特許 7131945 高調波計測装置とそれを用いた単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-29

(45)【発行日】2022-09-06

(54)【発明の名称】高調波計測装置とそれを用いた単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20220830BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20220830BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02J3/38 110

H02M7/48 R

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018079550

(22)【出願日】2018-04-18

(65)【公開番号】P2019193318

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082876

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100086807

【弁理士】

【氏名又は名称】柿本 恭成

(74)【代理人】

【識別番号】100178906

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充和

(72)【発明者】

【氏名】郭 中為

(72)【発明者】

【氏名】石渡 洋志

【審査官】宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１４４５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２０８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５４９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１８７５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１２９７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ１９／００－１９／３２

Ｈ０２Ｊ３／００－５／００

Ｈ０２Ｍ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部が電力系統に連系された時に、前記電力系統の第１交流電圧を計測し、前記第１交流電圧に代えて高調波含有率の少ない第２交流電圧を前記電力変換部から出力させた時に、又は外部で生成された前記第２交流電圧が印加された時に、前記第２交流電圧を計測する電圧計測部と、
前記電圧計測部で計測された前記第２交流電圧をフーリエ演算して補正高調波電圧を算出する補正値算出部と、
前記電圧計測部で計測された前記第１交流電圧をフーリエ演算して高調波電圧を算出する高調波算出部と、
前記高調波電圧から前記補正高調波電圧を減算して補正後の高調波電圧の実効値を算出する補正後高調波算出部と、
を有することを特徴とする高調波計測装置。

【請求項2】

請求項１記載の高調波計測装置を用いた単独運転検出方法であって、
予め、前記電圧計測部によって前記第２交流電圧を計測し、この計測値を前記補正値算出部でフーリエ演算して前記補正高調波電圧を取得する第１ステップと、
前記電力変換部が、前記電力系統から切り離されて単独運転を行う時に、前記電圧計測部によって前記第１交流電圧を計測し、この計測値を前記高調波算出部でフーリエ演算して前記高調波電圧を算出する第２ステップと、
前記補正後高調波算出部によって前記補正後の高調波電圧の実効値を算出する第３ステップと、
前記補正後の高調波電圧の実効値により、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入判定を行い、前記ステップ注入発生条件が満たされていれば、前記電力変換部から前記電力系統へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる第４ステップと、
前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させる第５ステップと、
を有することを特徴とする単独運転検出方法。

【請求項3】

前記補正後の高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］，Ｂｃｏｒ［ｋ］の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］は、次式より求めることを特徴とする請求項２記載の単独運転検出方法。

【数1】

但し、ｎ；サンプリング点（Ｎ個）、ｎ＝０，１，２，…，Ｎ－１
Ｎ；交流周期／サンプリング周期
ｆ_１；基本周波数
Ｔ；サンプリング周期
ｋ；高調波の次数、ｋ＝０，１，２，…，Ｎ／２
Ａｃｏｒ［ｋ］；ｋ次余弦の振幅
Ａ［ｋ］；前記第２ステップにおいて算出されるｋ次余弦の振幅
Ａ０［ｋ］；前記第１ステップにおいて算出されるｋ次余弦の振幅
Ｂｃｏｒ［ｋ］；ｋ次正弦の振幅
Ｂ［ｋ］；前記第２ステップにおいて算出されるｋ次正弦の振幅
Ｂ０［ｋ］；前記第１ステップにおいて算出されるｋ次正弦の振幅
ｘ［ｎＴ］；ｎＴサンプリング時刻の交流電圧
２πｋｆ_１ｎＴ（＝２×π×ｋ×ｆ_１×ｎ×Ｔ）；
サンプリング時刻ｎＴのｋ次高調波の位相角
Ｈ_ａｒｍ［ｋ］；ｋ次高調波電圧の振幅
Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］；ｋ次高調波電圧の実効値

【請求項4】

前記補正後の高調波電圧の実効値は、
複数の各次高調波電圧の実効値を合成した総合高調波電圧の実効値により算出される、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の単独運転検出方法。

【請求項5】

前記第５ステップにおいて、
前記補正後の高調波電圧の実効値の変化が検出された時に、周波数フィードバックゲインの切り替えによって前記無効電力の注入量を変える、
ことを特徴とする請求項２～４のいずれか１項記載の単独運転検出方法。

【請求項6】

前記第１ステップにおいて、
前記電力系統から解列した状態にて前記電力変換部から三相交流電圧を出力させて、前記三相交流電圧を前記電圧計測部で計測し、フーリエ演算によって３次高調波の前記補正高調波電圧を取得する、
ことを特徴とする請求項２～５のいずれか１項記載の単独運転検出方法。

【請求項7】

前記補正高調波電圧として、
前記電圧計測部における計測誤差の大きい高調波電圧次数のみ取得する、
ことを特徴とする請求項２～６のずれか１項記載の単独運転検出方法。

【請求項8】

請求項１記載の高調波計測装置と、
前記補正後の高調波電圧の実効値により、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入判定を行うステップ注入発生条件判定部と、
前記ステップ注入発生条件が満たされていれば、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる無効電力ステップ注入手段と、
前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて、前記電力系統から切り離された前記電力変換部の単独運転を検出させる周波数フィードバック手段と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。

【請求項9】

前記周波数フィードバック手段は、
前記補正後の高調波電圧の実効値の変化が検出された時に、周波数フィードバックゲインの切り替えによって前記無効電力の注入量を変える、
ことを特徴とする請求項８記載の単独運転検出装置。

【請求項10】

前記補正後の高調波電圧の実効値に基づき、前記周波数フィードバック手段が通常動作を行う能動状態通常モードと、前記周波数フィードバック手段が停止する能動状態待機モードと、の切り替え行う無効電力発振抑制制御部を、
設けたことを特徴とする請求項８又は９記載の単独運転検出装置。

【請求項11】

請求項８～１０のいずれか１項記載の単独運転検出装置と、
前記直流電力を供給する前記直流電源と、
前記直流電源の系統連系に用いられ、前記直流電力を前記交流電力に変換する前記電力変換部と、
を有することを特徴とする分散型電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転をしているか否かを検出するための高調波計測装置と、それを用いた単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

パワーコンディショナ（以下「ＰＣＳ」という。）は、太陽電池等の分散型の直流電源で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ部を有し、直流電源を電力系統に連系させて使用するために、周波数や電圧を電力系統に適合させる装置である。

【0003】

例えば、電力系統の停電時に、ＰＣＳがその電力系統から遮断（解列）されない状態で単独運転を継続していると、本来無電圧であるべき電力系統が充電されることとなる。この場合、保安や、電力供給の信頼度確保の面から問題を生ずる恐れがあるため、直流電源の単独運転状態を検出し、ＰＣＳを停止させる必要があるので、単独運転検出装置が、ＰＣＳの内部あるいは外部に設けられる。単独運転検出方法や単独運転検出装置に関しては、特許文献１、２及び非特許文献１～３等に記載されている。

【0004】

単独運転検出方法には、受動的方式と能動的方式とがある。受動的方式は、単独運転移行時の発電出力と負荷の不平衡による電圧位相や周波数等の急変を検出する方式であり、電圧位相跳躍検出方式、３次高調波電圧歪み急増検出方式、及び周波数変化率検出方式の３方式が一般的である。これに対し、能動的方式は、ＰＣＳの制御系や外部に付加した負荷等により、常時、電圧や周波数に変動を与えておき、単独運転移行時に顕著になるその変動を検出する方式であり、周波数シフト方式、スリップモード周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式、及び負荷変動方式が一般的である。周波数シフト方式は、ＰＣＳ内の発振器等に周波数バイアスを与えておき、単独運転移行時に現れる周波数変動を検出する方式である。無効電力変動方式は、直流電源の出力電力に周期的な無効電力を与え、単独運転移行後に発生する周波数変動を検出する方式である。

【0005】

単独運転検出装置としては、検出速度及び保護の信頼性の面から、受動的検出方式と能動的検出方式とを各１方式以上組み合わせて適用することが、非特許文献３の一般社団法人日本電気協会の系統連系規程上に定められている。単独運転能動的検出方式として、ステップ注入付周波数フィードバック方式が規格化され、それに準拠して単独運転検出を行う必要がある。ステップ注入付周波数フィードバック方式は、前記系統連系規程に記載されているように、周波数偏差に応じた無効電力を注入することで、周波数変化を更に助長させて単独運転を検出する方式であり、単独運転の高速検出が可能、他方式との相互干渉がない等の特徴がある。

【0006】

図９は、特許文献１、２に記載された従来の分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図である。
分散型電源システムは、太陽電池等の分散型の直流電源１と電力系統（例えば、商用電力系統）２とを備え、この直流電源１と電力系統２との間に、ＰＣＳ３が接続されている。電力系統２からＰＣＳ３の間には、遮断器４、柱上変圧器（以下「柱上トランス」という。）５、及び負荷６等が設けられている。

【0007】

ＰＣＳ３は、ステップ注入付周波数フィードバック方式の単独運転検出装置を備えた装置であり、例えば、ハードウェア部１０とソフトウェア部２０とにより構成されている。ハードウェア部１０は、直流電源１から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ部１１と、このインバータ部１１の出力側と柱上トランス５との間に設けられた周波数検出回路１２、基本波計測用の電圧計測回路１３、及び高調波計測用の電圧計測回路１４と、を有している。ソフトウェア部２０は、例えば、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）により実行されるものであり、インバータ部１１のスイッチング動作を制御する電流制御処理部２１と、系統周波数計測部２２と、無効電力注入部である周波数フィードバック部２３と、無効電力ステップ注入判定部２４と、加算部２５と、単独運転検出部２６と、を有している。

【0008】

ハードウェア部１０において、インバータ部１１は、例えば、スイッチング電源装置により構成されている。周波数検出回路１２は、インバータ部１１の出力側における交流電圧の周波数を検出してこの検出結果をソフトウェア部２０内の系統周波数計測部２２へ与える回路である。基本波計測用の電圧計測回路１３は、インバータ部１１の出力側の交流電圧を計測してこの計測結果をソフトウェア部２０内の無効電力ステップ注入判定部２４へ与える回路である。更に、高調波計測用の電圧計測回路１４は、インバータ部１１の出力側の交流電圧を計測してこの計測結果をソフトウェア部２０内の無効電力ステップ注入判定部２４へ与える回路である。

【0009】

ソフトウェア部２０において、電流制御処理部２１は、系統周波数計測部２２及び加算部２５の出力信号に基づき、インバータ部１１のスイッチング動作を制御するものである。系統周波数計測部２２は、周波数検出回路１２の検出結果に基づき、周波数偏差の演算に用いる周波数を計測してこの計測結果を電流制御処理部２１へ与えるものであり、周波数計測処理部２２ａ及び位相差計測同期処理部２２ｂを有している。周波数フィードバック部２３は、系統周波数の偏差から、注入する無効電力を演算し、この演算結果を加算部２５へ与えて周波数の変化を促すものであり、周波数の移動平均を算出する第１移動平均算出部２３ａ及び第２移動平均算出部２３ｂと、周波数の偏差を算出する周波数偏差算出部２３ｃと、フィードバック量である無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出部２３ｄと、を有している。

【0010】

無効電力ステップ注入判定部２４は、単独運転発生時においても、ＰＣＳ３の出力電力及び負荷６のバランス状態によって、周波数偏差が微小の条件において、周波数の変化を促すための無効電力を、加算部２５を通してステップ注入する機能を有している。この無効電力ステップ注入部２４は、基本波電圧算出部２４ａ、高調波電圧算出部２４ｂ、ステップ注入発生条件判定部２４ｃ、及びステップ注入量算出部２４ｄを有している。

【0011】

単独運転検出部２６は、系統周波数の変化によって単独運転の発生の有無を判定するものであり、単独運転能動的方式判定部２６ａと、単独運転受動的方式判定部２６ｂと、を有している。
このようなＰＣＳ３の周波数検出回路１２、電圧計測回路１３，１４及びソフトウェア部２０により構成される単独運転検出装置では、以下のように動作する。

【0012】

ＰＣＳ３と負荷６の無効電力アンバランス状態において、電力系統２の停電後、周波数が変化するため、周波数フィードバック部２３により、その周波数変化を検出し、加算部２５を通して無効電力を注入し、周波数変化を正帰還させる。周波数変化が大きくなり、単独運転検出条件に達した場合は、単独運転検出部２６によって単独運転を検出する。又、ＰＣＳ３の出力電力と負荷６のバランス状態において、電力系統２側の柱上トランス５における励磁電流の影響により、交流電圧の高調波歪みが変化する。そのため、無効電力ステップ注入判定部２４により、その高調波歪みの変化を検出し、周波数を低下させるように加算部２５を通して無効電力を注入する。周波数が変化した後、周波数フィードバック部２３が動作するため、単独運転検出部２６によって単独運転を検出できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【文献】特開２０１５－１４４５３１号公報（特許第６２２８８５４号公報）

【文献】特開２０１６－１２９７１号公報（特許第６１７３９７８号公報）

【非特許文献】

【0014】

【文献】（一般社団法人）日本電機工業会、日本電機工業会規格ＪＥＭ１４９８「分散型電源用単相パワーコンディショナの標準形能動的単独運転検出方式（ステップ注入付周波数フィードバック方式）２０１７．１２．１５改正（第３回）

【文献】（一般社団法人）日本電機工業会、日本電機工業会規格ＪＥＭ１５０５「低圧配電線に連系する太陽光発電用三相パワーコンディショナの標準形能動的単独運転検出方式（ステップ注入付周波数フィードバック方式）２０１５．９．１４制定

【文献】（一般社団法人）日本電気協会、系統連系専門部会、系統連系規程ＪＥ交流 ９７０１－２０１６、２０１７年追補版（その１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

従来の単独運転検出方法及び単独運転検出装置では、ステップ注入を安定に動作させるために、電圧計測回路１４において、系統電圧に含まれる高調波電圧を高精度に計測する必要がある。特許文献１の技術では、専用の電圧計測回路１４を用いて高調波電圧の計測を行っている。ＰＣＳ３が交流電圧計測を行い、系統連系制御や交流電圧のモニタを行うため、その電圧計測回路１４と併用できれば、装置を低コストに実現できる。しかしながら、通常の交流電圧計測は高電圧範囲の電圧計測を行う必要があり、電圧計測回路１４の微小な誤差は高調波電圧演算結果に大きく影響するため、高調波電圧計測誤差が大きい、という課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の高調波計測装置は、電圧計測部と、補正値算出部と、高調波算出部と、補正後高調波算出部と、を有することを特徴とする。
ここで、前記電圧計測部は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部が電力系統に連系された時に、前記電力系統の第１交流電圧を計測し、前記第１交流電圧に代えて高調波含有率の少ない第２交流電圧を前記電力変換部から出力させた時に、又は外部で生成された前記第２交流電圧が印加された時に、前記第２交流電圧を計測するものである。前記補正値算出部は、前記電圧計測部で計測された前記第２交流電圧をフーリエ演算して補正高調波電圧を算出するものである。前記高調波算出部は、前記電圧計測部で計測された前記第１交流電圧をフーリエ演算して高調波電圧を算出するものである。更に、前記補正後高調波算出部は、前記高調波電圧から前記補正高調波電圧を減算して補正後の高調波電圧の実効値を算出するものである。

【0017】

本発明の単独運転検出方法は、前記高調波計測装置を用いた単独運転検出方法であって、第１ステップ～第５ステップを有することを特徴とする。
ここで、前記第１ステップでは、予め、前記電圧計測部によって前記第２交流電圧を計測し、この計測値を前記補正値算出部でフーリエ演算して前記補正高調波電圧を取得する。前記第２ステップでは、前記電力変換部が、前記電力系統から切り離されて単独運転を行う時に、前記電圧計測部によって前記第１交流電圧を計測し、この計測値を前記高調波算出部でフーリエ演算して前記高調波電圧を算出する。前記第３ステップでは、前記補正後高調波算出部によって前記補正後の高調波電圧の実効値を算出する。前記第４ステップでは、前記補正後の高調波電圧の実効値により、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入判定を行い、前記ステップ注入発生条件が満たされていれば、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる。その後、前記第５ステップでは、前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させる。

【0018】

本発明の単独運転検出装置は、前記高調波計測装置と、前記補正後の高調波電圧の実効値により、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入判定を行うステップ注入発生条件判定部と、前記ステップ注入発生条件が満たされていれば、前記電力変換部から前記電力系統側へ、前記無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる無効電力ステップ注入手段と、前記系統周波数の変化に比例して前記無効電力の注入を増大させて、前記系統周波数の変化を拡大することにより、前記系統周波数の異常を生じさせて前記単独運転を検出させる周波数フィードバックと、を有することを特徴とする。

【0019】

更に、本発明の分散型電源システムは、前記単独運転検出装置と、前記直流電力を供給する前記直流電源と、前記直流電源の系統連系に用いられ、前記直流電力を前記交流電力に変換する前記電力変換部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本発明の高調波計測装置とそれを用いた単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムによれば、高調波含有率の少ない第２交流電圧を電力変換部から出力させて、補正高調波電圧を予め取得しておき、電力変換部が電力系統に連系された時に、その電力系統の第１交流電圧から高調波電圧を求め、高調波電圧から補正高調波電圧を減算して補正後の高調波電圧の実効値を算出し、その補正後の高調波電圧の実効値により、ステップ注入判定を行うようにしている。そのため、簡単で安価な回路構成で高調波電圧を高精度に計測できる。更に、制御に必要な計測回路と併用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施例１における分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図

【図2】図１（ｂ）中の高調波電圧演算部の構成を示す機能ブロック図

【図3】図１（ａ）中のステップ注入発生条件（高調波電圧変動）を示す図

【図4】図１（ａ）中のステップ注入発生条件（基本波電圧変動）を示す図

【図5】計測誤差及び計測誤差変化の発生メカニズムを示す図

【図6】本発明の実施例１の単独運転検出方法を示すフローチャート

【図7】本発明の実施例２における分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図

【図8】図７中の無効電力発振抑制制御部のモード遷移図

【図9】従来の分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

【実施例1】

【0023】

（実施例１の分散型電源システムの構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例１における分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図であり、同図（ａ）は分散型電源システムの全体の構成図、及び同図（ｂ）は同図（ａ）中の電圧計測回路及び高調波電圧演算部の構成図である。図２は、図１（ｂ）中の高調波電圧演算部の構成を示す機能ブロック図である。図３は、図１（ａ）中のステップ注入発生条件（高調波電圧変動）を示す図である。更に、図４は、図１（ａ）中のステップ注入発生条件（基本波電圧変動）を示す図である。

【0024】

図１（ａ）に示すように、本実施例１の分散型電源システムは、太陽電池等の分散型の直流電源３１と電力系統（例えば、商用電力系統）３２とを備え、この直流電源３１と電力系統３２との間に、ＰＣＳ３３が接続されている。電力系統３２からＰＣＳ３３の間には、高圧配電線（例えば、交流６６００Ｖ）を遮断する遮断器３４、高圧電力を低圧電力（例えば、交流１００Ｖ又は２００Ｖ）に降圧して低圧配電線へ供給する柱上トランス３５、及びその低圧配電線に接続された負荷３６等が設けられている。

【0025】

ＰＣＳ３３は、従来と同様に、ステップ注入付周波数フィードバック方式の単独運転検出装置を備えた装置であり、例えば、ハードウェア部４０とソフトウェア部５０とにより構成されている。
ハードウェア部４０は、直流電源３１から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部（例えば、インバータ部）４１と、このインバータ部４１の出力側と負荷３６との間に分岐接続された計器用変圧器（以下「ＶＴ」という。）４２、周波数検出回路４３、及び電圧検出部４４と、を有している。インバータ部４１は、例えば、スイッチング電源装置により構成されている。ＶＴ４２は、インバータ部４１の出力側の交流電圧を所定の低電圧に降圧するものであり、この出力側に、周波数検出回路４３と電圧検出部４４とが並列に接続されている。周波数検出回路４３は、ＶＴ４２の交流出力電圧の周波数を検出する回路である。

【0026】

電圧検出部４４は、ＶＴ４２の交流出力電圧を検出する回路であり、基本波電圧計測用の電圧計測回路４４ａと、高調波電圧計測用の電圧計測回路４４ｂと、を有している。基本波電圧計測用の電圧計測回路４４ａは、例えば、ＶＴ４２の交流出力電圧を分圧する分圧抵抗、及びその分圧された交流電圧をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換器」という。）等により構成されている。高調波電圧計測用の電圧計測回路４４ｂは、例えば、ＶＴ４２の交流出力電圧を分圧して正規化するための抵抗及び演算増幅器（以下「オペアンプ」という。）と、正規化された電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等と、により構成されている。なお、２つの電圧計測回路４４ａ，４４ｂは、１つの電圧計測回路により構成しても良い。

【0027】

ソフトウェア部５０は、例えば、ＣＰＵにより実行されるものであり、従来と同様の電流制御処理部５１、系統周波数計測部５２、及び無効電力注入部である周波数フィードバック部５３と、従来と異なる無効電力ステップ注入判定部５４と、従来と同様の加算部５５と、を有している。
ここで、ＶＴ４２、周波数検出回路４３、電圧検出部４４、電流制御処理部５１、系統周波数計測部５２、周波数フィードバック部５３、無効電力ステップ注入判定部５４、及び加算部５５により、本実施例１の単独運転検出装置が構成されている。

【0028】

電流制御処理部５１は、系統周波数計測部５２から出力される同期信号φ５２ｂと、加算部５５から出力される無効電力指令ｐ５５と、に基づき、インバータ部４１のスイッチング動作を制御するものである。系統周波数計測部５２は、周波数検出回路４３で検出された周波数に基づき、周波数偏差の演算に用いる周波数を計測するものであり、周波数計測処理部５２ａ及び位相差計測同期処理部５２ｂを有している。周波数計測処理部５２ａは、周波数検出回路４３で検出された周波数を処理して処理結果を出力する回路である。更に、位相差計測同期処理部５２ｂは、前記処理結果に基づき、位相差計測の同期処理を行って同期信号φ５２ｂを電流制御処理部５１へ出力するものである。

【0029】

周波数フィードバック部５３は、系統周波数の偏差から、注入する無効電力を演算し、周波数の変化を促す機能を有している。この周波数フィードバック部５３は、第１移動平均算出部５３ａ、第２移動平均算出部５３ｂ、周波数偏差算出部５３ｃ、及び無効電力注入量算出部５３ｄを有している。

【0030】

第１移動平均算出部５３ａ及び第２移動平均算出部５３ｂは、周波数計測処理部５２ａの処理結果に基づいて、周波数の第１及び第２移動平均を算出し、第１及び第２移動平均算出結果を出力するものである。周波数偏差算出部５３ｃは、第１及び第２移動平均算出結果に基づいて、周波数の偏差を算出するものである。無効電力注入量算出部５３ｄは、算出された周波数の偏差に基づいて、フィードバック量である無効電力注入量ｐ５３ｄを算出し、加算部５５へ出力するものである。
これらの周波数フィードバック部５３、加算部５５、及び電流制御処理部５１により、周波数フィードバック手段が構成されている。

【0031】

無効電力ステップ注入判定部５４は、単独運転発生時においても、ＰＣＳ３３の出力電力及び負荷３６のバランス状態によって、周波数偏差が微小の条件において、周波数の変化を促すために加算部５５を通して無効電力をステップ注入する機能を有している。この無効電力ステップ注入判定部５４は、基本波電圧演算部５４ａ、高調波電圧演算部６０、ステップ注入発生条件判定部５４ｂ、及びステップ注入量算出部５４ｃを有している。

【0032】

基本波電圧演算部５４ａは、電圧計測回路４４ａで計測されたＶＴ４２の交流出力電圧をフーリエ演算（例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）をコンピュータ上で高速に演算す高速フーリエ変換（ＦＦＴ））して基本波電圧を算出し、この算出結果をステップ注入発生条件判定部５４ｂへ出力するものである。高調波電圧演算部６０は、電圧計測回路４４ｂで計測されたＶＴ４２の交流出力電圧をフーリエ演算（例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ））して高調波電圧（例えば、２次～７次以上の高調波電圧）を算出し、この算出結果をステップ注入発生条件判定部５４ｂへ出力するものである。

【0033】

ステップ注入発生条件判定部５４ｂは、周波数計測処理部５２ａの処理結果、基本波電圧演算部５４ａで算出された基本波電圧、及び、高調波電圧演算部６０で算出された高調波電圧の実効値に基づき、加算部５５を通して無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件の判定を行うものである。ステップ注入発生条件は、次の第１条件及び第２条件の２つである。
第１条件：周波数偏差が±０．０１Ｈｚ以内（即ち、周波数不感帯０．０１Ｈ以下）である。
第２条件：高調波電圧及び基本波電圧を監視し、高調波電圧が図３のステップ注入発生条件（高調波電圧変動）を満たす、又は、基本波電圧が図４のステップ注入発生条件（基本波電圧変動）を満たすことである。

【0034】

ステップ注入量算出部５４ｃは、ステップ注入発生条件判定部５４ｂの判定結果に基づき、無効電力ステップ注入量ｓ５４ｃを算出して加算部５５へ与えるものである。無効電力のステップ注入は、次の第１～第４による。
第１：注入時間は、３サイクル以下とする。
第２：注入量は、上限を０．１ｐ．ｕ．（＝１ｐｅｒ ｕｎｉｔ）とする。
第３：無効電力は、ＰＣＳ３３から見て電流位相を遅らせる方向に注入する（周波数は低下方向）。
第４：無効電力のステップ注入は、前記ステップ注入発生条件を満たしてから系統周波数（周期）の半サイクル以内に行う。

【0035】

これらのステップ注入量算出部５４ｃ、加算部５５、及び電流制御処理部５１により、無効電力ステップ注入手段が構成されている。
加算部５５は、無効電力注入量算出部５３ｄで算出された無効電力注入量ｐ５３ｄと、ステップ注入量算出部５４ｃで算出された無効電力ステップ注入量Ｓ５４ｃと、を加算して無効電力を注入するための無効電力指令ｐ５５を電流制御処理部５１へ出力するものである。

【0036】

単独運転検出部５６は、系統周波数の変化によって単独運転の発生の有無を判定するものであり、単独運転能動的方式判定部５６ａ、及び単独運転受動的方式判定部５６ｂを有している。
前記ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂからなる電圧計測部と、高調波電圧演算部６０と、によって本実施例１の高調波計測装置が構成されている。

【0037】

図１（ｂ）に示すように、電圧計測回路４４ｂは、例えば、抵抗４４ｂ１、オペアンプ４４ｂ２、及びＡ／Ｄ変換器４４ｂ３を有している。この電圧計測回路４４ｂでは、ＶＴ４２の交流出力電圧が抵抗４４ｂ１とオペアンプ４４ｂ２で分圧されて計測レベルが正規化された後、所定のサンプリングクロックパルスにより、Ａ／Ｄ変換器４４ｂ３でデジタル信号に変換され、この変換された電圧計測結果が高調波電圧演算部６０へ出力される構成になっている。

【0038】

高調波電圧演算部６０は、Ａ／Ｄ変換器４４ｂ３から出力された電圧計測結果を入力する補正値算出部６１及び高調波算出部６２と、この補正値算出部６１及び高調波算出部６２の出力側に接続された補正後高調波算出部６３と、を有している。

【0039】

補正値算出部６１は、第１交流電圧に代えて、高調波含有率の少ない第２交流電圧をインバータ部４１から出力させた時に、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂで計測された電圧計測結果を、フーリエ演算して補正高調波電圧Ａ０［ｋ］，Ｂ０［ｋ］を算出し、この算出結果を補正後高調波算出部６３へ出力するものである。補正高調波電圧Ａ０［ｋ］，Ｂ０［ｋ］の算出結果において、「ｋ」は高調波の次数（０，１，２，・・・，Ｎ／２）、Ａ０［ｋ］は、ｋ次余弦の振幅、及び、Ｂ０［ｋ］は、ｋ次正弦の振幅である。

【0040】

高調波算出部６２は、インバータ部４１が電力系統３２に連系された時に、その電力系統３２の第１交流電圧がＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂで計測された電圧計測結果を、フーリエ演算して高調波電圧Ａ［ｋ］，Ｂ［ｋ］を算出し、この算出結果を補正後高調波算出部６３へ出力するものである。高調波電圧Ａ［ｋ］，Ｂ［ｋ］の算出結果において、Ａ［ｋ］は、ｋ次余弦の振幅、及び、Ｂ［ｋ］は、ｋ次正弦の振幅である。

【0041】

更に、補正後高調波算出部６３は、入力された高調波電圧Ａ［ｋ］，Ｂ［ｋ］から補正高調波電圧Ａ０［ｋ］，Ｂ０［ｋ］を減算して、補正後の高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］（＝Ａ［ｋ］－Ａ０［ｋ］），Ｂｃｏｒ［ｋ］（＝Ｂ［ｋ］－Ｂ０［ｋ］）の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］を算出し、この算出結果をステップ注入発生条件判定部５４ｂへ出力するものである。補正後の高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］（＝Ａ［ｋ］－Ａ０［ｋ］），Ｂｃｏｒ［ｋ］（＝Ｂ［ｋ］－Ｂ０［ｋ］）の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］の算出結果において、Ａｃｏｒ［ｋ］は、ｋ次余弦の振幅、及び、Ｂｃｏｒ［ｋ］（ｋ）は、ｋ次正弦の振幅である。

【0042】

図２に示すように、高調波電圧演算部６０において、補正値算出部６１は、高調波含有率の少ない第２交流電圧の計測結果を、例えば、次式（１）のフーリエ演算により、補正高調波電圧Ａ０［ｋ］，Ｂ０［ｋ］を算出する機能を有している。

【0043】

【数2】

但し、ｎ；サンプリング点（Ｎ個）、ｎ＝０，１，２，…，Ｎ－１
Ｎ；交流周期／サンプリング周期
ｆ_１；基本周波数
Ｔ；サンプリング周期
ｋ；高調波の次数、ｋ＝０，１，２，…，Ｎ／２
Ａ０［ｋ］；ｋ次余弦の振幅
Ｂ０［ｋ］；ｋ次正弦の振幅
ｘ［ｎＴ］；ｎＴサンプリング時刻の交流電圧
２πｋｆ _１ ｎＴ（＝２×π×ｋ×ｆ _１ ×ｎ×Ｔ）；
サンプリング時刻ｎＴのｋ次高調波の位相角
高調波算出部６２は、インバータ部４１が電力系統３２に連系された時に、その電力系統３２の第１交流電圧の計測結果を、例えば、次式（２）のフーリエ演算により、高調波電圧Ａ［ｋ］，Ｂ［ｋ］を算出する機能を有している。

【0044】

【数3】

但し、Ａ［ｋ］；ｋ次余弦の振幅
Ｂ［ｋ］；ｋ次正弦の振幅
ｘ［ｎＴ］；ｎＴサンプリング時刻の交流電圧
２πｋｆ _１ ｎＴ（＝２×π×ｋ×ｆ _１ ×ｎ×Ｔ）；
サンプリング時刻ｎＴのｋ次高調波の位相角
補正後高調波算出部６３は、例えば、次式（３）に示すように、入力された高調波電圧Ａ［ｋ］，Ｂ［ｋ］から補正高調波電圧Ａ０［ｋ］，Ｂ０［ｋ］を減算して、補正後の高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］，Ｂｃｏｒ［ｋ］の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］を算出する機能を有している。

【0045】

【数4】

但し、Ａｃｏｒ［ｋ］，Ａ［ｋ］，Ａ０［ｋ］；ｋ次余弦の振幅
Ｂｃｏｒ［ｋ］，Ｂ［ｋ］，Ｂ０［ｋ］；ｋ次正弦の振幅
ｘ［ｎＴ］；ｎＴサンプリング時刻の交流電圧
２πｋｆ _１ ｎＴ（＝２×π×ｋ×ｆ _１ ×ｎ×Ｔ）；
サンプリング時刻ｎＴのｋ次高調波の位相角
Ｈ_ａｒｍ［ｋ］；ｋ次高調波電圧の振幅
Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］；ｋ次高調波電圧の実効値

【0046】

（実施例１の分散型電源システムの全体の概略動作）
図１の分散型電源システムにおいて、負荷３６に対して直流電源３１の電力供給能力が大きい場合、直流電源３１から出力された直流電力は、電流制御処理部５１のスイッチング制御により、インバータ部４１にて交流電力に変換される。変換された交流電力は、負荷３６へ供給される。直流電源３１の余剰電力は、柱上トランス３５及び遮断器３４を経由して電力系統３２へ逆潮流される。負荷３６に対して直流電源３１の電力供給が不足する場合は、電力系統３２から供給された交流電力が、遮断器３４及び柱上トランス３５を経由して負荷３６へ供給（潮流）される。電力系統３２の不測の停電時又は作業停電時には、単独運転検出部５６によってＰＣＳ３３の単独運転状態が検出され、この検出結果に基づいて遮断器３４がオフ状態になり、直流電源３１が電力系統３２から解列（遮断）されて、直流電源３１の単独運転が防止される。

【0047】

直流電源３１及びＰＣＳ３３で構成される分散型電源システムの単独運転は、以下のようにして検出される。
ＰＣＳ３３の出力電力と負荷３６の無効電力アンバランス状態において、電力系統３２の停電後、周波数が変化するため、周波数検出回路４３及び周波数計測処理部５２ａを介して、周波数フィードバック部５３により、その周波数変化が検出されて無効電力指令ｐ５５が求められる。求められた無効電力指令ｐ５５が電流制御処理部５１に与えられ、この電流制御処理部５１により、無効電力がインバータ部４１の出力電力に注入され、周波数変化が正帰還される。これにより、周波数変化が大きくなり、単独運転検出部５６内の単独運転検出条件に達した場合は、その単独運転検出部５６によって単独運転が検出される。

【0048】

又、ＰＣＳ３３の出力電力と負荷３６のバランス状態において、柱上トランス３５における励磁電流の影響により、交流電圧の高調波歪みが変化する。そのため、無効電力ステップ注入判定部５４により、その高調波歪みの変化が検出されて、周波数を低下させるような無効電力ステップ注入量ｓ５４ｃが算出され、加算部５５を通して無効電力指令ｐ５５が生成される。生成された無効電力指令ｐ５５が電流制御処理部５１に与えられ、この電流制御処理部５１により、無効電力がインバータ部４１の出力電力へ注入される。周波数が変化した後、周波数フィードバック部５３が動作するため、単独運転検出部５６によって単独運転が検出される。

【0049】

しかしながら、電圧計測回路４４ｂの微小な誤差は、高調波電圧演算結果に大きく影響するため、高調波電圧計測誤差が大きい、という問題がある。そこで、本実施例１では、以下のようにして解決している。

【0050】

（実施例１の単独運転検出装置）
図ｌ（ａ）、（ｂ）及び図２に示すように、本実施例１の単独運転検出装置は、高調波計測装置と、ステップ注入発生条件判定部５４ｂと、ステップ注入手段と、周波数フィードバック手段と、を有している。

【0051】

前記高調波計測装置は、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂからなる電圧計測部と高調波電圧演算部６０とを有している。前記ステップ注入手段は、ステップ注入量算出部５４ｃ、加算部５５及び電流制御処理部５１により構成され、ステップ注入発生条件が満たされていれば、インバータ部４１から電力系統３２側へ、無効電力をステップ状に注入して系統周波数を急変させる機能を有している。更に、周波数フィードバック手段は、周波数フィードバック部５３、加算部５５及び電流制御処理部５１により構成され、系統周波数の変化に比例して無効電力の注入を増大させて、系統周波数の変化を拡大することにより、系統周波数の異常を生じさせて単独運転を検出させる機能を有している。
このような構成の単独運転検出装置における単独運転検出方法を以下説明する。

【0052】

（実施例１の単独運転検出方法）
図５は、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂにおける計測誤差及び計測誤差変化の発生メカニズムを示す図である。

【0053】

図５において、Ｈ０，Ａ０，Ｂ０は、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂによる計測回路誤差であって、そのＨ０は、計測回路誤差の高調波電圧、Ａ０は高調波電圧Ｈ０の余弦項、及び、Ｂ０は高調波電圧Ｈ０の正弦項である。Ｈ１は、単独運転となった時に、柱上トランス３５の励磁電流等に起因する高調波電圧、Ａ１は、高調波電圧Ｈ１の余弦項、及び、Ｂ１は、高調波電圧Ｈ１の正弦項である。Ｈ２は、補正なし条件の高調波電圧の演算結果、Ａ２は、補正なし条件の高調波電圧Ｈ２の演算結果の余弦項、及び、Ｂ２は、補正なし条件の高調波電圧Ｈ２の演算結果の正弦項である。

【0054】

ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂの固有特性として、計測回路誤差の高調波電圧Ｈ０が存在している。そのため、外部から高調波電圧Ｈ１を、ＶＴ４２を通して電圧計測回路４４ｂに印加した場合は、高調波電圧Ｈ２に示す計測信号となる。又、外部からＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂに印加された高調波電圧の位相角が変化した時に、計測結果である高調波電圧Ｈ２の変化が現れる。

【0055】

そこで、本実施例１では、予め、計測回路誤差のｋ次高調波電圧Ｈ０［ｋ］における余弦項Ａ０［ｋ］及び正弦項Ｂ０［ｋ］を取得し、ｋ次高調波電圧演算結果の余弦項Ａ［ｋ］と正弦項Ｂ［ｋ］から、余弦項Ａ０［ｋ］と正弦項Ｂ０［ｋ］をそれぞれ減算し、補正後のｋ次高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］，Ｂｃｏｒ［ｋ］の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］を算出し、ステップ注入発生条件を判定するようにしている。

【0056】

図６は、本発明の実施例１における単独運転検出方法を示すフローチャートである。
本実施例１の単独運転検出方法では、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂからなる電圧計測部と、高調波電圧演算部６０と、を有する高調波計測装置を用いて、フローチャートの第１ステップＳＰ１～第５ステップＳＰ５が実行される。

【0057】

先ず、単独運転検出方法が開始され、第１ステップＳＰ１において、電流制御処理部５１によってスイッチング制御されるインバータ部４１から、高調波含有率のすくない第２交流電圧が出力される。この第２交流電圧が、ＶＴ４２によって低電圧の交流電圧に変換される。変換された低電圧の交流電圧は、電圧計測回路４４ｂ内において、抵抗４４ｂ１とオペアンプ４４ｂ２で分圧されて計測レベルが正規化される。正規化された計測レベルは、Ａ／Ｄ変換器４４ｂ３において、所定のサンプリングクロックによりデジタル信号に変換され、補正値算出部６１へ出力される。補正値算出部６１では、入力されたデジタル信号を、式（１）に従い、フーリエ演算して補正値のｋ次余弦の振幅Ａ０［ｋ］及びｋ次正弦の振幅値Ｂ０［ｋ］を算出し、この算出結果を補正後高調波算出部６３へ出力し、第２ステップＳＰ２へ進む。なお、外部の基準交流電圧等から第２交流電圧を生成し、この第２交流電圧を電圧計測回路４４ｂに印加しても良い。

【0058】

第２ステップＳＰ２において、インバータ部４１が電力系統３２から切り離されて単独運転を行う時に、その電力系統３２の第１交流電圧が、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂで計測され、この計測結果のデジタル信号が高調波算出部６２へ出力される。高調波算出部６２では、入力されたデジタル信号を、式（２）に従い、フーリエ演算してｋ次余弦の振幅Ａ［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ［ｋ］を算出し、この算出結果を補正後高調波算出部６３へ出力し、第３ステップＳＰ３へ進む。

【0059】

第３ステップＳＰ３において、補正後高調波算出部６３は、式（３）に従い、高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａ［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ［ｋ］から、補正高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａ０［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ０［ｋ］をそれぞれ減算し、補正後の高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａｃｏｒ［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂｃｏｒ［ｋ］を算出する。更に、その算出結果に基づき、ｋ次高調波電圧の振幅Ｈ_ａｒｍ［Ｋ］を求め、このｋ次高調波電圧の振幅Ｈ_ａｒｍ［Ｋ］から、ｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］を算出する。ここで、補正後のｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］は、複数の各次高調波電圧の実効値を合成した総合高調波電圧の実効値により算出される。この算出結果は、ステップ注入発生条件判定部５４ｂへ出力され、第４ステップＳＰ４へ進む。

【0060】

第４ステップＳＰ４において、ステップ注入発生条件判定部５４ｂは、補正後のｋ次高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］，Ｂｃｏｒ［ｋ］の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］に基づき、無効電力をステップ状に注入するためのステップ注入発生条件が満たされているか否かのステップ注入判定を行う。ステップ注入発生条件が満たされていれば、ステップ注入量算出部５４ｃによって無効電力ステップ注入量Ｓ５４ｃが算出され、加算部５５へ出力される。すると、加算部５５から無効電力指令ｐ５５が電流制御処理部５１へ出力され、この電流制御処理部５１のスイッチング制御により、インバータ部４１から電力系統３２側へ、無効電力がステップ状に注入され、系統周波数が急変し、第５ステップＳＰ５へ進む。

【0061】

第５ステップＳＰ５において、周波数フィードバック部５３は、系統周波数の変化に比例して無効電力の注入を増大させるための無効電力注入量ｐ５３ｄを算出し、加算部５５へ出力する。すると、加算部５５から無効電力指令ｐ５５が電流制御処理部５１へ出力され、インバータ部４１によって系統周波数の変化が拡大し、この系統周波数に異常が生じる。そのため、単独運転検出部５６によって単独運転が検出され、単独運転検出方法の処理が終了する。

【0062】

（実施例１の単独運転検出方法の変形例（ａ）～（ｃ））
（ａ） 補正値算出部６１では、ｋ次余弦の振幅Ａ０［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ０［ｋ］として、ＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂにおける計測誤差の大きい高調波電圧次数のみ取得し、補正後高調波算出部６３へ与えるようにしても良い。これにより、高調波電圧演算部６０の演算処理を簡易化できる。

【0063】

（ｂ） 図１（ａ）中の一点鎖線で示すように、高調波電圧演算部６０から出力される補正後のｋ次高調波電圧Ａｃｏｒ［ｋ］，Ｂｃｏｒ［ｋ］の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］を、無効電力注入量算出部５３ｄへ入力し、周波数フィードバックゲインの切り替えを行う構成に変形しても良い。このような変形により、周波数フィードバック部５３内の無効電力注入量算出部５３ｄは、補正後のｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］の変化が検出された時に、周波数フィードバックゲインの切り替えによって無効電力注入量ｐ５３ｄを変えることができる。

【0064】

（ｃ） インバータ部４１から出力される交流電圧が三相の場合は、第１ステップＳＰ１において、電力系統３２から解列した状態にてインバータ部４１から三相交流電圧を出力させる。そして、その三相交流電圧をＶＴ４２及び電圧計測回路４４ｂで計測し、補正値算出部６１において、フーリエ演算によって３次高調波電圧の余弦の振幅Ａ０［３］及び正弦の振幅Ｂ０［３］を取得し、補正後高調波算出部６３にて高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［３］を算出させれば良い。

【0065】

（実施例１の効果）
本実施例１の高調波計測装置とそれを用いた単独運転検出方法、単独運転検出装置及び分散型電源システムによれば、高調波含有率の少ない第２交流電圧をインバータ部４１から出力させて、補正高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａ０［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ０［ｋ］を予め取得しておき、インバータ部４１が電力系統３２に連系された時に、その電力系統３２の第１交流電圧から高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａ［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ［ｋ］を求め、高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａ［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ［ｋ］から補正高調波電圧のｋ次余弦の振幅Ａ０［ｋ］及びｋ次正弦の振幅Ｂ０［ｋ］をそれぞれ減算して補正後のｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］を算出し、その補正後のｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］により、ステップ注入判定を行うようにしている。
そのため、簡単で安価な回路構成で高調波電圧を高精度に計測できる。更に、制御に必要な計測回路と併用することができる。

【実施例2】

【0066】

（実施例２の構成）
図７は、本発明の実施例２における分散型電源システムの概略の構成を示す機能ブロック図であり、実施例１の分散型電源システムを示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

【0067】

本実施例２の分散型電源システムでは、実施例１のソフトウェア部５０とは構成の異なるソフトウェア部５０Ａが設けられている。本実施例２のソフトウェア部５０Ａでは、実施例１のソフトウェア部５０に対して、新たに無効電力発振抑制制御部７０が追加されている。無効電力発振抑制制御部７０は、周波数計測処理部５２ａの処理結果と、高調波電圧演算部６０から出力される補正後のｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］と、を入力し、注入無効電力の発振予兆（無効電力発振予兆）の検出及び単独運転発生予兆の検出を行い、これらの検出状態に応じて、能動機能通常状態（モード）と能動機能待機状態（モード）との間のモード遷移を行い、各々のモードに応じて、周波数フィードバック部５３における周波数フィートバック時の無効電力注入量ｐ５３ｄを制御することによって、注入無効電力の発振を抑制する機能を有している。

【0068】

無効電力発振抑制制御部７０は、外乱検知部７１、高調波電圧急変検出部７２、及び状態判定部７３等により構成されている。外乱検知部７１は、周波数計測処理部５２ａの出力側に接続され、周波数急変検知や低振幅周波数変動継続検知といった外乱検知を行い、この検知結果を状態判定部７３へ出力するものである。高調波電圧急変検出部７２は、高調波電圧演算部６０の出力側に接続され、高調波電圧急変検出を行い、この検出結果を状態判定部７３へ出力するものである。状態判定部７３は、外乱検知部７１の検知結果及び高調波電圧急変検出部７２の検出結果に基づき、能動機能通常モードか又は能動機能待機モードかの判定を行い、この判定結果により、無効電力注入量算出部５３ｄに対して周波数フィードバックゲインを変化させるものである。
つまり、無効電力発振抑制制御部７０は、能動機能通常モードから能動機能待機モード、又は、その逆のモード遷移を行う機能を有している。
又、実施例１の変形例（ｂ）で説明したように、高調波電圧演算部６０の出力側は、無効電力注入量算出部５３ｄの入力側に接続されている。

【0069】

（実施例２の無効電力発振抑制制御部の動作）
図８は、図７中の無効電力発振抑制制御部７０の動作を示すモード遷移図である。
周波数フィードバック部５３による周波数フィードバック機能動作の結果の無効電力発振の影響により、系統連系のＰＣＳ３３Ａが多数連系された配電線において、フリッカ事象が発生することがある。このフリッカ事象を解消するために、無効電力発振を検出するための外乱検知機能を用いて外乱を検知し、周波数フィードバックゲインを０にして周波数フィードバック機能を停止する能動機能待機モードに遷移する必要がある。そのため、本実施例２の無効電力発振抑制制御部７０が設けられている。

【0070】

系統運転中、周波数フィードバック部５３により、所定の周波数フィードバックゲインによって周波数フィードバック機能が通常動作をしている能動状態通常モードＳＰ１１において、外部検知部７１が外乱検知を行うと、周波数フィードバックゲインを０にして周波数フィードバック機能を停止する能動状態待機モードＳＰ１２へ遷移する。この能動状態待機モードＳＰ１２への遷移が、状態判定部７３によって判定され、この判定結果によって無効電力注入量算出部５３ｄの動作が停止され、周波数フィードバック機能が停止する。能動状態待機モードＳＰ１２において、高調波電圧急変検出部７２により、高調波電圧急変が検出されると、状態判定部７３の判定結果によって無効電力注入量算出部５３ｄの動作が開始され、周波数フィードバック機能が働く能動状態通常モードＳＰ１１へ遷移する。

【0071】

（実施例２の効果）
能動状態待機モードＳＰ１２では、周波数フィードバック機能が動作しないため、無効電力発振抑制制御部７０によって単独運転状態の可能性があると判定した場合は、能動状態通常モードＳＰ１１へ遷移して周波数フィードバック機能を復活させる必要がある。その判定条件として、高調波電圧演算部６０から出力された補正後のｋ次高調波電圧の実効値Ｈ_{ａｒｍＲＭＳ}［ｋ］に基づき、高調波電圧急変検出部７２による高調波電圧変化の検出が利用されている。このように、無効電力発振抑制制御部７０を設け、周波数フィードバック時の無効電力注入量ｐ５３ｄを制御することによって、注入無効電力の発振を的確に抑制できる。

【0072】

（実施例１、２の他の変形例）
本発明は、上記実施例１、２に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。
ＰＣＳ３３，３３Ａは、図１及び図７以外の構成に変更しても良い。例えば、直流電源３１は、太陽電池等の直流電源に限定されず、風力発電、燃料電池、蓄電池等の他の直流電源であっても良い。インバータ部４１は、他の電力変換部に置き換えても良い。又、ソフトウェア部５０，５０Ａには、他の機能を付加する等して図示以外の構成に変更しても良い。

【符号の説明】

【0073】

３１ 直流電源
３２ 電力系統
３３，３３Ａ ＰＣＳ
４１ インバータ部
４２ ＶＴ
４３ 周波数検出回路
４４ 電圧検出部
４４ａ，４４ｂ 電圧計測回路
５１ 電流制御処理部
５２ 系統周波数計測部
５３ 周波数フィードバック部
５４ 無効電力ステップ注入判定部
５４ａ 基本波電圧演算部
５４ｂ ステップ注入発生条件判定部
５４ｃ ステップ注入量算出部
５５ 加算部
６０ 高調波電圧演算部
６１ 補正値算出部
６２ 高調波算出部
６３ 補正後高調波算出部
７０ 無効電力発振抑制制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】