(57)【要約】【課題】  高密度連系状態においても確実に単独運転を防止できる単独運転防止装置を提供する。【解決手段】  直流電力を発生する発電機２と、発電機２が発生した直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換する電力変換装置３を備え、系統電源３０と系統連系する系統連系発電装置２０に対して、系統電源２０の停電時における単独運転を能動的方式により防止する単独運転防止装置であって、標準時刻情報を有する標準時信号を受信し、受信した標準時信号に含まれる標準時刻情報に基づき調整された内部時刻信号Ｔを発生する時刻信号発生手段５と、内部時刻信号Ｔに基づく所定のタイミングに同期して系統電源３０の能動的方式による停電判定処理を実行する停電判定処理手段４と、を備える。【選択図】  図１
2005210788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生した直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換する電力変換装置を備え、系統電源と系統連系する系統連系発電装置に対して、前記系統電源の停電時における単独運転を能動的方式により防止する単独運転防止装置であって、
標準時刻情報を有する標準時信号を受信し、受信した前記標準時信号に含まれる前記標準時刻情報に基づき調整された内部時刻信号を発生する時刻信号発生手段と、
前記内部時刻信号に基づく所定のタイミングに同期して前記系統電源の能動的方式による停電判定処理を実行する停電判定処理手段と、
を備えていることを特徴とする単独運転防止装置。
【請求項２】
前記時刻信号発生手段が、前記標準時信号として所定の標準電波を受信して作動する電波時計を備えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の単独運転防止装置。
【請求項３】
前記停電判定処理の最小繰返時間と１分の最小公倍数またはその倍数で定まる基準分毎の前記内部時刻信号に基づく所定秒を前記所定のタイミングとして、前記所定のタイミング後に開始する系統電源の電圧波形の第１周期を、前記停電判定処理の第１周期とすることを特徴とする請求項１または２に記載の単独運転防止装置。
【請求項４】
前記停電判定処理の最小繰返時間が前記系統電源の交流周波数８サイクル分の自然数Ｎ倍に相当し、前記基準分がＮ分であることを特徴とする請求項３に記載の単独運転防止装置。
【請求項５】
直流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生した直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換する電力変換装置を備え、系統電源と系統連系する系統連系発電装置に対して、前記系統電源の停電時における単独運転を能動的方式により防止する単独運転防止方法であって、
標準時刻情報を有する標準時信号を受信し、受信した前記標準時信号に含まれる前記標準時刻情報に基づき調整された内部時刻信号を発生する時刻信号発生処理工程と、
前記内部時刻信号に基づく所定のタイミングに同期して前記系統電源の能動的方式による停電判定処理を実行する停電判定処理工程と、
を有することを特徴とする単独運転防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統連系発電装置の系統電源停電時における単独運転を能動的方式により防止する単独運転防止装置に関し、より詳細には、系統連系発電装置が多数台、集中設置された際の感度低下に対する改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＯ２排出量の削減や省エネルギを志向した分散型エネルギシステムの開発が活発であり実用化も進んでおり、一般家庭、集合住宅、オフィスなどにおいても電力消費地で発電を行う分散型発電システムの利用が今後急速に進展するものと考えられる。特に、熱電併給可能なガスエンジンコージェネレーションシステム等は、電力のみならず、ガスエンジンの発生する熱エネルギを同時に有効利用できるため、全体的なエネルギ効率の高さで注目を集めている。
【０００３】
ところで、分散型発電システムでは、単独で電力消費地における全ての電力需要を賄うのではなく、電力会社が供給する商用交流電源等の系統電源と系統連係して、電力需要に対する不足電力を系統電源から補給する形態の系統連系発電装置としての使用形態（系統連系型使用形態）が、特に住宅用等で主流となっている。かかる系統連系型使用形態の場合、系統電源との同期制御、系統保護協調、系統停電時の単独運転防止等の系統連系機能の確立が必要とされる。
【０００４】
ここで、単独運転防止機能の方式としては、系統電圧を監視して、系統停電による単独運転時に現れる変化を検出する受動的方式と、系統連系発電装置側から出力に特定の変動を与えて単独運転時に現れる変化を検出する能動的方式の２方式がある。受動的方式としては、電圧位相跳躍検出式、３次高調波歪急増検出式、周波数変化率検出式等の方式があるが（例えば、下記特許文献１または２参照）、逆潮流バランス時には変化が現れずに検出できない場合がある。このため、受動的方式を補完して逆潮流バランス状態でも検出可能なように能動的方式を用いる必要が生じる。能動的方式としては、周波数シフト式、有効電力変動式、無効電力変動式等の方式がある（例えば、下記特許文献３〜７参照）。
【特許文献１】特許第３４０５７８６号明細書
【特許文献２】特許第３０２２１５２号明細書
【特許文献３】特開平１１−４１８２０号公報
【特許文献４】特開平０９−３０８１１２号公報
【特許文献５】特開平０９−２５２５４０号公報
【特許文献６】特開平０９−２５２５４１号公報
【特許文献７】特開平０８−１４９８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、住宅用（家庭用）のコージェネレーションシステム等の場合は、新築時に予め設置されるケースが多いため、比較的狭い地域に系統連系発電装置が密集して設置される場合があり、所謂高密度連系状態となるケースが多く発生する。かかる高密度連系状態では、上記単独運転防止機能の能動的方式において、個々の系統連系発電装置からの同種の変動が重なって相互干渉して感動低下を来たし、正常に機能しない虞が指摘されている。具体的には、「電力系統連系技術要件ガイドライン」において、太陽光発電設備の多数台・集中設置に関する課題として単独運転検出機能（能動的方式）の感動低下が指摘されている。しかし、これに対する明確な解決方法は示されていない。
【０００６】
一方、同一需要家の構内に複数の系統連系発電装置を集中設置する場合には、系統連系発電装置間を別途信号線等で接続してマスター・スレーブ制御する、或いは、能動的方式の相互干渉が発生しないように単独運転防止装置を一括設置し、当該単独運転防止装置と各系統連系発電装置を信号線で接続して単独運転検出時に発電機解列することが可能である。しかし、当該単独運転防止手法は、複数の需要家に独立して設置された系統連系発電装置間において実現するには、信号線の配線等の点で問題があり、現実的な解決方法ではない。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、高密度連系状態においても確実に単独運転を防止できる単独運転防止装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するための本発明に係る単独運転防止装置の第一の特徴構成は、直流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生した直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換する電力変換装置を備え、系統電源と系統連系する系統連系発電装置に対して、前記系統電源の停電時における単独運転を能動的方式により防止する単独運転防止装置であって、標準時刻情報を有する標準時信号を受信し、受信した前記標準時信号に含まれる前記標準時刻情報に基づき調整された内部時刻信号を発生する時刻信号発生手段と、前記内部時刻信号に基づく所定のタイミングに同期して前記系統電源の能動的方式による停電判定処理を実行する停電判定処理手段と、を備えている点にある。
【０００９】
上記単独運転防止装置の第一の特徴構成によれば、系統連系発電装置が多数台、集中設置された状態であっても、各系統連系発電装置の単独運転防止装置が、同じ標準時刻情報に基づいて発生される内部時刻信号に基づく所定のタイミングに同期して停電判定処理を実行するため、各単独運転防止装置から停電判定処理時に出力される能動的方式の変動信号において、同じ変動量が同じタイミングで発生可能となり、変動信号間の相互干渉が回避される。この結果、高密度連系時の他の系統連系発電装置等からの干渉による誤動作を防止でき、確実な単独運転防止機能が発揮できることになる。
【００１０】
同第二の特徴構成は、上記第一の特徴構成に加えて、前記時刻信号発生手段が、前記標準時信号として所定の標準電波を受信して作動する電波時計を備えて構成される点にある。
【００１１】
上記単独運転防止装置の第二の特徴構成によれば、電波時計を備えて構成された時刻信号発生手段で高精度のものが独立した時刻信号発生装置として市販されているため、当該市販装置を用いて本発明に係る単独運転防止装置を実現することができる。
【００１２】
同第三の特徴構成は、上記第一または第二の特徴構成に加えて、前記停電判定処理の最小繰返時間と１分の最小公倍数またはその倍数で定まる基準分毎の前記内部時刻信号に基づく所定秒を前記所定のタイミングとして、前記所定のタイミング後に開始する系統電源の電圧波形の第１周期を、前記停電判定処理の第１周期とする点にある。
【００１３】
上記単独運転防止装置の第三の特徴構成によれば、高密度連系状態となる複数の系統連系発電装置が夫々異なるタイミングで相互に独立して起動しても、各系統連系発電装置の単独運転防止装置の停電判定処理が、他の単独運転防止装置の停電判定処理と重なって実行されるため、変動信号間の相互干渉が回避される。この結果、高密度連系時の他の系統連系発電装置等からの干渉による誤動作を防止でき、確実な単独運転防止機能が発揮できることになる。
【００１４】
同第四の特徴構成は、上記第三の特徴構成に加えて、前記停電判定処理の最小繰返時間が前記系統電源の交流周波数８サイクル分の自然数Ｎ倍に相当し、前記基準分がＮ分であるある点にある。
【００１５】
上記単独運転防止装置の第四の特徴構成によれば、系統電源の交流周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚの何れであっても、基準分のＮ分が停電判定処理の最小繰返時間の整数倍になるので、各系統連系発電装置の単独運転防止装置の停電判定処理が同期する。従って、系統電源の交流周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚの何れであっても、同じ停電判定処理の判定アルゴリズムを使用して、他の系統連系発電装置からの干渉を回避して単独運転防止機能を発揮できる。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明に係る単独運転防止方法の特徴は、直流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生した直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換する電力変換装置を備え、系統電源と系統連系する系統連系発電装置に対して、前記系統電源の停電時における単独運転を能動的方式により防止する単独運転防止方法であって、標準時刻情報を有する標準時信号を受信し、受信した前記標準時信号に含まれる前記標準時刻情報に基づき調整された内部時刻信号を発生する時刻信号発生工程と、前記内部時刻信号に基づく所定のタイミングに同期して前記系統電源の能動的方式による停電判定処理を実行する停電判定処理工程と、を有する点にある。
【００１７】
上記単独運転防止方法の特徴によれば、系統連系発電装置が多数台、集中設置された状態であっても、各系統連系発電装置において、同じ標準時刻情報に基づいて発生される内部時刻信号に基づく所定のタイミングに同期して停電判定処理が実行されるため、各系統連系発電装置において停電判定処理時に出力される能動的方式の変動信号において、同じ変動量が同じタイミングで発生可能となり、変動信号間の相互干渉が回避される。この結果、高密度連系時の他の系統連系発電装置等からの干渉による誤動作を防止でき、確実な単独運転防止機能が発揮できることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る単独運転防止装置及び方法（以下、適宜「本発明装置」及び「本発明方法」という。）の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明装置１による単独運転防止対象の系統連系発電装置２０は、本発明装置１と、直流電力を発生する発電機２と、発電機２が発生した直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換するインバータ３（電力変換装置の一例）を備えて構成される。
【００２０】
本発明装置１は、能動的方式により系統電源３０の停電判定処理（系統連系発電装置２０の単独運転検出処理）を実行する停電判定処理手段４と、内部時刻信号Ｔを発生する時刻信号発生手段５を備えて構成される。また、停電判定処理手段４は、位相シフト式の能動的単独運転防止装置を構成するものであり、位相差設定部６、位相差検出部７、停電判定部８、及び、これら各部で使用される設定値、検出値、演算或いは判定アルゴリズムを記憶する記憶部９を備えて構成される。尚、停電判定処理手段４の位相差設定部６、位相差検出部７、停電判定部８は、後述する演算処理や判定処理をソフトウェア的に実行することで実現され、全体は、例えばマイクロコンピュータ等のストアードプログラム方式のコンピュータシステムを応用して構成される。時刻信号発生手段５は、標準時信号としてＧＰＳ電波或いは長波標準電波等の標準電波を受信する受信部１０と、受信した標準電波に含まれる標準時刻情報（タイムデータ）に基づき内部時刻信号Ｔを標準時刻に調整して出力する標準時刻変換手段１１とを備えて構成される。尚、時刻信号発生手段５は、標準電波を受信して作動する電波時計を備えて構成される独立した時刻信号発生装置を用いて実現できる。例えば、エコー計測機器株式会社製のＧＰ−１０００Ａ等が使用可能である。
【００２１】
発電機２は、直流電力を発生する発電機であれば特定の発電機に限定されるものではなく、例えば、直接直流電圧を出力する燃料電池や太陽電池の他、水力、風力、内燃機関、マイクロガスタービン等によって発生する回転エネルギにより、かご型誘導機、直流励磁同期機、永久磁石同期機等から出力される交流電力をＡＣ／ＤＣ変換して直流電力を発生するものも含まれる。また、燃料電池、内燃機関、マイクロガスタービンの場合は、発電機２は、電力の他に熱も発生するコージェネレーションシステムの一部として機能する。
【００２２】
インバータ３は、直流電力を所定の電圧と周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部１２と、ＤＣ／ＡＣ変換部１２の交流出力と系統電源３０の交流電力とを連系接続する連系継電器１３と、ＤＣ／ＡＣ変換部１２の出力する交流電流をＤＣ／ＡＣ変換部１２と連系継電器１３の間で検出する電流検出器１４と、系統電源３０の交流電圧を連系継電器１３の系統電源３０側で検出する電圧検出器１５とを備えて構成される。更に、ＤＣ／ＡＣ変換部１２は、ＩＧＢＴ（３端子バイポーラＭＯＳ複合半導体素子）で構成されるゲート素子からなるブリッジ回路１６と、ブリッジ回路１６の各ゲート素子のオンオフを駆動するゲート駆動部１７と、ゲート駆動部１７を正弦波ＰＷＭ方式で制御するとともに、ブリッジ回路１６の位相シフト量を制御する制御部１８を備えて構成される。ブリッジ回路１６は１つの１００Ｖ単相交流と逆位相の１００Ｖ単相交流を出力し、その中間電圧を中線として、単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖを出力し、系統電源３０の同じ１００Ｖ／２００Ｖの単相３線式正弦波出力に対して同期制御されている。電流検出器１４と電圧検出器１５の検出電流と検出電圧（何れもアナログ値）は、本発明装置１を構成するマイクロコンピュータのアナログポートに入力され、本発明装置１に内蔵されたＡ／Ｄ変換機によりディジタル信号化され、位相差検出部７に入力される。尚、マイクロコンピュータにアナログポートがなければ、電流検出器１４と電圧検出器１５側でＡ／Ｄ変換処理すればよい。
【００２３】
次に、本発明装置１の停電判定処理手段４の各部の機能及び動作ついて説明する。位相差設定部６は、後述する判定アルゴリズムに従って、インバータ３の制御部１８に対し、系統電源３０の系統電圧の位相とインバータ３の交流出力（より具体的には、ブリッジ回路１６の交流出力）の出力電流の位相との間の位相差θ（以下、適宜、「位相シフト量θ」という。）の設定値θｓを設定し、その設定値θｓを判定アルゴリズムで規定されるタイミングで制御部１８に出力する。この位相シフト量θに基づいてインバータ３の交流出力に位相シフトを強制的に付与して能動的方式による単独運転検出を行う。位相差検出部７は、電流検出器１４と電圧検出器１５の検出電流と検出電圧を夫々入力して、入力された検出電流と検出電圧の各ゼロクロスポイントの差から位相シフト量θの検出値θｎを判定アルゴリズムで規定されるタイミングで検出する。停電判定部８は、設定値θｓと収集された検出値θｎに基づいて判定アルゴリズムに従って系統電源３０の停電を判定し、停電判定時にＤＣ／ＡＣ変換部１２のゲート駆動部１７に対して運転停止信号Ｓ１を出力する。この結果、ゲート駆動部１７がＤＣ／ＡＣ変換部１２のブリッジ回路１６のゲート駆動を停止するので、ブリッジ回路１６の運転が停止し、ＤＣ／ＡＣ変換部１２からの交流出力が停止する。更に、停電判定部８は、停電判定時に連系継電器１３に対して解列信号Ｓ２を出力して連系継電器１３を開成させ、ＤＣ／ＡＣ変換部１２の交流出力と系統電源３０の交流電力との連系接続を遮断するので、二重に単独運転の防止が図られる。
【００２４】
次に、本発明方法による停電判定処理手段４の停電判定処理に使用される判定アルゴリズムの一例について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態の判定アルゴリズムによる処理は、停電判定処理（＃１０〜＃１７）、後処理（＃２０、＃２１）の３ブロックで構成され、一旦、発電機２の始動に連動して判定アルゴリズムがスタートすると、停電判定処理（＃１０〜＃１５）に移行し、系統電源３０の停電が検出されるまで循環的に継続され、停電判定処理（＃１０〜＃１７）で停電検出されると（＃１６）、後処理（＃２０、＃２１）に移行するというフローになっている。
【００２６】
判定アルゴリズム開始前の前処理として、停電判定処理で用いられる閾値Δθｔが予め登録されているものとする。ここでは、閾値Δθｔとして１°〜１．４°の範囲の任意の値が登録され、記憶部７に記憶されている。
【００２７】
停電判定処理では、所定周期（本実施形態では８周期）の第１期間中、毎周期（毎サイクル）連続してインバータ３の制御部１８に対し、系統電源３０の系統電圧の位相とインバータ３の交流出力（より具体的には、ブリッジ回路１６の交流出力）の出力電流の位相との間の位相差θ（位相シフト量θ）の設定値θｓを出力すべく、位相差設定部６が設定値θｓを第１設定値の０°と設定する（＃１０）。次に、標準時刻変換手段１１からの内部時刻信号Ｔを受信して、毎時０分０秒から２分毎に発生する同期タイミングの到来を確認する（＃１１）。内部時刻信号Ｔが毎時２ｍ分０秒（ｍ＝０〜２９の整数）であれば、同期タイミング到来時と判定して、その設定値θｓが８周期の第１期間中（ｎ＝０〜７）、同調して制御部１８に出力される（＃１２）。
【００２８】
次に、図２には示されていないが、制御部１８が設定値θｓ（＝０°）に基づいて位相シフト量θが０°となるようにゲート駆動部１７を制御する。ここで、第１周期（ｎ＝０）では、ステップ＃１１で同期タイミングの到来を確認後に、位相差検出部７で受け取る系統電源３０の電圧波形の負電圧から正電圧へ移行する最初のゼロクロスポイント（位相０°）において、位相シフト量θが０°となるようにゲート駆動部１７を制御する。後続の第２周期から第８周期まで、位相シフト量θ＝０°となるようにゲート駆動部１７が制御される。
【００２９】
そして、位相差検出部７には、その位相制御を反映した電流検出器１４と電圧検出器１５の検出電流と検出電圧が入力される。位相差検出部７は、入力された検出電流と検出電圧の各ゼロクロスポイントの差から各周期ｎ（ｎ＝０〜７）における位相シフト量θの検出値θｎを検出し、一旦記憶部７に格納する（＃１２）。第１期間中の経過は、変数ｎのカウントアップと変数ｎが８か否かの判定によって別途監視される。ステップ＃１２において８つの検出値θｎ（ｎ＝０〜７）が取得されて、第１期間が終了する。次に、第２期間に移行する前に、位相差設定部６が設定値θｓを第２設定値の３°に設定する（＃１３）。
【００３０】
そして、第１期間と同じ８周期の第２期間に移行して、その設定値θｓ（＝３°）が８周期の第２期間中（ｎ＝８〜１５）、同調して制御部１８に出力される（＃１４）。次に、図２には示されていないが、制御部１８が設定値θｓ（＝３°）に基づいて位相シフト量θが３°となるようにゲート駆動部１７を制御する。そして、位相差検出部７には、その位相制御を反映した電流検出器１４と電圧検出器１５の検出電流と検出電圧が入力される。位相差検出部７は、入力された検出電流と検出電圧の各ゼロクロスポイントの差から各周期ｎ（ｎ＝８〜１５）における位相シフト量θの検出値θｎを検出し、一旦記憶部７に格納する（＃１４）。第２期間中の経過は、変数ｎのカウントアップと変数ｎが１６か否かの判定によって別途監視される。ステップ＃１３において、８つの検出値θｎ（ｎ＝８〜１５）が取得されて、第２期間が終了する。第１期間の８周期と第２期間の８周期は連続して１６周期で終了する。
【００３１】
停電判定部８が、位相シフト量θの第１期間と第２期間の検出値の差の平均値Δθａｖｅを、以下の数１の算出式により算出する（＃１５）。検出値θｎ（ｎ＝０〜１５）は、記憶部７に格納されたものを用いる。
【００３２】
【数１】
2005210788.tif 000003
【００３３】
第２期間の位相シフト量θの検出値をそのまま使用せずに、ステップ＃１５のようにΔθａｖｅを算出して位相差の検出値とすることで、検出した位相変動が、系統電源の停電によるのか、インバータ３の位相制御誤差によるものかの判別を容易にしている。つまり、インバータ３の位相制御誤差が、第１期間と第２期間で共通に発生すると仮定すれば、インバータ３の位相制御誤差は、数１の差分処理で相殺され、Δθａｖｅは当該位相制御誤差がない場合の位相差と等しくなるため、Δθａｖｅを評価することで、系統電源の停電を正確に判定できる。更に、負荷インピーダンスに依存せずに、系統電源の停電時には、Δθａｖｅが０または０近傍に近づくので、安定した停電判定が可能となる。また、合計１６周期分の検出値を用いることで、瞬時的な擾乱による電圧変動や電流変動による位相検出誤差を吸収でき、当該擾乱による誤検出の可能性を軽減できる。
【００３４】
次に、停電判定部８が、位相差の検出値Δθａｖｅと第２設定値Ｓ（＝３°）との差分の絶対値、つまり、系統電源の停電時に現れる位相差の変動分と閾値Δθｔとの大小判定を、下記の数２に示す要領で実行して、第１の停電判定処理における第１停電判定を行う（＃１６）。尚、第１設定値が０°であるので、第２設定値は、即ち第１設定値と前記第２設定値の差に等しい。
【００３５】
【数２】
2005210788.tif 000004
【００３６】
数２に示す不等式が真（ＹＥＳ）であれば、つまり、系統電源の停電時に現れる位相差の変動分が閾値以上の場合は、系統電源の停電との判定を行い、後処理（＃２０、＃２１）に移行する。一方、数２に示す不等式が偽（ＮＯ）であれば、ステップ＃１７において、位相差設定部６が設定値θｓを第１設定値の０°に戻して、ステップ＃１２〜＃１６の処理を繰り返す。ここで、ステップ＃１５〜＃１７の処理は、第２期間の第８周期内で完了するように実行されるので、ステップ＃１７以降の繰り返される第１期間の第１周期は、第２期間の第８周期の直後に開始する。
【００３７】
後処理に移行すると、先ず、内部状態を単独運転検出状態に設定し、例えば、停電判定部８が、必要な状態信号を外部に出力する（＃２０）とともに、出力電流即時停止処理をインバータ３に対して実行する（＃２１）。具体的には、インバータ３のゲート駆動部１７と連系継電器１３に対して解列信号Ｓ１、Ｓ２を発信し、ブリッジ回路１６のゲート素子をオフして出力を停止させるとともに、連系継電器１３を機械的に開成させてブリッジ回路１６と系統電源３０間の回路を遮断する。この結果、本発明装置１の単独運転状態が完全に回避される。
【００３８】
次に、本発明装置１による本発明方法の停電判定処理において、高密度連系状態に配置された複数の系統連系発電装置２０間で同じ能動的方式の単独運転検出処理が実行されても、相互干渉が回避されることを、図３を参照して説明する。
【００３９】
図３は、系統電源３０の交流電圧波形（Ａ）、第１の系統連系発電装置２０のブリッジ回路１６の交流出力電流波形（Ｂ）、第２の系統連系発電装置２０のブリッジ回路１６の交流出力電流波形（Ｃ）を夫々模式的に表している。ブリッジ回路１６の交流出力電流波形（Ｂ）、（Ｃ）は夫々、各系統連系発電装置２０の本発明装置１の位相シフト式の停電判定処理に従って、各第２期間の出力位相に変動（位相シフト量θ＝３°）が加えられている。
【００４０】
以下の説明では、系統電源３０の交流周波数が６０Ｈｚであるとし、第１の系統連系発電装置２０が、１７時５８分０秒〜１８時０分０秒の間に始動し、その後、１８時０分０秒の直前に本発明装置１による停電判定処理が開始し、他方、第２の系統連系発電装置２０が、１８時０分０秒〜１８時２分０秒の間に始動し、その後、１８時２分０秒の直前に本発明装置１による停電判定処理が開始する場合を想定する。第１の系統連系発電装置２０では、本発明装置１の停電判定処理の第１期間の第１周期（ｎ＝０）は、１８時０分０秒後の最初の系統電源３０の電圧波形の第１周期の開始（負電圧から正電圧へ移行時のゼロクロスポイント）と同時に開始し、以降８周期の第１期間（ｎ＝０〜７）が位相シフト量θ＝０°、それに続く８周期の第２期間（ｎ＝８〜１５）が位相シフト量θ＝３°で系統連系発電装置２０の出力が制御される。更に、停電が検出されるまで、１６サイクル単位（停電判定処理の最小繰返時間に相当）で上述の図２に示す停電判定処理が繰り返される。２分以上停電が検出されなければ、４５１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）が、２分後の１８時２分０秒の最初の系統電源３０の電圧波形の第１周期と同時に開始する。他方、第２の系統連系発電装置２０は２分遅れで同じ停電判定処理を開始するので、本発明装置１の停電判定処理の１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）は、１８時２分０秒後の最初の系統電源３０の電圧波形の第１周期と同時に開始するので、第１の系統連系発電装置２０における４５１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）と重なる。
【００４１】
上記の説明のように、毎時２ｍ分０秒（ｍ＝０〜２９の整数）を同期タイミングとすれば（図３の例では、ｍ＝０と１）、後で始動した系統連系発電装置２０の１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）と、先に始動した、系統連系発電装置２０の４５１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）が重なり、相互干渉が回避される。同様に、系統連系発電装置２０が３台以上でも、毎時２ｍ分０秒（ｍ＝０〜２９の整数）を同期タイミングとして停電判定処理を開始すれば、１台の系統連系発電装置２０の１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）と、先に始動した、他の系統連系発電装置２０の（４５０ｋ＋１）回目（ｋは正の整数）の第１期間の第１周期（ｎ＝０）が重なり、相互干渉が回避される。
【００４２】
尚、系統電源３０の交流周波数が６０Ｈｚである場合は、上述のように２分おきに同期タイミングを設定しなくとも１分おきでも構わない。但し、系統電源３０の交流周波数が５０Ｈｚである場合は、上述のように２分おきに同期タイミングを設定する必要が生じる。具体的には、図３の例では、第２の系統連系発電装置２０は、本発明装置１の停電判定処理の１回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）が、１８時２分０秒後の最初の系統電源３０の電圧波形の第１周期の開始と同時に開始し、第１の系統連系発電装置２０における３７６回目の第１期間の第１周期（ｎ＝０）と重なる。つまり、系統電源３０の交流周波数が５０Ｈｚである場合は、２分間で、１６サイクル単位の停電判定処理が３７５回（奇数回）繰り返されるので、１分おきに同期タイミングを設定できない。このように１６サイクル単位で停電判定処理を繰り返す場合は、同期タイミングを２分おきに設定することで、系統電源３０の交流周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚの何れに対しても同じアルゴリズムが適用できるので都合がよい。より一般的には、系統電源３０の交流周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚの何れに対しても同じアルゴリズムが適用できる場合として、停電判定処理の最小繰返周期を系統電源の交流周波数８サイクル分の自然数Ｎ倍の時間とし、基準分をＮ分とすればよい。
【００４３】
以上、本発明装置１による停電判定処理によれば、インバータ３が発電機２の停止時に待機状態にあって、発電機２の始動開始後に停電判定処理を開始する場合、高密度連系状態の複数の系統連系発電装置２０の夫々が、始動後の内部時刻信号Ｔによって定まる同期タイミングに同期して、停電判定処理を開始すれば、相互間の同期が自動的に調整される。
【００４４】
また、インバータ３が発電機２の運転状態に拘らず常時通電状態である場合は、本発明装置１による停電判定処理によれば、高密度連系状態の複数の系統連系発電装置２０間で、内部時刻信号Ｔによって定まる同期タイミングに同期して、夫々が一旦停電判定処理を開始すれば、以後改めて同期を取り直す必要がなく、相互間の同期が自動的に調整される。
【００４５】
以下に、別の実施形態につき説明する。
【００４６】
〈１〉上記実施形態では、位相シフト方式の停電判定処理の最小繰返周期を１６サイクルとし、同期タイミングを２分おきに設定したが、停電判定処理の最小繰返周期及び同期タイミングは、上記実施形態の設定に限定されるものではない。例えば、停電判定処理の最小繰返時間と１分の最小公倍数で定まる基準分おきに同期タイミングを発生させるようにすれば、各系統連系発電装置２０間で、内部時刻信号Ｔにより、毎時基準分の所定秒（例えば、０秒）を認識することで、上記同期タイミングを発生することができる。
【００４７】
〈２〉上記実施形態では、能動的方式の停電判定処理として位相シフト方式による判定アルゴリズムを説明したが、能動的方式は必ずしも位相シフト方式に限定されるものではない。他の能動的方式でも、能動信号（変動信号）注入時と非注入時との間の物理量の変化を検出するアルゴリズムを採用して、予め同期をとるタイミングについてルールを設定しておけば、内部時刻信号Ｔに基づいて発生する同期タイミングによる同期が可能となり、系統連系発電装置２０間の相互干渉の回避が可能となる。
【００４８】
〈３〉上記実施形態では、本発明装置１による能動的方式の単独運転検出処理ついて説明したが、本発明装置１は、能動的方式の単独運転検出処理に加えて、受動的方式の単独運転検出処理を実行可能に構成されているのがより好ましい。
【００４９】
〈４〉上記実施形態では、インバータ３は、周波数６０Ｈｚの単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖを出力する場合を想定したが、インバータ３の交流出力の電気方式、出力電圧、周波数は、上記実施形態の電気方式、出力電圧、周波数に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る単独運転防止装置及び単独運転防止対象の系統連系発電装置の一実施形態を示す回路ブロック図
【図２】本発明に係る単独運転防止装置による能動的方式の停電判定処理（単独運転検出処理）の一例を示すフローチャート
【図３】本発明に係る単独運転防止装置による能動的方式の停電判定処理（単独運転検出処理）の同期タイミングの一例を説明するタイミング波形図
【符号の説明】
【００５１】
１：      本発明に係る単独運転防止装置
２：      発電機
３：      インバータ（電力変換装置）
４：      停電判定処理手段
５：      時刻信号発生手段
６：      位相差設定部
７：      位相差検出部
８：      停電判定部
９：      記憶部
１０：    受信部
１１：    標準時刻変換手段
１２：    ＤＣ／ＡＣ変換部
１３：    連系継電器
１４：    電流検出器
１５：    電圧検出器
１６：    ブリッジ回路
１７：    ゲート駆動部
１８：    制御部
２０：    系統連系発電装置
３０：    系統電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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