(57)【要約】【課題】  分散電源の単独運転を、例えば０．１秒以内という高速で、しかも高い信頼性で検出することができる単独運転検出システムを提供する。【解決手段】  この単独運転検出システムは、配電線１０に注入次数ｍの注入電流Ｊm を注入する電流注入装置３０と、配電系統の注入次数ｍのアドミタンスまたはサセプタンスを計測してその変化から、分散電源２２が単独運転になったことを検出すると共に、当該検出後に電流注入装置３０から出力する注入電流Ｊm を増大させる第１単独運転検出装置４０と、各分散電源保有設備１６内に設けられていて、注入次数ｍの電圧を計測してその増大から、当該分散電源保有設備１６内の分散電源２２が単独運転になったことを検出する第２単独運転検出装置８０とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する１以上の分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
前記配電線に、当該配電系統の基本波電圧の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入するものであって出力する注入電流の大きさを制御可能な電流注入装置と、  前記配電系統の前記注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、前記分散電源が単独運転になったことを検出すると共に、当該単独運転検出後に前記電流注入装置から出力する注入電流を所定期間増大させる制御を行う第１単独運転検出装置と、
前記各分散電源保有設備内に設けられていて、前記注入次数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する第２単独運転検出装置とを備えていることを特徴とする分散電源の単独運転検出システム。  
【請求項２】
上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する１以上の分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
前記配電線に、当該配電系統の基本波電圧の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入するものであって出力する注入電流の大きさを制御可能な電流注入装置と、  前記配電系統の前記注入次数の正相サセプタンスおよび逆相サセプタンスを計測して、両サセプタンスが所定のサセプタンス判定値以下になったことから、前記分散電源が単独運転になったことを検出すると共に、当該単独運転検出後に前記電流注入装置から出力する注入電流を所定期間増大させる制御を行う第１単独運転検出装置と、
前記各分散電源保有設備内に設けられていて、前記注入次数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する第２単独運転検出装置とを備えていることを特徴とする分散電源の単独運転検出システム。  
【請求項３】
上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する１以上の分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
前記配電線に、当該配電系統の基本波電圧の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入するものであって出力する注入電流の大きさを制御可能な電流注入装置と、  電圧位相跳躍検出方式、３次高調波電圧歪急増検出方式および周波数変化率検出方式の内の少なくとも一つの単独運転検出機能によって、前記分散電源が単独運転になったことを検出すると共に、当該単独運転検出後に前記電流注入装置から出力する注入電流を所定期間増大させる制御を行う第１単独運転検出装置と、
前記各分散電源保有設備内に設けられていて、前記注入次数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する第２単独運転検出装置とを備えていることを特徴とする分散電源の単独運転検出システム。  
【請求項４】
前記第１単独運転検出装置は、前記電流注入装置から出力する注入電流を、前記単独運転検出前の２倍以上に増大させる制御を行う請求項１、２または３記載の分散電源の単独運転検出システム。
【請求項５】
前記第１単独運転検出装置は、前記電流注入装置から出力する注入電流を、前記単独運転検出前の４倍〜６倍に増大させる制御を行う請求項１、２または３記載の分散電源の単独運転検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する１以上の分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、分散電源の単独運転を検出する単独運転検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線で、例えば高圧と低圧間の混触事故を含む地絡事故が発生すると、変電所では、これを検出して変電所内の遮断器を開放する。
【０００３】
この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続されていると、上記遮断器の開放によって分散電源が単独運転になる。この単独運転が継続すると、分散電源から電力が供給され続けるために、上記混触事故を含む地絡事故が継続してしまう可能性がある。従って、分散電源の単独運転を速やかに検出する必要がある。
【０００４】
特に、家庭用太陽光発電設備や燃料電池設備等の低圧連系で逆潮流有り（即ち、分散電源から系統側へ向かう有効電力の流れ有り）の分散電源が配電線に多数接続されていると、上記地絡事故が継続してしまう可能性が高くなる。これを防止するために、非特許文献１の３８頁にも記載されているように、分散電源の単独運転検出機能を有する装置を設置する必要がある。
【０００５】
ところで、電気設備技術基準の解釈第１９条によれば、地絡事故発生後に分散電源の解列が完了するまでの時間として１秒以内が求められている。
【０００６】
変電所の遮断器は、通常、地絡事故検出後、約０．９秒で解列するので、残された０．１秒以内に分散電源の単独運転を検出することが要請されている。
【０００７】
単独運転検出機能として、非特許文献１の３９〜４５頁には、次の受動的方式および能動的方式が記載されている。
【０００８】
ア．受動的方式
（ア）電圧位相跳躍検出方式
これは、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。
【０００９】
（イ）３次高調波電圧歪急増検出方式
これは、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。
【００１０】
（ウ）周波数変化率検出方式
これは、単独運転移行時に発電出力と負荷の不平衡による周波数の急変を検出する方式である。
【００１１】
イ．能動的方式
（ア）周波数シフト方式
これは、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。
【００１２】
（イ）有効電力変動方式
これは、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れる周期的な電圧変動、電流変動あるいは周波数変動を検出する方式である。
【００１３】
（ウ）無効電力変動方式
これは、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周期的な周波数変動あるいは電流変動を検出する方式である。
【００１４】
（エ）負荷変動方式
これは、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、電圧変動または電流変動の急変を検出する方式である。
【００１５】
【非特許文献１】「分散型電源系統連系技術指針（電気技術指針分散型電源系統連系編）」、ＪＥＡＧ  ９７０１−２００１、社団法人日本電気協会  分散型電源系統連系専門部会、平成１４年４月１５日第３版第２刷発行、３８−４５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記能動的方式は、（ア）〜（エ）のいずれの方式の場合も、上記非特許文献１の４４頁にも記載されているように、検出が遅いという課題がある。
【００１７】
一方、上記受動的方式は、（ア）〜（ウ）のいずれの場合も、上記非特許文献１の４４頁にも記載されているように、検出は速いけれども、分散電源の単独運転を検出することができない場合があり、検出の信頼性が低いという課題がある。
【００１８】
例えば、上記電圧位相跳躍検出方式または周波数変化率検出方式を採用している場合、配電系統において分散電源の発電出力と負荷が概ね平衡していると、単独運転になっても電圧や周波数の変動は少ないので、このような場合には単独運転を検出することができない恐れがある。また、上記３次高調波電圧歪急増検出方式を採用している場合、負荷が抵抗負荷またはそれに近い負荷であると、単独運転になっても３次高調波電圧歪はあまり増大しないので、単独運転を検出することができない恐れがある。
【００１９】
上記受動的方式において、単独運転を検出できない恐れを少なくしようとして検出条件を緩くすると、単独運転でない場合を単独運転であると誤検出（不要検出）する可能性が高くなり、やはり検出の信頼性が低下する。
【００２０】
その他、過電圧継電器（ＯＶＲ）、不足電圧継電器（ＵＶＲ）、周波数上昇継電器（ＯＦＲ）、周波数低下継電器（ＵＦＲ）といった保護継電器方式の場合も、上記非特許文献１の３８頁にも記載されているように、分散電源の発電出力と負荷が概ね平衡していると、単独運転になっても電圧や周波数の変動は少ないので、このような場合には単独運転を検出することができず、検出の信頼性は低い。
【００２１】
また、低圧連系の場合は電気設備技術基準では地絡検出機能の設置を必要とされていないけれども、仮にそれを設置しても、それを設置した低圧系統での地絡しか検出することができず、高圧系統の地絡を検出することはできない。なぜなら、間に高圧／低圧の柱状変圧器が存在していてそのインピーダンスの影響で高圧系統の地絡を検出することができないからである。
【００２２】
そこでこの発明は、分散電源の単独運転を、例えば０．１秒以内という高速で、しかも高い信頼性で検出することができる単独運転検出システムを提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明に係る単独運転検出システムの一つは、（ａ）前記配電線に、当該配電系統の基本波電圧の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入するものであって出力する注入電流の大きさを制御可能な電流注入装置と、（ｂ）前記配電系統の前記注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、前記分散電源が単独運転になったことを検出すると共に、当該単独運転検出後に前記電流注入装置から出力する注入電流を所定期間増大させる制御を行う第１単独運転検出装置と、（ｃ）前記各分散電源保有設備内に設けられていて、前記注入次数の電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことを検出する第２単独運転検出装置とを備えていることを特徴としている。
【００２４】
この単独運転検出システムにおいては、電流注入装置によって、配電線に、配電系統の基本波電圧の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入する。分散電源が単独運転になると、第１単独運転検出装置は、注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスの変化から単独運転になったことを検出すると共に、単独運転検出後に電流注入装置から出力する注入電流を所定期間増大させる制御を行う。
【００２５】
この注入電流の増大によって、各分散電源保有設備内に設けられている第２単独運転検出装置による単独運転検出を助成することができる。即ち、各第２単独運転検出装置は、注入次数の電圧の増大から、当該分散電源保有設備内の分散電源が単独運転になったことをそれぞれ検出するのであるが、上記注入電流の増大によって、注入次数の電圧が急増するので、単独運転検出の信頼性を高めつつ、高速検出が可能になる。
【００２６】
第１単独運転検出装置は、配電系統の注入次数の正相サセプタンスおよび逆相サセプタンスを計測して、両サセプタンスが所定のサセプタンス判定値以下になったことから、分散電源が単独運転になったことを検出するものでも良い。または、電圧位相跳躍検出方式、３次高調波電圧歪急増検出方式および周波数変化率検出方式の内の少なくとも一つの単独運転検出機能によって、分散電源が単独運転になったことを検出するものでも良い。
【００２７】
第１単独運転検出装置は、電流注入装置から出力する注入電流を、単独運転検出前の２倍以上に増大させる制御を行うものが好ましく、４倍〜６倍に増大させる制御を行うものがより好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、第１単独運転検出装置と第２単独運転検出装置とを併用していて、しかも第１単独運転検出装置によって、単独運転検出後に、電流注入装置から出力する注入電流を増大させて、第２単独運転検出装置による単独運転検出を助成することができるので、分散電源の単独運転を、例えば０．１秒以内という高速で、しかも高い信頼性で検出することができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果と同様の効果に加えて、次のような更なる効果を奏する。即ち、第１単独運転検出装置は、配電系統の注入次数の正相サセプタンスおよび逆相サセプタンスを計測して、両サセプタンスが所定のサセプタンス判定値以下になったことから、分散電源が単独運転になったことを検出するものであるので、第１単独運転検出装置において、不要検出の可能性をより少なくして信頼性をより高めつつ、単独運転検出を高速で行うことができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、第１単独運転検出装置は、受動的方式の単独運転検出機能を有しているので、高速で単独運転を検出することができる。しかも、不検出の可能性を少なくするために上記単独運転検出機能の検出条件を緩くすることができ、それによって不要検出が起こったとしても、各分散電源保有設備内に設けた第２単独運転検出装置による単独運転検出を併用しているので、不要検出の可能性を排除または小さく抑えることができる。その結果、分散電源の単独運転を、例えば０．１秒以内という高速で、しかも高い信頼性で検出することができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、注入電流を、単独運転検出前の２倍以上に増大させるので、注入電流増大の作用効果をより確実に発揮させることができ、単独運転検出の信頼性をより向上させることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、注入電流を、単独運転検出前の４倍〜６倍に増大させるので、注入電流増大の作用効果をより一層確実に発揮させることができ、単独運転検出の信頼性をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１は、この発明に係る分散電源の単独運転検出システムを備える配電系統の一例を示す単線接続図である。この配電系統は、上位系統２に変電所４を介して配電線１０が接続された構成をしている。変電所４は、変圧器６と、その２次側と配電線１０とを接続する遮断器８とを備えている。配電線１０の電圧は、例えば６．６ｋＶであるが、これに限られるものではない。
【００３４】
配電線１０には、この例では変圧器１２およびその２次側に接続された引込線１４を介して、分散電源２２を有する１以上の分散電源保有設備１６が接続されている。より具体例を挙げると、逆潮流有りの契約をしている低圧連系の分散電源保有設備１６が多数高い密度で接続されている。各変圧器１２は、例えば、６６００Ｖ／２１０Ｖの柱状変圧器である。一つの変圧器１２に複数の分散電源保有設備１６が接続されていても良く、通常はそのように接続されている。
【００３５】
各分散電源保有設備１６は、この実施形態では、それぞれ、太陽電池、燃料電池等の直流電源から成る分散電源２２と、それからの直流電力を交流電力に変換するインバータ（逆変換装置）および系統連系用保護装置を含むパワーコンディショナ２０と、それと引込線１４との間に設けられた遮断器１８と、引込線１４の線間電圧を計測する計器用変圧器２３と、第２単独運転検出装置８０とを有している。
【００３６】
各分散電源保有設備１６は、低圧連系では、配電線１０とは単相接続されている。従って、計器用変圧器２３は当該単相接続されている相間（線間）の電圧を計測する。例えば、ａ相ｂ相接続の分散電源保有設備１６ではａ相ｂ相間の線間電圧を計測する。同様に、ｂ相ｃ相接続の分散電源保有設備１６ではｂ相ｃ相間の線間電圧を、ｃ相ａ相接続の分散電源保有設備１６ではｃ相ａ相間の線間電圧を、それぞれ計測する。計器用変圧器２３で計測して得られる単相の計測電圧Ｖd が第２単独運転検出装置８０に供給される。第２単独運転検出装置８０の構成については後で詳述する。
【００３７】
配電線１０には、接続線２４を介して、注入・検出装置２６が接続されている。この注入・検出装置２６は、分散電源保有設備１６が配電線１０に多数高い密度で接続された地域の近辺に設けるのが好ましい。その方が、各分散電源保有設備１６の近くから配電線１０に後述する注入電流Ｊm を注入して、注入次数ｍの計測電圧Ｖd の大きさをより大きくすることができるので、ＳＮ比を良くして計測電圧Ｖd の変化を第２単独運転検出装置８０によって検出することがより正確になるからである。
【００３８】
この実施形態では、この注入・検出装置２６内に、電流注入装置３０、第１単独運転検出装置４０、変圧器２８、計器用変圧器３２および計器用変流器３４が設けられている。但し、これらの構成要素は、必ず一つの注入・検出装置２６内に設けなければならないものではない。
【００３９】
変圧器２８は、電圧整合用のものであり、例えば６６００Ｖ／２１０Ｖの３相変圧器である。この変圧器２８の１次側（高圧側）および２次側（低圧側）に、３相の電圧および電流をそれぞれ計測する計器用変圧器３２および計器用変流器３４が接続されており、これら３２、３４で計測して得られる３相の計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt が第１単独運転検出装置４０に供給される。計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt を３相で表現する場合は、電圧Ｖta、Ｖtb、Ｖtcおよび電流Ｉta、Ｉtb、Ｉtcとする。添字のａ、ｂ、ｃは、ａ相、ｂ相、ｃ相をそれぞれ示す（以下同様）。
【００４０】
電流注入装置３０は、この実施形態では、変圧器２８および接続線２４を介して、配電線１０に、当該配電系統の基本波電圧の１倍よりも大きい非整数倍（即ち帯小数倍）の注入次数ｍの注入電流Ｊm を単相注入するものである。即ち、単相の注入電流Ｊm を、３相の接続線２４ひいては配電線１０の任意の２相間（例えばａ相ｂ相間）に注入するものである。この注入電流Ｊm 、後述する電圧Ｖ、電流Ｉ等の符号に付した添字のｍは、上記注入次数を表している。
【００４１】
注入電流Ｊm の次数（即ち注入次数）ｍは、単独運転の検出精度を高めるためには、１＜ｍ≦３．６（但しｍ≠２、ｍ≠３）の範囲内が好ましいことが実験によって確かめられている。より具体的には、例えば、２．１７次または２．２５次の注入次数ｍを用いる。  
【００４２】
電流注入装置３０は、それから出力する注入電流Ｊm の大きさを、第１単独運転検出装置４０から与えられる単独運転検出信号Ｓ3 によって制御する（変化させる）ことができる。具体的には、平生は所定値の注入電流Ｊm を出力しており、単独運転検出信号Ｓ3 が与えられると、平生よりも注入電流Ｊm を増大させる。例えば、２倍以上に、または４倍〜６倍に増大させる。
【００４３】
配電系統の注入次数ｍの等価回路は、簡略化すれば、図１３に示すように表すことができる。Ｚm は注入次数ｍのインピーダンスである。従って、例えばａ相ｂ相間に注入電流Ｊm を単相注入することによって、配電線１０のａ相ｂ相間に注入次数ｍの電圧Ｖm が発生するとすると、ｂ相ｃ相間、ｃ相ａ相間には、それぞれ、（１／２）Ｖm の大きさの電圧が発生する。これは、注入電流Ｊm が流れるインピーダンスＺm は、ａ相ｂ相間のそれぞれ１／２だからである。各電圧は互いに同相である。
【００４４】
なお、三つの線間に注入電流Ｊm を３相注入することがより基本的であるが、その場合は、単相の電流注入装置３０が３台または３相の電流注入装置３０が必要となるため、電流注入装置が複雑かつ大型化する。その代わりに、各線間に発生する注入次数ｍの電圧の大きさは、互いに同じになる。三つの線間で発生する電圧のバランスを取るために、このような３相注入構成の電流注入装置３０を採用しても良い。
【００４５】
再び図１を参照して、第１単独運転検出装置４０は、上記計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt に基づいて、配電系統の注入次数ｍのアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、上記遮断器８が開放されて分散電源２２が単独運転になったことを検出して、上記単独運転検出信号Ｓ3 を出力すると共に、当該単独運転検出信号Ｓ3 を用いて、単独運転検出後に、より具体的には単独運転検出直後に、電流注入装置３０から出力する注入電流Ｊm を所定期間増大させる制御を行う。
【００４６】
この注入電流Ｊm の増大によって、各分散電源保有設備１６内に設けられている第２単独運転検出装置８０による単独運転検出を助成（援助）することができる。即ち、各第２単独運転検出装置８０は、注入次数ｍの電圧の増大から、当該分散電源保有設備１６内の、即ちその第２単独運転検出装置８０が属する（設けられている）分散電源保有設備１６内の分散電源２２が単独運転になったことをそれぞれ検出するのであるが、上記注入電流Ｊm の増大によって、注入次数ｍの電圧が急増するので、単独運転の検出の信頼性を高めつつ、高速検出が可能になる。
【００４７】
電流注入装置３０から出力する注入電流Ｊm をどの程度増大させるかについては、平生の（即ち単独運転検出前の）２倍以上に増大させるのが好ましく、４倍〜６倍に増大させるのがより好ましい。２倍以上に増大させると、注入電流増大の作用効果をより確実に発揮させることができるので、単独運転検出の信頼性をより向上させることができる。４倍〜６倍に増大させると、注入電流増大の作用効果をより一層確実に発揮させることができるので、単独運転検出の信頼性をより一層向上させることができる。
【００４８】
電流注入装置３０から出力する注入電流Ｊm を増大させる期間は、例えば、（ａ）少なくとも第１単独運転検出装置４０による単独運転検出中（即ち単独運転検出信号Ｓ3 が出力されている期間中）増大させるようにしても良いし、（ｂ）第１単独運転検出装置４０による単独運転検出直後の所定期間（例えば１秒〜５秒間程度）だけ増大させるようにしても良い。
【００４９】
第１単独運転検出装置４０は、より具体例を挙げると、例えば特開２００１−２５１７６７号公報に記載されている技術と同様に、上記計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt から注入次数ｍの電圧Ｖtmおよび電流Ｉtmを抽出し、次式の演算を行って配電系統の注入次数ｍのアドミタンスＹm を算出する。そしてこのアドミタンスＹm を所定の基準値と比較して、アドミタンスＹm が当該基準値以下になれば上記単独運転検出信号Ｓ3 を出力する。
【００５０】
［数１］
Ｙm ＝Ｉtm／Ｖtm
【００５１】
第１単独運転検出装置４０における単独運転検出手段として、例えば上記特許公報に記載されている技術と同様に、上記アドミタンスＹm の成分である注入次数ｍのサセプタンスＢm を計測して、当該サセプタンスＢm の変化から単独運転検出を行うものを採用しても良い。サセプタンスＢm の計測もアドミタンスＹm の計測の一種であると考えることができる。単独運転になると注入次数ｍの電圧Ｖm よりもサセプタンスＢm の変化の方が大きいので、サセプタンスＢm を監視する方が単独運転をより確実に検出することができる。
【００５２】
また、第１単独運転検出装置４０における単独運転検出手段として、注入次数ｍの正相サセプタンスおよび逆相サセプタンスを計測して、両サセプタンスが共に所定のサセプタンス判定値以下になったことから、分散電源が単独運転になったことを検出するものを採用しても良い。そのようにすると、不要検出の可能性をより少なくして信頼性をより高めつつ、単独運転検出を高速で行うことができる。この場合の第１単独運転検出装置４０の構成の一例を図２を参照して説明する。
【００５３】
この第１単独運転検出装置４０は、六つのフィルタ４２〜４７、六つの離散フーリエ変換器５２〜５７、電圧演算器６０、電流演算器６２、アドミタンス演算器６４、６６、サセプタンス演算器６８、７０、判定器７２、７４およびＡＮＤ回路７６を有している。
【００５４】
各フィルタ４２〜４７は、３相の上記計測電圧Ｖta、Ｖtb、Ｖtc、計測電流Ｉta、Ｉtb、Ｉtcをそれぞれ受けて、系統電圧・電流の主成分である基本波（１次）および整数次高調波を除去し、注入次数ｍ（例えば２．２５次）の電圧、電流をそれぞれ通過させるものである。このようなフィルタ４２〜４７を設けておくと、ＳＮ比を高めて、離散フーリエ変換器５２〜５７における注入次数ｍの電圧Ｖam、Ｖbm、Ｖcmおよび電流Ｉam、Ｉbm、Ｉcmの抽出を精度良く行うことができる。
【００５５】
各離散フーリエ変換器５２〜５７は、各フィルタ４２〜４７からの電圧、電流をそれぞれ受けて、それらをそれぞれ離散フーリエ変換して、注入次数ｍの３相の電圧Ｖam、Ｖbm、Ｖcmおよび電流Ｉam、Ｉbm、Ｉcmをそれぞれ抽出して出力するものである。各離散フーリエ変換器５２〜５７には、例えば、特開２００１−４５６６６号公報に記載されているような、回帰型離散フーリエ変換器を用いるのが好ましい。そのようにすると、演算時間を大幅に短縮することができる。
【００５６】
また、各離散フーリエ変換器５２〜５７においては、離散フーリエ変換を行うために過去データを計測する計測期間をできるだけ短くするのが好ましい。例えば、当該計測期間を０．１秒よりも短くするのが好ましい。そのようにすると、上記電圧、電流の抽出が速くなり、ひいては後述するアドミタンスＹ1m、Ｙ2m、サセプタンスＢ1m、Ｂ2mの変化が急になるので、単独運転をより高速で検出することができる。
【００５７】
電圧演算器６０は上記抽出した電圧Ｖam、Ｖbm、Ｖcmから数２に従って注入次数ｍの正相電圧Ｖ1mおよび逆相電圧Ｖ2mを算出し、電流演算器６２は上記抽出した電流Ｉam、Ｉbm、Ｉcmから数３に従って注入次数ｍの正相電流Ｉ1mおよび逆相電流Ｉ2mを算出して出力するものである。ａは数４で表される回転因子である。電圧Ｖ、電流Ｉ、アドミタンスＹおよびサセプタンスＢの符号に付した添字の１は正相を、２は逆相をそれぞれ示す。
【００５８】
［数２］
Ｖ1m＝（１／３）（Ｖam＋ａ・Ｖbm＋ａ2 ・Ｖcm）
Ｖ2m＝（１／３）（Ｖam＋ａ2 ・Ｖbm＋ａ・Ｖcm）
【００５９】
［数３］
Ｉ1m＝（１／３）（Ｉam＋ａ・Ｉbm＋ａ2 ・Ｉcm）
Ｉ2m＝（１／３）（Ｉam＋ａ2 ・Ｉbm＋ａ・Ｉcm）
【００６０】
［数４］
ａ＝ｅｘｐ（ｊ２π／３）
【００６１】
なお、電圧Ｖam、Ｖbm、Ｖcm、電流Ｉam、Ｉbm、Ｉcm、正相電圧Ｖ1m、逆相電圧Ｖ2m、正相電流Ｉ1m、逆相電流Ｉ2m、正相アドミタンスＹ1m、逆相アドミタンスＹ2mは、いずれもベクトルであり、複素数の形で表される。
【００６２】
アドミタンス演算器６４は上記正相電圧Ｖ1mおよび正相電流Ｉ1mから数５に従って注入次数ｍの正相アドミタンスＹ1mを算出して出力し、アドミタンス演算器６６は上記逆相電圧Ｖ2mおよび逆相電流Ｉ2mから数６に従って注入次数ｍの逆相アドミタンスＹ2mを算出して出力するものである。
【００６３】
［数５］
Ｙ1m＝Ｉ1m／Ｖ1m
【００６４】
［数６］
Ｙ2m＝Ｉ2m／Ｖ2m
【００６５】
サセプタンス演算器６８は上記正相アドミタンスＹ1mの虚部を抽出することによって注入次数ｍの正相サセプタンスＢ1mを算出して出力し、サセプタンス演算器７０は上記逆相アドミタンスＹ2mの虚部を抽出することによって注入次数ｍの逆相サセプタンスＢ2mを算出して出力するものである。
【００６６】
判定器７２、７４は、それぞれ、上記正相サセプタンスＢ1m、逆相サセプタンスＢ2mを所定のサセプタンス判定値Ｂjuと比較して、正相サセプタンスＢ1m、逆相サセプタンスＢ2mがサセプタンス判定値Ｂju以下になれば検出信号Ｓ1 、Ｓ2 をそれぞれ出力するものである。この実施形態では、両判定器７２、７４に設定するサセプタンス判定値Ｂjuは互いに同じ値であるが、互いに異なる値を設定しても良い。
【００６７】
ＡＮＤ回路７６は、上記検出信号Ｓ1 とＳ2 との論理積を取り、両検出信号Ｓ1 、Ｓ2 が共に出力されているときに、即ち両サセプタンスＢ1m、Ｂ2mが共にサセプタンス判定値Ｂju以下のときに、上記単独運転検出信号Ｓ3 を出力する。
【００６８】
なお、電流源型の電流注入装置３０を用いれば、それから出力する注入電流Ｊm の大きさおよび位相は、電流注入装置３０内での制御データとほぼ一致しているので、上記実施形態のように計器用変流器３４を用いて注入電流Ｊm を計測する代わりに、電流注入装置３０内での制御データを用いても良い。
【００６９】
各分散電源保有設備１６内に設けられている第２単独運転検出装置８０は、上記注入次数ｍの電圧を計測して、当該電圧の増大から、当該分散電源保有設備１６内の、即ちその第２単独運転検出装置８０が属する（設けられている）分散電源保有設備１６内の分散電源２２が単独運転になったことをそれぞれ検出するものである。
【００７０】
この第２単独運転検出装置８０の構成の一例を図３を参照して説明する。この第２単独運転検出装置８０は、フィルタ８２、離散フーリエ変換器８４、絶対値演算器８６、判定器８８および継続時間判定器９０を有している。
【００７１】
フィルタ８２は、上記計測電圧Ｖd を受けて、系統電圧の主成分である基本波（１次）および整数次高調波を除去し、注入次数ｍ（例えば２．２５次）の電圧を通過させるものである。このようなフィルタ８２を設けておくと、ＳＮ比を高めて、離散フーリエ変換器８４における注入次数ｍの電圧Ｖdmの抽出を精度良く行うことができる。
【００７２】
離散フーリエ変換器８４は、フィルタ８２からの電圧を受けて、それを離散フーリエ変換して、注入次数ｍの電圧Ｖdmを抽出して出力するものである。このフィルタ８４にも、前記と同様に、例えば、特開２００１−４５６６６号公報に記載されているような、回帰型離散フーリエ変換器を用いるのが好ましい。そのようにすると、演算時間を大幅に短縮することができる。
【００７３】
また、この離散フーリエ変換器８４においても、前記と同様に、離散フーリエ変換を行うために過去データを計測する計測期間をできるだけ短くするのが好ましい。例えば、当該計測期間を０．１秒よりも短くするのが好ましい。そのようにすると、上記電圧Ｖdmの抽出が速くなって電圧Ｖdmの変化が急になるので、単独運転をより高速で検出することができる。
【００７４】
絶対値演算器８６は、上記電圧Ｖdmの絶対値｜Ｖdm｜を算出して出力するものである。  
【００７５】
判定器８８は、上記絶対値｜Ｖdm｜を所定の電圧判定値Ｖjuと比較して、絶対値｜Ｖdm｜が電圧判定値Ｖju以上になれば検出信号Ｓ4 を出力するものである。
【００７６】
上記検出信号Ｓ4 を単独運転検出信号としてこの第２単独運転検出装置８０からそのまま出力するよりも、この実施形態のように、継続時間判定器９０によって、検出信号Ｓ4 が所定の継続確認時間Ｔ0 継続していることを判定して継続したときに単独運転検出信号Ｓ5 を出力するようにするのが好ましい。そのようにすると、単独運転以外の何らかの原因による計測電圧Ｖd 等の瞬時の変動による誤検出を防止することができる。この継続確認時間Ｔ0 は、それを長くすると、その分、第２単独運転検出装置８０による単独運転検出が遅くなるので、例えば０．０５秒程度にすれば良い。この実施形態ではこの単独運転検出信号Ｓ5 の出力によって、第２単独運転検出装置８０は、最終的に、それが設けられている分散電源保有設備１６内の分散電源２２が単独運転になったことを検出したことになる。
【００７７】
以上のようにこの単独運転検出システムにおいては、分散電源２２が単独運転になると、第１単独運転検出装置４０は、注入次数ｍのアドミタンスＹm 等の変化から単独運転になったことを検出すると共に、単独運転検出直後に電流注入装置３０から出力する注入電流Ｊm を所定期間増大させる制御を行う。この注入電流Ｊm の増大によって、各分散電源保有設備１６内に設けられている第２単独運転検出装置８０による単独運転検出を助成することができる。
【００７８】
即ち、各第２単独運転検出装置８０は、注入次数ｍの電圧Ｖdmの増大から、当該分散電源保有設備１６内の分散電源２２が単独運転になったことを検出する。その場合、変電所４の遮断器８が開放されて分散電源２２が単独運転になると、配電線１０に接続された変圧器６の並列インピーダンスが無くなって配電系統のインピーダンスは大きくなり（換言すればアドミタンスは小さくなり）、それに伴って、注入電流Ｊm を増大させなくても、注入次数ｍの電圧Ｖdmはある程度大きくなるけれども、これに注入次数ｍの増大を併用すると、それが電圧Ｖdmの増大を助けて、注入次数ｍの電圧Ｖdmは急増するので、単独運転検出の信頼性を高めつつ、高速検出が可能になる。
【００７９】
このように、この単独運転検出システムによれば、第２単独運転検出装置８０のみで分散電源２２の単独運転検出を行うのではなく、第１単独運転検出装置４０、それに応答する電流注入装置３０および各分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０が協働して単独運転検出を行うので、分散電源２２の単独運転を、例えば０．１秒以内という高速で、しかも高い信頼性で検出することができる。
【００８０】
なお、第２単独運転検出装置８０による単独運転検出後に分散電源２２の解列を行うには、上記単独運転検出信号Ｓ5 によって遮断器１８を開放しても良いし、上記単独運転検出信号Ｓ5 によってパワーコンディショナ２０内のインバータにゲートブロックをかけて当該インバータを停止しても良いし、両者を併用しても良い。低圧連系逆潮流有りの分散電源は、出力部にインバータを使用している（この方式しか電気設備技術基準で認められていない）ので、このインバータに対するゲートブロックを使用することができる。ゲートブロックは瞬時に行われるので、ゲートブロックを使用する場合は、第２単独運転検出装置８０による単独運転検出後の解列時間は無視することができる。
【００８１】
ところで、第１単独運転検出装置４０における単独運転検出手段として、例えば上記非特許文献１にも記載されているような、上記受動的方式の内の少なくとも一つ、即ち（ア）電圧位相跳躍検出方式、（イ）３次高調波電圧歪急増検出方式、および（ウ）周波数変化率検出方式の内の少なくとも一つの単独運転検出機能を採用しても良い。これによって単独運転検出を行って上記単独運転検出信号Ｓ3 を出力し、それによって電流注入装置３０を制御することについては、上記例の場合と同様である。
【００８２】
この場合、第１単独運転検出装置４０は、受動的方式の単独運転検出機能を有しているので、前述したように高速で単独運転を検出することができる。不検出の可能性がある課題については、不検出の可能性を少なくするために上記単独運転検出機能の検出条件を緩くすることができ、それによって不要検出が起こったとしても、各分散電源保有設備１６内に設けた第２単独運転検出装置８０による単独運転検出を併用しているので、不要検出の可能性を排除または小さく抑えることができる。その結果、分散電源の単独運転を、例えば０．１秒以内という高速で、しかも高い信頼性で検出することができる。
【００８３】
［シミュレーション例］
図１に示した配電系統を模した図４に示すシミュレーションモデルを用いてシミュレーションを行った。ここで、６．６ｋＶ、１０ＭＶＡをベースとして、変電所変圧器６のインピーダンス（正確にはパーセントインピーダンス。以下同様）はｊ８％、配電線１０のインピーダンスはｊ８％、低圧連系の複数の分散電源保有設備１６の集合体１６ａの連系インピーダンスは厳しめの条件としてｊ５０％とした。複数の分散電源保有設備１６の集合体１６ａの合計容量は１ＭＷ、抵抗負荷９４の容量は１０ＭＶＡとした。
【００８４】
注入・検出装置２６内の第１単独運転検出装置４０の構成は図２に示すものを用い、各分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０の構成は図３に示したものを用いた。注入・検出装置２６内の電流注入装置３０による注入電流Ｊm の注入は、ａ相ｂ相間の単相注入とし、その注入次数ｍは２．１７次とした。この電流注入装置３０は、上記単独運転検出信号Ｓ3 に応答して注入電流Ｊm を５倍に増大させるものである。リアクトル付き力率改善用コンデンサ（Ｌ付きＳＣ）９８は負荷変動時のシミュレーション時に遮断器９６を投入して使用するものであり、６％のリアクトル付きで、容量は３００ｋＶＡである。
【００８５】
（１）単独運転発生時
１０ＭＶＡ負荷時に、計測開始から０．５０秒後の時刻ｔ0 で変電所遮断器８を開放して単独運転を発生させた。このときの上記正相サセプタンスＢ1m、逆相サセプタンスＢ2mの波形を図５、図６にそれぞれ示す。上記サセプタンス判定値Ｂjuは０．４［Ｓ］とした。後述する図９、図１０においても同様である。
【００８６】
正相サセプタンスＢ1mは時刻ｔ0 ＝０．５１秒でサセプタンス判定値Ｂju以下になり、逆相サセプタンスＢ2mは時刻ｔ2 ＝０．５３秒でサセプタンス判定値Ｂju以下になり、上記第１単独運転検出装置４０は両者のＡＮＤ条件で、即ちＢ1m≦ＢjuおよびＢ2m≦Ｂjuで判定するから、遅い方の時刻ｔ2 ＝０．５３秒で単独運転を検出した。
【００８７】
注入・検出装置２６内の電流注入装置３０から出力している注入電流Ｊm の波形を図７に示す。単独運転検出した上記時刻ｔ2 ＝０．５３秒以降において、大きさ（振幅）が５倍に増大している。
【００８８】
各分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０における注入次数電圧Ｖdmの波形を図８に示す。ａ相ｂ相接続の分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０における上記電圧判定値Ｖjuは、定常時の電圧Ｖdmの１０倍に設定している（図８Ａ）。これは、単独運転検出時に注入電流Ｊm を上記のように５倍にすることと、単独運転時に配電系統のサセプタンスは少なくとも１／２未満になることとを併せると、単独運転時は注入次数電圧Ｖdmは定常時の１０倍以上になることが想定されたからである。注入電流Ｊm をａ相ｂ相間に注入するため、ｂ相ｃ相接続の分散電源保有設備１６およびｃ相ａ相接続の分散電源保有設備１６においては、先に図１３を参照して説明したように、定常時の注入次数電圧Ｖdmはａ相ｂ相間の１／２になるため、第２単独運転検出装置８０における電圧判定値Ｖjuはａ相ｂ相接続の１／２に設定している（図８Ｂ、Ｃ）。後述する図１２においても同様である。
【００８９】
いずれの分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０においても、上記時刻ｔ2 とほぼ同時の時刻ｔ3 ＝０．５３秒で注入次数電圧Ｖdmが電圧判定値Ｖju以上となり、一応の単独運転検出が行われた。より正確には、上記検出信号Ｓ4 が出力された。最終的な単独運転検出は、即ち上記単独運転検出信号Ｓ5 の出力は、０．０５秒に設定している上記継続確認時間Ｔ0 の経過後に行われた。
【００９０】
単独運転発生から最終的な単独運転検出までの時間Ｔ0 は次式で表されるので、０．１秒以内の高速検出を行うことができたことが分かる。
【００９１】
［数７］
Ｔ1 ＝（ｔ3 −ｔ0 ）＋Ｔ0 
＝（０．５３−０．５０）＋０．０５
＝０．０８  ［秒］
【００９２】
（２）系統健全時で負荷変動時
１０ＭＶＡ負荷時に、計測開始から０．０５秒後の時刻ｔ0 で上記遮断器９６を投入して上記３００ｋＶＡの６％Ｌ付きＳＣ９８を投入して負荷変動を発生させた。このような値のＬ付きＳＣ９８の投入は、一番負荷変動が大きいと考えられる場合を想定したものである。このときの上記正相サセプタンスＢ1m、逆相サセプタンスＢ2mの波形を図９、図１０にそれぞれ示す。
【００９３】
正相サセプタンスＢ1mは初めの時刻ｔ4 ＝０．５１秒から時刻ｔ5 ＝０．５４７秒の間でサセプタンス判定値Ｂju以下になり、逆相サセプタンスＢ2mは時刻ｔ4 ＝０．５１秒から時刻ｔ6 ＝０．５４秒の間でサセプタンス判定値Ｂju以下になり、上記第１単独運転検出装置４０は両者のＡＮＤ条件で判定するから、重複する時刻ｔ4 からｔ6 までの間は単独運転であると判定してしまう。これは、不要検出（誤検出）である。これは、上述したように、厳しい条件でシミュレーションしたことも関係している。
【００９４】
それに応じて、電流注入装置３０から出力する注入電流Ｊm も、図１１に示すように、時刻ｔ4 からｔ6 までの間、大きさが５倍に増大している。
【００９５】
各分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０での注入次数電圧Ｖdmの波形を図１２に示す。ａ相ｂ相接続の分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０においては（図１２Ａ）、注入次数電圧Ｖdmは常に電圧判定値Ｖjuよりも小さいので、単独運転検出は行われない。従って、不要検出を防止することができた。
【００９６】
ｂ相ｃ相接続の分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０においては（図１２Ｂ）、時刻ｔ7 、ｔ8 、ｔ9 で注入次数電圧Ｖdmは電圧判定値Ｖju以上になり上記検出信号Ｓ4 が出力されるけれども、その状態は上記継続確認時間Ｔ0 ＝０．０５秒よりもいずれも短いため、最終的な単独運転の検出は、即ち単独運転検出信号Ｓ5 の出力は行われない。従って、不要検出を防止することができた。
【００９７】
ｃ相ａ相接続の分散電源保有設備１６内の第２単独運転検出装置８０においては（図１２Ｃ）、時刻ｔ10、ｔ11で注入次数電圧Ｖdmは電圧判定値Ｖju以上になり上記検出信号Ｓ4 が出力されるけれども、その状態は上記継続確認時間Ｔ0 ＝０．０５秒よりもいずれも短いため、最終的な単独運転の検出は、即ち単独運転検出信号Ｓ5 の出力は行われない。従って、不要検出を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明に係る分散電源の単独運転検出システムを備える配電系統の一例を示す単線接続図である。
【図２】図１中の第１単独運転検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１中の第２単独運転検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図１の配電系統を模したシミュレーションモデルの一例を示す図である。
【図５】単独運転発生時のシミュレーションにおける正相サセプタンスの変化の一例を示す図である。
【図６】単独運転発生時のシミュレーションにおける逆相サセプタンスの変化の一例を示す図である。
【図７】単独運転発生時のシミュレーションにおける注入電流の変化の一例を示す図である。
【図８】単独運転発生時のシミュレーションにおける各分散電源保有設備での注入次数電圧の変化の一例を示す図であり、（Ａ）はａ相ｂ相接続の分散電源保有設備におけるもの、（Ｂ）はｂ相ｃ相接続の分散電源保有設備におけるもの、（Ｃ）はｃ相ａ相接続の分散電源保有設備におけるものを示す。
【図９】系統健全時で負荷変動時のシミュレーションにおける正相サセプタンスの変化の一例を示す図である。
【図１０】系統健全時で負荷変動時のシミュレーションにおける逆相サセプタンスの変化の一例を示す図である。
【図１１】系統健全時で負荷変動時のシミュレーションにおける注入電流の変化の一例を示す図である。
【図１２】系統健全時で負荷変動時のシミュレーションにおける各分散電源保有設備での注入次数電圧の変化の一例を示す図であり、（Ａ）はａ相ｂ相接続の分散電源保有設備におけるもの、（Ｂ）はｂ相ｃ相接続の分散電源保有設備におけるもの、（Ｃ）はｃ相ａ相接続の分散電源保有設備におけるものを示す。
【図１３】配電系統の注入次数の等価回路を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
２  上位系統
４  変電所
１０  配電線
１６  分散電源保有設備
２２  分散電源
２６  注入・検出装置
３０  電流注入装置
４０  第１単独運転検出装置
８０  第２単独運転検出装置
ｍ  注入次数
Ｊm   注入電流
【図１】
2008029065.tif 000003
【図２】
2008029065.tif 000004
【図３】
2008029065.tif 000005
【図４】
2008029065.tif 000006
【図５】
2008029065.tif 000007
【図６】
2008029065.tif 000008
【図７】
2008029065.tif 000009
【図８】
2008029065.tif 000010
【図９】
2008029065.tif 000011
【図１０】
2008029065.tif 000012
【図１１】
2008029065.tif 000013
【図１２】
2008029065.tif 000014
【図１３】
2008029065.tif 000015