(57)【要約】【課題】力率出力条件を含め、単独運転の検出を高速且つ確実に行う。【解決手段】単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムによれば、高調波電圧の変化の検出感度を増やすために、高調波電圧の振幅又は実効値の変化ではなく、高調波電圧ベクトル演算部５８ａ及び単独運転予備判定部５８ｂにより、角度情報を含めたベクトル量としての高調波電圧変化を演算し、高調波電圧の変化が、急変等によって所定の閾値を超えた時には、単独運転の予備検出を行い、周波数変化促進制御部５８ｃにより、系統周波数の変化を促すための制御を行うようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部が、電力系統から切り離されて単独運転を行う時に、前記電力変換部の出力側の交流電圧の検出結果に基づき、前記電力変換部の出力側の高調波電圧の演算を行って第１演算結果を求めると共に、前記高調波電圧のベクトル演算を行って第２演算結果を求める第１ステップと、
前記第１演算結果に基づき、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入発生条件の判定を行って条件充足の第１判定結果又は条件不足の第２判定結果を求め、前記第１判定結果の場合には、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる第２ステップと、
前記第２判定結果の場合には、前記第２演算結果に基づき、定常状態からの高調波電圧変化を求め、前記高調波電圧変化が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行って閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果を求め、前記第１予備判定結果の場合には、前記系統周波数の変化を促すための周波数変化促進制御を行う第３ステップと、
前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させる第４ステップと、
を有することを特徴とする単独運転検出方法。
【請求項２】
前記単独運転予備判定では、
過去複数周期の前記高調波電圧変化を用いて、定常時の高調波電圧変動幅を算出し、前記高調波電圧変化が前記定常時の高調波電圧変動幅を超えた時に、前記第１予備判定結果を生成することを特徴とする請求項１記載の単独運転検出方法。
【請求項３】
前記高調波電圧のベクトル演算では、
特定の次数のみ、前記高調波電圧のベクトル演算を行って前記第２演算結果を生成し、
前記単独運転予備判定では、
ベクトル量としての前記高調波電圧変化を算出して前記第１予備判定結果を生成する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の単独運転検出方法。
【請求項４】
前記単独運転予備判定では、
複数の各次高調波の変化量を求め、合成した総合高調波変化が前記所定の閾値以上の時に、前記第１予備判定結果を生成する、
ことを特徴とする請求項１記載の単独運転検出方法。
【請求項５】
前記単独運転予備判定では、
前記定常状態からの高調波電圧変化が複数の交流周期を継続した時に、前記第１予備判定結果を生成する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項６】
前記単独運転予備判定では、
前記複数の交流周期にそれぞれの前記閾値を設けることを特徴とする請求項５記載の単独運転検出方法。
【請求項７】
前記単独運転予備判定では、
前記高調波電圧の変化量が前記複数の交流周期で安定していることを確認した上、前記第１予備判定結果を生成する、
ことを特徴とする請求項５又は６記載の単独運転検出方法。
【請求項８】
前記単独運転予備判定では、
前記系統周波数の周波数偏差が所定値以下の時に、前記第１予備判定結果を生成する、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項９】
前記単独運転予備判定は、
前記ステップ注入発生条件の判定結果が前記第２判定結果の時に、前記第１予備判定結果を生成する、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項１０】
前記第４ステップでは、
前記単独運転予備判定の判定結果が前記第１予備判定結果の場合、周波数フィードバックゲインを増加させて前記系統周波数の変化を拡大させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項１１】
前記周波数変化促進制御では、
前記系統周波数の変化の方向に応じて、前記ステップ状に進み無効電力又は遅れ無効電力を増加させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項１２】
前記周波数変化促進制御では、
最新の周波数検出値と過去の周波数平均とにより算出した前記系統周波数の周波数偏差に比例して、前記系統周波数の変化を促すための制御を行う、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項１３】
前記周波数変化促進制御では、
前記系統周波数の周波数偏差が所定値を超えたら、前記周波数の変化を促すための制御を停止する、
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項記載の単独運転検出方法。
【請求項１４】
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部が、電力系統から切り離されて単独運転を行う時に、前記電力変換部の出力側の交流電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記電力変換部の出力側の高調波電圧の演算を行って第１演算結果を求める高調波電圧演算部と、
前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記電力変換部の出力側の前記高調波電圧のベクトル演算を行って第２演算結果を求める高調波電圧ベクトル演算部と、
前記第１演算結果に基づき、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入発生条件の判定を行って条件充足の第１判定結果又は条件不足の第２判定結果を求め、前記第１判定結果の場合には、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる無効電力ステップ注入部と、
前記第２判定結果の場合には、前記第２演算結果に基づき、定常状態からの高調波電圧変化を求め、前記高調波電圧変化が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行って閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果を求め、前記第１予備判定結果の場合には、前記系統周波数の変化を促すための周波数変化促進制御を行う周波数変化促進部と、
前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させる周波数フィードバック部と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の単独運転検出装置と、
前記直流電力を供給する前記直流電源と、
前記直流電源の系統連系に用いられ、前記直流電力を前記交流電力に変換する前記電力変換部と、
を有することを特徴とする分散型電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転をしているか否かを検出するための単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーコンディショナ（以下「ＰＣＳ」という。）は、太陽電池等の分散型の直流電源で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ部を有し、直流電源を電力系統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させる装置である。
【０００３】
例えば、電力系統の停電時に、ＰＣＳがその電力系統から遮断（解列）されない状態で単独運転を継続していると、本来無電圧であるべき電力系統が充電されることとなる。この場合、保安や、電力供給の信頼度確保の面から問題を生ずる恐れがあるため、直流電源の単独運転状態を検出し、ＰＣＳを停止させる必要があるので、単独運転検出装置が、ＰＣＳの内部あるいは外部に設けられる。単独運転検出方法や単独運転検出装置に関しては、特許文献１及び非特許文献１〜３等に記載されている。
【０００４】
単独運転検出方法には、受動的方式と能動的方式とがある。受動的方式は、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あり、電圧位相跳躍検出方式、３次高調波電圧歪み急増検出方式、及び周波数変化率検出方式の３方式が一般的である。これに対し、能動的方式は、ＰＣＳの制御系や外部に付加した負荷等により、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その変動を検出する方式であり、周波数シフト方式、スリップモード周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式、及び負荷変動方式が一般的である。周波数シフト方式は、ＰＣＳ内の発振器等に周波数バイアスを与えておき、単独運転移行時に現れる周波数変動を検出する方式である。無効電力変動方式は、直流電源の出力電力に周期的な無効電力を与え、単独運転移行後に発生する周波数変動を検出する方式である。
【０００５】
単独運転検出装置としては、検出速度及び保護の信頼性の面から、受動的検出方式と能動的検出方式とを各１方式以上組み合わせて適用することが、非特許文献３の一般社団法人日本電気協会の系統連系規程上に定められている。単独運転能動的検出方式として、ステップ注入付周波数フィードバック方式が非特許文献１、２で規格化され、それに準拠して単独運転検出を行う必要がある。ステップ注入付周波数フィードバック方式は、前記系統連系規程に記載されているように、周波数偏差に応じた無効電力を注入することで、周波数変化を更に助長させて単独運転を検出する方式であり、単独運転の高速検出が可能、他方式との相互干渉がない等の特徴がある。
【０００６】
図１２は、特許文献１に記載された従来の分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図である。
分散型電源システムは、太陽電池等の分散型の直流電源１と電力系統（例えば、商用電力系統）２とを備え、この直流電源１と電力系統２との間に、ＰＣＳ３が接続されている。電力系統２からＰＣＳ３の間には、遮断器４、柱上変圧器（以下「柱上トランス」という。）５、及び負荷６等が設けられている。
ＰＣＳ３は、ステップ注入付周波数フィードバック方式の単独運転検出装置を備えた装置であり、例えば、ハードウェア部１０とソフトウェア部２０とにより構成されている。
【０００７】
ハードウェア部１０は、直流電源１から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ部１１と、このインバータ部１１の出力側と柱上トランス５との間に設けられた計器用トランス（以下「ＶＴ」という。）１２と、を有している。更に、ＶＴ１２には、周波数検出回路２２ａ、基本波計測用の電圧計測回路２４ａ、及び高調波計測用の電圧計測回路２４ｂが、並列に接続されている。ソフトウェア部２０は、例えば、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）により実行されるものであり、インバータ部１１のスイッチング動作を制御する電流制御処理部２１と、系統周波数計測部２２と、無効電力注入部である周波数フィードバック部２３と、無効電力ステップ注入部２４と、加算部２５と、単独運転検出部２６と、高調波注入部２７と、を有している。
【０００８】
ハードウェア部１０において、インバータ部１１は、例えば、スイッチング電源装置により構成されている。周波数検出回路２２ａは、ＶＴ１２を介して、インバータ部１１の出力側における交流電圧の周波数を検出し、この検出結果をソフトウェア部２０内の周波数計測処理部２２ｂへ与える回路である。基本波計測用の電圧計測回路２４ａは、インバータ部１１の出力側の交流電圧を、ＶＴ１２を介して計測し、この計測結果をソフトウェア部２０内の基本波電圧算出部２４ｃへ与える回路である。更に、高調波計測用の電圧計測回路２４ｂは、インバータ部１１の出力側の交流電圧を、ＶＴ１２を介して計測し、この計測結果をソフトウェア部２０内の高調波電圧算出部２４ｄへ与える回路である。
【０００９】
ソフトウェア部２０において、電流制御処理部２１は、加算部２５から出力される無効電力指令ｐ２５、系統周波数計測部２２から出力される同期信号φ２２ｃ、及び高調波注入部２７から出力される高調波制御指令ｉ２７ａに基づき、インバータ部１１のスイッチング動作を制御するものである。系統周波数計測部２２は、周波数検出回路２２ａの検出結果に基づき、周波数偏差の演算に用いる周波数を計測して、この計測結果の同期信号φ２２ｃを電流制御処理部２１へ与えるものであり、周波数検出回路２２ａ、周波数計測処理部２２ｂ及び位相差計測同期処理部２２ｃを有している。周波数フィードバック部２３は、系統周波数の偏差から、注入する無効電力注入量ｓ２３ｄを算出し、加算部２５へ与えて周波数の変化を促すものであり、周波数の移動平均を算出する第１移動平均算出部２３ａ及び第２移動平均算出部２３ｂと、周波数の偏差を算出する周波数偏差算出部２３ｃと、フィードバック量である無効電力注入量ｓ２３ｄを算出する無効電力注入量算出部２３ｄと、を有している。
【００１０】
無効電力ステップ注入部２４は、単独運転発生時においても、ＰＣＳ３の出力電力及び負荷６のバランス状態によって、周波数偏差が微小の条件において、周波数の変化を促すための無効電力ステップ注入量ｓ２４ｆを、加算部２５へ与えるものである。この無効電力ステップ注入部２４は、電圧計測回路２４ａ，２４ｂ、基本波電圧算出部２４ｃ、高調波電圧算出部２４ｄ、ステップ注入発生条件判定部２４ｅ、及びステップ注入量算出部２４ｆを有している。
【００１１】
単独運転検出部２６は、系統周波数の変化によって単独運転の発生の有無を判定するものであり、単独運転能動的方式判定部２６ａと、単独運転受動的方式判定部２６ｂと、を有している。
【００１２】
更に、高調波注入部２７は、有効電流指令ｉｄｒｅｆに基づいて高調波制御指令ｉ２７ａを生成し、この高調波制御指令ｉ２７ａを電流制御処理部２１に与えて、インバータ部１１の出力電流に高調波電流を注入し、電力系統２の停電時における高調波歪み変化に対してステップ注入発生条件を満足させ、ＰＣＳ３の出力電力と負荷６のバランス状態においても無効電力のステップ注入を動作させ、単独運転を確実に検出できるようにするものであり、ｎ次高調波注入部２７ａを有している。
【００１３】
このようなＰＣＳ３のＶＴ１２、周波数検出回路２２ａ及び電圧計測回路２４ａ，２４ｂと、ソフトウェア部２０と、により構成される単独運転検出装置は、以下のように動作する。
【００１４】
ＰＣＳ３と負荷６の無効電力アンバランス状態において、電力系統２の停電後、周波数が変化するため、周波数フィードバック部２３により、その周波数変化を検出し、加算部２５及び電流制御処理部２１を介して、インバータ部１１の出力側に無効電力を注入し、周波数変化を正帰還させる。周波数変化が大きくなり、単独運転検出条件に達した場合は、単独運転検出部２６によって単独運転を検出する。又、ＰＣＳ３の出力電力と負荷６のバランス状態において、電力系統２側の柱上トランス５における励磁電流の影響により、交流電圧の高調波歪みが変化する。そのため、無効電力ステップ注入部２４により、その高調波歪みの変化を検出し、周波数を低下させるように加算部２５及び電流制御処理部２１を介して、インバータ部１１の出力側に無効電力を注入する。周波数が変化した後、周波数フィードバック部２３が動作するため、単独運転検出部２６によって単独運転を検出できる。
【００１５】
又、電力系統２が停電した時の高調波電圧の変化が少ない場合があって、停電時の高調波電圧変化がステップ注入発生条件を満足させるために、高調波注入部２７により、インバータ部１１から高調波電流を出力させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１６−１２９７１号公報（特許第６１７３９７８号公報）
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】（一般社団法人）日本電機工業会、日本電機工業会規格ＪＥＭ１４９８「分散型電源用単相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（ステップ注入付周波数フィードバック方式）２０１７．１２．１５改正（第３回）
【非特許文献２】（一般社団法人）日本電機工業会、日本電機工業会規格ＪＥＭ１５０５「低圧配電線に連系する太陽光発電用三相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（ステップ注入付周波数フィードバック方式）２０１５．９．１４制定
【非特許文献３】（一般社団法人）日本電気協会、系統連系専門部会、系統連系規程ＪＥＡＣ  ９７０１−２０１６、２０１７年追補版（その１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
近年、非特許文献３に記載された系統連系規程により、ＰＣＳ３の力率一定制御への対応が求められている。その系統連系規程では、標準力率が９５％の力率値と規定されており、高圧配電線において個別に力率を指定する場合があって、最低８０％の力率と指定される可能性がある。ＰＣＳ３の出力電力と負荷６のバランス状態において、コンデンサ負荷が接続されることになる。コンデンサ負荷の交流インピーダンスは、周波数に比例して低下するため、高調波歪電流に起因する高調波電圧が大幅に減少する。高調波注入部２７により、高調波電流出力を規格許容範囲の最大値まで増やしても、電力系統２の停電時における高調波電圧の変化がステップ注入発生条件を満足せず、単独運転検出不感帯となる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の単独運転検出方法は、第１〜第４ステップを有することを特徴とする。
ここで、前記第１ステップでは、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部が、電力系統から切り離されて単独運転を行う時に、前記電力変換部の出力側の交流電圧の検出結果に基づき、前記電力変換部の出力側の高調波電圧の演算を行って第１演算結果を求めると共に、前記高調波電圧のベクトル演算を行って第２演算結果を求める。前記第２ステップでは、前記第１演算結果に基づき、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入発生条件の判定を行って条件充足の第１判定結果又は条件不足の第２判定結果を求め、前記第１判定結果の場合には、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる。
前記第３ステップでは、前記第２判定結果の場合には、前記第２演算結果に基づき、定常状態からの高調波電圧変化を求め、前記高調波電圧変化が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行って閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果を求め、前記第１予備判定結果の場合には、前記系統周波数の変化を促すための周波数変化促進制御を行う。更に、前記第４ステップでは、前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させる。
【００２０】
本発明の単独運転検出装置は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部が、電力系統から切り離されて単独運転を行う時に、前記電力変換部の出力側の交流電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記電力変換部の出力側の高調波電圧の演算を行って第１演算結果を求める高調波電圧演算部と、前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記電力変換部の出力側の前記高調波電圧のベクトル演算を行って第２演算結果を求める高調波電圧ベクトル演算部と、無効電力ステップ注入部と、周波数変化促進部と、周波数フィードバック部と、を有することを特徴とする。
ここで、前記無効電力ステップ注入部は、前記第１演算結果に基づき、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入発生条件の判定を行って条件充足の第１判定結果又は条件不足の第２判定結果を求め、前記第１判定結果の場合には、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させるものである。前記周波数変化促進部は、前記第２判定結果の場合には、前記第２演算結果に基づき、定常状態からの高調波電圧変化を求め、前記高調波電圧変化が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行って閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果を求め、前記第１予備判定結果の場合には、前記系統周波数の変化を促すための周波数変化促進制御を行うものである。更に、前記周波数フィードバック部は、前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させるものである。
【００２１】
本発明の分散型電源システムは、前記単独運転検出装置と、前記直流電力を供給する前記直流電源と、前記直流電源の系統連系に用いられ、前記直流電力を前記交流電力に変換する前記電力変換部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムによれば、高調波電圧の変化の検出感度を増やすために、高調波電圧の振幅又は実効値の変化ではなく、角度情報を含めたベクトル量としての高調波電圧変化を演算し、高調波電圧の変化が、急変等によって所定の閾値を超えたか否かの単独運転予備判定を行い、所定の閾値を超えている時には、系統周波数の変化を促すための周波数変化促進制御を行うようにしている。そのため、力率出力条件を含め、単独運転の検出を高速且つ確実に行うことができる。又、周波数フィードバック機能を有する場合には、周波数フィードバックゲインを上げる必要がないため、電圧フリッカ発生の恐れを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１における分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図
【図２】図１中のステップ注入発生条件（高調波電圧変動）を示す図
【図３】図１中のステップ注入発生条件（基本波電圧変動）を示す図
【図４】力率一定出力条件における単独運転検出の問題点を示す図
【図５】実効値演算による高調波電圧変化検出の問題点１を示す図
【図６】実効値演算による高調波電圧変化検出の問題点２を示す図
【図７】高調波電圧ベクトルの演算データを示す図
【図８】定常状態のｋ次高調波電圧の演算を示す図
【図９】現在のｋ次高調波電圧の演算を示す図
【図１０】図１の単独運転検出方法の詳細な処理内容を示すフローチャート
【図１１】図１０中のステップＳＰ１０の処理を示すフローチャート
【図１２】従来の分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２５】
（実施例１の分散型電源システムの構成）
図１は、本発明の実施例１における分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図である。図２は、図１中のステップ注入発生条件（高調波電圧変動）を示す図である。更に、図３は、図１中のステップ注入発生条件（基本波電圧変動）を示す図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施例１の分散型電源システムは、太陽電池等の分散型の直流電源３１と電力系統（例えば、商用電力系統）３２とを備え、この直流電源３１と電力系統３２との間に、ＰＣＳ３３が接続されている。電力系統３２からＰＣＳ３３の間には、高圧配電線（例えば、交流６６００Ｖ）を遮断する遮断器３４、高圧電力を低圧電力（例えば、交流１００Ｖ又は２００Ｖ）に降圧して低圧配電線へ供給する柱上トランス３５、及びその低圧配電線に接続された負荷３６が設けられている。
【００２７】
ＰＣＳ３３は、従来と同様に、ステップ注入付周波数フィードバック方式の単独運転検出装置を備えた装置であり、例えば、ハードウェア部４０とソフトウェア部５０により構成されている。
ハードウェア部４０は、直流電源３１から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部（例えば、インバータ部）４１と、このインバータ部４１の出力側と負荷３６との間に分岐接続されたＶＴ４２、周波数検出回路４３及び電圧検出部４４と、を有している。更に、インバータ部４１の出力側と負荷３６との間には、図示しない連系スイッチ等も設けられている。
【００２８】
インバータ部４１は、例えば、スイッチング電源装置により構成されている。ＶＴ４２は、インバータ部４１の出力側の交流電圧を所定の低電圧に降圧するものであり、この出力側に、周波数検出回路４３と電圧検出部４４とが並列に接続されている。周波数検出回路４３は、ＶＴ４２の交流出力電圧の周波数を検出して周波数検出値ｓ４３を出力する回路である。更に、電圧検出部４４は、ＶＴ４２の交流出力電圧を検出し、このアナログ検出値をアナログ／デジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換器」という。）等でデジタル信号の電圧検出値ｓ４４に変換して出力する回路である。ＶＴ４２及び電圧検出部４４により、電圧検出手段が構成されている。
【００２９】
ソフトウェア部５０は、例えば、ＣＰＵにより実行されるものであり、従来と同様の電流制御処理部５１及び系統周波数計測部５２と、従来と異なる無効電力注入部である周波数フィードバック部５３、無効電力ステップ注入５４及び加算部５５と、従来と同様の単独運転検出部５６及び高調波注入部５７と、を有している。特に、本実施例１では、新たに周波数変化促進部５８が追加されている。
ここで、ＶＴ４２、周波数検出回路４３及び電圧検出部４４と、ソフトウェア部５０と、によって本実施例１の単独運転検出装置が構成されている。
【００３０】
電流制御処理部５１は、系統周波数計測部５２から出力される同期信号φ５２ｂと、加算部５５から出力される無効電力指令ｐ５５と、高調波注入部５７から出力される高調波電流指令ｉ５７ａと、に基づいてインバータ部４１のスイッチング動作を制御するものである。系統周波数計測部５２は、周波数検出回路４３から出力される周波数検出値ｓ４３に基づき、周波数偏差の演算に用いる周波数を計測するものであり、周波数計測処理部５２ａ及び位相差計測同期処理部５２ｂを有している。周波数計測処理部５２ａは、周波数検出回路４３から出力される周波数検出値ｓ４３を計測して処理結果を出力する回路である。更に、位相差計測同期処理部５２ｂは、前記処理結果に基づき、位相差計測の同期処理を行って同期信号φ５２ｂを電流制御処理部５１へ出力するものである。
【００３１】
周波数フィードバック部５３は、系統周波数の偏差から、注入する無効電力を演算し、周波数の変化を促すものであり、系統周波数の変化に比例して無効電力の注入量を増大させて、系統周波数の変化を拡大することにより、系統周波数の異常を生じさせて単独運転検出部５６に単独運転を検出させる第４ステップの機能を有している。この周波数フィードバック部５３は、第１移動平均算出部５３ａ、第２移動平均算出部５３ｂ、周波数偏差算出部５３ｃ、及び無効電力注入量算出部５３ｄを有している。
【００３２】
第１移動平均算出部５３ａ及び第２移動平均算出部５３ｂは、周波数計測処理部５２ａの処理結果に基づいて、周波数の第１及び第２移動平均を算出し、第１及び第２移動平均算出結果を出力するものである。周波数偏差算出部５３ｃは、第１及び第２移動平均算出結果に基づいて、周波数偏差ｓ５３ｃを算出するものである。無効電力注入量算出部５３ｄは、算出された周波数偏差ｓ５３ｃに基づいて、周波数フィードバック量である無効電力注入量ｓ５３ｄを算出し、加算部５５へ出力するものである。無効電力注入量算出部５３ｄは、更に、単独運転予備判定結果ｓ５８ｂの内の第１予備判定結果に基づいて、周波数フィードバックゲインを変化させる機能も有している。
【００３３】
無効電力ステップ注入部５４は、単独運転発生時においても、ＰＣＳ３３の出力電力及び負荷３６のバランス状態によって、周波数偏差が微小の条件において、周波数の変化を促すために、加算部５５及び電流制御処理部５１を介してインバータ部４１の出力側に、無効電力をステップ注入する第２ステップの機能を有している。この無効電力ステップ注入部５４は、基本波電圧演算部５４ａ、高調波電圧演算部５４ｂ、ステップ注入発生条件判定部５４ｃ、及びステップ注入量算出部５４ｄを有している。
【００３４】
基本波電圧演算部５４ａは、演算結果保存用のバッファ５４ａＢを有し、電圧検出部４４から出力されるデジタル信号の電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算して基本波電圧を求め、この演算結果をバッファ５４ａＢに保存し、この保存された算出結果をステップ注入発生条件判定部５４ｃへ出力するものである。高調波電圧演算部５４ｂは、演算結果保存用のバッファ５４ｂＢを有し、電圧検出部４４から出力されるデジタル信号の電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算して高調波電圧（例えば、２次〜７次以上の高調波電圧）を求め、この第１演算結果をバッファ５４ｂＢに保存し、この保存された第１算出結果をステップ注入発生条件判定部５４ｃへ出力するものである。
【００３５】
ステップ注入発生条件判定部５４ｃは、周波数偏差算出部５３ｃから出力される周波数偏差ｓ５３ｃと、基本波電圧演算部５４ａで算出された基本波電圧の演算結果と、高調波電圧演算部５４ｂで算出された高調波電圧の振幅又は実効値の第１演算結果と、に基づき、加算部５５及び電流制御処理部５１を介してインバータ部４１の出力側へ、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件の判定を行うものである。ステップ注入発生条件は、次の第１条件及び第２条件の２つである。
第１条件：周波数偏差が±０．０１Ｈｚ以内（即ち、周波数不感帯０．０１Ｈ以下）である。
第２条件：高調波電圧及び基本波電圧を監視し、高調波電圧が図２のステップ注入発生条件（高調波電圧変動）を満たす、又は、基本波電圧が図３のステップ注入発生条件（基本波電圧変動）を満たすことである。
【００３６】
ステップ注入発生条件判定部５４ｃのステップ注入判定結果ｓ５４ｃは、条件を充足する第１判定結果と条件不足の第２判定結果とからなり、これらがステップ注入量算出部５４ｄ及び周波数変化促進部５８へ与えられる。
【００３７】
ステップ注入量算出部５４ｄは、ステップ注入判定結果ｓ５４ｃの内の条件を充足する第１判定結果と、単独運転予備判定結果ｓ５８ｂの内の第１予備判定結果と、に基づき、無効電力ステップ注入量ｓ５４ｄを算出して加算部５５へ与えるものである。無効電力のステップ注入は、次の第１〜第４による。
第１：注入時間は、３サイクル以下とする。
第２：注入量は、上限を０．１ｐ．ｕ．（＝１ｐｅｒ  ｕｎｉｔ）とする。
第３：無効電力は、ＰＣＳ３３から見て電流位相を遅らせる方向に注入する（周波数は低下方向）。
第４：無効電力のステップ注入は、前記ステップ注入発生条件を満たしてから系統周波数（周期）の半サイクル以内に行う。
【００３８】
加算部５５は、無効電力注入量算出部５３ｄで算出された無効電力注入量ｓ５３ｄと、ステップ注入量算出部５４ｄで算出された無効電力ステップ注入量ｓ５４ｄと、周波数変化促進部５８から出力された周波数変化促進信号ｓ５８ｃと、を加算して、無効電力を注入するための無効電力指令ｐ５５を電流制御処理部５１へ出力するものである。
単独運転検出部５６は、系統周波数の変化によって単独運転の発生の有無を判定するものであり、単独運転能動的方式判定部５６ａ及び単独運転受動的方式判定部５６ｂを有している。
【００３９】
高調波注入部５７は、有効電流指令ｉｄｒｅｆに対して乗算する係数ｋ（例えば、１％位）と、その乗算結果を入力するｎ次高調波注入部５７ａと、を有している。ｎ次高調波注入部５７ａは、係数ｋが乗算された有効電流指令ｉｄｒｅｆ×ｋと、位相差計測同期処理部５２ｂから出力された同期信号φ５２ｂと、を入力し、高調波電流指令ｉ５７ａを生成して電流制御処理部５１へ与えるものである。なお、この高調波注入部５７は、本実施例１では必須の構成要素ではないので、省略しても良い。
【００４０】
周波数変化促進部５８は、ステップ注入発生条件判定部５４ｃのステップ注入判定結果ｓ５４ｃを入力し、このステップ注入判定結果ｓ５４ｃが条件不足の第２判定結果の場合、電圧検出部４４から出力されるデジタル信号の電圧検出値ｓ４４に基づき、高調波電圧をベクトル量として、定常状態からの高調波電圧変化を求め、この高調波電圧変化が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行って、閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果からなる単独運転予備判定結果ｓ５８ｂを求め、この単独運転予備判定結果ｓ５８ｂが第１予備判定結果の場合には、系統周波数の変化を促すための周波数変化促進信号ｓ５８ｃを加算部５５へ出力して、周波数変化促進制御を行う第３ステップの機能を有している。
【００４１】
この周波数変化促進部５８は、高調波電圧ベクトル演算部５８ａ、単独運転予備判定部５８ｂ及び周波数変化促進制御部５８ｃを有している。
高調波電圧ベクトル演算部５８ａは、演算結果保存用のバッファ５８ａＢを有し、電圧検出部４４から出力されるデジタル信号の電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算して高調波電圧ベクトルを求め、定常状態からの高調波電圧変化の第２演算結果をバッファ５８ａＢに保存し、この保存された第２演算結果を単独運転予備判定部５８ｂへ出力するものである。
【００４２】
単独運転予備判定部５８ｂは、高調波電圧ベクトル演算部５８ａの第２演算結果と、ステップ注入発生条件判定部５４ｃのステップ注入判定結果ｓ５４ｃと、を入力し、ステップ注入判定結果ｓ５４ｃが条件不足の第２判定結果の場合、その第２演算結果に基づき、定常状態からの高調波電圧変化を求め、この高調波電圧変化が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行い、閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果からなる単独運転予備判定結果ｓ５８ｂを求め、この単独運転予備判定結果ｓ５８ｂを周波数変化促進制御部５８ｃへ与えるものである。
周波数変化促進制御部５８ｃは、単独運転予備判定結果ｓ５８ｂが第１予備判定結果の場合、系統周波数の変化を促すための周波数変化促進信号ｓ５８ｃを生成し、加算部５５へ与えるものである。
【００４３】
（実施例１の分散型電源システムの全体の動作と単独運転検出方法の概略）
図１の分散型電源システムにおいて、負荷３６に対して直流電源３１の電力供給能力が大きい場合、直流電源３１から出力された直流電力は、電流制御処理部５１のスイッチング制御により、インバータ部４１にて交流電力に変換される。変換された交流電力は、負荷３６へ供給される。直流電源３１の余剰電力は、柱上トランス３５及び遮断器３４を経由して電力系統３２へ逆潮流される。負荷３６に対して直流電源３１の電力供給が不足する場合は、電力系統３２から供給された交流電力が、遮断器３４及び柱上トランス３５を経由して負荷３６へ供給（潮流）される。電力系統３２の不測の停電時又は作業停電時には、単独運転検出部５６によってＰＣＳ３３の単独運転状態が検出され、この検出結果に基づいて、インバータ部４１の出力側と負荷３６との間に設けられた図示しない連系スイッチがオフ状態になり、直流電源３１が電力系統３２から解列（遮断）されて、直流電源３１の単独運転が防止される。
【００４４】
直流電源３１及びＰＣＳ３３で構成される分散型電源システムの単独運転は、以下のようにして検出される。
ＰＣＳ３３の出力電力と負荷３６の無効電力アンバランス状態において、電力系統３２の停電後、周波数が変化するため、周波数検出回路４３及び周波数計測処理部５２ａを介して、周波数フィードバック部５３により、その周波数変化が検出されて無効電力注入量ｓ５３ｄが算出される。算出された無効電力注入量ｓ５３ｄは、加算部５５を介して電流制御処理部５１に与えられる。電流制御処理部５１のスイッチング制御により、インバータ部４１の出力側に無効電力が注入され、周波数変化が正帰還される。これにより、周波数変化が大きくなり、単独運転検出部５６内の単独運転検出条件に達した場合は、その単独運転検出部５６によって単独運転が検出される。
又、ＰＣＳ３３の出力電力と負荷３６のバランス状態において、柱上トランス３５における励磁電流の影響により、交流電圧の高調波歪みが変化する。この高調波歪みの変化は、無効電力ステップ注入部５４により、以下のようにして検出される。
【００４５】
インバータ部４１の出力側の交流電圧が、ＶＴ４２を介して電圧検出部４４で検出され、この電圧検出部４４からデジタル信号の電圧検出値ｓ４４が出力されて、無効電力ステップ注入部５４内の基本波電圧演算部５４ａ及び高調波電圧演算部５４ｂへ与えられる。基本波電圧演算部５４ａは、入力された電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算し、図３に示すような、系統１周期毎の基本波電圧の第１演算結果を求め、ステップ注入発生条件判定部５４ｃへ与える。又、高調波電圧演算部５４ｂでは、入力された電圧検出値ｓ４４に対して次式（１）の離散フーリエ演算を行い、図２に示すような、系統１周期毎に２次〜７次の全高調波電圧の振幅Ｈａｒｍ［ｋ］及び実効値ＨａｒｍＲＭＳ［ｋ］を求め、この第２演算結果をステップ注入発生条件判定部５４ｃへ与える。
【００４６】
【数１】
2019193407.tif 000003
但し、
ｎ：サンプリング点（Ｎ個）、ｎ＝０，１，２，…，Ｎ−１
Ｎ：交流周期／サンプリング周期
ｆ１：基本周波数
Ｔ：サンプリング周期
ｋ：高調波の次数、ｋ＝０，１，２，…，Ｎ／２
Ａ［ｋ］：ｋ次余弦の振幅
ｃｏｓ（２πｋｆ１［ｎＴ］）：ｋ次高調波余弦項
Ｂ［ｋ］：ｋ次正弦の振幅
ｓｉｎ（２πｋｆ１［ｎＴ］）：ｋ次高調波正弦項
Ｈａｒｍ［ｋ］：ｋ次高調波電圧の振幅
ＨａｒｍＲＭＳ［ｋ］：ｋ次高調波電圧の実効値
【００４７】
ステップ注入発生条件判定部５４ｃでは、基本波電圧の第１演算結果及び高調波電圧の第２演算結果に基づき、図２及び図３に示すような、高調波電圧変動有りのステップ注入発生条件を満たすか否かの判定を行い、条件充足の第１判定結果又は条件不足の第２判定結果からなるステップ注入判定結果ｓ５４ｃを、ステップ注入量算出部５４ｄ及び単独運転予備判定部５８ｂへ与える。ステップ注入量算出部５４ｄは、ステップ注入判定結果ｓ５４ｃが、条件充足の第１判定結果の場合、周波数を低下させるような無効電力ステップ注入量ｓ５４ｄを算出し、加算部５５へ与える。
【００４８】
このように、無効電力ステップ注入部５４により、高調波歪みの変化が検出されて無効電力ステップ注入量ｓ５４ｄが算出されると、加算部５５を通して無効電力指令ｐ５５が生成される。生成された無効電力指令ｐ５５が電流制御処理部５１に与えられ、この電流制御処理部５１により、無効電力がインバータ部４１の出力電力へ注入される。周波数が変化した後、周波数フィードバック部５３が動作するため、単独運転検出部５６によって単独運転が検出される。
又、電力系統３２が停電した時の高調波電圧の変化が少ない場合、高調波注入部５７により、電流制御処理部５１を介して、インバータ部４１から高調波電流が出力される。これにより、停電時の高調波電圧変化がステップ注入発生条件を満足させる。
【００４９】
ところが、上記の課題で説明したように、近年、非特許文献３に記載された系統連系規程により、ＰＣＳ３３の力率一定制御への対応が求められており、例えば、最低８０％の力率と指定される可能性がある。力率改善のために、ＰＣＳ３３の出力電力と負荷３６のバランス状態において、コンデンサ負荷が接続されることになる。コンデンサ負荷の交流インピーダンスは、周波数に比例して低下するため、高調波歪電流に起因する高調波電圧が大幅に減少する。高調波注入部５７により、高調波電流出力を規格許容範囲の最大値まで増やしても、電力系統３２の停電時における高調波電圧の変化がステップ注入発生条件を満足せず、単独運転検出不感帯となる恐れがある。この問題を以下説明する。
【００５０】
（単独運転検出不感帯の問題）
図４は、力率一定出力条件における単独運転検出の問題点を示す図である。
この図４では、図１中の負荷３６が、抵抗負荷Ｒ及びコンデンサ負荷Ｃと電流負荷Ｚｉとで表されている。ｉｉｎｖ１はＰＣＳ３３の出力電流、ｉｈ５は柱上トランス３５の励磁電流等の負荷側高調波電流、Ｖａｃは配線におけるコンデンサ負荷Ｃ及び抵抗負荷Ｒの分岐点の交流電圧、Ｖｈｒｍは交流電圧Ｖａｃに含まれる高調波電圧、Ｖｇは電力系統３２の交流電圧である。
【００５１】
５次高調波を例として、電力系統３２の停電時の高調波電圧変化及び単独運転検出への影響について説明する。
電力系統３２が正常の時に、高調波電流が電力系統３２に供給されるため、負荷側高調波電流ｉｈ５に起因する高調波電圧Ｖｈｒｍが殆ど発生しない。電力系統３２が停電となった時、負荷側高調波電流ｉｈ５がＰＣＳ３３から供給されることになる。等価的に、抵抗負荷Ｒとコンデンサ負荷Ｃに逆位相の高調波電流（−ｉｈ５）が流れることになるため、高調波電圧Ｖｈｒｍが発生することになる。
【００５２】
ＰＣＳ３３の出力電力と負荷電力の無効電力バランス条件において、力率１出力条件の抵抗負荷Ｒに対して、力率出力条件はコンデンサ負荷Ｃが接続されることになる。周波数が高くなると、コンデンサ負荷Ｃの交流インピーダンスが低下する。例えば、５次高調波電流に対して、コンデンサ負荷Ｃのインピーダンスが１／５と小さくなるため、力率０．９５と０．８条件の総合インピーダンス（抵抗負荷Ｒとコンデンサ負荷Ｃの並列接続）がそれぞれ、抵抗負荷Ｒのみ条件の約４０％と約２６％になる。インピーダンスに比例して、高調波電圧Ｖｈｒｍの変化が低くなるので、仮に力率１条件において高調波電圧Ｖｈｒｍが１％以上変化し、無効電力ステップ注入部５４が動作する環境であっても、力率出力条件においてはステップ注入発生条件を満足できなくなって、単独運転検出不感帯となる恐れがある。
【００５３】
図５は、高調波電圧演算部５４ｂの実効値演算による高調波電圧変化検出の問題点１を示す図である。
停電前の高調波電圧をＨ１（位相角φ２）とし、停電でＰＣＳ３３の単独運転状態となった後、高調波電圧がＨ２（位相角φ１）となった場合は、ΔＨの高調波電圧変化が発生したにも拘わらず、電力系統３２の停電前後の高調波電圧の実効値ＨａｒｍＲＭＳ［５］は同じである。そのため、高調波電圧の実効値ＨａｒｍＲＭＳ［５］の変化をステップ注入発生条件とした無効電力ステップ注入部５４が動作しなくなる。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、高調波電圧演算部５４ｂの実効値演算による高調波電圧変化検出の問題点２を示す図である。
ＶＴ４２及び電圧検出部４４における計測回路特性の影響により、高調波電圧の計測誤差が発生する。図６（ａ）のように、高調波電圧Ｈ１，Ｈ２における高調波電圧変化ΔＨが計測誤差と同じ位相角（φ１，φ２＝０）であれば、影響がない。しかし、図６（ｂ）のように、高調波電圧Ｈ１，Ｈ２の位相角φ１，φ２が異なって高調波電圧変化ΔＨが生じる場合や、図６（ｃ）に示すように、高調波電圧Ｈ１，Ｈ２の位相角φ１，φ２が逆位相になって高調波電圧変化ΔＨが生じる場合には、高調波電圧の実効値ＨａｒｍＲＭＳ［５］の変化幅が小さくなるため、ステップ注入発生条件判定部５４ｃにおいて高調波電圧変化の検出感度が低くなる。
このような単独運転検出不感帯の問題を解決するために、本実施例１では、周波数変化促進部５８を設けている。
【００５５】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１中の高調波電圧ベクトル演算部５８ａで演算される高調波電圧ベクトルの演算データを示す図である。図７（ａ）は、電力系統１周期毎の２次−７次の総合高調波（式（１）の振幅Ｈａｒｍ［ｋ］）のデータ、図７（ｂ）は、ｋ次高調波余弦項（式（１）のｃｏｓ（２πｋｆ１［ｎＴ］））のデータ、及び、図７（ｃ）は、ｋ次高調波正弦項（式（１）のｓｉｎ（２πｋｆ１［ｎＴ］））のデータである。Ｎｉはｉサイクル前の２次−７次の高調波電圧、Ｎａｖｒは３サイクル前から５サイクル前までの３個の平均値である。Ａａｖｒ＿ｓｔｄは余弦項平均値、ΔＡｍａｘ＿ｓｔｄは余弦項変動幅、Ｂａｖｒ＿ｓｔｄは正弦項平均値、ΔＢｍａｘ＿ｓｔｄは正弦項変動幅である。
【００５６】
図８は、図１中の高調波電圧ベクトル演算部５８ａにおける定常状態のｋ次高調波電圧演算を示す図である。更に、図９は、図１中の高調波電圧ベクトル演算部５８ａにおける現在のｋ次高調波電圧演算を示す図である。
周波数変化促進部５８において、高調波電圧ベクトル演算部５８ａは、電圧検出部４４の電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算にて、図７（ａ）の２−７次の総合高調波、及び図７（ｂ）、（ｃ）の所要次数高調波の余弦項と正弦項を算出し、過去データを含めて、これらの第２演算結果をバッファ５８ａＢに保存する。
【００５７】
単独運転予備判定部５８ｂは、ステップ注入発生条件判定部５４ｃのステップ注入判定結果ｓ５４ｃが条件不足の第２判定結果の場合、バッファ５８ａＢに保存された第２演算結果に基づき、高調波電圧をベクトル量として、定常状態からの高調波電圧変化を演算により求め、この演算結果が所定の閾値以上か否かの単独運転予備判定を行い、閾値以上の第１予備判定結果又は閾値以下の第２予備判定結果からなる単独運転予備判定結果ｓ５８ｂを求め、この単独運転予備判定結果ｓ５８ｂを周波数変化促進制御部５８ｃへ出力する。
【００５８】
周波数変化促進制御部５８ｃは、単独運転予備判定結果ｓ５８ｂが閾値以上の第１予備判定結果の場合、周波数の変化を促すための制御を行い、周波数変化促進信号ｓ５８ｃを加算部５５へ出力し、電流制御処理部５１を介してインバータ部４１の出力側の無効電力を、遅れ方向又は進み方向に増加させる。これにより、周波数が変化し、周波数フィードバック部５３が動作するため、単独運転検出部５６によって単独運転が検出される。
【００５９】
（実施例１の単独運転検出方法の詳細）
図１０は、図１の単独運転検出方法の詳細な処理内容を示すフローチャートである。
図１の単独運転検出方法では、ステップＳＰ１，ＳＰ２の第１ステップＳＴ１と、ステップＳＰ３〜ＳＰ７の第２ステップＳＴ２と、ステップＳＰ８〜ＳＰ１０の第３ステップＳＴ３と、ステップＳＰ１１の第４ステップＳＴ４と、が実行される。
【００６０】
単独運転検出処理が開始されると、第１ステップＳＴ１のステップＳＰ１において、インバータ部４１の出力側の交流電圧が、ＶＴ４２を介して電圧検出部４４で検出され、この検出結果のデジタル信号の電圧検出値ｓ４４が、基本波電圧演算部５４ａ、高調波電圧演算部５４ｂ及び高調波電圧ベクトル演算部５８ａに与えられる。基本波電圧演算部５４ａは、電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算して基本波電圧のデータを求める。高調波電圧演算部５４ｂは、電圧検出値ｓ４４を離散フーリエ演算して２−７次の総合高調波等のデータを求める。更に、高調波電圧ベクトル演算部５８ａは、電圧検出値ｓ４４の離散フーリエ解析による高調波ベクトル演算を行い、ｋ次（例えば、５次）高調波の余弦項（Ａ）及び正弦項（Ｂ）等のデータを求める。
【００６１】
次に、第１ステップＳＴ１のステップＳＰ２において、基本波電圧演算部５４ａの演算結果が内部のバッファ５４ａＢに保存されると共に、高調波電圧演算部５４ｂの総合高調波等の演算結果が内部のバッファ５４ｂＢに保存される。更に、高調波電圧ベクトル演算部５８ａの５次高調波等の演算結果が内部のバッファ５８ａＢに保存され、第２ステップＳＴ２へ進む。
【００６２】
第２ステップＳＴ２のステップＳＰ３において、単独運転予備判定部５８ｂは、過去の高調波演算結果（余弦項平均値Ａａｖｒ＿ｓｔｄ、余弦項変動幅ΔＡｍａｘ＿ｓｔｄ、正弦項平均値Ｖａｖｒ＿ｓｔｄ、正弦項変動幅ΔＢｍａｘ＿ｓｔｄ）により、高調波電圧定常変動幅ΔＨ５＿ｓｔｄを算出し、ステップＳＰ４へ進む。ステップＳＰ４において、周波数計測処理部５２ａは、周波数を演算し、第１移動平均算出部５３ａ及び第２移動平均算出部５３ｂへ出力する。周波数偏差算出部５３ｃは、第１移動平均算出部５３ａ及び第２移動平均算出部５３ｂの演算結果より周波数偏差を算出し、ステップＳＰ５へ進む。
【００６３】
ステップＳＰ５において、ステップ注入発生条件判定部５４ｃは、周波数偏差が閾値以下か否かを判定し、閾値以上の場合（Ｎｏ）、第４ステップＳＴ４のステップＳＰ１１へ進み、閾値以下の場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＰ６へ進む。ステップＳＰ６において、ステップ注入発生条件判定部５４ｃは、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かの判定を行い、その条件が充足されている場合、ステップ注入判定結果ｓ５４ｃとして条件充足の第１判定結果をステップＳＰ７へ送り、その条件が不足している場合、ステップ注入判定結果ｓ５４ｃとして条件不足の第２判定結果を第３ステップＳＴ３のステップＳＰ８へ送る。
【００６４】
ステップＳＰ７において、ステップ注入量算出部５４ｄは、条件充足の第１判定結果に基づき、無効電力ステップ注入量ｓ５４ｄを算出し、加算部５５へ与える。これにより、加算部５５及び電流制御処理部５１を介してインバータ部４１の出力側に、無効電力がステップ状に注入されて系統周波数が急変し、第４ステップＳＴ４のステップＳＰ１１へ進む。
【００６５】
第３ステップＳＴ３のステップＳＰ８において、周波数変化促進部５８内の単独運転予備判定部５８ｂは、高調波電圧の変化（ｄＨ５）が定常変動幅（定常変動ΔＨ５＿ｓｔｄ）を超え、更に、閾値以上の高調波変動（ｄＨ５）が所定の交流周期以上に継続したら、単独運転予備判定結果ｓ５８ｂとして閾値以上の第１判定結果を求め、そうでなければ、閾値以下の第２判定結果を求め、ステップＳＰ９へ進む。
なお、５次高調波電圧が安定することを第１判定結果の条件として、高調波変動幅（ΔＨ５＿ｎｅｗ）が閾値以下を追加しても良い。高調波電圧変化（ｄＨ５）の代わりに複数交流周期の正弦項及び余弦項の平均値により高調波電圧変化（ｄＨ５ａｖｅ）を算出して判定することや、所定交流周期に各々の閾値を設けても良い。
【００６６】
ステップＳＰ９において、単独運転予備判定部５８ｂは、単独運転予備判定結果ｓ５８ｂとして閾値以上の第１判定結果又は閾値以下の第２判定結果のいずれであるかを判定し、第２予備判定結果の場合（Ｎｏ）、ステップＳＰ１１へ進み、第１予備判定結果の場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＰ１０へ進む。
【００６７】
ステップＳＰ１０において、周波数変化促進制御部５８ｃは、系統周波数の変化を促すための周波数変化促進制御を行って周波数変化促進信号ｓ５８ｃを生成し、加算部５５へ与える。これにより、加算部５５及び電流制御処理部５１を介して、インバータ部４１の出力側の系統周波数の変化が促進され、第４ステップのステップＳＰ１１へ進む。ここで、系統周波数の変化とは、例えば、周波数の変化量（過去周波数平均値−最新周波数平均値）であり、この変化量に比例して無効電力の制御が行われる。
【００６８】
ステップＳＰ１１において、周波数フィードバック部５３は、周波数変化を検出し、無効電力注入量ｓ５３ｄを算出する。算出された無効電力注入量ｓ５３ｄは、加算部５５を介して電流制御処理部５１に与えられる。電流制御処理部５１のスイッチング制御により、インバータ部４１の出力側に無効電力が注入され、周波数変化が正帰還される。これにより、周波数変化が大きくなり、単独運転検出部５６内の単独運転検出条件に達した場合は、その単独運転検出部５６によって単独運転が検出される。
【００６９】
図１１は、図１０中のステップＳＰ１０の処理を示すフローチャートである。
周波数変化促進制御部５８ｃのステップＳＰ１０の処理では、ステップＳＰ２１〜Ｓ２４の処理が実行される。
【００７０】
周波数変化促進制御のステップＳＰ１０の処理が開始されると、ステップＳＰ２１において、過去周波数平均から最新周波数が減算され、瞬時周波数偏差が求められ、ステップＳＰ２２へ進む。ステップＳ２２において、瞬時周波数偏差の極性が判定され、極性が正（Ｙｅｓ）の場合、ステップＳＰ２３へ進み、極性が負（Ｎｏ）の場合、ステップＳＰ２４へ進む。
【００７１】
ステップＳＰ２３において、無効電力を遅れ方向に増加させるための周波数変化促進信号ｓ５８ｃが加算部５５へ出力され、電流制御処理部５１によってインバータ部４１の出力電力が遅れ方向に増加し、周波数変化促進制御処理が終了する。又、ステップＳＰ２４において、無効電力を進み方向に増加させるための周波数変化促進信号ｓ５８ｃが加算部５５へ出力され、電流制御処理部５１によってインバータ部４１の出力電力が進み方向に増加し、周波数変化促進制御処理が終了する。
【００７２】
（実施例１の効果）
本実施例１の単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムによれば、高調波電圧の変化の検出感度を増やすために、高調波電圧の振幅又は実効値の変化ではなく、周波数変化促進部５８により、角度情報を含めたベクトル量としての高調波電圧変化を演算し、高調波電圧の変化が、急変等によって所定の閾値を超えた時には単独運転の予備判定を行い、系統周波数の変化を促すための制御を行うようにしている。そのため、力率出力条件を含め、単独運転の検出を高速且つ確実に行うことができる。又、周波数フィードバック部５３を有する場合には、周波数フィードバックゲインを上げる必要がないため、電圧フリッカ発生の恐れを低減できる。
【００７３】
（実施例１の変形例）
本発明は、上記実施例１に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（Ａ）〜（Ｆ）のようなものがある。
【００７４】
（Ａ）  単独運転予備判定部５８ｂでは、過去複数周期の高調波電圧変化を用いて、定常時の高調波電圧変動幅を算出し、その高調波電圧変化が定常時の高調波電圧変動幅を超えた時に、第１予備判定結果を生成するようにしても良い。
（Ｂ）  単独運転予備判定部５８ｂでは、複数の各次高調波の変化量を求め、合成した総合高調波変化が所定の閾値以上の時に、第１予備判定結果を生成するようにしても良い。
（Ｃ）  単独運転予備判定部５８ｂでは、高調波電圧の変化量が複数の交流周期で安定していることを確認した上、第１予備判定結果を生成するようにしても良い。
（Ｄ）  単独運転予備判定部５８ｂでは、系統周波数の周波数偏差が所定値以下の時に、第１予備判定結果を生成するようにしても良い。
（Ｅ）  周波数変化促進制御部５８ｃでは、系統周波数の周波数偏差が所定値を超えたら、周波数の変化を促すための制御を停止するようにしても良い。
（Ｆ）  分散型電源システムにおいて、ＰＣＳ３３は、図１以外の構成に変更しても良い。例えば、直流電源３１は、太陽電池等の直流電源に限定されず、風力発電、燃料電池、蓄電池等の他の直流電源であっても良い。インバータ部４１は、他の電力変換部に置き換えても良い。又、ソフトウェア部５０には、他の機能を付加する等して図示以外の構成に変更しても良い。
【符号の説明】
【００７５】
３１      直流電源
３２      電力系統
３３      ＰＣＳ
４１      インバータ部
４３      周波数検出回路
４４      電圧検出部
５１      電流制御処理部
５２      系統周波数計測部
５３      周波数フィードバック部
５４      無効電力ステップ注入部
５５      加算部
５６      単独運転検出部
５７      高調波注入部
５８      周波数変化促進部
５８ａ      高調波電圧ベクトル演算部
５８ｂ      単独運転予備判定部
５８ｃ      周波数変化促進制御部
【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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【図１１】
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【図１２】
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