(57)【要約】【課題】系統電圧の周期偏差等に基づいて電圧偏差の不感帯幅を連続的に調整し、この不感帯を有する電圧偏差に従って無効電力補償を行うことにより、分散型電源の能動的な単独運転検出機能を妨害しない無効電力補償装置及びその制御プログラム等を提供する。【解決手段】能動的な単独運転検出機能を備えた分散型電源２００と共に電力系統に連系される無効電力補償装置１００において、交流制御部１００Ａは、系統電圧の周期算出部１１１、周期偏差を検出する周期偏差検出部１１２、周期偏差に応じて不感帯幅を設定する不感帯幅設定部１１３、不感帯幅に従って系統電圧と目標電圧との偏差を演算する電圧偏差演算部１１４を有する単独運転非干渉制御部１１０を備え、更に、前記電圧偏差に基づいて無効電流指令、電圧指令を順次生成して電力変換器ＩＮＶを制御するための電圧制御器１４０、座標変換部１６０、電流制御部１８０、ＰＷＭ回路１９０等を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器の動作により、電力系統に無効電力を注入して前記電力系統の電圧を制御する無効電力補償装置であって、前記電力系統に無効電力を注入して単独運転状態を検出する機能を備えた分散型電源と共に前記電力系統に連系される無効電力補償装置において、
系統電圧の周期または周波数を算出する第１の手段と、
前記第１の手段の出力を用いて一定期間の周期偏差または周波数偏差を検出する第２の手段と、
前記周期偏差または周波数偏差に応じて不感帯幅を任意に設定可能な第３の手段と、
前記第３の手段により設定された前記不感帯幅に従って、前記系統電圧と目標電圧との電圧偏差を演算する第４の手段と、
前記電圧偏差に基づいて無効電力指令を生成する第５の手段と、
前記無効電力指令から電圧指令を生成し、この電圧指令に従って前記電力変換器を制御する第６の手段と、
を備えたことを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項２】
電力変換器の動作により、電力系統に無効電力を注入して前記電力系統の電圧を制御する無効電力補償装置であって、前記電力系統に無効電力を注入して単独運転状態を検出する機能を備えた分散型電源と共に前記電力系統に連系される無効電力補償装置において、
系統電圧の周期または周波数を算出する第１の手段と、
前記第１の手段の出力を用いて一定期間の周期偏差または周波数偏差を検出する第２の手段と、
前記周期偏差または周波数偏差に応じて、比例制御用、積分制御用、微分制御用の不感帯幅のうち少なくとも一種類の不感帯幅を任意に設定可能な第３の手段と、
前記第３の手段により設定された不感帯幅に従って、前記系統電圧と目標電圧との電圧偏差を演算する第４の手段と、
前記電圧偏差に基づいて無効電力指令を生成する第５の手段と、
前記無効電力指令から電圧指令を生成し、この電圧指令に従って前記電力変換器を制御する第６の手段と、
を備えたことを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した無効電力補償装置において、
前記第３の手段は、前記周期偏差または周波数偏差の一定範囲内で、前記周期偏差または周波数偏差が大きくなるほど前記不感帯幅が増大する特性を有することを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した無効電力補償装置において、
前記第３の手段は、前記周期偏差または周波数偏差の一定範囲内で、前記不感帯幅が直線的に変化する特性を有することを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項５】
コンピュータシステムに搭載されるプログラムであって、請求項１〜４の何れか１項に記載した無効電力補償装置における前記第１〜第６の手段を機能させることを特徴とした、無効電力補償装置の制御プログラム。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載した無効電力補償装置と、無効電力変動方式による単独運転検出機能を有する前記分散型電源と、を備えたことを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか１項に記載した無効電力補償装置と、無効電力補償方式による単独運転検出機能を有する前記分散型電源と、を備えたことを特徴とする無効電力補償システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に接続された電力変換器から電力系統に無効電力を注入することにより、電力系統との接続端の電圧を目標電圧に制御する無効電力補償装置等に関する。
詳しくは、電力系統に接続された分散型電源が有する能動的単独運転検出機能を妨害することのないＳＶＣ（Static Var Compensator）やＳＴＡＴＣＯＭ（Static Synchronous Compensator）等の静止型の無効電力補償装置及びその制御プログラム、並びに、無効電力補償装置と分散型電源とを含む無効電力補償システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の静止型の無効電力補償装置（ＳＶＣ）の構成図である。この無効電力補償装置の原理は、例えば特許文献１に記載されている。
図１１において、無効電力補償装置１００’は、遮断器ＣＢ及び変圧器Ｔｒを介して電力系統１に接続されたインバータ等の電力変換器ＩＮＶと、その制御手段としての交流制御部１００Ａ’とを備えている。交流制御部１００Ａ’には、電流検出器ＣＴにより検出した電力変換器ＩＮＶの出力電流と電圧検出器ＶＴにより検出した系統電圧ｖｒとが入力され、これらの入力情報及び目標電圧１３０に基づいて電圧指令Ｖ＊を演算すると共に、この電圧指令Ｖ＊に従ってＰＷＭ（パルス幅変調）回路１９０が生成した駆動パルスにより電力変換器ＩＮＶの半導体スイッチング素子を制御するように構成されている。
【０００３】
次に、交流制御部１００Ａ’の構成及び動作を簡単に説明する。
振幅演算部１２１により演算した系統電圧ｖｒの振幅値と目標電圧１３０との偏差ｄｖを減算器１０１により求め、この偏差ｄｖがゼロになるように電圧制御部（ＡＶＲ）１４１が無効電流指令Ｉｑｒｅｆを算出する。ここで、無効電流指令Ｉｑｒｅｆの代わりに無効電力指令を用いても良いのは言うまでもない。
【０００４】
一方、系統電圧ｖｒを三相ＰＬＬ回路１５０に入力して位相θを演算し、この位相θを用いて座標変換部１６０が交流直流変換及び逆変換を行って三相の無効電流指令を演算する。減算器１０２は三相の無効電流指令と無効電力補償装置１００’の出力電流（無効分）との電流偏差ｄＣを求め、電流制御部（ＡＣＲ）１８０は上記電流偏差ｄＣがゼロになるように動作して補償電圧ΔＶを演算する。
また、座標変換部１６０から出力された無効電流指令に基づいて変圧器電圧補償部１７０が補償電圧ΔＶ’を求めると共に、これらの補償電圧ΔＶ，ΔＶ’と系統電圧ｖｒとを加算器１０３，１０４により加算して電圧指令Ｖ＊を生成し、この電圧指令Ｖ＊をＰＷＭ回路１９０に与えて電力変換器ＩＮＶを制御することにより、無効電力補償装置１００’の電力系統１との接続端の電圧を目標電圧１３０に制御している。
【０００５】
図１２は、無効電力補償装置１００’が商用電力系統に連系している場合の動作説明図である。
図１２（ａ）に示すように、負荷投入等によって接続端の電圧が低下した場合には、無効電力補償装置１００’が進みの無効電力を電力系統１に注入して電圧低下を抑制する。また、図１２（ｂ）に示すように、負荷の脱落等により電力系統の電圧が上昇した場合には、無効電力補償装置１００’が遅れの無効電力を注入して電圧上昇を抑制し、目標電圧を維持する。
なお、図１２（ａ），（ｂ）では無効電力を注入する場合を示しているが、この無効電力を無効電流に置き換えても差し支えない。
【０００６】
一方、商用電力系統には、負荷だけでなく発電機等の分散型電源も接続される。
電力系統で事故が発生すると、系統内の遮断器や開閉器が動作して事故区間が系統から切り離されるが、切り離された事故区間に分散型電源が連系されている場合には分散型電源の単独運転状態が発生する。このような場合の感電防止や再閉路時の事故防止の観点から、分散型電源には、単独運転状態を検出して電力系統から解列する単独運転検出機能を備えることが規定されている。
【０００７】
ここで、分散型電源が能動的に単独運転を検出する方式としては、例えば、非特許文献１のＰ.１５２−１５３に記載された無効電力変動方式や無効電力補償方式が知られている。
無効電力変動方式は、分散型電源（同期発電機等）の自動電圧調整装置（ＡＶＲ）の電圧設定値に周期的な変動を与えて電力系統に注入する無効電力を周期的に変動させておき、単独運転移行後に発生する周波数の変動を検出する方式である。
また、無効電力補償方式は、原理的には無効電力変動方式と同様であるが、分散型電源に併設された無効電力調整装置等から電力系統に注入する無効電力を周期的に変動させておき、単独運転移行後に発生する周波数の変動を検出する方式である。
【０００８】
しかしながら、図１３に示すように、前述の無効電力補償装置１００’が分散型電源２００及び負荷３００と共に電力系統１に接続されている場合において、系統事故により遮断器ＣＢが開放された状態で無効電力補償装置１００’及び分散型電源２００の運転が継続されると、上述した分散型電源２００の単独運転検出機能が、無効電力補償装置１００’の動作によって妨害される場合がある。
【０００９】
例えば、分散型電源２００の単独運転検出方式として、前述の無効電力変動方式を採用した場合の動作波形を図１４に示す。
この無効電力変動方式では、単独運転状態になった際に発生する周波数偏差（過去数サイクルの系統電圧周波数と現在の周波数との差）を単独運転検出条件としている。図１４（ａ）に示すように、無効電力補償装置１００’による制御を停止している場合には、遮断器ＣＢの開放による単独運転の発生から約２秒後に周波数偏差が０．４［Ｈｚ］以上になり、これを条件として単独運転状態を検出している。
しかし、図１４（ｂ）に示すように、無効電力補償装置１００’による制御が従来方式によって行われている場合には、単独運転状態において無効電力補償装置１００’が出力する無効電力により分散型電源２００から出力される無効電力が打ち消されてしまい、結果として周波数偏差がほぼゼロのままとなるため、単独運転状態を検出することができていない。
【００１０】
なお、無効電力補償装置の動作により分散型電源の単独運転検出機能が妨害されるのを防止する従来技術として、特許文献２に記載された無効電力補償装置が知られている。
図１５は、この従来技術の構成図である。図１５において、分散型電源の単独運転状態が疑われる場合に単独運転現象判定信号Ｓ（＝１）を発生させ、この判定信号Ｓを無効電力指令算出部４００内の不感帯幅調整部４１０に入力して不感帯幅（接続端の電圧指令値と電圧計測値との電圧偏差の幅）をＤからＤ’（Ｄ＜Ｄ’）に切り替える。
上記の不感帯幅調整部４１０から出力される調整信号を用いて比例積分制御器４２０の入力側の不感帯幅を広めのＤ’に切り替えることにより、無効電力補償装置の動作を抑制し、分散型電源の能動的な単独運転検出機能に対する干渉を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−９８４６９号公報（段落［００２７］〜［００３６］、図１等）
【特許文献２】特開２０１７−１４７８７５号公報（段落［０１３０］〜［０１５２］、図１７〜図１９等）
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「系統連系規程（ＪＥＡＣ９７０１−２０１６）」，一般社団法人日本電気協会  系統連系専門部会，Ｐ.５４−７３， Ｐ.１４９−１６９，２０１６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献２に記載された従来技術では、分散型電源の通常連系運転時と単独運転時とで電圧偏差の不感帯幅を離散的に切り替えており、不感帯幅を連続的に調整することができないという問題があった。また、通常連系運転時に周波数変動を伴う系統の擾乱により単独運転状態を誤検出した場合には、不感帯幅の切り替えが頻発する状態や、不感帯幅が広めのＤ’に一定時間固定されて無効電力が注入されない等の状態が発生するため、通常連系運転時の電圧制御性能を著しく悪化させるという問題があった。
更に、単独運転現象判定信号Ｓを生成する手段として、系統電圧の周波数検出値に基づいて単独運転状態を判定する判定回路が必要であり、回路構成や制御プログラムが複雑になるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明の解決課題は、系統電圧の周期偏差や周波数偏差に基づいて電圧偏差の不感帯幅を連続的に調整し、この不感帯を有する電圧偏差に従って無効電力補償を行うことにより、分散型電源の能動的な単独運転検出機能を損なうことのない無効電力補償装置及びその制御プログラム、並びに無効電力補償システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１に係る無効電力補償装置は、電力変換器の動作により、電力系統に無効電力を注入して前記電力系統の電圧を制御する無効電力補償装置であって、前記電力系統に無効電力を注入して単独運転状態を検出する機能を備えた分散型電源と共に前記電力系統に連系される無効電力補償装置において、
系統電圧の周期または周波数を算出する第１の手段と、
前記第１の手段の出力を用いて一定期間の周期偏差または周波数偏差を検出する第２の手段と、
前記周期偏差または周波数偏差に応じて不感帯幅を任意に設定可能な第３の手段と、
前記第３の手段により設定された前記不感帯幅に従って、前記系統電圧と目標電圧との電圧偏差を演算する第４の手段と、
前記電圧偏差に基づいて無効電力指令を生成する第５の手段と、
前記無効電力指令から電圧指令を生成し、この電圧指令に従って前記電力変換器を制御する第６の手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る無効電力補償装置は、電力変換器の動作により、電力系統に無効電力を注入して前記電力系統の電圧を制御する無効電力補償装置であって、前記電力系統に無効電力を注入して単独運転状態を検出する機能を備えた分散型電源と共に前記電力系統に連系される無効電力補償装置において、
系統電圧の周期または周波数を算出する第１の手段と、
前記第１の手段の出力を用いて一定期間の周期偏差または周波数偏差を検出する第２の手段と、
前記周期偏差または周波数偏差に応じて、比例制御用、積分制御用、微分制御用の不感帯幅のうち少なくとも一種類の不感帯幅を任意に設定可能な第３の手段と、
前記第３の手段により設定された不感帯幅に従って、前記系統電圧と目標電圧との電圧偏差を演算する第４の手段と、
前記電圧偏差に基づいて無効電力指令を生成する第５の手段と、
前記無効電力指令から電圧指令を生成し、この電圧指令に従って前記電力変換器を制御する第６の手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る無効電力補償装置は、請求項１または２に記載した無効電力補償装置において、前記第３の手段は、前記周期偏差または周波数偏差の一定範囲内で、前記周期偏差または周波数偏差が大きくなるほど前記不感帯幅が増大する特性を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る無効電力補償装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載した無効電力補償装置において、前記第３の手段は、前記周期偏差または周波数偏差の一定範囲内で、前記不感帯幅が直線的に変化する特性を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る無効電力補償装置の制御プログラムは、コンピュータシステムに搭載されるプログラムであって、請求項１〜４の何れか１項に記載した無効電力補償装置における前記第１〜第６の手段を機能させることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る無効電力補償システムは、請求項１〜４の何れか１項に記載した無効電力補償装置と、無効電力変動方式による単独運転検出機能を有する前記分散型電源と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る無効電力補償システムは、請求項１〜４の何れか１項に記載した無効電力補償装置と、無効電力補償方式による単独運転検出機能を有する前記分散型電源と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電力系統に接続された分散型電源の能動的な単独運転検出機能を妨害することのない無効電力補償装置を提供することができ、分散型電源の単独運転時における感電や事故の防止に一層寄与することができる。
また、上述した分散型電源に対する不干渉機能は、電圧偏差の不感帯を可変にすることによって実現可能であり、分散型電源が単独運転状態に移行したことを判定する必要がないため、特許文献２に記載された従来技術と比べて回路構成や制御プログラムの簡略化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す無効電力補償装置の構成図である。
【図２】図１における単独運転非干渉制御部の一実施例を示す構成図である。
【図３】図２の単独運転非干渉制御部における周期または周波数の算出原理の説明図である。
【図４】図２における周期偏差検出部の構成図である。
【図５】図２における不感帯幅設定部の動作説明図である。
【図６】図２における電圧偏差演算部の動作説明図である。
【図７】本発明の実施形態の全体的な動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の効果を検証するためのシミュレーション結果を示す波形図である。
【図９】図１における単独運転非干渉制御部及び電圧制御部の他の実施例を示す構成図である。
【図１０】図９における不感帯幅設定部の動作説明図である。
【図１１】従来の無効電力補償装置の構成図である。
【図１２】商用電力系統に連系している無効電力補償装置の動作説明図である。
【図１３】分散型電源及び無効電力補償装置等を含む電力系統の構成図である。
【図１４】能動的な単独運転検出方式として無効電力変動方式を採用した場合の動作波形図である。
【図１５】特許文献２に記載された無効電力補償装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る無効電力補償装置１００を示しており、その内部の交流制御部１００Ａの構成が、図１１に示した無効電力補償装置１００’内の交流制御部１００Ａ’と相違している。以下では、交流制御部１００Ａが交流制御部１００Ａ’と異なる点を中心に説明し、その他の部分については重複を避けるために詳述を省略する。
【００２５】
図１の交流制御部１００Ａは、系統電圧ｖｒの実効値Ｖｒを演算する実効値演算部１２０を備えている。また、実効値Ｖｒと目標電圧１３０との偏差ΔＶｒが入力され、かつ、系統電圧ｖｒの周期または周波数に応じて変化する不感帯幅に従い、電圧偏差ΔＶｒからΔＶｒ’を演算する単独運転非干渉制御部１１０を備えている。
なお、上述した実効値演算部１２０の代わりに、図１１と同様に系統電圧ｖｒの振幅値を演算する振幅演算部を設けても良く、要は目標電圧１３０との偏差を求めるために系統電圧ｖｒを直流量に変換する手段であれば良い。
【００２６】
次に、図２は単独運転非干渉制御部１１０の一実施例を示す構成図である。
図２において、周期算出部（特許請求の範囲における第１の手段）１１１は系統電圧ｖｒの周期Ｔ（周波数ｆの逆数）を算出する。この周期Ｔは、図３に示すように、系統電圧ｖｒのゼロクロス点の時間間隔から算出することができる。なお、図３において、小文字のｔは時刻を示し、大文字のＴは周期を示す。
【００２７】
図２に戻って、周期偏差検出部（特許請求の範囲における第２の手段）１１２は一定期間の周期偏差ΔＴを検出する。この周期偏差ΔＴは、例えば図４に示すごとく、移動平均演算部１１２ａにより求めた現在の周期と、移動平均演算部１１２ｂ及び待ち行列１１２ｃを介して求めた過去数サイクルの周期との差を減算器１１２ｄに入力して求めている。
次いで、不感帯幅設定部（特許請求の範囲における第３の手段）１１３は、周期偏差ΔＴに応じて不感帯幅Ｗを算出するものであり、例えば図５に示すように、周期偏差ΔＴの一定範囲では周期偏差ΔＴが大きくなるほど不感帯幅Ｗが増大するようなリニアな特性を有する。図５において、ＷＤＬは不感帯幅Ｗの下限値、ＷＵＬは上限値である。
【００２８】
図６は、図２における電圧偏差演算部１１４（特許請求の範囲における第４の手段）の動作説明図である。この電圧偏差演算部１１４は、図１の減算器１０１から入力された電圧偏差ΔＶｒと不感帯幅Ｗとに基づいて電圧偏差ΔＶｒ’を演算し、図１の電圧制御部（特許請求の範囲における第５の手段）１４０に出力する。前述したように、不感帯幅Ｗは周期偏差ΔＴに応じて変化するため、この実施形態では、周期偏差ΔＴに応じて不感帯幅Ｗをリアルタイムで連続的に変更しながら電圧偏差ΔＶｒ’を演算することができる。
周知のように周期は周波数の逆数であるため、図２の周期算出部１１１、周期偏差検出部１１２に代えて周波数算出部、周波数偏差検出部をそれぞれ用いても良い。
【００２９】
次に、本実施形態に係る無効電力補償装置１００の全体的な動作を、図７のフローチャートに従って説明する。
まず、無効電力補償装置１００の運転を開始し（ステップＳ１）、電力系統１との接続端における系統電圧ｖｒを検出する（ステップＳ２）。
次いで、実効値演算部１２０が系統電圧ｖｒの実効値Ｖｒを算出し（ステップＳ３）、目標電圧１３０との偏差ΔＶｒを求める（ステップＳ４）。ステップＳ３では、前述したごとく実効値Ｖｒに代えて振幅値を算出しても良い。
【００３０】
更に、図２により説明した単独運転非干渉制御部１１０の動作により、系統電圧ｖｒからその周期Ｔまたは周波数ｆを求めると共に、これらに基づいて周期偏差ΔＴまたは周波数偏差Δｆを求め、不感帯幅設定部１１３が不感帯幅Ｗを算出する。また、電圧偏差演算部１１４の動作により、ΔＶｒと不感帯幅Ｗとに基づいて電圧偏差ΔＶｒ’を演算する（ステップＳ５）。
【００３１】
その後、図１の電圧制御部１４０は電圧偏差ΔＶｒ’がゼロになるように無効電流指令Ｉｑｒｅｆ（請求項１に記載するように、無効電力指令は無効電流指令と同義である）を演算して出力する（ステップＳ６）。
この無効電流指令Ｉｑｒｅｆに基づいて、図１１と同様に座標変換部１６０、電流制御部１８０、変圧器電圧補償部１７０、加算器１０３，１０４等が動作して電圧指令Ｖ＊を生成し、この電圧指令Ｖ＊をＰＷＭ回路１９０に与えて電力変換器ＩＮＶを制御することにより、無効電力補償装置１００が電力系統１に無効電力を注入して接続端の電圧を目標電圧１３０に制御する（ステップＳ７）。なお、座標変換部１６０からＰＷＭ回路１９０に至る部分は、特許請求の範囲における第６の手段を構成している。
そして、無効電力補償装置１００に運転終了指令が入力されれば処理を終了し、運転継続であればステップＳ２に戻って運転終了指令が入力されるまで上記の処理を繰り返す（ステップＳ８）。
【００３２】
ここで、本実施形態に係る無効電力補償装置１００が、図１３に示したように分散型電源２００と共に電力系統１に連系されており、分散型電源２００が無効電力変動方式または無効電力補償方式の単独運転検出機能を備えている場合を想定する。
この場合、分散型電源２００が単独運転状態に移行すると、無効電力変動方式等の単独運転検出機能が働いて系統電圧ｖｒの周期や周波数の変動ひいては周期偏差ΔＴまたは周波数偏差Δｆが大きくなり、不感帯幅Ｗが広がって電圧偏差ΔＶｒ’がゼロとなる期間が長くなる。この電圧偏差ΔＶｒ’がゼロとなる期間では無効電流指令Ｉｑｒｅｆが生成されず、無効電力補償装置１００から電力系統１に無効電力が注入されることはない。
従って、分散型電源２００から出力される無効電力が打ち消されることがないため、その単独運転検出機能が無効電力補償装置１００によって妨害される恐れはない。
【００３３】
この実施形態では、不感帯幅設定部１１３により、系統電圧ｖｒの周期偏差ΔＴまたは周波数偏差Δｆに応じて不感帯幅Ｗを可変にすることが可能である。つまり、分散型電源２００が単独運転状態に移行したか否かを判定して不感帯幅Ｗを離散的に切り替えるのではなく、不感帯幅設定部１１３の特性を任意に設定して無効電力補償装置１００の動作または不動作を制御することができる。従って、特許文献２に記載されているように、無効電力補償装置１００の動作を制御するために、分散型電源２００が単独運転状態に移行したことを判定する判定回路等を設ける必要はない。そのため、単独運転状態の判定に際して誤検出の問題が起こらず、通常連系運転時の電圧制御性能を確保することができる。
また、不感帯幅設定部１１３の特性として、図５のように周期偏差ΔＴまたは周波数偏差Δｆの一定範囲においてリニアな特性を設定すれば、連続的に変化する不感帯幅Ｗを用いて無効電力補償装置１００の動作を制御することができる。
【００３４】
次に、図８は本発明の効果を検証するためのシミュレーション結果を示している。図８（ａ）は従来技術による無効電力補償装置の制御動作時の波形図、図８（ｂ）は本発明による無効電力補償装置の制御動作時の波形図である。
【００３５】
図８（ａ）の従来技術では、系統事故等により遮断器ＣＢが開放されて分散型電源が単独運転状態に移行した場合でも、無効電流指令に基づく無効電力補償装置の動作により分散型電源が出力する無効電力が打ち消されてしまうため、分散型電源は単独運転状態を検出することができない。
これに対し、図８（ｂ）の本発明では、遮断器ＣＢの開放後の周波数偏差に応じて前述の不感帯幅Ｗが変化し、僅かな無効電流指令が生成されて無効電力補償装置が動作しているが、分散型電源が出力する無効電力を打ち消すには至らないため、分散型電源の単独運転検出機能により、周波数偏差が所定の閾値を超えた時点で単動運転状態を検出できている。
【００３６】
次に、単独運転非干渉制御部及び電圧制御部の他の実施例を、図９に基づいて説明する。
図９において、単独運転非干渉制御部１１０Ａには、図２と同様に系統電圧ｖｒが入力される周期算出部１１１と、その出力である周期Ｔが入力される周期偏差検出部１１２が設けられている。
【００３７】
周期偏差検出部１１２によって検出された周期偏差ΔＴは、３種類の不感帯幅設定部（特許請求の範囲における第３の手段）１１３ｐ，１１３ｉ，１１３ｄに入力されている。
これらの不感帯幅設定部１１３ｐ，１１３ｉ，１１３ｄには、周期偏差ΔＴに応じた、比例制御用、積分制御用、微分制御用の不感帯幅Ｗｐ，Ｗｉ，Ｗｄがそれぞれ設定されている。図１０は不感帯幅Ｗｐ，Ｗｉ，Ｗｄの一例を示しており、図５と同様に、周期偏差（または周波数偏差）の一定範囲内では、周期偏差が大きくなるほど増大し、あるいは直線的に変化するような特性を有している。なお、ＷｐＵＬ，ＷｉＵＬ，ＷｄＵＬは各不感帯幅の上限値、ＷｐＤＬ，ＷｉＤＬ，ＷｄＤＬは各不感帯幅の下限値である。
【００３８】
上述した不感帯幅Ｗｐ，Ｗｉ，Ｗｄは、比例制御用、積分制御用、微分制御用に設けられた電圧偏差演算部（特許請求の範囲における第４の手段）１１４ｐ，１１４ｉ，１１４ｄにそれぞれ入力されると共に、これらの電圧偏差演算部１１４ｐ，１１４ｉ，１１４ｄには、図１の減算器１０１により算出された電圧偏差ΔＶｒが入力されている。
電圧偏差演算部１１４ｐ，１１４ｉ，１１４ｄは、それぞれに入力されている不感帯幅Ｗｐ，Ｗｉ，Ｗｄに従って電圧偏差ΔＶｒから電圧偏差ΔＶｐ’，ΔＶｉ’，ΔＶｄ’を演算する。これらの電圧偏差ΔＶｐ’，ΔＶｉ’，ΔＶｄ’は、電圧制御部１４０Ａ（特許請求の範囲における第５の手段）内の比例制御部１４０ｐ、積分制御部１４０ｉ、微分制御部１４０ｄにそれぞれ入力される。
【００３９】
比例制御部１４０ｐ、積分制御部１４０ｉ、微分制御部１４０ｄは、それぞれに入力される電圧偏差ΔＶｐ’ ，ΔＶｉ’，ΔＶｄ’がゼロになるように調節動作し、これらの出力は加算器１４１により加算されて無効電流指令Ｉｑｒｅｆとなる。
この無効電流指令Ｉｑｒｅｆは、図１の座標変換部１６０に入力され、以後は前記同様の動作によって無効電力補償が行われることになる。
【００４０】
上記の構成において、例えば、電圧制御部１４０ＡがＰＩ（比例積分）制御を行う場合には比例制御部１４０ｐ及び積分制御部１４０ｉの出力を加算して無効電流指令Ｉｑｒｅｆを求め、ＰＩＤ（比例積分微分）制御を行う場合には比例制御部１４０ｐ、積分制御部１４０ｉ及び微分制御部１４０ｄの出力を加算して無効電流指令Ｉｑｒｅｆを求める。また、Ｐ（比例）制御を行う場合には、比例制御部１４０ｐのみの出力をそのまま無効電流指令Ｉｑｒｅｆとして用いれば良い。
上述したごとく、図９，図１０に記載した実施例では、電圧制御部１４０Ａにおける制御演算の種類に応じて不感帯幅を連続的に調整可能とし、これらの不感帯を有する電圧偏差に従って無効電力補償を行う。なお、無効電力補償装置の全体的な動作は、図７に示したフローチャートの通りである。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、分散型電源２００の能動的な単独運転検出機能を損なうことのない無効電力補償装置１００を提供することができる。
なお、図１に示した交流制御部１００Ａの機能、すなわち図７に示した一連の制御動作は、コンピュータシステムのハードウェアと、このハードウェアに搭載される制御プログラムとによって実現可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１： 電力系統
１００：無効電力補償装置（ＳＶＣ）
１００Ａ：交流制御部
１０１，１０２：減算器
１０３，１０４：加算器
１１０，１１０Ａ：単独運転非干渉制御部
１１１：周期算出部
１１２：周期偏差検出部
１１２ａ，１１２ｂ：移動平均演算部
１１２ｃ：待ち行列
１１２ｄ：減算器
１１３，１１３ｐ，１１３ｉ，１１３ｄ：不感帯幅設定部
１１４，１１４ｐ，１１４ｉ，１１４ｄ：電圧偏差演算部
１２０：実効値演算部
１３０：目標電圧
１４０，１４０Ａ：電圧制御部（ＡＶＲ）
１４０ｐ：比例制御部
１４０ｉ：積分制御部
１４０ｄ：微分制御部
１４１：加算器
１５０：三相ＰＬＬ回路
１６０：座標変換部
１７０：変圧器電圧補償部
１８０：電流制御部（ＡＣＲ）
１９０：ＰＷＭ回路
２００：分散型電源
３００：負荷
ＩＮＶ：電力変換器
ＣＴ：電流検出器
ＣＢ：遮断器
Ｔｒ：変圧器
ＶＴ：電圧検出器
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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