JP2000092719A - 系統連系保護装置および系統連系保護機能内蔵型インバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム設置箇所に起因する電気的環境条件
の変動があっても、停電時を非停電時から明確に識別し
て、インバータの単独運転を確実に停止させて安全性を
確保する。 【解決手段】 位相跳躍判定手段３１によって系統電圧
から位相跳躍を判定し、位相跳躍の判定があったときに
位相跳躍値比較判定手段３２によって位相跳躍値θｊを
そのときに設定してある単独運転判定しきい値Ｔｈと比
較して異常か否かを判定し、さらに位相跳躍の直後にお
いて系統電圧異常判定手段３３によって実際の系統電圧
の異常か否かを判定し、次いで、位相跳躍値比較判定手
段３２と系統電圧異常判定手段３３との判定結果が不一
致のときにはしきい値更新手段３４によって単独運転判
定しきい値をより適正なものへと更新するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、太陽電
池による自家発電と商用電源を連系させる家庭用等の小
規模発電システムにおいて用いられるインバータ用の系
統連系保護装置および系統連系保護機能内蔵型インバー
タにかかわり、特には系統電圧異常の判定基準の精度向
上のための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】系統連系型自家発電設備（自立運転無し
タイプ）においては、連系に関する技術指針により、工
事等のために系統解列による停電が生じた結果としてイ
ンバータの単独運転の状況が発生した場合には工事作業
者を感電事故から保護するため、インバータの単独運転
を停止させるべく単独運転状態を検出する機能が必要と
されている。単独運転検出手段として、現在有効と認め
られている受動方式と能動方式のそれぞれから１つずつ
選択して組み合わせ採用すべきことが定められている。
従来の系統連系保護装置や系統連系保護機能内蔵型イン
バータにおいて採用されている受動方式の単独運転検出
手段の代表が系統電圧位相跳躍検出方式である。この検
出方式は、次のようなものである。常に系統電圧の位相
を監視しておき、その位相が単独運転発生の判定基準と
してのしきい値よりも大きくなったときには単独運転状
態が発生したと判定し、インバータの運転を停止させる
とともに系統連系スイッチを開放するものである。ここ
では、停電等の系統電圧異常発生時に生じる系統電圧の
位相跳躍の値（角度）が経験的に特定できるものとされ
ており、それを単独運転発生の判定基準としてのしきい
値としてあらかじめ設定しておくというように考えられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現実問
題としては、個々のインバータの実際の設置状況によっ
て、停電時に生じる系統電圧の位相跳躍の様子や停電以
外の瞬時電圧降下・瞬時停止・高調波電圧発生等に起因
する位相跳躍の様子が様々に変化するものである。その
原因としては、柱上トランスの容量の相違、柱上トラン
スからインバータまでの線路インピーダンスの相違、同
一柱上トランスに接続されている設置家屋・周辺家屋の
負荷インピーダンスの相違等、様々な要因がある。

【０００４】ところが、従来においては、単独運転発生
の判定基準としてのしきい値がただひとつのみ設定され
ているだけであるから（技術指針の標準値や推奨値）、
実際の設置状況に対応していないケースが生じる可能性
がある。すなわち、現に設定されているしきい値がその
設置条件下での停電に起因した系統電圧の位相跳躍につ
いての実際の値よりも小さくなってしまっているときに
は、停電以外の瞬時電圧降下・瞬時停止・高調波電圧発
生等に起因した系統電圧の位相跳躍が生じただけである
のに、これを停電と誤判定してしまい、必要がないのに
インバータの運転を停止し、系統連系スイッチを開放し
てしまうといった不都合な事態が発生する。あるいは逆
に、現に設定されているしきい値がその設置条件下での
停電に起因した系統電圧の位相跳躍についての実際の値
よりも大きくなってしまっているときには、停電に起因
した系統電圧の位相跳躍が生じているにもかかわらず、
停電を検出することができず、インバータの単独運転状
態が続いてしまう結果、工事作業者が感電事故に巻き込
まれるおそれがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかわる系統連
系保護装置または系統連系保護機能内蔵型インバータ
は、位相跳躍判定手段によって系統電圧から位相跳躍を
判定し、位相跳躍の判定があったときに位相跳躍値比較
判定手段によって位相跳躍値をそのときに設定してある
単独運転判定しきい値と比較して異常か否かを判定し、
さらに位相跳躍の直後において系統電圧異常判定手段に
よって実際の系統電圧の異常か否かを判定し、次いで、
位相跳躍値比較判定手段と系統電圧異常判定手段との判
定結果が不一致のときにはしきい値更新手段によって単
独運転判定しきい値を更新するようにしたものである。
この構成によると、次のような作用がある。すなわち、
システム設置箇所の状態の変動があっても、すなわち柱
上トランスの容量、柱上トランスからインバータまでの
線路インピーダンス、同一柱上トランスに接続されてい
る設置家屋・周辺家屋の負荷インピーダンス等々の相違
など様々な要因によって停電時に生じる系統電圧の位相
跳躍の様子が様々に変化しても、その設置条件下で位相
跳躍が生じるたびに常に最適な単独運転判定しきい値を
学習して更新するので、非停電時に停電以外の瞬時電圧
降下・瞬時停止・高調波電圧発生等に起因した系統電圧
の位相跳躍が生じたときにはこれを停電と誤判定するこ
とがなく、したがってインバータの運転を不用意に停止
させてしまったり系統連系スイッチを不用意に開放して
しまうといった不都合な事態の発生を防止することがで
き、停電時には最適な単独運転判定しきい値のもとで停
電を正確に検出できるため、インバータの単独運転を確
実に停止させて安全性を確保することができる。

【０００６】また、本発明にかかわる系統連系保護装置
または系統連系保護機能内蔵型インバータは、位相跳躍
判定手段によって系統電圧から位相跳躍を判定し、位相
跳躍の判定があったときに波形／パターン解析手段によ
って系統電圧の波形データまたは位相跳躍パターンデー
タを取得し、最適しきい値選択手段によって取得した波
形データまたは位相跳躍パターンデータに対応した単独
運転判定しきい値をルックアップテーブルから選択し、
位相跳躍値比較判定手段によって位相跳躍値をそのとき
に設定してある単独運転判定しきい値と比較して異常か
否かを判定し、さらに位相跳躍の直後において系統電圧
異常判定手段によって実際の系統電圧の異常か否かを判
定し、次いで、位相跳躍値比較判定手段と系統電圧異常
判定手段との判定結果が不一致のときにはしきい値更新
手段によって単独運転判定しきい値を更新し、前記の取
得した系統電圧の波形データまたは位相跳躍パターンデ
ータとに前記の更新した単独運転判定しきい値を対応付
けたルックアップテーブルを構築するようにしたもので
ある。この構成によると、上記の作用に加えて、次のよ
うな作用がある。すなわち、位相跳躍が生じたときの系
統電圧の波形や位相跳躍パターンは停電と瞬時停止のと
きとで単純に相違するといったものではなく、インバー
タの出力電力と負荷の消費電力とが釣り合っているかい
ないかでも相違するが、単独運転判定しきい値の更新に
際してこの点を加味して更新するようにしてあるので、
単独運転判定しきい値についての補正の精度を高めるこ
とができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【０００８】〔実施の形態１〕図１は実施の形態１にか
かわる系統連系保護装置を含む系統連系型の太陽光発電
システムの構成を示すブロック図である。図１におい
て、１１は太陽電池、１２は太陽電池１１からの直流発
電電力を交流変換するインバータ、１３は系統連系スイ
ッチ、１４は系統電源、１５は連系点、１６は連系点１
５を介してインバータ１２および系統電源１４に接続さ
れている負荷、１００は以上のような構成要素よりなる
系統連系に対する系統連系保護装置である。この系統連
系保護装置１００は、連系点１５における系統電圧を検
出する系統電圧検出部２１と、その検出したアナログの
系統電圧をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２２
と、解列等に起因する停電を系統電圧の異常として検出
する系統電圧異常検出部２３と、Ａ／Ｄ変換部２２およ
び系統電圧異常検出部２３からの情報に基づいて各種の
演算処理を実行する演算処理部３０と、記憶部２４と、
演算処理部３０からの指令に基づいてインバータ１２に
対して運転停止信号（ゲートブロック信号）ＳＳ１を送
出するとともに系統連系スイッチ１３に対して遮断信号
ＳＳ２を送出する制御部２５とから構成され、演算処理
部３０は、位相跳躍判定手段３１と、位相跳躍値比較判
定手段３２と、系統電圧異常判定手段３３と、単独運転
判定しきい値としてより適正なしきい値を更新的に設定
して記憶部２４に書き込むしきい値更新手段３４と、記
憶部２４より現在の最適な単独運転判定しきい値を読み
込むしきい値読込手段３５などを備えている。

【０００９】次に、上記のように構成された実施の形態
１の系統連系保護装置１００の動作を図２に示すフロー
チャートに従って説明する。系統電圧検出部２１は連系
点１５における系統電圧Ｖを常時に検出しており、その
系統電圧ＶがＡ／Ｄ変換部２２によってアナログからデ
ジタル値に変換され、演算処理部３０へと送出されてい
る。演算処理部３０においては、ステップＳ１において
位相跳躍判定手段３２はデジタル値の系統電圧Ｖの波形
変化を常時的に観察して系統電圧Ｖに位相跳躍が発生し
たか否かを判定する。位相跳躍が発生したと判定したと
きはステップＳ２に進んで、しきい値読込手段３５はレ
ジスタＲａにストアされているアドレスＡｔに従って記
憶部２４をアクセスし、記憶部２４のそのアドレスＡｔ
に格納されている現在の最適とされる単独運転判定しき
い値Ｔｈを読み込む。インバータ１２およびその系統連
系保護装置１００を設置した初期の段階では、工場出荷
時のままのガイドライン推奨値などの標準の値があらか
じめ単独運転判定しきい値Ｔｈとして記憶部２４に格納
されている。ステップＳ３においてしきい値更新フラグ
Ｆｔが“１”にセットされているか否かを判断する。こ
のしきい値更新フラグＦｔは後述するステップＳ１３に
おいて“１”にセットされるものである。ここでは、Ｆ
ｔ＝０であるので、ステップＳ４に進む。

【００１０】ステップＳ４において位相跳躍値比較判定
手段３２はＡ／Ｄ変換部２２から取り込んだ位相跳躍発
生時の系統電圧Ｖの波形変化から求めた位相跳躍値θｊ
としきい値読込手段３５が読み込んだ単独運転判定しき
い値Ｔｈとを比較し、位相跳躍値θｊが単独運転判定し
きい値Ｔｈを上回っているかどうか、つまりθｊ＞Ｔｈ
となっているかどうかを判定する。これは、系統電源１
４に解列等の停電による系統電圧異常が生じたかどうか
を仮判定していることになる。

【００１１】ステップＳ４の判定結果が肯定的であると
きはステップＳ５に進んでごく短い時間のアイドリング
を行う。このアイドリングの意味については後述する。
ついで、ステップＳ６に進んで、系統電圧異常判定手段
３３は系統電圧異常検出部２３からの情報を取得して、
実際に系統電源１４に系統電圧異常が生じているか否か
を判定する。この判定が肯定的となるときは、ステップ
Ｓ４の仮判定と一致することになり、現在、記憶部２４
に格納されている単独運転判定しきい値Ｔｈは適正なも
のであるといえる。したがって、ステップＳ６の判定が
肯定的となるとき、つまり位相跳躍値比較判定手段３２
による位相跳躍判定と系統電圧異常判定手段３３による
系統電圧異常判定とがともに成立したときには、これは
実際に停電によるインバータ１２の単独運転状態が発生
したことを意味しており、したがって、しきい値Ｔｈの
更新について特別な処理は行わず、ステップＳ１００に
進んで制御部２５に系統電圧異常発生を伝える。この結
果、制御部２５はインバータ１２に対して運転停止信号
ＳＳ１を送出するとともに系統連系スイッチ１３に対し
て遮断信号ＳＳ２を送出する。これにより、インバータ
１２の運転が自動的に停止されるとともに系統連系スイ
ッチ１３が自動的に開放されることになるため、インバ
ータ１２の単独運転が避けられ、例えば工事作業者を感
電から保護することになる。

【００１２】上記においてステップＳ６での判定が否定
的となるとき、すなわち位相跳躍値比較判定手段３２の
仮判定では系統電圧異常が生じているとするにもかかわ
らず、系統電圧異常判定手段３３の実判定では系統電圧
異常が生じていないとするときには、仮判定が誤りであ
り、その原因の少なくとも一部が現在使用している単独
運転判定しきい値Ｔｈが適正でないこと、つまり低すぎ
ることを意味している。この場合はしきい値Ｔｈをより
高く修正しなければならない。すなわちステップＳ１１
に進んで、しきい値更新手段３４が機能し、検出した位
相跳躍値θｊに小さな値の一定の値のオフセット値αを
加えたものを新たなしきい値Ｔｈとして設定する（Ｔｈ
←θｊ＋α）。このようにしきい値Ｔｈを更新すること
により、次に同じ値の位相跳躍値θｊで位相跳躍が発生
したときには、ステップＳ１０の本格判定では系統電圧
異常とは判定しなくなることが想定される。この場合を
図３（ａ）で説明すると、鎖線で示す元（旧）のしきい
値Ｔｈに対して位相跳躍値θｊは上回っているから位相
跳躍値比較判定手段３２による仮判定は異常判定とな
る。しかし、図示の状態の位相跳躍値θｊは実際には正
常範囲である（四角の囲み参照）。すなわち、仮判定は
誤判定となっている。そこで、新たなしきい値Ｔｈとし
て、実線で示すように、検出した位相跳躍値θｊに一定
のオフセット値αを加えた（θｊ＋α）を設定し直すの
であり、次のサイクルにおいては、この新たなしきい値
Ｔｈによる判定は正常範囲となって位相跳躍値比較判定
手段３２による判定が正しい判定となることが想定され
る。

【００１３】ステップＳ４の判定結果が否定的であると
きはステップＳ７に進んでごく短い時間のアイドリング
を行う。ついで、ステップＳ８に進んで、系統電圧異常
判定手段３３は前記同様に実際に系統電源１４に系統電
圧異常が生じているか否かを判定する。この判定が上記
の場合とは逆にこんどは否定的となるときは、ステップ
Ｓ４の仮判定と一致することになり、記憶部２４に格納
されているしきい値Ｔｈは適正なものであり、しきい値
Ｔｈの更新について特別な処理は行わず、ステップＳ１
に戻る。ステップＳ８での判定が上記の場合とは逆にこ
んどは肯定的となるとき、すなわち位相跳躍値比較判定
手段３２の仮判定では系統電圧異常は生じていないとす
るにもかかわらず、系統電圧異常判定手段３３の実判定
では系統電圧異常が生じているとするときには、仮判定
が誤りであり、その原因の少なくとも一部が現在使用し
ているしきい値Ｔｈが適正でないこと、つまり高すぎる
ことを意味している。この場合はしきい値Ｔｈをより低
く修正しなければならない。すなわちステップＳ１２に
進んで、しきい値更新手段３４が機能し、検出した位相
跳躍値θｊから小さな値の一定の値のオフセット値βを
減じたものを新たなしきい値Ｔｈとして設定する（Ｔｈ
←θｊ−β）。なお、βはαと同じでも異なっていても
よい。このようにしきい値Ｔｈを更新することにより、
次に同じ値の位相跳躍値θｊで位相跳躍が発生したとき
には、ステップＳ１０の本格判定では系統電圧異常と判
定するようになることが想定される。この場合を図３
（ｂ）で説明すると、鎖線で示す元（旧）のしきい値Ｔ
ｈに対して位相跳躍値θｊは下回っているから位相跳躍
値比較判定手段３２による仮判定は正常判定となる。し
かし、図示の状態の位相跳躍値θｊは実際には異常であ
る（四角の囲み参照）。すなわち、仮判定は誤判定とな
っている。そこで、新たなしきい値Ｔｈとして、検出し
た位相跳躍値θｊから一定のオフセット値βを引いた
（θｊ−β）を設定し直すのであり、次のサイクルにお
いては、この新たなしきい値Ｔｈによる判定は異常とな
って位相跳躍値比較判定手段３２による判定は正しい判
定となることが想定される。

【００１４】上記のステップＳ６，Ｓ８における系統電
圧異常判定手段３３が扱う情報は系統電圧異常検出部２
３から受け取るものである。この系統電圧異常検出部２
３は、位相跳躍判定に基づく連系保護機能以外の、過電
圧、不足電圧、周波数上昇、周波数低下などによる連系
保護機能や、単独運転検出の能動方式に基づく連系保護
機能によって系統電圧異常を監視するものである。つま
り、系統電圧異常検出部２３によって、位相跳躍値比較
判定手段３２によるよりも時間的にやや遅れて、実際に
停電が起きているかどうかを正しく判定することができ
るのである。この時間的な遅れをカバーするのがステッ
プＳ５，Ｓ７のアイドリングである。

【００１５】演算処理部３０はステップＳ１１またはス
テップＳ１２の次にステップＳ１３に進み、しきい値Ｔ
ｈの更新が行われたことからしきい値更新フラグＦｔを
“１”にセットする。次いで、ステップＳ１４において
しきい値更新手段３４は記憶部２４において更新された
しきい値Ｔｈを格納すべきアドレスＡｔとして、旧のし
きい値Ｔｈを格納していたアドレスＡｔの次のアドレス
を設定する（Ａｔ←Ａｔ＋１）。つまり、アドレスイン
クリメントを行う。そして、ステップＳ１５においてそ
のインクリメント後のアドレスＡｔをレジスタＲａにス
トアする。これはステップＳ２に対応するためである。
続いて、しきい値更新手段３４はステップＳ１６におい
てインクリメント後のアドレスＡｔによって記憶部２４
をアクセスし、そのアドレスＡｔに更新された単独運転
判定しきい値Ｔｈを格納する。そして、ステップＳ１へ
戻る。

【００１６】ステップＳ６からステップＳ１００へのス
キップは除いて、以上のシーケンスは単独運転判定しき
い値Ｔｈについての学習シーケンスとなっている。つま
り、系統電圧に位相跳躍が発生していても、そのことに
よって直ちにはインバータ１２の運転停止および系統連
系スイッチ１３の開放を行うことはせずに、より正確を
期して、しきい値Ｔｈの適正さをまず判定するのであ
り、不適正な場合にはしきい値Ｔｈを前もってより適正
なものに更新しておくのである。これが学習機能であ
る。

【００１７】そして、ステップＳ１に戻った次のサイク
ルでは、系統電圧異常判定手段３３の機能は働かせない
で、位相跳躍値比較判定手段３２のみで停電判定を行う
のである。ステップＳ１からステップＳ２を経てステッ
プＳ３へと進み、しきい値更新フラグＦｔが“１”にセ
ットされているかどうかを判断すると、この場合は前の
学習シーケンスにおいてすでにＦｔ＝１にセットされて
いるから、判断が肯定的となり、こんどはステップＳ４
ではなく、ステップＳ９の方に進む。ステップＳ９にお
いてしきい値更新フラグＦｔを“０”にクリアし、次い
で進んだステップＳ１０においてもステップＳ４と同様
に、位相跳躍値比較判定手段３２はＡ／Ｄ変換部２２か
ら取り込んだ位相跳躍発生時の系統電圧Ｖから求めた位
相跳躍値θｊとしきい値読込手段３５が読み込んだ更新
されたしきい値Ｔｈとを比較し、位相跳躍発生時の位相
跳躍値θｊが更新されたしきい値Ｔｈを上回っている
（θｊ＞Ｔｈ）かどうかを判定する。これが本格判定で
ある。この判定が肯定的となるときは、続いては学習シ
ーケンスには入らずに、直ちにステップＳ１００に進ん
で制御部２５を介してインバータ１２に対して運転停止
信号ＳＳ１を送出するとともに系統連系スイッチ１３に
対して遮断信号ＳＳ２を送出し、インバータ１２の運転
が自動的に停止されるとともに系統連系スイッチ１３が
自動的に開放されることになる。そのため、インバータ
１２の単独運転が避けられ、例えば工事作業者を感電か
ら保護することになる。ステップＳ８での本格判定が否
定的となるときはステップＳ１に戻る。次に再び位相跳
躍が発生した場合、ステップＳ３での判断が否定的とな
り、ステップＳ４以下の学習シーケンスを繰り返すこと
になる。つまり、更新したしきい値Ｔｈに基づく系統電
圧異常ではなかったので、次に位相跳躍を検出したとき
には、新たな単独運転判定しきい値Ｔｈについての適正
さのテストを行い、学習によって更新していくのであ
る。

【００１８】以上の結果として、本実施の形態１の系統
連系保護装置によれば次のような作用・効果がある。柱
上トランスの容量の相違、柱上トランスからインバータ
までの線路インピーダンスの相違、同一柱上トランスに
接続されている設置家屋・周辺家屋の負荷インピーダン
スの相違等、様々な要因によって停電時に生じる系統電
圧の位相跳躍の様子や停電以外の瞬時電圧降下・瞬時停
止・高調波電圧発生等に起因する位相跳躍の様子が様々
に変化しても、その設置条件下で位相跳躍が生じるたび
に常に最適な単独運転判定しきい値Ｔｈを学習して更新
するので、非停電時に停電以外の瞬時電圧降下・瞬時停
止・高調波電圧発生等に起因した系統電圧の位相跳躍が
生じたときには、これを停電と誤判定することがなく、
したがってインバータの運転を不用意に停止させてしま
ったり、系統連系スイッチを不用意に開放してしまうと
いった不都合な事態の発生を防止することができ、停電
時には最適な単独運転判定しきい値Ｔｈのもとで停電を
正確に検出するため、インバータの単独運転を確実に停
止させて安全性を確保することができる。

【００１９】〔実施の形態２〕実施の形態２にかかわる
系統連系保護装置は、系統電圧の波形および位相跳躍の
繰り返し等のパターンに着目して、単独運転判定しきい
値Ｔｈについての補正をより高精度に行うようにするも
のである。

【００２０】図４は系統電源の停電のときと瞬時停止の
ときの系統電圧の波形を示す。停電の場合を実線で表
し、瞬時停止の場合を破線で表している。図４（ａ）は
連系点においてインバータの出力電力と負荷の消費電力
とが釣り合っていない場合を示し、図４（ｂ）は両者が
全く等しい完全バランス状態にある場合を示す。図４
（ａ），（ｂ）に共通のことであるが、破線で表す瞬時
停止の場合には、位相跳躍が停止時と復帰時と２回続け
て発生するのに対して、実線で表す停電の場合には、位
相跳躍が１回しか発生しない。また、このこととは別
に、図４（ａ）に示す電力インバランスのときは、瞬時
停止の場合も停電の場合も位相跳躍が大きく現れるのに
対して、図４（ｂ）に示す電力完全バランス状態のとき
は、瞬時停止の場合も停電の場合も位相跳躍は小さくな
っている。したがって、電力インバランスの場合には停
電と瞬時停止の識別が比較的に容易であるのに対して、
電力完全バランス状態の場合にはその識別が相当にむず
かしいということである。

【００２１】図５は実施の形態２にかかわる系統連系保
護装置を含む系統連系型の太陽光発電システムの構成を
示すブロック図である。図５において、実施の形態１に
かかわる図１におけるのと同じ符号については実施の形
態２においても同一要素を示すので、ここでは説明を省
略する。実施の形態２に特有の構成は、演算処理部３０
が波形・パターン解析手段３６と最適しきい値選択手段
３７とを備えているということである。

【００２２】次に、上記のように構成された実施の形態
２の系統連系保護装置１００の動作を図６、図７に示す
フローチャートに従って説明する。ステップＳ２１にお
いて位相跳躍判定手段３２はデジタル値の系統電圧Ｖの
波形変化を常時的に観察して系統電圧Ｖに位相跳躍が発
生したか否かを判定する。位相跳躍が発生したと判定し
たときはステップＳ２２に進んで、波形・パターン解析
手段３６は系統電圧Ｖの波形データＡおよび位相跳躍パ
ターンデータＢを取得し、ステップＳ２３において最適
しきい値選択手段３７は記憶部２４を検索して波形デー
タＡに最も近い波形データバッファＡｊを求めるととも
に位相跳躍パターンデータＢに最も近い位相跳躍パター
ンデータバッファＢｋを求める。次に、最適しきい値選
択手段３７はステップＳ２４において波形データＡと波
形データバッファＡｊの内容とを比較してその近似度Ｚ
Ａを算出するとともに位相跳躍パターンデータＢと位相
跳躍パターンデータバッファＢｋの内容とを比較してそ
の近似度ＺＢを算出する。さらに、ステップＳ２５にお
いて近似度ＺＡと近似度ＺＢの大小を比較し、ＺＡ≧Ｚ
ＢのときはステップＳ２６に進んで近似度の大きい方の
波形データバッファＡｊに対応している単独運転判定し
きい値Ｔｈを記憶部２４から読み込む。また、ＺＡ＜Ｚ
ＢのときはステップＳ２７に進んで近似度の大きい方の
位相跳躍パターンデータバッファＢｋに対応している単
独運転判定しきい値Ｔｈを記憶部２４から読み込む。

【００２３】次いで、ステップＳ３３→Ｓ３４→Ｓ３５
→Ｓ３６→Ｓ４１のルーチンまたはステップＳ３３→Ｓ
３４→Ｓ３７→Ｓ３８→Ｓ４２のルーチンを実施の形態
１の場合のステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ１１の
ルーチンまたはステップＳ３→Ｓ４→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１
２のルーチンと同様に実行する。このルーチンは学習シ
ーケンスであり、系統電圧に位相跳躍が発生しても、そ
のことによって直ちにはインバータ１２の運転停止およ
び系統連系スイッチ１３の開放を行わずに、より正確を
期して、しきい値Ｔｈの適正さをまず判定し、不適正な
場合にはしきい値Ｔｈを前もってより適正なものに更新
しておくのである。

【００２４】演算処理部３０はステップＳ４１またはス
テップＳ４２の次にステップＳ４３に進み、しきい値Ｔ
ｈの更新が行われたことからしきい値更新フラグＦｔを
“１”にセットする。次いで、ステップＳ４４において
しきい値更新手段３４は記憶部２４において波形データ
バッファＡ_i+1 を作成してそこにステップＳ２２で取得
した波形データＡとステップＳ２６またはステップＳ２
７で選択したしきい値Ｔｈとを対応付けて格納するとと
もに位相跳躍パターンデータバッファＢ_i+1 を作成して
そこにステップＳ２２で取得した位相跳躍パターンデー
タＢとステップＳ２６またはステップＳ２７で選択した
しきい値Ｔｈとを対応付けて格納する。ステップＳ４３
の次はステップＳ２１に戻る。なお、ステップＳ３６か
らステップＳ２００へのルーチンまたはステップＳ３９
→Ｓ４０→Ｓ２００のルーチンについては実施の形態１
の場合と同様である。このようにして、位相跳躍が生じ
たときの系統電圧の波形と位相跳躍パターンの種々の組
み合わせに単独運転判定しきい値Ｔｈを対応付けたルッ
クアップテーブルを記憶部に逐次構築していくのであ
る。

【００２５】以上の結果として、本実施の形態２の系統
連系保護装置によれば次のような作用・効果がある。図
４で説明したように、位相跳躍が生じたときの系統電圧
の波形および位相跳躍パターンは、停電と瞬時停止のと
きとで単純に相違するといったものではなく、インバー
タの出力電力と負荷の消費電力とが釣り合っているかい
ないかでも相違する。また、これに加えて、実施の形態
１で説明したような柱上トランスの容量の相違、柱上ト
ランスからインバータまでの線路インピーダンスの相
違、同一柱上トランスに接続されている設置家屋・周辺
家屋の負荷インピーダンスの相違等、様々な要因によっ
て停電時に生じる系統電圧の位相跳躍の様子や停電以外
の瞬時電圧降下・瞬時停止・高調波電圧発生等に起因す
る位相跳躍の様子が様々に変化する。これに対して本実
施の形態２によれば、その設置条件下で位相跳躍が生じ
るたびに、系統電圧の波形データと位相跳躍パターンデ
ータとを加味して常に最適な単独運転判定しきい値Ｔｈ
を学習して更新するので、他の様々な非停電状態から確
実に識別した状態で停電状態を正しく判定することがで
き、インバータの運転を不用意に停止させてしまった
り、系統連系スイッチを不用意に開放してしまうといっ
た不都合な事態の発生を防止して、必要なときに限って
インバータの単独運転を確実に停止させて安全性を確保
することができる。

【００２６】〔実施の形態３〕実施の形態３はインバー
タ主回路と系統連系保護装置との組み合わせからなる系
統連系保護機能内蔵型インバータに関するものである。

【００２７】図８は実施の形態３にかかわる系統連系保
護機能内蔵型インバータ構成を示すブロック図である。
図８において、実施の形態２にかかわる図５におけるの
と同じ符号については実施の形態３においても同一要素
を示すので、ここでは説明を省略する。実施の形態３に
特有の構成は、図示しない太陽電池と図示しない系統連
系スイッチとの間に逆流防止ダイオードとインバータか
らなるインバータ主回路４１が介在されていて、このイ
ンバータ主回路４１を制御部２５によって制御するよう
にしている点と、系統電圧検出部２１の次段に周波数検
出部４２を設け、この周波数検出部４２の出力を系統電
圧異常検出部２３に導くようにした点である。なお、系
統電圧異常検出部２３は、過電圧、不足電圧、周波数上
昇、周波数低下などによる連系保護機能部２３ａや、単
独運転検出の能動方式に基づく連系保護機能部２３ｂ
や、単独運転検出の受動方式に基づく連系保護機能部２
３ｃを備えている。また、演算処理部３０は、位相跳躍
判定手段３１と、位相跳躍値比較判定手段３２と、系統
電圧異常判定手段３３と、単独運転判定しきい値として
より適正なしきい値を更新的に設定して記憶部２４に書
き込むしきい値更新手段３４と、記憶部２４より現在の
最適な単独運転判定しきい値を読み込むしきい値読込手
段３５と、波形・パターン解析手段３６と、最適しきい
値選択手段３７などを備えている。

【００２８】本実施の形態３の場合の動作は基本的に実
施の形態２の場合と同様であり、図６、図７のフローチ
ャートに従ったものとなる。

【００２９】実施の形態３から波形・パターン解析手段
３６と最適しきい値選択手段３７を削除したものを実施
の形態４とすると、その動作は基本的に実施の形態１の
場合と同様であり、図２のフローチャートに従ったもの
となる。なお、ロウグレードとして、記憶部に構築する
ルックアップテーブルとしては、位相跳躍が生じたとき
の系統電圧の波形に単独運転判定しきい値を対応付けた
ものでもよいし、また、位相跳躍が生じたときの系統電
圧の位相跳躍パターンに単独運転判定しきい値を対応付
けたものでもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明にかかわる系統連系保護装置また
は系統連系保護機能内蔵型インバータによれば、システ
ム設置箇所にその設置箇所に起因する電気的環境条件の
変動があって、固定的な単独運転判定しきい値を用いる
だけでは位相跳躍値の判定が停電によるか瞬時停止等そ
の他の要因によるのかが不明確になっている場合であっ
ても、その設置条件下で位相跳躍が生じるたびに常に最
適な単独運転判定しきい値を学習して更新するので、非
停電状態と停電状態との識別を明確にした状態で位相跳
躍値と単独運転判定しきい値との比較に基づいた異常判
定が正しく行えるので、従来の場合のような誤判定をす
ることがなく、インバータの運転を不用意に停止させて
しまったり系統連系スイッチを不用意に開放してしまう
といった不都合な事態の発生を防止することができ、停
電時に限ってインバータの単独運転を確実に停止させて
安全性を確保することができる。

【００３１】また、本発明にかかわる系統連系保護装置
または系統連系保護機能内蔵型インバータによれば、位
相跳躍が生じたときの系統電圧の波形や位相跳躍パター
ンは停電と瞬時停止のときとで相違するだけでなくイン
バータの出力電力と負荷の消費電力とが釣り合っている
かいないかでも相違するが、単独運転判定しきい値の更
新に際してこの点を加味して更新するようにしてあるの
で、単独運転判定しきい値についての補正の精度を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかわる系統連系保
護装置を含む系統連系型の太陽光発電システムの構成を
示すブロック図

【図２】 実施の形態１の動作を示すフローチャート

【図３】 実施の形態１および実施の形態２における単
独運転判定しきい値の更新の様子の説明図

【図４】 系統電源の停電のときと瞬時停止のときの系
統電圧の波形図

【図５】 実施の形態２にかかわる系統連系保護装置を
含む系統連系型の太陽光発電システムの構成を示すブロ
ック図

【図６】 実施の形態２の動作を示すフローチャート

【図７】 実施の形態２の動作を示すフローチャート
（図６の続き）

【図８】 実施の形態３にかかわる系統連系保護機能内
蔵型インバータ構成を示すブロック図

【符号の説明】

１１……太陽電池、１２……インバータ、１３……系統
連系スイッチ、１４……系統電源、１５……連系点、１
６……負荷、２１……系統電圧検出部、２２……Ａ／Ｄ
変換部、２３……系統電圧異常検出部、２４……記憶
部、２５……制御部、３０……演算処理部、３１……位
相跳躍判定手段、３２……位相跳躍値比較判定手段、３
３……系統電圧異常判定手段、３４……しきい値更新手
段、３５……しきい値読込手段、３６……波形・パター
ン解析手段、３７……最適しきい値選択手段、４１……
インバータ主回路、４２……周波数検出部、１００……
系統連系保護装置、２００……系統連系保護機能内蔵型
インバータ、Ｔｈ……単独運転判定しきい値、ＳＳ１…
…運転停止信号、ＳＳ２……遮断信号

フロントページの続き (72)発明者 戸高 明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5G066 HA11 HB06 5H007 AA17 BB02 BB07 CC03 CC09 DB02 DB12 DC05 FA13 FA14 GA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 系統電圧から位相跳躍を判定する位相跳
   躍判定手段と、位相跳躍の判定があったときに位相跳躍
   値を単独運転判定しきい値と比較して異常を判定する位
   相跳躍値比較判定手段と、位相跳躍の直後において系統
   電圧の異常を判定する系統電圧異常判定手段と、前記位
   相跳躍値比較判定手段と系統電圧異常判定手段との判定
   結果が不一致のときに単独運転判定しきい値を更新する
   しきい値更新手段とを備えている系統連系保護装置。
2. 【請求項２】 系統電圧から位相跳躍を判定する位相跳
   躍判定手段と、位相跳躍の判定があったときに系統電圧
   の波形データまたは位相跳躍パターンデータを取得する
   波形／パターン解析手段と、取得した波形データまたは
   位相跳躍パターンデータに対応した単独運転判定しきい
   値を選択する最適しきい値選択手段と、位相跳躍値を単
   独運転判定しきい値と比較して異常を判定する位相跳躍
   値比較判定手段と、位相跳躍の直後において系統電圧の
   異常を判定する系統電圧異常判定手段と、前記位相跳躍
   値比較判定手段と系統電圧異常判定手段との判定結果が
   不一致のときに単独運転判定しきい値を更新するしきい
   値更新手段と、前記の取得した系統電圧の波形データま
   たは位相跳躍パターンデータに前記の更新した単独運転
   判定しきい値を対応付けたルックアップテーブルを構築
   する手段とを備えている系統連系保護装置。
3. 【請求項３】 系統電圧から位相跳躍を判定する位相跳
   躍判定手段と、位相跳躍の判定があったときに位相跳躍
   値を単独運転判定しきい値と比較して異常を判定する位
   相跳躍値比較判定手段と、位相跳躍の直後において系統
   電圧の異常を判定する系統電圧異常判定手段と、前記位
   相跳躍値比較判定手段と系統電圧異常判定手段との判定
   結果が不一致のときに単独運転判定しきい値を更新する
   しきい値更新手段とを備えている系統連系保護機能内蔵
   型インバータ。
4. 【請求項４】 系統電圧から位相跳躍を判定する位相跳
   躍判定手段と、位相跳躍の判定があったときに系統電圧
   の波形データまたは位相跳躍パターンデータを取得する
   波形／パターン解析手段と、取得した波形データまたは
   位相跳躍パターンデータに対応した単独運転判定しきい
   値を選択する最適しきい値選択手段と、位相跳躍値を単
   独運転判定しきい値と比較して異常を判定する位相跳躍
   値比較判定手段と、位相跳躍の直後において系統電圧の
   異常を判定する系統電圧異常判定手段と、前記位相跳躍
   値比較判定手段と系統電圧異常判定手段との判定結果が
   不一致のときに単独運転判定しきい値を更新するしきい
   値更新手段と、前記の取得した系統電圧の波形データま
   たは位相跳躍パターンデータに前記の更新した単独運転
   判定しきい値を対応付けたルックアップテーブルを構築
   する手段とを備えている系統連系保護機能内蔵型インバ
   ータ。