JP4353115B2

JP4353115B2 - 単独運転検出装置、単独運転検出方法及び系統連系システム

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Publication number: JP4353115B2
Application number: JP2005073103A
Authority: JP
Inventors: 誠治岡; 信行豊浦; 雅夫馬渕; 康弘坪田; 伸一細見; 匡也加藤
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: JP2006262557A

Description

本発明は、例えば太陽光、ガスエンジン、風力や水力等の発電機等の分散型電源及び系統電源（商用電源）間に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の前記分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出装置、単独運転検出方法及び系統連系システムに関する。

近年、太陽光発電機等の分散型電源と系統電源とをインバータを介して逆潮流有りで連系し、分散型電源だけでは電力が賄えない場合に、その電力を系統電源側から供給するようにした系統連系システムが開発されている。

この種の系統連系システムは、系統電源の電力供給停止時において、分散型電源から系統電源側へ逆充電されるのを防止する必要があるために、系統電源の電力供給停止時の分散型電源の単独運転を検出して系統電源側と切り離すと共に、インバータの駆動を停止する単独運転検出装置を採用している。

尚、分散型電源の単独運転を検出する方式としては、系統電源との連系運転から単独運転に移行したときの電圧波形や位相等の変化を検出して分散型電源の単独運転を検出する受動的方式と、系統電源及び分散型電源間に、例えば無効電力変動、有効電力変動、周波数シフト又は高調波注入等の能動的な外乱信号を加え、系統電源及び分散型電源間の系統連系点での系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づき、分散型電源の単独運転を検出する能動的方式とが知られている。

しかしながら、一般的に受動的方式では、系統電源側に影響を与えることなく、単独運転を検出することができるが、不感帯が広いという難点があるため、受動的方式に比べて不感帯が狭い、能動的方式との併用により弱点を補っているのが実情である。

また、近年では、このような能動的方式においては、大容量の発電電力を供給できるシステムを構築するために、系統電源に対して複数の分散型電源を並列に連系接続して並列運転する場合、各分散型電源の単独運転を検出するための外乱信号が相互に干渉しあってお互いに打ち消すように働いてしまうため、検出感度が鈍化して分散型電源の単独運転を検出することができないといった事態が生じている。

そこで、このような事態に対処すべく、系統電源に対して複数の分散型電源を並列に連系接続する並列運転する場合であっても、系統電源の電力供給停止時に分散型電源の単独運転を検出することができるシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１によれば、複数の分散型電源の並列運転中であっても、系統電源の電力供給停止時に分散型電源の単独運転を検出するシステムにあって、人工衛星からの時刻情報を複数の分散型電源側の各インバータが供給する無効電力の周期的微小変動の位相を同期させ、系統連系点での周波数変動を監視することで単独運転状態を検出するようにしたので、複数台のインバータ間の電力授受等の干渉を防止して分散型電源の単独運転を確実に検出できるようにしている。

しかしながら、特許文献１によれば、人工衛星からの時刻情報に無効電力の周期的微小変動の位相を同期させ、系統連系点での周波数変動を監視し、この監視結果に基づき単独運転状態を検出する旨を理論上開示はしているものの、系統電源及び分散型電源間の系統電圧の位相に同期した系統信号を使用していないことから、系統電源に対して複数の分散型電源のインバータに同期したタイミングで外乱信号を印加することができず、複数の外乱信号が相互に干渉しあうことになるため、その結果、検出感度が鈍化して実際には分散型電源の単独運転を検出することができないものと思料する。

そこで、本出願人は、系統電源及び複数の分散型電源の並列運転中であっても、系統電源の電力供給停止時に分散型電源の単独運転を検出することができるシステムを開示している（例えば特許文献２参照）。図４は特許文献２の単独運転検出処理に使用する信号波形を端的に示す説明図である。

この特許文献２は、系統電源及び複数の分散型電源の並列運転中であっても、系統電源及び分散型電源間のパワーコンディショナ（以下、単にパワコンと称する）の出力を変動させる能動的方式によって、系統電源の電力供給停止時における分散型電源の単独運転を検出するシステムにあって、複数台のパワコン同士を同期信号ラインで相互に有線接続するものである。尚、各パワコンは、分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出機能が内蔵されている。

また、各パワコンは、分散型電源及び系統電源間の系統電圧の位相（図４（Ａ）参照）に同期した系統信号（図4（Ｂ））を生成する。さらに、複数のパワコンの内、予め設定した親機パワコンは、系統信号に基づき、進相信号及び遅相信号を含む図4（Ｃ）に示す同期信号を生成し、この生成した同期信号を同期信号ライン経由で他のパワコンに配信するものである。

そして、親機パワコンは、図４（Ｃ）に示す同期信号に基づき、図４（Ｅ）に示すパワコン出力を進み側（プラス側）又は遅れ側（マイナス側）へ変動させる外乱信号（図４（Ｄ）参照）を、パワコン同士を同期した状態で系統電圧に印加するものである。

また、他のパワコンは、親機パワコンにて生成した同期信号を同期信号ライン経由で受信し、この同期信号に基づき、パワコン同士を同期させた状態で、外乱信号を系統電圧に印加するものである。

従って、特許文献２によれば、複数のパワコン同士が同期信号ラインを通じて相互に有線接続し、複数台のパワコンの内、親機パワコンで生成した同期信号を同期信号ラインを通じて他のパワコンに配信することで、系統電源及び複数の分散型電源の並列運転中であっても、各パワコンは、同期信号に基づき、相互に同期した状態で外乱信号を系統電圧に印加するようにしたので、系統電圧に印加される外乱信号の変動が互いに干渉しあうことはなく、複数の分散型電源の並列運転中であっても、分散型電源の単独運転を検出することができる。
特開平９−７４６８４号公報（要約書及び図１参照）特許第３０２８２０５号公報（要約書及び図１参照）

しかしながら、上記従来の特許文献２によれば、複数のパワコン（単独運転検出装置）同士を同期信号ラインに相互接続し、複数のパワコンの内、親機パワコンで同期信号を生成し、この同期信号を、同期信号ラインを介して他のパワコンに配信することで、パワコン同士で相互に同期を確立した状態で外乱信号を系統電圧に印加するようにしたが、近年では分散型電源が世帯毎に配置されているため、同期信号を配信するための同期信号ラインを世帯のパワコン間で敷設する作業が必要となって、その敷設作業は非常に困難であることも考えられる。

また、上記従来の特許文献２によれば、親機パワコンにて生成した同期信号を同期信号ラインを経由して他のパワコンに配信するようにしたが、同期信号ラインが断線した場合、パワコン同士で相互に同期を確立することができないため、系統電圧に印加される外乱信号の変動が互いに干渉しあい、その結果、分散型電源の単独運転を検出することができないといった事態も考えられる。

また、上記従来の特許文献２によれば、系統電源に連系する複数の分散型電源の内、逆相に連系接続した分散型電源があった場合、図４（Ａ）、（Ｂ）及び図４（Ｆ）、（Ｇ）に示すように系統信号が１８０度の位相差を持ったまま、図４（Ｃ）及び図４（Ｈ）に示すようにパワコン同士で常時逆相に同期してしまうことになるため、図４（Ｄ）、（Ｅ）及び図４（Ｉ），（Ｊ）に示すように相互に外乱信号が打ち消されて、単独運転を検出することができないといった虞も考えられる。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、同期信号ラインを必要とせず、単独運転検出装置同士が同期して外乱信号を印加することで相互干渉を防止し、その結果、単独運転を検出することができる単独運転検出装置、単独運転検出方法及び系統連系システムを提供することにある。

また、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、系統電源に対して複数の分散型電源が相互に逆相に接続したとしても、単独運転を検出することができる単独運転検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の単独運転検出装置は、分散型電源及び系統電源間に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の前記分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記分散型電源及び系統電源間の系統電圧を検出し、この系統電圧の所定位相に同期した系統信号を生成する系統信号生成手段と、前記単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段と、前記系統信号生成手段にて生成した系統信号及び前記外部同期信号受信手段にて受信した外部同期信号に基づき、進相信号及び遅相信号を予め定められたパターンで含む内部同期信号を生成する内部同期信号生成手段と、この内部同期信号生成手段にて生成した内部同期信号に基づき外乱信号を前記系統電圧に印加する外乱信号印加手段と、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて、前記分散型電源の単独運転を判定する単独運転判定手段とを備えており、前記内部同期信号生成手段が、前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応して進相信号から始まる内部同期信号を生成すると共に、前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応した進相信号から始まる内部同期信号を生成するように構成されているようにした。

本発明の単独運転検出装置は、前記外部同期信号受信手段が、到来する電波時計信号の時刻情報、到来するＡＭ放送の時報信号、到来するＦＭ放送の時報信号、到来するＧＰＳ信号の時刻情報、到来するテレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び、電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信するようにした。

上記目的を達成するために本発明の単独運転検出方法は、分散型電源及び系統電源間に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の前記分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出方法であって、前記分散型電源及び系統電源間の系統電圧を検出し、この系統電圧の所定位相に同期した系統信号を生成するステップと、前記単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの外部同期信号を受信するステップと、前記系統信号及び前記外部同期信号に基づき、進相信号及び遅相信号を予め定められたパターンで含む内部同期信号を生成するステップと、この内部同期信号に基づき外乱信号を前記系統電圧に印加するステップと、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて、前記分散型電源の単独運転を判定するステップとを有し、前記内部同期信号が、前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応して生成された進相信号から始まる内部同期信号であると共に、前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちローレベルの系統信号のうちローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応して生成した進相信号から始まる内部同期信号である、ようにした。

本発明の単独運転検出方法は、前記外部同期信号が、到来する電波時計信号の時刻情報、到来するＡＭ放送の時報信号、到来するＦＭ放送の時報信号、到来するＧＰＳ信号、到来するテレビ信号、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び、電力線通信の同期信号の何れか一つであるようにした。

上記目的を達成するために本発明の系統連系システムは、系統電源に連系運転する複数の分散型電源と、分散型電源毎に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の同分散型電源の単独運転を検出する複数の単独運転検出装置とを有し、前記複数の分散型電源を前記系統電源に連系して並列運転する系統連系システムであって、前記各単独運転検出装置は、前記分散型電源及び系統電源間の系統電圧を検出し、この系統電圧の所定位相に同期して系統信号を生成する系統信号生成手段と、外部同期信号源からの外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段と、前記系統信号生成手段にて生成した系統信号及び前記外部同期信号受信手段にて受信した外部同期信号に基づき、進相信号及び遅相信号を予め定められたパターンで含む内部同期信号を生成する内部同期信号生成手段と、この内部同期信号生成手段にて生成した内部同期信号に基づき外乱信号を前記系統電圧に印加する外乱信号印加手段と、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて、前記分散型電源の単独運転を判定する単独運転判定手段とを有し、前記内部同期信号生成手段が、前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応して進相信号から始まる内部同期信号を生成すると共に、前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応した進相信号から始まる内部同期信号を生成するように構成されている、ようにした。

本発明の系統連系システムは、前記外部同期信号受信手段が、到来する電波時計信号の時刻情報、到来するＡＭ放送の時報信号、到来するＦＭ放送の時報信号、到来するＧＰＳ信号、到来するテレビ信号、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び、電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信するようにした。

上記のように構成された本発明の単独運転検出装置によれば、同単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの共通の外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段を有し、系統信号及び外部同期信号に基づき内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき外乱信号を系統電圧に印加し、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて分散型電源の単独運転を検出するようにしたので、系統電源に対して複数の分散型電源を並列運転させたとしても、従来のような単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを敷設する必要もなく、共通の外部同期信号を使用して単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

本発明の単独運転検出装置によれば、例えば電波時計信号の時刻情報、ＡＭ放送の時報信号、ＦＭ放送の時報信号、ＧＰＳ信号の時刻情報、テレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び、電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信するようにしたので、単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを使用しなくても、外部から共通の外部同期信号を取得することができるため、単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

本発明の単独運転検出装置によれば、前記外部同期信号の検出タイミングで系統信号を受信すると、同系統信号に対応した、進相信号及び遅相信号を含む所定パターンの内部同期信号を生成するようにしたので、単独運転検出装置同士が共通の外部同期信号の検出タイミングで所定パターンの内部同期信号に基づく外乱信号を系統電圧に印加することができる。

本発明の単独運転検出装置によれば、前記外部同期信号の検出タイミングでハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応した所定パターンの内部同期信号を生成すると共に、前記外部同期信号の検出タイミングでローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信するまで待機し、次のハイレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号に対応した所定パターンの内部同期信号を生成するようにしたので、例えば系統が５０Ｈｚの場合、系統信号の変動周期を１０ｍ秒間隔、内部同期信号の進相信号及び遅相信号の変動周期を１００ｍ秒間隔とした場合、系統電源に対して複数の分散型電源が相互に逆相接続されたとしても、外乱信号の発生が１０ｍ秒だけ遅れるものの、単独運転検出装置で印加した外乱信号が常時逆相で印加されることはないために相互に打ち消されてしまうような事態を解消することができ、その結果、単独運転を検出することができる。

上記のように構成された本発明の単独運転検出方法によれば、同単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの共通の外部同期信号を受信し、系統信号及び外部同期信号に基づき内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき外乱信号を系統電圧に印加し、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて分散型電源の単独運転を検出するようにしたので、系統電源に対して複数の分散型電源を並列運転させたとしても、従来のような単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを敷設する必要もなく、共通の外部同期信号を使用して単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

本発明の単独運転検出方法によれば、例えば電波時計信号の時刻情報、ＡＭ放送の時報信号、ＦＭ放送の時報信号、ＧＰＳ信号の時刻情報、テレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び、電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信するようにしたので、単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを使用しなくても、外部から共通の外部同期信号を取得することができるため、単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

上記のように構成された本発明の系統連系システムによれば、単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの共通の外部同期信号を各単独運転検出装置側で受信し、系統信号及び外部同期信号に基づき内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき外乱信号を系統電圧に印加し、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて分散型電源の単独運転を検出するようにしたので、系統電源に対して複数の分散型電源を並列運転させたとしても、従来のような単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを敷設する必要もなく、共通の外部同期信号を使用して単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

本発明の系統連系システムによれば、例えば電波時計信号の時刻情報、ＡＭ放送の時報信号、ＦＭ放送の時報信号、ＧＰＳ信号の時刻情報、テレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び、電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信するようにしたので、単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを使用しなくても、外部から共通の外部同期信号を取得することができるため、単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

以下、図面に基づいて本発明の単独運転検出装置に関わる実施の形態を示す系統連系システムについて説明する。図１は本実施の形態を示す系統連系システム内部の概略構成を示すブロック図である。

図１に示す系統連系システム１は、系統電源２と、例えば太陽光発電機等の複数の分散型電源３（３Ａ，３Ｂ）と、この分散型電源３にて発電した直流電力を交流電力に変換するパワコン４（４Ａ，４Ｂ）と、パワコン４にて変換した交流電力又は系統電源２からの交流電力を供給する家庭用電気機器等の一般負荷５（５Ａ，５Ｂ）とを有している。

また、分散型電源３及び系統電源２間には、系統電源２の電力供給停止時に分散型電源３の単独運転を検出する単独運転検出装置１０（１０Ａ，１０Ｂ）を配置している。尚、単独運転検出装置１０は、分散型電源３のパワコン４毎に配置されるものとする。

各単独運転検出装置１０は、分散型電源３の単独運転を停止するために、パワコン４及び系統電源２間の接続を遮断する遮断スイッチ１１と、パワコン４及び系統電源２間の系統電圧に、例えば無効電力変動の外乱信号を印加する外乱信号発生部１２と、系統連系点Ｘでの系統電圧を検出する系統監視部１３と、系統監視部１３にて検出した系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この外乱信号の検出結果に基づき、系統電源２の電力供給停止時における分散型電源３の単独運転を判定する単独運転判定部１４と、この単独運転判定部１４の判定結果に基づき、遮断スイッチ１１を駆動制御する連系保護回路１５と、到来する共通の外部同期信号を受信する外部同期信号受信部１６と、この外部同期信号及び系統信号に基づき、内部同期信号を生成する内部同期信号生成部１７と、この内部同期信号生成部１７にて生成した内部同期信号に基づき、外乱信号発生部１２にて系統電圧に所定タイミングの外乱信号を印加させる制御部１８とを有している。

系統監視部１３は、系統連系点Ｘでの系統電圧を検出すると、同系統電圧を単独運転判定部１４に伝送すると共に、同系統電圧の９０度位相に同期したパルス状の系統信号を内部同期信号生成部１７に伝送するものである。尚、系統信号の変動周期は５０Ｈｚ時で１０ｍ秒間隔とする。

外部同期信号受信部１６は、例えばＡＭラジオ放送局等の共通配信源２０からＡＭラジオ放送の時刻信号を外部同期信号として受信するものである。

内部同期信号生成部１７は、外部同期信号及び系統信号に基づき、進相信号及び遅相信号を含む内部同期信号を生成するものである。尚、内部同期信号は、例えば進相信号、遅相信号、進相信号、遅相信号…の順に１００ｍ秒間隔の変動周期で繰り返し出力されるパターンに相当するものである。

制御部１８は、内部同期信号に基づき、パワコン４及び系統電源２間の系統電圧に所定タイミングの外乱信号を印加させるべく、外乱信号発生部１２を制御するものである。つまり、制御部１８は、進相信号の内部同期信号を検出すると、進相の外乱信号を系統電圧に印加させるべく、外乱信号発生部１２を制御すると共に、遅相信号の内部同期信号を検出すると、遅相の外乱信号を系統電圧に印加させるべく、外乱信号発生部１２を制御するものである。

単独運転判定部１４は、系統監視部１３にて系統連系点Ｘの系統電圧を検出すると、この検出した系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づき、分散型電源３の単独運転を判定するものである。

連系保護回路１５は、この単独運転判定部１４にて分散型電源３の単独運転であると判定されると、パワコン４及び系統電源２間の接続を遮断すべく、遮断スイッチ１１を駆動制御すると共に、単独運転判定部１４にて分散型電源３の単独運転でないと判定されると、パワコン４及び系統電源２間の接続を維持すべく、遮断スイッチ１１を駆動制御するものである。

尚、請求項記載の系統信号生成手段は系統監視部１３、外部同期信号源は共通信号源２０、外部同期信号受信手段は外部同期信号受信部１６、内部同期信号生成手段は内部同期信号生成部１７、外乱信号印加手段は外乱信号発生部１２及び制御部１８、単独運転判定手段は単独運転判定部１４に相当するものである。

次に本実施の形態を示す系統連系システム１の要部である単独運転検出装置１０の動作について説明する。図２は単独運転検出装置１０の単独運転検出処理に使用する信号波形を示す説明図である。

単独運転検出装置１０内の系統監視部１３は、図２（Ａ）に示すようにパワコン４及び系統電源２間の系統電圧を検出する。系統監視部１３は、例えば系統電圧の９０度位相を基準とし、同位相に同期した図２（Ｂ）に示すパルス状の系統信号を生成する。

また、外部同期信号生成部１６は、共通信号源２０から到来する外部同期信号を受信する。

内部同期信号生成部１７は、図２（Ｂ）に示す系統信号及び、図２（Ｃ）に示す外部同期信号に基づき、図２（Ｄ）に示すように進相信号及び遅相信号を含む内部同期信号を生成する。

制御部１８は、図２（Ｄ）に示す内部同期信号に基づき、パワコン４及び系統電源２間の系統電圧に、図２（Ｅ）に示す所定タイミングの外乱信号を印加させるべく、外乱信号発生部１２を制御する。つまり、制御部１８は、進相信号の内部同期信号を検出すると、進相の外乱信号を系統電圧に印加させるべく、外乱信号発生部１２を制御すると共に、遅相信号の内部同期信号を検出すると、遅相の外乱信号を系統電圧に印加させるべく、外乱信号発生部１２を制御することになる。

尚、他の単独運転検出装置１０（１０Ｂ）においても、同様に、パワコン４及び系統電源２間の系統電圧の９０度位相を基準にした系統信号を生成すると共に、共通の外部同期信号を受信し、系統信号及び外部同期信号に基づき内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき、パワコン４及び系統電源２間の系統電圧に外乱信号を印加するものである。

また、例えば分散型電源３Ａを正相に系統電源２に連系接続し、分散型電源３Ｂを逆相に系統電源２に連系接続して、これら分散型電源３の並列運転した場合の単独運転検出装置１０Ａ及び単独運転検出装置１０Ｂの単独運転検出処理について説明する。図３は単独運転検出装置１０Ａ及び単独運転検出装置１０Ｂの信号波形を端的に示す説明図である。

単独運転検出装置１０Ａは、図３（Ａ）に示す正相の系統電圧の９０度位相に同期した系統信号（図３（Ｂ）参照）を生成し、外部同期信号を受信すると、系統信号及び外部同期信号に基づき、図３（Ｄ）に示す進相信号及び遅相信号を含む内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき外乱信号を系統電圧に印加する。

つまり、単独運転検出装置１０Ａの内部同期信号生成部１７は、外部同期信号の検出タイミングでハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応した、進相信号から始まる内部同期信号を生成する。そして、単独運転検出装置１０Ａの制御部１８は、内部同期信号を検出すると、進相の外乱信号から系統電圧への印加を開始することになる。

これに対して単独運転検出装置１０Ｂの系統監視部１３は、図３（Ｇ）に示す逆相の系統電圧の９０度位相に同期した系統信号（図３（Ｈ）参照）を生成すると、図３（Ｂ）に示す系統信号と反転状態になる。

単独運転検出装置１０Ｂは、外部同期信号を受信すると、図３（Ｈ）に示す系統信号及び図３（Ｉ）に示す外部同期信号に基づき、図３（Ｊ）に示す内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき、図３（Ｋ）に示すように系統電圧に外乱信号を印加する。つまり、内部同期信号生成部１７は、外部同期信号の検出タイミングでローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信するまで１０ｍ秒待機し、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応した、進相信号から始まる内部同期信号を生成する。そして、単独運転検出装置１０Ｂの制御部１８は、内部同期信号を検出すると、単独運転検出装置１０Ａとは１０ｍ秒遅れで進相の外乱信号から系統電圧への印加を開始することになる。

つまり、正相に接続した分散型電源３Ａ側の単独運転検出装置１０Ａと、逆相に接続した分散型電源３Ｂ側の単独運転検出装置１０Ｂとでは、外部同期信号を基準にして外乱信号を生成することになるため、外乱信号の印加開始が１０ｍ秒を遅れるだけで、従来のように常時逆相で外乱信号が出力されることはなく、外乱信号同士が相互に干渉しあって、相互に打ち消しあうような事態を防止することができ、その結果、並列運転中の分散型電源３の内、逆相に連系接続した分散型電源３があったとしても、単独運転を検出することができる。

本実施の形態によれば、同単独運転検出装置１０以外の共通信号源２０からの外部同期信号を受信する外部同期信号受信部１６を有し、系統信号及び外部同期信号に基づき内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき外乱信号を系統電圧に印加し、パワコン４及び系統電源２間の系統連系点Ｘにおける系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて分散型電源３の単独運転を検出するようにしたので、系統電源２に対して複数の分散型電源３を並列運転させたとしても、従来のような単独運転検出装置１０同士を相互接続する同期信号ラインを敷設する必要もなく、単独運転検出装置１０同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

本実施の形態によれば、ＡＭラジオ放送の時報信号を共通の外部同期信号として受信するようにしたので、単独運転検出装置１０同士を相互接続する同期信号ラインを使用しなくても、外部から共通の外部同期信号を取得することができるため、単独運転検出装置１０同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができる。

本実施の形態によれば、外部同期信号の検出タイミングで系統信号を受信すると、同系統信号に対応した、進相信号及び遅相信号を含む所定パターンの内部同期信号を生成するようにしたので、単独運転検出装置１０同士が共通の外部同期信号の検出タイミングで所定パターンの内部同期信号に基づく外乱信号を系統電圧に印加することができる。

本実施の形態によれば、外部同期信号の検出タイミングでハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応した所定パターンの内部同期信号を生成すると共に、外部同期信号の検出タイミングでローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信するまで待機し、次のハイレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号に対応した所定パターンの内部同期信号を生成するようにしたので、例えば系統信号の変動周期を１０ｍ秒間隔、内部同期信号の進相信号及び遅相信号の変動周期を１００ｍ秒間隔とした場合、系統電源に対して複数の分散型電源３が相互に逆相接続されたとしても、外乱信号の発生が１０ｍ秒だけ遅れるものの、単独運転検出装置１０で印加した外乱信号が常時逆相で印加されることはないために相互に打ち消されてしまうような事態を解消することができ、その結果、単独運転を検出することができる。

尚、上記実施の形態においては、外部同期信号を到来する共通のＡＭラジオ放送の時報信号にしたが、例えば電波時計信号の時刻情報、ＦＭ放送の時報信号、ＧＰＳ信号の時刻情報、テレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号及び電力線通信の同期信号等であっても同様の効果が得られる。

また、上記実施の形態においては、外部同期信号受信部１６にＡＭラジオ放送の時報信号を受信するＡＭ放送受信機能を持たせるようにしたが、例えばＦＭラジオ放送の時報信号を受信するＦＭ放送受信機能、ＧＰＳ信号の時刻情報を受信するＧＰＳ受信機能等の各外部同期信号を受信する受信機能を同外部同期信号受信部１６に持たせ、ユーザの設定操作に応じて所望の受信機能を選択可能にしても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、上記実施の形態においては、能動的方式の外乱信号として無効電力変動を例に挙げて説明したが、例えば有効電力変動、周波数シフトや高調波注入等の外乱信号を用いたとしても、同様の効果が得られることは言うまでもなく、この場合、単独運転を検出する際に必要な系統電圧、周波数、位相、高調波等を系統監視部１３で検出するようにすれば良い。

また、上記実施の形態においては、単独運転検出装置１０をパワコン４外部に増設するようにしたが、同単独運転検出装置１０をパワコン４に内蔵させるようにしても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明の単独運転検出装置によれば、同単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの共通の外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段を有し、系統信号及び外部同期信号に基づき内部同期信号を生成し、この内部同期信号に基づき外乱信号を系統電圧に印加し、前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて分散型電源の単独運転を検出するようにしたので、系統電源に対して複数の分散型電源を並列運転させたとしても、従来のような単独運転検出装置同士を相互接続する同期信号ラインを敷設する必要もなく、共通の外部同期信号を使用して単独運転検出装置同士が同期することで外乱信号の相互干渉を確実に防止し、その結果、単独運転を検出することができるため、系統電源に連系接続する複数の分散型運転を実行する系統連系システム等に有用である。

本発明の単独運転検出装置に関わる実施の形態を示す系統連系システム内部の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態に関わる単独運転検出装置の単独運転検出処理に使用する信号波形を示す説明図である。本実施の形態に関わる系統電源に正相に接続された単独運転検出装置及び逆相に接続された単独運転検出装置の使用波形図の関係を端的に示す説明図である。従来技術の系統電源に正相に接続された単独運転検出装置及び逆相に接続された単独運転検出装置の使用波形図の関係を端的に示す説明図である。

符号の説明

１系統連系システム
２系統電源
３分散型電源
１０単独運転検出装置
１２外乱信号発生部（外乱信号印加手段）
１３系統監視部（系統信号生成手段）
１４単独運転判定部（単独運転判定手段）
１６外部同期信号受信部（外部同期信号受信手段）
１７内部同期信号生成部（内部同期信号生成手段）
１８制御部（外乱信号印加手段）
２０共通信号源（外部同期信号源）

Claims

分散型電源及び系統電源間に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の前記分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、
前記分散型電源及び系統電源間の系統電圧を検出し、この系統電圧の所定位相に同期した系統信号を生成する系統信号生成手段と、
前記単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段と、
前記系統信号生成手段にて生成した系統信号及び前記外部同期信号受信手段にて受信した外部同期信号に基づき、進相信号及び遅相信号を予め定められたパターンで含む内部同期信号を生成する内部同期信号生成手段と、
この内部同期信号生成手段にて生成した内部同期信号に基づき外乱信号を前記系統電圧に印加する外乱信号印加手段と、
前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて、前記分散型電源の単独運転を判定する単独運転判定手段とを備えており、
前記内部同期信号生成手段が、
前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応して進相信号から始まる内部同期信号を生成すると共に、
前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応した進相信号から始まる内部同期信号を生成するように構成されている、
ことを特徴とする単独運転検出装置。
前記外部同期信号受信手段は、到来する電波時計信号の時刻情報、到来するＡＭ放送の時報信号、到来するＦＭ放送の時報信号、到来するＧＰＳ信号の時刻情報、到来するテレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号、及び電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信することを特徴とする請求項１記載の単独運転検出装置。
分散型電源及び系統電源間に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の前記分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出方法であって、
前記分散型電源及び系統電源間の系統電圧を検出し、この系統電圧の所定位相に同期した系統信号を生成するステップと、
前記単独運転検出装置以外の外部同期信号源からの外部同期信号を受信するステップと、
前記系統信号及び前記外部同期信号に基づき、進相信号及び遅相信号を予め定められたパターンで含む内部同期信号を生成するステップと、
この内部同期信号に基づき外乱信号を前記系統電圧に印加するステップと、
前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて、前記分散型電源の単独運転を判定するステップとを有し、
前記内部同期信号が、
前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応して生成された進相信号から始まる内部同期信号であると共に、
前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちローレベルの系統信号のうちローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応して生成した進相信号から始まる内部同期信号である、
ことを特徴とする単独運転検出方法。
前記外部同期信号は、到来する電波時計信号の時刻情報、到来するＡＭ放送の時報信号、到来するＦＭ放送の時報信号、到来するＧＰＳ信号の時刻情報、到来するテレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号、及び電力線通信の同期信号の何れか一つであることを特徴とする請求項３記載の単独運転検出方法。
系統電源に連系運転する複数の分散型電源と、分散型電源毎に配置され、前記系統電源の電力供給停止時の同分散型電源の単独運転を検出する複数の単独運転検出装置とを有し、前記複数の分散型電源を前記系統電源に連系して並列運転する系統連系システムであって、
前記各単独運転検出装置は、
前記分散型電源及び系統電源間の系統電圧を検出し、この系統電圧の所定位相に同期して系統信号を生成する系統信号生成手段と、
外部同期信号源からの外部同期信号を受信する外部同期信号受信手段と、
前記系統信号生成手段にて生成した系統信号及び前記外部同期信号受信手段にて受信した外部同期信号に基づき、進相信号及び遅相信号を予め定められたバターンで含む内部同期信号を生成する内部同期信号生成手段と、
この内部同期信号生成手段にて生成した内部同期信号に基づき外乱信号を前記系統電圧に印加する外乱信号印加手段と、
前記分散型電源及び系統電源間の系統連系点における系統電圧に含まれる外乱信号を検出し、この検出結果に基づいて、前記分散型電源の単独運転を判定する単独運転判定手段とを有し、
前記内部同期信号生成手段が、
前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちハイレベルの系統信号を受信すると、同ハイレベルの系統信号に対応して進相信号から始まる内部同期信号を生成すると共に、
前記外部同期信号の検出タイミングで前記系統電圧の所定位相に同期した系統信号のうちローレベルの系統信号を受信すると、次のハイレベルの系統信号を受信したタイミングで、同ハイレベルの系統信号に対応した進相信号から始まる内部同期信号を生成するように構成されている、
ことを特徴とする系統連系システム。
前記外部同期信号受信手段は、到来する電波時計信号の時刻情報、到来するＡＭ放送の時報信号、到来するＦＭ放送の時報信号、到来するＧＰＳ信号の時刻情報、到来するテレビ信号の時刻情報、電話回線経由の時報信号、インターネット経由の定時信号、及び電力線通信の同期信号の何れか一つを前記外部同期信号として受信することを特徴とする請求項５記載の系統連系システム。