(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、
有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、
前記電力系統の系統インピーダンスＺを推定し、有効電力ＰＧ、無効電力ＱＧ、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘ、前記比Ｒ／Ｘに関する所定の２値ＲＢＸＬ、ＲＢＸＨ（ただし、ＲＢＸＬ＜ＲＢＸＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１０）に基づいた無効電力ＱＧを出力するように、前記電力発生手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする分散型電源。
【数１】
0004968105.tif 000017
【請求項２】
前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が電力発生手段の出力容量を越えようとするときには、前記出力容量を越えないように前記電力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源。
【請求項３】
前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が無効電力に関する所定の上限値を上回ろうとするときには、無効電力を前記上限値に設定するように前記電力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源。
【請求項４】
前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が無効電力の下限値を下回ろうとするときには、無効電力を前記下限値に設定するように前記電力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源。
【請求項５】
前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が力率の上限値を上回ろうとするときには、無効電力が当該力率の上限値を保つように前記電力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源。
【請求項６】
前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が力率の下限値を下回ろうとするときには、前記力率の下限値を保つように前記電力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源。
【請求項７】
前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力の方向が反転しようとするときには、前記無効電力をゼロに設定するように前記電力発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源。
【請求項８】
既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、
有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、
連系点電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電力系統の系統インピーダンスを推定し、有効電力ＰＧ、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘ、前記比Ｒ／Ｘに関する所定の２値ＲＢＸＬ、ＲＢＸＨ（ただし、ＲＢＸＬ＜ＲＢＸＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１４）に基づいた無効電力ＱＧＲＸと、
有効電力ＰＧ、前記電力系統の系統インピーダンス推定値Ｚ、前記系統インピーダンスＺに関する所定の２値ＺＬ、ＺＨ（ただし、ＺＬ＜ＺＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１５）に基づいた無効電力ＱＧＺと、
連系点電圧Ｖ、有効電力ＰＧ、連系点電圧Ｖに関する所定の２値ＶＬ、ＶＨ（ただし、ＶＬ＜ＶＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１６）に基づいた無効電力ＱＧＶと、
重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる下記関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように、前記電力発生手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする分散型電源。
【数２】
0004968105.tif 000018
【請求項９】
既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、
有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、
連系点電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電力系統の系統インピーダンスを推定し、
系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが前記比Ｒ／Ｘに関する所定の下限値と上限値とによって規定される範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように演算された無効電力ＱＧＲＸと、
前記電力系統の系統インピーダンス推定値Ｚの絶対値が前記系統インピーダンスＺの絶対値に関する所定の下限値と上限値とによって規定される許容インピーダンス範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように演算された無効電力ＱＧＺと、
前記電圧検出手段が検出した連系点電圧が所定の下限値と上限値とによって規定される許容電圧範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように演算された無効電力ＱＧＶと、
重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる下記関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように、前記電力発生手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする分散型電源。
【数３】
0004968105.tif 000019
【請求項１０】
制御手段は、無効電力ＱＧＲＸまたは無効電力ＱＧＺまたは無効電力ＱＧＶを演算するにあたって、それぞれの前記上限値を超える場合には、前記上限値に相当する無効電力を演算し、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように前記電力発生手段を制御する
ことを特徴とする請求項９記載の分散型電源。
【請求項１１】
制御手段は、無効電力ＱＧＲＸまたは無効電力ＱＧＺまたは無効電力ＱＧＶを演算するにあたって、それぞれの前記下限値を下回る場合には、前記下限値に相当する無効電力を演算し、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように前記電力発生手段を制御する
ことを特徴とする請求項９または１０記載の分散型電源。
【請求項１２】
制御手段は、連系点系統電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が電力発生手段の出力容量を越えようとするときには、前記当該出力容量を越えないように前記電力発生手段を制御する
ことを特徴とする請求項９ないし１１いずれか一記載の分散型電源。
【請求項１３】
既存の電力系統に代えて、電力系統から自立して運転している系統あるいは電力系統と連系して運転している系統と連系して電力を負荷に供給することを特徴とする請求項１ないし１２いずれか一記載の分散型電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散型電源に関し、特に、連系点電圧を制御する分散型電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、風力発電装置や太陽電池等の分散型電源が既存の配電系統と連系して需要家に電力を供給することが行われている。そして、このような分散型電源を電力系統に連系する場合の技術要件のうち、電圧、周波数等の電力品質を確保していくために必要な事項が、経済産業省から「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」として、策定されている。
分散型電源とは、その発電形態、規模、設置者を問わず、需要場所の近くに設置される発電設備のことを指す。例えば、自然エネルギーを利用した太陽光発電設備、風力発電設備などや、燃料を利用したエンジン発電システムやガスタービン発電システム、燃料電池、廃棄物発電設備、バイオマス発電設備などが挙げられる。また、これらのみならず、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄電池（ＮＡＳ電池）、フライホイール、超電導エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ）などの電力やエネルギーを貯蔵し放出するものなども分散型電源の概念に含まれる。
【０００３】
一方、電気事業者には、供給する電気の電圧が電気事業法及び経済産業省令によって維持すべき値として規定されており、上記ガイドラインでは、低圧需要家の電圧を適正値に維持するための対策として、分散型電源からの逆潮流により低圧需要家の電圧が適正値を逸脱して上昇するおそれがあるときは、分散型電源の無効電力制御機能または出力制御機能により自動的に電圧を調整する対策を行うことが記載されている。
なお、分散型電源に関する系統点電圧の制御技術の１つとして、例えば下記特許文献１がある。
【非特許文献１】電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン（資源エネルギー庁）
【特許文献１】特開２００５−１６０１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人は、上述した従来技術に鑑み、分散型電源の有効電力に起因する連系点電圧の変動を低コストな手法で抑制し得る発明を、特願２００７−０９９６７７として出願している。この特願２００７−０９９６７７には、電力系統の系統インピーダンスＺを推定し、系統インピーダンスの推定値Ｒ＋ｊＸ、有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧからなる下記関係式（１８）に基づいて連系点電圧の変動を最小化する無効電力ＱＧの最適値を求め、この最適値を所定の力率下限値に制限して連系点に出力することにより、有効電力ＰＧに起因する連系点電圧Ｖの電圧変動を最小限に抑える無効電力制御手法（一定リミッタ付Ｚカメレオン方式）を採用する分散型電源が記載されている。
【０００５】
【数１】
0004968105.tif 000002
【０００６】
この方式によれば、推定した系統インピーダンスにおけるリアクタンス分に対する抵抗分の割合が大きいほど、有効電力に対する連系点電圧下げ方向の無効電力の割合が大きくなるように、分散型電源の出力を制御できるが、配電線においてはリアクタンス分に比べ抵抗分の割合が一般的に大きいため、ほとんどの分散型電源において推定した系統インピーダンスにおけるリアクタンス分に対する抵抗分の割合が非常に大きな値となって、所定の力率下限値を既存の配電系統で許容される値（例えば０．８５）に設定した場合、事実上力率下限値での動作となり、リアクタンス分に対する抵抗分の割合に応じた制御ができなくなる恐れがあった。逆に、リアクタンス分に対する抵抗分の割合に応じた制御を行うように力率下限値を設定した場合、力率下限値が非常に小さな値となり、これに対応するため、分散型電源の連系用インバータの容量を非常に大きくする必要があり、インバータのコストが大となるという欠点があった。
【０００７】
また、この特願２００７−０９９６７７には、電力系統の系統インピーダンスＺを推定し、有効電力ＰＧ、無効電力ＱＧ、系統インピーダンス推定値Ｚ、系統インピーダンスＺに関する下限値ＺＬと上限値ＺＨ（ただし、ＺＬ＜ＺＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１２）に基づいた無効電力ＱＧを連系点に出力することにより、有効電力ＰＧに起因する連系点電圧Ｖの電圧変動を最小限に抑える無効電力制御手法（系統インピーダンス依存Ｚカメレオン方式）を採用する分散型電源が記載されている。
【０００８】
【数２】
0004968105.tif 000003
【０００９】
図６は、上記のような系統インピーダンス依存Ｚカメレオン方式による無効電力ＱＧの制御手法の特徴を示す模式図である。この図６に示されているように、系統インピーダンスＺが下限値ＺＬと上限値ＺＨとの間にある場合は、系統インピーダンスＺの変化に対して無効電力ＱＧを上記関係式（１２）に基づいて直線的に変化させるが、系統インピーダンスＺが上限値ＺＨを越える場合には、無効電力ＱＧを力率０．８５に相当するものに固定し、また、系統インピーダンスＺが下限値ＺＬを下回る場合には、無効電力ＱＧを力率１に相当するものに固定する。
【００１０】
ところで、無効電力の制御手法において、系統インピーダンスのリアクタンス分と抵抗分の比と、有効電力と無効電力の比とを等しくすることが連系点電圧を補償する上で最も理想的であるが、系統インピーダンス依存Ｚカメレオン方式では系統インピーダンス推定値Ｚの絶対値のみを問題としているため、理想的な無効電力の制御手法とは言えず、系統インピーダンスのリアクタンス分と抵抗分の比に応じた制御ができなかった。
【００１１】
このように、上記特願２００７−０９９６７７では、いずれの方式においても、系統インピーダンスのリアクタンス分と抵抗分の比に応じた制御を行いつつ分散型電源の容量（特に内蔵するインバータの容量）を抑えて低コスト化を図るという観点から改善の余地があった。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、分散型電源の有効電力に起因する連系点電圧の変動をさらに低コストな手法によって効果的に抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、分散型電源に係わる第１の解決手段として、既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、前記電力系統の系統インピーダンスを推定し、当該推定した系統インピーダンスにおけるリアクタンス分に対する抵抗分の割合が大きいほど、有効電力に対する連系点電圧下げ方向の無効電力の割合が大きくなるように、前記電力発生手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【００１４】
また、分散型電源に係わる第２の解決手段として、既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、前記電力系統の系統インピーダンスＺを推定し、有効電力ＰＧ、無効電力ＱＧ、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘ、前記比Ｒ／Ｘに関する所定の２値ＲＢＸＬ、ＲＢＸＨ（ただし、ＲＢＸＬ＜ＲＢＸＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１０）に基づいた無効電力ＱＧを出力するように、前記電力発生手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【００１５】
【数３】
0004968105.tif 000004
【００１６】
また、分散型電源に係わる第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が電力発生手段の出力容量を越えようとするときには、前記出力容量を越えないように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００１７】
また、分散型電源に係わる第４の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が無効電力に関する所定の上限値を上回ろうとするときには、無効電力を前記上限値に設定するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００１８】
また、分散型電源に係わる第５の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が無効電力の下限値を下回ろうとするときには、無効電力を前記下限値に設定するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００１９】
また、分散型電源に係わる第６の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が力率の上限値を上回ろうとするときには、無効電力が当該力率の上限値を保つように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００２０】
また、分散型電源に係わる第７の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が力率の下限値を下回ろうとするときには、前記力率の下限値を保つように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００２１】
また、分散型電源に係わる第８の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記制御手段は、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力の方向が反転しようとするときには、前記無効電力をゼロに設定するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００２２】
さらに、分散型電源に係わる第９の解決手段として、既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、連系点電圧を検出する電圧検出手段と、前記電力系統の系統インピーダンスを推定し、有効電力ＰＧ、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘ、前記比Ｒ／Ｘに関する所定の２値ＲＢＸＬ、ＲＢＸＨ（ただし、ＲＢＸＬ＜ＲＢＸＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１４）に基づいた無効電力ＱＧＲＸと、有効電力ＰＧ、前記電力系統の系統インピーダンス推定値Ｚ、前記系統インピーダンスＺに関する所定の２値ＺＬ、ＺＨ（ただし、ＺＬ＜ＺＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１５）に基づいた無効電力ＱＧＺと、連系点電圧Ｖ、有効電力ＰＧ、連系点電圧Ｖに関する所定の２値ＶＬ、ＶＨ（ただし、ＶＬ＜ＶＨ）及び力率cosφからなる下記関係式（１６）に基づいた無効電力ＱＧＶと、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる下記関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように、前記電力発生手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【００２３】
【数４】
0004968105.tif 000005
【００２４】
また、分散型電源に係わる第１０の解決手段として、既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、前記電力系統の系統インピーダンスＺを推定し、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが前記比Ｒ／Ｘに関する所定の下限値と上限値とによって規定される範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように、前記電力発生手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【００２５】
また、分散型電源に係わる第１１の解決手段として、上記第１０の解決手段において、制御手段は、前記上限値を超える場合には、前記上限値に相当する無効電力を出力するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００２６】
また、分散型電源に係わる第１２の解決手段として、上記第１０または第１１の解決手段において、制御手段は、前記下限値を下回る場合には、前記下限値に相当する無効電力を出力するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００２７】
また、分散型電源に係わる第１３の解決手段として、既存の電力系統と連系して電力を負荷に供給する分散型電源であって、有効電力及び無効電力を発生して連系点に出力する電力発生手段と、連系点電圧を検出する電圧検出手段と、前記電力系統の系統インピーダンスを推定し、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが前記比Ｒ／Ｘに関する所定の下限値と上限値とによって規定される範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように演算された無効電力ＱＧＲＸと、前記電力系統の系統インピーダンス推定値Ｚの絶対値が前記系統インピーダンスＺの絶対値に関する所定の下限値と上限値とによって規定される許容インピーダンス範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように演算された無効電力ＱＧＺと、前記電圧検出手段が検出した連系点電圧が所定の下限値と上限値とによって規定される許容電圧範囲にある場合は、有効電力に対する無効電力の割合を、前記下限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を減少させる方向に変化させ、逆に前記上限値に近いほど連系点電圧下げ方向の無効電力を増加させる方向に変化させるように演算された無効電力ＱＧＶと、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように、前記電力発生手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【００２８】
また、分散型電源に係わる第１４の解決手段として、上記第１３の解決手段において、制御手段は、無効電力ＱＧＲＸまたは無効電力ＱＧＺまたは無効電力ＱＧＶを演算するにあたって、それぞれの前記上限値を超える場合には、前記上限値に相当する無効電力を演算し、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００２９】
また、分散型電源に係わる第１５の解決手段として、上記第１３または第１４の解決手段において、制御手段は、無効電力ＱＧＲＸまたは無効電力ＱＧＺまたは無効電力ＱＧＶを演算するにあたって、それぞれの前記下限値を下回る場合には、前記下限値に相当する無効電力を演算し、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３とからなる関係式（１７）を基に算出された無効電力ＱＧを出力するように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００３０】
また、分散型電源に係わる第１６の解決手段として、上記第１０ないし第１５の解決手段において、制御手段は、連系点系統電圧下げ方向の無効電力が大きくなることにより電力発生手段から連系点に出力される無効電力が電力発生手段の出力容量を越えようとするときには、前記当該出力容量を越えないように前記電力発生手段を制御する、という手段を採用する。
【００３１】
また、分散型電源に係わる第１７の解決手段として、上記第１ないし第１６の解決手段において、既存の電力系統に代えて、電力系統から自立して運転している系統あるいは電力系統と連系して運転している系統と連系して電力を負荷に供給する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、電力系統の系統インピーダンスを推定し、当該推定した系統インピーダンスにおけるリアクタンス分に対する抵抗分の割合が大きいほど、有効電力に対する連系点電圧下げ方向の無効電力の割合が大きくなるように電力発生手段を制御する。つまり、系統インピーダンスの抵抗分とリアクタンス分との比に応じた無効電力出力を行いながら（連系点電圧を補償する上で最も理想的な無効電力制御手法に準じた手法により無効電力出力を行いながら）、同時に無効電力を発生する電力発生手段（例えばインバータ）の容量を抑制することができ、その結果、分散型電源の有効電力に起因する連系点電圧の変動抑制に関するコストの低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る配電設備の系統図である。本第１実施形態は、自らが出力する有効電力ＰＧを定常的に制御し得ないタイプの分散型電源ＰＷ１を具備する配電設備に関する。
【００３４】
この図１において、符号Ｓは配電用変電所、Ｃ１は高圧配電線、Ｔ１、Ｔ２は配電用変圧器（柱上変圧器）、Ｃ２は低圧配電線、ＰＷ１は分散型電源、Ｌは負荷である。配電用変電所Ｓは高圧配電線Ｃ１を介して配電用変圧器Ｔ１、Ｔ２の一次側に接続されている。高圧配電線Ｃ１は、上記配電用変電所Ｓから出力された高圧電力（例えば６６００Ｖ）を配電用変圧器Ｔ１、Ｔ２まで伝送する。配電用変圧器Ｔ１、Ｔ２は、高圧配電線Ｃ１を介して供給された高圧電力を例えば１００Ｖや２００Ｖの低圧電力に電圧変換し低圧配電線Ｃ２に供給する。低圧配電線Ｃ２は、配電用変圧器Ｔ１、Ｔ２と負荷Ｌとの間に設けられており、低圧電力を負荷Ｌに供給する。
【００３５】
ここで、上記配電用変電所Ｓ、高圧配電線Ｃ１、配電用変圧器Ｔ１、Ｔ２及び低圧配電線Ｃ２は、市中にネットワーク状に敷設された既存の配電系統を構成している。これに対して、分散型電源ＰＷ１は、連系点において低圧配電線Ｃ２と接続されており、上記既存の配電系統と連系して負荷Ｌに低圧電力を供給するものである。また、負荷Ｌは、既存の配電系統に接続された全ての負荷を例示している。
【００３６】
このような分散型電源ＰＷ１は、図示するように、主な機能構成要素として電圧計１、電流計２、検出電力演算部３、最適出力電力演算部４、記憶部５、出力電流設定部６、出力電流制御部７、インバータ８、直流電源９及び連系リアクトル１０を備えている。電圧計１は、低圧配電線Ｃ２の連系点における電圧（連系点電圧Ｖ）を検出して検出電力演算部３に出力する。電流計２は、本分散型電源ＰＷ１の出力電流を検出して検出電力演算部３に出力する。
【００３７】
検出電力演算部３は、上記電圧計１から入力された連系点の電圧瞬時値及び上記電流計２から入力された出力電流瞬時値に基づいて分散型電源ＰＷ１から連系点に出力される出力電力（つまり有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧ）を演算し、検出電力として最適出力電力演算部４に出力すると共に、電圧計１から入力された連系点の電圧瞬時値に基づいて当該連系点の電圧の実効値演算を行い、連系点電圧の実効値（連系点電圧Ｖ）として最適出力電力演算部４に出力する。
【００３８】
最適出力電力演算部４は、検出電力演算部３から入力される検出電力（有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧ）と連系点電圧Ｖとを記憶部５に出力して記憶させる一方、当該記憶部５に記憶された連系点電圧Ｖ、有効電力ＰＧ、無効電力ＱＧ及び力率の下限値等に基づいてインバータ８の出力電力（有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧ）を電力指令値として出力電流設定部６に出力する。この電力指令値は、インバータ８から出力する有効電力ＰＧを指示する有効電力指令値と無効電力ＱＧを指示する無効電力指令値とからなる。なお、上記力率の下限値は、インバータ８から出力する無効電力ＱＧの上限を規定するものであり、既存の配電系統で許容される値（例えば０．８５）である。また、前記有効電力指令値は、直流電源９の発電電力に定常的に一致させる必要がある。
【００３９】
記憶部５は、上記最適出力電力演算部４から入力された検出電力（有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧ）及び連系点電圧Ｖを記憶すると共に、最適出力電力演算部４の読出要求に応じて読み出して最適出力電力演算部４に出力する。また、この記憶部５は、制御情報の１つとして、上述した力率の下限値を予め記憶している。
【００４０】
ここで、詳細は後述するが、上記最適出力電力演算部４は、上記無効電力指令値を生成するに当たり、既存の配電系統およびその上位系統を含めた系統インピーダンスＺを所定の推定手法を用いて推定し、この推定値と上記力率の下限値とに基づいて有効電力ＰＧをインバータ８から連系点に出力した場合の連系点電圧Ｖの変動を最小値に抑制し得ると共にインバータ８の最大出力容量を抑制し得る無効電力ＱＧを最適値として求め、この最適値の出力を指示する内容の無効電力指令値を出力電流設定部６に出力する。
【００４１】
出力電流設定部６は、上記有効電力指令値と無効電力指令値に基づいて電流指令値を生成して出力電流制御部７に出力する。出力電流制御部７は、上記電流指令値に基づいてインバータ８を制御するための制御信号、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ８に出力する。インバータ８は、直流電源９から供給された直流電圧を上記制御信号に基づいてスイッチングすることにより交流電圧に変換する。直流電源９は、例えば太陽電池であり、所定の直流電圧をインバータ８に出力する。また、連系リアクトル１０は、インダクタンスを付与するためにインバータ８の出力端に設けられている。
【００４２】
なお、直流電源９は発電電力が例えば太陽から照射される光の光量に依存するので、インバータ８は、長期間にわたって一定の値に制御された有効電力ＰＧを連系点に出力することはできず、直流電源９の発電電力に定常的に適合した有効電力を出力することになる。すなわち、本配電設備における分散型電源ＰＷ１は、有効電力ＰＧを一定の値に制御できず、直流電源９の発電電力に依存してランダムに変動する有効電力ＰＧを連系点に出力するものである。
【００４３】
このように、分散型電源ＰＷ１は、主な機能構成要素として、電圧計１、電流計２、検出電力演算部３、最適出力電力演算部４、記憶部５、出力電流設定部６、出力電流制御部７、インバータ８、直流電源９及び連系リアクトル１０を備えているが、これら機能構成要素のうち、インバータ８、直流電源９及び連系リアクトル１０は、有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧを発生して連系点に出力する電力発生手段を構成している。
【００４４】
また、電圧計１、電流計２、検出電力演算部３、最適出力電力演算部４、記憶部５、出力電流設定部６及び出力電流制御部７は、有効電力ＰＧに起因する連系点電圧Ｖの変動を抑制するような無効電力ＱＧを前記系統インピーダンスＺに基づいて求め、当該無効電力ＱＧを発生するように上記電力発生手段を制御する制御手段を構成している。このような分散型電源ＰＷ１は、本配電設備の特徴的な構成要素である。
【００４５】
次に、このように構成された配電設備の動作について詳しく説明する。
本配電設備では、上記分散型電源ＰＷ１と既存の配電系統とが連係して電力を負荷Ｌに供給する。分散型電源ＰＷ１と既存の配電系統との連系点における連系点電圧Ｖは、一般的には分散型電源ＰＷ１から出力される有効電力ＰＧに依存して変動することになるが、本配電設備の分散型電源ＰＷ１は、自らが連系点に出力する有効電力ＰＧに起因する連系点電圧Ｖの変動を抑制するように無効電力ＱＧを設定して連系点に出力する。
【００４６】
図２は、無効電力ＱＧによる連系点電圧Ｖの変動抑制原理を説明するための模式図である。この模式図では、配電系統およびその上位系統を含めた系統インピーダンスＺを「Ｒ＋ｊＸ」、系統の背後電圧を「Ｅ」、分散型電源ＰＷ１から出力される電力を「ＰＧ＋ｊＱＧ」、また連系点から負荷Ｌが消費する負荷電力を「Ｐ＋ｊＱ」としている。負荷電力Ｐ＋ｊＱのうち、「Ｐ」は負荷実効電力を、また「Ｑ」は負荷無効電力をそれぞれ示している。なお、前記系統インピーダンスＺは上位系統のインピーダンスも含むが実際上は配電系統のインピーダンスが大部分を占めるため、系統の背後電圧Ｅも配電用変電所Ｓの出力電圧にほぼ等しくなる。
【００４７】
本配電設備には、このような各値を変数あるいは定数とする以下の近似式（１）が成立する。
【００４８】
【数５】
0004968105.tif 000006
【００４９】
この近似式（１）は、系統の電圧降下Ｖdropが負荷Ｌの変動に起因する電圧降下Ｖdrop1（＝Ｒ・Ｐ＋Ｘ・Ｑ）と分散型電源ＰＷ１から出力される有効電力ＰＧおよび無効電力ＱＧに起因する電圧降下Ｖdrop2（＝Ｒ・ＰＧ＋Ｘ・ＱＧ）とからなることを示している。
【００５０】
すなわち、分散型電源ＰＷ１の有効電力ＰＧおよび無効電力ＱＧに起因する電圧降下Ｖdrop2は、分散型電源ＰＷ１の無効電力ＱＧを最適化することにより、つまり条件式：Ｒ・ＰＧ＋Ｘ・ＱＧ＝０を満足するように無効電力ＱＧを設定することにより最小化することが可能である。この電圧降下Ｖdrop2は、分散型電源ＰＷ１の有効電力ＰＧが既存の配電系統に流入すること及び当該有効電力ＰＧが変動することによって生じるものである。そして、このような電圧降下Ｖdrop2を最小化、すなわち、分散型電源ＰＷ１の有効電力ＰＧによる系統電圧の変動を最小化するための無効電力ＱＧ（つまり無効電力ＱＧの最適値）を求めるためには、系統インピーダンスＺを推定する必要がある。
【００５１】
さて、本実施形態における連系点電圧Ｖの変動抑制原理は以上の通りであるが、このような変動抑制原理に基づいて無効電力ＱＧを最適値に設定するためには、系統インピーダンスＺを推定する必要がある。既存の配電系統の構成に変更がなく系統インピーダンスＺが固定である場合は、予め求めた系統インピーダンスＺを用いて無効電力ＱＧを最適設定することが考えられるが、実際の配電系統は様々な事情で構成が変更されることが多く、よって実際には系統インピーダンスＺを固定値と考えることはできない。
【００５２】
このような事情から、最適出力電力演算部４は、無効電力ＱＧを意図的に変動させた場合における連系点電圧Ｖを計測することによって系統インピーダンスＺを推定する。なお、本配電設備における分散型電源ＰＷ１の場合、上述したように有効電力ＰＧについて定常的な制御ができないので、無効電力ＱＧのみを意図的に変動させる。
また、有効電力ＰＧおよび無効電力ＱＧを、系統インピーダンスＺを推定するのに必要最小限の短時間の間、瞬間的に変動させることによっても系統インピーダンスＺを推定することができる。このように無効電力のみ、あるいは有効電力および無効電力を瞬間的に変動させる系統インピーダンスＺの推定手法を本明細書では瞬時変動法という。
【００５３】
すなわち、最適出力電力演算部４は、負荷電力Ｐ＋ｊＱが変動しないような比較的短期間内の３時刻ｔ1，ｔ2，ｔ3について無効電力ＱＧを指定値ＱＧ１〜ＱＧ３に設定させる無効電力指令値を出力電流設定部６に出力（または、有効電力ＰＧおよび無効電力ＱＧを、系統インピーダンスＺを推定するのに必要最小限の短時間の間、指定値ＰＧ１〜ＰＧ３およびＱＧ１〜ＱＧ３に瞬間的に設定させる有効電力指令値および無効電力指令値を出力電流設定部６に出力）し、このときの連系点電圧Ｖ１〜Ｖ３、有効電力ＰＧ１〜ＰＧ３及び無効電力ＱＧ１〜ＱＧ３を検出電力演算部３から取得する。そして、最適出力電力演算部４は、これら連系点電圧Ｖ１〜Ｖ３、有効電力ＰＧ１〜ＰＧ３及び無効電力ＱＧ１〜ＱＧ３を上式（１）に代入して得られる連立方程式（２）〜（４）を解くことにより系統インピーダンスＺの実部（抵抗分）Ｒ及び虚部（リアクタンス分）Ｘを求める。
【００５４】
【数６】
0004968105.tif 000007
【００５５】
式（３）から式（２）を引くことにより下式（５）が得られ、また式（４）から式（２）を引くことにより下式（６）が得られる。
【００５６】
【数７】
0004968105.tif 000008
【００５７】
ここで、ΔＰ２＝ＰＧ１−ＰＧ２、ΔＰ３＝ＰＧ１−ＰＧ３、ΔＱ２＝ＱＧ１−ＱＧ２、ΔＱ３＝ＱＧ１−ＱＧ３、またΔＶ２＝Ｖ１−Ｖ２、ΔＶ３＝Ｖ１−Ｖ３と置くと、上式（５）、（６）は以下の行列式（７）として表される。
【００５８】
【数８】
0004968105.tif 000009
【００５９】
そして、この行列式（７）から系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒ及びリアクタンス分Ｘは下式（８）によって求められる。上記最適出力電力演算部４には、この式（８）に検出電力演算部３から取得される連系点電圧Ｖ１〜Ｖ３、有効電力ＰＧ１〜ＰＧ３及び無効電力ＱＧ１〜ＱＧ３を代入することにより系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒ及びリアクタンス分Ｘを求める。
【００６０】
【数９】
0004968105.tif 000010
【００６１】
ここで、上述したように分散型電源ＰＷ１は有効電力ＰＧを実質的に制御することはできない。したがって、３つの時刻ｔ1，ｔ2，ｔ3について得られる連系点電圧Ｖ１〜Ｖ３、有効電力ＰＧ１〜ＰＧ３及び無効電力ＱＧ１〜ＱＧ３を上式（８）に代入することによって系統インピーダンスＺを求めることになる。なお、有効電力ＰＧ１と有効電力ＰＧ２とが等しい場合には、系統インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘを上式（８）よりも簡単な式（９）によって求めることができる。
【００６２】
【数１０】
0004968105.tif 000011
【００６３】
最適出力電力演算部４は、上記のような演算によって系統インピーダンスＺ（抵抗分Ｒ及びリアクタンス分Ｘ）を推定した後、有効電力ＰＧ、無効電力ＱＧ、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘ、比Ｒ／Ｘに関する下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨ及び力率cosφからなる下記関係式（１０）に基づいて無効電力ＱＧの最適値を設定する。なお、記憶部５には、上記の上限値ＲＢＸＨ及び下限値ＲＢＸＬが制御情報の１つとして予め記憶されている。
【００６４】
すなわち、最適出力電力演算部４は、系統インピーダンスＺを推定すると、当該系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘを、記憶部５に予め記憶された上限値ＲＢＸＨ及び下限値ＲＢＸＬと比較する。そして、最適出力電力演算部４は、抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨとによって規定される許容範囲にある場合、つまりＲＢＸＨ≧Ｒ／Ｘ≧ＲＢＸＬの場合は、下記関係式（１０）によって与えられる無効電力ＱＧを最適値とし、抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合、つまりＲ／Ｘ＞ＲＢＸＨの場合には、力率cosφが所定の一定値（例えば０．８５）となる無効電力ＱＧを最適値とする。つまり、推定した系統インピーダンスＺにおけるリアクタンス分Ｘに対する抵抗分Ｒの割合が大きいほど、有効電力ＰＧに対する連系点電圧下げ方向の無効電力ＱＧの割合が大きくなるようにする。
【００６５】
【数１１】
0004968105.tif 000012
【００６６】
図３は、上記（１０）式に基づく最適出力電力演算部４の制御手法の特徴を示す模式図である。この図３に示されているように、最適出力電力演算部４は、系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨとの間にある場合は、比Ｒ／Ｘの変化に対して無効電力ＱＧを上記関係式（１０）に基づいて直線的に変化させるが、比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合には、無効電力ＱＧを一定力率ｆp（＝０．８５）に相当するものに固定し、また、比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬを下回る場合には、無効電力ＱＧを一定力率ｆp（＝１）に相当するものに固定する。
【００６７】
上記のように設定された無効電力ＱＧの最適値の出力を指示する無効電力指令値が最適出力電力演算部４から出力電流設定部６に出力されることにより、インバータ８からは有効電力ＰＧに加えて上記最適値に一致した無効電力ＱＧが連系点に出力され、有効電力ＰＧに起因する連系点電圧Ｖの電圧変動は最小限に抑制される。なお、最適出力演算部４は、このような系統インピーダンスＺの推定処理を一定時間間隔で行うことにより、既存の配電系統およびその上位系の構成変更による系統インピーダンスＺの変動に対して常に適切な最適値を推定する。
【００６８】
また、系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合には、インバータ８から連系点に出力される無効電力ＱＧは力率ｆp（＝cosφ）が所定の一定値（例えば０．８５）に相当するものに固定されるので、インバータ８の最大出力容量は小さくて良い。さらに、系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨと下限値ＲＢＸＬとの間にある場合は系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比に応じた無効電力出力を行う（連系点電圧を補償する上で最も理想的な無効電力制御手法に準じた手法により無効電力出力を行う）ので、特願２００７−０９９６７７と比較して系統インピーダンスの抵抗分とリアクタンス分との比に応じた制御を行いつつインバータ８の容量をより抑制することができ、その結果、分散型電源ＰＷ１の有効電力ＰＧに起因する連系点電圧の変動抑制に関するコストの低コスト化を図ることができる。
【００６９】
なお、この第１実施形態については、以下に示すような種々の変形例が考えられる。
（１）上記第１実施形態では、系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨとの間にある場合は、比Ｒ／Ｘの変化に対して無効電力ＱＧを関係式（１０）に基づいて直線的に変化させ、比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合及び下限値ＲＢＸＬを下回る場合は、無効電力ＱＧを一定力率に相当するものに固定しているが、比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合、下限値ＲＢＸＬを下回る場合とも、比Ｒ／Ｘの変化に対して無効電力ＱＧを関係式（１０）に基づいて直線的に変化させてもよい。また、比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合または下限値ＲＢＸＬを下回る場合のみ、無効電力ＱＧを一定力率に相当するものに固定してもよい。
【００７０】
（２）上記第１実施形態では、比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを越える場合、無効電力ＱＧを一定力率ｆp（＝０．８５）に相当するものに固定しているが、所定の無効電力の上限値に固定するようにしてもよい。また、比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬを下回る場合、無効電力ＱＧを一定力率ｆp（＝１）に相当するものに固定しているが、所定の無効電力の下限値に固定するようにしてもよい。
【００７１】
（３）最適出力演算部４は、比Ｒ／Ｘが比較的小さい場合であって（図３参照）、連系点電圧下げ方向の無効電力が小さくなることによりインバータ８から連系点に出力される無効電力の方向が反転しようとするときには、連系点に出力する無効電力をゼロに設定するようにインバータ８を制御するようにしてもよい。
【００７２】
（４）最適出力演算部４は、比Ｒ／Ｘが上限値ＲＢＸＨを超える場合には、当該上限値ＲＢＸＨに相当する無効電力を出力するようにインバータ８を制御し、かつ、有効電力が定格出力ＰＧ１のときにおける上限値ＲＢＸＨに相当する無効電力ＱＧ１が分散型電源の定格容量ＳＧ１との間で下記関係式（１１）を満たすようにインバータ８を制御してもよい。
【００７３】
【数１２】
0004968105.tif 000013
【００７４】
（５）上記第１実施形態では、比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨとの間にある場合は、比Ｒ／Ｘの変化に対して無効電力ＱＧを関係式（１０）に基づいて直線的に変化させているが、関係式（１０）以外の式（例えば２次関数、階段状関数）によって、比Ｒ／Ｘが大きいほど有効電力ＰＧに対する連系点電圧下げ方向の無効電力ＱＧの割合が大きくなるようにしてもよい。
【００７５】
ところで、上記のように連立方程式（２）〜（４）に基づいて系統インピーダンスＺ（抵抗分Ｒ及びリアクタンス分Ｘ）を推定する場合、負荷Ｌが変動することなく一定と見なせる期間について連系点電圧Ｖを検出する必要があるが、実際の配電系統に接続される負荷Ｌには、常時ある周期で変動しているものや、または瞬間的に変動するものが存在する。このような負荷Ｌが接続されている場合、連系点電圧Ｖの電圧変動ΔＶには、意図的に無効電力ＱＧを変動させた場合の電圧変動に加え、上記のような負荷Ｌの変動に起因する電圧変動が重畳することになり、結果として系統インピーダンスＺの推定値に誤差が生じることになる。また、連系点電圧Ｖを検出する際の計測ノイズも系統インピーダンスＺの推定値に誤差を生じる原因になる。
【００７６】
このような負荷Ｌの変動に起因する連系点電圧Ｖの電圧変動及び連系点電圧Ｖの計測ノイズの影響を除去するために、無効電力ＱＧを変動させた時に検出する連系点電圧Ｖをローパスフィルタに通した値に基づいて系統インピーダンスＺを推定する。これにより、高周波の負荷変動に起因する連系点電圧Ｖの電圧変動のみならず連系点電圧Ｖの計測ノイズの影響を除去し、系統インピーダンスＺの推定値の誤差を軽減できる。
【００７７】
また、他の方法として、系統インピーダンスＺの推定値を時系列データとして記憶部５に記憶しておき、それら時系列データの平均値を求め、その値を最終的な系統インピーダンスＺの推定値として用いることによっても高周波の負荷変動に起因する連系点電圧Ｖの電圧変動のみならず連系点電圧Ｖの計測ノイズの影響を除去し、系統インピーダンスＺの推定値の誤差を軽減できる。なお、系統インピーダンスＺの推定値の時系列データにデジタルローパスフィルタをかけることで平均化処理を行っても良い。
【００７８】
一方、負荷Ｌの負荷変動が予めわかっている場合には、以下の方法により系統インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘの推定精度を上げることができる。
【００７９】
図１において、負荷Ｌ（ここでは誘導機とする）の起動時に生じる突入電流をΔＩＱとする。ここで、負荷Ｌの起動時の突入電流ΔＩＱは無効成分がほとんどであると考えると、上記突入電流ΔＩＱによって生じる連系点電圧Ｖの電圧変動ΔＶを検出することで系統インピーダンスＺのリアクタンス分ＸをＸ＝ΔＶ／ΔＩＱによって求めることができる。
【００８０】
従って、負荷Ｌの起動時の突入電流ΔＩＱの値が予めわかっていれば、分散型電源ＰＷ１の記憶部５に突入電流ΔＩＱを記憶しておき、常時連系点電圧Ｖを検出して、突入電流ΔＩＱに起因する電圧変動ΔＶが検出された時に最適出力演算部４は記憶部５から突入電流値ΔＩＱを読み出し、系統インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘ＝ΔＶ／ΔＩＱを算出する。ここで突入電流ΔＩＱに起因する電圧変動ΔＶは、スパイク状の大きな電圧変動であるので、予め最適出力演算部４に閾値を設定しておき、最適出力演算部４はその閾値を超えた電圧変動ΔＶを検出した場合に突入電流ΔＩＱに起因する電圧変動ΔＶと判断し、系統インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘを算出する。
【００８１】
突入電流ΔＩＱの値は負荷Ｌの定格容量の数倍に達し、突入電流ΔＩＱによる連系点の電圧変動ΔＶは無効電力ＱＧの出力による連系点電圧Ｖの電圧変動幅よりはるかに大きいため、計測ノイズ等の外乱の影響を受けず、系統インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘの推定精度を上げることができる。よって、連立方程式（２）〜（４）に基づいて系統インピーダンスＺを推定する場合、上記の方法で求めたリアクタンス分Ｘを用いることによりリアクタンス分Ｘについて推定精度を上げることができる。
【００８２】
なお、このように突入電流ΔＩＱによって生じるスパイク状の電圧変動ΔＶによって系統インピーダンスＺのリアクタンス分Ｘを推定する場合、上記で説明したローパスフィルタを用いることはできない。従って、系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒを求める際には、連立方程式（２）〜（４）に基づいて推定した抵抗分Ｒを時系列データとして記憶しておき、その時系列データの平均値を抵抗分Ｒの最終値とする。これにより、抵抗分Ｒについても精度の良い推定値とすることができる。
【００８３】
ところで、上述したように連立方程式（２）〜（４）を解くことにより系統インピーダンスＺを求める方法に代えて、以下に説明する周期変動法を用いて系統インピーダンスＺを求めても良い。この周期変動法によれば、処理が複雑になるものの外乱による連系点電圧Ｖの変動の影響を除去することが可能であり、よって連立方程式（２）〜（４）を解く方法よりも正確に系統インピーダンスＺを推定することができる。
【００８４】
図４は、上記周期変動法の処理手順を示すフローチャートである。
この図に示すように、最適出力電力演算部４は、規定時刻になると（ステップＳ１）、直流電源９の出力変動に応じてランダムに変動する有効電力ＰＧと連系点電圧Ｖとを検出電力演算部３から時系列的に順次取得し（ステップＳ２）、有効電力ＰＧの時系列データをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理することによって該時系列データの最大周波数成分ＰＧ（ω０）を抽出する（ステップＳ３）。
【００８５】
また、最適出力電力演算部４は、連系点電圧Ｖの時系列データを有効電力ＰＧの最大周波数成分ＰＧ（ω０）に関してＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）処理することにより、上記有効電力ＰＧの最大周波数成分ＰＧ（ω０）と同一の周波数成分Ｖ（ω０）を抽出する（ステップＳ４）。ここで、連系点電圧Ｖに対する負荷Ｐ、Ｑの同一周波数成分による影響を無視できるとし、無効電力ＱＧを当該期間中一定に保持しておけば、連系点電圧Ｖの時系列データについて抽出された上記同一周波数成分Ｖ（ω０）は、有効電力ＰＧの影響によるものだけとなるため、Ｖ（ω０）≒Ｒ・ＰＧ（ω０）となる。最適出力電力演算部４は、このようにして抽出された有効電力ＰＧの最大周波数成分ＰＧ（ω０）とこれに一致する連系点電圧Ｖの周波数成分Ｖ（ω０）とに基づいて、系統インピーダンスＺの抵抗分（実部）Ｒを算出する（ステップＳ５）。
【００８６】
続いて、最適出力電力演算部４は、無効電力ＱＧを所定周期で変動させる無効電力指令値を出力電流設定部７に出力してインバータ８から連系点に出力される無効電力ＱＧを所定周期で変動させ（ステップＳ６）、このときの連系点電圧Ｖを検出電力演算部３から時系列的に順次取得する（ステップＳ７）。そして、最適出力電力演算部４は、この連系点電圧Ｖの時系列データをＤＦＴ処理することにより、無効電力ＱＧの変動周波数と同一周波数の成分を抽出し（ステップＳ８）、このように抽出した連系点電圧Ｖの周波数成分に基づいて系統インピーダンスＺのリアクタンス分（虚部）Ｘを算出する（ステップＳ９）。
【００８７】
そして、最適出力電力演算部４は、上記スッテプＳ１〜Ｓ９の一連の処理が完了すると、処理をステップＳ１に戻し、次の規定時刻になるとスッテプＳ２以降の処理を繰り返すことにより所定時間間隔で系統インピーダンスＺを推定する。このような周期変動法によれば、有効電力ＰＧ及び無効電力ＱＧの変動周波数に合致する周波数の連系点電圧Ｖを用いて系統インピーダンスＺを推定するので、外乱を排除して系統インピーダンスＺをより正確に推定することができる。推定された系統インピーダンスＺに基づき式（１０）より最適な無効電力ＱＧを求めて出力する。なお、ＦＦＴ処理やＤＦＴ処理に代えてフィルタ（例えばバンドパスフィルタ）を用いても良い。
【００８８】
以上が本第１実施形態の説明であるが、上記では説明の簡略化のため既存の配電系統に１つの分散型電源ＰＷ１が接続されている場合について説明した。しかし、実際には図５に示すように複数の分散型電源が既存の配電系統に連系される場合もあり得る。
【００８９】
図５において、図１と同一の構成要素については同一符号を付し、説明を省略する。分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３は、それぞれ連系点１、２及び３において低圧配電線Ｃ２と接続されており、既存の配電系統と連系して負荷Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３に低圧電力を供給している。これらの分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３は、各連系点からみた既存の配電系統の系統インピーダンスＺを上述した方法により推定し、最適な無効電力ＱＧを求めて出力する。なお、図５では省略したが、高圧配電線Ｃ１には、配電用変圧器Ｔ１、低圧配電線Ｃ１、負荷Ｌ１、Ｌ２及びＬ３等で構成されるような低圧電力系統が複数接続されている。
【００９０】
このような構成の配電系統において、複数の分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３が同時に系統インピーダンス推定処理を行った場合には以下のような問題がある。
まず、分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３が連立方程式（２）〜（４）を解くことにより系統インピーダンスＺを推定する場合、各分散型電源は負荷Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が変動することなく一定とみなせる短期間の３つの時刻について無効電力ＱＧを意図的に変動させ、連系点１、２及び３での電圧変動ΔＶを検出することになる。このような動作が同時に行われると、各連系点電圧Ｖの電圧変動ΔＶの値は、各分散型電源が出力する無効電力ＱＧに起因する電圧変動が重畳することになり、各連系点からみた系統インピーダンスＺの推定値に誤差が生じることになる。
【００９１】
そこで、上記のような場合では、無効電力ＱＧを変動させる時刻を各分散型電源で異なるように設定する。例えば、各分散型電源をオンラインで接続し、他の分散型電源の無効電力ＱＧを変動させる時刻を検出して、その時刻が自己の分散型電源と同じ時刻であれば、自立的に自己の無効電力ＱＧを変動させる時刻を変更するようにする。
【００９２】
このようにすれば、他の分散型電源が無効電力ＱＧを変動させる時刻と同期することがなくなり、系統インピーダンス推定処理を行った分散型電源自身の無効電力ＱＧの変動に起因する連系点電圧Ｖの電圧変動ΔＶのみを抽出することができる。その結果、系統インピーダンスＺの推定値の誤差を軽減することができる。
【００９３】
一方、分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３が周期変動法により系統インピーダンス推定処理を行った場合にも、各分散型電源が無効電力ＱＧを周期的に変動させるため、変動周期が他の分散型電源と一致した場合に系統インピーダンスＺの推定値に誤差が生じることになる。
【００９４】
そこで、このように各分散型電源が周期変動法により系統インピーダンス推定処理を行った場合、無効電力ＱＧを変動させる周期を各分散型電源で異なるように設定する。例えば、上記と同様に、各分散型電源をオンラインで接続し、他の分散型電源の無効電力ＱＧの変動周期を検出し、他の分散型電源と変動周期が一致すれば自立的に自己の変動周期を変更するようにする。
【００９５】
このようにすれば他の分散型電源による無効電力ＱＧの変動周期と一致することなく、系統インピーダンス推定処理を行った分散型電源自身の無効電力ＱＧの変動周期に起因する連系点電圧Ｖのみを抽出することができるので、その結果、系統インピーダンスＺの推定値の誤差を軽減することができる。したがって、図５のような複数の分散型電源が連系されている配電系統においても、上述したような系統インピーダンスＺの推定を行うことにより無効電力ＱＧの最適値を求め、各連系点の電圧変動を抑制することができる。
【００９６】
なお、上記分散型電源ＰＷ１は、自らが出力する有効電力ＰＧを実質的に制御し得ないタイプのものである場合に関するものであったが、本発明は、自らが出力する有効電力ＰＧを実質的に制御し得るタイプの分散型電源を備える配電設備についても適用可能である。このような有効電力ＰＧを実質的に制御し得るタイプの分散型電源としては、特願２００４−３１６９２８及び特願２００５−１６８４８４に第２実施形態として記載されたもの等が考えられる。
【００９７】
また、上述した瞬時変動法や周期変動法並びにその派生手法では、基本周波数の無効電力ＱＧを連系点に注入した際に検出される基本周波数の連系点電圧Ｖに基づいて系統インピーダンスＺを推定するが、上記基本周波数に代えて当該基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の無効電力（例えばｎ次高調波の無効電力ＱＧｎ）または当該基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の有効電力及び無効電力（例えばｎ次高調波の場合には有効電力ＰＧｎ及び無効電力ＱＧｎ）を連系点に注入し、これに起因する連系点電圧Ｖの変動（整数次高調波あるいは次数間高調波の変動）に基づいて系統インピーダンスＺを推定するようにしても良い。
【００９８】
このような系統インピーダンスＺの推定方法によれば、配電系統の電力品質に与える影響を軽減することが可能であり、特に次数間高調波の場合には、配電系統に通常では存在しない周波数成分なので、注入レベルを非常に小さなレベルに設定しても系統インピーダンスＺを正確に推定することが可能である。したがって、インバータ８の容量低減と電力品質の影響低減を実現することができる。
【００９９】
また、複数の分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３が配電系統の同一地点または比較的近い地点に連系されている場合、これらの分散型電源のうち、何れか１つの分散型電源（例えば分散型電源ＰＷ１１）のみで系統インピーダンスＺを推定し、この推定結果を他の分散型電源ＰＷ１２及びＰＷ１３と共有するようにしても良い。
このような系統インピーダンスＺの推定方法によれば、インピーダンス推定に起因する分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３の相互干渉を回避することができる。
なお、「比較的近い地点」とは、同一地点ではないが、系統インピーダンスの差が無視できる程度に近い地点を意味する。よって、一方のインピーダンス推定値を他方のインピーダンスと同じと見なして扱うことができるため、別々にインピーダンス推定を行う必要がない。
【０１００】
また、複数の分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３が配電系統の違う地点に連系されている場合、基本周波数に代えて当該基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の無効電力（例えばｎ次高調波の無効電力ＱＧｎ）または当該基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の有効電力及び無効電力（例えばｎ次高調波の場合には有効電力ＰＧｎ及び無効電力ＱＧｎ）を連系点に注入し、これに起因する連系点電圧Ｖの変動（整数次高調波あるいは次数間高調波の変動）に基づいて系統インピーダンスＺを推定する方法を採用し、各分散型電源において、異なる次数の整数次高調波あるいは次数間高調波を注入することにより、インピーダンス推定に起因する分散型電源ＰＷ１１、ＰＷ１２及びＰＷ１３の相互干渉を回避することができる。
なお、「違う地点」とは、例えば、系統インピーダンスの差が、インピーダンス推定の際の推定誤差の範囲を逸脱するような、系統インピーダンスの差が無視できない程度に離れた地点を意味する。よって、一方のインピーダンス推定値を他方のインピーダンスと同じと見なして扱うことをせず、別々にインピーダンス推定を行う必要がある。
【０１０１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上記第１実施形態で説明した無効電力制御手法は、推定した系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘに基づいて最適な出力無効電力ＱＧを設定するものであった。つまり、第１実施形態の無効電力制御手法は、系統インピーダンスＺの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘに依存して出力無効電力ＱＧが定まるものであり、系統インピーダンスＺが変動しない限り連系点電圧の変動に対しては固定出力となる（連系点電圧の変動に対応できない）。
【０１０２】
また、本出願人が特願２００７−０９９６７７にて提案した系統インピーダンス依存Ｚカメレオン方式の無効電力制御手法（図６参照）は、推定した系統インピーダンスＺに基づいて関係式（１２）から最適な出力無効電力ＱＧを設定するもの、つまり系統インピーダンスＺの絶対値に依存して出力無効電力ＱＧが定まるものであり、系統インピーダンスＺが変動しない限り連系点電圧の変動に対応できない。
【０１０３】
【数１３】
0004968105.tif 000014
【０１０４】
これに対し、本出願人は、同特願２００７−０９９６７７において、連系点電圧Ｖに関して上限値ＶＨと下限値ＶＬとを設定し、当該上限値ＶＨ及び下限値ＶＬに対する連系点電圧Ｖの大小関係に基づいて有効電力ＰＧを連系点に出力した場合の連系点電圧Ｖの変動を最小値に抑制し得る無効電力ＱＧを最適値とする無効電力制御手法（連系点電圧依存無効電力制御方式）を提案している。以下、この連系点電圧依存無効電力制御方式について簡単に説明する。
【０１０５】
この連系点電圧依存無効電力制御方式では、分散型電源ＰＷ１の記憶部５に連系点電圧Ｖに関する上限値ＶＨと下限値ＶＬとが予め記憶されている。最適出力電力演算部４は、検出電力演算部３を介して電圧計１から入力された連系点電圧Ｖを上記記憶部５に予め記憶された上限値ＶＨ及び下限値ＶＬと比較することにより、連系点電圧Ｖが上記上限値ＶＨ及び下限値ＶＬによって規定される許容電圧範囲にあるかあるいは上記上限値ＶＨを越えているかを判定する。
【０１０６】
そして、最適出力電力演算部４は、連系点電圧Ｖが許容電圧範囲にある場合、つまりＶＨ≧Ｖ≧ＶＬの場合は、下記関係式（１３）によって与えられる無効電力ＱＧを最適値とし、連系点電圧Ｖが上限値ＶＨを越える場合、つまりＶ＞ＶＨの場合には、力率が所定の一定値（例えば０．８５）となる無効電力ＱＧを最適値とする。この関係式（１３）は、有効電力ＰＧ、無効電力ＱＧ、連系点電圧Ｖ、下限値ＶＬ、上限値ＶＨ及び力率ｆp（＝cosφ）との関係を示すものである。
【０１０７】
【数１４】
0004968105.tif 000015
【０１０８】
図７は、このような連系点電圧依存無効電力制御方式の特徴を示す模式図である。この図７に示されているように、最適出力電力演算部４は、連系点電圧Ｖが下限値ＶＬと上限値ＶＨとの間にある場合は、連系点電圧Ｖの変化に対して無効電力ＱＧを上記関係式（１３）に基づいて直線的に変化させるが、連系点電圧Ｖが上限値ＶＨを越える場合には、無効電力ＱＧを一定力率ｆp（＝０．８５）に相当するものに固定し、また、連系点電圧Ｖが下限値ＶＬを下回る場合には、無効電力ＱＧを一定力率ｆp（＝１）に相当するものに固定する。
【０１０９】
このような連系点電圧依存無効電力制御方式では、連系点電圧Ｖに基づいて関係式（１３）から最適な出力無効電力ＱＧを設定するもの、つまり連系点電圧Ｖに依存して出力無効電力ＱＧが定まるものであり、系統インピーダンスＺの変動に対しては固定出力となる（系統インピーダンスＺの変動に対応できない）。
【０１１０】
上記のように、本第１実施形態に係る無効電力制御手法と特願２００７−０９９６７７にて提案した系統インピーダンス依存Ｚカメレオン方式の無効電力制御手法では連系点電圧Ｖの変動に対応できず、また、同特願２００７−０９９６７７にて提案した連系点電圧依存無効電力制御方式では系統インピーダンスＺの変動に対応することができず、連系点電圧Ｖの変動を正確に抑制するという観点から改善の余地がある。
本第２実施形態は、このような事情に鑑みて提案されたものであり、系統インピーダンスＺの変動及び連系点電圧Ｖの変動に対応して、連系点電圧Ｖの変動を抑制するための最適な無効電力ＱＧを設定する無効電力制御手法に関するものである。
【０１１１】
つまり、本第２実施形態における最適出力電力演算部４は、有効電力ＰＧ、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘ、比Ｒ／Ｘに関する下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨ及び力率cosφからなる下記関係式（１４）に基づいた無効電力ＱＧＲＸ（つまり本第１実施形態に係る無効電力制御手法を用いて算出した無効電力）と、有効電力ＰＧ、電力系統の系統インピーダンス推定値Ｚ、系統インピーダンスＺに関する下限値ＺＬと上限値ＺＨ及び力率cosφからなる下記関係式（１５）に基づいた無効電力ＱＧＺ（つまり特願２００７−０９９６７７にて提案した系統インピーダンス依存Ｚカメレオン方式を用いて算出した無効電力）と、連系点電圧Ｖ、有効電力ＰＧ、連系点電圧Ｖに関する下限値ＶＬと上限値ＶＨ及び力率cosφからなる下記関係式（１６）に基づいた無効電力ＱＧＶ（つまり特願２００７−０９９６７７にて提案した連系点電圧依存無効電力制御方式を用いて算出した無効電力）と、各無効電力に対する重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３（ただし、Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＝１）からなる下記関係式（１７）を基に最適な無効電力ＱＧを設定する。
【０１１２】
【数１５】
0004968105.tif 000016
【０１１３】
このような関係式（１７）に基づく本第２実施形態における無効電力制御手法によると、系統インピーダンスＺの変動及び連系点電圧Ｖの変動に対応して、連系点電圧Ｖの変動を抑制するための最適な無効電力ＱＧを設定することができ、その結果、連系点電圧Ｖの変動を正確に抑制することができる。
【０１１４】
なお、重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は、分散型電源ＰＷ１を設置する配電系統の構成に応じて適宜設定すれば良い。例えば、系統インピーダンスＺの変動が稀であるような配電系統であれば、系統インピーダンスＺに依存するＱＧＲＸとＱＧＺに関する重み付け係数Ｋ１、Ｋ２を小さくし、連系点電圧Ｖに依存するＱＧＶに関する重み付け係数Ｋ３を大きくすることが望ましい。
【０１１５】
上記第２実施形態では、系統インピーダンス推定値Ｚの抵抗分Ｒとリアクタンス分Ｘとの比Ｒ／Ｘが下限値ＲＢＸＬと上限値ＲＢＸＨとの間にある場合は、比Ｒ／Ｘの変化に対して無効電力ＱＧＲＸを関係式（１４）に基づいて直線的に変化させているが、関係式（１４）以外の式（例えば２次関数、階段状関数）によって、比Ｒ／Ｘが大きいほど有効電力ＰＧに対する連系点電圧下げ方向の無効電力ＱＧＲＸの割合が大きくなるように演算し、系統インピーダンス推定値Ｚが下限値ＺＬと上限値ＺＨとの間にある場合は、推定値Ｚの変化に対して無効電力ＱＧＺを関係式（１５）に基づいて直線的に変化させているが、関係式（１５）以外の式（例えば２次関数、階段状関数）によって、推定値Ｚが大きいほど有効電力ＰＧに対する連系点電圧下げ方向の無効電力ＱＧＺの割合が大きくなるように演算し、
連系点電圧Ｖが下限値ＶＬと上限値ＶＨとの間にある場合は、連系点電圧Ｖの変化に対して無効電力ＱＧＶを関係式（１６）に基づいて直線的に変化させているが、関係式（１５）以外の式（例えば２次関数、階段状関数）によって、連系点電圧Ｖが大きいほど有効電力ＰＧに対する連系点電圧下げ方向の無効電力ＱＧＶの割合が大きくなるように演算し、各無効電力に対する重み付け係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３（ただし、Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＝１）からなる関係式（１７）を基に最適な無効電力ＱＧを設定するようにしてもよい。
【０１１６】
〔追加実施形態〕
続いて、本発明の追加実施形態について説明する。
本追加実施形態は、上述した各実施形態における系統インピーダンスＺの推定機能と当該機能によって得られた系統インピーダンスＺの推定値に基づく連系点電圧Ｖの変動抑制機能とを別体の装置（インピーダンス推定装置及び系統インピーダンスＺの推定機能を持たない分散型電源）として構成し、両装置を有線通信によって連携させることにより、上述した各実施形態における分散型電源と同一の機能を実現するものである。
【０１１７】
図８は、本追加実施形態に係わる分散型電源の機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、本分散型電源は、分散型電源本体ＰＷＨとインピーダンス推定装置ＩＥと、両者を接続する通信線路ＴＬ（有線通信路）から構成されている。
なお、この図８では、図１に示した分散型電源ＰＷ１と同一の構成要素には同一符号を付している。
【０１１８】
すなわち、分散型電源本体ＰＷＨは、分散型電源ＰＷ１の最適電力演算部４から系統インピーダンスＺの推定機能を除外した機能を有する最適電力演算部４Ａを備える点、またインピーダンス推定装置ＩＥと通信を行う通信部１１を備える点のみが分散型電源ＰＷ１と相違する。分散型電源本体ＰＷＨの最適電力演算部４Ａは、通信部１１を介してインピーダンス推定装置ＩＥから入力された系統インピーダンスＺの推定値と上述した力率の下限値（記憶部５に記憶されている）とに基づいて、有効電力ＰＧをインバータ８から連系点に出力した場合の連系点電圧Ｖの変動を最小値に抑制し得ると共にインバータ８の最大出力容量を抑制し得る無効電力ＱＧを最適値として求め、この最適値の出力を指示する内容の無効電力指令値を出力電流設定部６に出力する。
【０１１９】
通信部１１は、通信線路ＴＬを介してインピーダンス推定装置ＩＥと各種情報の授受を行うために設けられたものである。すなわち、この通信部１１は、インピーダンス推定装置ＩＥから通信線路ＴＬを介して受信された系統インピーダンスＺの推定値を最適電力演算部４Ａに出力する。
【０１２０】
インピーダンス推定装置ＩＥは、上述した分散型電源ＰＷ１の系統インピーダンスＺの推定機能と全く同一の機能と、通信線路ＴＬを介した通信部１１との通信機能とを備えたものである。すなわち、このインピーダンス推定装置ＩＥは、自ら有効電力ＰＧおよび無効電力ＱＧを系統に注入し（または無効電力ＱＧを系統に注入し）、自ら検出した連系点の検出電力（＝自ら注入したもの）及び連系点電圧Ｖに基づいて系統インピーダンスＺを推定し、その推定結果を通信線路ＴＬを介して通信部１１に送信する。
【０１２１】
インピーダンス推定装置ＩＥは、図示するように線路ａ、ｂによって連系点に接続されており、線路ａを介して系統インピーダンスＺの推定に必要な電力を連系点に供給すると共に、線路ｂを介して系統インピーダンスＺの推定に必要な連系点電圧Ｖを検出する。
【０１２２】
このように構成された本追加実施形態に係わる分散型電源では、インピーダンス推定装置ＩＥは、自ら注入し検出した上記検出電力の時系列データ及び連系点電圧Ｖに基づいて系統インピーダンスＺの推定値を演算し、通信線路ＴＬを介して分散型電源本体ＰＷＨの通信部１１に送信する。そして、分散型電源本体ＰＷＨの通信部１１は、インピーダンス推定装置ＩＥから受信した系統インピーダンスＺの推定値を最適電力演算部４Ａに出力する。
【０１２３】
最適電力演算部４Ａは、このようにしてインピーダンス推定装置ＩＥから得られた系統インピーダンスＺの推定値と記憶部５に記憶された力率の下限値とに基づいて、有効電力ＰＧをインバータ８から連系点に出力した場合の連系点電圧Ｖの変動を最小値に抑制し得ると共にインバータ８の最大出力容量を抑制し得る無効電力ＱＧを最適値として求め、この最適値の出力を指示する内容の無効電力指令値を出力電流設定部６に出力する。
【０１２４】
このような追加実施形態によれば、分散型電源本体ＰＷＨとインピーダンス推定装置ＩＥとが別体として構成されているので、インピーダンス推定のための出力変動が困難な回転機型分散型電源にも適用可能である。このとき、注入する電力は、基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の無効電力（例えばｎ次高調波の無効電力ＱＧｎ）または基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の有効電力及び無効電力（例えばｎ次高調波の場合には有効電力ＰＧｎ及び無効電力ＱＧｎ）であってもよい。特に、次数間高調波の無効電力または次数間高調波の有効電力及び無効電力を連系点に注入するインピーダンス推定法を採用したインピーダンス推定装置ＩＥの場合、無効電力ＱＧｎまたは次数間高調波の有効電力ＰＧｎ及び無効電力ＱＧｎの注入レベルを小さく抑えても系統インピーダンスＺを正確に推定することができる。
【０１２５】
また、本追加実施形態の分散型電源を、図５に示した複数の分散型電源が配電系統の同一地点または比較的近い地点に連系されている場合に適用すると、１つのインピーダンス推定装置の推定結果を複数の分散型電源本体で共有することができるので、インピーダンス推定装置を複数設けた場合の相互干渉を回避することができると共に、電力品質の低下を抑制することができる。したがって、本追加実施形態は、回転機型分散型電源を複数連系させる場合に最も効果的である。
【０１２６】
また、本追加実施形態の複数の分散型電源が、配電系統の違う地点に連系され、かつ、それぞれ別体のインピーダンス推定装置を持っている場合にも適用できる。すなわち、それぞれのインピーダンス推定装置において、基本周波数の整数次高調波あるいは次数間高調波の有効電力・無効電力を注入してインピーダンスを推定する方法を採用する場合において、それぞれのインピーダンス推定装置が注入する整数次高調波あるいは次数間高調波の次数を異なるものとすることにより、インピーダンス推定時のインピーダンス推定装置間の相互干渉を回避することができる。
【０１２７】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
【０１２８】
（１）上記各実施形態では、既存の配電系統の低圧側に分散型電源を連系させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、配電系統の高圧側や送電系統等、既存の電力系統や商用電力系統に分散型電源を連系させる場合についても適用可能である。
【０１２９】
（２）上記各実施形態では、分散型電源ＰＷ１について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明における分散型電源は、電力系統に連係される発電設備のうち、系統電圧を単独では決定できる程の影響力を電力系統に対して持たない比較的小容量の電源一般であり、具体的には太陽光発電、風力発電、小水力発電、燃料電池、熱電併給設備あるいはごみ焼却発電等である。
【０１３０】
（３）上記第１実施形態の複数の分散型電源が同時に連立方程式（２）〜（４）に基づいて系統インピーダンスＺを推定する場合において、各分散型電源で無効電力ＱＧを変動させる時刻を異なるように設定する方法に変えて、その時刻を分散型電源毎に一定の周期でランダムに変更するようにしても良い。なお、この方法に加えて、系統インピーダンスＺの推定値を２回連続して求め、その２つの推定値がある一定の誤差内で同じ値になることを確認する。このようにすれば、無効電力ＱＧ及び／または有効電力ＰＧを変動させる時刻が他の分散型電源と一時的に一致した場合であっても、２回連続して一致する可能性は低いので、系統インピーダンスＺが２回連続してある一定の誤差内で同じ値になれば、それは系統インピーダンス推定処理を行った分散型電源自身が求めた系統インピーダンスＺであると判断できる。
【０１３１】
（４）また、上記第１実施形態の複数の分散型電源が同時に周期変動法により系統インピーダンスＺを推定する場合において、各分散型電源で無効電力ＱＧを変動させる周期を異なるように設定する方法に変えて、その無効電力ＱＧ及び変動させる周期をある一定の期間毎に各分散型電源でランダムに変更するようにしても良い。なお、この方法に加えて、さらに周期を変更して系統インピーダンスＺを２回連続して求めるようにする。このようにすれば、無効電力ＱＧ及び／または有効電力ＰＧを変動させる周期が他の分散型電源と一時的に一致した場合であっても、２回連続して一致する可能性は低いので、系統インピーダンスＺの推定値が２回連続して同じ値になれば、それは系統インピーダンス推定処理を行った分散型電源自身によって求められた系統インピーダンスＺであると判断できる。
また、配電系統電圧の周波数スペクトルを観測し、系統内に存在しない周波数成分で無効電力ＱＧ及び／または有効電力ＰＧを変動させて系統インピーダンスＺを推定しても良い。
【０１３２】
（５）上記各実施形態では、本願発明を電力系統の一部である配電設備に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、電力系統から自立して運転している系統あるいは電力系統と連系して運転している系統にも適用可能である。このような電力系統から自立して運転している系統あるいは電力系統と連系して運転している系統の１つとして、例えばマイクログリッドがある。
【０１３３】
現状では、マイクログリッドについて統一された定義は存在しないが、マイクログリッドは、分散型電源や電力貯蔵システムを組み合わせて構成され、分散型電源の発電量を調節することによって需要電量に見合った電力供給を実現するものであり、通常では電力系統から自立して運転されるが、必要に応じて電力系統と連系して運転される場合もある。
このようなマイクログリッドの一構成要素として、本発明を適用することができる。
なお、マイクログリッドの定義の1つとして、自然エネルギーを利用した分散型電源を含む多様な分散型電源を構成要素とする、というものがあるが、本発明はこれに限定されない。ガスタービン等を利用し、自然エネルギーを利用していない分散型電源であり分散型電源の種類が1種類であっても良い。
【０１３４】
（６）上記追加実施形態では、インピーダンス推定装置ＩＥが線路ｂを介して系統インピーダンスＺの推定に必要な連系点電圧Ｖを検出するようにしたが、これに代えて、分散型電源本体ＰＷＨで検出した連系点電圧Ｖを通信部１１及び通信線路ＴＬを介してインピーダンス推定装置ＩＥに送信するようにしても良い。この場合、線路ｂは不要となる。
【０１３５】
なお、上記各実施形態では、分散型電源ＰＷ１に電圧計１が内蔵されている場合について説明したが、電圧計１については、必ずしも分散型電源ＰＷ１内に設ける必要はなく、別体としても良い。すなわち、別体として設けられた電圧計１が検出した連系点電圧Ｖを、分散型電源ＰＷ１内の検出電力演算部３へ出力するようにしても良い（図示せず）。このことは、図５の分散型電源ＰＷ１が複数連係する場合でも同様である（図示せず）。
【０１３６】
図８に示した例でも、分散型電源本体ＰＷＨと電圧計１とが必ずしも一体とする必要はなく、電圧計１を分散型電源本体ＰＷＨの外部に設置してもよい。すなわち、別体として設けられた電圧計１で検出した連系点電圧Ｖを、分散型電源本体ＰＷＨ内の検出電力演算部３へ出力するようにしても良い（図示せず）。
【０１３７】
また、図８に示した例において、分散型電源本体ＰＷＨの電圧計１に相当する装置を省略してインピーダンス推定装置ＩＥを構成し、分散型電源本体ＰＷＨとは別体として設けられた電圧計１で検出した連系点電圧Ｖを分散型電源本体ＰＷＨとインピーダンス推定装置ＩＥとに出力するようにしても良い。この場合は、別体として設けられた電圧計１で検出した連系点電圧Ｖを、分散型電源本体ＰＷＨ内の検出電力演算部３と、インピーダンス推定装置ＩＥ内の検出電力演算部３に相当する装置へ出力する（図示せず）。この場合には、別体として設けられた電圧計１を分散型電源本体ＰＷＨとインピーダンス推定装置ＩＥとが共用するので、部品点数が削減できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配電設備の系統図である。
【図２】本発明の各実施形態における無効電力ＱＧによる連系点電圧Ｖの変動抑制原理を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態における無効電力制御手法の特徴と示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態における周期変動法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態において分散型電源ＰＷ１を複数連系した場合の配電系統の構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態における無効電力制御手法に関する第１の補足説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態における無効電力制御手法に関する第２の補足説明図である。
【図８】本発明の追加実施形態に係わる分散型電源の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３９】
Ｓ…配電用変電所、Ｃ１…高圧配電線、Ｔ１，Ｔ２…配電用変圧器、Ｃ２…低圧配電線、ＰＷ１、ＰＷ１１、ＰＷ１２、ＰＷ１３…分散型電源、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…負荷、１…電圧計、２…電流計、３…検出電力演算部、４，４Ａ…最適出力演算部、５…記憶部、６…出力電流設定部、７…出力電流制御部、８…インバータ、９…直流電源、１０…連系リアクトル、１１…通信部、ＰＷＨ…分散型電源本体、ＩＥ…インピーダンス推定装置、ＴＬ…通信線路
【図１】
0004968105.tif 000020
【図２】
0004968105.tif 000021
【図３】
0004968105.tif 000022
【図４】
0004968105.tif 000023
【図５】
0004968105.tif 000024
【図６】
0004968105.tif 000025
【図７】
0004968105.tif 000026
【図８】
0004968105.tif 000027