(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の配電線に接続され前記配電線との連系点における電気量に基づいて分散電源で発電した直流電力を電力変換装置で交流電力に変換したり前記配電線の交流電力を直流電力に変換したりすると共に運転状態信号を通信回線に送出し異常時または解列指令を受信したときは前記電力変換装置を停止させる複数台の分散型電源装置と、前記分散型電源装置からの運転状態信号を通信回線を介して受信し通常運転中に停止した分散型電源装置または異常状態を示した分散型電源装置から送られるデータに基づいて停止原因または異常原因を判定すると共に故障位置を判定するメーカ側サービス用コンピュータと、前記配電線系統の管理上必要な場合に前記分散型電源装置に対して解列指令を出力すると共に各々の前記分散型電源装置の発電出力電力を前記通信回線から受信し前記分散型電源装置全体の発電量を監視する配電線管理用コンピュータとを備えたことを特徴とする系統連係分散型電源システム。
【請求項２】
前記分散型電源装置がディーゼル発電機との連系運転を行う場合には、前記ディーゼル発電機が起動した後の予め定められた期間は、前記運転制御手段は前記配電線との連系点の電圧および周波数の異常判定値を通常値よりも検出感度を鈍くした異常判定値に変更して運転を継続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の系統連系分散型電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に複数台の分散型電源装置を接続して連系運転する系統連系分散型電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統に分散型電源装置を接続して連系運転を行い、需要家負荷に電力を供給する方式が採用されている。図４に分散型電源装置を接続した電力系統の配電線系統を示す。配電線１は電力系統２の一部をなし、配電線１には需要家負荷３ａ〜３ｃ及び分散型電源装置４が並列に接続されている。
【０００３】
分散型電源装置４としては、太陽電池、風力発電装置、蓄電池、フライホイール電力貯蔵装置などが用いられ、この分散型電源装置４が発生する直流電力を電力変換装置（インバータ）により５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力に変換し、商用の配電線１に電力を供給する。また、分散型電源装置４が蓄電池やフライホイール電力貯蔵装置である場合には、配電線１からの電力を電力変換装置（コンバータ）により直流に変換し蓄積したりする。
【０００４】
これらの分散型電源装置４の単独の容量は、一般に数ｋＷから数ＭＷ程度であり、電力系統２の配電容量と比べると小規模である。今後、分散型電源装置４の設置件数が増加し、分散型電源装置４の合計の出力電力容量が、例えば、配電線１の柱上変圧器の容量の数十％またはそれ以上を占めるようになることも予想されている。
【０００５】
このような小規模の分散型電源装置４を、複数台、配電線系統に連系して運用する場合に、それぞれの分散型電源装置４は配電線系統の電力品質や保護安全対策を妨げないように協調をとって発電を行うことが重要となる。
【０００６】
また、これらの分散型電源装置４は、その一つ一つの電源が発電を行うシステムであるから、日常の点検を行い、故障を防いで稼動率を上げると共に、分散型電源装置４から直流電流などの異常な出力が出て電力系統２に対して有害な状態となることを防ぐ必要がある。それと同時に、配電線系統側では、これら分散型電源装置４が全体として発電している出力電力容量を把握し、火力発電所や水力発電所など既存の発電システムの発電量に反映する必要がある。
【０００７】
また、電力系統側での故障によって一時的に配電を止め、事故箇所を特定しその事故箇所を分離してから送電を再開するような制御動作に対して、分散型電源装置４が悪影響を与えないようにする必要がある。
【０００８】
系統に連系する分散型電源装置４の数が増えると、分散型電源装置４全体の運転状況を掴み、また、万が一、配電線系統で事故が起きて、送電を止めた場合等には、全ての分散型電源装置４に対して、発電運転を停止しかつ配電線系統から電路を切り離す手段をとることが必要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、多数の分散型電源装置４の全てを確実に解列できるようにするためには、全ての分散型電源装置４に対して配電線系統から解列させるための信号を分配しなければならない。つまり、全ての分散型電源装置４に対して専用の信号ケーブルを設置し、かつ分散型電源装置４側にそれぞれ受信装置を設けることが必要である。従って、設備コストが高くなり、分散型電源装置４のの経済性を下げてしまう。また、分散型電源装置４の設置件数が増えると、その全ての分散型電源装置４の適切な点検や修理を行うことが困難となる。
【００１０】
本発明の目的は、電力配電線系統に多数連系された分散型電源装置の異常検出を容易に行える系統連系分散型電源システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる系統連係分散型電源システムは、電力系統の配電線に接続され前記配電線との連系点における電気量に基づいて分散電源で発電した直流電力を電力変換装置で交流電力に変換したり前記配電線の交流電力を直流電力に変換したりすると共に運転状態信号を通信回線に送出し異常時または解列指令を受信したときは前記電力変換装置を停止させる複数台の分散型電源装置と、前記分散型電源装置からの運転状態信号を通信回線を介して受信し通常運転中に停止した分散型電源装置または異常状態を示した分散型電源装置から送られるデータに基づいて停止原因または異常原因を判定すると共に故障位置を判定するメーカ側サービス用コンピュータと、前記配電線系統の管理上必要な場合に前記分散型電源装置に対して解列指令を出力すると共に各々の前記分散型電源装置の発電出力電力を前記通信回線から受信し前記分散型電源装置全体の発電量を監視する配電線管理用コンピュータとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明に係わる系統連係分散型電源システムは、請求項１の発明において、前記分散型電源装置がディーゼル発電機との連系運転を行う場合には、前記ディーゼル発電機が起動した後の予め定められた期間は、前記運転制御手段は前記配電線との連系点の電圧および周波数の異常判定値を通常値よりも検出感度を鈍くした異常判定値に変更して運転を継続するようにしたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる系統連系分散型電源システムの構成図である。
【００２６】
図１において、各々の分散型電源装置４は、電力系統２の配電線１にそれぞれ分岐配電線５を介して接続されている。一方、各々の分散型電源装置４は、各々の分岐通信線１０を介して通信回線９に接続されており、この通信回線９にはメーカ側サービス用コンピュータ７および配電線管理用コンピュータ８が接続されている。メーカ側サービス用コンピュータ７は、分散型電源装置４からの通信回線９を介して得られる運転状態信号に基づいて分散型電源装置４の異常判定を行うものであり、また、配電線管理用コンピュータ８は、配電線系統の管理上必要な場合に分散型電源装置４に対して解列指令を出力するものである。ここで、通信回線９としては、インターネットを用いる公衆電話回線を用いる。
【００２７】
また、分散型電源装置４は、配電線１に電力を供給したり配電線１からの電力を蓄積したりするための分散型電源１１を有している。この分散型電源１１は太陽電池、風力発電装置、蓄電池、フライホイール電力貯蔵装置などで構成され、通常直流電力を蓄積するようになっている。
【００２８】
従って、分散型電源１１の直流電力は電力変換装置１２により交流電力に変換されて配電線１に供給され、また、分散型電源１１が蓄電池、フライホイール電力貯蔵装置などであるときは、電力変換装置１２で配電線１の交流電力を直流電力に変換して蓄積する。
【００２９】
この電力変換装置１２は運転制御手段１３で運転制御される。すなわち、運転制御手段１３は、電気量検出器１４で検出された配電線１との連系点における電気量に基づいて電力変換装置１２のゲート制御を行い融通する電力量を制御すると共に周波数変換を行う。そして、その運転状態を示す運転状態信号を通信インターフェース６を介して通信回線９に送出する。また、通信インターフェース６は通信回線９を介して配電線管理用コンピュータ８からの解列指令やメーカ側サービス用コンピュータ７からの各種指令を受信する。
【００３０】
運転制御手段１３は分散型電源装置４が異常となったときや配電線管理用コンピュータ８から解列指令を受信したときは、電力変換装置１２を停止させ、また、メーカ側サービス用コンピュータからの各種指令に基づいて、その指令に従った演算を行う。
【００３１】
次に、分散型電源装置４の通信インターフェース６から通信回線９に送出される運転状態信号には、各々の分散型電源装置固有の識別信号が付されて送出される。ここで、運転状態信号とは、分散型電源装置４の運転／停止状態、運転出力電力、連系点の電圧、連系点の高調波歪率、停止した場合の原因内訳などであり、分散型電源装置４の内部の各部開閉器の投入状態、電力変換装置１２のゲートパルス発生の有無なども含まれる。
【００３２】
分散型電源装置４を配電線１に接続して運転するときには、分散型電源装置４の電力変換装置１２は、運転制御手段１３により配電線１側へ流出する高調波および逆潮流による配電線１の電圧上昇を十分低いものとし、配電線１に影響を及ぼさないように交流出力を調整する。そして、予め設定した高調波歪率あるいは出力電圧を越えた運転値を計測した場合には、電力変換装置１２を自動的に停止させる。
【００３３】
分散型電源装置４を配電線１に連系して使うときには、分散型電源装置４の電気量検出器１４により連系点の電圧や周波数を検出し、異常値が計測された場合には分散型電源装置４を停止させる。ここで、分散型電源装置４側には時に異常が無く、例えば何らかの原因によって配電線電圧が高くなったり、また、配電線１の高調波歪みが増えてその影響により分散型電源装置４の電力変換装置１２の出力電流に含まれる高調波電流歪みが増える場合がある。このような場合に、分散型電源装置４が停止しても、分散型電源装置４側の故障により停止したかのように見えると、分散型電源装置４の保守点検を行う業者による分散型電源装置４の設置現場への出張と点検が必要になる。
【００３４】
そこで、通信インターフェース６は、分散型電源装置４が停止すると、その分散型電源装置４が接続される配電線１の電圧と配電線電圧の高調波電圧あるいは電圧波形データを自動的に通信回線９に送出する。その情報はメーカ側サービス用コンピュータ７により受信され、メーカ側サービス用コンピュータ７では、オペレータが操作して、分散型電源装置４から送られたデータの情報と、メーカ側サービス用コンピュータ７内部の記憶装置に予め登録されたその分散型電源装置４に関する型式、定格、運転データを参照し、過去の停止事例、他の類似機種での停止事例、補足事項などから、候補となる停止原因を複数件、特定する。
【００３５】
次に、この複数の候補要因のいずれかが第一の要因であるかを確認する。つまり、メーカ側サービス用コンピュータ７を操作するオペレータにより、該当する分散型電源装置４の電圧異常や高調波異常により分散型電源装置４が停止することを決める設定値が、どの値に設定されているか、波形が異常でないか、周辺のスイッチ類が正常に投入されているか、などの情報を分散型電源装置４側から送信させるように、通信回線９を介して分散型電源に指示しデータを回収する。このデータをオペレータが検討し、判断することによって、停止が分散型電源装置４の外部の電気的な環境による一時的なものであるか、分散型電源装置４の内部の故障による持続的なものであるかを決定する。
【００３６】
次に、分散型電源装置４が故障していることが判明した場合、メーカ側サービス用コンピュータ７のオペレータは、分散型電源装置４の内部の主回路部分あるいは、運転制御手段１３の部分のいずれかの部位で、あるいは、どの制御基板のどの部品が故障しているかを調べるため、制御基板内におかれた制御イベントを記録する記憶装置の情報を通信回線９を介してメーカ側サービス用コンピュータ７に回収する。この情報を調べ、可能な範囲で故障部位を特定する。メーカ側のサービス要員は、この特定作業により明らかとなった修理交換部品を準備し、検索された情報を得た上で現場へ出張し該当部品の修理を行う。また、交換部品が分散型電源装置４を設置したユーザーでも容易に交換できるということが確認される場合には、該当する部品をユーザーへ輸送するだけで修理が可能である。
【００３７】
このように、多数の分散型電源装置４が電力系統２に接続された状態で、個々の分散型電源装置４が故障したときに、メーカ側のサービス要員が故障原因の調査に出張する以前に、可能な範囲で故障あるいは外部要因による停止の原因を特定し、考えられる対策を検討し準備してから対応することができるので、迅速なサービス対応と運転再開の待ち時間を減らすことが可能となる。
【００３８】
ここで、メーカ側サービス用コンピュータ７をオペレータが操作し、必要なデータを回収する方式を説明したが、オペレータが操作し判断を行う前に、コンピュータ内部のプログラムで、同様な分散型電源装置４の固有データの検索、運転を停止した原因候補の要因特定、必要と考えられる復旧処理、交換部品の決定を自動的に行うことも可能である。
【００３９】
そして、通信回線９を介して分散型電源装置４の運転出力電力の計測データを配電線管理用コンピュータ８に送ることにより、刻々の分散型電源装置４全体の発電出力とその全体傾向を知ることができる。
【００４０】
また、配電線１側で計画的に停電作業があるような場合には、通信回線９を介して配電線管理用コンピュータ８から分散型電源装置４の通信インターフェース６にその情報を送り、分散型電源装置４の使用者にメッセージを伝えたり、必要によっては停電中に分散型電源装置４を強制的に自立運転させることを可能とする。
【００４１】
さらに、配電線で万が一、異常があり、配電線１への送電を停止した時には、通信回線９を介して全ての分散型電源装置４に、配電線系統から解列し運転を停止して、配電線１に電力を送らないように指示を出すこともできる。ただし、このような急速な対応を要する場合には、情報を次々に受け渡していくようなインターネットを用いる公衆電話回線では時間がかかりすぎて危険である。
【００４２】
そこで、解列指令のような迅速な対応を要する信号を送るためには、例えば電力配電線を用いた信号送信などを使って高速に信号を送る。これに対して、通常の運転時のデータや停止後の状況の検討に使うデータのやり取りには、数秒オーダー以上の時間がかかっても特に問題は無いのでインターネットを用いる公衆電話回線を使うことが可能である。
【００４３】
例えば、通信回線９として通信事業用の公衆回線でなく、ケーブルテレビジョンのための回線、あるいは配電線制御の自動化のために設置される光ケーブルを用いる。通信回線９が光ケーブルの場合には、架線として張られた電柱上に、光−アナログの変換装置を設置し、アナログの電気信号線を個別の分散型電源装置４へ分岐する。
【００４４】
また、需要家が自己の負荷を賄うために分散型電源装置４を設置している場合には、その分散型電源装置４は小型の分散型電源装置４である。すなわち、その分散型電源装置４は電力会社の変電所に設置された数十ｋＷ以上の中・大型電源ではなく、工場やビルに設置された数十ｋＷ程度の中規模あるいは個人住宅に設置された数ｋＷの小型の分散型電源装置４である。
【００４５】
これらの分散型電源装置４は、個人需要家に設置されているものなので、電力会社に設置される分散型電源装置４のように専用の通信回線９を用いることは少なく、むしろ上述したような、一般に普及している通信回線９あるいは公衆電話回線が用いられる。
【００４６】
図２は、分散型電源装置４の運転制御手段１３の演算処理内容を示すフローチャートである。図２において、分散型電源装置４の運転制御手段１３は、通信回線９を介して外部から解列指令が入力されているか否かを判定し（Ｓ１）、解列指令が入力されていないときは、運転状況連絡プログラムを実行する（Ｓ２）。つまり、運転状況連絡プログラムの実行により分散型電源装置４の出力電力値を計測して通信回線９へその出力電力値を送り出す。一方、通信回線９を介して解列指令が入力されると、割り込み処理プログラムを実行し（Ｓ３）、分散型電源装置４内部の電力変換装置１２を停止し、連系点を解列する処理を行う。
【００４７】
そして、解列が完了すると分散型電源装置４の運転制御手段１３は運転状況連絡プログラムを起動し解列完了信号を通信回線９へ送り出す。その後に、定期点検などで長期の停止操作を行うか否かを判定し（Ｓ４）、長期の停止操作である場合にはこのプログラムを終了する（Ｓ５）。
【００４８】
図３は、図２のステップＳ２の運転状況連絡プログラム部分の演算内容を示すフローチャートである。図３において、常時は、分散型電源装置４の発電出力電力や充電消費電力などの常時運転データを収集し通信回線９に送信を行う（Ｓ１１）。また、太陽光発電システムなどでほとんど運転員による日常点検が行われないようなシステムでは、毎日の運転開始前の日の出の時または定時刻に、電力変換装置１２内の運転設定値、保護設定値、その他の制御装置の状況確認を行い、その後、運転プログラムを起動する（Ｓ１２）。また、分散型電源装置４の運転プログラムが正常に起動した後に、前日の一日の発電電力量、停止の発生状況などの必要なデータを通信回線を介して自動発信する（Ｓ１３）。
【００４９】
ここで、運転開始前のシステム確認中や運転プログラムの処理中にシステムの異常が検出されると（Ｓ１４）、それ以上、起動操作を行うことを禁止し、連系スイッチなどが自動的に投入することがないようにインターロックをとると共に、異常発生とその箇所などの異常状況を知らせる信号を通信回線９へ発信する（Ｓ１５）。一方、システムが正常であると判断した場合には、運転を開始または運転を継続する（Ｓ１６）。
【００５０】
次に、分散型電源装置４を設置した場所と同一の構内にディーゼル発電機などの回転機電源を設置し、分散型電源装置４とディーゼル発電機とを並列して使うように構成する場合がある。ディーゼル発電機は電力系統が万が一、停電した場合に、所内の非常電源を確保するために使われる。
【００５１】
この場合、所内の配電線を電力系統からの受電点で切離し、ディーゼル発電機が起動する。すなわち、ディーゼル発電機の回転エンジンが起動して運転を始めると、その回転数が定常値に達するまでの期間は周波数が一定しない。また、非常負荷が選択投入されるとディーゼル発電機の負荷が変動するので、発電機出力の電圧と周波数が変動する。
【００５２】
この変動の度合いは、電力系統が所内配電線系統と接続されている時よりも大きくなるので、分散型電源装置４の電圧や周波数の保護整定値に掛り、保護動作が働いて分散型電源装置４を停止し解列する可能性がある。分散型電源装置４が解列すると、ディーゼル発電機の負荷がますます増えるので、ディーゼル発電機の回転数が下がり、ディーゼル発電機も周波数低下で停止してしまう場合が考えられる。
【００５３】
そこで、所内電源が配電線系統から解列されて、ディーゼル発電機が運転を開始したときは、その運転開始信号を所内の連系点の遮断機の接点信号とディーゼル発電機の起動信号とから受信し、この信号を受信した時には、予め定められた期間だけ、分散型電源装置４の電圧や周波数の保護整定値を通常値よりも弛めた値にし、分散型電源装置４が停止し解列しにくくする。
【００５４】
この場合、受電点の解列信号（接点信号）やディーゼル発電機の起動信号に加えて、配電線系統から停電を知らせる信号を発信し、これを受信して停電とディーゼル発電機が起動したことの判定に使うことも可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、多数の分散型電源装置を電力系統の配電線に接続して使う系統連系型分散型電源システムにおいて、個々の分散型電源装置の運転状況や故障状況または停止の原因などのデータを、通信回線を介して集め、また配電線側の万が一の故障などにより分散型電源装置を全て配電線から解列するための信号を発信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる系統連系分散型電源システムの構成図。
【図２】本発明の実施の形態における分散型電源装置の運転制御手段の演算処理内容を示すフローチャート。
【図３】図２に示したステップＳ２の演算処理内容を示すフローチャート。
【図４】従来例による分散型電源装置を接続した電力系統の配電線系統の説明図。
【符号の説明】
１  配電線
２  電力系統
３  需要家負荷
４  分散型電源装置
５  分岐配電線
６  通信インターフェース
７  メーカ側サービス用コンピュータ
８  配電線管理用コンピュータ
９  通信回線
１０  分岐通信線
１１  分散型電源
１２  電力変換装置
１３  運転制御手段
１４  電気量検出器
【図１】
0003892547.tif 000002
【図２】
0003892547.tif 000003
【図３】
0003892547.tif 000004
【図４】
0003892547.tif 000005