(57)【要約】【課題】  単独運転を検出するための原理が異なる異種方式であっても、１需用家に導入された複数台の発電設備の単独運転検出のために生じる出力電圧の周波数ｆの変動幅Δｆなどの電気的現象が、相互干渉を生じないようにすること。【解決手段】  １需用家５に導入された各発電設備８は、単独運転を検出する機能をそれぞれ有する。稼働中の複数Ｎの各発電設備８のうち、１台を代表機として選定する。この代表機の発電設備の単独運転を検出する機能のみを有効とする。残余の発電設備の単独運転を検出する機能を停止させる。単独運転を検出する機能は、変動信号によって、連系運転時、無効電力を発生し、出力電圧の周波数ｆの変動幅Δｆは小さい。商用交流電力系統の送出し遮断器３が遮断して単独運転状態になると、変動信号に起因した出力電圧の周波数変動幅Δｆが、弁別レベル以上となり、単独運転が検出される。【選択図】      図１
2006230115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電力系統に連系しかつ単独運転を検出する機能を有する複数台の各発電設備のうち、１台を代表機として選定し、
この代表機の発電設備の単独運転を検出する機能のみを有効とし、
残余の発電設備の単独運転を検出する機能を停止させることを特徴とする発電設備の単独運転検出方法。
【請求項２】
商用交流電力系統に連系する複数台の発電設備のうち、１台の発電設備は、稼動中の発電設備の台数および出力容量のうち少なくとも一方を計数し、計数された台数および出力容量に基づいて単独運転を検出するための変動信号の値を決定し、決定された値に設定される変動信号によって単独運転を検出することを特徴とする発電設備の単独運転検出方法。
【請求項３】
複数台の発電設備を含み、各発電設備は、
発生電力を商用交流電力系統に連系し、変動信号を受信して発生電力を変動する発電手段と、
変動信号を発生して発電手段に与え、発生電力の変動の状態によって単独運転を検出する単独運転検出手段と、
稼動中の発電設備のうちの１台を代表機として選定する代表機選定手段と、
代表機選定手段によって代表機として選定されたとき、単独運転検出手段を動作させ、代表機として選定されないとき、単独運転検出手段を停止させる動作指示手段とを含むことを特徴とする発電設備の単独運転検出装置。
【請求項４】
各発電設備は、稼動中の台数および出力容量のうち少なくとも一方を計数する計数手段を含み、
単独運転検出手段は、計数手段によって計数された稼動台数および出力容量に基づいて、変動信号の値を決定して発生することを特徴とする請求項３記載の発電設備の単独運転検出装置。
【請求項５】
発生電力を商用交流電力系統に連系する複数台の発電設備を含み、複数台の発電設備のうち１台の発電設備は、
変動信号を受信して発生電力を変動する発電手段と、
変動信号を発生して発電手段に与え、発生電力の変動の状態によって単独運転を検出する単独運転検出手段と、
稼動中の発電設備の台数および出力容量のうち少なくとも一方を計数する計数手段とを含み、
単独運転検出手段は、計数手段によって計数された稼動台数および出力容量に基づいて、変動信号の値を決定して発生することを特徴とする発電設備の単独運転検出装置。
【請求項６】
各発電設備の出力容量は、等しく、
計数手段が稼動中の発電設備の台数を計数するとき、
単独運転検出手段が発生する変動信号の値Ｂを、単一機の発電設備の変動信号の値をＢ１とし、計数された稼動中の発電設備の台数をＮとし、Ａを予め定める値であって、０＜Ａ≦１とするとき、
Ｂ ＝ Ｂ１・Ｎ・Ａ
に設定することを特徴とする請求項４記載の発電設備の単独運転検出装置。
【請求項７】
計数手段が稼動中の発電設備の合計の出力容量および代表機の出力容量を計数するとき、
単独運転検出手段が発生する変動信号の値Ｂを、代表機の変動信号の値をＢｉとし、計数された稼動中の発電設備の合計の出力容量をΣＰとし、代表機の出力容量Ｐｉとし、Ａを予め定める値であって、０＜Ａ≦１とするとき、
Ｂ ＝ Ｂｉ・（ΣＰ／Ｐｉ）・Ａ
に設定することを特徴とする請求項４記載の発電設備の単独運転検出装置。
【請求項８】
単独運転検出手段は、
直流電力を交流電力に変換して商用交流電力系統に逆潮流するインバータを含み、
このインバータは、変動信号によって発生電力を変動して出力することを特徴とする請求項３〜７のうちの１つに記載の発電設備の単独運転検出装置。
【請求項９】
発電手段は、同期発電機と、
この同期発電機の界磁電流を調整する自動電圧調整器とを含み、
単独運転検出手段は、変動信号を自動電圧調整器に与えて無効電力を変動することを特徴とする請求項３〜８のうちの１つに記載の発電設備の単独運転検出装置。
【請求項１０】
代表機選定手段は、
全ての発電設備に、順次的な識別番号を予め付与しておき、
稼動中の発電設備が有する識別番号のうち、予め定める順位の識別番号を有する発電設備を、代表機として選定することを特徴とする請求項３〜９のうちの１つに記載の発電設備の単独運転検出装置。
【請求項１１】
請求項３〜１０のうちの１つに記載された発電設備の単独運転検出装置を含み、
各発電設備は、
商用交流電力系統と発電手段との間に介在され、単独運転検出手段によって単独運転が検出されたとき、および他の発電設備からの単独運転検出信号を受信したとき、遮断される遮断器と、
単独運転検出手段によって検出された前記単独運転検出信号を、他の発電設備に送信する手段とを含むことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用交流電力系統に、たとえば自家用同期発電機または系統連系用インバータなどを含む発電設備を、連系して運転し、その発電設備から商用交流電力系統側に電力を逆潮流することができる発電設備の単独運転検出方法、単独運転検出装置および発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要家に設置された分散型電源である発電設備は、常時、商用交流電力系統に接続されて系統連系して運転される。
【０００３】
本件明細書中、単独運転とは、これらの発電設備が接続されている配電系統が何かの理由によって商用交流電力系統から解列されたにもかかわらず、この配電系統に接続されている電力負荷に対して前記配電設備による電力供給が継続されている状態を言う。
【０００４】
このような単独運転が生じた場合、その単独運転状態を検出し、発電設備を解列するか、または停止しなければならず、さもなければ、再び商用交流電力系統からの電力が供給されるようになったとき、非同期状態での付合わせの可能性が生じる。
【０００５】
或る従来技術（特許文献１）では、需要家に１機の発電設備が導入された場合、単独運転の検出のために、発電設備に変動信号を注入し、商用交流電力系統の解列の有無によって表れる電気的現象の変化を検出し、確実な単独運転の検出を行うことができる。この従来技術を、需要家に複数台の発電設備が導入された場合にも実施するとすれば、この従来技術では、発電設備毎の変動信号の同期が採られていないので、変動信号の注入に伴う電気的現象が相互に打ち消されて相互干渉する可能性が懸念されている。
【０００６】
この問題を解決する他の従来技術（特許文献２）は、簡略化して図１０に示される。図１０において、ステップａ１で発電を開始し、ステップａ２で複数の各発電設備の全機について、単独運転検出機能を動作させる。このときステップａ３では、各発電設備の単独運転検出機能に関する同期を採り、ステップａ４以降で、このような同期を採った単独運転検出機能が続行される。この従来技術では、配電線を用いて変動信号の同期が図られる。
【０００７】
他の従来技術（特許文献３）では、全地球的測位システム（ＧＰＳ）による時刻情報によって変動信号の同期を採り、他の従来技術（特許文献４）では、複数の各発電設備の全てに、変動信号を並列に与えて同期させ、さらに他の従来技術（特許文献５）では、信号線で接続して変動信号の同期を採る。
【０００８】
このように、需要家に複数台の発電設備が導入される場合、前述の他の各従来技術では、発電設備毎の単独運転検出機能を併用することを前提に、変動信号を同期させる。単独運転検出方式は、その検出原理から、能動的方式と受動的方式とに大別され、それぞれ多種の方式が存在する。前述のこれらの従来技術では、同種の方式で単独運転を検出する機能を有する発電設備が導入された場合は確実に、変動信号の同期を図ることができる。一方、これらの従来技術の問題は、単独運転検出機能を達成する方式が、複数の各発電設備毎に異種であるとき、変動信号の同期を図ることが困難になる。
【０００９】
またこれらの従来技術では、複数の各発電設備の全てについて、たとえば配電線などに変動信号が重畳されるので、結果的に冗長な変動信号が単独運転検出のために注入される可能性があり、商用交流電力系統に与える影響の点で好ましくない。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−３１１９７
【特許文献２】特開平９−９５１０
【特許文献３】特開平９−７４６８４
【特許文献４】特開平１０−１４２９４
【特許文献５】特開平１０−９４１７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、単独運転を検出するための原理が異なる異種方式であっても複数台の発電設備の単独運転検出のために生じる電気的現象の相互干渉が生じないようにし、さらに構成、動作の冗長性をなくすようにした発電設備の単独運転検出方法および装置ならびに発電設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、商用交流電力系統に連系しかつ単独運転を検出する機能を有する複数台の各発電設備のうち、１台を代表機として選定し、
この代表機の発電設備の単独運転を検出する機能のみを有効とし、
残余の発電設備の単独運転を検出する機能を停止させることを特徴とする発電設備の単独運転検出方法である。
【００１３】
また本発明は、複数台の発電設備を含み、各発電設備は、
発生電力を商用交流電力系統に連系し、変動信号を受信して発生電力を変動する発電手段と、
変動信号を発生して発電手段に与え、発生電力の変動の状態によって単独運転を検出する単独運転検出手段と、
稼動中の発電設備のうちの１台を代表機として選定する代表機選定手段と、
代表機選定手段によって代表機として選定されたとき、単独運転検出手段を動作させ、代表機として選定されないとき、単独運転検出手段を停止させる動作指示手段とを含むことを特徴とする発電設備の単独運転検出装置である。
【００１４】
本発明に従えば、前述の従来技術のように変動信号の同期を図るのではなく、稼動中の複数の発電設備のうち、１台を代表機として自動的に選定し、この代表機の単独運転検出機能のみを有効とし、代表機を除く他機の発電設備の単独運転機能を停止させる。これによって複数の各発電設備が並列に稼働され、それらの発電設備における単独運転を検出する原理が異種方式であっても、単独運転を検出するために生じる電気的現象の相互干渉が防がれ、単独運転の検出が確実に達成される。さらに構成、動作の冗長性が解消される。
【００１５】
また本発明は、各発電設備は、稼動中の台数および出力容量のうち少なくとも一方を計数する手段を含み、
単独運転検出手段は、計数手段によって計数された稼動台数および出力容量に基づいてが多い程、変動信号の値を決定して発生することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、各発電設備の出力容量は、等しく、
計数手段は、稼動中の発電設備の台数を計数するとき、
単独運転検出手段が発生する変動信号の値Ｂを、単一機の発電設備の変動信号の値をＢ１とし、計数された稼動中の発電設備の台数をＮとし、Ａを予め定める値であって、０＜Ａ≦１とするとき、
Ｂ ＝ Ｂ１・Ｎ・Ａ
に設定することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、計数手段が稼動中の発電設備の合計の出力容量および代表機の出力容量を計数するとき、
単独運転検出手段が発生する変動信号の値Ｂを、代表機の変動信号の値をＢｉとし、計数された稼動中の発電設備の合計の出力容量をΣＰとし、代表機の出力容量Ｐｉとし、Ａを予め定める値であって、０＜Ａ≦１とするとき、
Ｂ ＝ Ｂｉ・（ΣＰ／Ｐｉ）・Ａ
に設定することを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、稼働中の複数台の発電設備のために、前述の代表機として選定された単一機の発電設備において、単独運転の検出が行われるので、変動信号の値を、稼働中の発電設備の台数に依存して、またはそれらの稼働中の発電設備による合計の出力容量に依存して、変動信号の値、たとえばその変動信号の電圧または電流の振幅などの値を、変化して設定する。これによって複数の発電設備の稼働中の台数、出力容量が変化しても、単独運転の検出が確実となる。
【００１９】
本発明では、他の発電設備の稼働状況を、通信によって授受し、発電設備の稼働台数または出力容量に応じて、代表機への変動信号の出力を変化させる。たとえば複数の各発電設備が同一構成または同一出力容量を有し、単一機の発電設備における単独運転を検出するために用いられる変動信号の値をＢ１とし、稼働中の発電設備の台数をＮとするとき、変動信号の値Ｂは、予め定める値Ａを掛け算した値であって、Ｂ＝Ｂ１・Ｎ・Ａに設定する。またたとえば、代表機における単独運転を検出するために用いられる変動信号の値をＢｉとし、この発電設備の出力容量をＰｉとし、稼働中の発電設備の合計の出力容量をΣＰとするとき、変動信号の値Ｂは、予め定める値Ａを掛け算した値であって、Ｂ＝Ｂｉ・（ΣＰ／Ｐｉ）・Ａに設定する。前記予め定める値Ａは、出力係数と呼ぶことができ、零を超え、１以下の値であり、たとえば０．６または０．８などの値に定められてもよい。単独運転を検出するためには、生じる電気的現象の変動、たとえば出力電圧の変動が、負荷変動と区別して検出可能となればよいので、稼働台数の増加に伴って出力係数Ａの値を減少することができ、または稼働中の発電設備の合計の出力容量の増加に伴って出力係数Ａの値を減少させる。
【００２０】
また本発明は、商用交流電力系統に連系する複数台の発電設備のうち、１台の発電設備は、稼動中の発電設備の台数および出力容量のうち少なくとも一方を計数し、計数された台数および出力容量に基づいて単独運転を検出するための変動信号の値を決定し、決定された値に設定される変動信号によって単独運転を検出することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、発生電力を商用交流電力系統に連系する複数台の発電設備を含み、複数台の発電設備のうち１台の発電設備は、
変動信号を受信して発生電力を変動する発電手段と、
変動信号を発生して発電手段に与え、発生電力の変動の状態によって単独運転を検出する単独運転検出手段と、
稼動中の発電設備の台数および出力容量のうち少なくとも一方を計数する計数手段とを含み、
単独運転検出手段は、計数手段によって計数された稼動台数および出力容量に基づいて、変動信号の値を決定して発生することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、前述の従来技術のように変動信号の同期を図るのではなく、稼動中の複数の発電設備のうち、１台の発電設備が単独運転検出機能のみを有効であるので、これによって複数の各発電設備が並列に稼働されても、単独運転を検出するために生じる電気的現象の相互干渉が防がれ、単独運転の検出が確実に達成される。さらに構成、動作の冗長性が解消される。また１台の発電設備によって、単独運転検出動作が可能であるので、他の発電設備に、単独運転検出手段を設ける必要が無く、構成が簡単である。したがって製造コストを低減することができる。
【００２３】
本発明では、稼働中の複数台の発電設備のために、１台の発電設備において、単独運転の検出が行われるので、変動信号の値を、稼働中の発電設備の台数に依存して、またはそれらの稼働中の発電設備による合計の出力容量に依存して、変動信号の値、たとえばその変動信号の電圧または電流の振幅などの値を、変化して設定する。これによって複数の発電設備の稼働中の台数、出力容量が変化しても、単独運転の検出が確実となる。
【００２４】
また本発明は、単独運転検出手段は、
直流電力を交流電力に変換して商用交流電力系統に逆潮流するインバータを含み、
このインバータは、変動信号によって発生電力を変動して出力することを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、発電手段は、同期発電機と、
この同期発電機の界磁電流を調整する自動電圧調整器とを含み、
単独運転検出手段は、変動信号を自動電圧調整器に与えて無効電力を変動することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、各発電設備の単独運転を検出するための検出原理の方式は、能動的方式として、たとえば（１）発電出力に周期的な無効電力変動を与えておき、単独運転移行時に表われる周期的な電圧変動あるいは電流変動等を検出する無効電力変動方式と、（２）発電出力に周期的な有効電力変動を与えておき、単独運転移行時に表われる周期的な電圧変動あるいは電流変動等を検出する有効電力変動方式と、（３）発電設備に並列インピーダンスを瞬間的、かつ、周期的に挿入し、単独運転移行時に表われる電圧変動または電流変動等の急変等を検出する負荷変動方式と、（４）系統の周波数変化率（ｄｆ／ｄｔ）を検出し、その変化率の正負と大きさに従って、発電設備の出力電圧を変動させ、単独運転時の周波数変動を検出するＱＣモード周波数シフト方式と、（５）発電設備から出力する周波数特性に予めバイアス等を与えておくことによって、単独運転移行時に発電設備の周波数特性等と単独系統の負荷特性で決まる周波数にシフトする性質を利用して単独運転を検出する周波数シフト方式とであってもよく、（１）〜（５）のいずれかが組合わされて採用されてもよい。
【００２７】
また本発明は、代表機選定手段は、
全ての発電設備に、順次的な識別番号を予め付与しておき、
稼動中の発電設備が有する識別番号のうち、予め定める順位の識別番号を有する発電設備を、代表機として選定することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、各発電設備には、識別番号ＩＤが付与されており、各発電設備は、予め定める順位の発電設備の稼働状況を取得し、その予め定める順位の発電設備が稼働していない場合には、当該機が代表機となるように、自動的に選定される。これによって代表機を人為的に設定する場合には当該発電設備が停止したときに、単独運転検出ができなくなるという問題が生じることはなく、常に１台のみが代表機となるように選定が行われることになる。前述の予め定める順位は、最も上位であってもよいが、最も下位であってもよく、またはそのほかの順位であってもよい。
【００２９】
また本発明は、前述の発電設備の単独運転検出装置を含み、
各発電設備は、
商用交流電力系統と発電手段との間に介在され、単独運転検出手段によって単独運転が検出されたとき、および他の発電設備からの単独運転検出信号を受信したとき、遮断される遮断器と、
単独運転検出手段によって検出された前記単独運転検出信号を、他の発電設備に送信する手段とを含むことを特徴とする発電装置である。
【００３０】
本発明に従えば、常に稼働中の発電設備のうちの１台のみが代表機として選定されるので、単独運転を検出する機能を達成する電気的現象の相互干渉が生じることはなく、その単独運転を検出する原理を達成する方式が相互に異種であっても、このような相互干渉が生じることはない。しかも構成、動作の冗長性をなくし、冗長な変動信号の注入を回避することができ、このことは特に前述の出力係数Ａを１未満に設定することによって、達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明の実施の一形態の全体の構成を示す電気回路図である。商用交流電力系統１は、変電所から送出し遮断器３を介して配電線４に、一定の出力電力周波数、たとえば６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの商用交流電力を出力し、需要家５，６，７に供給する。需要家５では、複数Ｎ０の発電設備８が共通の電力ライン９に接続され、この電力ライン９には、遮断器１１を介して１または複数の負荷１２が接続される。ライン９は遮断器１３を介してライン１４から、前述の配電線４に接続される。各発電設備８は、たとえばコージェネレーションシステムを構成してもよい。各発電設備８の構成、したがって出力容量は等しくてもよいが、異なっていてもよい。本実施の形態において、「等しい」には、「略等しい」を含む。
【００３２】
図２は、需要家５に導入されている発電設備８に関連する具体的な構成を示すブロック図である。原動機１５は、同期発電機１６を回転駆動する。同期発電機１６からの電力は、系統インバータ１７を構成するコンバータ１８によって直流電力に変換され、次にインバータ１９によって、その直流電力が交流電力に変換され、さらに平滑されてライン２１に出力される。ライン２１は、遮断器２２およびライン２３を介して、複数の発電設備８に共通な電力ライン９に接続される。
【００３３】
ライン２３には、出力検出器２５が接続される。この出力検出器２５は、ライン２３を介して発電設備８から出力される交流電力の電圧および電流を検出し、その検出結果を表わす信号を、制御回路２６に与える。制御回路２６は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実現され、制御回路２６は、出力検出器２５の出力に応答し、ライン２９に制御信号を導出する。この制御信号は、インバータ１９によってライン２１，２３に導出される電力を制御するとともに、電力の力率が１となるように制御するための信号である。制御回路２６には、入力手段２７および識別番号設定回路２８からの出力がそれぞれ与えられる。入力手段２７を操作者が操作することによって、発電設備８を稼働するための稼働信号が発生され、この発電設備８による動作が開始され、また終了のために操作される。識別番号設定回路２８は、複数Ｎ０の全ての各発電設備８に対応して順次的な識別番号を予め付与して設定する。
【００３４】
制御回路２６は、送受信動作を行う通信回路３１を介して通信ライン３２に接続される。通信ライン３２は、１つの需要家５に導入された複数Ｎ０の全ての各発電設備８毎の通信回路３１に接続され、信号の授受をすることができる。
【００３５】
単独運転の検出のために、マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路３４が設けられる。処理回路３４は、変動信号を生成し、ライン３６に導出する。
【００３６】
処理回路３４は、この処理回路３４からライン３６に導出される変動信号が、予め定める周波数、たとえばインバータ１９の出力電力周波数未満の周波数、たとえば１Ｈｚを有し、その振幅、したがってpeak to peak値を、制御回路２６からライン３８を介して与えられる振幅設定信号によって変化して設定する。
【００３７】
周波数検出器３７は、インバータ１９からライン２１に出力される交流電力の出力電力の周波数を検出し、その出力を処理回路３４に与える。処理回路３４は、周波数検出器３７の出力に応答し、検出された周波数の変動幅Δｆが、予め定める弁別レベルΔｆ０以上であるとき、遮断器２２を遮断する。遮断器２２を遮断する代りに、またはその遮断器２２を遮断すると同時に、共通の電力ライン９に接続された遮断器１３を遮断するように構成してもよい。
【００３８】
制御回路２６からライン２９を介する制御信号と、処理回路３４からライン３６を介する変動信号とは、加算回路４１に与えられて加算されて合成される。この加算回路４１からの合成制御信号は、インバータ１９に与えられ、これによってライン２１の出力電力が力率１となるように、しかも単独運転を検出するための出力変動が生じるように、インバータ１９の動作が制御される。図１に示される参照符４０で示される単独運転検出装置は、処理回路３４、周波数検出器３７、制御回路２６の一部、識別番号設定回路２８および通信回路３１などによって実現される。
【００３９】
図３は、図２に示される発電設備８の動作を説明するための図である。図３（１）は連系インバータ１７のインバータ１９からライン２１に導出される出力電力を示し、図３（２）はそのライン２１における出力電力の電圧周波数を示す。時刻ｔ１よりも前では、遮断器２２，１３は閉路されており、連系運転中である。変動信号によって、ライン２１の出力電力のうち、無効電力が変動するが、出力電圧はほぼ一定に保たれたままであり、またその出力電圧の周波数もほぼ一定であり、周波数変動は零に近い値であり、処理回路３４における前述の弁別レベルΔｆ０未満である。
【００４０】
商用交流電力系統１の変電所からの遮断器３が、時刻ｔ１で開放されると、ライン２１の無効電力はほとんど変化せず、その出力電圧が変動する。この電圧変動は、ライン２１からの電力を供給している負荷１１の消費電力の変動となり、結果的に周波数変動となって表われる。この周波数の変動幅Δｆが、後述の図７のように、弁別レベルΔｆ０以上となったことが、処理回路３４によって検出されると、遮断器２２が遮断される。
【００４１】
図４は、図２に示される制御回路２６の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｂ１において入力手段２７が操作者によって操作され、稼働信号が制御回路２６に与えられると、ステップｂ２では、通信回路３１の働きによって、他の発電設備８に稼働信号を送信し、また他の発電設備８からの稼働信号を受信し、こうして他の発電設備８の稼働状況を把握する。ステップｂ３では、識別信号設定回路２８によって設定された識別番号を表わすＩＤ信号を、通信回路３１によって、稼働中の発電設備８に送信し、また稼働中の発電設備８からのＩＤ信号を受信する。ステップｂ４では、複数Ｎ０のうち、稼働中の発電設備８の稼働台数Ｎを計数する。ステップｂ５では、この複数Ｎの稼働中の発電設備８のうち、代表機を選定する。このステップｂ５の動作は、後述の図５に示される。
【００４２】
ステップｂ６では、選定された代表機が、自己の発電設備８であるかどうかを判断される。自己の発電設備８が代表機であると判断されたとき、ステップｂ７に移り、処理回路３４からライン３６に導出する変動信号の値である振幅を設定するための振幅設定信号を、ライン３８を介して処理回路３４に与える。
【００４３】
稼動している複数Ｎの発電設備８の構成が同一であり、または出力容量が等しい場合、単一機の発電設備８のみが稼動中であるとき用いられる変動信号の値である振幅をＢ１とし、前述のステップｂ４で計数された稼働中の発電設備の台数をＮとし、予め定める値である出力係数Ａを、０＜Ａ≦１の範囲で、後述の図６のように、予め定めておくとき、変動信号Ｂは、
Ｂ ＝ Ｂ１・Ｎ・Ａ                                              …（１）
に設定される。
【００４４】
ステップｂ８では、処理回路３４が、設定された変動信号の振幅Ｂで動作するように、処理回路３４を、単独運転検出動作の達成のために指示する信号を出力する。ステップｂ９では、自己が発電設備８の代表機であって、単独運転の検出のための動作を行わせ、単独運転が検出されると、ステップｂ１３に移り、処理回路３４によって発生される遮断器２２の遮断のための信号を受信して、通信回路３１によってライン３２から他の稼働中の発電設備８に送信する。他の稼動中の発電設備８は、この信号を受信すると遮断器２２を遮断する。
【００４５】
前述のステップｂ６において自己の発電設備８が代表機でないことが判断されると、ステップｂ１０では、処理回路３４による単独運転を検出するための動作を停止するように指示して不能動化する。これによって処理回路３４は、ライン３６への変動信号を発生しない。
【００４６】
ステップｂ１１では、代表機ではない稼働中の発電設備８において、代表機からライン３２および通信回路３１を介して遮断信号を受信したかを判断し、この遮断信号を代表機の発電設備８から受信したものと判断したとき、ステップｂ１２では、遮断器２２を遮断する。
【００４７】
前述のステップｂ９で代表機の単独運転が検出されないと判断される、ステップｂ１４に移る。ステップｂ１４では、発電設備８が停止しているかを判断し、発電設備８が停止していると判断したとき、ステップｂ１５に移る。ステップｂ１４では、発電設備８が停止していないと判断すると、ステップｂ２に移り、再度、他の発電設備８の稼働状況を把握する。
【００４８】
図５は、図２に示される制御回路２６が図４のステップｂ５で代表機を選定するための動作を具体的に示すフローチャートである。ステップｃ１からステップｃ２に移り、前述の図４のステップｂ２における発電設備８の稼働信号を通信回路３１を経て授受した結果および図４のステップｂ３において授受した自己および他の稼働中の発電設備の識別番号を表わすＩＤ信号の授受結果に基づき、ステップｃ３では、自己の発電設備の識別番号よりも、さらに上位の識別番号を有する発電設備が稼働しているかどうかを判断する。自己の発電設備８よりも上位の識別番号を有する稼働中の発電設備８が存在しないならば、次のステップｃ４では、自己の発電設備８を代表機として選定して設定する。
【００４９】
ステップｃ５において、代表機として選定された発電設備８が、入力手段２７の操作などによって停止したかどうかを判断し、停止したことが判断されれば、ステップｃ６において新たに代表機選定のための動作を再び行う。本発明の実施の他の形態では、稼働中の発電設備が有する識別番号のうち、最も下位の識別番号を有する発電設備８を代表機として選定してもよく、またはそのほかの予め定める順位の識別番号を有する発電設備８を代表機として選定するようにしてもよい。
【００５０】
図６は、図２に示される制御回路２６が図４のステップｂ７で変動信号の値である振幅Ｂを設定するために用いられる出力係数Ａを説明するための図である。出力係数Ａは、稼動中の発電設備８の運転台数が大きくなるにつれて、小さくなるように定められる。出力係数Ａの関数は、たとえば１次直線である。これによって稼動中の発電設備８が増加した場合、代表機における処理回路３４からライン３６に導出される変動信号の振幅を必要に応じて制御し、単独運転の検出を確実に達成することができるようになる。
【００５１】
図７は、図２に示される処理回路３４の単独運転を検出するための動作を説明するためのフローチャートである。ステップｄ１からステップｄ２に移り、周波数検出器３７によって、ライン２１の出力電力の周波数を検出する。ステップｄ３では、周波数検出器３７によって検出された周波数ｆの変動幅Δｆが、予め定める弁別レベルΔｆ０以上であるかどうかが判断される。この検出された周波数の変動幅Δｆが、弁別レベルΔｆ０未満であれば、ステップｄ４において発電設備８は商用交流電力系統１と連系運転されているものと判断される。検出された周波数の変動幅Δｆが、弁別レベルΔｆ０以上であれば、ステップｄ５では、商用交流電力系統１の遮断器３が遮断されるなどして単独運転が発生したものと判断し、遮断信号を発生して遮断器２２に与えて遮断器２２を遮断する。またその遮断信号は、このステップｄ５で、制御回路２６に与えられ、その遮断信号は通信回路３１からライン３２を介して前述のように他の発電設備８に与えられて、各発電設備８の遮断器２２が、前述の図４のステップｂ１１，ｂ１２の実行によって、遮断される。
【００５２】
図８は、本発明の実施の他の形態における需用家５に導入されている発電設備８ａに関連する具体的な構成を示すブロック図である。図８に示される実施の形態は、前述の図１〜図７の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符および添え字ａを付して示す。注目すべきは、原動機１５によって駆動される同期発電機１６に備えられる固定位置に設けられた界磁コイル４３には、自動電圧調整器４４から界磁電流が供給されて励磁される。同期発電機１６からの電力が供給されるライン２１には、その出力電力の電圧を検出する電圧検出器２５ａが設けられる。自動電圧調整器４４は、電圧検出器２５ａによって検出されたライン２１の出力電圧が、予め定める値になるように、励磁電力を界磁コイル４３に与え、こうして界磁コイルの界磁電流が調整される。
【００５３】
マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路３４ａは、前述の実施の形態における処理回路３４と同様の構成を有し、変動信号を生成してライン４６に導出し、加算回路４５に与える。加算回路４５は、電圧検出器２５ａの出力とライン４６を介する変動信号とを加算して、自動電圧調整器４４に与える。商用交流電力系統１に発電設備８ａが連系運転されているとき、変動信号によって、同期発電機１６の出力電力のうち、無効電力が変動するが、そのライン２１における出力電圧はほぼ一定に保たれたままであり、またその出力電圧の周波数はほぼ一定であって、その周波数変動幅は零に近い値であって、前述の実施の形態と同様な弁別レベル未満である。遮断器３が開放されると、同期発電機１６の無効電力はほとんど変化せず、その出力電圧が変動し、ライン２１の出力電圧の変動は、周波数変動に影響を与える。こうして出力電圧の周波数変動幅Δｆが、単独運転時、大きく変化する。
【００５４】
図９は、図８に示される発電設備８ａの動作を説明するための図である。図９（１）に示されるようにライン２１に同期発電機１６によって導出される無効電力は、時刻ｔ１よりも前の連系状態では、比較的大きく、このとき図９（２）に示されるようにライン２１の出力電圧の周波数検出器３７によって検出される周波数ｆは、商用交流電力系統１の周波数のまま一定であって、その周波数ｆの変動幅Δｆは、ほぼ零である。図９（３）は、処理回路３４ａからライン４６を介して導出される変動信号の波形を示し、たとえばその周波数は１Ｈｚであって、peak to peak値は予め定める一定値である。
【００５５】
時刻ｔ１において、遮断器３が遮断して需用家５が解列されると、時刻ｔ１以降では、ライン２１の無効電力は小さく、その出力電圧の周波数ｆの変動幅Δｆが大きくなる。この検出される周波数ｆの変動幅Δｆが、処理回路３４ａにおいて図７に関連して前述したように、弁別レベルΔｆ０以上であるとき、単独運転が発生したものと検出する。そのほかの構成と動作は、前述の図１〜図７に示される実施の形態と同様である。
【００５６】
原動機１５は、たとえば内燃機関であってもよく、そのガス燃料などの燃料供給流量が一定に保たれる。同期発電機１６は、内燃機関のほかに、たとえば蒸気タービン、およびそのほかの構成を有してもよい。原動機１５、同期発電機１６およびコンバータ１８の組合せに代えて、太陽電池または燃料電池などの直流電源であってもよい。
【００５７】
各発電設備８に備えられる単独運転検出のための構成は、前述の構成に限らず、そのほかの構成によって実現されてもよい。
【００５８】
本実施の形態では、発電設備８の稼動台数Ｎ、振幅Ｂｉおよび出力係数Ａに基づいてステップｂ７で変動信号の振幅Ｂを決定しているけれども、これに限定されない。たとえば、ステップｂ４で、制御回路２６は、代表機の発電設備８の出力容量を取得する。また制御回路２６は、通信回路３１を介して稼動中の代表機を除く他の発電設備８の出力容量を取得する。代表機の発電設備８の出力容量をＰｉとし、代表機だけが稼動中であるときに用いられる変動信号の値である振幅Ｂｉとし、稼動中の発電設備の合計の出力容量をΣＰとするとき、変動信号の振幅Ｂは、
Ｂ ＝ Ｂｉ・（ΣＰ／Ｐｉ）・Ａ                                  …（２）
に設定される。これによって、出力容量が異なる発電設備を備える場合であっても、単独運転検出動作をすることができる。この際、出力係数Ａは、稼動中の発電設備８の合計の出力容量が大きくなるにつれて、小さくなるように定められる。出力係数Ａの関数は、たとえば１次直線である。これによって稼動中の発電設備８の合計の出力容量が増加した場合、代表機における処理回路３４からライン３６に導出される変動信号の振幅を必要に応じて制御し、単独運転の検出を確実に達成することができるようになる。
【００５９】
本実施の形態では、需要家５で電力ライン９に接続される複数台Ｎ０の全ての発電設備８が単独運転検出装置４０を備えているけれども、必ずしもこのような構成に限定さず、複数台Ｎ０のうち数台の発電装備８だけに単独運転検出装置４０が接続されていてもよい。たとえば、１台の発電設備８だけに単独運転検出装置４０が接続されていてもよい。この場合、単独運転検出装置４０が接続される発電設備８を常時稼動することによって、単独運転を検出する機能が常時有効になる。これによって代表機を選定する必要がなく、図４に示すフローチャートにおいて、ステップｂ５，ｂ６，ｂ１０，ｂ１１，ｂ１２を省略することができる。したがって少なくとも１台の発電設備８に単独運転検出装置４０を接続することによって、単独運転を検出することができ、迅速に単独運転を検出することができる。また１台の発電設備だけに単独運転検出装置４０が接続されているので、他の発電設備の構成が簡単である。したがって他の発電設備の製造コストを低減することができる。本実施の形態において、変動信号を決定する際の代表機となる発電設備８は、単独運転検出装置４０を備える発電設備８である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示す電気回路図である。
【図２】需要家５に導入されている発電設備８に関連する具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示される発電設備８の動作を説明するための図である。
【図４】図２に示される制御回路２６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示される制御回路２６が図４のステップｂ５で代表機を選定するための動作を具体的に示すフローチャートである。
【図６】図２に示される制御回路２６が図４のステップｂ７で変動信号の値である振幅Ｂを設定するために用いられる出力計数Ａを説明するための図である。
【図７】図２に示される処理回路３４の単独運転を検出するための動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の他の形態における需用家５に導入されている発電設備８ａに関連する具体的な構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示される発電設備８ａの動作を説明するための図である。
【図１０】従来技術を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  商用交流電力系統
３  送出し遮断器
４  配電線
５，６，７  需要家
８，８ａ  発電設備
１１，１３，２２  遮断器
１２  負荷
１５  原動機
１６  同期発電機
１７  系統連系インバータ
１８  コンバータ
１９  インバータ
２５  出力検出器
２６  制御回路
２７  入力手段
２８  識別信号設定回路
３１  通信回路
３２  通信ライン
３４，３４ａ  処理回路
３７  周波数検出器
４０  単独運転検出装置
４４  自動電圧調整器
【図１】
2006230115.tif 000003
【図２】
2006230115.tif 000004
【図３】
2006230115.tif 000005
【図４】
2006230115.tif 000006
【図５】
2006230115.tif 000007
【図６】
2006230115.tif 000008
【図７】
2006230115.tif 000009
【図８】
2006230115.tif 000010
【図９】
2006230115.tif 000011
【図１０】
2006230115.tif 000012