(57)【要約】【課題】変圧器励磁電流を推定することなく、変圧器励磁電流により生じる高調波電流と同期化して能動信号を注入できる、単独運転検出装置及を提供する。【解決手段】分散型電源装置Ｇ１は、連系点Ｘ１で生じている変圧器励磁電流に起因する高調波電圧Ｖｎ１から能動信号の位相を推定する。推定手順は、まず連系点の電圧Ｖｎ１からフィルタ処理を行ってｋ次高調波電圧の振幅と位相を検出する。次に、単独運転検出装置Ｇ１からある一定の大きさの能動信号（高調波電流）を位相を徐々に変化させて注入し、高調波電圧Ｖｎ１が最大になる位相θｎ＿ｍａｘを求める。さらに高調波電圧ｎ１が最小となる位相θｎ＿ｍｉｎも求め、式「１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ」、を用いてθｎ＿ｍａｘ、θｎ＿ｍｉｎの妥当性を判定する。上記手順を経て単独運転検出装置Ｇ１が同期注入すべき能動信号の位相を決定する。【選択図】図２
2011200032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統に連系する分散型電源装置内のインバータの単独運転検出装置であって、
前記配電系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流、または前記配電系統に接続される他のインバータが能動信号として注入する高調波電流の位相を検出する高調波検出部と、
前記高調波検出部により検出した高調波電流の位相と同期する能動信号を生成し、前記配電系統に注入する能動信号生成部と、
を備えることを特徴とする単独運転検出装置。
【請求項２】
前記高調波検出部は、
前記高調波電流により生じる常時の高調波電圧を検出する高調波電圧検出部と、
前記高調波電圧に基づいて、前記高調波電流の位相を推定する位相推定部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の単独運転検出装置。
【請求項３】
前記能動信号生成部は、
前記推定された高調波電流の推定位相に基づいて、前記能動信号を注入する際の位相を示す同期信号を生成する同期信号生成部を
備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単独運転検出装置。
【請求項４】
前記高調波検出部は、
接続される連系点における前記高調波電圧の電圧情報に基づいて周波数領域において選択処理を行うことにより前記高調波電圧の振幅と位相を検出する高調波電圧検出部
を備えることを特徴とする請求項２から請求項３のいずれかに記載の単独運転検出装置。
【請求項５】
前記能動信号生成部は、
前記生成された同期信号に基づいて前記能動信号を注入する高調波電流制御部を備え、
前記高調波電流制御部は、
所定の振幅の前記能動信号を、前記推定された推定位相との位相差が無くなるようして配電系統に注入する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の単独運転検出装置。
【請求項６】
前記位相推定部は、
前記連系点において検出された高調波電圧が最大になる第１の位相と、最小となる第２の位相とに基づいて、前記第１の位相と前記第２の位相との差が予め定められる所定の範囲となるように、前記注入する能動信号の位相を設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の単独運転検出装置。
【請求項７】
前記高調波検出部は、
前記注入する能動信号により常時の高調波電圧変化量の大きさを判定し、
前記能動信号生成部は、
前記常時の高調波電圧変化量が大きくなると判定される場合、前記他のインバータによる能動信号を基準とするマスタ信号とし、前記生成する能動信号を前記マスタ信号に従属するスレーブ信号とする
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の単独運転検出装置。
【請求項８】
前記能動信号生成部は、
前記高調波電流により生じる前記高調波電圧変化量が予め定められる所定の範囲より大きいと判定した場合、前記能動信号の注入を行う
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の単独運転検出装置。
【請求項９】
前記高調波電圧及び高調波電流は、３次及び５次の高調波のいずれか、または両方である
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の単独運転検出装置。
【請求項１０】
配電系統の連系点へインバータを用いて連系する分散型電源装置であって、
前記連系点で生じている他のインバータが能動信号として注入する高調波電流、または、前記系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相を推定する位相推定部と、
前記高調波電流の位相と同期する同期信号を生成する同期信号生成部と、
前記同期信号生成部により生成された同期信号に基づいて、前記配電系統に能動信号を注入する高調波電流制御部と、
を備えることを特徴とする分散型電源装置。
【請求項１１】
配電系統の連系点にインバータを用いて接続される単独運転検出装置における同期検出方法であって、
前記連系点に生じている高調波電圧を検出するステップと、
前記高調波電圧を基に、前記配電系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相、または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流の位相を推定するステップと、
前記高調波電流の位相と同期する能動信号を生成するステップと、
を備えることを特徴とする同期検出方法。
【請求項１２】
配電系統の連系点にインバータを用いて接続される分散型電源装置における系統連系制御方法であって、
前記連系点に生じている高調波電圧を検出するステップと、
前記高調波電圧を基に、前記配電系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流、または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流の位相を推定するステップと、
前記高調波電流の位相と同期する同期信号を生成するステップと、
前記生成された同期信号に基づいて前記配電系統に能動信号となる高調波電流を注入するステップと、
を備えることを特徴とする系統連系制御方法。
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽光発電機、燃料電池発電機、ガスエンジン発電機、風力発電機や水力発電機等の分散型発電源（単に、「発電源」とも呼ぶ）と系統電源(商用電源)間に配置され、前記発電源の系統連系運転中に、前記発電源の単独運転を検出する単独運転検出装置、および該単独運転検出装置を備える分散型電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、一般電力需用家の家屋に設置した太陽電池などの分散型発電源をインバータを介して既存の電力系統（商用電力系統）と連系し、発電源の発電量が家屋の電力利用量を越えた場合の余剰電力は系統側に送電（逆潮流）して電力会社に買い取ってもらい、発電源の発電量が家屋の電力利用量を下回った場合の不足電力は系統側からの電力供給で賄うという系統連系システムの普及が進んでいる。
【０００３】
このような系統連系システムにおいては、系統側の事故停電時や作業停電時など、系統電源からの電力供給が停止した場合に、分散型発電源によって配電線が逆充電されることに起因して感電や配電設備の破損などの可能性があるため、系統連系しているインバータの単独運転を検出した際に、系統とインバータとの連系を切断することで安全性を確保している。なお、インバータや当該インバータの制御装置、系統連系を切断するためのリレー装置など、分散型電源を系統連系するために必要な各種装置をオール・イン・ワンで収容するものをパワーコンディショナ（単独運転検出装置）と呼び、１台の分散型発電源に対して１台のパワーコンディショナが家屋の所定位置に配置されることが一般的である。また、パワーコンディショナ（単独運転検出装置）と分散型発電源とを含めて分散型発電装置と呼ぶ。
【０００４】
インバータの単独運転検出方法は、受動的方式と能動的方式とに大別される。受動的方式とは、連系運転時から単独運転時に移行する際の連系点における電圧波形や位相、周波数などの変化を捉えることでインバータの単独運転を検出する方式である。単独運転検出方法には、例えば「電圧位相跳躍検出方式」や「周波数変化率検出方式」、「３次高調波電圧歪急増検出方式」などが挙げられる。「電圧位相跳躍検出方式」は、単独運転移行時に発電出力と負荷の不平衡による電圧位相の急変を検出する方式である。同様に「周波数変化率検出方式」は、単独運転の発生の前後における発電出力と負荷の不平衡による周波数の変化を検出するものである。「３次高調波電圧歪急増検出方式」は、インバータ（逆変換装置）に電流制御形を用い、単独運転移行時に変圧器に依存する３次高調波電圧の急増を検出する方式である。
【０００５】
一方、能動的方式とは、積極的にインバータから系統側へ変動要素（無効電力、周波数等）を与えて、それら変動要素による連系点の変化（電圧波形や周波数等の変化）が単独運転時に大きく現れるようにすることでインバータの単独運転を検出する方式である。能動的方式には、例えば「周波数シフト方式」や「無効電力変動方式」、「高調波重畳方式」などが挙げられる。このうち、「周波数シフト方式」は、インバータの内部発信器等に周波数バイアスを与えておき、単独運転移行時に表れる周波数変化を検出する方式である。「無効電力変動方式」は、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れる無効電圧の変動、周波数変動あるいは電流変動を検出する方式である。「高調波重畳方式」は、インバータ出力に基準となる高調波を重畳する方式である。
【０００６】
インバータの単独運転検出方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のインバータの単独運転検出方法では、出力電力の効率を下げることなく、能動的方式によって単独運転を検出できるようにすることを目的としている。このために、電流制御型のパワーコンディショナにおいて、指令電流に高調波重畳手段からの高調波を重畳することにより、インバータの出力電流に高調波電流を一定の周期で重畳し、その周期に対応して高調波検出手段では、単独運転時に増加する系統電圧の高調波を検出し、それに基づいて単独運転を検出するようにしている。また、単独運転時に生じる高調波による電圧歪を助長する方へ出力電流に正帰還する。すなわち、系統電圧の高調波成分を正帰還させるので、単独運転時に系統電圧の高調波が増加すると、さらに高調波成分が増加することになり、単独運転の検出感度が向上する。これにより、インバータの出力電流に重畳させる高調波電流の割合を少なくするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１２７５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、系統に繋がる配電用変圧器（例えば、高圧側６，６００Ｖ／低圧側２００Ｖ、１００の柱上変圧器）における励磁電流の推定演算を行い、この変圧器励磁電流を推定した結果を利用して、注入する能動信号の同期位相を求めることができる。しかしながら、予め特性が知られている変圧器でない場合、励磁電流を推定することが困難であり、さらに、鉄損を多く含む変圧器の場合、励磁電流成分に有効電力が含まれ、推定がさらに困難になることがある。このように、励磁電流の推定演算を行うためには、予め変圧器の特性、および系統に繋がる負荷の特性を把握しておく必要があり、その分不便さがあり、また励磁電流の推定演算が複雑になり、ＣＰＵ負荷の増加を招き、コストが増加する懸念がある。
【０００９】
また、特許文献１に記載の単独運転検出装置は、単独運転時に生ずる電圧歪を助長する方へ出力電流に正帰還させる方法であるが、系統連系時の微少な電圧歪に着眼して、同期を取る事には言及していない。従って、例えば、分散型発電装置の複数台が集中して連系されることを想定した場合、能動信号が相互干渉して同期できないことが予想される。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、変圧器の励磁電流を推定することなく、変圧器励磁電流により生じる高調波電流の位相（または、他の単独運転検出装置が能動信号として注入する高調波電流の位相）を推定し、この推定した位相と同期して能動信号を注入することができるようにし、能動信号における相互干渉を防止することができる、単独運転検出装置、分散電源装置、同期検出方法、及び系統連系制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の単独運転検出装置は、配電系統に連系する分散型電源装置内のインバータの単独運転検出装置であって、前記配電系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流、または前記配電系統に接続される他のインバータが能動信号として注入する高調波電流の位相を検出する高調波検出部と、前記高調波検出部により検出した高調波電流の位相と同期する能動信号を生成し、前記配電系統に注入する能動信号生成部と、を備えることを特徴とする。
このような構成の単独運転検出装置では、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（または、他インバータから能動信号として注入された高調波電流）の位相を推定し、この高調波電流の位相と同期する能動信号を配電系統に注入する。
これにより、変圧器の励磁電流を推定することなく、変圧器励磁電流により生じる高調波電流の位相（または、他の単独運転検出装置が能動信号として注入する高調波電流の位相）を推定でき、この推定した位相と同期して能動信号を注入することができる。このため、各インバータ（単独運転検出装置）から注入される能動信号（高調波電流）における相互干渉を防止することができる。
【００１２】
（２）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記高調波検出部は、前記高調波電流により生じる常時の高調波電圧を検出する高調波電圧検出部と、前記高調波電圧に基づいて、前記高調波電流の位相を推定する位相推定部と、を備えることを特徴とする。
このような構成の単独運転検出装置では、連系点で生じている常時の高調波電圧から能動信号（高調波電流）の位相を推定する。
これにより、高調波電圧から高調波電流の位相を推定することができると共に、各インバータ（単独運転検出装置）から注入される能動信号における相互干渉を防止することができる。
【００１３】
（３）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記能動信号生成部は、前記推定された高調波電流の推定位相に基づいて、前記能動信号を注入する際の位相を示す同期信号を生成する同期信号生成部を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置では、連系点で生じている常時の高調波電圧から能動信号の位相を推定し、この推定位相に同期する同期信号を生成する。
これにより、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流）の位相と同期して、能動信号を注入することができる。このため、能動信号における相互干渉を防止することができる。
【００１４】
（４）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記高調波検出部は、接続される連系点における前記高調波電圧の電圧情報に基づいて周波数領域において選択処理を行うことにより前記高調波電圧の振幅と位相を検出する高調波電圧検出部を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置では、高調波電圧検出部により、連系点の電圧情報からフィルタ（ＤＦＴ）処理を行って高調波電圧の振幅と位相を検出するようにしたので、これにより、連系点において高調波電圧を容易に検出できると共に、この高調波電圧の情報を基に、能動信号（高調波電流）の位相を推定することができる。
【００１５】
（５）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記能動信号生成部は、前記生成された同期信号に基づいて前記能動信号を注入する高調波電流制御部を備え、前記高調波電流制御部は、所定の振幅の前記能動信号を、前記推定された推定位相との位相差が無くなるようして配電系統に注入することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、高調波電流制御部は、配電系統に能動信号を注入する際に、この能動信号の位相と、位相推定部により推定した推定位相とが一致するように制御する。
これにより、能動信号の位相を、位相推定部により推定した推定位相と一致させることができる。このため、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流）の位相と同期して、能動信号を注入することができる。
【００１６】
（６）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記位相推定部は、前記連系点において検出された高調波電圧が最大になる第１の位相と、最小となる第２の位相とに基づいて、前記第１の位相と前記第２の位相との差が予め定められる所定の範囲となるように、前記注入する能動信号の位相を設定することを特徴とする。
このような構成の単独運転検出装置では、位相推定部は、ある一定の大きさの高調波電流を位相を徐々に変化させて注入していき、連系点の高調波電圧が最大になる位相θｎ＿ｍａｘを求め、さらに、高調波電圧Ｖｎ１が最小となる位相θｎ＿ｍｉｎも求める。そして、次式、「１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ」、を用いてθｎ＿ｍａｘ、θｎ＿ｍｉｎの妥当性を判定し、分散型電源装置が同期注入すべき能動信号の推定位相θｓｋを決定する。
これにより、連系点において検出される高調波電圧を基に、能動信号（高調波電流）の位相を推定することができると共に、その妥当性を判定することができる。
【００１７】
（７）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記高調波検出部は、前記注入する能動信号により常時の高調波電圧変化量の大きさを判定し、前記能動信号生成部は、前記常時の高調波電圧変化量が大きくなると判定される場合、前記他のインバータによる能動信号を基準とするマスタ信号とし、前記生成する能動信号を前記マスタ信号に従属するスレーブ信号とすることを特徴とする。
このような構成の単独運転検出装置では、例えば、分散型電源装置Ｇ１と分散型電源装置Ｇ２とが系統に連系されている場合において、分散型電源装置Ｇ２のインバータが注入する能動信号により常時の高調波電圧変化量が大きくなり、電力品質の低下が懸念される場合は、分散型電源装置Ｇ１のインバータから注入される能動信号をマスタ信号とし、分散型電源装置Ｇ２のインバータから注入する能動信号をスレーブ信号とする。そして、例えば、高調波電圧変化量ΔＶｎが基本波電圧に対して０．５％以上（|ΔＶｎ｜≧０．５％）の場合は、分散型電源装置Ｇ２からの能動信号（高調波電流）の注入を開始し、高調波電圧変化量ΔＶｎが０．５％以下（|ΔＶｎ｜≦０．５％）になった時に、能動信号の注入を停止する。
これにより、系統連系時の高調波電圧変化量は通常０．５％以上になることはほとんどないため、分散型電源装置Ｇ２からの能動信号の注入がされることがなく、高調波電圧歪が過大になることを抑制し、能動信号の注入による電力品質の低下を回避できる。一方、単独運転時は、高調波電圧変化量は０．５％以上に達しやすいため、分散型電源装置Ｇ２はその変化を捉えて、高調波電圧変化を助長するように能動信号の注入をするので、単独運転の検出が容易になる。
【００１８】
（８）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記能動信号生成部は、前記高調波電流により生じる前記高調波電圧変化量が予め定められる所定の範囲より大きいと判定した場合、前記能動信号の注入を行うことを特徴とする。
このような構成に単独運転検出装置では、例えば、連系点における高調波電圧変化量ΔＶｎが、|ΔＶｎ|≧０．５［％］の場合には、能動信号の注入を開始し、高調波電圧変化量ΔＶｎが、|ΔＶｎ|≦０．５［％］となったときに能動信号の注入を停止する。
これにより、系統連系時の高調波電圧歪を抑制し、能動信号の注入による電力品質の低下を回避できるとともに、単独運転時は、高調波電圧変化を助長するように能動信号の注入をするので、単独運転の検出が容易とすることができる。
【００１９】
（９）また、本発明の単独運転検出装置は、上記発明において、前記高調波電圧及び高調波電流は、３次及び５次の高調波のいずれか、または両方であることを特徴とする。
このような構成の単独運転検出装置では、能動信号として３次または５次（あるいは両方）の高調波電流を使用するので、配電系統に通常多く含まれる３次及び５次の高調波電流を利用して、単独運転検出を行うことができる。
【００２０】
（１０）また、本発明の分散型電源装置は、配電系統の連系点へインバータを用いて連系する分散型電源装置であって、前記連系点で生じている他のインバータが能動信号として注入する高調波電流、または、前記系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相を推定する位相推定部と、前記高調波電流の位相と同期する同期信号を生成する同期信号生成部と、前記同期信号生成部により生成された同期信号に基づいて、前記配電系統に能動信号を注入する高調波電流制御部と、を備えることを特徴とする。
このような構成の分散型電源装置であれば、位相推定部は、連系点で生じている他分散型電源から能動信号として注入された高調波電流（または変圧器励磁電流により生じる高調波電流）の位相を推定し、同期信号生成部は、推定された高調波電流の推定位相に基づいて、能動信号を注入する際の位相を示す同期信号を生成する。そして、高調波電流制御部は、同期信号生成部により生成された同期信号に基づいて系統に能動信号を注入する。
これにより、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流）の位相と同期して能動信号を注入することができるので、各分散型電源装置が注入する能動信号における相互干渉を防止することができる。
【００２１】
（１１）また、本発明の同期検出方法は、配電系統の連系点にインバータを用いて接続される単独運転検出装置における同期検出方法であって、前記連系点に生じている高調波電圧を検出するステップと、前記高調波電圧を基に、前記配電系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相、または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流の位相を推定するステップと、前記高調波電流の位相と同期する能動信号を生成するステップと、を備えることを特徴とする。
これにより、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（または、他のインバータ（単独運転検出装置）が能動信号として注入する高調波電流）の位相と同期して能動信号を注入することができるので、各単独運転検出装置が注入する能動信号における相互干渉を防止することができる。
【００２２】
（１２）また、本発明の系統連系制御方法は、配電系統の連系点にインバータを用いて接続される分散型電源装置における系統連系制御方法であって、前記連系点に生じている高調波電圧を検出するステップと、前記高調波電圧を基に、前記配電系統に設けられた変圧器の励磁電流により生じる高調波電流、または、他のインバータが能動信号として注入する高調波電流の位相を推定するステップと、前記高調波電流の位相と同期する同期信号を生成するステップと、前記生成された同期信号に基づいて前記配電系統に能動信号となる高調波電流を注入するステップと、を備えることを特徴とする。
これにより、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（または、他のインバータ（分散型電源装置）が能動信号として注入する高調波電流）の位相と同期して能動信号を注入することができる。このため、能動信号における相互干渉を防止することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の単独運転検出装置においては、予め特性が知られている変圧器でない場合においても、変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相（または、他の単独運転検出装置が能動信号として注入する高調波電流の位相）を、高調波電圧を検出して推定し、この推定した位相に同期する能動信号を注入する。これにより、能動信号における相互干渉を防止することができる。このため、配電系統に多数の分散型発電装置が連系する場合においても、単独運転検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態における単独運転検出装置が用いられる系統連系システの概略構成図である。
【図２】本実施形態の単独運転検出装置の第１の動作例（基本動作）について説明するための図である。
【図３】本実施形態の単独運転検出装置の第２の動作例について説明するための図である。
【図４】高調波電流の位相推定における第１の試験結果を示す図である。
【図５】連系運転中の変圧器（１０ＫＶＡ＋３０ＫＶＡ）のトランス電流の振幅と位相の測定結果を示す図である。
【図６】高調波電流の位相推定における第２の試験結果を示す図である。
【図７】連系運転中の誘導電動機用変圧器のトランス電流の振幅と位相の測定結果を示す図である。
【図８】本実施形態の単独運転検出装置（パワーコンディショナ）の第１の構成例を示す図である。
【図９】本実施形態の単独運転検出装置（パワーコンディショナ）の第２の構成例を示す図である。
【図１０】能動信号の振幅の決定処理を示すフローチャートである。
【図１１】単独運転判定部における単独運転判定処理のロジックを示す図である。
【図１２】変圧器の励磁電流と磁束との対応関係を示す特性曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施形態における単独運転検出装置が用いられる系統連系システムの概略構成図である。この図１において、符号ＰＳは系統電源、符号ＵＷは超高圧送電線、符号ＳＴは配電用変圧器、符号ＣＢは遮断器、符号ＨＷは高圧配電線、符号ＨＬは高圧側負荷、符号ＴＲは柱上変圧器、符号ＬＷは低圧配電線、符号ＬＬは低圧側負荷、符号Ｇ１及びＧ２は分散型電源装置、符号ＰＣＳ１及びＰＣＳ２は単独運転検出装置（パワーコンディショナ）、符号ＰＶ１及びＰＶ２は発電源（分散型発電源）である。
【００２６】
系統電源ＰＳは、例えば火力発電所や原子力発電所などの発電所に相当し、発電した電力を超高圧電力に昇圧して超高圧送電線ＵＷを介して配電用変圧器ＳＴの１次側に供給する。超高圧送電線ＵＷは、系統電源ＰＳと配電用変圧器ＳＴとを接続し、系統電源ＰＳから配電用変圧器ＳＴへ超高圧電力を送電するために用いられる送電線である。
配電用変圧器ＳＴは、超高圧送電線ＵＷを介して受電した超高圧電力を高圧電力（例えば６６００Ｖ）に変換して遮断器ＣＢ及び高圧配電線ＨＷを介して柱上変圧器ＴＲの１次側に供給する。遮断器ＣＢは、系統事故発生時などに高圧電力の供給（配電）を停止させるための開閉装置である。これら配電用変圧器ＳＴ及び遮断器ＣＢは、配電用変電所内に設置されているものである。高圧配電線ＨＷは、配電用変電所（配電用変圧器ＳＴ及び遮断器ＣＢ）と柱上変圧器ＴＲとを接続し、配電用変圧器ＳＴから柱上変圧器ＴＲへ高圧電力を配電するために用いられる配電線である。また、高圧側負荷ＨＬは、高圧配電線ＨＷに接続された全ての負荷である。
【００２７】
柱上変圧器ＴＲは、高圧配電線ＨＷを介して受電した高圧電力を一般電力需用家が利用可能な低圧電力（例えば１００Ｖまたは２００Ｖ）に変換して低圧配電線ＬＷを介して一般電力需用家の家屋（図示省略）に供給する。低圧配電線ＬＷは、柱上変圧器ＴＲと一般電力需用家の家屋とを接続し、柱上変圧器ＴＲから一般電力需用家の家屋へ低圧電力を配電するために用いられる配電線である。また、低圧側負荷ＬＬは、低圧配電線ＬＷに接続された全ての負荷である。
【００２８】
以上の系統電源ＰＳ、超高圧送電線ＵＷ、配電用変圧器ＳＴ、遮断器ＣＢ、高圧配電線ＨＷ、柱上変圧器ＴＲ及び低圧配電線ＬＷによって既存の電力系統（商用電力系統）が構成されており、このような電力系統に対して分散型の発電源ＰＶ１及びＰＶ２が各々に対となって設けられたパワーコンディショナＰＣＳ１及びＰＣＳ２を介して連系されている。なお、図１では、２つのパワーコンディショナＰＣＳ１，ＰＣＳ２が連系されている例を示しているが、連系されるパワーコンディショナは１つの場合もあり、また、３つ以上の場合もある。また、後述するように、分散型電源装置Ｇ１（パワーコンディショナＰＣＳ１）をマスタとし、他の分散型電源装置Ｇ２（パワーコンディショナＰＣＳ２）をスレーブとすることもある。
【００２９】
図１において、発電源ＰＶ１は、例えば一般電力需用家の家屋に設置された太陽電池であり、太陽光発電によって得られた直流電力をパワーコンディショナＰＣＳ１に供給する。発電源ＰＶ２は、例えば発電源ＰＶ１とは異なる一般電力需用家の家屋に設置された太陽電池であり、太陽光発電によって得られた直流電力をパワーコンディショナＰＣＳ２に供給する。なお、これら発電源ＰＶ１及びＰＶ２は太陽電池に限らず、燃料電池などの他の分散型電源であっても良い。
【００３０】
パワーコンディショナＰＣＳ１は、発電源ＰＶ１に対となって一般電力需用家の家屋に設置されていると共に、低圧配電線ＬＷ上の連系点Ｘ１において既存の電力系統と連系（接続）されている。詳細は後述するが、このパワーコンディショナＰＣＳ１は内部にインバータを備えており、実際にはこのインバータを介して発電源ＰＶ１は系統連系されている。つまり、発電源ＰＶ１によって発電された直流電力は、パワーコンディショナＰＣＳ１内のインバータによって交流電力に変換されて電力系統側（低圧配電線ＬＷ）に送電（逆潮流）可能となっている。
【００３１】
パワーコンディショナＰＣＳ２は、発電源ＰＶ２に対となって一般電力需用家の家屋に設置されていると共に、低圧配電線ＬＷ上の連系点Ｘ２において既存の電力系統と連系（接続）されている。このパワーコンディショナＰＣＳ２も同様に内部にインバータを備えており、実際にはこのインバータを介して発電源ＰＶ２は系統連系されている。つまり、発電源ＰＶ２によって発電された直流電力は、パワーコンディショナＰＣＳ２内のインバータによって交流電力に変換されて電力系統側（低圧配電線ＬＷ）に送電（逆潮流）可能となっている。
【００３２】
図１に示す系統連系システムにおいて、推定される変圧器の励磁電流は、配電系統における高調波電流及び高調波電圧の発生源となる。例えば、図１２（ａ）は、柱上変圧器ＴＲの２次側電圧Ｖ、磁束φ及び励磁電流Ｉｍ＝(Ｉｍｐ＋Ｉｍｑ）の波形図であり、図１２（ｂ）は、励磁電流Ｉｍと磁束φとの対応関係を示す特性曲線である。図１２（ａ）に示すように、励磁電流Ｉｍの波形は高調波歪を含んでおり、また、図１２（ｂ）に示すように、励磁電流Ｉｍと磁束φとの特性曲線はヒステリシスループを形成する。このように、柱上変圧器ＴＲの励磁電流Ｉｍとは磁化電流Ｉｍｑと鉄損電流Ｉｍｐとを合成した電流を指している。以下の説明は、鉄損電流Ｉｍｐに高調波成分が含まれている場合も考慮している。
【００３３】
その変圧器の励磁電流Ｉｍは、連系運転時には柱上変圧器ＴＲの１次側に存在する配電用変圧器ＳＴなどの低インピーダンス箇所へ流れ込むため、連系点Ｘ１において励磁電流Ｉｍに起因する高調波電圧は少ない。しかし、分散型電源の単独運転時、つまり遮断器ＣＢが開放されて配電用変圧器ＳＴからの電力供給が停止した場合には、励磁電流Ｉｍは高圧側負荷ＨＬや低圧側負荷ＬＬなどの高インピーダンス箇所へ流れ込むため、連系点Ｘ１において電流Ｉｍに起因する高調波電圧が増加する。このような、単独運転時に連系点Ｘ１に発生する高調波電圧を利用して単独運転を検出することができる。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態における単独運転検出装置（パワーコンディショナ）の第１の動作例（基本動作）について説明するための図である。この動作例は、図２（Ａ）に示すように、低圧配電線ＬＷに１つの分散型電源装置Ｇ１が単独で連系されている例である。変圧器ＴＲから励磁電流Ｉｍが発生し系統側へ流れており、分散型電源装置Ｇ１は連系点Ｘ１から系統へ能動信号（ｎ次の高調波電流Ｉｎ１）を注入している。このため、高調波電流発生源が変圧器ＴＲと分散型電源装置Ｇ１のみであり、かつ変圧器ＴＲと分散型電源装置Ｇ１の間の線路インピーダンスは無視できると仮定した場合、系統連系点Ｘ１では、励磁電流Ｉｍと高調波電流Ｉｎ１の合計と連系点Ｘ１から見た系統側高調波インピーダンスＺｎとの積、Ｖｎ１＝（Ｉｍ＋Ｉｎ１）×Ｚｎにより決まる高調波電圧Ｖｎ１が発生する。なお、図２（Ｂ）の上段に、連系点Ｘ１で検出される高調波電流Ｉｎ１（例えば、ｎ＝３の３次高調波電流）の波形の例を示している。
【００３５】
図２（Ａ）に示す系統構成において、分散型電源装置Ｇ１では、変圧器ＴＲの励磁電流Ｉｍの位相を推定し、この励磁電流Ｉｍと同期する能動信号（高調波電流Ｉｎ１）を注入すれば相互干渉を防止することができる。具体的には、連系点Ｘ１に流れる高調波電流Ｉｎ１の位相を変化させて、励磁電流Ｉｍと相互干渉させることにより得られる常時の高調波電圧Ｖｎ１の位相−振幅特性の最大振幅値から、注入すべき能動信号（高調波電流）の同期位相を推定することができる。なお、以下の例では、高調波電圧Ｖｎ１は、ｎ＝３（３次高調波）、または、ｎ＝５（５次高調波）であるとする。
【００３６】
図２（Ｃ）は、高調波電圧Ｖｎ１から能動信号（高調波電流）の位相を推定する手順を示すフローチャートである。以下、図２（Ｃ）を参照して、その推定手順の流れについて説明する。
まず連系点Ｘ１の電圧情報を取得し（ステップＳ１）、この電圧情報からフィルタ（ＤＦＴ（離散フーリエ変換））処理を行って（ステップＳ２）、高調波電圧の振幅Ｖｎ１（例えば、ｎ＝３の３次高調波電圧）を抽出する（ステップＳ３）。
【００３７】
次に、分散型電源装置Ｇ１から、図２（Ｄ）に示すように、ある一定の大きさの能動信号（高調波電流Ｉｎ１）をスキャンするように位相θを徐々に変化させて注入し、高調波電圧Ｖｎ１を測定する（ステップＳ４）。これにより、図２（Ｂ）の下段に示すように、連系点Ｘ１の高調波電圧Ｖｎ１が最大になる位相θｎ＿ｍａｘを求める。また、高調波電圧Ｖｎ１が最小となる位相θｎ＿ｍｉｎも求める（ステップＳ５）。
【００３８】
そして、次式、
１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ、
を用いて、θｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性を判定する（ステップＳ６）。すなわち、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度であることを判定する。
上記ステップＳ１〜Ｓ６に示す手順により、分散型電源装置Ｇ１が同期注入すべき能動信号の位相θｓｋ（＝θｎ＿ｍａｘ）が決定される。
【００３９】
また、図３は、本発明の実施形態における単独運転検出装置（パワーコンディショナ）の第２の動作例について説明するための図である。この動作例は、図３（Ａ）に示すように、低圧配電線ＬＷに２つの分散型電源装置Ｇ１及びＧ２が連系されている例である
【００４０】
図３（Ａ）に示す構成において、分散型電源装置Ｇ２は、既設の分散型電源装置Ｇ１が注入する能動信号（高調波電流Ｉｎ１）の位相（または変圧器励磁電流Ｉｍに起因する高調波電流の位相）を推定し、分散型電源装置Ｇ１と同期する能動信号Ｉｎ２を注入すれば、能動信号における相互干渉を防止することができる。具体的には連系点Ｘ２で生じている分散型電源装置Ｇ１が注入した能動信号Ｉｎ１（または変圧器励磁電流Ｉｍに起因する高調波電流）により生じている常時の高調波電圧Ｖｎ２から能動信号（高調波電流Ｉｎ２）の位相を推定する。なお、以下の例では、高調波電圧Ｖｎ２は、ｎ＝３（３次高調波）、または、ｎ＝５（５次高調波）であるとする。
【００４１】
図３（Ｃ）は、高調波電圧から能動信号（高調波電流）の位相を推定する手順を示すフローチャートである。以下、図３（Ｃ）を参照して、その推定手順の流れについて説明する。
まず連系点Ｘ２の電圧情報を取得し（ステップＳ１１）、この電圧情報からフィルタ（ＤＦＴ（離散フーリエ変換））処理を行って（ステップＳ１２）、高調波電圧の振幅Ｖｎ２（例えば、ｎ＝３の３次高調波電圧）を抽出する（ステップＳ１３）。
【００４２】
次に、分散型電源装置Ｇ２から、図３（Ｄ）に示すように、ある一定の大きさの能動信号（高調波電流）をスキャンするように、位相θを徐々に変化させて注入し、高調波電圧Vｎ２を測定する（ステップＳ１４）。例えば、図３（Ｂ）の上段に示す高調波電流Ｉｎ２（連系点Ｘ２から注入するｎ次の高調波電流）の位相θを変化させて注入して行く。そして、例えば、図３（Ｂ）に下段に示すように、連系点Ｘ２の高調波電圧Ｖｎ２が最大になる位相θｎ＿ｍａｘを求める。さらに高調波電圧Ｖｎ２が最小となる位相θｎ＿ｍｉｎも求める（ステップＳ１５）。
【００４３】
そして、次式、
１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ、
を用いてθｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性を判定する（ステップＳ１６）。すなわち、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度であることを判定する。
上記ステップＳ１１〜Ｓ１６に示す手順により、分散型電源装置Ｇ２が同期注入すべき能動信号の位相θｓｋ（＝θｎ＿ｍａｘ）が決定される。
【００４４】
なお、分散型電源装置Ｇ２が注入する能動信号（高調波電流Ｉｎ２）により常時の高調波電圧歪が大きくなり、電力品質の低下が懸念される場合がある。その防止策としては、後述するように分散型電源装置Ｇ１の能動信号をマスタ信号、分散型発電機Ｇ２の能動信号はスレーブ信号とする。例えば、基本波電圧に対する高調波電圧変化量ΔＶｎが０．５％以上（|ΔＶｎ｜≧０．５％）となったときに、分散型電源装置Ｇ２から能動信号（高調波電流）を注入するようにすれば、系統連系時の高調波電圧変化量は通常０．５％以上になることはほとんどないため、分散型電源装置Ｇ２からの能動信号の注入がされることがなく、高調波電圧歪が過大になることを抑制し、系統連系時の高調波電圧歪を抑えることができる。
【００４５】
また、図４は、高調波電流の位相推定における第１の試験結果を示す図である。図４に示す例は、試験対象となる変圧器が、容量１０ＫＶＡの変圧器と、容量３０ＫＶＡの変圧器とが並列に接続され、この変圧器から低圧配電線に、励磁電流ＩＴＲが流れており、パワーコンディショナＰＣＳ１から４ＫＷ（２００Ｖ×２０Ａ）の電力が供給される場合の例である。
図４（Ａ）に試験条件と等価回路を示す。図４（Ａ）に示す等価回路において、分散型電源装置側（ＰＣＳ１）から、３次の高調波電流Ｉ３と、５次の高調波電流Ｉ５とを位相を変化させて注入する。なお、低圧配電線のインピーダンスは、抵抗分が０．１Ωであり、インダクタンス分が０．１ｍＨである。この低圧配電線の系統には負荷電流２０Ａ相当の負荷が繋がり、この負荷と変圧器ＴＲとを、変圧器の励磁インダクタンス（電流ＩＴＲ）、負荷抵抗（電流ｉＲ）、及び容量１２４ｖａｒの進相コンデンサＣ（電流ｉＣ）の等価回路で示している。この等価回路において、パワーコンディショナＰＣＳ１から、０．２Ａの３次の高調波電流Ｉ３と５次の高調波電流Ｉ５の位相θ（−９０度〜１５０度）を変化させて注入する。
【００４６】
図４（Ｂ）は、単独運転後（変圧器一次側を高圧側から開放した状態）において、高調波電流Ｉｎ（ｎ＝３，５）を位相θｎを変化させて注入した場合の高調波電圧の振幅特性ΔＶｎを示す図である。図４（Ｂ）では、横軸に高調波電流の注入位相θｎを示し、縦軸に高調波電圧の基本波電圧に対する振幅ΔＶｎ（単位：％）を示している。図４（Ｂ）に示すように、単独運転後においては、３次および５次の高調波電圧振幅ΔＶｎは、ともに約−４５度（θｎ＿ｍｉｎに相当）付近で最小となり、約＋１３５度（θｎ＿ｍａｘに相当）付近で最大となる。したがって、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度となり、前述したように、
１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ、となり、θｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性が確認できる。
【００４７】
また、図４（Ｃ）は、連系運転中（変圧器一次側を高圧側に接続した状態）において、高調波電流Ｉｎ（ｎ＝３，５）を位相θｎを変化させて注入した場合の高調波電圧Ｖｎ（単位：Ｖ）を示す図である。図４（Ｃ）に示すように、連系運転時においても、３次および５次の高調波電圧とも、約−６０〜−４５度（θｎ＿ｍｉｎに相当）付近で最小となり、約＋１２０〜＋１３５（θｎ＿ｍａｘに相当）付近で最大となる。
したがって、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度となり、θｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性が確認できる。
【００４８】
また、図５は、連系運転中の変圧器（１０ＫＶＡ＋３０ＫＶＡ）のトランス電流の振幅と位相の測定結果を示す図である。図５に示すように、３次高調波電流は、振幅が０．１４９Ａであり、その位相は、−４５．０５度である。また、５次高調波電流は、振幅が０．０６６Ａであり、その位相は、−５７．４９度である。すなわち、３次及び５次の高調波電流に位相は概ね−５０度であることが分かる。
従って、前述の図４（Ｃ）に示すように、連系運転時において、３次および５次の高調波電圧とも、約−５０度付近で最小となっており、位相θが１３０度（変圧器側から見ると−５０度）で高調波電圧の振幅が最大になっており、変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相を測定できていることが分かる。
【００４９】
また、図６は、高調波電流の位相推定における第２の試験結果を示す図である。図６に示す例は、試験対象となる変圧器が誘導電動機（ＩＭ）用の変圧器であり、この変圧器から低圧配電線に、４ＫＷ（２００Ｖ×２０Ａ）の電力を供給する場合の例である。
図６（Ａ）に試験条件と等価回路を示す。図６（Ａ）に示す等価回路において、分散型電源装置側（ＰＣＳ１）から、３次の高調波電流Ｉ３と、５次の高調波電流Ｉ５とを位相を変化させて注入する。なお、低圧配電線のインピーダンスは、抵抗分が０．１Ωであり、インダクタンス分が０．１ｍＨである。この低圧配電線の系統には負荷電流２０Ａ相当の負荷が繋がり、この負荷と変圧器とを、変圧器の励磁インダクタンス（電流ＩＴＲ）、負荷抵抗（電流ｉＲ）、容量３２ｖａｒの進相コンデンサＣ（電流ｉＣ）の等価回路で示している。この等価回路において、パワーコンディショナＰＣＳ１から、０．２Ａの３次の高調波電流Ｉ３と５次の高調波電流Ｉ５の位相θ（−９０度〜１５０度）を変化させて注入する。
【００５０】
図６（Ｂ）は、単独運転後において、高調波電流を注入した場合の高調波電圧の振幅特性を示す図である。横軸に高調波電流の注入位相θを示し、縦軸に高調波電圧の振幅（単位：％）を示している。図６（Ｂ）に示すように、単独運転後においては、３次および５次の高調波電圧ΔＶｎは、ともに約−９０度（θｎ＿ｍｉｎに相当）付近で最小となり、約＋９０度（θｎ＿ｍａｘに相当）付近で最大となる。
したがって、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度となり、前述したように、
１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ、
となり、θｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性が確認できる。
【００５１】
また、図６（Ｃ）は、連系運転中（変圧器一次側を高圧側に接続した状態）において、Ｉｎ（ｎ＝３，５）を位相θｎを変化させて注入した場合の高調波電圧Ｖｎ（単位：Ｖ）を示す図である。図６（Ｃ）に示すように、連系運転時においても、３次および５次の高調波電圧とも、約−９０度（θｎ＿ｍｉｎに相当）付近で最小となり、約＋９０度（θｎ＿ｍａｘに相当）付近で最大となる。
したがって、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度となり、θｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性が確認できる。
【００５２】
また、図７は、連系運転中の誘導電動機用変圧器のトランス電流の振幅と位相の測定結果を示す図である。図７に示すように、３次高調波電流は、振幅が０．１７９Ａであり、その位相は、−８２．３２度である。また、５次高調波電流は、振幅が０．０４９Ａであり、その位相は、−９１．４１度である。すなわち、３次及び５次の高調波電流に位相は概ね−９０〜−８０度であることが分かる。
従って、前述の図６（Ｃ）に示すように、連系運転時において、３次および５次の高調波電圧とも、位相θｎが約−９０度付近で最小となっており、位相θｎが＋９０度付近（系統側から見ると−９０度）で高調波電圧の振幅が最大になっており、変圧器の励磁電流により生じる高調波電流の位相を測定できていることが分かる。
【００５３】
続いて、単独運転検出装置の内部構成と動作について説明する。図８は、本発明の実施形態における単独運転検出装置（パワーコンディショナ）の第１の構成例を示す図である。なお、パワーコンディショナＰＣＳ１及びＰＣＳ２は内部構成が同一であるため、以下ではパワーコンディショナＰＣＳ１を代表的に用いて説明する。
【００５４】
図８に示すように、分散型電源装置Ｇ１ａ内のパワーコンディショナＰＣＳ１は、連系スイッチ１、計測用変流器２、電圧計３、電流計４、インバータ５、及び制御部１１を備えている。また、制御部１１は、高調波検出部１２、単独運転判定部１５、能動信号生成部１７を備えている。また、高調波検出部１２は、高調波電圧検出部１３と、高調波電流検出部１４と、位相推定部１６とを備えている。また、能動信号生成部１７は、同期信号生成部１８と、高調波電流制御部１９とを備えている。
【００５５】
連系スイッチ１は、単独運転判定部１５から入力される解列信号に応じて、インバータ５と電力系統（低圧配電線ＬＷ）との連系（接続）を解列するスイッチである。ここで、「解列」とは、インバータ５と電力系統（低圧配電線ＬＷ）との電気的な接続を切断することを指す。計測用変流器２は、インバータ５の出力電流を計測可能な低電流に変流して電流計４に出力する。電圧計３は、低圧配電線ＬＷの連系点Ｘ１における電圧（連系点電圧とも呼ぶ）を検出して高調波検出部１２に出力する。電流計４は、インバータ５の出力電流（具体的には計測用変流器２の出力電流；以下、ＰＣＳ出力電流とも呼ぶ）を検出して高調波検出部１２に出力する。
【００５６】
高調波検出部１２内の高調波電圧検出部１３は、フィルタ部１３Ａを有しており、電圧計３から入力される連系点電圧ｖ(ｔ)を基に、連系点電圧ｖ(ｔ)に含まれる所定次数ｋの高調波（以下、ｋ次高調波と称す）の振幅Ｖｋを検出する。例えば、３次及び５次の高調波電圧Ｖ３，Ｖ５を検出する。
また、高調波電流検出部１４は、フィルタ部１４Ａを有しており、電流計４から入力されるＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)を基に、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)に含まれるｋ次高調波電流の振幅Ｉと、位相θｉｋを検出する。例えば、３次及び５次の高調波電流振幅Ｉ３，Ｉ５及び位相θｉ３，θｉ５を検出する。なお、この位相θｉｋ（ｋ＝３，５）は、分散型電源装置Ｇ１ａ自体から系統に注入されるｋ次高調波電流の位相であって、連系点Ｘ１の高調波電圧から推定した能動信号（高調波電流）の推定位相θｓｋとは異なる。
また、フィルタ部１３Ａ及び１４Ａとしては、デジタル信号処理を行う場合にはＤＦＴやデジタルフィルタを用いることができ、アナログ信号処理を行う場合にはアナログフィルタを用いることができる。
【００５７】
ここで、検出すべきｋ次高調波の次数ｋは、後述するインバータ５を介して電力系統へ注入する能動信号（高調波電流）の次数ｋに応じて決定される。つまり、例えば、インバータ５を介して電力系統へ注入する能動信号（高調波電流）が３次及び５次高調波（ｋ＝３、５）である場合、高調波検出部１２は、連系点電圧ｖ(ｔ)に含まれる３次及び５次高調波の振幅Ｖｋ（Ｖ３、Ｖ５）、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)に含まれる３次及び５次高調波の振幅Ｉ３，Ｉ５を検出する。
【００５８】
また、高調波電圧検出部１３は、連系点電圧ｖ(ｔ)に含まれるｋ次高調波の振幅Ｖｋと位相θｖｋの検出結果を単独運転判定部１５に出力する。さらに、高調波電圧検出部１３は、ｋ次高調波の振幅Ｖｋの検出結果を位相推定部１６に出力する。また、高調波電流検出部１４は、ｋ次高調波電流の振幅Ｉｋ、位相θｉｋの検出結果を高調波電流制御部１９に出力する。さらに、高調波電流検出部１４は、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)に含まれる１次高調波（基本波；ｋ＝１）の振幅Ｉ１（以下、基本波振幅とも呼ぶ）と、ｋ次高調波電流の振幅Ｉｋの検出結果を同期信号生成部１８に出力する。
【００５９】
位相推定部１６は、位相スキャン部１６Ａにより、前述の図２（Ｃ）に示すように、ある一定の大きさの能動信号（高調波電流）をスキャンするように位相θを徐々に変化させて注入する。この高調波電流の注入は、位相スキャン部１６Ａからの指示信号により、能動信号生成部１７により行われる。
この位相推定部１６では、図２（Ｂ）の下段の「θ−Ｖｎ１特性」に示すように、連系点Ｘ１の高調波電圧Ｖｎ１が最大になる位相θｎ＿ｍａｘを求める。さらに高調波電圧Ｖｎ１が最小となる位相θｎ＿ｍｉｎも求める。そして、次式、
「１８０°−εθ≦｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜≦１８０°＋εθ」、
を用いてθｎ＿ｍａｘ，θｎ＿ｍｉｎの妥当性を判定する。すなわち、｜θｎ＿ｍａｘ−θｎ＿ｍｉｎ｜が概ね１８０度程度であることを判定する。これにより、位相θｎ＿ｍａｘとなる位相を、推定した位相θｓｋ（以下、推定位相θｓｋとも呼ぶ）として、同期信号生成部１８および単独運転判定部１５に出力する。
【００６０】
また、能動信号生成部１７は、位相推定部１６により検出したｋ次高調波電流の推定位相θｓｋと同期する能動信号を生成し、前記配電系統に注入する。この能動信号生成部１７内の同期信号生成部１８は、位相推定部１６によって推定されたｋ次高調波の推定位相θｓｋと、高調波電流検出部１４により検出された振幅Ｉｋとを基に、高調波電流Ｉｋに同期して注入すべき能動信号（ｋ次高調波電流）の位相及び振幅を決定する。具体的には、この同期信号生成部１８は、ｋ次高調波の推定位相θｓｋと同期する位相（−θｒｋ）を系統側へ注入すべき同期位相として決定する。
【００６１】
また、同期信号生成部１８は、ｋ次高調波の振幅Ｉｋが所定の初期振幅設定値Ｉａｋ以下であった場合には初期振幅設定値Ｉａｋを電力系統側へ注入すべき能動信号（ｋ次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋとして決定し、また、振幅Ｉｋが初期振幅設定値Ｉａｋより大きい場合には振幅上限値を算出し、当該算出した振幅上限値を電力系統側へ注入すべき能動信号の能動振幅Ｉｒｋとして決定する。なお、このような同期信号生成部１８において実施される能動振幅Ｉｒｋの決定処理の詳細については後述する。同期信号生成部１８は、上記のように決定した同期位相（−θｒｋ）及び能動振幅Ｉｒｋを同期信号として高調波電流制御部１９に出力する。
【００６２】
高調波電流制御部１９は、同期信号生成部１８から入力される同期信号（能動振幅Ｉｒｋと同期位相（−θｒｋ））を基に、推定位相θｓｋに同期する能動信号が電力系統側へ注入されるようにインバータ５を制御するための制御信号、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ５に出力する。
【００６３】
具体的には、高調波電流制御部１９は、同期位相（−θｒｋ）及び能動振幅Ｉｒｋを有するｋ次高調波電流がインバータ５から出力されるようにＰＷＭ信号を生成するが、この時、基本波電流の位相θｉ１を基準としてｋ次高調波電流の位相同期制御を行うと共に、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)に含まれるｋ次高調波の振幅Ｉｋ及び位相θｉｋが、能動振幅Ｉｒｋ及び同期位相（−θｒｋ）に一致するようにフィードバック制御を行う。なお、この高調波電流制御部１９は、ＰＷＭ信号の生成方式として正弦波・三角波比較方式を用い、正弦波の振幅及び周波数を変化させることで所望のＰＷＭ信号を生成する。
インバータ５は、発電源ＰＶ１から供給された直流電力を上記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子（ＩＧＢＴ等のブリッジ回路を構成するスイッチング素子）をスイッチングすることにより交流電力に変換して電力系統（低圧配電線ＬＷ）に出力する。つまり、このインバータ５の出力電流には、基本波電流Ｉ１に同期するｋ次高調波電流が重畳することになる。
【００６４】
単独運転判定部１５は、高調波検出部１２から入力される連系点電圧ｖ(ｔ)に含まれるｋ次高調波電圧の振幅Ｖｋ、位相θｖｋの検出結果に基づいて、インバータ５の単独運転が発生したか否かを判定し、単独運転が発生したと判定した場合に連系スイッチ１をオフにする（解列する）ための解列信号を連系スイッチ１に出力する。なお、このような単独運転判定部１５において実施される単独運転判定処理の詳細については後述する。
【００６５】
なお、図８では、１つの柱上変圧器ＴＲに対して２つの分散型電源装置Ｇ１ａ及びＧ２が系統連系されている構成を例示したが、１つの柱上変圧器ＴＲに対して多数の分散型電源装置が並列に系統連系されていることが一般的である。この場合、また、柱上変圧器ＴＲも高圧配電線ＨＷに複数接続されており、各々の柱上変圧器ＴＲの低圧配電線ＬＷに多数の分散型電源が並列に系統連系されている。
【００６６】
以上が図８に示すパワーコンディショナＰＣＳ１の構成に関する説明であるが、上述したように、パワーコンディショナＰＣＳ１は、柱上変圧器ＴＲの磁気飽和特性に起因する高調波電流（または、他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期する能動信号（高調波電流）をインバータ５を介して電力系統側へ注入し、当該注入による連系点Ｘ１における連系点電圧ｖ(ｔ)に含まれるｋ次高調波電圧の変化を基にインバータ５の単独運転を検出する機能を備えている（パワーコンディショナＰＣＳ２も同様）。このような機能をパワーコンディショナＰＣＳ１（ＰＣＳ２）に備えることにより、余計なコストをかけることなく、複数台の分散型電源を系統連系した場合の相互干渉を回避して、インバータ５の単独運転の検出感度の低下を防ぐことが可能となる。
【００６７】
以下では、単独運転検出装置として機能するパワーコンディショナＰＣＳ１の詳細な動作説明を行う。
まず、柱上変圧器ＴＲの励磁電流Ｉｍに起因する高調波電流（または他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期する能動信号（高調波電流）をインバータ５を介して電力系統側（低圧配電線ＬＷ）に注入するまでの動作について説明する。ここで、初期状態として、連系スイッチ１はオン状態となっており、分散型電源装置Ｇ１内の発電源ＰＶ１によって発電された直流電力はインバータ５によって交流電力に変換され、その交流電力に応じたパワーコンディショナ出力電流（ＰＣＳ１出力電流）が低圧配電線ＬＷを介して低圧側負荷ＬＬに供給されているものとする。
【００６８】
この連系運転状態において、電圧計３によって検出された連系点Ｘ１における連系点電圧ｖ(ｔ)は高調波電圧検出部１３に入力され、また、電流計４によって検出されたＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)は高調波電流検出部１４に入力される。高調波電圧検出部１３は、連系点電圧ｖ(ｔ)からｋ次高調波（例えば３次及び５次高調波）の振幅Ｖｋ及び位相θｖｋを検出する。高調波電流検出部１４は、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)からｋ次高調波（同様に、例えば３次及び５次高調波）の振幅Ｉｋ及び位相θｉｋを検出する。また、位相推定部１６は、ｋ次高調波電圧Ｖｋの検出結果を基に、前述した図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）で説明した方法により、変圧器励磁電流により生じる高調波電流（また他分散型電源装置から注入された高調波電流）の位相θｓｋを推定する。
【００６９】
ここで、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)に含まれるｋ次高調波の振幅Ｉｋ及び位相θｉｋの検出結果は、インバータ５のフィードバック制御に用いるために高調波電流制御部１９に出力される。また、連系点電圧ｖ(ｔ)に含まれるｋ次高調波の振幅Ｖｋ及び位相θｖｋの検出結果は、後述する単独運転判定処理に用いるために単独運転判定部１５に出力される。また、ＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)の基本波振幅Ｉ１と、ｋ次高調波電流の振幅Ｉｋの検出結果は、能動信号決定処理に用いるために同期信号生成部１８に出力される。
【００７０】
そして、同期信号生成部１８は、位相推定部１６によって推定された推定位相θｓｋと、ｋ次高調波電流の振幅Ｉｋを基に、注入すべき能動信号（ｋ次高調波電流）の振幅（能動振幅）Ｉｒｋと位相（−θｒｋ）を決定する。この際に、同期信号生成部１８は、ｋ次高調波の振幅Ｉｋが所定の初期振幅設定値Ｉａｋ以下であった場合には初期振幅設定値Ｉａｋを電力系統側へ注入すべき能動信号（ｋ次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋとして決定し、また、振幅Ｉｋが初期振幅設定値Ｉａｋより大きい場合には振幅上限値を算出し、当該算出した振幅上限値を電力系統側へ注入すべき能動信号の能動振幅Ｉｒｋとして決定する。同期信号生成部１８は、上記のように決定した同期位相（−θｒｋ）及び能動振幅Ｉｒｋを同期信号として高調波電流制御部１９に出力する。
【００７１】
また、同期信号生成部１８は、図１０に示すようなフローチャートに従って能動振幅を決定する。この図１０に示すように、同期信号生成部１８は、まず、初期振幅設定値ＩａｋをＩａｋ＝ｄｋ×Ｉ１によって算出する（ステップＳ２１）。ここで、ｄｋは係数であり、例えば０．０２〜０．０３の範囲に設定されている。また、Ｉ１はＰＣＳ出力電流ｉ(ｔ)の基本波振幅（ｋ＝１）である。
【００７２】
続いて、同期信号生成部１８は、ｋ次高調波の振幅Ｉｋが初期振幅設定値Ｉａｋ以下か否かを判定する（ステップＳ２２）。このステップＳ２２において、「Ｙｅｓ」の場合、つまりＩａｋ≧Ｉｋであった場合、同期信号生成部１８は、初期振幅設定値Ｉａｋを能動信号（ｋ次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋとして決定する（ステップＳ２３）。つまり、Ｉａｋ≧Ｉｋの場合には、単独運転時において連系点Ｘ１に発生する高調波電圧の増幅効果を最大限に得るために、能動信号の注入量を極力大きくすることが望ましいので、初期振幅設定値Ｉａｋを能動振幅Ｉｒｋとして決定する。
【００７３】
一方、ステップＳ２２において、「Ｎｏ」の場合、つまりＩａｋ＜Ｉｋであった場合、同期信号生成部１８は、振幅上限値をｄｍａｘ×Ｉ１によって算出し、この振幅上限値を能動信号（ｋ次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋとして決定する（ステップＳ２４）。ここで、ｄｍａｘは上限係数であり、例えば０．０３に設定されている。つまり、Ｉａｋ＜Ｉｋの場合には、電力品質の観点から、振幅値の大きな高次数高調波電流を注入することは好ましくないため、能動振幅Ｉｒｋを振幅上限値とすることでリミッタをかける。
【００７４】
同期信号生成部１８は、上述した能動振幅Ｉｒｋの決定処理を、例えば３次（ｋ＝３）及び５次（ｋ＝５）について行うことにより、高調波電流Ｉｋに同期して注入すべき能動信号（３次及び５次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋ（ｋ＝３，５）を決定し、このように決定した能動振幅Ｉｒｋと同期位相（−θｒｋ）とを同期信号として高調波電流制御部１９に出力する。
【００７５】
なお、変圧器の励磁電流により生じる高調波電流（または他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期する能動信号を生み出すためには、位相推定部１６により推定位相θｓｋを検出できれば十分であり、必ずしも振幅Ｉｋを使用する必要はない。振幅Ｉｋを使用する理由は、図１０で説明したように能動信号注入量（能動信号の振幅）の比較・目安にするためである。
【００７６】
そして、高調波電流制御部１９は、同期信号生成部１８から入力される同期信号（位相−θｒｋ、振幅Ｉｒｋ）と、高調波検出部１２から入力されるＰＣＳ出力電流ｉ（ｔ）に含まれるｋ次高調波の振幅Ｉｋ及び位相θｉｋの検出結果とを基に、ｋ次高調波に同期する能動信号（ｋ次高調波電流）が電力系統側へ注入されるようにインバータ５を制御するためのＰＷＭ信号を生成してインバータ５に出力する。
【００７７】
具体的には、高調波電流制御部１９は、同期位相（−θｒｋ）及び能動振幅Ｉｒｋを有するｋ次高調波電流がインバータ５から出力されるようにＰＷＭ信号を生成するが、この時、基本波電流の位相θｉ1を基準としてｋ次高調波電流の位相同期制御を行うと共に、ＰＣＳ出力電流に含まれるｋ次高調波の振幅Ｉｋ及び位相θｉｋが能動振幅Ｉｒｋ及び同期位相（−θｒｋ）に一致するようにフィードバック制御を行う。このような高調波電流制御部１９の制御により、インバータ５の出力電流には、柱上変圧器ＴＲの励磁電流Ｉｍに起因する高調波電流（または、他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期するｋ次高調波電流が重畳することになる。
以上が柱上変圧器ＴＲの励磁電流により生じる高調波電流（または、他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期する能動信号（高調波電流）をインバータ５を介して電力系統側（低圧配電線ＬＷ）に注入するまでの動作説明であり、以下では、能動信号の注入に起因して連系点Ｘ１に発生する高調波電圧の変化を基にインバータ５の単独運転を判定する動作について説明する。
【００７８】
単独運転判定部１５は、高調波検出部１２から入力される連系点電圧ｖ（ｔ）に含まれるｋ次高調波電圧の振幅Ｖｋと位相θｖｋの検出結果に基づいて、インバータ５の単独運転が発生したか否かを判定する。
【００７９】
図１１は、単独運転判定部における単独運転判定処理のロジックを示す図である。この図１１において、ΔＶｋは連系点電圧ｖ（ｔ）に含まれるｋ次高調波の振幅Ｖｋの変化量であり、例えば下記（１）式で表される。なお、下記（１）式において、Ｖｋ_ｂａｓｅは過去１００サイクルのｋ次電圧歪（ｋ次高調波の振幅Ｖｋ）の平均値であり、Ｖｋ_ｎｏｗは現在のｋ次電圧歪であり、Ｖ１ｂａｓｅは基本波標準電圧（１００Ｖまたは２００Ｖ）である。
【００８０】
また、図１１において、Δθｖｋは連系点電圧ｖ（ｔ）に含まれるｋ次高調波電圧の位相θｖｋの変化量であり、例えば下記（２）式で表される。なお、下記（２）式において、θｖｋ_ｂａｓｅは過去１００サイクルのｋ次電圧位相（ｋ次高調波電圧の位相θｖｋ）の平均値であり、θｖｋ_ｎｏｗは現在のｋ次電圧位相である。さらに、図１１において、Ｖｋｔｈ、ΔＶｋｔｈ、Δθｖｋｔｈは予め所定の値に設定された閾値である。
【００８１】
【数１】
2011200032.tif 000003
【００８２】
この図１１に示すように、単独運転判定処理では、Ｖｋ≧Ｖｋｔｈ、｜ΔＶｋ｜≧ΔＶｋｔｈ、｜Δθｖｋ｜≧Δθｖｋｔｈの３つの条件の内、少なくとも１つが成立した場合にＯＲ回路３０から「１」がタイマ３１に出力され、タイマ３１はその出力状態「１」が規定定時間継続した場合に、インバータ５の単独運転が発生したとの判定結果を出力する。
単独運転判定部１５は、上記のような単独運転判定処理を用いてインバータ５の単独運転発生を判定すると、連系スイッチ１をオフにする（解列する）ための解列信号を連系スイッチ１に出力する。これにより、インバータ５は電力系統から切断されるため、インバータ５の単独運転による電力系統の逆充電を防止し、安全性を確保することができる。
【００８３】
なお、単独運転判定部１５における単独運転判定処理としては、第２の単独運転判定方法を用いることもできる。この第２の単独運転判方法では、ｋ次高調波電圧変化量ΔＶｋが閾値ΔＶｋｔｈ以上の値で規定時間Ｔ１（例えば４０ｍｓ）継続した場合、単独運転判定部１５は、能動振幅Ｉｒｋの２倍の能動振幅Ｉｋ２（＝２×Ｉｒｋ）を注入すべき能動振幅として決定して系統に注入し、ｋ次電圧歪Ｖｋの変化量を基にｋ次負荷インピーダンスの推定量ΔＺｋを算出し、このｋ次負荷インピーダンスの推定量ΔＺｋが所定範囲内であるか否かを判定して、単独運転判定を行う。この第２の単独運転判定方法を用いることにより、外乱によって連系点Ｘ１に発生する高調波電圧が増減した場合に、上記の３つの条件の成立／不成立が頻繁に切り替わることを回避することができる。
【００８４】
なお、図９は、本発明の実施形態における単独運転検出装置の第２の構成例を示す図である。図９に示す構成例は、複数の単独運転検出装置（パワーコンディショナ）が連系される場合において、系統における高調波電圧歪Ｖｎの増大を回避するために、分散型電源装置Ｇ１ａをマスタとして、他の分散型電源装置Ｇ２ａをスレーブとする例である。
図９に示す構成例は、既設分散型電源装置Ｇ１ａの能動信号位相を（または変圧器励磁電流Ｉｍに起因する高調波電流位相）を、分散型電源装置Ｇ２ａが推定し、系統における高調波電圧変化量ΔＶｎの値を判定し、能動信号を注入するか否かを決定する。
【００８５】
図９に示す分散型電源装置Ｇ２ａが、図８に示す分散型電源装置Ｇ１ａと構成上異なるのは、図８に示す分散型電源装置Ｇ１ａと比較して、図９に示す分散型電源装置Ｇ２ａの高調波検出部１２内に高調波電圧変化量検出部１２Ａを新たに追加し、同期信号生成部１８内にレベル制御部１８Ａを新たに追加した点であり、他の構成は図８に示す分散型電源装置Ｇ１ａと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８６】
この高調波電圧変化量検出部１２Ａは、高調波電圧検出部１３により検出された高調波電圧成分と、基本波電圧成分の値を基に、基本波電圧Ｖ１に対する高調波電圧変化量ΔＶｎを算出して、同期信号生成部１８内のレベル制御部１８Ａに出力する。同期信号生成部１８内のレベル制御部１８Ａは、系統の高調波電圧変化量ΔＶｎの大きさに応じて、能動信号を注入するか否かを制御する。
【００８７】
このレベル制御部１８Ａでは、高調波電圧変化量ΔＶｎが所定の閾値以上であった場合、例えば、高調波電圧変化量ΔＶｎが０．５％以上（｜ΔＶｎ｜≧０．５％）の場合は、単独運転中であると推定されるため、前述した図１０に示した初期振幅設定値Iａｋを電力系統側へ注入すべき能動信号（ｋ次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋとして決定する。また、高調波電圧変化量ΔＶｎが所定の閾値以下であった場合、例えば、高調波電圧変化量ΔＶｎが０．５％以下（｜ΔＶｎ｜≦０．５％）の場合は、系統連系中であると推定されるため、分散型電源装置Ｇ２ａでは能動信号の注入を停止し、高調波電圧変化量ΔＶｎが「|ΔＶｎ｜≧０．５％」となったときに、能動信号の注入を開始する。これにより、系統連系時の高調波電圧歪Ｖｎが過大になることを回避できる。なお、レベル制御部１８Ａでは、高調波電圧変化量ΔＶｎの大きさ（値）に応じて、能動信号（ｋ次高調波電流）の能動振幅Ｉｒｋを可変に設定するようにしてもよい。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、図８及び図９に示す分散型電源装置Ｇ１ａ及びＧ２ａは、制御部１１の内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを含むコンピュータシステムを有している。そして、上述したパワーコンディショナＰＣＳ１及びＰＣＳ２内の各部の処理に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
【００８９】
すなわち、制御部１１内の高調波検出部１２、高調波電圧検出部１３、高調波電流検出部１４、フィルタ部１３Ａ及び１４Ａ、高調波電圧変化量検出部１２Ａ、単独運転判定部１５、位相推定部１６、位相スキャン部１６Ａ、能動信号生成部１７、同期信号生成部１８、レベル制御部１８Ａ、及び高調波電流制御部１９における、各処理の一部または全部は、ＣＰＵ等の中央演算処理装置がＲＯＭやＲＡＭ等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるものである。
【００９０】
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００９１】
また、ここで本発明と実施の形態の対応関係について補足して説明しておく。本発明における分散型電源装置は、分散型電源装置Ｇ１、Ｇ１ａ，Ｇ２、Ｇ２ａが対応する。また、本発明における単独運転検出装置は、パワーコンディショナＰＣＳ１及びＰＣＳ２が対応する。また、本発明における高調波検出部は高調波検出部１２が対応し、本発明における高調波電圧検出部は高調波電圧検出部１３が対応し、本発明における高調波電流検出部は高調波電流検出部１４が対応する。また、本発明における位相推定部は位相推定部１６が対応する。また、本発明における能動信号生成部は能動信号生成部１７が対応し、本発明における同期信号生成部は同期信号生成部１８が対応し、本発明における高調波電流制御部は高調波電流制御部１９が対応する。また、本発明における位相推定部により推定される高調波電流の推定位相は、推定位相θｓｋが対応する。また、本発明における同期信号は、同期信号（位相−θｒｋ、振幅Ｉｒｋ）が相当する。また本発明における高調波電圧が最大になる第１の位相は、位相θｎ＿ｍａｘが対応し、最小となる第２の位相は位相θｎ＿ｍｉｎが対応する。
【００９２】
そして、上記実施形態において、配電系統に連系する分散型電源装置Ｇ１ａ内のインバータ５の単独運転検出装置（パワーコンディショナＰＣＳ１）は、配電系統に設けられた変圧器ＴＲの励磁電流により生じる高調波電流、または配電系統に接続される他のインバータ５が能動信号として注入する高調波電流の位相を検出する高調波検出部１２と、高調波検出部１２により検出した高調波電流の位相と同期する能動信号を生成し、前記配電系統に注入する能動信号生成部１７と、を備える。
【００９３】
また、上記実施形態においては、高調波電流に起因する常時の高調波電圧Ｖｋを検出する高調波電圧検出部１３と、高調波電圧Ｖｋに基づいて、高調波電流の位相を推定する位相推定部１６と、を備える。
また、上記実施形態において、能動信号生成部１７は、推定された高調波電流の推定位相θｓｋに基づいて、能動信号を注入する際の位相を示す同期信号を生成する同期信号生成部１８を備える。
また、上記実施形態において、高調波検出部１２は、接続される連系点における電圧情報に基づいて周波数領域において選択処理を行うことにより高調波電圧の振幅と位相を検出する高調波電圧検出部１３を備える。
【００９４】
また、上記実施形態においては、能動信号生成部１７は、生成された同期信号に基づいて能動信号を注入する高調波電流制御部１９を備え、高調波電流制御部１９は、所定の振幅の能動信号を、推定された推定位相との位相差が無くなるようにして配電系統に注入する。
また、上記実施形態において、位相推定部１６は、連系点において検出された高調波電圧Ｖｋが最大になる第１の位相θｎ＿ｍａｘと、最小となる第２の位相θｎ＿ｍｉｎとに基づいて、第１の位相θｎ＿ｍａｘと第２の位相θｎ＿ｍｉｎとの差が予め定められる所定の範囲となるように、注入する能動信号の位相θｓｋを設定する。
【００９５】
このように、本実施形態によれば、柱上変圧器ＴＲの磁気飽和特性に起因する高調波電流（または他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期する能動信号（高調波電流）をインバータ５を介して電力系統側に注入するという機能をパワーコンディショナＰＣＳ１及びＰＣＳ２に備えることにより、単独運転時に連系点Ｘ１及びＸ２に発生する高調波電圧の増幅効果を得ることができる。また、複数台の分散型電源装置Ｇ１等が系統連系されている場合であっても、各々に対応するパワーコンディショナＰＣＳ１及びＰＣＳ２が上記の機能により、同一の柱上変圧器ＴＲの励磁電流Ｉｍに起因する高調波電流（または他分散型電源装置から注入される高調波電流）に同期する能動信号を電力系統側へ注入するため、従来の能動的方式の問題点であった相互干渉を回避することができる。
つまり、従来のような複数台の分散型電源装置が系統連系されている場合に能動信号を同期制御するための通信設備を設ける必要がないため、余計なコストをかけることなく、複数台の分散型電源を系統連系した場合の相互干渉を回避して、インバータ５の単独運転の検出感度の低下を防ぐことが可能となる。
【００９６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の単独運転検出装置、および分散型電源装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９７】
ＰＳ・・・系統電源、ＵＷ・・・超高圧送電線、ＳＴ・・・配電用変圧器、
ＣＢ・・・遮断器、ＨＷ・・・高圧配電線、ＨＬ・・・高圧側負荷、
ＴＲ・・・柱上変圧器、ＬＷ・・・低圧配電線、ＬＬ・・・低圧側負荷、
ＰＶ１、ＰＶ２・・・分散型発電源、
ＰＣＳ１、ＰＣＳ２…パワーコンディショナ（単独運転検出装置）、
Ｇ１，Ｇ１ａ，Ｇ２，Ｇ２ａ・・・分散型電源装置、
１・・・連系スイッチ、２・・・計測用変流器、３・・・電圧計、４・・・電流計、
５・・・インバータ、１１・・・制御部、１２・・・高調波検出部、
１２Ａ・・・高調波電圧変化量検出部、１３・・・高調波電圧検出部、
１３Ａ・・・フィルタ部、１４・・・高調波電流検出部、１４Ａ・・・フィルタ部、
１５・・・単独運転判定部、１６・・・位相推定部、１６Ａ・・・位相スキャン部、
１７・・・能動信号生成部、１８・・・同期信号生成部、１８Ａ・・・レベル制御部、
１９・・・高調波電流制御部
【図１】
2011200032.tif 000004
【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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