であるか否かが正確に検出できるようになる。
【００３３】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記単独運転検出部は、系統電圧（ｅｕｗ）の高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出するように構成されている点にある。
【００３４】
系統電源に無効電力を注入した状況で、何らかの要因で系統電源の高調波電圧が変動してもその前後の系統周期で高調波電圧が大きく変動することがないのに対して、系統電源からの給電が停止して単独運転状態となる場合にはそれ以降の連続周期で高調波電圧が大きく変動する。そこで、系統電圧の高調波電圧変動率が所定比率を超えた状態が所定時間継続すると単独運転状態であると検出することにより不要検出を回避することができるようになる。
【００３５】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記単独運転検出部は、前記第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び前記系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方の現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて、双方が連続する複数の系統周期で一方向に変化すると判定した場合であって、系統電圧（ｅｕｗ）の高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出するように構成されている点にある。
【００３６】
上述した第四及び第五の特徴構成を組み合わせることにより、少なくとも連続する３系統周期で系統周波数の挙動をチェックするとともに、系統電圧の高調波電圧変動率が所定比率を超えた状態が所定時間継続するか否かをチェックすることにより、より確実に不要検出を回避して適正に単独運転状態を検出することができるようになる。
【００３７】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記無効電力注入量算出部は、ある時点の周波数偏差に応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量を算出する周波数対応無効電力注入量算出部と、ある時点の周波数偏差に変動がなく基本波電圧及び／または高調波電圧が変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量を算出するステップ無効電力注入量算出部と、を備えている点にある。
【００３８】
分散型電源が多数台系統電源に連系している場合であっても、ステップ無効電力注入量算出部によって各分散型電源から同一傾向の無効電力が注入されるので、各分散型電源から注入される無効電力が相殺されるような不都合な事態を招来することがないのみならず、別途の複雑な検出アルゴリズムを設けることなく不要検出を回避することができ、確実に単独運転状態であるか否かを検出することができるようになる。
【００３９】
本発明による単独運転検出方法の第一の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、系統電源と連系するインバータを備えた分散型電源の単独運転検出方法であって、系統電圧ｅｕｗのゼロクロスタイミングに基づいて系統周波数を計測する系統周波数計測ステップと、前記系統周波数計測ステップで計測された系統周波数に基づいて得られる周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出ステップと、系統電圧ｅｕｗが入力され系統電圧ｅｕｗの位相角度（θｕｗ）に同期した基準系統電圧信号を生成する第１のＰＬＬ処理ステップと、逆潮流電流ｉｓｐが入力され逆潮流電流ｉｓｐの位相角度θｓｐに同期した基準逆潮流電流信号を生成する第２のＰＬＬ処理ステップとを備え、両信号の位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて帰還信号を生成する帰還信号生成ステップと、前記無効電力注入量算出ステップで算出された無効電力注入量に対応する無効電流指令値と前記帰還信号生成ステップで生成された帰還信号とに基づいて、前記インバータから前記無効電力注入量の無効電力が注入されるように前記インバータに対する出力電流指令値を帰還制御する無効電流制御ステップと、前記インバータの出力電流値が前記出力電流指令値になるように前記インバータを制御するインバータ制御ステップと、前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出ステップと、を備えている点にある。
【００４０】
同第二の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記第１のＰＬＬ処理ステップのゲインが前記第２のＰＬＬ処理ステップのゲインよりも大きな値に設定されている点にある。
【００４１】
同第三の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記単独運転検出ステップは、前記第１のＰＬＬ処理ステップで算出される運転周波数、及び前記系統周波数計測ステップで計測される系統周波数の双方の現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて双方が同じ傾向で変動すると判定した場合であって、系統電圧ｅｕｗの高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出する点にある。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明した通り、本発明によれば、系統周波数の急変や系統電圧の位相の急変、或いはそれらの変化が長時間継続する場合でも、ＦＲＴ機能を具備しつつ多数台連系に対応できる単独運転検出装置及び単独運転検出方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による単独運転検出装置が適用される分散型電源の回路ブロック構成図
【図２】本発明による単独運転検出装置の機能ブロック構成図
【図３】系統周波数計測部の動作説明図
【図４】（ａ）は周波数対応無効電力注入量算出部で用いられる周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルの説明図、（ｂ）はステップ無効電力注入量算出部の動作説明図
【図５】（ａ）は瞬低、且つ、位相急変時の説明図、（ｂ）は単独運転時の運転周波数ｆＰＬＬと系統周波数ｆｇｒｉｄの特性説明図
【図６】（ａ）は運転周波数ｆＰＬＬと系統周波数ｆｇｒｉｄの配列説明図、（ｂ）は高調波実効電圧ＴＨＤｖの配列説明図
【図７】単独運転状態を検出するアルゴリズムの説明図
【図８】単独運転状態を検出するフローチャート
【図９】実験結果の説明図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明による単独運転検出装置及び単独運転検出方法を図面に基づいて説明する。
図１には、分散型電源の一例である太陽電池発電装置１００が示されている。太陽電池発電装置１００は太陽電池パネルＳＰと太陽電池パネルＳＰが接続されたパワーコンディショナＰＣを備えて構成され、連系リレーＳｇｒｉｄを介して系統電源ｅｇｒｉｄに接続されている。尚、本発明はパワーコンディショナＰＣに接続される発電装置が太陽電池パネルＳＰに限定されるものではなく、燃料電池等の他の発電装置が接続される場合でも適用可能である。
【００４５】
パワーコンディショナＰＣは、太陽電池パネルＳＰで発電された直流電圧を所定の直流リンク電圧Ｖｄｃに昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１と、系統電源と連系するように所定の周波数及び電圧値の交流電圧に変換するインバータ３と、インダクタＬｉｎｖとコンデンサＣｉｎｖを備え高調波成分を除去するＬＣフィルタ４を備えている。
【００４６】
インバータ３に備えたスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、単独運転検出装置１０を含む制御ブロックによって系統電力に連系させるべく周波数や電圧を適合するようにＰＷＭ制御によってオン／オフされ、ＬＣフィルタ４によってその出力から高調波成分が除去され、正弦波の交流電力として出力される。尚、図中、符号Ｃｄｃは直流リンク電圧の安定化用の電解コンデンサ、ｉｉｎｖはインバータの出力電流、Ｌｇｒｉｄは系統インピーダンス、ｅｕｗはｕ−ｗの線間電圧、ｉｓｐは逆潮流電流、ＺＬは交流負荷を示す。
【００４７】
図２には、マイクロコンピュータ、メモリ及び周辺回路等を備えて構成された単独運転検出装置１０の機能ブロック構成が示されている。本実施形態では、単独運転検出装置１０はステップ注入付周波数フィードバック方式に対応するとともに本発明による不要検出回避アルゴリズムを含む制御プログラム等に基づいて所期の単独運転検出方法が実行されるように構成されている。
【００４８】
単独運転検出装置１０は、系統周波数計測部１１と、無効電力注入量算出部２０，２１と、第１のＰＬＬ処理部１２と、第２のＰＬＬ処理部１３と、帰還信号生成部１４と、無効電流制御部１５と、有効電力生成部１８と、無効電力生成部１６と、インバータ制御部１９と、単独運転検出部２４等を備えている。
【００４９】
系統周波数計測部１１は系統電圧ｅｕｗのゼロクロスタイミングに基づいて系統周波数ｆｇｒｉｄを計測するブロックであり、交流電圧を分圧する分圧回路と分圧信号を二値化する二値化回路とを含むゼロクロス検出回路を備えている。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、系統電圧ｅｕｗを抵抗分圧した系統電圧波形（図中、破線で示されている。）を、電圧値ゼロを閾値として二値化回路で二値化することにより系統周波数に対応したデューティ比５０％の方形波（図中、実線で示されている。）が得られる。方形波の立ち下りエッジと立ち上がりエッジとの中間値と、次の立ち下りエッジと立ち上がりエッジとの中間値との時間差を、２．５ＭＨｚのサンプリング周波数（０．４μｓ．の精度）でカウントすることにより系統電圧ｅｕｗに対応する系統周波数ｆｇｒｉｄが計測される。サンプリング周波数は例示であり、この値に限定されることはない。
【００５１】
無効電力注入量算出部は、周波数対応無効電力注入量算出部２０とステップ無効電力注入量算出部２１とを備えて構成されている。
【００５２】
周波数対応無効電力注入量算出部２０は系統周波数計測部１１で計測された系統周波数ｆｇｒｉｄに基づいて得られる周波数偏差Δｆｇｒｉｄに応じて無効電力注入量を算出するブロックで、ある時点の周波数偏差Δｆｇｒｉｄに応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量Ｋｆｖａｒを算出する。
【００５３】
図３（ｃ）に示すように、系統周波数ｆｇｒｉｄは１周期毎に更新され、５ｍｓ．間隔で直近の４０ｍｓ．間の移動平均が算出され、記憶部に記憶される。図３（ｂ）に示すように、直近の移動平均算出時から２００ｍｓ．前の８０ｍｓ．分の移動平均から直近の４０ｍｓ．間の移動平均を減算することによって周波数偏差Δｆｇｒｉｄが算出される。
【００５４】
図４（ａ）には周波数偏差・無効電力特性が示されている。周波数対応無効電力注入量算出部２０は周波数偏差・無効電力特性に基づいて無効電力注入量Ｋｆｖａｒを算出し、周波数偏差Δｆｇｒｉｄの算出から系統周波数ｆｇｒｉｄの半サイクル以内に算出した無効電力注入量Ｋｆｖａｒを注入する。
【００５５】
当該周波数偏差・無効電力特性は、周波数偏差Δｆｇｒｉｄが±０．０１Ｈｚ以内の低感帯領域と、その両外側の高感帯領域で傾きが異なる無効電力注入量Ｋｆｖａｒが規定されている。何れも周波数偏差を増大させる方向への無効電力注入量Ｋｆｖａｒが規定され、周波数偏差Δｆｇｒｉｄが低感帯領域の１段目ゲインの傾きよりも高感帯領域の２段目ゲインの傾きが大きくなるように設定されている。最大値は±０．２５ｐ．ｕ．（per unit）に設定されている。尚、周波数偏差・無効電力特性は例示であり、この特性に限定されるものではない。
【００５６】
ステップ無効電力注入量算出部２１はある時点の周波数偏差Δｆｇｒｉｄに変動がなく基本波電圧Ｅｕｗ及び／または高調波電圧ＴＨＤｖが変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量Ｋｆｓｔｅｐを算出するブロックである。尚、本明細書では「周波数偏差に変動がない状態」とは変動が小さい状態、つまり上述の低感帯領域にある状態を含む概念で用いている。
【００５７】
図４（ｂ）に示すように、ステップ無効電力注入量算出部２１は、周波数偏差Δｆｇｒｉｄが低感帯領域であるときに、高調波電圧変動が以下の全ての条件式を満たすと判断すると、それから半サイクル以内に、３サイクル以下の時間で上限を０．１ｐ．ｕ．とする無効電力をパワーコンディショナＰＣから見て電流位相を遅らせる方向に、つまり周波数が低下する方向に注入する。
【００５８】
ＴＨＤｖ（ｚ）−ＴＨＤａｖｒ＞２Ｖ
ＴＨＤｖ（ｚ−１）−ＴＨＤａｖｒ＞２Ｖ
ＴＨＤｖ（ｚ−２）−ＴＨＤａｖｒ＞−０．５Ｖ
│ＴＨＤｖ（ｚ−３）−ＴＨＤａｖｒ（ｚ）│＜０．５Ｖ
│ＴＨＤｖ（ｚ−４）−ＴＨＤａｖｒ（ｚ）│＜０．５Ｖ
│ＴＨＤｖ（ｚ−５）−ＴＨＤａｖｒ（ｚ）│＜０．５Ｖ
【００５９】
以下の数１に示すように、本実施形態では高調波電圧実効値ＴＨＤｖとして２次から７次までの総合高調波電圧実効値が好ましい態様として採用されているが、さらに高次の高調波が含められていてもよい。尚、以下の説明では単に高調波電圧と表記する。また、数１のＴＡＤＣはＡ／Ｄコンバータのサンプリング時間、ｎは高調波の次数である。
[数１]
【００６０】
0005893057.tif 000002
【００６１】
また、ステップ無効電力注入量算出部２１は、周波数偏差Δｆｇｒｉｄが低感帯領域であるときに、基本波電圧変動が以下の全ての条件式を満たすと判断すると、それから半サイクル以内に、３サイクル以下の時間で上限を０．１ｐ．ｕ．とする無効電力をパワーコンディショナＰＣから見て電流位相を遅らせる方向に、つまり周波数が低下する方向に注入する。
【００６２】
Ｅｕｗ.ｒｍｓ（ｚ）−Ｅｕｗ.ｒｍｓ.ａｖｒ（ｚ）＞２．５Ｖ
Ｅｕｗ.ｒｍｓ（ｚ−１）−Ｅｕｗ.ｒｍｓ.ａｖｒ（ｚ）＞２．５Ｖ
Ｅｕｗ.ｒｍｓ（ｚ−２）−Ｅｕｗ.ｒｍｓ.ａｖｒ（ｚ）＞−０．５Ｖ
│Ｅｕｗ.ｒｍｓ（ｚ−３）−Ｅｕｗ.ｒｍｓ.ａｖｒ（ｚ）│＜０．５Ｖ
│Ｅｕｗ.ｒｍｓ（ｚ−４）−Ｅｕｗ.ｒｍｓ.ａｖｒ（ｚ）│＜０．５Ｖ
│Ｅｕｗ.ｒｍｓ（ｚ−５）−Ｅｕｗ.ｒｍｓ.ａｖｒ（ｚ）│＜０．５Ｖ
【００６３】
第１のＰＬＬ処理部１２は系統電圧ｅｕｗが入力され系統電圧ｅｕｗの位相角度θｕｗに同期した基準系統電圧信号を生成するブロックであり、第２のＰＬＬ処理部１３は逆潮流電流ｉｓｐが入力され逆潮流電流ｉｓｐの位相角度θｓｐに同期した基準逆潮流電流信号を生成するブロックである。
【００６４】
本実施形態では、第１のＰＬＬ処理部１２のゲインＧ１が第２のＰＬＬ処理部１３のゲインＧ２よりも大きな値に設定されている。具体的にＧ２＝０．５Ｇ１に設定されており、少なくともＧ２≦０．５Ｇ１の関係であることが好ましい。
【００６５】
帰還信号生成部１４は上述した第１のＰＬＬ処理部１２及び第２のＰＬＬ処理部１３を含み、両信号の位相差（θｕｗ−θｓｐ）を算出し、その値に基づいて帰還信号を生成するブロックである。
【００６６】
無効電流制御部１５は無効電力注入量算出部２０，２１で算出された無効電力注入量Ｋｆｖａｒ，Ｋｆｓｔｅｐに対応する無効電流指令値Ｉ＊ｑと帰還信号生成部１４で生成された帰還信号Ｉｑとに基づいて、インバータ３から系統電源へ無効電力注入量に対応する無効電力が注入されるようにインバータ３に対する出力電流指令値ｉ＊ｉｎｖを帰還制御するブロックである。即ち、無効電流制御部１５は帰還信号Ｉｑが無効電流指令値Ｉ＊ｑに収束するようにＰＩＤ演算を行ない、その演算値を指令値として無効電力生成部１６に出力する。
【００６７】
数２に示すように、無効電流指令値Ｉ＊ｑは、基本波有効電力２Ｐｕｗを基本波電圧の振幅値Ｅｕｗ，ｍａｘ．１で除算した値に無効電力注入量Ｋｆｖａｒ，Ｋｆｓｔｅｐを乗算した値である。
[数２]
【００６８】
0005893057.tif 000003
【００６９】
有効電力生成部１８は直流電圧制御部１７から出力されたバイアス直流電圧と系統電源に対応する位相角度θｕｗの正弦波とを乗算して有効電力成分を生成するブロックである。バイアス直流電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ１から入力される直流リンク電圧Ｖｄｃを直流電圧の指令値Ｖ＊ｄｃに調整して出力する直流電圧制御部１７から入力され、系統電源に対応する位相角度θｕｗの正弦波は第１のＰＬＬ処理部１２から入力される。
【００７０】
無効電力生成部１６は無効電流制御部１５で帰還制御された指令値と、第１のＰＬＬ処理部１２から入力される系統電源に対応する位相角度θｕｗの正弦波とを乗算して無効電力成分を生成するブロックである。
【００７１】
有効電力生成部１８及び無効電力生成部１６からの出力が加算器で加算されてインバータ３に対する電流指令値ｉ＊ｉｎｖが生成され、その電流指令値ｉ＊ｉｎｖがインバータ制御部１９に入力される。
【００７２】
インバータ３の出力電流値ｉｉｎｖが帰還値として入力されたインバータ制御部１９は、インバータ３の出力電流値が電流指令値ｉ＊ｉｎｖになるように例えばＰＩＤ演算等を用いて帰還制御し、インバータ３に対する制御値、ここではデューティ比Ｄを生成する。インバータ制御部１９で生成されたデューティ比ＤはＰＷＭ制御部２２に入力されて、ＰＷＭ制御部２２で各スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に対する制御信号が生成され、バッファ回路２３を介してインバータ３のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に出力される。
【００７３】
単独運転検出部２４は無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量、例えば系統周波数、系統電圧、総合高調波歪率等に基づいて単独運転状態であるか否かを検出するブロックである。単独運転検出部２４には、第１のＰＬＬ処理部１２で求められた系統電圧ｅｕｗに対応する運転周波数ｆＰＬＬと、系統周波数計測部１１で計測された系統周波数ｆｇｒｉｄと、基本波電圧の振幅値Ｅｕｗ，ｍａｘ．１及び高調波電圧実効値ＴＨＤｖが入力されている。
【００７４】
単独運転検出部２４の動作について詳述する。一般的に系統電圧ｅｕｗが正常（２０２±１０Ｖ）である場合に系統周波数ｆｇｒｉｄが急変すると単独運転状態であると正しく検出できるが、落雷等によって電力設備に故障が生じ、送配電網の電圧が瞬間的に低下するような現象が発生した
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場合に、入力電圧の低下及び位相のずれが発生する。
【００７５】
図５（ａ）には、瞬低時の波形の一例が示されている。系統電圧ｅｕｗが位相角度９０°の時に瞬低が発生し、位相角度が最大＋４１°ずれた瞬間に系統周波数ｆｇｒｉｄ（ｚ−４）及び運転周波数ｆＰＬＬ（ｚ−４）に周波数低下が発現している。この周波数の大きな変動に起因して単独運転状態であると不要検出する虞がある。
【００７６】
しかし、瞬低等に起因して位相が急変した場合には、その急変時に系統周波数ｆｇｒｉｄが瞬間的に変動するが、その前後では安定しているのに対して、単独運転時には周波数の変動が増大する傾向になる。
【００７７】
即ち、図５（ｂ）に示すように、単独運転検出部２４は第１のＰＬＬ処理部１２で算出される運転周波数ｆＰＬＬ及び系統周波数計測部１１で計測される系統周波数ｆｇｒｉｄの双方が連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に単独運転状態と判断するように構成されていればよく、不要検出を回避して単独運転状態を正確に検出できるようになる。
【００７８】
図５（ｂ）のように、双方の値が次第に高くなる場合もあれば、反対に双方の値が次第に低くなる場合もある。これに対して、図５（ａ）のように位相が急変した場合には、第１のＰＬＬ処理部１２で算出される運転周波数ｆＰＬＬ及び系統周波数計測部１１で計測される系統周波数ｆｇｒｉｄの双方が、急変時のサイクルでのみ一時的に上昇または下降し、その後定常に復帰するので、その傾向を判別することによって不要検出を回避し、単独運転状態を正確且つ迅速に検出できる。
【００７９】
単独運転検出部２４は系統電圧ｅｕｗの高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出するように構成されていることがさらに好ましい。
【００８０】
系統電源に無効電力を注入した状況で、何らかの要因で系統電源の高調波電圧が変動してもその前後の系統周期で高調波電圧が大きく変動することがないのに対して、系統電源からの給電が停止して単独運転状態となる場合にはそれ以降の連続周期で高調波電圧が大きく変動する。そこで、系統電圧の高調波電圧変動率が所定比率を超えた状態が所定時間継続すると単独運転状態であると検出することにより不要検出を回避することができるようになる。
【００８１】
具体的に本実施形態では、単独運転検出部２４は系統周波数ｅｕｗ及び系統周波数ｆＰＬＬの双方の現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて、双方が連続する複数の系統周期で一方向に変化すると判定した場合で、且つ、系統電圧ｅｕｗの高調波電圧変動率ΔＴＨＤが所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出し、何れか一方が満たされない場合には不要検出を回避するべく正常状態であると判断するように構成されている。
【００８２】
具体的には、以下の数３に示すように、３２サイクル前の運転周波数ｆＰＬＬ及び系統周波数ｆｇｒｉｄの平均値に対する現在値（ｚ）、一つ前の値（ｚ−１）及び二つ前の値（ｚ−２）との偏差の積Δｆｖａｒ(総合周波数変動値)が所定の閾値ｆｃｓｔ以上であれば単独運転状態であり、閾値ｆｃｓｔ未満であれば正常であると判断することができる。
【００８３】
ここに、閾値ｆｃｓｔは基本波周波数の４〜９％の範囲の値に設定することが好ましく、例えば系統周波数が５０Ｈｚであれば、ｆｃｓｔは２．０〜４．５の範囲に設定することが好ましい。
[数３]
【００８４】
0005893057.tif 000004
【００８５】
尚、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、３２サイクル前の運転周波数ｆＰＬＬ及び系統周波数ｆｇｒｉｄの平均値として、３２サイクル前を基準にその前３２サイクルの各系統周波数の平均値が採用されているが、平均値を求めるサイクル数は３２に制限される必要はなく適宜設定することができる。
【００８６】
また、図６（ｂ）に示すように、高調波電圧変動率ΔＴＨＤは３２サイクル前の高調波電圧実効値ＴＨＤｖの平均値として、３２サイクル前を基準にその前３２サイクルの各高調波電圧実効値ＴＨＤｖの平均値が採用され、以下の数４により算出されている。同様に、平均値を求めるサイクル数は３２に制限される必要はなく適宜設定することができる。
[数４]
【００８７】
0005893057.tif 000005
【００８８】
図７及び図８には、総合周波数変動値Δｆｖａｒ、高調波電圧変動率ΔＴＨＤ及び変動率カウンタに基づいて不要検出を回避するための単独運転検出部２４によって実行される手順の一例が示されている。
【００８９】
総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|が閾値０．３ｆｃｓｔ以上の場合に、高調波電圧変動率ΔＴＨＤをチェックし、高調波電圧変動率ΔＴＨＤがｘ％以上であれば、初期値がゼロに設定された変動率カウンタを１加算し、高調波電圧変動率ΔＴＨＤが０．５ｘ％未満であれば変動率カウンタをリセットし、高調波電圧変動率ΔＴＨＤがｘ％未満０．５ｘ％以上であると変動率カウンタの値を維持する処理を系統周期毎に繰返す。
【００９０】
その結果、変動率カウンタの値がｙ以上になると単独運転と判断してインバータ３を停止し、連系リレーＳｇｒｉｄを切断して解列する。また、総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|が閾値ｆｃｓｔ以上になると変動率カウンタの値にかかわらず直ちに単独運転と判断してインバータ３を停止し、連系リレーＳｇｒｉｄを切断して解列する。本実施形態では、好ましい値としてｘ＝２０％，ｙ＝３が例示できるが、具体的な値は適宜実験等に基づいて適切な値に設定すればよい。
【００９１】
総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|が閾値０．３ｆｃｓｔ未満の場合には、単に変動率カウンタをリセットして初期値に戻す。このような処理よって、総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|が閾値０．３ｆｃｓｔ以内の変動に起因する不要検出が確実に回避されるようになる。
【００９２】
上述した単独運転検出装置１０によって、本発明による単独運転検出方法が実行される。
即ち、系統周波数計測部１１によって系統電圧ｅｕｗのゼロクロスタイミングに基づいて系統周波数を計測する系統周波数計測ステップが実行され、無効電力注入量算出部２０，２１によって系統周波数計測ステップで計測された系統周波数に基づいて得られる周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出ステップが実行される。
【００９３】
そして、第１のＰＬＬ処理部１２で系統電圧ｅｕｗが入力され系統電圧ｅｕｗの位相角度（θｕｗ）に同期した基準系統電圧信号を生成する第１のＰＬＬ処理ステップが実行され、第２のＰＬＬ処理部１３で逆潮流電流ｉｓｐが入力され逆潮流電流ｉｓｐの位相角度θｓｐに同期した基準逆潮流電流信号を生成する第２のＰＬＬ処理ステップが実行され、帰還信号生成部１４で両信号の位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて帰還信号を生成する帰還信号生成ステップが実行される。
【００９４】
さらに、無効電流制御部１５によって、無効電力注入量算出ステップで算出された無効電力注入量に対応する無効電流指令値と帰還信号生成ステップで生成された帰還信号とに基づいて、インバータから無効電力注入量の無効電力が注入されるようにインバータの出力電流指令値を帰還制御する無効電流制御ステップが実行され、インバータ制御部１９によって、インバータの出力電流値が出力電流指令値になるようにインバータを制御するインバータ制御ステップが実行され、単独運転検出部２４によって、無効電力注入量の無効電力が注入されたときの系統電源の電気量に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出ステップが実行される。
【００９５】
このように、無効電流制御部１５によってインバータ３の出力電流指令値が帰還制御されるので、系統電源に目標値である無効電力注入量の無効電力が正確且つ速やかに注入されるようになり、その結果、無効電力注入に対する良好な応答性が確保でき、単独運転検出部２４に不要検出のための複雑なアルゴリズムを組込まなくても、不要検出することがなく速やかに単独運転状態であるか否かを検出することができるようになる。
【００９６】
尚、後述の実験結果で示されているように、上述のアルゴリズムで判定に用いた総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|及び高調波電圧変動率ΔＴＨＤの判定閾値は負荷条件により変動可能に構成されていることが好ましい。そのために、負荷条件を検出する機能ブロックを備え、当該機能ブロックで検出された負荷条件に基づいて、総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|及び高調波電圧変動率ΔＴＨＤの判定閾値を調整する判定閾値調整部を備えていることが好ましい。
【００９７】
また、系統電圧ｅｕｗの位相角度θｕｗに同期した基準系統電圧信号を得るための第１のＰＬＬ処理部１２のゲインが、逆潮流電流ｉｓｐの位相角度θｓｐに同期した基準逆潮流電流信号を得るための第２のＰＬＬ処理部１３のゲインよりも大きな値に設定されているので、系統電源側で生じた擾乱によって過渡的に電圧や位相等が変動する系統電圧ｅｕｗを適正に反映した基準系統電圧信号が、基準逆潮流電流信号よりも感度よく得られる。
【００９８】
そのような位相差（θｕｗ−θｓｐ）に基づいて無効電流制御部によってインバータの出力電流指令値が適正に帰還制御されるようになるので、上述の低感帯領域で僅かな無効電力注入量Ｋｆｖａｒが注入される場合や、低感帯領域と高感帯領域の境界部で無効電力注入量Ｋｆｖａｒが変動する場合でも良好な応答特性が得られるようになる。
【００９９】
上述した実施形態では、単独運転検出部が、第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方の現在値、１系統周期前の値及び２系統周期前の値に基づいて、双方が連続する複数の系統周期で一方向に変化すると判定し、且つ、系統電圧ｅｕｗの高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出することで不要検出を回避する例を説明したが、双方の判定基準の何れか一方に基づいて単独運転状態であると検出するように構成しても不要検出を回避することができる。
【０１００】
上述した実施形態では、本発明による単独運転検出装置にステップ注入付周波数フィードバック方式が組み込まれた態様を説明したが、本発明による単独運転検出装置は、少なくとも上述した系統周波数計測部と、無効電力注入量算出部と、第１のＰＬＬ処理部と、第２のＰＬＬ処理部と、帰還信号生成部と、無効電流制御部と、インバータ制御部と、単独運転検出部とを備えていればよく、ステップ注入付周波数フィードバック方式以外のスリップモード周波数シフト方式や無効電力変動方式等が組み込まれた態様であってもよく、能動的方式のみならず受動的方式であっても不要検出を回避することができるようになる。
【０１０１】
上述の各実施形態は本発明による分散型電源の単独運転検出装置及び単独運転検出方法の一例に過ぎず、各構成ブロックの具体的な構成（ハードウェアやソフトウェア）や各種の数値等は本発明による作用効果が奏される範囲で適宜変更設計することも可能であることはいうまでもない。
【実施例】
【０１０２】
以下に、多数台連系試験の実験結果を説明する。
有効電力５．５ｋＷの３台のパワーコンディションナを用いて、Ｐ＝＋１０（＋１０％負荷），Ｑ＝０，Ｐ＝０，Ｑ＝０及びＰ＝−１０，Ｑ＝０の３ポイントの負荷条件で単独運転状態とする実験を行なった。尚、総合周波数変動値|Δｆｖａｒ|の閾値ｆｃｓｔは３．６Ｈｚ、高調波電圧変動率ΔＴＨＤの閾値ｘは２０、変動率カウンタの閾値ｙは３として設定し、実験を行なった。
【０１０３】
図９（ａ）には、Ｐ＝＋１０，Ｑ＝０の負荷条件で単独運転状態になった場合のＴＨＤ［％］、高調波電圧変動率ΔＴＨＤ及び周波数が示されている。図９（ｂ）には、Ｐ＝０，Ｑ＝０の負荷条件で単独運転状態になった場合の高調波電圧ＴＨＤＶ［％］、高調波電圧変動率ΔＴＨＤ及び周波数が示されている。図９（ｃ）には、Ｐ＝−１０，Ｑ＝０の負荷条件で単独運転状態になった場合のＴＨＤ［％］、高調波電圧変動率ΔＴＨＤ及び周波数が示されている。
【０１０４】
図９（ａ）に示すように、Ｐ＝＋１０，Ｑ＝０の負荷条件では、４サイクル目から単独運転状態になり、その後３サイクル連続で高調波電圧変動率ΔＴＨＤが２０倍以上になり、単独運転が発生してから４サイクル目（７サイクル時)で単独運転状態と判断し、運転を停止させるように動作した。図９（ｃ）に示すように、Ｐ＝−１０，Ｑ＝０の負荷条件でも同様の傾向が確認された。
【０１０５】
しかし、図９（ｃ）に示すように、Ｐ＝０，Ｑ＝０の負荷条件では、系統電圧の周波数の変化が高調波電圧変動率ΔＴＨＤより早く、単独運転状態を判定する要素は周波数であることが分かった。
【０１０６】
このことから、負荷条件により単独運転状態を判別するための図８に示す閾値を変えることにより、より早く適切に単独運転状態を検出できることが確認された。
【符号の説明】
【０１０７】
１：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３：インバータ
４：ＬＣフィルタ
１０：単独運転検出装置
１１：系統周波数計測部
１２：第１のＰＬＬ処理部
１３：第２のＰＬＬ処理部
１４：帰還信号生成部
１５：無効電流制御部
１６：無効電力生成部
１８：有効電力生成部１８
２０，２１：無効電力注入量算出部
２４：単独運転検出部
１００：分散型電源（太陽電池発電装置）
ＰＣ：パワーコンディショナ
ＳＰ：太陽電池パネル
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４：インバータブリッジに備えたスイッチ素子
【図１】
0005893057.tif 000006
【図２】
0005893057.tif 000007
【図３】
0005893057.tif 000008
【図４】
0005893057.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005893057.tif 000012
【図８】
0005893057.tif 000013
【図９】
0005893057.tif 000014