JP2022052956A - 単独運転検出センサ、単独運転検出装置、分析装置、および、単独運転検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧フリッカ現象を誘発しない単独運転検出センサを提供する。【解決手段】単独運転検出装置３において、パワーコンディショナ１の出力電圧の周波数ｆを検出する周波数検出部３１と、周波数ｆが第１判定条件に一致したか否かを判定する第１判定部３２と、第２判定条件に一致したか否かを判定する第２判定部３３と、第３判定条件に一致したか否かを判定する第３判定部３４とを備えた。第１判定条件は、配電系統Ｃに配置された新型電源Ｂ２だけが無効電力を注入したことによって生じた周波数ｆの変化を判定するための条件であり、第２判定条件は、配電系統Ｃに配置された従来型電源Ｂ１だけが能動信号を注入したことによって生じた周波数ｆの変化を判定するための条件であり、第３判定条件は、配電系統Ｃに配置された新型電源Ｂ２と従来型電源Ｂ１とが能動信号を注入したことによって生じた周波数ｆの変化を判定するための条件である。【選択図】図１

Description

本発明は、単独運転検出センサ、単独運転検出装置、分析装置、および、単独運転検出方法に関する。

分散形電源を電力系統に接続する場合、パワーコンディショナは、単独運転を防止するための単独運転検出装置を備えている必要がある。単独運転とは、分散形電源が接続された配電系統が電力系統から切り離された場合に、分散形電源が配電系統の負荷に電力の供給を継続することである。単独運転検出装置は、単独運転を検出した場合、分散形電源を配電系統から切り離して、分散形電源から負荷への電力の供給を停止させる。単独運転の検出方法には受動方式と能動方式とがあり、様々な検出方法が開発されている。

系統連系規程（JEAC 9701-2016）では、単独運転の能動方式の検出方法として、周波数シフト方式、スリップモード周波数シフト方式、無効電力変動方式、およびQCモード周波数シフト方式などが認められている。これらの方式は、従来型能動的方式と呼ばれている。系統連系規程では、従来型能動的方式の単独運転検出装置は、停電が発生して単独運転状態になった場合、０．５秒以上１秒以内（低圧配電線との連系の場合）にパワーコンディショナを配電系統から切り離すように定められている。また、系統連系規程では、従来型能動的方式より検出を高速化させた方式として、ステップ注入付き周波数フィードバック方式が認められている。当該方式は、新型能動的方式と呼ばれている。系統連系規程では、新型能動的方式の単独運転検出装置は、停電が発生して単独運転状態になった場合、パワーコンディショナを配電系統から瞬時に切り離すように定められており、一般的には、０．１秒以上０.２秒以内に切り離すように設定されている。これらの各方式は、配電系統に積極的に無効電力を代表とする能動信号を注入し、検出された周波数の変化に応じて単独運転を検出する。したがって、配電系統に多数の分散形電源が接続されている場合、配電系統には大量の無効電力が注入される。また、無効電力の注入量は、周波数偏差に応じて増加される。したがって、系統擾乱時に各分散形電源が無効電力の注入量を増加させることで、系統電圧が振動し、電圧フリッカ現象が発生する場合がある。

電圧フリッカ現象の発生を抑制するための対策として、無効電力の注入量を抑制可能な単独運転検出装置が開発されている。例えば、特許文献１には、単独運転の可能性が低い場合に無効電力の注入量を抑制する単独運転検出装置が開示されている。また、特許文献２には、遅れ位相の無効電力と進み位相の無効電力とを交互に注入し、系統周波数の移動平均値の変化量の絶対値を積算した積算値に基づいて単独運転を検出することで、無効電力の注入量を低減しつつ、単独運転の誤検出や検出遅延を防止できる単独運転検出装置が開示されている。

特開２０１７－９３０２０号公報 特開２０１９－９２３２８号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された単独運転検出装置は、注入量を抑制しているが、無効電力の注入を行っている。したがって、これらの単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナを、配電系統に新たに接続した場合、配電系統に注入される無効電力は増加する。よって、単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナがすでに多数接続されている配電系統に、このようなパワーコンディショナを接続した場合でも、電圧フリッカ現象を誘発することになる。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、電圧フリッカ現象を誘発しない単独運転検出センサ、単独運転検出装置、分析装置、および、単独運転検出方法を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される単独運転検出センサは、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値が第１判定条件に一致したか否かを判定する第１判定部と、前記検出値が第２判定条件に一致したか否かを判定する第２判定部と、前記検出値が第３判定条件に一致したか否かを判定する第３判定部とを備え、前記第１判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、前記第２判定条件は、前記配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、前記第３判定条件は、前記配電系統に配置された前記新型能動的方式の単独運転検出装置と前記従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であることを特徴とする。

なお、「電気的な特性」には、電圧、電流、電力（有効電力、無効電力）、および周波数などが含まれる。また、所定の高調波成分の電圧、電流、電力、および周波数なども含まれる。また、「検出部が検出した検出値」には、電圧、電流、電力、および周波数などの大きさだけでなく、偏差（基準からの変化量）および変化率なども含まれる。また、「能動信号」は、単独運転検出装置が能動方式で単独運転を検出する際に配電系統に注入する信号であり、例えば、無効電力、有効電力などが含まれる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１判定条件は、前記検出値が変化を開始してから第１時間以降第２時間以前に前記検出値の変化率が変化し、その後、第３時間以降第４時間以前に前記変化率が変化しなかったことであり、前記第２判定条件は、前記検出値が変化を開始してから第５時間以降第６時間以前に前記変化率が変化せず、その後、第７時間以降第８時間以前に前記変化率が変化したことであり、前記第３判定条件は、前記検出値が変化を開始してから第９時間以降第１０時間以前に前記変化率が変化し、さらに、第１１時間以降第１２時間以前にも変化したことである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出部は、前記パワーコンディショナの出力電圧の周波数を前記検出値として検出する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記検出部は、前記検出値とは異なる第２の検出値をさらに検出し、前記第１判定部は、前記検出値が前記第１判定条件に一致し、かつ、前記第２の検出値が第４判定条件に一致したか否かを判定し、前記第２判定部は、前記検出値が前記第２判定条件に一致し、かつ、前記第２の検出値が第５判定条件に一致したか否かを判定し、前記第３判定部は、前記検出値が前記第３判定条件に一致し、かつ、前記第２の検出値が第６判定条件に一致したか否かを判定する。

本発明の第２の側面によって提供される単独運転検出装置は、本発明の第１の側面によって提供される単独運転検出センサと、前記第１判定部が一致したと判定したか、前記第２判定部が一致したと判定したか、前記第３判定部が一致したと判定した場合に、単独運転状態であると判断する判断部とを備えることを特徴とする。

本発明の第３の側面によって提供される分析装置は、本発明の第１の側面によって提供される単独運転検出センサと、前記第１判定部による判定結果と、前記第２判定部による判定結果と、前記第３判定部による判定結果とに基づいて、前記配電系統での前記従来型能動的方式の単独運転検出装置および前記新型能動的方式の単独運転検出装置の配置状態を分析する分析部とを備えることを特徴とする。

本発明の第４の側面によって提供される単独運転検出センサは、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定部とを備え、前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である。

本発明の第５の側面によって提供される単独運転検出センサは、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定部とを備え、前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である。

本発明の第６の側面によって提供される単独運転検出センサは、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、前記検出部が検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定部とを備え、前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置と従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である。

本発明の第７の側面によって提供される単独運転検出方法は、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、前記検出工程で検出した検出値が第１判定条件に一致したか否かを判定する第１判定工程と、前記検出値が第２判定条件に一致したか否かを判定する第２判定工程と、前記検出値が第３判定条件に一致したか否かを判定する第３判定工程と、前記第１判定工程で一致したと判定されたか、前記第２判定工程で一致したと判定されたか、前記第３判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程とを備え、前記第１判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、前記第２判定条件は、前記配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、前記第３判定条件は、前記配電系統に配置された前記新型能動的方式の単独運転検出装置と前記従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であることを特徴とする。

本発明の第８の側面によって提供される単独運転検出方法は、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、前記検出工程で検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定工程と、前記判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程とを備え、前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である。

本発明の第９の側面によって提供される単独運転検出方法は、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、前記検出工程で検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定工程と、前記判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程とを備え、前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である。

本発明の第１０の側面によって提供される単独運転検出方法は、パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、前記検出工程で検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定工程と、前記判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程とを備え、前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置と従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である。

本発明によると、第１～第３判定部は、他の単独運転検出装置が配電系統に無効電力などの能動信号を注入したことによる配電系統での電気的な特性の変化を判定する。本発明に係る単独運転検出センサは、配電系統に無効電力を注入しないので、電圧フリッカ現象を誘発しない。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナを説明するためのブロック図であり、配電系統の全体構成を示している。 パワーコンディショナの出力電圧の周波数の変化を示すタイムチャートであり、（ａ）は新型電源だけが接続された配電系統が停電状態になった場合を示し、（ｂ）は従来型電源だけが接続された配電系統が停電状態になった場合を示し、（ｃ）は従来型電源および新型電源の両方が接続された配電系統が停電状態になった場合を示している。 パワーコンディショナの出力電圧の周波数の変化を示すタイムチャートであり、系統擾乱が発生した場合を示している。 第１判定部が行う第１判定処理を説明するためのフローチャートの一例である。 （ａ）は第２判定部が行う第２判定処理を説明するためのフローチャートの一例であり、（ｂ）は第３判定部が行う第３判定処理を説明するためのフローチャートの一例である。 第２実施形態に係る単独運転検出装置の内部構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る単独運転検出装置の内部構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る分析装置を備えたパワーコンディショナを説明するためのブロック図であり、配電系統の全体構成を示している。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナを説明するためのブロック図であり、配電系統の全体構成を示している。

パワーコンディショナ１は、直流電源Ａが出力する直流電力を交流電力に変換して、接続している配電系統Ｃに出力する。パワーコンディショナ１および直流電源Ａを合わせたものが分散形電源である。配電系統Ｃは、高圧配電系統であり、負荷Ｌ、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２が接続されている。負荷Ｌは、電力の供給を受ける需要家である。従来型電源Ｂ１は、従来型能動的方式の単独運転検出装置を有するパワーコンディショナを備えた分散形電源である。なお、本実施形態では、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置が、周波数シフト方式で単独運転を検出する場合を例として説明する。なお、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置の検出方式は限定されない。新型電源Ｂ２は、新型能動的方式の単独運転検出装置を有するパワーコンディショナを備えた分散形電源である。配電系統Ｃ（および変圧器を介して配電系統Ｃに接続された低圧配電系統）には、負荷Ｌ、従来型電源Ｂ１、および新型電源Ｂ２がそれぞれ複数ずつ接続されているが、図１においては、代表して１個ずつ記載している。配電系統Ｃは、遮断器を介して電力系統に接続されている。電力系統で事故が発生した場合などに、電力系統側に設けられた保護装置によって遮断器が開放されて、配電系統Ｃが電力系統から切り離される（停電状態）。これにより、電力系統から切り離された配電系統Ｃに接続しているパワーコンディショナ１が単独運転状態になる。

直流電源Ａは、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源Ａは、生成した直流電力を、パワーコンディショナ１に出力する。なお、直流電源Ａは、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源Ａは、燃料電池または蓄電池などであってもよいし、ディーゼルエンジン発電機または風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。

パワーコンディショナ１は、インバータ装置２、単独運転検出装置３、連系用遮断器４、および電圧センサ５を備えている。パワーコンディショナ１は、連系用遮断器４を介して、配電系統Ｃに接続している。

インバータ装置２は、直流電源Ａから入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ装置２は、例えば、図示しないインバータ回路、フィルタ回路、および制御回路を備えている。インバータ回路は、制御回路から入力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子（図示しない）のオンとオフとを切り替えることで直流電力を交流電力に変換する。フィルタ回路は、スイッチングによる高周波成分を除去する。制御回路は、インバータ回路を制御する。制御回路は、インバータ装置２の出力電流を制御するＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路に出力する。制御回路は、単独運転検出装置３から後述するゲートブロック信号を入力された場合、ＰＷＭ信号の生成を停止する。この場合、インバータ回路はスイッチングを停止するので、インバータ装置２は、電力変換動作を停止する。なお、インバータ装置２の構成は限定されない。

連系用遮断器４は、パワーコンディショナ１と配電系統Ｃとの接続を遮断する。連系用遮断器４は通常時は閉路されており、パワーコンディショナ１は配電系統Ｃに接続している。しかし、単独運転検出装置３から後述する開放指令が入力された場合、連系用遮断器４は開放され、パワーコンディショナ１が配電系統Ｃから切り離される。これにより、パワーコンディショナ１の単独運転状態が回避される。

電圧センサ５は、パワーコンディショナ１の出力電圧を検出し、検出した電圧信号を単独運転検出装置３に入力する。なお、電圧センサ５は、インバータ装置２の制御用と兼用であってもよい。この場合、電圧センサ５は、検出した電圧信号をインバータ装置２の制御回路にも入力する。

単独運転検出装置３は、パワーコンディショナ１の単独運転を検出する。単独運転検出装置３は、電圧センサ５から入力される電圧信号に基づいて単独運転を検出し、単独運転を検出した場合、パワーコンディショナ１を停止させて、配電系統Ｃから切り離す。単独運転検出装置３は、周波数検出部３１、第１判定部３２、第２判定部３３、第３判定部３４、判断部３５、および停止処理部３８を備えている。

周波数検出部３１は、パワーコンディショナ１の出力電圧の周波数ｆを検出する。周波数検出部３１は、電圧センサ５から入力される電圧信号に基づいて、周波数ｆを検出する。周波数検出部３１は、例えばゼロクロス点間カウント方式により周波数を検出する。ゼロクロス点間カウント方式は、交流電圧の瞬時値がゼロレベルを交差する点（ゼロクロス点）間の時間を計測し、計測された時間の逆数から周波数を検出する方法である。なお、周波数検出部３１の周波数検出方法は限定されない。例えば、周波数検出部３１は、乗算式ＰＬＬ（Phase Locked Loop）を用いて周波数を検出してもよい。なお、本実施形態では、周波数検出部３１は、微細な変動や検出誤差を排除するために、検出した周波数の所定時間の平均値を算出し、算出した平均値を周波数ｆとして出力する。周波数検出部３１は、検出した周波数ｆを、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４に出力する。周波数検出部３１が本発明の「検出部」に相当し、周波数ｆが本発明の「検出値」に相当する。

第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、それぞれ、周波数検出部３１から入力される周波数ｆがあらかじめ設定された判定条件に一致したか否かを判定する。単独運転が発生した場合、配電系統Ｃに接続された従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の単独運転検出装置は、注入する無効電力を増加させて配電系統Ｃの電圧の周波数（以下では、「系統周波数」とする）を変化させ、検出した周波数がしきい値を超えた場合に単独運転を検出する。単独運転検出装置３は、このときの系統周波数の変化パターンをとらえて、単独運転を検出する。ただし、従来型電源Ｂ１の単独運転検出装置と新型電源Ｂ２の単独運転検出装置とでは、系統連系規程で定められている停電発生から切り離しまでの期限が異なる。したがって、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２が、それぞれ、配電系統Ｃに接続されているか否かによって、系統周波数の変化パターンは異なる。第１判定部３２には、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２だけが接続されている場合の系統周波数の変化パターンであるか否かを判定するための条件が第１判定条件として設定されている。第２判定部３３には、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合の系統周波数の変化パターンであるか否かを判定するための条件が第２判定条件として設定されている。第３判定部３４には、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２および従来型電源Ｂ１の両方が接続されている場合の系統周波数の変化パターンであるか否かを判定するための条件が第３判定条件として設定されている。

図２は、図１に示す配電系統Ｃが停電状態になって、パワーコンディショナ１が単独運転状態になったときの、出力電圧の周波数ｆの変化を示すタイムチャートである。横軸は、停電発生を０秒とし、その後の経過時間を示している。また、縦軸は周波数ｆを示している。なお、本明細書で参照する波形図やタイムチャートの縦軸および横軸は、理解を容易とするために適宜拡大、縮小したものであり、また示される各波形も、理解の容易のために簡略化され、あるいは誇張もしくは強調されている。

図２（ａ）は、配電系統Ｃに、従来型電源Ｂ１が接続されておらず、新型電源Ｂ２だけが接続されている場合を示している。

停電が発生すると配電系統Ｃの系統周波数が若干変化する。新型電源Ｂ２は、その周波数変化をとらえて無効電力を注入し、系統周波数を上昇または下降させる。図２（ａ）では、系統周波数が上昇した場合を示している。なお、図２（ｂ）、（ｃ）および図３でも、系統周波数が上昇する場合を示す。新型電源Ｂ２は、一般的に、停電から０．１秒以上０．２秒以内に単独運転を検出して配電系統Ｃから切り離される。したがって、停電発生から無効電力が急速に注入され、系統周波数は急速に上昇する。パワーコンディショナ１の出力電圧の周波数ｆは系統周波数に一致するので、図２（ａ）に示すように、周波数ｆは、停電発生（図２（ａ）の点ａ参照）から急速に上昇している。また、新型電源Ｂ２は、０．２秒以内に単独運転を検出して、無効電力の注入を停止するので、このとき、系統周波数の変化率は変化する。したがって、図２（ａ）に実線で示すように、周波数ｆは、経過時間が時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間（図２（ａ）の点ｂ参照）で、下降に転じている。本実施形態では、時間Ｔ１が０．１秒であり、時間Ｔ２が０．２秒であるが、時間Ｔ１および時間Ｔ２は限定されない。実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適宜設定される。なお、図２（ａ）に破線で示すように、周波数ｆの変化は様々で、点ｂから下降するのではなく上昇を継続する場合もある。しかし、いずれかの新型電源Ｂ２が無効電力の注入を停止したことで、周波数ｆの変化率Δｆは小さくなる。そして、０．２秒までに、すべての新型電源Ｂ２が無効電力の注入を停止するので、その後、周波数ｆは、停電発生によって若干変化した周波数（無効電力が注入される前の周波数）まで戻る。

図２（ｂ）は、配電系統Ｃに、新型電源Ｂ２が接続されておらず、従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合を示している。

停電が発生すると配電系統Ｃの系統周波数が若干変化する。従来型電源Ｂ１は、その周波数変化をとらえて無効電力を注入し、系統周波数を上昇または下降させる。従来型電源Ｂ１は、停電から０．５秒以上１秒以内に単独運転を検出して配電系統Ｃから切り離される。したがって、停電発生から無効電力が注入され、系統周波数は上昇する。従来型電源Ｂ１による無効電力の注入は、新型電源Ｂ２と比較するとゆっくりなので、系統周波数も比較的にゆっくり上昇する。したがって、図２（ｂ）に示すように、周波数ｆは、停電発生（図２（ｂ）の点ａ参照）からゆっくり上昇している。また、従来型電源Ｂ１は、１秒以内に単独運転を検出して、無効電力の注入を停止するので、このとき、系統周波数の変化率は変化する。したがって、図２（ｂ）に実線で示すように、周波数ｆは、経過時間が時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間（図２（ｂ）の点ｂ参照）で、下降に転じている。本実施形態では、時間Ｔ３が０．５秒であり、時間Ｔ４が１秒であるが、時間Ｔ３および時間Ｔ４は限定されない。実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適宜設定される。なお、図２（ｂ）に破線で示すように、周波数ｆの変化は様々で、点ｂから下降するのではなく上昇を継続する場合もある。しかし、いずれかの従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止したことで、周波数ｆの変化率Δｆは小さくなる。そして、１秒までに、すべての従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止するので、その後、周波数ｆは、停電発生によって若干変化した周波数（無効電力が注入される前の周波数）まで戻る。

図２（ｃ）は、配電系統Ｃに、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の両方が接続されている場合（図１参照）を示している。

停電が発生すると配電系統Ｃの系統周波数が若干変化する。その周波数変化をとらえて、新型電源Ｂ２は急速に無効電力を注入し、従来型電源Ｂ１はゆっくり無効電力を注入する。これにより、系統周波数は、急速に上昇または下降する。したがって、図２（ｃ）に示すように、周波数ｆは、停電発生（図２（ｃ）の点ａ参照）から急速に上昇している。新型電源Ｂ２は、０．２秒以内に単独運転を検出して、無効電力の注入を停止するので、このとき、系統周波数の変化率は小さくなる。ただし、従来型電源Ｂ１は無効電力の注入を継続しているので、変化率の減少幅は限定的である。したがって、図２（ｃ）に実線で示すように、周波数ｆは、経過時間が時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間（図２（ｃ）の点ｂ参照）で、変化率Δｆが小さくなっている。そして、従来型電源Ｂ１は、１秒以内に単独運転を検出して、無効電力の注入を停止するので、このときも、系統周波数の変化率は変化する。したがって、図２（ｃ）に実線で示すように、周波数ｆは、経過時間が時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間（図２（ｃ）の点ｃ参照）で、下降に転じている。なお、図２（ｃ）に破線で示すように、周波数ｆの変化は様々で、点ｃから下降するのではなく上昇を継続する場合もある。しかし、いずれかの従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止したことで、周波数ｆの変化率Δｆは小さくなる。そして、１秒までに、すべての従来型電源Ｂ１が無効電力の注入を停止するので、その後、周波数ｆは、停電発生によって若干変化した周波数（無効電力が注入される前の周波数）まで戻る。

第１判定部３２は、周波数検出部３１から入力される周波数ｆの変化パターンが、図２（ａ）に示す変化パターンであるか否かを判定する。具体的には、第１判定部３２に設定された第１判定条件は、周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ１以降時間Ｔ２以前に、変化率Δｆが変化し、その後、時間Ｔ３以降時間Ｔ４以前に変化率Δｆが変化しなかったことである。変化率Δｆは、周波数ｆの単位時間当たりの変化量である。周波数ｆは、例えば、周波数ｆの基準値ｆ₀を中心として設定された範囲（ｆ₀－ｆ₁≦ｆ≦ｆ₀＋ｆ₁）を超えたときに、変化を開始したと判断される。ｆ₁は、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。また、変化率Δｆは、例えば、直前の変化率ｘを中心として設定された範囲（ｘ－Δｘ≦Δｆ≦ｘ＋Δｘ）を超えたときに、変化したと判断される。Δｘは、実験、シミュレーション結果、または、現地における調査結果などに基づいて、適切な値が設定される。なお、周波数ｆの変化開始を判断する方法は限定されない。また、変化率Δｆの変化を判断する方法は限定されない。第１判定部３２は、周波数ｆが第１判定条件に一致したと判定した場合、例えばハイレベル信号である第１判定信号を判断部３５に出力する。「時間Ｔ１」が本発明の「第１時間」に相当し、「時間Ｔ２」が本発明の「第２時間」に相当し、「時間Ｔ３」が本発明の「第３時間」に相当し、「時間Ｔ４」が本発明の「第４時間」に相当する。

図４は、第１判定部３２が行う第１判定処理を説明するためのフローチャートの一例である。第１判定処理は、周波数ｆの変化が第１判定条件に一致するか否かを判定する処理である。第１判定処理は、パワーコンディショナ１が配電系統Ｃに接続している状態で、インバータ装置２が電力変換動作を開始したときに実行される。

まず、周波数検出部３１によって検出された周波数ｆが取得され（Ｓ１）、周波数ｆが変化を開始したか否かが判別される（Ｓ２）。具体的には、周波数ｆが、基準値ｆ₀を中心として設定された範囲（ｆ₀－ｆ₁≦ｆ≦ｆ₀＋ｆ₁）に収まっているか否かが判別される。当該範囲に収まっている場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、周波数ｆに変化がないと判断され、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１、Ｓ２の処理が繰り返される。一方、当該範囲を超えた場合（Ｓ２：ＮＯ）、周波数ｆが変化を開始したと判断され、このときの変化率Δｆが算出されて（Ｓ３）、変化率ｘ１として設定され（Ｓ４）、経過時間Ｔの計時が開始される（Ｓ５）。

次に、周波数ｆが取得されて（Ｓ６）、変化率Δｆが算出され（Ｓ７）、変化率Δｆが変化したか否かが判別される（Ｓ８）。具体的には、変化率Δｆが、周波数ｆが変化を開始したときの変化率ｘ１を中心として設定された範囲（ｘ１－Δｘ≦Δｆ≦ｘ１＋Δｘ）に収まっているか否かが判別される。当該範囲に収まっている場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、変化率Δｆは変化していないと判断され、ステップＳ６に戻って、ステップＳ６～Ｓ８の処理が繰り返される。一方、当該範囲を超えた場合（Ｓ８：ＮＯ）、変化率Δｆが変化したと判断され、ステップＳ９に進む。

次に、このときの経過時間Ｔが、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間であるか否かが判別される（Ｓ９）。経過時間Ｔが時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間でない場合（Ｓ９：ＮＯ）、第１条件に一致しなかったとして、第１判定処理は終了する。一方、経過時間Ｔが時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間であった場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、周波数ｆが取得されて（Ｓ１０）、変化率Δｆが算出され（Ｓ１１）、変化率ｘ２として設定される（Ｓ１２）。次に、経過時間Ｔが、時間Ｔ３以上であるか否かが判別される（Ｓ１３）。経過時間Ｔが時間Ｔ３未満の場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻って、ステップＳ１０～Ｓ１３の処理が繰り返され、経過時間Ｔが時間Ｔ３以上の場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進む。つまり、経過時間Ｔが時間Ｔ３になるまで待機しつつ、変化率ｘ２が最新の変化率Δｆに更新される。

次に、周波数ｆが取得されて（Ｓ１４）、変化率Δｆが算出され（Ｓ１５）、変化率Δｆが変化したか否かが判別される（Ｓ１６）。具体的には、変化率Δｆが、経過時間Ｔが時間Ｔ３になる直前の変化率ｘ２を中心として設定された範囲（ｘ２－Δｘ≦Δｆ≦ｘ２＋Δｘ）に収まっているか否かが判別される。当該範囲に収まっている場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、変化率Δｆは変化していないと判断され、経過時間Ｔが、時間Ｔ４以上であるか否かが判別される（Ｓ１７）。経過時間Ｔが時間Ｔ４未満の場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ステップＳ１４に戻って、ステップＳ１４～Ｓ１７の処理が繰り返される。ステップＳ１６において、範囲を超えた場合（Ｓ１６：ＮＯ）、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間でも変化率Δｆが変化したと判断され、第１条件に一致しなかったとして、第１判定処理は終了する。一方、ステップＳ１７において、経過時間Ｔが時間Ｔ４以上の場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間では変化率Δｆが変化しなかったと判断され、第１条件に一致したとして、第１判定信号が出力されて（Ｓ１８）、第１判定処理は終了する。

なお、図４のフローチャートに示す処理は一例であって、第１判定部３２が行う第１判定処理は上述したものに限定されない。

第２判定部３３は、周波数検出部３１から入力される周波数ｆの変化パターンが、図２（ｂ）に示す変化パターンであるか否かを判定する。具体的には、第２判定部３３に設定された第２判定条件は、周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ１以降時間Ｔ２以前に、変化率Δｆが変化せず、その後、時間Ｔ３以降時間Ｔ４以前に変化率Δｆが変化したことである。第２判定部３３は、周波数ｆが第２判定条件に一致したと判定した場合、例えばハイレベル信号である第２判定信号を判断部３５に出力する。「時間Ｔ１」が本発明の「第５時間」に相当し、「時間Ｔ２」が本発明の「第６時間」に相当し、「時間Ｔ３」が本発明の「第７時間」に相当し、「時間Ｔ４」が本発明の「第８時間」に相当する。なお、本実施形態では、第２判定部３３の時間Ｔ１～Ｔ４が、それぞれ、第１判定部３２の時間Ｔ１～Ｔ４と同じ時間である場合について説明しているが、第２判定部３３では、第１判定部３２とは異なる時間が設定されてもよい。

図５（ａ）は、第２判定部３３が行う第２判定処理を説明するためのフローチャートの一例である。第２判定処理は、周波数ｆの変化が第２判定条件に一致するか否かを判定する処理である。第２判定処理は、パワーコンディショナ１が配電系統Ｃに接続している状態で、インバータ装置２が電力変換動作を開始したときに実行される。

ステップＳ１～Ｓ８までは、図４に示す第１判定処理と同様なので、説明を省略する。ステップＳ８において、変化率Δｆが変化したと判別されて（Ｓ８：ＮＯ）、このときの経過時間Ｔが、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間であるか否かが判別される（Ｓ２１）。経過時間Ｔが時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間でない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、第２条件に一致しなかったとして、第２判定処理は終了する。一方、経過時間Ｔが時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間であった場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第２条件に一致したと判断され、第２判定信号が出力されて（Ｓ２２）、第２判定処理は終了する。

なお、図５（ａ）のフローチャートに示す処理は一例であって、第２判定部３３が行う第２判定処理は上述したものに限定されない。

第３判定部３４は、周波数検出部３１から入力される周波数ｆの変化パターンが、図２（ｃ）に示す変化パターンであるか否かを判定する。具体的には、第３判定部３４に設定された第３判定条件は、周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ１以降時間Ｔ２以前に、変化率Δｆが変化し、さらに、時間Ｔ３以降時間Ｔ４以前にも変化率Δｆが変化したことである。第３判定部３４は、周波数ｆが第３判定条件に一致したと判定した場合、例えばハイレベル信号である第３判定信号を判断部３５に出力する。「時間Ｔ１」が本発明の「第９時間」に相当し、「時間Ｔ２」が本発明の「第１０時間」に相当し、「時間Ｔ３」が本発明の「第１１時間」に相当し、「時間Ｔ４」が本発明の「第１２時間」に相当する。なお、本実施形態では、第３判定部３４の時間Ｔ１～Ｔ４が、それぞれ、第１判定部３２の時間Ｔ１～Ｔ４と同じ時間である場合について説明しているが、第３判定部３４では第１判定部３２とは異なる時間が設定されてもよい。

図５（ｂ）は、第３判定部３４が行う第３判定処理を説明するためのフローチャートの一例である。第３判定処理は、周波数ｆの変化が第３判定条件に一致するか否かを判定する処理である。第３判定処理は、パワーコンディショナ１が配電系統Ｃに接続している状態で、インバータ装置２が電力変換動作を開始したときに実行される。

ステップＳ１～Ｓ１７までは、図４に示す第１判定処理と同様なので、説明を省略する。第３判定処理では、ステップＳ１７において、経過時間Ｔが時間Ｔ４以上の場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間では変化率Δｆが変化しなかったと判断され、第３条件に一致しなかったとして、第３判定処理は終了する。一方、ステップＳ１６において、範囲を超えた場合（Ｓ１６：ＮＯ）、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間でも変化率Δｆが変化したと判断され、第３条件に一致したとして、第３判定信号が出力されて（Ｓ３１）、第３判定処理は終了する。

なお、図５（ｂ）のフローチャートに示す処理は一例であって、第３判定部３４が行う第３判定処理は上述したものに限定されない。

第１判定部３２に設定される第１判定条件、第２判定部３３に設定される第２判定条件、および、第３判定部３４に設定される第３判定条件は、上述した条件に限定されない。第１判定条件は、図２（ａ）に示す変化パターンを検出できる条件であればよく、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２だけが接続されている場合に単独運転が発生したと断定できる条件であればよい。第２判定条件は、図２（ｂ）に示す変化パターンを検出できる条件であればよく、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合に単独運転が発生したと断定できる条件であればよい。第３判定条件は、図２（ｃ）に示す変化パターンを検出できる条件であればよく、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の両方が接続されている場合に単独運転が発生したと断定できる条件であればよい。例えば、第１～第３判定条件は、停電発生から変化率Δｆが最初に変化するまで（図２の各図に示す点ａから点ｂまで）の変化率ｘ１の範囲を条件としてさらに追加してもよい。

図３は、配電系統Ｃが停電状態になっていないが、系統擾乱が発生したときの、出力電圧の周波数ｆの変化を示すタイムチャートである。横軸は、系統擾乱の発生を０秒とし、その後の経過時間を示している。また、縦軸は周波数ｆを示している。図３は、配電系統Ｃに、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２が接続されている場合（図１参照）を示している。なお、配電系統Ｃに、従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合、および、新型電源Ｂ２だけが接続されている場合も同様である。

系統擾乱が発生した場合も配電系統Ｃの系統周波数が若干変化する。従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２は、その周波数変化をとらえて無効電力を注入するが、停電していないので、周波数ｆは上昇しない。したがって、図３に実線で示すように、周波数ｆは、系統擾乱発生（図３の点ａ参照）からあまり変化しない。周波数ｆは、変化が小さいので、基準値ｆ₀を中心として設定された範囲（ｆ₀－ｆ₁≦ｆ≦ｆ₀＋ｆ₁）を超えず、変化を開始したと判断されない。第１～第３判定条件のいずれにも一致しないので、単独運転は検出されない。また、図３に破線で示すように、周波数ｆが当該範囲を超えるように変化した場合でも、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２による無効電力の注入は周波数ｆの変化に影響しないので、周波数ｆは、すぐに基準値ｆ₀に戻る。この場合、周波数ｆは、経過時間が時間Ｔ１になるまでに（図３の点ｂ参照）下降に転じているので、第１～第３判定条件のいずれにも一致せず、単独運転は検出されない。

判断部３５は、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４での各判定結果に基づいて、単独運転状態であるか否かを判断する。判断部３５は、第１判定部３２から入力される信号、第２判定部３３から入力される信号、および第３判定部３４から入力される信号の論理和信号を生成して停止処理部３８に出力する。したがって、判断部３５は、第１判定部３２から第１判定信号（ハイレベル信号）を入力されるか、第２判定部３３から第２判定信号（ハイレベル信号）を入力されるか、第３判定部３４から第３判定信号（ハイレベル信号）を入力された場合に、単独運転状態であるとして、ハイレベル信号である単独運転検出信号を停止処理部３８に出力する。

停止処理部３８は、判断部３５から単独運転検出信号を入力された場合に、パワーコンディショナ１の停止処理を行う。具体的には、停止処理部３８は、インバータ装置２にゲートブロック信号を出力して、インバータ装置２の電力変換動作を停止させる。また、停止処理部３８は、連系用遮断器４に開放指令を出力して、パワーコンディショナ１を配電系統Ｃから切り離させる。

系統連系規程では、高圧配電系統に接続されたパワーコンディショナは、単独運転状態になった場合に３秒以内に切り離されるように定められている。第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、単独運転状態になって周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ４（例えば１秒）経過までに、それぞれ判定を行うことができる。判定により単独運転が検出されれば、すぐに、停止処理部３８がパワーコンディショナ１の停止処理を行う。したがって、単独運転検出装置３は、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２または従来型電源Ｂ１が接続されていれば、３秒以内にパワーコンディショナ１を配電系統Ｃから切り離すことができる。

なお、単独運転検出装置３は、アナログ回路として実現してもよいし、ディジタル回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを単独運転検出装置３として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。単独運転検出装置３のうち、周波数検出部３１、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４を合わせたものが、本発明の「単独運転検出センサ」に相当する。

次に、本実施形態に係る単独運転検出装置３の作用効果について説明する。

本実施形態によると、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、他の単独運転検出装置が配電系統Ｃに無効電力を注入したことによる系統周波数の変化を判定する。そして、判断部３５は、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４での各判定結果に基づいて、単独運転状態であるか否かを判断する。単独運転検出装置３は、配電系統Ｃに無効電力を注入しないので、電圧フリッカ現象を誘発しない。つまり、電圧フリッカ現象が発生していない配電系統Ｃであれば、単独運転検出装置３を備えるパワーコンディショナ１が多数追加された場合でも、電圧フリッカ現象は発生しない。また、電圧フリッカ現象が発生している配電系統Ｃに、単独運転検出装置３を備えるパワーコンディショナ１が多数追加された場合でも、電圧フリッカ現象を助長しない。

また、本実施形態によると、単独運転検出装置３は、パワーコンディショナ１の出力電圧の周波数ｆに基づいて、単独運転を検出する。従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の単独運転検出装置は、単独運転を検出するために、周波数偏差に応じた無効電力を注入することで系統周波数をより変化させる。したがって、単独運転検出装置３は、適切に単独運転を検出できる。

また、本実施形態によると、第１判定条件は、周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ１以降時間Ｔ２以前に変化率Δｆが変化し、その後、時間Ｔ３以降時間Ｔ４以前に変化率Δｆが変化しなかったことである。したがって、第１判定部３２は、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２だけが接続されている場合に単独運転が発生したことを適切に判定できる。第２判定条件は、周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ１以降時間Ｔ２以前に、変化率Δｆが変化せず、その後、時間Ｔ３以降時間Ｔ４以前に変化率Δｆが変化したことである。したがって、第２判定部３３は、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合に単独運転が発生したことを適切に判定できる。第３判定条件は、周波数ｆが変化を開始してから時間Ｔ１以降時間Ｔ２以前に、変化率Δｆが変化し、さらに、時間Ｔ３以降時間Ｔ４以前にも変化率Δｆが変化したことである。したがって、第３判定部３４は、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２および従来型電源Ｂ１の両方が接続されている場合に単独運転が発生したことを適切に判定できる。これにより、単独運転検出装置３は、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２および従来型電源Ｂ１のいずれかが接続されている場合に、単独運転を適切に検出できる。

なお、本実施形態においては、単独運転検出装置３は、周波数検出部３１が検出した、パワーコンディショナ１の出力電圧の周波数ｆに基づいて、単独運転を検出する場合について説明したが、これに限られない。単独運転検出装置３は、パワーコンディショナ１の出力電流または出力電力の周波数を用いてもよい。また、単独運転検出装置３は、パワーコンディショナ１が出力する電圧、電流、および電力（有効電力、無効電力）などの電気的な特性に基づいて、単独運転を検出してもよい。また、３次、５次、７次などの所定の高調波成分の電圧、電流、電力、および周波数などに基づいて、単独運転を検出してもよい。また、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４で用いる検出値は、電圧、電流、電力、および周波数などの大きさを検出した検出値に限定されず、偏差（基準からの変化量）および変化率などであってもよい。第１判定部３２に設定される第１判定条件、第２判定部３３に設定される第２判定条件、第３判定部３４に設定される第３判定条件は、用いる検出値に応じて、適宜設定される。

〔第２実施形態〕
図６は、第２実施形態に係る単独運転検出装置の内部構成を示すブロック図である。同図において、第１実施形態に係る単独運転検出装置３（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る単独運転検出装置３ａは、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４が２種類の検出値を用いて判定を行う点で単独運転検出装置３と異なる。

単独運転検出装置３ａは、電圧検出部３９をさらに備えている。電圧検出部３９は、パワーコンディショナ１の出力電圧の電圧実効値ｖを検出する。電圧検出部３９は、電圧センサ５から入力される電圧信号に基づいて、電圧実効値ｖを検出する。電圧検出部３９は、検出した電圧実効値ｖを、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４に出力する。本実施形態では、電圧検出部３９も本発明の「検出部」に相当し、電圧実効値ｖが本発明の「第２の検出値」に相当する。なお、電圧検出部３９は、電圧の最大値または平均値などを検出してもよい。

第２実施形態に係る第１判定部３２は、周波数検出部３１から入力される周波数ｆ、および、電圧検出部３９から入力される電圧実効値ｖに基づいて判定を行う。第１判定部３２は、周波数判定部３２１、電圧判定部３２２、およびＡＮＤ部３２３を備えている。周波数判定部３２１は、第１実施形態に係る第１判定部３２と同様の機能ブロックであり、周波数検出部３１から入力される周波数ｆが第１判定条件に一致したか否かを判定する。周波数判定部３２１は、周波数ｆが第１判定条件に一致したと判定した場合、ハイレベル信号である周波数判定信号をＡＮＤ部３２３に出力する。

電圧判定部３２２は、電圧検出部３９から入力される電圧実効値ｖが第４判定条件に一致したか否かを判定する。第４判定条件は、電圧実効値ｖに基づいて、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２だけが接続されている場合に単独運転が発生したと断定できる条件が設定されている。電圧判定部３２２は、電圧実効値ｖが第４判定条件に一致したと判定した場合、ハイレベル信号である電圧判定信号をＡＮＤ部３２３に出力する。なお、第４判定条件は限定されない。

ＡＮＤ部３２３は、周波数判定部３２１から入力される信号と電圧判定部３２２から入力される信号との論理積信号を生成して判断部３５に出力する。したがって、ＡＮＤ部３２３は、周波数判定部３２１から周波数判定信号（ハイレベル信号）を入力され、電圧判定部３２２から電圧判定信号（ハイレベル信号）を入力された場合に、ハイレベル信号である第１判定信号を判断部３５に出力する。つまり、第２実施形態に係る第１判定部３２は、周波数ｆが第１判定条件に一致し、かつ、電圧実効値ｖが第４判定条件に一致したと判定した場合に、第１判定信号を判断部３５に出力する。

第２実施形態に係る第２判定部３３は、周波数検出部３１から入力される周波数ｆ、および、電圧検出部３９から入力される電圧実効値ｖに基づいて判定を行う。第２判定部３３は、周波数判定部３３１、電圧判定部３３２、およびＡＮＤ部３３３を備えている。周波数判定部３３１は、第１実施形態に係る第２判定部３３と同様の機能ブロックであり、周波数検出部３１から入力される周波数ｆが第２判定条件に一致したか否かを判定する。周波数判定部３３１は、周波数ｆが第２判定条件に一致したと判定した場合、ハイレベル信号である周波数判定信号をＡＮＤ部３３３に出力する。

電圧判定部３３２は、電圧検出部３９から入力される電圧実効値ｖが第５判定条件に一致したか否かを判定する。第５判定条件は、電圧実効値ｖに基づいて、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１だけが接続されている場合に単独運転が発生したと断定できる条件が設定されている。電圧判定部３３２は、電圧実効値ｖが第５判定条件に一致したと判定した場合、ハイレベル信号である電圧判定信号をＡＮＤ部３３３に出力する。なお、第５判定条件は限定されない。

ＡＮＤ部３３３は、周波数判定部３３１から入力される信号と電圧判定部３３２から入力される信号との論理積信号を生成して判断部３５に出力する。したがって、ＡＮＤ部３３３は、周波数判定部３３１から周波数判定信号（ハイレベル信号）を入力され、電圧判定部３３２から電圧判定信号（ハイレベル信号）を入力された場合に、ハイレベル信号である第２判定信号を判断部３５に出力する。つまり、第２実施形態に係る第２判定部３３は、周波数ｆが第２判定条件に一致し、かつ、電圧実効値ｖが第５判定条件に一致したと判定した場合に、第２判定信号を判断部３５に出力する。

第２実施形態に係る第３判定部３４は、周波数検出部３１から入力される周波数ｆ、および、電圧検出部３９から入力される電圧実効値ｖに基づいて判定を行う。第３判定部３４は、周波数判定部３４１、電圧判定部３４２、およびＡＮＤ部３４３を備えている。周波数判定部３４１は、第１実施形態に係る第３判定部３４と同様の機能ブロックであり、周波数検出部３１から入力される周波数ｆが第３判定条件に一致したか否かを判定する。周波数判定部３４１は、周波数ｆが第３判定条件に一致したと判定した場合、ハイレベル信号である周波数判定信号をＡＮＤ部３４３に出力する。

電圧判定部３４２は、電圧検出部３９から入力される電圧実効値ｖが第６判定条件に一致したか否かを判定する。第６判定条件は、電圧実効値ｖに基づいて、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の両方が接続されている場合に単独運転が発生したと断定できる条件が設定されている。電圧判定部３４２は、電圧実効値ｖが第６判定条件に一致したと判定した場合、ハイレベル信号である電圧判定信号をＡＮＤ部３４３に出力する。なお、第６判定条件は限定されない。

ＡＮＤ部３４３は、周波数判定部３４１から入力される信号と電圧判定部３４２から入力される信号との論理積信号を生成して判断部３５に出力する。したがって、ＡＮＤ部３４３は、周波数判定部３４１から周波数判定信号（ハイレベル信号）を入力され、電圧判定部３４２から電圧判定信号（ハイレベル信号）を入力された場合に、ハイレベル信号である第３判定信号を判断部３５に出力する。つまり、第２実施形態に係る第３判定部３４は、周波数ｆが第３判定条件に一致し、かつ、電圧実効値ｖが第６判定条件に一致したと判定した場合に、第３判定信号を判断部３５に出力する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態によると、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、周波数ｆに対する条件判定と電圧実効値ｖに対する条件判定とのＡＮＤ条件で判定を行う。したがって、単独運転検出装置３ａは、各判定条件の設定値を調整することで検出をより高速化しつつ、確実に単独運転を検出できる。

なお、第１判定部３２（第２判定部３３，第３判定部３４）は、ＡＮＤ部３２３（３３３，３４３）に代えて、周波数判定部３２１（３３１，３４１）から入力される信号と電圧判定部３２２（３３２，３４２）から入力される信号との論理和信号を生成するＯＲ回路を備えてもよい。すなわち、第１判定部３２（第２判定部３３，第３判定部３４）は、周波数ｆが第１判定条件（第２判定条件，第３判定条件）に一致したか、または、電圧実効値ｖが第４判定条件（第５判定条件，第６判定条件）に一致したと判定した場合に、第１判定信号（第２判定信号、第３判定信号）を判断部３５に出力してもよい。

また、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４が判定に用いる検出値は、周波数ｆおよび電圧実効値ｖの組み合わせに限定されない。また、第１判定部３２と第２判定部３３と第３判定部３４とで、用いる検出値が異なってもよい。また、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、３種類以上の検出値に基づいて判定を行ってもよい。つまり、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、それぞれ、いずれの検出値を何種類用いて判定してもよい。

〔第３実施形態〕
図７は、第３実施形態に係る単独運転検出装置の内部構成を示すブロック図である。同図において、第１実施形態に係る単独運転検出装置３（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る単独運転検出装置３ｂは、第１判定部３２、第２判定部３３、および判断部３５を備えていない点で単独運転検出装置３と異なる。

第１実施形態においては、単独運転検出装置３が第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４を備えて、周波数ｆの変化パターンが第１～第３判定条件のいずれかに一致した場合に、単独運転を検出する場合について説明した。しかし、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２および従来型電源Ｂ１の両方が接続されていることがあらかじめ判っている場合、第１判定部３２および第２判定部３３での判定は不要であり、第３判定部３４での判定だけで足りる。本実施形態に係る単独運転検出装置３ｂは、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２および従来型電源Ｂ１の両方が接続されていることがあらかじめ判っている場合に用いられ、第３判定部３４での判定だけを行うものである。

単独運転検出装置３ｂは、第１判定部３２、第２判定部３３、および判断部３５を備えていない。周波数検出部３１、第３判定部３４、および停止処理部３８は、第１実施形態に係る周波数検出部３１、第３判定部３４、および停止処理部３８と同様のものである。本実施形態に係る第３判定部３４は、周波数ｆが第３判定条件に一致したと判定した場合、第３判定信号を単独運転検出信号として、停止処理部３８に出力する。

本実施形態によると、第３判定部３４は、他の単独運転検出装置が配電系統Ｃに無効電力を注入したことによる系統周波数の変化を判定し、単独運転状態であるか否かを判断する。単独運転検出装置３ｂは、配電系統Ｃに無効電力を注入しないので、電圧フリッカ現象を誘発しない。つまり、電圧フリッカ現象が発生していない配電系統Ｃであれば、単独運転検出装置３ｂを備えるパワーコンディショナ１が多数追加された場合でも、電圧フリッカ現象は発生しない。また、電圧フリッカ現象が発生している配電系統Ｃに、単独運転検出装置３ｂを備えるパワーコンディショナ１が多数追加された場合でも、電圧フリッカ現象を助長しない。

なお、本実施形態においては、単独運転検出装置３ｂが第３判定部３４での判定だけを行う場合について説明したが、これに限られない。配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１が接続されておらず、新型電源Ｂ２だけが接続されていることがあらかじめ判っている場合、単独運転検出装置３ｂは、第３判定部３４に代えて第１判定部３２を備えて、第１判定部３２での判定だけを行えばよい。また、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２が接続されておらず、従来型電源Ｂ１だけが接続されていることがあらかじめ判っている場合、単独運転検出装置３ｂは、第３判定部３４に代えて第２判定部３３を備えて、第２判定部３３での判定だけを行えばよい。

また、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１が接続されていることがあらかじめ判っており、新型電源Ｂ２が接続されているか否か不明である場合、第１実施形態に係る単独運転検出装置３において第１判定部３２を備えない構成としてもよい。この場合、判断部３５が第２判定部３３および第３判定部３４での各判定結果に基づいて単独運転状態であるか否かを判断する。また、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２が接続されていることがあらかじめ判っており、従来型電源Ｂ１が接続されているか否か不明である場合、第１実施形態に係る単独運転検出装置３において第２判定部３３を備えない構成としてもよい。この場合、判断部３５が第１判定部３２および第３判定部３４での各判定結果に基づいて単独運転状態であるか否かを判断する。また、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１または新型電源Ｂ２のどちらかしか接続されていないことがあらかじめ判っている場合、第１実施形態に係る単独運転検出装置３において第３判定部３４を備えない構成としてもよい。この場合、判断部３５が第１判定部３２および第２判定部３３での各判定結果に基づいて単独運転状態であるか否かを判断する。

〔第４実施形態〕
図８は、第４実施形態に係る分析装置を備えたパワーコンディショナを説明するためのブロック図であり、配電系統Ｃの全体構成を示している。同図において、第１実施形態に係るパワーコンディショナ（図１参照）と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る分析装置３ｃは、パワーコンディショナ１に備えられており、単独運転が発生したときに、配電系統Ｃにおける、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の配置状態を分析する。分析装置３ｃは、周波数検出部３１、第１判定部３２、第２判定部３３、第３判定部３４、分析部３６、および表示部３７を備えている。周波数検出部３１、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、第１実施形態に係る単独運転検出装置３の周波数検出部３１、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４と同様である。分析装置３ｃのうち、周波数検出部３１、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４を合わせたものが、本発明の「単独運転検出センサ」に相当する。

分析部３６は、第１判定部３２による判定結果と、第２判定部３３による判定結果と、第３判定部３４による判定結果とに基づいて、配電系統Ｃにおける、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の配置状態、すなわち、従来型能動的方式の単独運転検出装置および新型能動的方式の単独運転検出装置の配置状態を分析する。分析部３６は、第１判定部３２から第１判定信号を入力された場合、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２だけが接続されていると分析し、第２判定部３３から第２判定信号を入力された場合、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１だけが接続されていると分析する。また、分析部３６は、第３判定部３４から第３判定信号を入力された場合、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の両方が接続されていると分析する。分析部３６は、分析結果を表示部３７に出力する。

なお、分析部３６は、第３判定部３４から第３判定信号を入力された場合、さらに、従来型電源Ｂ１の合計容量と新型電源Ｂ２の合計容量との比率を算出してもよい。従来型電源Ｂ１の合計容量に対して新型電源Ｂ２の合計容量の割合が大きいほど、図２（ｃ）に示すタイムチャートにおいて、停電発生（点ａ）から時間Ｔ１－時間Ｔ２間の最初に変化率Δｆが変化するとき（点ｂ）までの変化率ｘ１が大きくなり、また、時間Ｔ２（すべての新型電源Ｂ２が無効電力の注入を停止した後）での変化率Δｆが小さくなる。分析部３６は、これらの傾向に基づいて、従来型電源Ｂ１の合計容量と新型電源Ｂ２の合計容量との比率を算出できる。なお、当該比率の算出方法は限定されない。また、分析部３６は、当該比率の算出を行わなくてもよい。

表示部３７は、ディスプレイを備えており、分析部３６から入力される分析結果を、当該ディスプレイに表示する。

本実施形態によると、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４は、他の単独運転検出装置が配電系統Ｃに無効電力を注入したことによる系統周波数の変化を判定する。そして、分析部３６は、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４での各判定結果に基づいて、配電系統Ｃにおける、従来型電源Ｂ１および新型電源Ｂ２の配置状態を分析する。分析装置３ｃは、配電系統Ｃに無効電力を注入しないので、電圧フリッカ現象を誘発しない。つまり、電圧フリッカ現象が発生していない配電系統Ｃであれば、分析装置３ｃが多数追加された場合でも、電圧フリッカ現象は発生しない。また、電圧フリッカ現象が発生している配電系統Ｃに、分析装置３ｃが多数追加された場合でも、電圧フリッカ現象を助長しない

なお、本実施形態では、パワーコンディショナ１が、単独運転検出装置３と分析装置３ｃとを備える場合について説明したが、これに限られない。単独運転検出装置３が、分析部３６および表示部３７を備えて、分析装置３ｃとして機能してもよい。また、分析装置３ｃは、パワーコンディショナ１に備えられず、電圧センサ５とともに、単独で配電系統Ｃに配置されてもよい。

また、本実施形態では、分析装置３ｃが、第１判定部３２、第２判定部３３、および第３判定部３４を備える場合について説明したが、これに限られない。第３実施形態の場合と同様に、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２および従来型電源Ｂ１の両方が接続されていることがあらかじめ判っている場合、分析装置３ｃは、第１判定部３２および第２判定部３３を備えず、第３判定部３４での判定だけを行ってもよい。この場合、分析部３６は、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する新型電源Ｂ２の合計容量の接続割合、および、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する従来型電源Ｂ１の合計容量の接続割合を算出してもよい。新型電源Ｂ２（従来型電源Ｂ１）の接続割合が小さいほど新型電源Ｂ２（従来型電源Ｂ１）からの無効電力の注入量の割合が小さくなるので、周波数の変化率Δｆも小さくなる。したがって、分析部３６は、時間０から時間Ｔ１での変化率Δｆの大きさに基づいて、新型電源Ｂ２の接続割合を算出できる。同様に、分析部３６は、時間Ｔ２から時間Ｔ３での変化率Δｆの大きさに基づいて、従来型電源Ｂ１の接続割合を算出できる。なお、接続割合の算出方法は限定されない。また、分析部３６は、これらの接続割合の算出を行わなくてもよい。また、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１が接続されておらず、新型電源Ｂ２だけが接続されていることがあらかじめ判っている場合、分析装置３ｃは、第２判定部３３および第３判定部３４を備えず、第１判定部３２での判定だけを行ってもよい。この場合、分析部３６は、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する新型電源Ｂ２の合計容量の接続割合を算出してもよい。なお、接続割合の算出方法は限定されない。また、分析部３６は、接続割合の算出を行わなくてもよい。また、配電系統Ｃに新型電源Ｂ２が接続されておらず、従来型電源Ｂ１だけが接続されていることがあらかじめ判っている場合、分析装置３ｃは、第１判定部３２および第３判定部３４を備えず、第２判定部３３での判定だけを行ってもよい。この場合、分析部３６は、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する従来型電源Ｂ１の合計容量の接続割合を算出してもよい。なお、接続割合の算出方法は限定されない。また、分析部３６は、接続割合の算出を行わなくてもよい。

また、分析装置３ｃは、配電系統Ｃにおける従来型電源Ｂ１の接続の有無だけを確認するために、第１判定部３２を備えず、第２判定部３３および第３判定部３４での各判定だけを行なってもよい。また、分析装置３ｃは、配電系統Ｃにおける新型電源Ｂ２の接続の有無だけを確認するために第２判定部３３を備えず、第１判定部３２および第３判定部３４での各判定だけを行なってもよい。また、配電系統Ｃに従来型電源Ｂ１または新型電源Ｂ２のどちらかしか接続されていないことがあらかじめ判っている場合、分析装置３ｃは、第３判定部３４を備えず、第１判定部３２および第２判定部３３での各判定だけを行なってもよい。この場合、分析部３６は、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する従来型電源Ｂ１の合計容量の接続割合、または、配電系統Ｃ全体の合計容量に対する新型電源Ｂ２の合計容量の接続割合を算出してもよい。なお、接続割合の算出方法は限定されない。また、分析部３６は、接続割合の算出を行わなくてもよい。

本発明に係る単独運転検出センサ、単独運転検出装置、分析装置、および、単独運転検出方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る単独運転検出センサ、単独運転検出装置、分析装置、および、単独運転検出方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

１：パワーコンディショナ、３，３ａ：単独運転検出装置、３ｃ：分析装置、３１：周波数検出部、３２：第１判定部、３３：第２判定部、３４：第３判定部、３５：判断部、３６：分析部、３９：電圧検出部

Claims (13)

1. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した検出値が第１判定条件に一致したか否かを判定する第１判定部と、
   前記検出値が第２判定条件に一致したか否かを判定する第２判定部と、
   前記検出値が第３判定条件に一致したか否かを判定する第３判定部と、
   を備え、
   前記第１判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、
   前記第２判定条件は、前記配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、
   前記第３判定条件は、前記配電系統に配置された前記新型能動的方式の単独運転検出装置と前記従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
   ことを特徴とする単独運転検出センサ。
2. 前記第１判定条件は、前記検出値が変化を開始してから第１時間以降第２時間以前に前記検出値の変化率が変化し、その後、第３時間以降第４時間以前に前記変化率が変化しなかったことであり、
   前記第２判定条件は、前記検出値が変化を開始してから第５時間以降第６時間以前に前記変化率が変化せず、その後、第７時間以降第８時間以前に前記変化率が変化したことであり、
   前記第３判定条件は、前記検出値が変化を開始してから第９時間以降第１０時間以前に前記変化率が変化し、さらに、第１１時間以降第１２時間以前にも変化したことである、
   請求項１に記載の単独運転検出センサ。
3. 前記検出部は、前記パワーコンディショナの出力電圧の周波数を前記検出値として検出する、
   請求項１または２に記載の単独運転検出センサ。
4. 前記検出部は、前記検出値とは異なる第２の検出値をさらに検出し、
   前記第１判定部は、前記検出値が前記第１判定条件に一致し、かつ、前記第２の検出値が第４判定条件に一致したか否かを判定し、
   前記第２判定部は、前記検出値が前記第２判定条件に一致し、かつ、前記第２の検出値が第５判定条件に一致したか否かを判定し、
   前記第３判定部は、前記検出値が前記第３判定条件に一致し、かつ、前記第２の検出値が第６判定条件に一致したか否かを判定する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の単独運転検出センサ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の単独運転検出センサと、
   前記第１判定部が一致したと判定したか、前記第２判定部が一致したと判定したか、前記第３判定部が一致したと判定した場合に、単独運転状態であると判断する判断部と、
   を備えることを特徴とする単独運転検出装置。
6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の単独運転検出センサと、
   前記第１判定部による判定結果と、前記第２判定部による判定結果と、前記第３判定部による判定結果とに基づいて、前記配電系統での前記従来型能動的方式の単独運転検出装置および前記新型能動的方式の単独運転検出装置の配置状態を分析する分析部と、
   を備えることを特徴とする分析装置。
7. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
   ことを特徴とする単独運転検出センサ。
8. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
   ことを特徴とする単独運転検出センサ。
9. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置と従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
   ことを特徴とする単独運転検出センサ。
10. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、
    前記検出工程で検出した検出値が第１判定条件に一致したか否かを判定する第１判定工程と、
    前記検出値が第２判定条件に一致したか否かを判定する第２判定工程と、
    前記検出値が第３判定条件に一致したか否かを判定する第３判定工程と、
    前記第１判定工程で一致したと判定されたか、前記第２判定工程で一致したと判定されたか、前記第３判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程と、
    を備え、
    前記第１判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、
    前記第２判定条件は、前記配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件であり、
    前記第３判定条件は、前記配電系統に配置された前記新型能動的方式の単独運転検出装置と前記従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
    ことを特徴とする単独運転検出方法。
11. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、
    前記検出工程で検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程と、
    を備え、
    前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に無効電力を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
    ことを特徴とする単独運転検出方法。
12. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、
    前記検出工程で検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程と、
    を備え、
    前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された従来型能動的方式の単独運転検出装置だけが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
    ことを特徴とする単独運転検出方法。
13. パワーコンディショナの出力に関する電気的な特性を検出する検出工程と、
    前記検出工程で検出した検出値が判定条件に一致したか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程で一致したと判定された場合に、単独運転状態であると判断する判断工程と、
    を備え、
    前記判定条件は、前記パワーコンディショナが接続されている配電系統に配置された新型能動的方式の単独運転検出装置と従来型能動的方式の単独運転検出装置とが当該配電系統に能動信号を注入したことによって生じた前記電気的な特性の変化を判定するための条件である、
    ことを特徴とする単独運転検出方法。

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