(57)【要約】【課題】近年、無効電力を注入しても電源経路にフリッカを生じさせないことが望まれている。【解決手段】電源から供給される電力の周波数に応じた周波数パラメータを算出する周波数パラメータ算出部と、対象期間における周波数パラメータ、および対象期間よりも過去の複数の参照期間における周波数パラメータに基づいて、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する偏差パラメータ算出部と、偏差パラメータに基づいて、電源が単独運転しているか否かを検出する単独運転検出部とを備え、複数の参照期間のそれぞれは、周波数パラメータをサンプリングする連続する２以上のサンプルタイミングを含み、隣接する参照期間同士の間に少なくとも１つのサンプルタイミングを含む検出装置が提供される。【選択図】図１
2019110667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電力の周波数に応じた周波数パラメータを算出する周波数パラメータ算出部と、
対象期間における前記周波数パラメータ、および前記対象期間よりも過去の複数の参照期間における前記周波数パラメータに基づいて、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する偏差パラメータ算出部と、
前記偏差パラメータに基づいて、前記電源が単独運転しているか否かを検出する単独運転検出部と
を備え、
前記複数の参照期間のそれぞれは、前記周波数パラメータをサンプリングする連続する２以上のサンプルタイミングを含み、隣接する参照期間同士の間に少なくとも１つのサンプルタイミングを含む
検出装置。
【請求項２】
前記偏差パラメータに応じた無効電力を電源経路に注入する無効電力注入部を更に備える請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記複数の参照期間のうち前記対象期間に最も近い第１参照期間と次に近い第２参照期間との中央同士の間の第１時間差は、前記無効電力注入部が前記電源経路に注入する無効電力によって前記電源経路に発生する、前記対象期間と前記第１参照期間との中央同士の間の第２時間差に応じた周期の電圧変動を抑制する時間差である請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記複数の参照期間のうち隣接する参照期間の中央同士の間の時間差は等しい請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記複数の参照期間は、偶数個の参照期間からなる請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記偏差パラメータ算出部は、
前記対象期間における前記周波数パラメータに応じた対象周波数パラメータを算出する対象周波数パラメータ算出部と、
前記複数の参照期間を重み付けした前記周波数パラメータに応じた参照周波数パラメータを算出する参照周波数パラメータ算出部と、
を有し、
前記対象周波数パラメータおよび前記参照周波数パラメータに基づいて、前記偏差パラメータを算出する
請求項１から５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記参照周波数パラメータ算出部は、前記複数の参照期間のうち前記対象期間側から数えて偶数番目の参照期間の重みを奇数番目の参照期間の重みよりも大きく重み付けした前記参照周波数パラメータを算出する請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記参照周波数パラメータ算出部は、フリッカが検出されたことに応じて、前記複数の参照期間の重みを変更する請求項６または７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記参照周波数パラメータ算出部は、フリッカが検出されたことに応じて、前記複数の参照期間の数を変更する請求項６または７に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記複数の参照期間のうち前記対象期間に最も近い第１参照期間と次に近い第２参照期間との中央同士の間を第１時間差とし、前記第１参照期間の中央位置を第１位置とし、前記第１位置から前記第１時間差のｎ倍だけ遅らせた位置を第（ｎ＋１）位置としたときに、前記第１位置と、前記複数の参照期間のうち前記第１参照期間から元も離れた最終参照期間の中央の位置との間における少なくとも１つの第ｘ位置（但しｘは奇数）に参照期間が設けられないように配置される請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１１】
分散電源からの電力を系統電源に応じた交流に変換する電力変換部と、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の検出装置と
を備えるパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、パワーコンディショナ、検出方法および検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電システム等の分散電源を系統電源に連係させる系統連系システムにおいて、単独運転状態および／またはフリッカの発生を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１〜９参照）。このような技術では、電源経路に無効電力を注入した後の挙動から単独運転を検出する場合がある。
特許文献１  特開２０１６−００３２２４号公報
特許文献２  特開２０１６−１６７９６０号公報
特許文献３  特開２０１７−０９３０２０号公報
特許文献４  特開２０１７−０９３０２５号公報
特許文献５  特開２０１６−１３１４４１号公報
特許文献６  特開２００８−１９３８２７号公報
特許文献７  特開２００８−２５９４００号公報
特許文献８  特開２０１２−０６０８２６号公報
特許文献９  特開２０１０−０７４９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、無効電力を注入しても電源経路にフリッカを生じさせないことが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、検出装置を提供してよい。検出装置は、電源から供給される電力の周波数に応じた周波数パラメータを算出する周波数パラメータ算出部を備えてよい。検出装置は、対象期間における周波数パラメータ、および対象期間よりも過去の複数の参照期間における周波数パラメータに基づいて、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する偏差パラメータ算出部を備えてよい。検出装置は、偏差パラメータに基づいて、電源が単独運転しているか否かを検出する単独運転検出部を備えてよい。複数の参照期間のそれぞれは、周波数パラメータをサンプリングする連続する２以上のサンプルタイミングを含み、隣接する参照期間同士の間に少なくとも１つのサンプルタイミングを含んでよい。
【０００５】
検出装置は、偏差パラメータに応じた無効電力を電源経路に注入する無効電力注入部を更に備えてよい。
【０００６】
複数の参照期間のうち対象期間に最も近い第１参照期間と次に近い第２参照期間との中央同士の間の第１時間差は、無効電力注入部が電源経路に注入する無効電力によって電源経路に発生する、対象期間と第１参照期間との中央同士の間の第２時間差に応じた周期の電圧変動を抑制する時間差でよい。
【０００７】
複数の参照期間のうち隣接する参照期間の中央同士の間の時間差は等しくてよい。
複数の参照期間は、偶数個の参照期間からなってよい。
【０００８】
偏差パラメータ算出部は、対象期間における周波数パラメータに応じた対象周波数パラメータを算出する対象周波数パラメータ算出部を有してよい。偏差パラメータ算出部は、複数の参照期間を重み付けした周波数パラメータに応じた参照周波数パラメータを算出する参照周波数パラメータ算出部を有してよい。偏差パラメータ算出部は、対象周波数パラメータおよび参照周波数パラメータに基づいて、偏差パラメータを算出してよい。
【０００９】
参照周波数パラメータ算出部は、複数の参照期間のうち対象期間側から数えて偶数番目の参照期間の重みを奇数番目の参照期間の重みよりも大きく重み付けした参照周波数パラメータを算出してよい。
【００１０】
参照周波数パラメータ算出部は、フリッカが検出されたことに応じて、複数の参照期間の重みを変更してよい。
【００１１】
参照周波数パラメータ算出部は、フリッカが検出されたことに応じて、複数の参照期間の数を変更してよい。
【００１２】
複数の参照期間のうち対象期間に最も近い第１参照期間と次に近い第２参照期間との中央同士の間を第１時間差とし、第１参照期間の中央位置を第１位置とし、第１位置から第１時間差のｎ倍だけ遅らせた位置を第（ｎ＋１）位置としたときに、第１位置と、複数の参照期間のうち第１参照期間から元も離れた最終参照期間の中央の位置との間における少なくとも１つの第ｘ位置（但しｘは奇数）に参照期間が設けられないように配置されてよい。
【００１３】
本発明の第２の態様においてはパワーコンディショナを提供してよい。パワーコンディショナは、分散電源からの電力を系統電源に応じた交流に変換する電力変換部を備えてよい。パワーコンディショナは、第１の態様における検出装置を備えてよい。
【００１４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る系統連系システムの構成を示す。
【図２】本実施形態に係る偏差パラメータ算出のタイミングの一例を示す。
【図３】本実施形態に係る偏差パラメータと注入無効電力量との関係の一例を示す。
【図４】本実施形態に係るパワーコンディショナによりフリッカの発生が防止される原理を示す。
【図５】本実施形態に係るパワーコンディショナの動作フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る系統連系システム１の構成を示す。系統連系システム１は、電力業者等が提供する電力系統に含まれる系統電源１０と、太陽光発電システム、風力発電システム、および燃料電池発電システム等の分散電源２０と、系統電源１０および分散電源２０の間に設けられて分散電源２０からの電力を変換して系統電源１０に供給するパワーコンディショナ３０とを備える。パワーコンディショナ３０は、電力系統の事故停電、計画停電、および保守停電等によって系統電源１０からの電力供給が遮断されたことにより、系統電源１０側が電力系統から切り離されて単独運転状態となったことを検出する。本実施形態に係るパワーコンディショナ３０は、一例として、単独運転を検出したことに応じて、分散電源２０側と系統電源１０側の間を切り離す。これにより、パワーコンディショナ３０は、電力系統側での作業・点検の安全性を確保し、及び／又は電力系統側の配電設備を保護することができる。
【００１８】
パワーコンディショナ３０は、電力変換部４０と、連系リレー５０と、検出装置６０とを備える。
電力変換部４０は、インバータ４２およびインバータ制御部４４を有し、分散電源２０からの電力を系統電源１０に応じた交流に変換する。インバータ４２は、分散電源２０からの直流電力または交流電力を、電力系統に適合する交流電力に変換して出力する。インバータ制御部４４は、インバータ４２が出力する交流電力の電圧、周波数、および位相を電力系統側の電力に合わせるようにインバータ制御部４４を制御する。
【００１９】
連系リレー５０は、電力変換部４０および系統電源１０側の間に設けられるスイッチである。連系リレー５０は、検出装置６０からの制御を受けて電力変換部４０および系統電源１０側の間を接続または遮断する。これにより、連系リレー５０は、分散電源２０側の電力変換部４０を系統電源１０側と接続して系統電源１０を電力系統と連系させるか否かを切り替える。なお、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０は、連系リレー５０を内蔵している構成としているが、これに代えて連系リレー５０がパワーコンディショナ３０の外部にある構成を採ってもよい。
【００２０】
検出装置６０は、系統電源１０が単独運転状態となったことを検出して、連系リレー５０を遮断状態に切り替える。検出装置６０は、マイクロコントローラ等のＣＰＵを含む制御コンピュータであり、検出プログラムを実行することにより以下に示す各部として機能する。これに代えて、検出装置６０は、専用回路またはプログラマブル回路によって実現されてもよい。本実施形態に係る検出装置６０は、周波数パラメータ算出部６５と、偏差パラメータ算出部７０と、単独運転検出部７５と、無効電力注入部８０と、フリッカ検出部８５と、通信部９０とを有する。
【００２１】
周波数パラメータ算出部６５は、分散電源２０から供給される電力、すなわち例えば本実施形態における連系リレー５０および系統電源１０の間の電源経路に流れる電源電力の周波数に応じた周波数パラメータを算出する。本実施形態において、周波数パラメータ算出部６５は、連系リレー５０および系統電源１０の間の電源系路の電圧をサンプリングして、電圧の変化から周波数パラメータの一例として電源電力の周波数を算出する。これに代えて、周波数パラメータ算出部６５は、配線を流れる電流をサンプリングして周波数パラメータを算出してもよい。検出装置６０は、周波数パラメータとして周波数を用いるのに代えて周期を用いることができる。周期は周波数の逆数に他ならないから、当業者にとっては、周波数パラメータとして周期を用いる構成もまた本明細書に実質的に記載されているものと理解できる。また、周波数パラメータは、周波数または周期自体ではなく、周波数または周期に応じて変化する値であってもよい。
【００２２】
偏差パラメータ算出部７０は、ある対象期間における周波数パラメータ、および対象期間よりも過去の複数の参照期間における周波数パラメータに基づいて、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する。本実施形態において、偏差パラメータ算出部７０は、周波数パラメータ算出部６５が出力する周波数パラメータのシーケンスを受け取って周波数パラメータを算出する対象周波数パラメータ算出部７０１および参照周波数パラメータ算出部７０２とを有する。
【００２３】
対象周波数パラメータ算出部７０１は、対象期間における周波数パラメータに応じた対象周波数パラメータを算出する。例えば、対象周波数パラメータ算出部７０１は、現在期間に対応する予め定められた時間長の対象期間における複数の周波数パラメータの代表値を対象周波数パラメータとして算出する。対象期間の代表値は、一例として対象期間の周波数パラメータの移動平均値であってよい。
【００２４】
参照周波数パラメータ算出部７０２は、複数の参照期間における周波数パラメータに応じた参照周波数パラメータを算出する。例えば、参照周波数パラメータ算出部７０２は、過去期間に対応する予め定められた時間長の複数の参照期間における複数の周波数パラメータの代表値を参照周波数パラメータとして算出する。複数の参照期間の代表値は、一例として全ての参照期間の周波数パラメータの移動平均値であってよい。
【００２５】
ここで、複数の参照期間のそれぞれは、周波数パラメータをサンプリングする連続する２以上のサンプルタイミングを含み、隣接する参照期間同士の間に少なくとも１つのサンプルタイミングを含む。偏差パラメータ算出部７０が現時点での偏差パラメータを算出する場合に、現時点に対応する各参照期間に含まれるサンプルタイミングにおける周波数パラメータは偏差パラメータの算出に使用され、隣接する参照期間同士の間のサンプルタイミングにおける周波数パラメータは、偏差パラメータの算出には使用されなくてよい。
【００２６】
本実施形態に係る偏差パラメータ算出部７０は、対象周波数パラメータおよび参照周波数パラメータに基づいて、偏差パラメータを算出する。例えば、偏差パラメータ算出部７０は、対象期間および複数の参照期間における周波数パラメータの代表値の偏差、すなわち例えば対象周波数パラメータを参照周波数パラメータから減じた、周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する。これに代えて、偏差パラメータは、周期偏差、またはこれらに応じて変化する値等であってもよい。
【００２７】
単独運転検出部７５は、偏差パラメータ算出部７０が出力する偏差パラメータに基づいて、電源が単独運転しているか否かを検出する。一例として、単独運転検出部７５は、偏差パラメータに基準以上の変化が検出された場合に、系統電源１０からの電力供給が遮断されて分散電源２０が単独で電源電力を供給する状態となったと判断する。
【００２８】
無効電力注入部８０は、単独運転検出部７５が出力する偏差パラメータに応じた無効電力を電源経路に注入する。本実施形態に係る検出装置６０は、一例として能動的単独運転検出方式を採り、電力変換部４０および系統電源１０の間の電源経路に対して無効電力を注入し、単独運転の場合には無効電力注入の影響により電源電力の周波数が大きく変動することを利用して単独運転を検出する。これに代えて、検出装置６０は、無効電力を注入せずに分散電源２０が連係状態から単独運転状態に移行したときに生じる周波数パラメータの基準範囲以上の変化を検出する受動的単独運転検出方式を採ってもよい。受動的単独運転検出方式を採る場合には、検出装置６０は、無効電力注入部８０を有しなくてもよい。
【００２９】
フリッカ検出部８５は、連系リレー５０および系統電源１０の間の配線に流れる電源電力にフリッカが発生しているか否かを検出する。フリッカは、無効電力注入部８０による無効電力の注入によって電源経路の電圧が励振され、電源経路に周期的に予め定義されたフリッカ基準以上の電圧変動が生じる現象である。なお、ここでいう周期的な電圧変動は、交流電圧における交流周波数での瞬時電圧の変化ではなく、主に交流周波数よりも長い周期（一例として数Ｈｚ）における最大電圧（あるいは実効電圧または平均電圧）の変動である。
【００３０】
通信部９０は、専用または汎用のネットワークを介して電力業者の装置との間で通信し、電力業者から検出装置６０に対する各種の指令を受け取る。
【００３１】
以上に示したパワーコンディショナ３０によれば、偏差パラメータを算出するために用いられる複数の参照期間のそれぞれには２以上の連続するサンプルタイミングが含まれ、隣接する参照期間同士の間に少なくとも１つのサンプルタイミングが含まれる。そのため、参照期間が分散する結果、電力の周波数の擾乱期間が複数の参照期間のそれぞれを経時的に離散して通過する。また、擾乱期間が複数の参照期間を通過する場合に、参照期間同士の間に位置する擾乱期間が計算から除外され、かつ、複数の参照期間のうち擾乱期間が未通過または通過済である参照期間の割合が増えるため、参照期間の全体のうち擾乱期間の占める割合が低減される。よって、偏差パラメータに応じた無効電力が電源経路に注入される場合に、注入される無効電力を経時的に分散させて小さくすることができる。これにより、無効電力の注入による電圧変動を抑える結果、フリッカの発生を防ぐことができる。
【００３２】
図２は、本実施形態に係る偏差パラメータ算出のタイミングの一例を示す。周波数パラメータ算出部６５は、予め定められたサイクル（本図の例においては５ｍｓ）のサンプルタイミング毎に周波数パラメータ算出部６５が検出した周波数パラメータの値を含む周波数パラメータシーケンス２００を出力する。偏差パラメータ算出部７０は、時刻ｔに対応して対象期間２１０ａについての対象周波数パラメータと、対象期間２１０ａよりも過去の期間である複数の参照期間２２０ａについての参照周波数パラメータとを算出する。そして、偏差パラメータ算出部７０は、対象期間２１０ａについての対象周波数パラメータと、複数の参照期間２２０ａについての参照周波数パラメータとに基づいて、時刻ｔにおける偏差パラメータ２３２ａを算出する。本実施形態においては、偏差パラメータ算出部７０は、対象周波数パラメータを参照周波数パラメータから減じて得られる差分を偏差パラメータ２３２ａとして算出する。これに代えて、偏差パラメータ算出部７０は、参照周波数パラメータに対する対象周波数パラメータの比を算出する等により、異なる種類の偏差パラメータを算出してもよい。
【００３３】
同様にして、偏差パラメータ算出部７０は、次の時刻ｔ＋１に対応する対象期間２１０ｂについての対象周波数パラメータおよび複数の参照期間２２０ｂについての参照周波数パラメータを算出し、これらに基づいて時刻ｔ＋１における偏差パラメータ２３２ｂを算出する。また、偏差パラメータ算出部７０は、更に次の時刻ｔ＋２に対応する対象期間２１０ｃについての対象周波数パラメータおよび複数の参照期間２２０ｃについての参照周波数パラメータを算出し、これらに基づいて時刻ｔ＋２における偏差パラメータ２３２ｃを算出する。このようにして、偏差パラメータ算出部７０は、各サイクルに対応する偏差パラメータ２３２ａ〜ｃを含む偏差パラメータシーケンス２３０を出力することができる。
【００３４】
ここで、各対象期間２１０の長さは互いに等しい。本実施形態では一例として、各対象期間２１０の長さは８サイクル＝４０ｍｓである。また、複数の参照期間２２０の長さは互いに等しい。本実施形態では一例として、各参照期間２２０の長さは１６サイクル＝８０ｍｓである。
【００３５】
また、複数の参照期間２２０のうち対象期間２１０に最も近い第１参照期間（図中、最も右側の参照期間２２０）と、次に近い第２参照期間との中央同士の間の第１時間差２０５は、対象期間２１０の開始時点によらず互いに等しい。例えば、対象期間２１０ａに対応する複数の参照期間２２０ａのうち第１参照期間および第２参照期間の中央同士の間の第１時間差２０５は、対象期間２１０ｂに対応する複数の参照期間２２０ｂのうち第１参照期間および第２参照期間の中央同士の間の第１時間差２０５と等しい。本実施形態では一例として、第１時間差は２２０ｍｓである。複数の参照期間２２０のうち隣接する参照期間２２０の中央同士の間の時間差も互いに等しくてよい。
【００３６】
また、対象期間２１０と、当該対象期間２１０に対応する第１参照期間との中央同士の間の第２時間差２０６は、対象期間２１０の開始時点によらず互いに等しい。例えば、対象期間２１０ａと複数の参照期間２２０ａにおける第１参照期間との間の第２時間差２０６は、対象期間２１０ｂと複数の参照期間２２０ｂにおける第１参照期間との間の第２時間差２０６と等しい。本実施形態では一例として、第２時間差は２２０ｍｓであり、第１時間差と等しい。
【００３７】
図３は、本実施形態に係る偏差パラメータと注入無効電力量との関係の一例を示す。本図の横軸は偏差パラメータ算出部７０から受け取る偏差パラメータ（一例として周波数偏差）、縦軸は電源経路に注入すべき無効電力を示す。無効電力注入部８０は、偏差パラメータ算出部７０から受け取った偏差パラメータに応じて注入すべき無効電力を図３のグラフから算出し、算出した無効電力を電源経路に注入するように電力変換部４０を制御する。これにより、無効電力注入部８０は、電源経路に生じた偏差を助長する方向に無効電力を注入させて、単独運転状態の検出をしやすくする。
【００３８】
偏差パラメータが−ａ〜＋ａの範囲においては、無効電力注入部８０は、偏差パラメータに応じた無効電流の注入量を比較的小さく制御する。これにより、無効電力注入部８０は、分散電源２０が電力系統と連系されており電力系統との間の偏差が小さい場合に、電源経路に大きな無効電力を注入して電力系統を乱すことを防止する。偏差パラメータが−ｂ〜−ａおよび＋ａ〜＋ｂの範囲においては、無効電力注入部８０は、偏差パラメータに応じた無効電力の注入量を比較的大きく制御する。これにより、無効電力注入部８０は、分散電源２０が電力系統から切り離されることにより偏差パラメータの大きさがａ以上となったことに応じて比較的大きな無効電力を電源経路に注入して、単独運転状態を検出しやくする。偏差パラメータが−ｂ以下または＋ｂ以上の範囲においては、無効電力注入部８０は、無効電力の注入量を更に増加させず最小値または最大値のまま維持する。これにより、無効電力注入部８０は、電源経路に過大な無効電力を注入することを防ぐ。
【００３９】
図４は、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０によりフリッカの発生が防止される原理を示す。本図においては横軸に時間の経過を示し、上側から下側に向かって周波数パラメータ算出部６５が算出する周波数パラメータと、偏差パラメータ算出部７０が算出する、対象期間における周波数パラメータの代表値である対象周波数パラメータと、偏差パラメータ算出部７０が算出する、複数の参照期間の周波数パラメータの代表値である参照周波数パラメータと、偏差パラメータ算出部７０が出力する偏差パラメータと、従来のパワーコンディショナによる無効電力の注入で励振され得る電圧波形と、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０の無効電圧注入による偏差の助長方向とを示す。
【００４０】
本図は、電源経路の周波数は変動するものの、分散電源２０は電力系統と連系しており単独運転状態ではない状況を示す。０ｍｓの時点において系統電源１０の変動等によって電源電力の周波数が０ｍｓから４０ｍｓの期間でパルス状に増加すると、周波数パラメータ算出部６５は、基準値より大きくなるよう擾乱した周波数パラメータ４００ａを検出する。
【００４１】
周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が０ｍｓから４０ｍｓの期間で長さ４０ｍｓの対象期間を通過すると、偏差パラメータ算出部７０は、周波数パラメータ４００ａの影響を受けて増加した対象周波数パラメータ４１０ａを算出する。一方、対象周波数パラメータ４１０ａの擾乱期間に対応する参照周波数パラメータ４２０ａはまだ変化しない。この結果、偏差パラメータ算出部７０は、増加した対象周波数パラメータ４１０ａおよび変化しない参照周波数パラメータ４２０ａに基づいて、負の偏差パラメータ４３０ａを算出する。無効電力注入部８０は、負の偏差パラメータ４３０ｂに応じて電源経路に周波数パラメータの増加を助長する無効電力を注入する。
【００４２】
続いて、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が参照期間を通過することで、参照周波数パラメータ、ひいては偏差パラメータが増減し、これに応じて無効電力が注入される。ここで、単一の参照期間が用いられる従来のパワーコンディショナでは、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が対象期間を通過することで算出される偏差パラメータ４３０ａと、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が参照期間を通過することで算出される偏差パラメータ４３０ｂとに応じ、図２の第２時間差２０６（対象期間および第１参照期間の中央同士の間の時間差）で無効電力が２回注入される。この場合、第２時間差２０６で正負の各ピークとなるような電圧の変動（励振電圧の例（１）、（２）を参照）、別言すれば、（２ｎ−１）／２周期分の時間幅（但しｎは自然数）が第２時間差２０６に一致するような電圧の変動が無効電力の注入によって生成または励振され、フリッカを生じさせ得る。
【００４３】
これに対し、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０では、複数の参照期間が用いられるため、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が複数の参照期間のそれぞれを経時的に離散して通過する。参照期間は偶数個であってよく、一例として第１参照期間および第２参照期間の２つでよい。本図においては、対象期間および第１参照期間の開始時点の間の時間差は２００ｍｓ、第１参照期間および第２参照期間の開始時点の間の時間差は２２０ｍｓとなっているので、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間は２００ｍｓから３２０ｍｓの期間、および４２０ｍｓから５４０ｍｓの期間のそれぞれで長さ８０ｍｓの参照期間を通過する。周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が２００ｍｓから３２０ｍｓの期間に第１参照期間を通過すると、参照周波数パラメータ算出部７０２は、周波数パラメータ４００ａの影響を受けて増加した参照周波数パラメータ４２０ｂを算出する。また、周波数パラメータ４００ａが４２０ｍｓから５４０ｍｓの期間に第２参照期間を通過すると、参照周波数パラメータ算出部７０２は、周波数パラメータ４００ａの影響を受けて増加した参照周波数パラメータ４２０ｃを算出する。このとき、参照期間同士の間に位置する擾乱期間は参照周波数パラメータ４２０の計算から除外され、かつ、参照期間全体のうち擾乱期間が未通過または通過済である参照期間の割合が増えるため、これらの参照周波数パラメータ４２０ｂ，４２０ｃの大きさは低減される。そして、増加した参照周波数パラメータ４２０ｂ，４２０ｃと、変化しない対象周波数パラメータ４１０ｂ，４１０ｃとに基づいて偏差パラメータ算出部７０が正の偏差パラメータ４３０ｂ，４３０ｃを算出し、無効電力注入部８０が正の偏差パラメータ４３０ｂ，４３０ｃのそれぞれに応じて電源経路に周波数パラメータの減少を助長する無効電力を注入する。
【００４４】
以上のように、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０によれば、単一の参照期間が用いられる場合と比較して低減された参照周波数パラメータ４２０ｂ，４２０ｃに基づく偏差パラメータ４３０に応じて無効電力が注入されるため、無効電力が分散して少量ずつ注入される。そのため、無効電力の注入による電圧変動が抑えられ、フリッカの発生が防がれる。
【００４５】
また、この動作例では、図２における第１時間差２０５（第１参照期間および第２参照期間の中央同士の間の時間差）は、無効電力の注入によって第２時間差２０６に応じた周期で電源経路に発生する電圧変動を抑制する時間差であり、一例として第２時間差２０６と同一の２２０ｍｓに設定されている。これにより、図中の励振電圧の例（１），（２）および無効電力による偏差の助長方向に示すように、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が第１参照期間を通過することに応じた注入無効電力で生じる電圧変動を、擾乱期間が第２参照期間を通過することに応じた注入無効電力で打ち消して減衰させることができる。よって、フリッカの発生を確実に防ぐことができる。
【００４６】
また、参照期間は偶数個であるので、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が対象期間側から数えて奇数番目の参照期間（一例として第１参照期間）を通過することに応じた注入無効電力で生じる電圧変動を、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が偶数番目の参照期間（一例として第２参照期間）を通過することに応じた注入無効電力で打ち消して減衰させることができる。よって、フリッカの発生を確実に防ぐことができる。
【００４７】
なお、この動作例では、参照周波数パラメータ算出部７０２は複数の参照期間における複数の周波数パラメータの単純移動平均を参照周波数パラメータ４２０として算出したが、複数の参照期間を重み付けした周波数パラメータの移動平均値を参照周波数パラメータ４２０として算出してもよい。これにより、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が各参照期間を通過するときに参照期間の重みに応じて無効電力の注入量が変化するため、適切にフリッカの発生が防がれる。参照期間を重み付けする場合、参照周波数パラメータ算出部７０２は、複数の参照期間のうち対象期間側から数えて偶数番目の参照期間の重みを奇数番目の参照期間の重みよりも大きく重み付けしてよい。これにより、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が奇数番目の参照期間を通過することに応じた注入無効電力で生じる電圧変動を、擾乱期間が偶数番目の参照期間を通過することに応じた注入無効電力で確実に打ち消して減衰させることができる。よって、フリッカの発生を確実に防ぐことができる。参照周波数パラメータ算出部７０２は、対象期間に近い参照期間ほど大きく、または小さく重み付けしてもよい。
【００４８】
また、隣接する参照期間の中央同士の時間差が第１時間差２０５（第１参照期間および第２参照期間の中央同士の間の時間差）に等しくなるよう偶数個の参照期間が配置されたが、複数の参照期間が他の態様で配置されてもよい。例えば、第１参照期間の中央位置を第１位置とし、第１位置から第１時間差２０５のｎ倍だけ遅らせた位置を第（ｎ＋１）位置としたときに、複数の参照期間は、第１位置と、複数の参照期間のうち第１参照期間から元も離れた最終参照期間の中央の位置との間における少なくとも１つの第ｘ位置（但しｘは奇数）に参照期間が設けられないように配置されてよい。これにより第３位置および第５位置などの奇数位置には参照期間が設けられない。従って、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が奇数位置の参照期間を通過することに応じて無効電力が注入されるのが回避されるため、無効電力の注入による電圧変動を抑えることができる。奇数位置に参照期間が設けられない場合には、複数の参照期間は偶数個でなくてもよい。また、参照周波数パラメータ算出部７０２は、偶数位置の参照期間の重みを奇数位置の参照期間の重みよりも大きくしてよい。
【００４９】
図５は、本実施形態に係るパワーコンディショナ３０の動作フローを示す。
ステップＳ５００において、フリッカ検出部８５は、電源電力にフリッカが発生しているか否かを検出する。本実施形態に係るフリッカ検出部８５は、例えば電源経路の電圧（最大電圧、実行電圧、または平均電圧）を検出して、電源経路における周期的な電圧変動（すなわちフリッカによる電圧変動）を観測することにより、フリッカの周期に応じたフリッカ周期パラメータを算出する。ここでフリッカ周期パラメータは、フリッカの周期または周波数であってよく、これに代えてフリッカの周期または周波数に応じて変化する値であってもよい。なお、フリッカ検出部８５は、フリッカの検出方法として、特許文献５の方法等の公知の各種の方法を用いてよい。
【００５０】
Ｓ５１０において、通信部９０は、電力業者から検出装置６０に対する指令があればその指令を受信する。
【００５１】
Ｓ５２０において、参照周波数パラメータ算出部７０２は、参照周波数パラメータの算出方法を変更する変更条件が満たされたか否かを判定する。本実施形態に係る参照周波数パラメータ算出部７０２は、フリッカの発生が検出された場合、または電力業者から参照周波数パラメータの算出方法を変更する指令を受けた場合に、変更条件が満たされたと判定する。変更条件が満たされた場合、参照周波数パラメータ算出部７０２は、処理をＳ５３０へ進める。変更条件が満たされない場合、参照周波数パラメータ算出部７０２は、処理をＳ５４０へ進める。
【００５２】
Ｓ５３０において、参照周波数パラメータ算出部７０２は、参照周波数パラメータの算出方法を変更する。フリッカの発生が検出されたことに応じて算出方法が変更される場合には、これによりフリッカを解消することができる。電力業者からの指令に応じて算出方法が変更される場合には、これによりフリッカの発生を確実に防ぐことができる。
【００５３】
例えば、参照周波数パラメータ算出部７０２は、複数の参照期間を重み付けして参照周波数パラメータを算出する場合に、参照期間の重みを変更する。参照周波数パラメータ算出部７０２は、各参照期間の重みを、予め決められた順番で変更してもよいし、電力業者からの指令によって指定された重みに変更してもよい。
【００５４】
これに代えて／加えて、参照周波数パラメータ算出部７０２は、複数の参照期間の数を変更する。参照周波数パラメータ算出部７０２は、参照期間の数を増加させてもよいし、減少させてもよい。複数の参照期間の数を増加させる場合には、参照周波数パラメータ算出部７０２は、各参照期間を短くしてよい。例えば、参照周波数パラメータ算出部７０２は、全参照期間に含まれるサンプルタイミングの合計数が維持されるように、参照期間の数と各参照期間の長さを調整してよい。一例として、各参照期間に含まれるサンプルタイミングがそれぞれ１６個である場合には、各参照期間を４個に分割し、分割後の参照期間内のサンプルタイミングを４個ずつにしてもよい。これにより、周波数パラメータ４００ａの擾乱期間が参照期間を通過する場合に、参照期間の全体のうち擾乱期間の占める割合の変化を抑えることができるため、注入される無効電力の総量を均一化することができる。参照周波数パラメータ算出部７０２は、参照期間の数を、予め決められた順番で変更してもよいし、電力業者からの指令によって指定された数に変更してもよい。参照周波数パラメータ算出部７０２は、参照期間の数を変更する場合には変更後の参照期間の間隔を調整してもよい。
【００５５】
なお、参照周波数パラメータ算出部７０２は、予め定めた順番で択一的に重み付けの変更と、参照期間の数の変更とを行ってもよい。例えば、フリッカが検出されたことに応じて、まず参照期間の重み付けを変更し、それでもフリッカが抑止できず再度Ｓ５２０においてフリッカが検出された場合に参照時間の数を変更するようにしてもよい。逆に、フリッカが検出されたことに応じて、まず参照期間の数を変更し、それでもフリッカが抑止できずＳ５２０においてフリッカが検出された場合に参照期間の重み付けを変更するようにしてもよい。
【００５６】
Ｓ５４０において、周波数パラメータ算出部６５は、電源電力の周波数に応じた周波数パラメータを算出する。
【００５７】
Ｓ５５０において、偏差パラメータ算出部７０は、対象期間についての対象周波数パラメータおよび複数の参照期間についての参照周波数パラメータを算出し、これらに基づいて周波数偏差に応じた偏差パラメータを算出する。この際、偏差パラメータ算出部７０の参照周波数パラメータ算出部７０２は、Ｓ５３０で参照期間の重み付けおよび／または数が変更された場合には、変更後の重み付けおよび／または数を用いて参照周波数パラメータを算出する。
【００５８】
Ｓ５６０において、単独運転検出部７５は、偏差パラメータに基づいて、分散電源２０が単独運転しているか否かを検出する。単独運転検出部７５は、単独運転の検出方法として、特許文献１，５の方法等の公知の各種の方法を用いてよい。
【００５９】
Ｓ５７０において、単独運転検出部７５は、単独運転を検出しなかったことに応じて処理をＳ５８０に進め、単独運転を検出したことに応じて処理をＳ５９０に進める。
【００６０】
Ｓ５８０において、無効電力注入部８０は、Ｓ５５０において算出された偏差パラメータに応じた無効電力を電源経路に注入するように電力変換部４０内のインバータ制御部４４に指示する。そして、無効電力注入部８０は、処理をＳ５００へと進める。
【００６１】
Ｓ５９０において、単独運転検出部７５は、連系リレー５０を遮断して単独運転状態の系統電源１０を電力系統から切り離し本図の動作フローを終了する。なお、パワーコンディショナ３０は、手動により連系リレー５０を接続状態に切り替えられるように構成されてよく、電力系統からの電力供給が再開された場合に手動で連系状態に戻されてよい。これに代えてパワーコンディショナ３０は、連系リレー５０の遮断中にも連系リレー５０と系統電源１０の間の電源経路を監視して、電力系統からの電力供給が再開されたことに応じて、連系リレー５０を接続状態に切り替えてもよい。
【００６２】
なお、上記の実施形態では、パワーコンディショナ３０が上述の様々な構成・機能を具備することとして説明したが、必要に応じて一部の構成・機能を具備しない構成とすることも可能である。例えば、パワーコンディショナ３０内の検出装置６０は、電力業者からの指令を受信する機能を有しない場合には、通信部９０を有しない構成としてもよい。また、検出装置６０は、フリッカを検出したことに応じて偏差パラメータの算出方法を変更する機能を有しない場合には、フリッカ検出部８５を有しない構成としてもよい。
【００６３】
また、参照周波数パラメータ算出部７０２はフリッカの発生及び／又は電力業者からの指示をトリガとして参照周波数パラメータの算出方法を変更することとして説明したが、他の事象をトリガとして変更してもよい。例えば、参照周波数パラメータ算出部７０２は、パワーコンディショナ３０のユーザまたは設置業者等がマニュアルで変更内容を入力したことに応じて、参照周波数パラメータの算出方法を変更してもよい。参照周波数パラメータ算出部７０２は、予め定められたインターバル、またはランダムなタイミング等において、参照周波数パラメータの算出方法を動的に切り替えていくようにしてもよい。
【００６４】
また、フリッカの発生が検出された場合、または電力業者から指令を受けた場合に参照周波数パラメータ算出部７０２が参照期間の重み及び／または数を変更することとして説明したが、偏差パラメータ算出部７０が第１時間差２０５および第２時間差２０６を変更してもよい。
【００６５】
また、偏差パラメータ算出部７０が対象周波数パラメータを参照周波数パラメータから減算して偏差パラメータを算出し、無効電力注入部８０が負の偏差パラメータに応じ周波数パラメータの増加を助長する無効電力を注入することとして説明した。しかしながら、偏差パラメータ算出部７０は、対象周波数パラメータから参照周波数パラメータを減算して偏差パラメータを算出してもよい。この場合には、無効電力注入部８０は、正の偏差パラメータに応じて周波数パラメータの増加を助長する無効電力を注入してよい。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１  系統連系システム、１０  系統電源、２０  分散電源、３０  パワーコンディショナ、４０  電力変換部、４２  インバータ、４４  インバータ制御部、５０  連系リレー、６０  検出装置、６５  周波数パラメータ算出部、７０  偏差パラメータ算出部、７５  単独運転検出部、８０  無効電力注入部、８５  フリッカ検出部、９０  通信部、７０１  対象周波数パラメータ算出部、７０２  参照周波数パラメータ算出部、２００  周波数パラメータシーケンス、２０５  第１時間差、２０６  第２時間差、２１０  対象期間、２２０  参照期間、２３０  偏差パラメータシーケンス、２３２  偏差パラメータ、４００  周波数パラメータ、４１０  対象周波数パラメータ、４２０  参照周波数パラメータ、４３０  偏差パラメータ
【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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