分散電源の単独運転検出装置
【課題】 配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させる。
【解決手段】 単独運転検出装置を構成するこの単独運転監視装置は、低次注入次数のサセプタンスＢm1が判定値Ｊu1を超えると信号Ｓ1 を出力する判定手段１２６と、高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2が判定値Ｊu2を超えると信号Ｓ2 を出力する判定手段１２８と、両信号Ｓ1 、Ｓ2 がそれぞれ所定時間継続すると信号Ｓ4 、Ｓ5 をそれぞれ出力する判定手段１３４、１３６と、両信号Ｓ4 、Ｓ5 のＡＮＤ条件で単独運転検出信号ＤＳを出力する論理積手段１３８とを備えている。
【解決手段】 単独運転検出装置を構成するこの単独運転監視装置は、低次注入次数のサセプタンスＢm1が判定値Ｊu1を超えると信号Ｓ1 を出力する判定手段１２６と、高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2が判定値Ｊu2を超えると信号Ｓ2 を出力する判定手段１２８と、両信号Ｓ1 、Ｓ2 がそれぞれ所定時間継続すると信号Ｓ4 、Ｓ5 をそれぞれ出力する判定手段１３４、１３６と、両信号Ｓ4 、Ｓ5 のＡＮＤ条件で単独運転検出信号ＤＳを出力する論理積手段１３８とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の単独運転検出装置の一例として、特許文献１には、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用される単独運転検出装置であって、前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数（例えば２．４次、２．５次等）の注入電流を注入する電流注入装置と、前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の前記注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、前記分散電源が単独運転になったことを検出して単独運転検出信号を出力する単独運転監視装置とを備えている単独運転検出装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の単独運転検出装置を構成する前記電流注入装置は、４次未満の低次注入次数ｍ１（例えば２．５次）の注入電流および４次以上の高次注入次数ｍ２（例えば１７．５次）の注入電流を注入するものである。
【０００４】
前記単独運転監視装置は、サセプタンスを計測する場合を例に取ると、図１に示すように、（ａ）前記低次注入次数ｍ１のサセプタンスＢm1を計測する低次側計測手段１２０と、（ｂ）この低次側計測手段１２０で計測したサセプタンスＢm1を低次側判定値Ｊu1と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して低次側検出信号Ｓ1 を出力する低次側判定手段１２６と、（ｃ）前記高次注入次数ｍ２のサセプタンスＢm2を計測する高次側計測手段１２２と、（ｄ）この高次側計測手段１２２で計測したサセプタンスＢm2の、所定時間（例えば１秒）前からの変化分ΔＢm2を検出する変化分検出手段１２４と、（ｅ）この変化分検出手段１２４で検出したサセプタンスの変化分ΔＢm2を高次側判定値Ｊu2と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して高次側検出信号Ｓ2 を出力する高次側判定手段１２８と、（ｆ）前記低次側判定手段１２６からの出力および前記高次側判定手段１２８からの出力の論理積を取り、両検出信号Ｓ1 、Ｓ2 が共に出力されているときに検出信号Ｓ3 を出力する論理積手段１３０と、（ｇ）この論理積手段１３０からの検出信号Ｓ3 が所定の継続確認時間（例えば３０ｍ秒。図２〜４中のＴc 参照）継続していることを判定して継続したときに前記単独運転検出信号ＤＳを出力する継続時間判定手段１３２とを備えている。
【０００５】
上記単独運転検出装置によれば、次の効果を奏することが、特許文献１に記載されている。
【０００６】
（ア）低次注入次数のサセプタンスＢm1の判定と、高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2の判定とのＡＮＤ条件による判定を採用しているので、分散電源の単独運転を例えば５０ｍ秒以内という高速で、しかも配電系統の過渡変動の影響による不要検出（即ち、本来検出すべきでないのに検出すること。換言すれば、誤検出。以下同様）を抑制しつつ確実に検出することができる。
【０００７】
従って例えば、この単独運転検出装置を、地絡事故の間接検出（換言すれば、単独運転検出装置による地絡過電圧継電器の代替）に用いることが可能になる。それに用いることによって、変電所の地絡事故検出感度の低下を防止することができる。しかも、分散電源保有設備側において、地絡過電圧継電器およびそれ用の接地形計器用変圧器を省略することが可能になり、設備コストを低減することができる。
【０００８】
（イ）更に、上記ＡＮＤ条件による判定を採用しているので、一つの上位系統から他の上位系統へ系統を切り替える系統切り替えの際の不要検出を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−６５７９４号公報（段落００２４−００２９、図５、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の単独運転検出装置は、配電系統の過渡変動が小さいときは不要検出を起こさないけれども、当該過渡変動が大きくなると不要検出を起こす場合がある、という点になお改善の余地があることが分かった。これを以下に詳述する。
【００１１】
特高配電系統のモデルを用いて、分散電源の連系点から見た配電系統の上記低次注入次数のサセプタンスＢm1、上記高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の例を、図２〜４に示す。
【００１２】
図２は、時刻ｔ1 で分散電源が単独運転になった場合の例である。単独運転の発生によって上記サセプタンスＢm1および上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇し、時刻ｔ2 で上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えたので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、続いて時刻ｔ3 で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点で上記ＡＮＤ条件が成立したので上記検出信号Ｓ3 （図１参照）が出力された。そしてこの時刻ｔ3 から上記継続確認時間Ｔc （この例では３０ｍ秒）後の時刻ｔ4 に、上記単独運転検出信号ＤＳが出力された。この場合の時刻ｔ1 〜ｔ4 間の単独運転検出時間Ｔd は５０ｍ秒弱であった。
【００１３】
図３は、時刻ｔ1 で１ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的小さな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながら上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇後に元に戻り、時刻ｔ5 〜ｔ7 間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、時刻ｔ6 で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点で上記ＡＮＤ条件が成立したので上記検出信号Ｓ3 （図１参照）が出力された。しかし、この時刻ｔ6 から上記継続確認時間Ｔc が経過するよりも前に高次側検出信号Ｓ2 の出力は停止しているので、単独運転検出信号ＤＳは出力されず、不要検出を防止することができた。
【００１４】
図４は、時刻ｔ1 で２ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的大きな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながら上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇後に元に戻り、時刻ｔ9 〜ｔ12間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、時刻ｔ10で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点で上記ＡＮＤ条件が成立したので上記検出信号Ｓ3 （図１参照）が出力された。この時刻ｔ10から上記継続確認時間Ｔc が経過した時刻ｔ11よりも後の時刻ｔ12まで高次側検出信号Ｓ2 の出力が継続しているので、時刻ｔ11〜ｔ12間は単独運転検出信号ＤＳが出力されている。即ち、分散電源の単独運転でないのに単独運転検出信号ＤＳが出力され、不要検出を起こしている。
【００１５】
これに対しては、上記継続確認時間Ｔc を長くしておけば、図４の場合の不要検出を防止することはできるけれども、そうすると、図２の場合の単独運転検出時間Ｔd も長くなってしまい、単独運転検出が遅くなる。例えば前述した５０ｍ秒以下の単独運転検出時間Ｔd を実現することができなくなる。
【００１６】
単独運転検出時間Ｔd の目標を５０ｍ秒以内にする理由は、上記特許文献１にも記載されているが、それを説明すると次のとおりである。下記非特許文献１にも記載されているように、特高や高圧の配電系統においては、地絡事故発生から１秒以内に、地絡過電圧継電器による分散電源の解列または単独運転検出装置による分散電源の解列が求められている。地絡事故発生から特高配電用変電所の遮断器が開放されて単独運転が発生するまでに、通常は約０．９秒かかる。単独運転検出後に分散電源保有設備内の遮断器を開放して分散電源を解列するまでに、大きめにみると通常は約５０ｍ秒かかる。従って、単独運転検出に残された時間は約５０ｍ秒であるので、それ以下が検出時間の目標となる。
【００１７】
［非特許文献１］ 系統連系専門部会編集、「系統連系規程（電気技術規程系統連系編）ＪＥＡＣ ９７０１−２００６」、第４版、社団法人日本電気協会、平成１８年８月３０日、頁３３２−３３３
【００１８】
このように、上記従来の単独運転検出装置においては、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合に、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることが難しい、という点になお改善の余地がある。
【００１９】
そこでこの発明は、上記従来の単独運転検出装置を更に改良して、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができるようにすることを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明に係る単独運転検出装置の要点を説明すると、当該装置を構成する単独運転監視装置を次のように改良したものである。
【００２１】
即ち、この発明に係る単独運転検出装置を構成する単独運転監視装置は、サセプタンスを計測する場合を例に取ると、図５に示すように、
（ａ）前記低次注入次数ｍ１のサセプタンスＢm1を計測する低次側計測手段１２０と、
（ｂ）前記低次側計測手段１２０で計測したサセプタンスＢm1を低次側判定値Ｊu1と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して低次側検出信号Ｓ1 を出力する低次側判定手段１２６と、
（ｃ）前記高次注入次数ｍ２のサセプタンスＢm2を計測する高次側計測手段１２２と、
（ｄ）前記高次側計測手段１２２で計測したサセプタンスの、所定時間前からの変化分ΔＢm2を検出する変化分検出手段１２４と、
（ｅ）前記変化分検出手段１２４で検出したサセプタンスの変化分ΔＢm2を高次側判定値Ｊu2と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して高次側検出信号Ｓ2 を出力する高次側判定手段１２８と、
（ｆ）前記低次側判定手段１２６からの前記低次側検出信号Ｓ1 が低次側継続確認時間（図１０〜１２中のＴc1参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに低次側判定信号Ｓ4 を出力する低次側継続時間判定手段１３４と、
（ｇ）前記高次側判定手段１２８からの前記高次側検出信号Ｓ2 が高次側継続確認時間（図１０〜１２中のＴc2参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに高次側判定信号Ｓ5 を出力する高次側継続時間判定手段１３６と、
（ｈ）前記低次側継続時間判定手段１３４からの出力および前記高次側継続時間判定手段１３６からの出力の論理積を取り、前記低次側判定信号Ｓ4 および前記高次側判定信号Ｓ5 が共に出力されているときに前記単独運転検出信号ＤＳを出力する論理積手段１３８とを備えている。
【００２２】
上記従来の単独運転検出装置は、前述したように、低次側検出信号Ｓ1 の出力と高次側検出信号Ｓ2 の出力のＡＮＤ条件が成立してから継続確認時間Ｔc の判定を開始していたのであるが、詳しく検討したところ、図２に示すように、高次側検出信号Ｓ2 の出力と低次側検出信号Ｓ1 の出力との間には待ち時間Ｔ3 があり、これが単独運転検出時間Ｔd を長くする一因になっていたことが分かった。上記待ち時間Ｔ3 があるのは、注入次数信号を計測するのに用いるフィルタの応答速度の違い等によるものと考えられる。
【００２３】
これに対して、この発明の単独運転検出装置では、低次側検出信号Ｓ1 が出力されるとすぐに低次側継続確認時間の判定を開始し、かつ高次側検出信号Ｓ2 が出力されるとすぐに高次側継続確認時間の判定を開始し、両判定結果のＡＮＤ条件が成立するとすぐに単独運転検出信号ＤＳを出力するので、従来技術の上記待ち時間Ｔ3 に相当するものを無くすることができる。
【００２４】
その結果、上記低次側継続確認時間および高次側継続確認時間を、互いに独立して、配電系統に大きな過渡変動が発生しても不要検出を起こさない時間にすることができ、しかもそのようにしても単独運転検出時間が長くなるのを抑えることができる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができる。
【００２５】
前記サセプタンスの代わりにアドミタンスを計測してそれで判定するようにしても良い。
【００２６】
前記低次側継続確認時間よりも前記高次側継続確認時間を長くしておいても良い。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、低次側検出信号が出力されるとすぐに低次側継続確認時間の判定を開始し、かつ高次側検出信号が出力されるとすぐに高次側継続確認時間の判定を開始し、両判定結果のＡＮＤ条件が成立するとすぐに単独運転検出信号を出力するので、従来技術の上記待ち時間に相当するものを無くすることができる。
【００２８】
その結果、上記低次側継続確認時間および高次側継続確認時間を、互いに独立して、配電系統に大きな過渡変動が発生しても不要検出を起こさない時間にすることができ、しかもそのようにしても単独運転検出時間が長くなるのを抑えることができる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、注入次数信号を計測するのに用いるフィルタの応答速度の違い等によって、単独運転発生時および過渡変動発生時に、高次注入次数のサセプタンスの変化分は、低次注入次数のサセプタンスよりも早く変化を始め、かつ当該変化が過渡変動発生時は早く収まるので、低次側継続確認時間よりも高次側継続確認時間を長くしても、単独運転検出時間が長くなるのを抑えることができる。しかも、高次側継続確認時間を長くしておくと、より大きな過渡変動発生時にも不要検出を起こしにくくなる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とをより確実に両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の単独運転検出装置を構成する単独運転監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】単独運転発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図３】小さな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図４】大きな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図５】この発明に係る単独運転検出装置を構成する単独運転監視装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明に係る分散電源の単独運転検出装置を備える配電系統の一例を示す単線接続図である。
【図７】図６中の電流注入装置の一例を示す回路図である。
【図８】図６中の単独運転監視装置の一例を示すブロック図である。
【図９】サセプタンスの変化分検出回路の他の例を示すブロック図である。
【図１０】単独運転発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図８に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図１１】小さな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図８に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図１２】大きな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図８に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図６に、この発明に係る分散電源の単独運転検出装置を備える配電系統の一例を示す。この配電系統は、配電線１０が特高の配電線の場合の例であるが、それに限られるものではなく、配電線１０は高圧の配電線でも良い。
【００３２】
この配電系統は、上位系統２に特高配電用変電所４を介して特高配電線１０が接続された構成をしている。変電所４は、変圧器６と、その２次側と配電線１０とを接続する遮断器８とを備えている。なお、電圧が７ｋＶを超える特高の場合の配電線は、特高電線路と呼ばれるが、この明細書では、この場合も統一して配電線と呼ぶことにしている。
【００３３】
配電線１０は、この例では、特高（即ち電圧が７ｋＶ超）の配電線であり、その電圧は、例えば１１ｋＶ、２２ｋＶ、３３ｋＶ、６６ｋＶ、７７ｋＶである。但し配電線１０は、高圧（即ち電圧が７ｋＶ以下）の配電線でも良く、その場合の電圧は、例えば３．３ｋＶ、６．６ｋＶである。
【００３４】
配電線１０には、この例では特高需要家負荷１２、分散電源２８を有する分散電源保有設備１４および高圧配電用変電所４２が接続されている。
【００３５】
高圧配電用変電所４２は、変圧器４４および遮断器４５を有している。この高圧配電用変電所４２には、高圧需要家負荷４６および力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）４８が接続されている。
【００３６】
この例では、配電線１０に受電点Ｐで接続された分散電源保有設備１４内に、以下に説明するような単独運転検出装置３０を設けている。
【００３７】
分散電源保有設備１４においては、その受電点Ｐに引込線１８および変圧器１９を介して構内母線２２が接続されている。この構内母線２２に、遮断器２０および変圧器２６を介して分散電源２８が接続されており、分散電源２８から当該配電系統の基本波に同期した電力を構内母線２２に供給するようにしている。これを連系運転と呼ぶ。
【００３８】
分散電源２８は、例えば、太陽光発電設備、燃料電池発電設備、コージェネレーション発電設備、風力発電設備等である。
【００３９】
系統事故等の際には、特高配電用変電所４の遮断器８が開放される。その際、分散電源２８が運転（即ち単独運転）していると、感電事故等が発生する恐れがあるので、分散電源２８の単独運転を確実に検出し、更には遮断器２０を開放して分散電源２８を配電系統から切り離す（解列する）必要がある。
【００４０】
そのために、この実施形態ではこの分散電源保有設備１４内に、分散電源２８の単独運転を検出する単独運転検出装置３０を設けている。この単独運転検出装置３０は、電流注入装置３２と、単独運転監視装置３４とを備えている。
【００４１】
引込線１８には、当該引込線１８に流れる電流を計測する計器用変流器４０が接続されており、構内母線２２にはその電圧を計測する計器用変圧器３８が接続されており、これら３８、４０で計測して得られる計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt が単独運転監視装置３４に供給される。なお、計器用変流器４０は変圧器１９の二次側（低圧側）に設けても良い。計器用変圧器３８は、この例のように変圧器１９の二次側に設ける方が、絶縁が簡単になるので好ましい。
【００４２】
電流注入装置３２は、この例では電圧整合用の変圧器３６等を介して、引込線１８ひいては受電点Ｐおよび配電線１０に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍（即ち帯小数倍）の注入次数の注入電流を注入するものである。より具体的には、電流注入装置３２は、４次未満の低次注入次数ｍ１の注入電流Ｊm1および４次以上の高次注入次数ｍ２の注入電流Ｊm2の両方を同時に注入するものである。この注入電流Ｊm1、Ｊm2、後述する電圧Ｖ、電流Ｉ等に付した添字のｍ１、ｍ２は、上記注入次数を表している。
【００４３】
電流注入装置３２のより具体例を図７に示す。この電流注入装置３２は、上記注入次数ｍ１（例えば２．３次、２．５次等）の方形波電圧ＲＶm1を発生する方形波電源５０と、その出力ラインに直列に挿入された二つの直列共振回路（直列ＬＣ共振回路）５２、５４とを備えている。方形波電源５０は例えばインバータである。直列共振回路５２は上記低次注入次数ｍ１の共振周波数を有しており、直列共振回路５４は上記高次注入次数ｍ２の共振周波数を有している。高次注入次数ｍ２は、例えば、低次注入次数ｍ１の３以上の奇数（即ち、３、５、７、・・・）倍の次数である。より具体例を挙げると、低次注入次数ｍ１は２．５次、高次注入次数ｍ２は１７．５次である。但しこれらに限られるものではない。
【００４４】
このような１台の電流注入装置３２によって、上記二つの注入次数ｍ１およびｍ２の正弦波状の注入電流Ｊm1およびＪm2を同時に注入することができる。換言すれば、これら二つの注入電流Ｊm1およびＪm2を含む注入電流を注入することができる。従って、電流注入装置３２の構成の簡素化および小型化が可能になる。
【００４５】
単独運転監視装置３４のより具体例を図８に示す。一点鎖線１１０から上側が上記低次注入次数ｍ１用の回路であり、下側が上記高次注入次数ｍ２用の回路である。この単独運転監視装置３４は、上記計測電圧Ｖt 、計測電流Ｉt を受けて、それらをディジタルの電圧、電流にそれぞれ変換するＡＤ変換器６０〜６３と、それらからの電圧、電流から配電系統の基本波およびその整数倍次数の高調波を除去するディジタルのフィルタ６６〜６９とを備えている。
【００４６】
配電系統の基本波に近接していて、過渡変動の影響を受けやすい低次注入次数ｍ１用のフィルタ６６、６７には、過渡変動の影響を受けにくいＦＩＲ（有限インパルス応答）型フィルタを用いるのが好ましく、この例ではそれを用いている。配電系統の基本波から離れていて、過渡変動の影響を受けにくい高次注入次数ｍ２用のフィルタ６８、６９には、より応答速度の早いＩＩＲ（無限インパルス応答）型フィルタを用いるのが好ましく、この例ではそれを用いている。
【００４７】
離散フーリエ変換器７０は、上記フィルタ６６からの電圧を離散フーリエ変換して、上記低次注入次数ｍ１の電圧Ｖm1を抽出して出力する。
【００４８】
離散フーリエ変換器７１は、上記フィルタ６７からの電流を離散フーリエ変換して、上記低次注入次数ｍ１の電流Ｉm1を抽出して出力する。
【００４９】
離散フーリエ変換器７２は、上記フィルタ６８からの電圧を離散フーリエ変換して、上記高次注入次数ｍ２の電圧Ｖm2を抽出して出力する。
【００５０】
離散フーリエ変換器７３は、上記フィルタ６９からの電流を離散フーリエ変換して、上記高次注入次数ｍ２の電流Ｉm2を抽出して出力する。
【００５１】
上記電圧Ｖm1および電流Ｉm1は演算器７６に供給される。演算器７６は、供給された電圧Ｖm1、電流Ｉm1を用いて、低次注入次数ｍ１のアドミタンスＹm1を次式に従って演算し、更に当該アドミタンスＹm1の虚部であるサセプタンスＢm1を取り出して出力する。
【００５２】
［数１］
Ｙm1＝Ｉm1／Ｖm1
【００５３】
なお、上記電圧Ｖm1、Ｖm2、電流Ｉm1、Ｉm2、後述するサセプタンスＢm1、Ｂm2、アドミタンスＹm1、Ｙm2は、いずれも複素数の形で表される。
【００５４】
上記電圧Ｖm2および電流Ｉm2は演算器７８に供給される。演算器７８は、供給された電圧Ｖm2、電流Ｉm2を用いて、高次注入次数ｍ２のアドミタンスＹm2を次式に従って演算し、更に当該アドミタンスＹm2の虚部であるサセプタンスＢm2を取り出して出力する。
【００５５】
［数２］
Ｙm2＝Ｉm2／Ｖm2
【００５６】
上記ＡＤ変換器６０、６１、フィルタ６６、６７、離散フーリエ変換器７０、７１および演算器７６が前記低次側計測手段１２０（図５参照。以下同様）を構成しており、上記ＡＤ変換器６２、６３、フィルタ６８、６９、離散フーリエ変換器７２、７３および演算器７８が前記高次側計測手段１２２を構成している。
【００５７】
上記サセプタンスＢm1は判定器８０に供給される。判定器８０は、当該サセプタンスＢm1を所定の低次側判定値Ｊu1と比較することによって、分散電源２８（図６参照）が単独運転になったことを検出して低次側検出信号Ｓ1 を出力する。この判定器８０が前記低次側判定手段１２６を構成している。
【００５８】
判定器８０は、この例ではより具体的には、図１０〜１２に示す例のように、サセプタンスＢm1が容量性方向（即ち正方向）に低次側判定値Ｊu1を超えて変化したときに、低次側検出信号Ｓ1 を出力する。低次側判定値Ｊu1は、例えば、連系運転時のサセプタンスＢm1の５０％程度に設定しておけば良く、図１０〜１２の例ではそのようにしている。
【００５９】
再び図８を参照して、上記サセプタンスＢm2は変化分検出回路９０に供給される。変化分検出回路９０は、当該サセプタンスＢm2の、所定時間前からの変化分ΔＢm2を検出する。この変化分検出回路９０が、前記変化分検出手段１２４を構成している。
【００６０】
変化分検出回路９０は、この例では、演算器７８からのサセプタンスＢm2を所定時間Ｔ遅延させて出力する遅延回路９２と、演算器７８からのサセプタンスＢm2から遅延回路９２からのサセプタンスＢm2を減算してサセプタンスＢm2の変化分ΔＢm2を出力する減算器９４とを有している。所定時間Ｔは、例えば１秒であるが、それに限られるものではない。
【００６１】
変化分検出回路９０は、図８に示す例のものに限られるものではなく、例えば図９に示す例のように、上記遅延回路９２の代わりに移動平均算出回路９６を有するものでも良い。移動平均算出回路９６は、上記サセプタンスＢm2を第１の所定時間Ｔ1 （例えば１秒間）遅延して出力する遅延回路９８と、上記サセプタンスＢm2を第２の所定時間Ｔ2 （例えば２秒間）遅延して出力する遅延回路１００と、両遅延回路９８、１００からの出力を加算する加算器１０２と、加算器１０２からの出力を１／２にする増幅器１０４とを有している。また、上記遅延回路９２や移動平均算出回路９６の代わりに、時定数の非常に長い（例えば１０秒程度の）ローパスフィルタを設けても良い。
【００６２】
再び図８を参照して、変化分検出回路９０から出力されるサセプタンスの変化分ΔＢm2は判定器８２に供給される。
【００６３】
判定器８２は、当該サセプタンスの変化分ΔＢm2を所定の高次側判定値Ｊu2と比較することによって、分散電源２８（図６参照）が単独運転になったことを検出して高次側検出信号Ｓ2 を出力する。この判定器８２が前記高次側判定手段１２８を構成している。
【００６４】
判定器８２は、この例ではより具体的には、図１０〜１２に示す例のように、サセプタンスの変化分ΔＢm2が容量性方向（即ち正方向）に高次側判定値Ｊu2を超えて変化したときに、高次側検出信号Ｓ2 を出力する。高次側判定値Ｊu2は、例えば、連系運転から単独運転に移行したときのサセプタンスの変化分ΔＢm2の５０％程度に設定しておけば良く、図１０〜１２の例ではそのようにしている。
【００６５】
なお、上記判定値Ｊu1、Ｊu2は、例えば、適用対象の配電系統のシミュレーションや実測試験を行うこと等によって、適切な値を予め比較的簡単に求めることができるので、その値を上記判定器８０、８２に設定しておけば良い。
【００６６】
上記低次側検出信号Ｓ1 は継続時間判定器８４に供給される。この継続時間判定器８４は、低次側検出信号Ｓ1 が所定の低次側継続確認時間Ｔc1（図１０〜１２参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに低次側判定信号Ｓ4 を出力する。この継続時間判定器８４が前記低次側継続時間判定手段１３４を構成している。低次側継続確認時間Ｔc1は、図１０〜１２の例では１５ｍ秒に設定しているが、これに限られるものではない。
【００６７】
上記高次側検出信号Ｓ2 は継続時間判定器８６に供給される。この継続時間判定器８６は、高次側検出信号Ｓ2 が所定の高次側継続確認時間Ｔc2（図１０〜１２参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに高次側判定信号Ｓ5 を出力する。この継続時間判定器８６が前記高次側継続時間判定手段１３６を構成している。高次側継続確認時間Ｔc2は、図１０〜１２の例では４２ｍ秒に設定して、Ｔc1＜Ｔc2にしているが、これに限られるものではない。
【００６８】
上記低次側判定信号Ｓ4 および高次側判定信号Ｓ5 はＡＮＤ回路８８に供給される。このＡＮＤ回路８８は、両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 の論理積（ＡＮＤ）を取り、両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 が共に出力されているときに単独運転検出信号ＤＳを出力する。このＡＮＤ回路８８が前記論理積手段１３８を構成している。この単独運転検出信号ＤＳの出力によって、単独運転監視装置３４は、最終的に、それが設けられている分散電源保有設備１４内の分散電源２８が単独運転になったことを検出したことになる。
【００６９】
単独運転監視装置３４による単独運転検出後に分散電源２８の解列を行うには、例えば、図６に示す例のように、上記単独運転検出信号ＤＳによって遮断器２０を開放すれば良い。
【００７０】
図８に示す単独運転監視装置３４の全体的な動作の例を、シミュレーションの結果と共に説明する。
【００７１】
図６に示す配電系統を模擬した特高配電系統のモデルを用いて、分散電源２８の連系点Ｐから見た配電系統の上記低次注入次数ｍ１のサセプタンスＢm1、上記高次注入次数ｍ２のサセプタンスの変化分ΔＢm2および図８に示す単独運転監視装置３４の動作をシミュレーションした結果の例を、図１０〜１２に示す。これらは、前述した図２〜４にそれぞれ対応している。
【００７２】
図１０は、時刻ｔ1 で分散電源が単独運転になった場合の例である。単独運転の発生によって上記サセプタンスＢm1および上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇する。時刻ｔ14で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点から上記低次側継続確認時間Ｔc1（この例では１５ｍ秒。以下同様）経過後に低次側判定信号Ｓ4 が出力された。一方、上記時刻ｔ14よりも前の時刻ｔ13で上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えたので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、この時点から上記高次側継続確認時間Ｔc2（この例では４２ｍ秒。以下同様）経過後の時刻ｔ15に上記高次側判定信号Ｓ5 が出力された。この時点で両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 が共に出力されたことになり上記ＡＮＤ条件が成立したので、上記単独運転検出信号ＤＳが出力された。この場合の時刻ｔ1 〜ｔ15間の単独運転検出時間Ｔd は５０ｍ秒弱であり、前述した目標時間（５０ｍ秒以内）を達成できている。
【００７３】
図１１は、時刻ｔ1 で１ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的小さな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながらゆっくり上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2はサセプタンスＢm1よりも早く上昇を開始しかつ早く元に戻っている。時刻ｔ17で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点から上記低次側継続確認時間Ｔc1経過後に上記低次側判定信号Ｓ4 が出力された。一方、上記時刻ｔ17よりも前の時刻ｔ16から時刻ｔ18の間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力されており、時刻ｔ16から上記高次側継続確認時間Ｔc2の判定が開始されたが、高次側継続確認時間Ｔc2が経過する前の時刻ｔ18に高次側検出信号Ｓ2 の出力は停止しているので、上記高次側判定信号Ｓ5 は出力されていない。従って両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 のＡＮＤ条件が成立しないので、単独運転検出信号ＤＳは出力されず、不要検出を防止することができた。
【００７４】
図１２は、時刻ｔ1 で２ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的大きな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながらゆっくり上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2はサセプタンスＢm1よりも早く上昇を開始しかつ早く元に戻っている。しかしこの場合、過渡変動が大きいので、図１１の場合よりも元に戻るのに時間がかかっている。時刻ｔ21で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点から上記低次側継続確認時間Ｔc1経過後に上記低次側判定信号Ｓ4 が出力された。一方、上記時刻ｔ21よりも前の時刻ｔ20から時刻ｔ22の間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力されており、時刻ｔ20から上記高次側継続確認時間Ｔc2の判定が開始されたが、高次側継続確認時間Ｔc2が経過する前の時刻ｔ22に高次側検出信号Ｓ2 の出力は停止しているので、上記高次側判定信号Ｓ5 は出力されていない。従って両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 のＡＮＤ条件が成立しないので、単独運転検出信号ＤＳは出力されず、不要検出を防止することができた。前記従来技術では不要検出を起こしていたのであるが、この実施例ではそれを防止することができた。
【００７５】
このように上記単独運転監視装置３４を備えている単独運転検出装置３０では、低次側検出信号Ｓ1 が出力されるとすぐに低次側継続確認時間Ｔc1の判定を開始し、かつ高次側検出信号Ｓ2 が出力されるとすぐに高次側継続確認時間Ｔc2の判定を開始し、両判定結果のＡＮＤ条件が成立するとすぐに単独運転検出信号ＤＳを出力するので、従来技術の上記待ち時間Ｔ3 （図２参照）に相当するものを無くすることができる。
【００７６】
その結果、上記低次側継続確認時間Ｔc1および高次側継続確認時間Ｔc2を、互いに独立して、配電系統に大きな過渡変動が発生しても不要検出を起こさない時間にすることができ、しかもそのようにしても単独運転検出時間Ｔd が長くなるのを抑えることができる。換言すれば、低次側継続確認時間Ｔc1および高次側継続確認時間Ｔc2を、それぞれに適した値に互いに独立して設定することができるので、柔軟性が高い。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源２８の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができる。
【００７７】
例えば上記例のように、低次側継続確認時間Ｔc1を１５ｍ秒、高次側継続確認時間Ｔc2を４２ｍ秒に設定しておくと、単独運転検出時間Ｔd は前述した目標時間（５０ｍ秒以内）を達成することができ（図１０参照）、しかも、２ＭＶａｒという大きな過渡変動が発生した場合にも不要検出を防止することができる（図１２参照）。
【００７８】
図１２に示すように、上記時刻ｔ22とｔ23との間には時間Ｔ4 だけまだ余裕があるので、２ＭＶａｒよりも大きな過渡変動の場合でも、不要検出を防止することができることが分かる。従って例えば、上記高次側継続確認時間Ｔc2を、想定される最大の過渡変動に応じて４２ｍ秒よりも短くしても良く、そのようにすれば、単独運転検出時間Ｔd を５０ｍ秒よりも短くすることもできる。
【００７９】
上記低次側継続確認時間Ｔc1と高次側継続確認時間Ｔc2との長短の関係は、上記例のものに限らないけれども、上記例のように低次側継続確認時間Ｔc1よりも高次側継続確認時間Ｔc2を長く、即ちＴc1＜Ｔc2にしておくのが好ましい。これは、注入次数信号を計測するのに用いる上記フィルタ６６〜６９の応答速度の違い等によって、上記シミュレーションの結果からも分かるように、単独運転発生時および過渡変動発生時に、高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2は、低次注入次数のサセプタンスＢm1よりも早く変化を始め、かつ当該変化が過渡変動発生時は早く収まるので、低次側継続確認時間Ｔc1よりも高次側継続確認時間Ｔc2を長くしても、単独運転検出時間Ｔd が長くなるのを抑えることができるからである。しかも、高次側継続確認時間Ｔc2を長くしておくと、より大きな過渡変動発生時にも不要検出を起こしにくくなる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源２８の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とをより確実に両立させることができる。
【００８０】
更にこの単独運転検出装置３０によれば、上記効果に加えて、特許文献１に記載の単独運転検出装置が奏する上記（ア）に示した、単独運転検出装置によって地絡過電圧継電器の代替が可能になるという効果、および、上記（イ）に示した、系統切り替えの際の不要検出を防止することができるという効果、と同様の効果を奏することができる。
【００８１】
以上は、サセプタンスで判定する場合を例に説明したが、配電系統のアドミタンスは殆どがサセプタンスであり両者は似ているので、サセプタンスの代わりにアドミタンスで判定するようにしても良い。
【００８２】
例えば、図８に示す演算器７６において低次注入次数ｍ１のアドミタンスＹm1を求め、演算器７８において高次注入次数ｍ２のアドミタンスＹm2を求め、変化分検出回路９０においてアドミタンスＹm2の変化分ΔＹm2を求め、判定器８０においてアドミタンスＹm1用の低次側判定値Ｊu1と比較し、判定器８２においてアドミタンスの変化分ΔＹm2用の高次側判定値Ｊu2と比較するようにしても良い。
【００８３】
あるいは、低次注入次数ｍ１側および高次注入次数ｍ２側の内の一方はサセプタンスで判定し、他方はアドミタンスで判定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８４】
２ 上位系統
４ 特高配電用変電所
１０ 配電線
１４ 分散電源保有設備
１８ 引込線
２８ 分散電源
３０ 単独運転検出装置
３２ 電流注入装置
３４ 単独運転監視装置
１２０ 低次側計測手段
１２２ 高次側計測手段
１２４ 変化分検出手段
１２６ 低次側判定手段
１２８ 高次側判定手段
１３４ 低次側継続時間判定手段
１３６ 高次側継続時間判定手段
１３８ 論理積手段
ｍ１ 低次注入次数
ｍ２ 高次注入次数
Ｊm1、Ｊm2 注入電流
Ｂm1 サセプタンス
ΔＢm2 サセプタンスの変化分
ＤＳ 単独運転検出信号
【技術分野】
【０００１】
この発明は、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の単独運転検出装置の一例として、特許文献１には、上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用される単独運転検出装置であって、前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数（例えば２．４次、２．５次等）の注入電流を注入する電流注入装置と、前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の前記注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、前記分散電源が単独運転になったことを検出して単独運転検出信号を出力する単独運転監視装置とを備えている単独運転検出装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の単独運転検出装置を構成する前記電流注入装置は、４次未満の低次注入次数ｍ１（例えば２．５次）の注入電流および４次以上の高次注入次数ｍ２（例えば１７．５次）の注入電流を注入するものである。
【０００４】
前記単独運転監視装置は、サセプタンスを計測する場合を例に取ると、図１に示すように、（ａ）前記低次注入次数ｍ１のサセプタンスＢm1を計測する低次側計測手段１２０と、（ｂ）この低次側計測手段１２０で計測したサセプタンスＢm1を低次側判定値Ｊu1と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して低次側検出信号Ｓ1 を出力する低次側判定手段１２６と、（ｃ）前記高次注入次数ｍ２のサセプタンスＢm2を計測する高次側計測手段１２２と、（ｄ）この高次側計測手段１２２で計測したサセプタンスＢm2の、所定時間（例えば１秒）前からの変化分ΔＢm2を検出する変化分検出手段１２４と、（ｅ）この変化分検出手段１２４で検出したサセプタンスの変化分ΔＢm2を高次側判定値Ｊu2と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して高次側検出信号Ｓ2 を出力する高次側判定手段１２８と、（ｆ）前記低次側判定手段１２６からの出力および前記高次側判定手段１２８からの出力の論理積を取り、両検出信号Ｓ1 、Ｓ2 が共に出力されているときに検出信号Ｓ3 を出力する論理積手段１３０と、（ｇ）この論理積手段１３０からの検出信号Ｓ3 が所定の継続確認時間（例えば３０ｍ秒。図２〜４中のＴc 参照）継続していることを判定して継続したときに前記単独運転検出信号ＤＳを出力する継続時間判定手段１３２とを備えている。
【０００５】
上記単独運転検出装置によれば、次の効果を奏することが、特許文献１に記載されている。
【０００６】
（ア）低次注入次数のサセプタンスＢm1の判定と、高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2の判定とのＡＮＤ条件による判定を採用しているので、分散電源の単独運転を例えば５０ｍ秒以内という高速で、しかも配電系統の過渡変動の影響による不要検出（即ち、本来検出すべきでないのに検出すること。換言すれば、誤検出。以下同様）を抑制しつつ確実に検出することができる。
【０００７】
従って例えば、この単独運転検出装置を、地絡事故の間接検出（換言すれば、単独運転検出装置による地絡過電圧継電器の代替）に用いることが可能になる。それに用いることによって、変電所の地絡事故検出感度の低下を防止することができる。しかも、分散電源保有設備側において、地絡過電圧継電器およびそれ用の接地形計器用変圧器を省略することが可能になり、設備コストを低減することができる。
【０００８】
（イ）更に、上記ＡＮＤ条件による判定を採用しているので、一つの上位系統から他の上位系統へ系統を切り替える系統切り替えの際の不要検出を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−６５７９４号公報（段落００２４−００２９、図５、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の単独運転検出装置は、配電系統の過渡変動が小さいときは不要検出を起こさないけれども、当該過渡変動が大きくなると不要検出を起こす場合がある、という点になお改善の余地があることが分かった。これを以下に詳述する。
【００１１】
特高配電系統のモデルを用いて、分散電源の連系点から見た配電系統の上記低次注入次数のサセプタンスＢm1、上記高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の例を、図２〜４に示す。
【００１２】
図２は、時刻ｔ1 で分散電源が単独運転になった場合の例である。単独運転の発生によって上記サセプタンスＢm1および上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇し、時刻ｔ2 で上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えたので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、続いて時刻ｔ3 で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点で上記ＡＮＤ条件が成立したので上記検出信号Ｓ3 （図１参照）が出力された。そしてこの時刻ｔ3 から上記継続確認時間Ｔc （この例では３０ｍ秒）後の時刻ｔ4 に、上記単独運転検出信号ＤＳが出力された。この場合の時刻ｔ1 〜ｔ4 間の単独運転検出時間Ｔd は５０ｍ秒弱であった。
【００１３】
図３は、時刻ｔ1 で１ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的小さな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながら上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇後に元に戻り、時刻ｔ5 〜ｔ7 間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、時刻ｔ6 で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点で上記ＡＮＤ条件が成立したので上記検出信号Ｓ3 （図１参照）が出力された。しかし、この時刻ｔ6 から上記継続確認時間Ｔc が経過するよりも前に高次側検出信号Ｓ2 の出力は停止しているので、単独運転検出信号ＤＳは出力されず、不要検出を防止することができた。
【００１４】
図４は、時刻ｔ1 で２ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的大きな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながら上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇後に元に戻り、時刻ｔ9 〜ｔ12間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、時刻ｔ10で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点で上記ＡＮＤ条件が成立したので上記検出信号Ｓ3 （図１参照）が出力された。この時刻ｔ10から上記継続確認時間Ｔc が経過した時刻ｔ11よりも後の時刻ｔ12まで高次側検出信号Ｓ2 の出力が継続しているので、時刻ｔ11〜ｔ12間は単独運転検出信号ＤＳが出力されている。即ち、分散電源の単独運転でないのに単独運転検出信号ＤＳが出力され、不要検出を起こしている。
【００１５】
これに対しては、上記継続確認時間Ｔc を長くしておけば、図４の場合の不要検出を防止することはできるけれども、そうすると、図２の場合の単独運転検出時間Ｔd も長くなってしまい、単独運転検出が遅くなる。例えば前述した５０ｍ秒以下の単独運転検出時間Ｔd を実現することができなくなる。
【００１６】
単独運転検出時間Ｔd の目標を５０ｍ秒以内にする理由は、上記特許文献１にも記載されているが、それを説明すると次のとおりである。下記非特許文献１にも記載されているように、特高や高圧の配電系統においては、地絡事故発生から１秒以内に、地絡過電圧継電器による分散電源の解列または単独運転検出装置による分散電源の解列が求められている。地絡事故発生から特高配電用変電所の遮断器が開放されて単独運転が発生するまでに、通常は約０．９秒かかる。単独運転検出後に分散電源保有設備内の遮断器を開放して分散電源を解列するまでに、大きめにみると通常は約５０ｍ秒かかる。従って、単独運転検出に残された時間は約５０ｍ秒であるので、それ以下が検出時間の目標となる。
【００１７】
［非特許文献１］ 系統連系専門部会編集、「系統連系規程（電気技術規程系統連系編）ＪＥＡＣ ９７０１−２００６」、第４版、社団法人日本電気協会、平成１８年８月３０日、頁３３２−３３３
【００１８】
このように、上記従来の単独運転検出装置においては、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合に、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることが難しい、という点になお改善の余地がある。
【００１９】
そこでこの発明は、上記従来の単独運転検出装置を更に改良して、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができるようにすることを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明に係る単独運転検出装置の要点を説明すると、当該装置を構成する単独運転監視装置を次のように改良したものである。
【００２１】
即ち、この発明に係る単独運転検出装置を構成する単独運転監視装置は、サセプタンスを計測する場合を例に取ると、図５に示すように、
（ａ）前記低次注入次数ｍ１のサセプタンスＢm1を計測する低次側計測手段１２０と、
（ｂ）前記低次側計測手段１２０で計測したサセプタンスＢm1を低次側判定値Ｊu1と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して低次側検出信号Ｓ1 を出力する低次側判定手段１２６と、
（ｃ）前記高次注入次数ｍ２のサセプタンスＢm2を計測する高次側計測手段１２２と、
（ｄ）前記高次側計測手段１２２で計測したサセプタンスの、所定時間前からの変化分ΔＢm2を検出する変化分検出手段１２４と、
（ｅ）前記変化分検出手段１２４で検出したサセプタンスの変化分ΔＢm2を高次側判定値Ｊu2と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して高次側検出信号Ｓ2 を出力する高次側判定手段１２８と、
（ｆ）前記低次側判定手段１２６からの前記低次側検出信号Ｓ1 が低次側継続確認時間（図１０〜１２中のＴc1参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに低次側判定信号Ｓ4 を出力する低次側継続時間判定手段１３４と、
（ｇ）前記高次側判定手段１２８からの前記高次側検出信号Ｓ2 が高次側継続確認時間（図１０〜１２中のＴc2参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに高次側判定信号Ｓ5 を出力する高次側継続時間判定手段１３６と、
（ｈ）前記低次側継続時間判定手段１３４からの出力および前記高次側継続時間判定手段１３６からの出力の論理積を取り、前記低次側判定信号Ｓ4 および前記高次側判定信号Ｓ5 が共に出力されているときに前記単独運転検出信号ＤＳを出力する論理積手段１３８とを備えている。
【００２２】
上記従来の単独運転検出装置は、前述したように、低次側検出信号Ｓ1 の出力と高次側検出信号Ｓ2 の出力のＡＮＤ条件が成立してから継続確認時間Ｔc の判定を開始していたのであるが、詳しく検討したところ、図２に示すように、高次側検出信号Ｓ2 の出力と低次側検出信号Ｓ1 の出力との間には待ち時間Ｔ3 があり、これが単独運転検出時間Ｔd を長くする一因になっていたことが分かった。上記待ち時間Ｔ3 があるのは、注入次数信号を計測するのに用いるフィルタの応答速度の違い等によるものと考えられる。
【００２３】
これに対して、この発明の単独運転検出装置では、低次側検出信号Ｓ1 が出力されるとすぐに低次側継続確認時間の判定を開始し、かつ高次側検出信号Ｓ2 が出力されるとすぐに高次側継続確認時間の判定を開始し、両判定結果のＡＮＤ条件が成立するとすぐに単独運転検出信号ＤＳを出力するので、従来技術の上記待ち時間Ｔ3 に相当するものを無くすることができる。
【００２４】
その結果、上記低次側継続確認時間および高次側継続確認時間を、互いに独立して、配電系統に大きな過渡変動が発生しても不要検出を起こさない時間にすることができ、しかもそのようにしても単独運転検出時間が長くなるのを抑えることができる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができる。
【００２５】
前記サセプタンスの代わりにアドミタンスを計測してそれで判定するようにしても良い。
【００２６】
前記低次側継続確認時間よりも前記高次側継続確認時間を長くしておいても良い。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、低次側検出信号が出力されるとすぐに低次側継続確認時間の判定を開始し、かつ高次側検出信号が出力されるとすぐに高次側継続確認時間の判定を開始し、両判定結果のＡＮＤ条件が成立するとすぐに単独運転検出信号を出力するので、従来技術の上記待ち時間に相当するものを無くすることができる。
【００２８】
その結果、上記低次側継続確認時間および高次側継続確認時間を、互いに独立して、配電系統に大きな過渡変動が発生しても不要検出を起こさない時間にすることができ、しかもそのようにしても単独運転検出時間が長くなるのを抑えることができる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、注入次数信号を計測するのに用いるフィルタの応答速度の違い等によって、単独運転発生時および過渡変動発生時に、高次注入次数のサセプタンスの変化分は、低次注入次数のサセプタンスよりも早く変化を始め、かつ当該変化が過渡変動発生時は早く収まるので、低次側継続確認時間よりも高次側継続確認時間を長くしても、単独運転検出時間が長くなるのを抑えることができる。しかも、高次側継続確認時間を長くしておくと、より大きな過渡変動発生時にも不要検出を起こしにくくなる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とをより確実に両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の単独運転検出装置を構成する単独運転監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】単独運転発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図３】小さな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図４】大きな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図１に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図５】この発明に係る単独運転検出装置を構成する単独運転監視装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明に係る分散電源の単独運転検出装置を備える配電系統の一例を示す単線接続図である。
【図７】図６中の電流注入装置の一例を示す回路図である。
【図８】図６中の単独運転監視装置の一例を示すブロック図である。
【図９】サセプタンスの変化分検出回路の他の例を示すブロック図である。
【図１０】単独運転発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図８に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図１１】小さな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図８に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【図１２】大きな過渡変動発生時の低次注入次数のサセプタンス、高次注入次数のサセプタンスの変化分および図８に示す単独運転監視装置の動作をシミュレーションした結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図６に、この発明に係る分散電源の単独運転検出装置を備える配電系統の一例を示す。この配電系統は、配電線１０が特高の配電線の場合の例であるが、それに限られるものではなく、配電線１０は高圧の配電線でも良い。
【００３２】
この配電系統は、上位系統２に特高配電用変電所４を介して特高配電線１０が接続された構成をしている。変電所４は、変圧器６と、その２次側と配電線１０とを接続する遮断器８とを備えている。なお、電圧が７ｋＶを超える特高の場合の配電線は、特高電線路と呼ばれるが、この明細書では、この場合も統一して配電線と呼ぶことにしている。
【００３３】
配電線１０は、この例では、特高（即ち電圧が７ｋＶ超）の配電線であり、その電圧は、例えば１１ｋＶ、２２ｋＶ、３３ｋＶ、６６ｋＶ、７７ｋＶである。但し配電線１０は、高圧（即ち電圧が７ｋＶ以下）の配電線でも良く、その場合の電圧は、例えば３．３ｋＶ、６．６ｋＶである。
【００３４】
配電線１０には、この例では特高需要家負荷１２、分散電源２８を有する分散電源保有設備１４および高圧配電用変電所４２が接続されている。
【００３５】
高圧配電用変電所４２は、変圧器４４および遮断器４５を有している。この高圧配電用変電所４２には、高圧需要家負荷４６および力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）４８が接続されている。
【００３６】
この例では、配電線１０に受電点Ｐで接続された分散電源保有設備１４内に、以下に説明するような単独運転検出装置３０を設けている。
【００３７】
分散電源保有設備１４においては、その受電点Ｐに引込線１８および変圧器１９を介して構内母線２２が接続されている。この構内母線２２に、遮断器２０および変圧器２６を介して分散電源２８が接続されており、分散電源２８から当該配電系統の基本波に同期した電力を構内母線２２に供給するようにしている。これを連系運転と呼ぶ。
【００３８】
分散電源２８は、例えば、太陽光発電設備、燃料電池発電設備、コージェネレーション発電設備、風力発電設備等である。
【００３９】
系統事故等の際には、特高配電用変電所４の遮断器８が開放される。その際、分散電源２８が運転（即ち単独運転）していると、感電事故等が発生する恐れがあるので、分散電源２８の単独運転を確実に検出し、更には遮断器２０を開放して分散電源２８を配電系統から切り離す（解列する）必要がある。
【００４０】
そのために、この実施形態ではこの分散電源保有設備１４内に、分散電源２８の単独運転を検出する単独運転検出装置３０を設けている。この単独運転検出装置３０は、電流注入装置３２と、単独運転監視装置３４とを備えている。
【００４１】
引込線１８には、当該引込線１８に流れる電流を計測する計器用変流器４０が接続されており、構内母線２２にはその電圧を計測する計器用変圧器３８が接続されており、これら３８、４０で計測して得られる計測電圧Ｖt および計測電流Ｉt が単独運転監視装置３４に供給される。なお、計器用変流器４０は変圧器１９の二次側（低圧側）に設けても良い。計器用変圧器３８は、この例のように変圧器１９の二次側に設ける方が、絶縁が簡単になるので好ましい。
【００４２】
電流注入装置３２は、この例では電圧整合用の変圧器３６等を介して、引込線１８ひいては受電点Ｐおよび配電線１０に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍（即ち帯小数倍）の注入次数の注入電流を注入するものである。より具体的には、電流注入装置３２は、４次未満の低次注入次数ｍ１の注入電流Ｊm1および４次以上の高次注入次数ｍ２の注入電流Ｊm2の両方を同時に注入するものである。この注入電流Ｊm1、Ｊm2、後述する電圧Ｖ、電流Ｉ等に付した添字のｍ１、ｍ２は、上記注入次数を表している。
【００４３】
電流注入装置３２のより具体例を図７に示す。この電流注入装置３２は、上記注入次数ｍ１（例えば２．３次、２．５次等）の方形波電圧ＲＶm1を発生する方形波電源５０と、その出力ラインに直列に挿入された二つの直列共振回路（直列ＬＣ共振回路）５２、５４とを備えている。方形波電源５０は例えばインバータである。直列共振回路５２は上記低次注入次数ｍ１の共振周波数を有しており、直列共振回路５４は上記高次注入次数ｍ２の共振周波数を有している。高次注入次数ｍ２は、例えば、低次注入次数ｍ１の３以上の奇数（即ち、３、５、７、・・・）倍の次数である。より具体例を挙げると、低次注入次数ｍ１は２．５次、高次注入次数ｍ２は１７．５次である。但しこれらに限られるものではない。
【００４４】
このような１台の電流注入装置３２によって、上記二つの注入次数ｍ１およびｍ２の正弦波状の注入電流Ｊm1およびＪm2を同時に注入することができる。換言すれば、これら二つの注入電流Ｊm1およびＪm2を含む注入電流を注入することができる。従って、電流注入装置３２の構成の簡素化および小型化が可能になる。
【００４５】
単独運転監視装置３４のより具体例を図８に示す。一点鎖線１１０から上側が上記低次注入次数ｍ１用の回路であり、下側が上記高次注入次数ｍ２用の回路である。この単独運転監視装置３４は、上記計測電圧Ｖt 、計測電流Ｉt を受けて、それらをディジタルの電圧、電流にそれぞれ変換するＡＤ変換器６０〜６３と、それらからの電圧、電流から配電系統の基本波およびその整数倍次数の高調波を除去するディジタルのフィルタ６６〜６９とを備えている。
【００４６】
配電系統の基本波に近接していて、過渡変動の影響を受けやすい低次注入次数ｍ１用のフィルタ６６、６７には、過渡変動の影響を受けにくいＦＩＲ（有限インパルス応答）型フィルタを用いるのが好ましく、この例ではそれを用いている。配電系統の基本波から離れていて、過渡変動の影響を受けにくい高次注入次数ｍ２用のフィルタ６８、６９には、より応答速度の早いＩＩＲ（無限インパルス応答）型フィルタを用いるのが好ましく、この例ではそれを用いている。
【００４７】
離散フーリエ変換器７０は、上記フィルタ６６からの電圧を離散フーリエ変換して、上記低次注入次数ｍ１の電圧Ｖm1を抽出して出力する。
【００４８】
離散フーリエ変換器７１は、上記フィルタ６７からの電流を離散フーリエ変換して、上記低次注入次数ｍ１の電流Ｉm1を抽出して出力する。
【００４９】
離散フーリエ変換器７２は、上記フィルタ６８からの電圧を離散フーリエ変換して、上記高次注入次数ｍ２の電圧Ｖm2を抽出して出力する。
【００５０】
離散フーリエ変換器７３は、上記フィルタ６９からの電流を離散フーリエ変換して、上記高次注入次数ｍ２の電流Ｉm2を抽出して出力する。
【００５１】
上記電圧Ｖm1および電流Ｉm1は演算器７６に供給される。演算器７６は、供給された電圧Ｖm1、電流Ｉm1を用いて、低次注入次数ｍ１のアドミタンスＹm1を次式に従って演算し、更に当該アドミタンスＹm1の虚部であるサセプタンスＢm1を取り出して出力する。
【００５２】
［数１］
Ｙm1＝Ｉm1／Ｖm1
【００５３】
なお、上記電圧Ｖm1、Ｖm2、電流Ｉm1、Ｉm2、後述するサセプタンスＢm1、Ｂm2、アドミタンスＹm1、Ｙm2は、いずれも複素数の形で表される。
【００５４】
上記電圧Ｖm2および電流Ｉm2は演算器７８に供給される。演算器７８は、供給された電圧Ｖm2、電流Ｉm2を用いて、高次注入次数ｍ２のアドミタンスＹm2を次式に従って演算し、更に当該アドミタンスＹm2の虚部であるサセプタンスＢm2を取り出して出力する。
【００５５】
［数２］
Ｙm2＝Ｉm2／Ｖm2
【００５６】
上記ＡＤ変換器６０、６１、フィルタ６６、６７、離散フーリエ変換器７０、７１および演算器７６が前記低次側計測手段１２０（図５参照。以下同様）を構成しており、上記ＡＤ変換器６２、６３、フィルタ６８、６９、離散フーリエ変換器７２、７３および演算器７８が前記高次側計測手段１２２を構成している。
【００５７】
上記サセプタンスＢm1は判定器８０に供給される。判定器８０は、当該サセプタンスＢm1を所定の低次側判定値Ｊu1と比較することによって、分散電源２８（図６参照）が単独運転になったことを検出して低次側検出信号Ｓ1 を出力する。この判定器８０が前記低次側判定手段１２６を構成している。
【００５８】
判定器８０は、この例ではより具体的には、図１０〜１２に示す例のように、サセプタンスＢm1が容量性方向（即ち正方向）に低次側判定値Ｊu1を超えて変化したときに、低次側検出信号Ｓ1 を出力する。低次側判定値Ｊu1は、例えば、連系運転時のサセプタンスＢm1の５０％程度に設定しておけば良く、図１０〜１２の例ではそのようにしている。
【００５９】
再び図８を参照して、上記サセプタンスＢm2は変化分検出回路９０に供給される。変化分検出回路９０は、当該サセプタンスＢm2の、所定時間前からの変化分ΔＢm2を検出する。この変化分検出回路９０が、前記変化分検出手段１２４を構成している。
【００６０】
変化分検出回路９０は、この例では、演算器７８からのサセプタンスＢm2を所定時間Ｔ遅延させて出力する遅延回路９２と、演算器７８からのサセプタンスＢm2から遅延回路９２からのサセプタンスＢm2を減算してサセプタンスＢm2の変化分ΔＢm2を出力する減算器９４とを有している。所定時間Ｔは、例えば１秒であるが、それに限られるものではない。
【００６１】
変化分検出回路９０は、図８に示す例のものに限られるものではなく、例えば図９に示す例のように、上記遅延回路９２の代わりに移動平均算出回路９６を有するものでも良い。移動平均算出回路９６は、上記サセプタンスＢm2を第１の所定時間Ｔ1 （例えば１秒間）遅延して出力する遅延回路９８と、上記サセプタンスＢm2を第２の所定時間Ｔ2 （例えば２秒間）遅延して出力する遅延回路１００と、両遅延回路９８、１００からの出力を加算する加算器１０２と、加算器１０２からの出力を１／２にする増幅器１０４とを有している。また、上記遅延回路９２や移動平均算出回路９６の代わりに、時定数の非常に長い（例えば１０秒程度の）ローパスフィルタを設けても良い。
【００６２】
再び図８を参照して、変化分検出回路９０から出力されるサセプタンスの変化分ΔＢm2は判定器８２に供給される。
【００６３】
判定器８２は、当該サセプタンスの変化分ΔＢm2を所定の高次側判定値Ｊu2と比較することによって、分散電源２８（図６参照）が単独運転になったことを検出して高次側検出信号Ｓ2 を出力する。この判定器８２が前記高次側判定手段１２８を構成している。
【００６４】
判定器８２は、この例ではより具体的には、図１０〜１２に示す例のように、サセプタンスの変化分ΔＢm2が容量性方向（即ち正方向）に高次側判定値Ｊu2を超えて変化したときに、高次側検出信号Ｓ2 を出力する。高次側判定値Ｊu2は、例えば、連系運転から単独運転に移行したときのサセプタンスの変化分ΔＢm2の５０％程度に設定しておけば良く、図１０〜１２の例ではそのようにしている。
【００６５】
なお、上記判定値Ｊu1、Ｊu2は、例えば、適用対象の配電系統のシミュレーションや実測試験を行うこと等によって、適切な値を予め比較的簡単に求めることができるので、その値を上記判定器８０、８２に設定しておけば良い。
【００６６】
上記低次側検出信号Ｓ1 は継続時間判定器８４に供給される。この継続時間判定器８４は、低次側検出信号Ｓ1 が所定の低次側継続確認時間Ｔc1（図１０〜１２参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに低次側判定信号Ｓ4 を出力する。この継続時間判定器８４が前記低次側継続時間判定手段１３４を構成している。低次側継続確認時間Ｔc1は、図１０〜１２の例では１５ｍ秒に設定しているが、これに限られるものではない。
【００６７】
上記高次側検出信号Ｓ2 は継続時間判定器８６に供給される。この継続時間判定器８６は、高次側検出信号Ｓ2 が所定の高次側継続確認時間Ｔc2（図１０〜１２参照）のあいだ継続していることを判定して継続したときに高次側判定信号Ｓ5 を出力する。この継続時間判定器８６が前記高次側継続時間判定手段１３６を構成している。高次側継続確認時間Ｔc2は、図１０〜１２の例では４２ｍ秒に設定して、Ｔc1＜Ｔc2にしているが、これに限られるものではない。
【００６８】
上記低次側判定信号Ｓ4 および高次側判定信号Ｓ5 はＡＮＤ回路８８に供給される。このＡＮＤ回路８８は、両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 の論理積（ＡＮＤ）を取り、両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 が共に出力されているときに単独運転検出信号ＤＳを出力する。このＡＮＤ回路８８が前記論理積手段１３８を構成している。この単独運転検出信号ＤＳの出力によって、単独運転監視装置３４は、最終的に、それが設けられている分散電源保有設備１４内の分散電源２８が単独運転になったことを検出したことになる。
【００６９】
単独運転監視装置３４による単独運転検出後に分散電源２８の解列を行うには、例えば、図６に示す例のように、上記単独運転検出信号ＤＳによって遮断器２０を開放すれば良い。
【００７０】
図８に示す単独運転監視装置３４の全体的な動作の例を、シミュレーションの結果と共に説明する。
【００７１】
図６に示す配電系統を模擬した特高配電系統のモデルを用いて、分散電源２８の連系点Ｐから見た配電系統の上記低次注入次数ｍ１のサセプタンスＢm1、上記高次注入次数ｍ２のサセプタンスの変化分ΔＢm2および図８に示す単独運転監視装置３４の動作をシミュレーションした結果の例を、図１０〜１２に示す。これらは、前述した図２〜４にそれぞれ対応している。
【００７２】
図１０は、時刻ｔ1 で分散電源が単独運転になった場合の例である。単独運転の発生によって上記サセプタンスＢm1および上記サセプタンスの変化分ΔＢm2は上昇する。時刻ｔ14で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点から上記低次側継続確認時間Ｔc1（この例では１５ｍ秒。以下同様）経過後に低次側判定信号Ｓ4 が出力された。一方、上記時刻ｔ14よりも前の時刻ｔ13で上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えたので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力され、この時点から上記高次側継続確認時間Ｔc2（この例では４２ｍ秒。以下同様）経過後の時刻ｔ15に上記高次側判定信号Ｓ5 が出力された。この時点で両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 が共に出力されたことになり上記ＡＮＤ条件が成立したので、上記単独運転検出信号ＤＳが出力された。この場合の時刻ｔ1 〜ｔ15間の単独運転検出時間Ｔd は５０ｍ秒弱であり、前述した目標時間（５０ｍ秒以内）を達成できている。
【００７３】
図１１は、時刻ｔ1 で１ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的小さな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながらゆっくり上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2はサセプタンスＢm1よりも早く上昇を開始しかつ早く元に戻っている。時刻ｔ17で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点から上記低次側継続確認時間Ｔc1経過後に上記低次側判定信号Ｓ4 が出力された。一方、上記時刻ｔ17よりも前の時刻ｔ16から時刻ｔ18の間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力されており、時刻ｔ16から上記高次側継続確認時間Ｔc2の判定が開始されたが、高次側継続確認時間Ｔc2が経過する前の時刻ｔ18に高次側検出信号Ｓ2 の出力は停止しているので、上記高次側判定信号Ｓ5 は出力されていない。従って両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 のＡＮＤ条件が成立しないので、単独運転検出信号ＤＳは出力されず、不要検出を防止することができた。
【００７４】
図１２は、時刻ｔ1 で２ＭＶａｒの容量の力率改善用コンデンサ（略称ＳＣ）を配電系統に投入して比較的大きな過渡変動を発生させた場合の例である。この投入によって上記サセプタンスＢm1は振動しながらゆっくり上昇し、上記サセプタンスの変化分ΔＢm2はサセプタンスＢm1よりも早く上昇を開始しかつ早く元に戻っている。しかしこの場合、過渡変動が大きいので、図１１の場合よりも元に戻るのに時間がかかっている。時刻ｔ21で上記サセプタンスＢm1が上記低次側判定値Ｊu1を超えたので上記低次側検出信号Ｓ1 が出力され、この時点から上記低次側継続確認時間Ｔc1経過後に上記低次側判定信号Ｓ4 が出力された。一方、上記時刻ｔ21よりも前の時刻ｔ20から時刻ｔ22の間は上記サセプタンスの変化分ΔＢm2が上記高次側判定値Ｊu2を超えているので上記高次側検出信号Ｓ2 が出力されており、時刻ｔ20から上記高次側継続確認時間Ｔc2の判定が開始されたが、高次側継続確認時間Ｔc2が経過する前の時刻ｔ22に高次側検出信号Ｓ2 の出力は停止しているので、上記高次側判定信号Ｓ5 は出力されていない。従って両判定信号Ｓ4 、Ｓ5 のＡＮＤ条件が成立しないので、単独運転検出信号ＤＳは出力されず、不要検出を防止することができた。前記従来技術では不要検出を起こしていたのであるが、この実施例ではそれを防止することができた。
【００７５】
このように上記単独運転監視装置３４を備えている単独運転検出装置３０では、低次側検出信号Ｓ1 が出力されるとすぐに低次側継続確認時間Ｔc1の判定を開始し、かつ高次側検出信号Ｓ2 が出力されるとすぐに高次側継続確認時間Ｔc2の判定を開始し、両判定結果のＡＮＤ条件が成立するとすぐに単独運転検出信号ＤＳを出力するので、従来技術の上記待ち時間Ｔ3 （図２参照）に相当するものを無くすることができる。
【００７６】
その結果、上記低次側継続確認時間Ｔc1および高次側継続確認時間Ｔc2を、互いに独立して、配電系統に大きな過渡変動が発生しても不要検出を起こさない時間にすることができ、しかもそのようにしても単独運転検出時間Ｔd が長くなるのを抑えることができる。換言すれば、低次側継続確認時間Ｔc1および高次側継続確認時間Ｔc2を、それぞれに適した値に互いに独立して設定することができるので、柔軟性が高い。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源２８の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とを両立させることができる。
【００７７】
例えば上記例のように、低次側継続確認時間Ｔc1を１５ｍ秒、高次側継続確認時間Ｔc2を４２ｍ秒に設定しておくと、単独運転検出時間Ｔd は前述した目標時間（５０ｍ秒以内）を達成することができ（図１０参照）、しかも、２ＭＶａｒという大きな過渡変動が発生した場合にも不要検出を防止することができる（図１２参照）。
【００７８】
図１２に示すように、上記時刻ｔ22とｔ23との間には時間Ｔ4 だけまだ余裕があるので、２ＭＶａｒよりも大きな過渡変動の場合でも、不要検出を防止することができることが分かる。従って例えば、上記高次側継続確認時間Ｔc2を、想定される最大の過渡変動に応じて４２ｍ秒よりも短くしても良く、そのようにすれば、単独運転検出時間Ｔd を５０ｍ秒よりも短くすることもできる。
【００７９】
上記低次側継続確認時間Ｔc1と高次側継続確認時間Ｔc2との長短の関係は、上記例のものに限らないけれども、上記例のように低次側継続確認時間Ｔc1よりも高次側継続確認時間Ｔc2を長く、即ちＴc1＜Ｔc2にしておくのが好ましい。これは、注入次数信号を計測するのに用いる上記フィルタ６６〜６９の応答速度の違い等によって、上記シミュレーションの結果からも分かるように、単独運転発生時および過渡変動発生時に、高次注入次数のサセプタンスの変化分ΔＢm2は、低次注入次数のサセプタンスＢm1よりも早く変化を始め、かつ当該変化が過渡変動発生時は早く収まるので、低次側継続確認時間Ｔc1よりも高次側継続確認時間Ｔc2を長くしても、単独運転検出時間Ｔd が長くなるのを抑えることができるからである。しかも、高次側継続確認時間Ｔc2を長くしておくと、より大きな過渡変動発生時にも不要検出を起こしにくくなる。従って、配電系統に大きな過渡変動が発生する場合にも、分散電源２８の単独運転の高速検出と、不要検出を起こさない確実な検出とをより確実に両立させることができる。
【００８０】
更にこの単独運転検出装置３０によれば、上記効果に加えて、特許文献１に記載の単独運転検出装置が奏する上記（ア）に示した、単独運転検出装置によって地絡過電圧継電器の代替が可能になるという効果、および、上記（イ）に示した、系統切り替えの際の不要検出を防止することができるという効果、と同様の効果を奏することができる。
【００８１】
以上は、サセプタンスで判定する場合を例に説明したが、配電系統のアドミタンスは殆どがサセプタンスであり両者は似ているので、サセプタンスの代わりにアドミタンスで判定するようにしても良い。
【００８２】
例えば、図８に示す演算器７６において低次注入次数ｍ１のアドミタンスＹm1を求め、演算器７８において高次注入次数ｍ２のアドミタンスＹm2を求め、変化分検出回路９０においてアドミタンスＹm2の変化分ΔＹm2を求め、判定器８０においてアドミタンスＹm1用の低次側判定値Ｊu1と比較し、判定器８２においてアドミタンスの変化分ΔＹm2用の高次側判定値Ｊu2と比較するようにしても良い。
【００８３】
あるいは、低次注入次数ｍ１側および高次注入次数ｍ２側の内の一方はサセプタンスで判定し、他方はアドミタンスで判定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８４】
２ 上位系統
４ 特高配電用変電所
１０ 配電線
１４ 分散電源保有設備
１８ 引込線
２８ 分散電源
３０ 単独運転検出装置
３２ 電流注入装置
３４ 単独運転監視装置
１２０ 低次側計測手段
１２２ 高次側計測手段
１２４ 変化分検出手段
１２６ 低次側判定手段
１２８ 高次側判定手段
１３４ 低次側継続時間判定手段
１３６ 高次側継続時間判定手段
１３８ 論理積手段
ｍ１ 低次注入次数
ｍ２ 高次注入次数
Ｊm1、Ｊm2 注入電流
Ｂm1 サセプタンス
ΔＢm2 サセプタンスの変化分
ＤＳ 単独運転検出信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入する電流注入装置と、
前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の前記注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、前記分散電源が単独運転になったことを検出して単独運転検出信号を出力する単独運転監視装置とを備えている単独運転検出装置において、
（１）前記電流注入装置は、４次未満の低次注入次数の注入電流および４次以上の高次注入次数の注入電流を注入するものであり、
（２）前記単独運転監視装置は、
（ａ）前記低次注入次数の前記アドミタンスまたはサセプタンスを計測する低次側計測手段と、
（ｂ）前記低次側計測手段で計測したアドミタンスまたはサセプタンスを低次側判定値と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して低次側検出信号を出力する低次側判定手段と、
（ｃ）前記高次注入次数の前記アドミタンスまたはサセプタンスを計測する高次側計測手段と、
（ｄ）前記高次側計測手段で計測したアドミタンスまたはサセプタンスの、所定時間前からの変化分を検出する変化分検出手段と、
（ｅ）前記変化分検出手段で検出したアドミタンスまたはサセプタンスの変化分を高次側判定値と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して高次側検出信号を出力する高次側判定手段と、
（ｆ）前記低次側判定手段からの前記低次側検出信号が低次側継続確認時間のあいだ継続していることを判定して継続したときに低次側判定信号を出力する低次側継続時間判定手段と、
（ｇ）前記高次側判定手段からの前記高次側検出信号が高次側継続確認時間のあいだ継続していることを判定して継続したときに高次側判定信号を出力する高次側継続時間判定手段と、
（ｈ）前記低次側継続時間判定手段からの出力および前記高次側継続時間判定手段からの出力の論理積を取り、前記低次側判定信号および前記高次側判定信号が共に出力されているときに前記単独運転検出信号を出力する論理積手段とを備えている、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項２】
前記低次側継続確認時間よりも前記高次側継続確認時間を長くしている請求項１記載の分散電源の単独運転検出装置。
【請求項１】
上位系統に変電所を介して配電線が接続され、この配電線に、分散電源を有する分散電源保有設備が接続された構成の配電系統に適用されるものであって、
前記配電線から前記分散電源保有設備への引込線に、当該配電系統の基本波の１倍よりも大きい非整数倍の注入次数の注入電流を注入する電流注入装置と、
前記分散電源保有設備の受電点から眺めた前記配電系統の前記注入次数のアドミタンスまたはサセプタンスを計測して、当該アドミタンスまたはサセプタンスの変化から、前記分散電源が単独運転になったことを検出して単独運転検出信号を出力する単独運転監視装置とを備えている単独運転検出装置において、
（１）前記電流注入装置は、４次未満の低次注入次数の注入電流および４次以上の高次注入次数の注入電流を注入するものであり、
（２）前記単独運転監視装置は、
（ａ）前記低次注入次数の前記アドミタンスまたはサセプタンスを計測する低次側計測手段と、
（ｂ）前記低次側計測手段で計測したアドミタンスまたはサセプタンスを低次側判定値と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して低次側検出信号を出力する低次側判定手段と、
（ｃ）前記高次注入次数の前記アドミタンスまたはサセプタンスを計測する高次側計測手段と、
（ｄ）前記高次側計測手段で計測したアドミタンスまたはサセプタンスの、所定時間前からの変化分を検出する変化分検出手段と、
（ｅ）前記変化分検出手段で検出したアドミタンスまたはサセプタンスの変化分を高次側判定値と比較することによって、前記分散電源が単独運転になったことを検出して高次側検出信号を出力する高次側判定手段と、
（ｆ）前記低次側判定手段からの前記低次側検出信号が低次側継続確認時間のあいだ継続していることを判定して継続したときに低次側判定信号を出力する低次側継続時間判定手段と、
（ｇ）前記高次側判定手段からの前記高次側検出信号が高次側継続確認時間のあいだ継続していることを判定して継続したときに高次側判定信号を出力する高次側継続時間判定手段と、
（ｈ）前記低次側継続時間判定手段からの出力および前記高次側継続時間判定手段からの出力の論理積を取り、前記低次側判定信号および前記高次側判定信号が共に出力されているときに前記単独運転検出信号を出力する論理積手段とを備えている、ことを特徴とする分散電源の単独運転検出装置。
【請求項２】
前記低次側継続確認時間よりも前記高次側継続確認時間を長くしている請求項１記載の分散電源の単独運転検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３８５９（Ｐ２０１２−２３８５９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９７７９（Ｐ２０１０−１５９７７９）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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