(57)【要約】【課題】安価にして高い検出感度で分散電源の単独運転を検出することにある。【解決手段】配電線の事故などにより分散電源と他の一般需要家の負荷が接続された配電系統が上位の電力系統から切離されて単独系統になると、分散電源近傍で検出された状態量をもとに分散電源の単独運転を検出して配電系統より解列する分散電源の単独運転検出装置において、上位の電力系統内の１ヶ所を含む複数の基準母線と前記分散電源の接続母線の電圧位相角差を検出する電圧位相角差検出手段と、この電圧位相角差検出手段により検出された電圧位相角差と予め設定された閾値とに基づいて分散電源が単独運転であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記分散電源が単独運転であると判定されると分散電源を配電系統より解列する解列制御手段とを備える。【選択図】　　図１
2004064884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線の事故などにより分散電源と他の一般需要家の負荷が接続された配電系統が上位の電力系統から切離されて単独系統になると、前記分散電源近傍で検出された状態量をもとに前記分散電源の単独運転を検出して前記配電系統より解列する分散電源の単独運転検出装置において、
前記上位の電力系統内の１ヶ所を含む複数の基準母線（以降Ｎヶ所と仮定する）と前記分散電源の接続母線との電圧位相角差を検出する電圧位相角差検出手段と、この電圧位相角差検出手段により検出された電圧位相角差と予め設定された閾値とに基づいて前記分散電源が単独運転であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記分散電源が単独運転であると判定されると前記分散電源を配電系統より解列する解列制御手段とを備えたことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項２】
配電線の事故などにより分散電源と他の一般需要家の負荷が接続された配電系統が上位の電力系統から切離されて単独系統になると、前記分散電源近傍で検出された状態量をもとに前記分散電源の単独運転を検出して前記配電系統より解列する分散電源の単独運転検出装置において、
前記上位の電力系統内の１ヶ所を含む複数の基準母線（以降Ｎヶ所と仮定する）と前記分散電源の接続母線との電圧位相角差を検出する電圧位相角差検出手段と、この電圧位相角差検出手段により検出された電圧位相角差を基に短時間先の電圧位相角差を予測し、これらの値と予め設定した閾値を用いて、前記分散電源が単独運転になるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記分散電源が単独運転になると判定されると前記分散電源を配電系統より解列する解列制御手段とを備えたことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、検出された電圧位相角差或いは予測した電圧位相角差から単独系統発生前の初期位相角差を減じた変化分（以下電圧位相角差変化分と称す）を用いて判定することを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、電圧位相角差あるいは電圧位相角差変化分の検出値又は予測値の絶対値が、１対向でも閾値を超えると当該分散電源が単独系統になったと判定することを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、電圧位相角差あるいは電圧位相角差変化分の検出値又は予測値の絶対値が、全Ｎ対向で閾値を超えると当該分散電源が単独系統になったと判定することを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、電圧位相角差あるいは電圧位相角差変化分の検出値又は予測値の絶対値が、ｎヶ所（１＜ｎ＜Ｎ）で閾値を超えると当該分散電源が単独系統になったと判定することを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、解列制御手段は、外部から設定される遮断点を記憶するメモリを有し、前記判定手段により分散電源が単独系統になったと判定されると前記メモリから遮断点を読み出して該当する遮断器に切換えて遮断指令を出力するようにしたことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、解列制御手段は、分散電源と構内負荷の消費電力の計測信号をオンラインで入力し、演算機能によりこれらの計測信号を演算して予め定められた複数の判定条件に基づいて分散電源と構内負荷の需給バランスの取れる最適遮断条件を決定してメモリに記憶し、前記単独運転判定部より遮断指令が入力されると前記メモリに記憶されている事前決定した当該遮断器に遮断指令を出力するようにしたことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、上位系の基準母線と分散電源接続母線との電圧位相角差は、双方の電圧位相角検出値に時刻信号を付加し、情報伝送手段を介して一ヶ所に集め、同時刻における両者の電圧位相角の差分を取出して算出することを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の分散電源の単独運転検出装置において、予め設定する閾値は、平常時の系統切換えにより発生する位相角変化と定態安定度限界を基に決定されることを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線事故などにより分散電源と負荷を含む配電系統が単独系統になった場合に、分散電源近傍で検出される電力、周波数などの状態量をもとに分散電源の単独運転を検出し、配電系統より解列する分散電源の単独運転検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光発電や廃棄物発電など、自然エネルギーや未利用エネルギーの発電利用に対する関心が高まっている。
【０００３】
これら需要地に近接して分散配置される電源（以下分散電源と呼ぶ）は、既存の大規模電源を補完する役割を持つものとして注目されてきており、その役割を十分に発揮していくためには、既存の電力系統に連系させる必要がある。
【０００４】
ところで、配電系統に接続された分散電源は、配電線事故などにより他の一般需要家負荷を含んで単独運転になった場合、電力の供給信頼度や保守上の観点から、できるだけ速やかに配電系統から解列することが要求される。ここで、単独運転とは、大規模電源からの電力供給が停止しても分散電源だけで電力を供給し続ける状態を言う。
【０００５】
このため、分散電源の単独運転を検出するものとして、種々の単独運転検出装置が開発され、実用化されている。これら単独運転検出装置は、大きく分けて、受動方式と能動方式に分類される。
【０００６】
受動方式の単独運転検出装置は、分散電源の連系点における電圧、周波数の変動、高周波ひずみの変動、位相変動などの測定可能な状態量を常時監視し、単独運転状態になったときにこれらの値が通常の系統連系時よりも大きく変動することを利用して単独運転を検出するものである。
【０００７】
また、能動方式の単独運転検出装置は、分散電源側から系統に常時外乱を与えて、単独系統発生時に電圧や周波数などの系統現象を加速し、単独運転を早期に検出するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、受動方式の単独運転検出装置は、高感度で高速の検出が可能であるが、急激な負荷変動があると誤動作する可能性があり、また単独系統の需給アンバランス、つまり単独系統内の分散電源の発電出力と負荷の消費電力との差分が小さいと、電圧、周波数の変化が小さくなり、検出感度が悪くなる。
【０００９】
一方、能動方式の単独運転検出装置は、需給アンバランスが非常に小さい状態でも系統に外乱を加えることにより、単独系統を高感度に検出することができるが、常時配電系統に外乱を与えているので、平常時に他の需要家に影響を及ぼす可能性がある。また、外乱を注入するための手段が必要であり、装置が高価になる欠点がある。
【００１０】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、安価で検出感度の高い受動方式の分散電源の単独運転検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により分散電源の単独運転検出装置を構成する。
【００１２】
請求項１に対応する発明は、配電線の事故などにより分散電源と他の一般需要家の負荷が接続された配電系統が上位の電力系統から切離されて単独系統になると、前記分散電源近傍で検出された状態量をもとに前記分散電源の単独運転を検出して前記配電系統より解列する分散電源の単独運転検出装置において、前記上位の電力系統内の１ヶ所を含む複数の基準母線（以降Ｎヶ所と仮定する）と前記分散電源の接続母線との電圧位相角差を検出する電圧位相角差検出手段と、この電圧位相角差検出手段により検出された電圧位相角差と予め設定された閾値とに基づいて前記分散電源が単独運転であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記分散電源が単独運転であると判定されると前記分散電源を配電系統より解列する解列制御手段とを備える。
【００１３】
請求項２に対応する発明は、配電線の事故などにより分散電源と他の一般需要家の負荷が接続された配電系統が上位の電力系統から切離されて単独系統になると、前記分散電源近傍で検出された状態量をもとに前記分散電源の単独運転を検出して前記配電系統より解列する分散電源の単独運転検出装置において、前記上位の電力系統内の１ヶ所を含む複数の基準母線（以降Ｎヶ所と仮定する）と前記分散電源の接続母線との電圧位相角差を検出する電圧位相角差検出手段と、この電圧位相角差検出手段により検出された電圧位相角差を基に短時間先の電圧位相角差を予測し、これらの値と予め設定した閾値を用いて、前記分散電源が単独運転になるか否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記分散電源が単独運転になると判定されると前記分散電源を配電系統より解列する解列制御手段とを備える。
【００１４】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、検出された電圧位相角差或いは予測した電圧位相角差から単独系統発生前の初期位相角差を減じた変化分（以下電圧位相角差変化分と称す）を用いて判定する。
【００１５】
請求項４に対応する発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、電圧位相角差あるいは電圧位相角差変化分の検出値又は予測値の絶対値が、１対向でも閾値を超えると当該分散電源が単独系統になったと判定する。
【００１６】
請求項５に対応する発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、電圧位相角差あるいは電圧位相角差変化分の検出値又は予測値の絶対値が、全Ｎ対向で閾値を超えると当該分散電源が単独系統になったと判定する。
【００１７】
請求項６に対応する発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、判定手段は、電圧位相角差あるいは電圧位相角差変化分の検出値又は予測値の絶対値が、ｎヶ所（１＜ｎ＜Ｎ）で閾値を超えると当該分散電源が単独系統になったと判定する。
【００１８】
請求項７に対応する発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、解列制御手段は、外部から設定される遮断点を記憶するメモリを有し、前記判定手段により分散電源が単独系統になったと判定されると前記メモリから遮断点を読み出して該当する遮断器に切換えて遮断指令を出力する。
【００１９】
請求項８に対応する発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、解列制御手段は、分散電源と構内負荷の消費電力の計測信号をオンラインで入力し、演算機能によりこれらの計測信号を演算して予め定められた複数の判定条件に基づいて分散電源と構内負荷の需給バランスの取れる最適遮断条件を決定してメモリに記憶し、前記単独運転判定部より遮断指令が入力されると前記メモリに記憶されている事前決定した当該遮断器に遮断指令を出力する。
【００２０】
請求項９に対応する発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、上位系の基準母線と分散電源接続母線との電圧位相角差は、双方の電圧位相角検出値に時刻信号を付加し、情報伝送手段を介して一ヶ所に集め、同時刻における両者の電圧位相角の差分を取出して算出する。
【００２１】
請求項１０に対応する発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに対応する発明の分散電源の単独運転検出装置において、予め設定する閾値は、平常時の系統切換えにより発生する位相角変化と定態安定度限界を基に決定される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
まず、本発明の実施の形態を説明するに当り、図１及び図２により電圧位相角差を用いた単独系統の判定方法とその有効性について説明する。
【００２４】
図１は本発明が適用される配電系統の一例を示すもので、配電系統には同期機タイプの分散電源を設置した需要家Ｌ１と負荷のみの他の需要家Ｌ２１，Ｌ２２が存在し、配電用変電所を介してΔＰなる電力を受電している。分散電源設置需要家Ｌ１は、前記分散電源の他、構内に一般負荷Ｌ１１，Ｌ１２を所有するとともに、保護及び制御のための遮断器ＣＢ１１〜ＣＢ１３が設置されている。
【００２５】
一方、対象とする配電系統は遮断器ＣＢ２１を介して配電用変電所の母線Ｂ２１に接続され、この母線Ｂ２１は変圧器Ｔを介して配電用変電所内の高圧母線に接続され、さらにこの配電用変電所内の高圧母線は送電線を介して上位系の他の母線Ｂ２２に接続されている。
【００２６】
このような状態の配電系統において、配電線に落雷事故が発生し、遮断器ＣＢ２１が保護リレーの応動により開放されると、分散電源設置需要家Ｌ１と他の需要家Ｌ２１，Ｌ２２が同一の単独系統となり、ΔＰの需給アンバランスが発生し、周波数や電圧の低下（あるいは上昇）が発生する。
【００２７】
この状態を放置すると供給信頼度や事故復旧制御の観点から諸問題が発生するので、分散電源設置需要家Ｌ１は速やかに分散電源を配電系統から解列しなければならない。
【００２８】
図２は配電用変電所を介して受電している電力ΔＰの大きさと、遮断器ＣＢ２１が解放後の系統現象の関係を示している。
【００２９】
図２（ａ）は、分散電源設置需要家Ｌ１の構内母線Ｂ１１の周波数変化を示すもので、受電電力ΔＰの小さいケース１では、周波数の変化Δｆが小さく、また分散電源の調速機の応答で周波数低下が抑制されるため、従来の受動方式の装置では検出が困難であった。つまり、周波数変化が単独系統検出閾値Δｆｓより大きくならない。
【００３０】
また、ΔＰの大きいケース２では、周波数変化が大きく、従来の受動方式の装置でも十分検出可能である。なお、周波数変化Δｆ（ｔ）と受電電力ΔＰの関係は下式となり、ΔＰが大きいほど、また調速機の応答が遅いほど周波数変化は大きくなる。
【００３１】
Δｆ（ｔ）＝［（ΔＰｇ（ｔ）−ΔＰ）／Ｍ］＊ｔ　　……（１）
ここで、Ｍは分散電源の慣性定数、ΔＰｇ（ｔ）は調速機による分散電源の出力変化分、ｔは時間である。
【００３２】
一方、図２（ｂ）は、分散電源設置需要家Ｌ１の母線Ｂ１１と上位系統側の母線Ｂ２１との電圧位相角差Δδの変化を示している。
【００３３】
Δδと受電電力ΔＰの関係は、同期発電機Ｇの運動方程式より、下式になることが知られている。
【００３４】
Δδ（ｔ）＝Δｆ（ｔ）＊ｔ　　……（２）
すなわち、ケース１のようにΔｆが変化しない状態でも、Δδはその積分値となるため、Δδは時間と共に大きくなり、単独系発生を検出し易くなる（変化が閾値Δδｓより大きくなる）。
【００３５】
以上の考え方に基づいて本発明の実施形態を以下に説明する。
【００３６】
図３は本発明の第１の実施形態による分散電源の単独運転検出装置を適用した配電系統の構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図３において、１は分散電源設置需要家Ｌ１の構内に設置された単独運転判定装置で、この単独運転判定装置１は、図４に示すように構内母線Ｂ１１の電圧を入力して電圧位相角を算出する電圧位相検出部１１、この電圧位相検出部１１で検出した電圧位相角に同期のための時刻信号を加えるＧＰＳ信号受信部１２、このＧＰＳ信号受信部１２で時刻が付された電圧位相角を記憶する第１のメモリ１３、後述する基準位相検出装置２１，２２で検出した上位系統の基準母線の時刻付電圧位相角をインター／イントラネット３を介して受信する通信制御部１４、この通信制御部１４で受信した時刻付位相角を記憶する第２のメモリ１５、第１のメモリ１３に記憶されている構内母線Ｂ１１の時刻付電圧位相角と第２のメモリ１５に記憶されている位相基準検出装置２１，２２で作られた基準母線の時刻付電圧位相角を取込んでこれら同一時刻における電圧位相角差を求め、この電圧位相角差が閾値より大きいとき単独運転が発生していることを検出する単独運転判定部１６及びこの単独運転判定部１６により単独運転が発生していると判定されると分散電源を解列する遮断制御部１７から構成されている。
【００３８】
また、２１は上位系統の配電用変電所側に設置された第１の基準位相検出装置、２２は配電用変電所より上位の送電系統側に設置された第２の基準位相検出装置で、これら第１及び第２の基準位相検出装置２１，２２は、図５に示すように基準母線Ｂ２１，Ｂ２２の電圧を入力して電圧位相角を算出する電圧位相検出部２１１，２２１、この電圧位相検出部２１１，２２１で検出した電圧位相角に同期のための時刻信号を加えるＧＰＳ信号受信部２１２，２２２及び電圧位相検出部２１１，２２１より出力される時刻付電圧位相角をインター／イントラネット３を介して単独運転判定装置１に転送する通信制御部２１３，２２３から構成されている。
【００３９】
なお、上記では説明を簡単にするため、基準位相検出装置を上位系統の２ヶ所に設置する場合を示したが、３ヶ所以上に設置することも可能である。
【００４０】
次に上記のように構成された分散電源の単独運転検出装置の作用について説明する。
【００４１】
まず、単独運転検出装置１の電圧位相検出部１１は、構内母線Ｂ１１の電圧を一定周期でサンプリングし、以下のような演算式に基づいて電圧位相角δを演算し、その結果をＧＰＳ信号受信部１２に出力する。
【００４２】
【数１】
2004064884.tif 000003
【００４３】
Ｖｋ：母線電圧のサンプリング値
Ｎ：１周期あたりのサンプリング数
θ：サンプリング角（例えば、５０Ｈｚ系統でサンプリング間隔を１ミ
リ秒とするとサンプリング角は１８度となる）
（３）式の実数部と虚数部を用いて（４）式により、構内母線Ｂ１１の電圧位相角を算出する。
【００４４】
【数２】
2004064884.tif 000004
【００４５】
ＧＰＳ信号受信部１２では、このδ１１にＧＰＳ信号受信部１２を介して入力したＧＰＳの時刻信号を付加し、第１のメモリに図６（ａ）に示すように記憶している。
【００４６】
一方、基準位相検出器２１，２２の電圧位相検出部２１１，２２１でも同様に基準母線Ｂ２１，Ｂ２２の電圧位相角δ２１，δ２２を計算し、この基準位相角δ２１，δ２２にＧＰＳ信号受信部２１２，２２２で時刻信号が付与されて通信制御部２１３，２２３より、インター／イントラネット３を介して単独運転判定装置１へ伝送される。
【００４７】
単独運転判定装置１では、これら時刻付基準位相角δ２１，δ２２を通信制御部１４により取込み、第２のメモリ１５に図６（ｂ）に示すように記憶している。
【００４８】
なお、図６（ａ）と（ｂ）は、１ミリ秒のサンプリング間隔で位相角を検出し、基準位相検出装置２１，２２と単独運転検出装置１間の伝送時間を２０ミリ秒（サンプリング点数にして２０点）と仮定している。このため、同図では、同一時刻の演算値が２０サンプルずれている。
【００４９】
次に単独運転判定部１６では、第１のメモリ１３及び第２のメモリ１５に記憶している図６に示すような分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統基準母線Ｂ２１，Ｂ２２の同一時刻の位相角（Ｂ１１に対してはデータＮｏ．１、Ｂ２１，Ｂ２２に対してはデータＮｏ．２１）を用いて単独運転の判定を行う。
【００５０】
例えば、以下のようにＢ１１とＢ２１間、あるいはＢ１１とＢ２２間の電圧位相角差の何れかが予め設定した閾値を超えた場合に、分散電源は単独運転状態であると判定する。以降これをＯＲ条件による判定と呼ぶ。
【００５１】
｜Δδ１１・２１｜＞δｓ、あるいは｜Δδ１１・２２｜＞δｓ……（５）
但し、Δδ１１・２１＝δ１１（１）−δ２１（２１）、Δδ１１・２２＝δ１１（１）−δ２２（２１）
ここで、δｓは単独運転状態が発生しているか否かを判定する閾値であり、例えば発電機の脱調判定に使用されている１８０度を適用する。
【００５２】
最後に遮断制御部１７は、上記単独運転検出装置１６の判定結果に基づいて予め決められていた遮断器ＣＢ１１を開放し、分散電源を配電系統より解列する。
【００５３】
このような構成の分散電源の単独運転検出装置とすれば、従来使用されていた周波数に代わり、その積分値である電圧位相角差を用いたので、高感度な単独運転の検出が可能である。
【００５４】
次に本発明の第２の実施形態を図４及び図７乃至図９を参照して説明する。
【００５５】
まず、本発明の基本となる電圧位相角差の予測方法を説明する。
【００５６】
第１の実施形態で説明したように単独運転判定装置１の第１のメモリ１３及び第２のメモリ１５には、図６（ａ），（ｂ）に示すように分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統の基準母線Ｂ２１，Ｂ２２の時刻付電圧位相が記憶されている。
【００５７】
そこで、図７に示すように現時点ｔ０までΔｔ（例えば１ミリ秒）毎に検出した同一時刻の両者（Ｂ１１とＢ２１、Ｂ１１とＢ２２）の電圧位相角差Δδ（ｔ０）、Δδ（ｔ０−Δｔ）、Δδ（ｔ０−２・Δｔ）、……Δδ（ｔ０−ｍ・Δｔ）を求めてメモリに記憶しておく。
【００５８】
そして、図８に示すように最小自乗法により求めた推定式の延長上の点として短時間（例えば２００ミリ秒〜５００ミリ秒）先の将来時点の電圧位相角差Δδ＊を求める。例えば、推定式が（６）式の２次の場合、将来ΔＴ秒先の電圧位相角差Δδ＊（ｔ０＋ΔＴ）を図９中の位相差予測演算で示す処理フローにより推定することができる。
【００５９】
Δδ＊（ｔ）＝Ｃ１・ｔ２＋Ｃ２・ｔ＋Ｃ３……（６）
次に上記電圧位相角差の予測方法に基づく第２の実施形態を説明するに、前述した第１の実施形態とは単独運転判定部１６の機能のみ異なるので、ここではその部分のみ述べる。
【００６０】
本実施形態の単独運転判定部１６は、図９に示す処理フローにおいて、第１のメモリ１３と第２のメモリ１５に記憶されている図６（ａ），（ｂ）に示すような分散電源設置母線Ｂ１１の時刻付位相角と上位系基準母線Ｂ２１，Ｂ２２の時刻付位相角に基づいて分散電源設置母線と上位系統基準母線との電圧位相角差を求めてメモリに図７に示すように記憶する機能と、最小自乗法により推定式の係数と将来ΔＴ秒先の電圧位相角差を求める予測演算機能を持たせたものである。
【００６１】
このような構成の単独運転判定部１６において、メモリに記憶した分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統基準母線Ｂ２１・Ｂ２２の同一時刻の電圧位相角差を用いて、図９に示すようにまず最小自乗法により推定式の係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を求め、次いで将来ΔＴ秒先の電圧位相角差を下式により予測演算する。
【００６２】
Δδ＊（ｔ０＋ΔＴ）＝Ｃ１・（ｔ０＋ΔＴ）２＋Ｃ２・（ｔ０＋ΔＴ）＋Ｃ３
そして、その結果を用いて単独運転であるかどうかの判定を行う。
【００６３】
｜Δδ＊１１・２１（ｔ０＋ΔＴ）｜＞δｓ、或いは
｜Δδ＊１１・２２（ｔ０＋ΔＴ）｜＞δｓ　……（７）
このような構成の分散電源の単独運転検出装置とすれば、検出した電圧位相角差を用いて、最小自乗法により、短時間先の位相角差を予測し、その結果を用いて単独系の検出を行うようにしたので、高速、高感度な単独運転系の検出が可能である。
【００６４】
次に本発明の第３の実施形態を図３及び図４を参照して説明する。
【００６５】
まず、本発明の基本的な考え方を図１０に示す電圧位相角差の変化を用いて述べる。
【００６６】
図１０は、例えば分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統基準母線Ｂ２２との間の初期位相角差が負の状態で、図３中の受電電力ΔＰが負の場合と正の場合で遮断器ＣＢ２１が開放され、分散電源が単独系等になった場合の電圧位相角差変動を示している。
【００６７】
図１０において、実線は初期位相差Δδ（０）をも考慮した第１の実施形態の場合で、破線はΔδ（０）を減じた単独運転発生後の位相角差変化分のみ考慮した場合である。同図から分かるように、初期位相差を考慮した方式では、ΔＰの符号によって判定時間にバラツキが発生している（ΔＰ＞０の時は判定時間がｔ３、ΔＰ＜０の時はｔ１で両者の差が大きい）。一方、初期位相角差を減じた破線の方は、ΔＰの符号による判定時間のバラツキは小さい。
【００６８】
次に上記基本的な考え方に基づく第３の実施形態を説明するに、前述した第１の実施形態とは単独運転判定部１６の機能のみ異なるので、ここではその部分のみ述べる。
【００６９】
本実施形態の単独運転判定部１６は、図７に示すような分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統基準母線Ｂ２１，Ｂ２２との電圧位相角差をメモリに記憶しておき、このメモリに記憶したＢ１１とＢ２１，Ｂ２２の同一時刻の電圧位相角差を基に、Ｂ１１とＢ２１間の電圧位相角差の初期値Δδ１１・２１（０）とＢ１１とＢ２２間の電圧位相角差の初期値Δδ１１・２２（０）を求めてメモリに記憶する演算機能を持たせたものである。
【００７０】
このような構成の単独運転判定部１６において、第１の実施形態のように定周期でサンプリングした現時点ｔ０の電圧位相角差、あるいは第２の実施形態のように最小自乗法をベースに推定した将来ΔＴ秒後の電圧位相角差を用いて、（８）あるいは（９）式が満たされたことを条件に分散電源が単独運転状態であると判定する。
【００７１】
｜Δδ１１・２１（ｔ０）−Δδ１１・２２（０）｜＞δｓあるいは
｜Δδ１１・２１（ｔ０）−Δδ１１・２２（０）｜＞δｓ　　……（８）
｜Δδ＊１１・２１（ｔ０＋ΔＴ）−Δδ１１・２１（０）｜＞δｓ、或いは
｜Δδ＊１１・２２（ｔ０＋ΔＴ）−Δδ１１・２２（０）｜＞δｓ　……（９）
このような構成の分散電源の単独運転検出装置とすれば、検出した電圧位相角差の代わりに、単独運転発生前の初期位相角を減じた変化分を判定に用いているので、単独運転系統の需給アンバランスの状態に左右されない、安定性の高い単独運転の検出が可能である。
【００７２】
次に本発明による分散電源の単独運転装置の第４の実施形態を説明する。
【００７３】
上述した第１乃至第３の実施形態では、分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統基準母線Ｂ２１間の電圧位相角差、あるいはＢ１１とＢ２２間の電圧位相角差のいずれかが予め定められた閾値δｓを超えた場合に単独運転が発生したと判定するようにしていた。
【００７４】
本実施形態では、両者の条件を同時に満足した場合（ＡＮＤ条件）に単独運転と判定するようにしたものである。すなわち、上記第１乃至第３の実施形態において、単独運転判定部１６で用いた判定式（５）、（７）、（８）、（９）式がそれぞれ（１０）〜（１３）となり、そのいずれかの式に基いて単独運転の判定を行い、この判定条件以外の作用は第１乃至第３の実施形態のいずれかと全く同様である。
【００７５】
｜Δδ１１・２１｜＞δｓ、且つ｜Δδ１１・２２｜＞δｓ　　……（１０）
｜Δδ＊１１・２１（ｔ０＋ΔＴ）｜＞δｓ、且つ
｜Δδ＊１１・２２（ｔ０＋ΔＴ）｜＞δｓ　　　……（１１）
｜Δδ１１・２１（ｔ０）−Δδ１１・２２（０）｜＞δｓ、且つ
｜Δδ１１・２１（ｔ０）−Δδ１１・２２（０）｜＞δｓ　……（１２）
｜Δδ＊１１・２１（ｔ０＋ΔＴ）−Δδ１１・２１（０）｜＞δｓ、且つ
｜Δδ＊１１・２２（ｔ０＋ΔＴ）−Δδ１１・２２（０）｜＞δｓ　……（１３）
このような構成の分散電源の単独運転検出装置とすれば、複数対向のＡＮＤ条件により単独運転系の判定を行うので、装置故障により誤動作しずらいものとなる。
【００７６】
次に本発明による分散電源の単独運転装置の第５の実施形態を説明する。
【００７７】
上述した第１乃至第４の実施形態では、分散電源設置母線Ｂ１１と上位系統基準母線Ｂ２１間とＢ１１とＢ２２間の２対向の電圧位相角差を用いて、両者のＯＲあるいはＡＮＤ条件で単独運転を判定するようにしていた。しかしながら、前述したように３ヶ所以上のＮヶ所に基準位相検出装置を設置することも可能である。
【００７８】
本実施形態では、このようなケースのとき、前述したＯＲ及びＡＮＤ条件の他、ｎ　ｏｕｔ−ｏｆＮ判定が可能となる。すなわち、単独運転判定部１６はＮヶ所の内、ｎ対向（但し、ｎ＜Ｎ）の電圧位相角差あるいはその予測値が予め決めた閾値を超えた場合に単独運転系と判定する。
【００７９】
図１１は、Ｎ＝３，ｎ＝２（２ｏｕｔ−ｏｆ３）で、現時点の電圧位相角差を用いて判定する場合の条件式である。この判定条件以外は、第１乃至第４の実施形態と全く同様である。
【００８０】
このような構成の分散電源の単独運転検出装置とすれば、複数対向のｎ　ｏｕｔ−ｏｆＮ条件により単独運転系の判定を行うので、装置故障による誤動作、誤不動作の可能性の小さいものとなし得る。
【００８１】
次に本発明による分散電源の単独運転装置の第６の実施形態を図３により説明する。
【００８２】
上述した第１乃至第５の実施形態では、遮断制御部１５により分散電源の遮断器ＣＢ１１を無条件に遮断するようにしていたが、本実施の形態では遮断制御部１５にオペレータにより手動設定される遮断点を記憶するメモリを有し、単独運転判定部１６から遮断指令が入力されるとメモリに記憶されている遮断点を読み出して該当する遮断器に切換えて遮断指令を送出するようにしたものである。
【００８３】
例えば分散電源の出力と構内負荷（Ｌ１１，Ｌ２２）の消費電力がほぼバランスしている状態では、配電系統との連系点遮断器ＣＢ１２を遮断することにより、構内負荷を停電させることなく分散電源を運転継続できる。
【００８４】
このような構成の分散電源の単独運転装置において、まずオペレータが単独運転系統の発生時に開放すべき遮断器を指定するとその遮断点が遮断制御部１７に設けられたメモリに記憶される。そして、単独運転判定部１６から遮断指令を入力した場合に、メモリに記憶されている遮断点を読み出して該当する遮断器に切換えて開放し、分散電源を解列する。この遮断制御部１７以外の作用は、前述した第１乃至第５の実施形態と全く同様である。
【００８５】
このような構成の分散電源の単独運転検出装置とすれば、オペレータの外部設定により、開放する遮断器を切換えられるようにしたので、分散電源の設置される構内の需要状態に応じて手動操作により最適な遮断器を選択できる。
【００８６】
次に本発明による分散電源の単独運転装置の第７の実施形態を図３により説明する。
【００８７】
前述した第６の実施形態では、遮断制御部１７によりオペレータの手動設定に基き遮断点を切換えていたが、本実施形態では、遮断制御部に分散電源と構内負荷の消費電力の計測信号をオンラインで入力し、演算機能によりこれらの計測信号を演算して予め定められた複数の判定条件に基づいて分散電源と構内負荷の需給バランスの取れる最適遮断条件を決定してメモリに記憶し、単独運転判定部１６より遮断指令が入力されるとメモリに記憶されている事前決定した当該遮断器に遮断指令を出力するようにしたものである。
【００８８】
いま、分散電源の出力をＰＧ、構内負荷Ｌ１１，Ｌ１２の消費電力をＰ１１，Ｐ１２とすると、例えば以下のように最適分離点を決定できる。
【００８９】
条件１：｜ＰＧ−（Ｐ１１＋Ｐ１２）｜≦ΔＰｓの時　ＣＢ１２を開放
（分散電源と構内負荷Ｌ１１，Ｌ１２で単独運転が可能）
条件２：｜ＰＧ−Ｐ１１｜≦ΔＰｓの時　ＣＢ１２，ＣＢ１３を開放
（分散電源と構内負荷Ｌ１１で単独運転が可能）
条件３：条件１、条件２を満足しない時　ＣＢ１１を開放
（分散電源と構内負荷の如何なる組合せも不可能であり、分散電源の遮断器を開放する）
ここで、ΔＰｓは分散電源が構内負荷を含めて遮断された場合に、単独で運転継続可能な需給アンバランス量であり、分散電源の運転特性に従って事前に設定される。
【００９０】
このような構成の分散電源の単独運転検出装置において、まず遮断制御部１７は分散電源の出力ＰＧ、構内負荷Ｌ１１，Ｌ１２を定周期で計測し、上記判定条件により最適遮断条件を決定してメモリに記憶しておく。そして、単独運転判定部１６から遮断指令を入力した場合に、事前決定した該当遮断器を開放し、分散電源を解列する。この遮断制御部１７以外の作用は第１乃至第５のいずれかの作用と全く同様である。
【００９１】
このような構成の分散電源の単独運転検出装置によれば、分散電源の出力、構内負荷の消費電力をオンラインで入力し、常に分散電源と構内負荷の消費電力の需給バランスが取れる遮断器を選択できるので、オペレータによる手動設定を不要にして最適遮断条件を決定できる。
【００９２】
次に本発明による分散電源の単独運転装置の第８の実施形態を説明する。
【００９３】
前述した第１乃至第７の実施の形態では、単独運転系統の発生を判定する閾値自体を予め設定（例えば１８０度）していたが、本実施形態では、平常時の系統切換えによる位相変化の経験値に基き最適値を自動決定するようにしたものである。
【００９４】
すなわち、配電系統の送電限界（定態安定度限界）は、図３に示すＢ１１とＢ２１、或いはＢ１１とＢ２２間の電圧位相角差が９０度と考えられるので、閾値Δδを以下のように設定すれば、平常時の系統切換えによる誤動作を防止でき、且つ閾値を１８０度より小さく（判定を早く）することができる。
【００９５】
Δδｓ＝９０＋Δδｃ　　……（１４）
ここで、Δδｃは平常時の系統切換えによる位相角変化の経験値に基づく整定値であり、オペレータにより設定される。
【００９６】
このような分散電源の単独運転検出装置とすれば、平常時の系統切換による位相変化の整定値と定態安定度限界を基に、単独運転閾値を自動設定するようにしたので、平常時の系統切換による誤動作を防止することができる。また、オペレータの閾値整定作業にかかる負担も軽減できる。
【００９７】
なお、前述した各実施の形態では、電圧位相検出部２１，２２と単独運転判定装置１との間の情報伝送手段として、インター／イントラネットを用いたが、送電線の保護リレーの分野で適用されている専用の同期通信網を使っても同様に実施することが可能である。
【００９８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、インター／イントラネットに代表される安価で高速な情報伝送手段と保護リレー分野で発展した位相検出手段を組合せることで、安価で検出感度の高い受動方式の分散電源の単独運転検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される配電系統の一例を示す構成図。
【図２】分散電源を含む配電系統が単独系統になった場合の周波数と位相角差の変化を説明するための特性図。
【図３】本発明による分散電源の単独運転検出装置の第１の実施形態を適用した配電系統の構成図。
【図４】同実施形態における単独運転判定装置の構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態における電圧位相検出装置の構成を示すブロック図。
【図６】同実施の形態において、単独運転判定装置に記憶される分散電源設置母線と上位系統の基準母線の時刻付電圧位相角を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態において、単独運転判定装置に記憶される分散電源設置母線と上位系統の基準母線との時刻付電圧位相角差を示す図。
【図８】同実施形態において、短時間先の電圧位相角差の予測方法を説明するための時間と位相角差との関係を示す図。
【図９】同実施の形態における単独運転判定部の処理機能を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第３の実施形態において、電圧位相角差の初期値を考慮する場合と考慮しない場合の電圧位相角差と判定時間の関係を説明するための図。
【図１１】本発明の第６の実施形態において、単独運転判定部での判定条件を説明するための論理回路図。
【符号の説明】
１…単独運転判定装置
３…インター／イントラネット
２１，２２…基準位相検出装置
１１，２１１，２２１…電圧位相検出部
１２，２１２，２２２…ＧＰＳ受信部
１３，１５…第１、第２のメモリ
１４，２１３，２２３…通信制御部
１６…単独運転判定部
１７…遮断制御部
【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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