JP2018007320A - 系統連系制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置が連系している電力系統に瞬時停電が発生したときに、事故時運転継続機能の誤動作を抑制して、単独運転の検出精度を向上させることが可能な系統連系制御装置を提供する。【解決手段】本発明の系統連系制御装置によれば、制御装置（１６）は、単独運転検出感度変更部（４１）を備える。単独運転検出感度変更部（４１）は、発電装置が連系している電力系統に瞬時停電が発生したときに、瞬時停電が発生していない場合と比べて、発電装置の単独運転を検出する際の検出閾値および検出時間のうちの少なくとも一方を低下させて単独運転の検出感度を上げる。【選択図】図４

Description

本発明は、発電装置の単独運転を検出する系統連系制御装置に関する。

上記発明の一例として、特許文献１に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の単独運転検出装置は、第１のＰＬＬ処理部で算出される運転周波数及び系統周波数計測部で計測される系統周波数の双方が、連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に単独運転状態と判断する。これにより、特許文献１に記載の発明は、系統電源の位相急変時や瞬時電圧低下による位相急変時の単独運転の不要検出を回避しようとしている。

特開２０１５−１３３７８５号公報

発電装置の単独運転を検出したときに電力系統から発電装置を解列させる単独運転検出機能と、電力系統の擾乱に対して発電装置の運転を継続させる事故時運転継続（ＦＲＴ：Ｆａｕｌｔ Ｒｉｄｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ）機能とは、相反する機能であり、これらの制御干渉が懸念される。特に、単独運転検出機能が動作すべき状況において、事故時運転継続機能が誤動作することが懸念される。

例えば、複数の発電装置が連系している電力系統において停電が発生したとする。そして、複数の発電装置の単独運転の検出のばらつきによって、例えば、一つの発電装置の単独運転の検出が遅れたとする。この場合、大多数の発電装置が電力系統から解列されるため系統電圧が低下するが、単独運転の検出が遅れた発電装置から供給される交流電力によって、瞬時停電と同様の状態が生じる可能性がある。そのため、単独運転の検出が遅れた発電装置は、事故時運転継続機能が誤動作する可能性があり、単独運転の検出が困難になる可能性がある。

特許文献１に記載の発明は、事故時運転継続機能が動作すべき状況において、単独運転検出機能の誤動作を抑制することを目的としている。しかしながら、特許文献１に記載の発明は、上述したような単独運転検出機能が動作すべき状況において、事故時運転継続機能の誤動作を抑制しようとする発明ではない。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、発電装置が連系している電力系統に瞬時停電が発生したときに、事故時運転継続機能の誤動作を抑制して、単独運転の検出精度を向上させることが可能な系統連系制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る系統連系制御装置は、電源と前記電源から出力された電力を交流電力に変換して系統電源に接続されている負荷に出力する電力変換器とを備える発電装置と、前記系統電源の電力系統に対して前記発電装置を並列または解列させる制御装置と、を具備する系統連系制御装置であって、前記制御装置は、前記発電装置が連系している前記電力系統に瞬時停電が発生したときに、前記瞬時停電が発生していない場合と比べて、前記発電装置の単独運転を検出する際の検出閾値および検出時間のうちの少なくとも一方を低下させて前記単独運転の検出感度を上げる単独運転検出感度変更部を備える。

本発明に係る系統連系制御装置によれば、制御装置は、単独運転検出感度変更部を備える。そのため、本発明に係る系統連系制御装置は、発電装置が連系している電力系統に瞬時停電が発生したときに、単独運転の検出感度を上げることができ、事故時運転継続機能が誤動作する前に、発電装置の単独運転を検出し易くすることができる。つまり、本発明に係る系統連系制御装置は、事故時運転継続機能の誤動作を抑制して、単独運転の検出精度を向上させることができる。

系統連系制御装置の一例を示す構成図である。 制御装置１６の一例を示す構成図である。 事故時運転継続要件に係り、電圧低下耐量の一例を示す図である。 事故時運転継続要件に係り、ステップ上昇の周波数変動耐量の一例を示す図である。 事故時運転継続要件に係り、ランプ上昇またはランプ下降の周波数変動耐量の一例を示す図である。 制御装置１６の制御ブロックの一例を示すブロック図である。 系統連系制御装置の制御手順の一例を示すフローチャートである。 系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値を格納する記憶領域の一例を示す模式図である。 系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の経時変化の一例を示す図である。

以下、本実施形態の系統連系制御装置を図面に基づいて説明する。なお、図面は、概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。

＜系統連系制御装置の構成＞
図１に示すように、本実施形態の系統連系制御装置は、発電装置１と、開閉器１５ａ，１５ｂと、制御装置１６と、検出器１８とを具備している。発電装置１は、電源１０と、電力変換器１１とを備えており、電力変換器１１は、コンバータ１２と、コンデンサ１３と、インバータ１４とを備えている。また、検出器１８は、直流電圧検出器１８ａと、系統電圧検出器１８ｂとを備えている。

（電源１０）
電源１０は、限定されないが、電源１０として、例えば、燃料電池を用いることができる。燃料電池は、燃料と酸化剤ガスとによって発電する分散電源であり、例えば、公知の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などの種々の燃料電池を用いることができる。また、電源１０は、燃料電池以外の分散電源（例えば、太陽光発電装置）を用いることもできる。電源１０として上述した分散電源を用いる場合、電源１０は、直流電力を出力する。

また、電源１０は、ガスエンジン発電機などを用いることもできる。電源１０としてガスエンジン発電機を用いる場合、ガスエンジン発電機の交流発電機は、交流電力を出力する。上述した分散電源と同様に直流電力を出力するには、交流発電機が出力する交流電力をダイオードブリッジ等の公知の平滑回路で整流して、直流電力を生成すると良い。同図に示すように、電源１０は、出力側端子１０ａ，１０ｂを備えている。出力側端子１０ａは、電源１０の正極（＋）に接続されており、出力側端子１０ｂは、電源１０の負極（−）に接続されている。また、電源１０の出力状態（出力電力等の情報）は、後述する制御装置１６に送信される。

（電力変換器１１）
電力変換器１１は、電源１０から出力された電力を交流電力に変換して系統電源２０に接続されている負荷３０に出力する。本実施形態では、電力変換器１１は、電源１０から出力された直流電力を昇圧し、昇圧された直流電力を交流電力に変換して、負荷３０に出力する。そのため、電力変換器１１は、コンバータ１２と、コンデンサ１３と、インバータ１４とを備えている。

（コンバータ１２およびコンデンサ１３）
コンバータ１２は、電源１０から出力された直流電力を昇圧して、インバータ１４に出力する。コンバータ１２は、入力側端子１２ａ，１２ｂおよび出力側端子１２ｃ，１２ｄを備えている。電源１０の出力側端子１０ａと、コンバータ１２の入力側端子１２ａとの間には、電路１７ａが形成されている。また、電源１０の出力側端子１０ｂと、コンバータ１２の入力側端子１２ｂとの間には、電路１７ｂが形成されている。電源１０から出力された直流電力は、電路１７ａ，１７ｂを介してコンバータ１２に入力される。そして、コンバータ１２によって昇圧された直流電力は、出力側端子１２ｃ，１２ｄから出力される。電路１７ａ，１７ｂは、例えば、公知の電力用ケーブルを用いることができる。このことは、後述する電路についても同様である。

コンバータ１２は、リアクトル１２ｅ、ダイオード１２ｆおよびスイッチング素子１２ｇを備えている。これらの素子は、公知の電力用デバイスを用いることができる。例えば、スイッチング素子１２ｇは、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができる。

コンバータ１２の入力側端子１２ａと出力側端子１２ｃとの間には、電路１７ｃが形成されている。また、コンバータ１２の入力側端子１２ｂと出力側端子１２ｄとの間には、電路１７ｄが形成されている。電路１７ｃには、入力側端子１２ａ側から順に、リアクトル１２ｅ、ダイオード１２ｆが設けられている。また、リアクトル１２ｅとダイオード１２ｆとの間の電路１７ｃには、接続点１２ｈが設けられており、接続点１２ｈには、スイッチング素子１２ｇのドレイン１２ｇ１が接続されている。スイッチング素子１２ｇのソース１２ｇ２は、電路１７ｄに設けられる接続点１２ｉに接続されており、接続点１２ｈと接続点１２ｉとの間には、電路１７ｅが形成されている。なお、スイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３は、駆動回路１６ｅを介して、後述する制御装置１６に接続されている。駆動回路１６ｅは、公知のドライバ回路を用いることができる。また、コンバータ１２は、電源１０から出力された直流電力を昇圧することができれば良く、上述の構成に限定されるものではない。

コンバータ１２の出力側端子１２ｃと、インバータ１４の入力側端子１４ａとの間には、電路１７ｆが形成されている。また、コンバータ１２の出力側端子１２ｄと、インバータ１４の入力側端子１４ｂとの間には、電路１７ｇが形成されている。電路１７ｆと電路１７ｇとの間には、コンデンサ１３および直流電圧検出器１８ａが設けられている。

電路１７ｆには、接続点１３ａが設けられており、接続点１３ａには、コンデンサ１３の一端側（正極側）が接続されている。電路１７ｇには、接続点１３ｂが設けられており、接続点１３ｂには、コンデンサ１３の他端側（負極側）が接続されている。コンデンサ１３は、公知の電解コンデンサを用いることができ、コンバータ１２によって昇圧された直流電力のリップルを低減することができる。直流電圧検出器１８ａは、コンバータ１２によって昇圧された直流電力の直流電圧を検出する。具体的には、直流電圧検出器１８ａは、インバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂ間に印加される直流電圧を検出する。

直流電圧検出器１８ａは、例えば、抵抗値が既知の複数の抵抗器によって電路１７ｆと電路１７ｇとの間の直流電圧Ｖｄｃを分圧して、分圧された電圧値に基づいてインバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂ間に印加される直流電圧Ｖｄｃを検出することができる。具体的には、上述した抵抗器によって分圧された直流電圧は、制御装置１６に入力される。そして、制御装置１６は、公知のＡ／Ｄ変換器（図示略）などによって分圧された直流電圧を知得し、インバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂ間に印加される直流電圧Ｖｄｃを算出することができる。

制御装置１６は、出力電力の目標値に基づいて、コンバータ１２を駆動させるスイッチング素子１２ｇの制御信号であるパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティ比を決定する。制御装置１６は、ドライバ回路である駆動回路１６ｅを介して、当該デューティ比に基づくパルス信号をスイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与する。例えば、スイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与される電圧がハイレベル（所定電圧値を超えている状態）のときには、スイッチング素子１２ｇのドレイン１２ｇ１とソース１２ｇ２との間が電気的に導通された状態になり、リアクトル１２ｅに電磁エネルギーが蓄えられる。

スイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与される電圧がローレベル（所定電圧値以下の状態）のときには、スイッチング素子１２ｇのドレイン１２ｇ１とソース１２ｇ２との間が電気的に遮断された状態になり、リアクトル１２ｅに蓄えられた電磁エネルギーがコンデンサ１３に充電されて、コンバータ１２の出力電力は増大する。このようにして、制御装置１６は、コンバータ１２の出力電力を所望の電力値（出力電力の目標値）に制御することができる。

（インバータ１４）
インバータ１４は、コンバータ１２によって昇圧された直流電力を交流電力に変換して系統電源２０に接続されている負荷３０に出力する。インバータ１４は、入力側端子１４ａ，１４ｂおよび出力側端子１４ｃ，１４ｄを備えている。インバータ１４の出力側端子１４ｃと、系統電源２０の電力系統２２との間には、電路２１ａが形成されている。また、インバータ１４の出力側端子１４ｄと、系統電源２０の電力系統２２との間には、電路２１ｂが形成されている。系統電源２０の接続端子２０ａ，２０ｂは、電力系統２２に接続されている。これにより、インバータ１４から出力された交流電力は、電路２１ａ，２１ｂを介して負荷３０に出力される。また、系統電源２０の交流電力は、系統電源２０の電力系統２２、電路２１ａ，２１ｂを介して負荷３０に供給可能になっている。なお、系統電源２０として、例えば、電力会社が保有する配電線網から供給される商用の交流電源が挙げられる。また、負荷３０は、電力を駆動源とする負荷であり、例えば、家庭用電気機器（家電製品など）、産業用電気機器（ロボットなど）などが挙げられる。

インバータ１４は、複数（本実施形態では、４つ）のスイッチング素子（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈ）を備えている。第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈは、コンバータ１２のスイッチング素子１２ｇと同様に、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などを用いることができる。

図１に示すように、インバータ１４の入力側端子１４ａと、第一スイッチング素子１４ｅのドレイン１４ｅ１と、第三スイッチング素子１４ｇのドレイン１４ｇ１との間には、電路１７ｈが形成されている。また、インバータ１４の入力側端子１４ｂと、第二スイッチング素子１４ｆのソース１４ｆ２と、第四スイッチング素子１４ｈのソース１４ｈ２との間には、電路１７ｉが形成されている。

第一スイッチング素子１４ｅおよび第二スイッチング素子１４ｆは、電路１７ｈと電路１７ｉとの間において直列接続されており、第一スイッチング素子１４ｅのソース１４ｅ２と、第二スイッチング素子１４ｆのドレイン１４ｆ１との間には、電路１７ｊが形成されている。また、第三スイッチング素子１４ｇおよび第四スイッチング素子１４ｈは、電路１７ｈと電路１７ｉとの間において直列接続されており、第三スイッチング素子１４ｇのソース１４ｇ２と、第四スイッチング素子１４ｈのドレイン１４ｈ１との間には、電路１７ｋが形成されている。つまり、直列接続された第一スイッチング素子１４ｅおよび第二スイッチング素子１４ｆと、直列接続された第三スイッチング素子１４ｇおよび第四スイッチング素子１４ｈとは、電路１７ｈと電路１７ｉとの間において並列接続されている。

電路１７ｊには、接続点１４ｉが設けられており、接続点１４ｉと、インバータ１４の出力側端子１４ｃとの間には、電路１７ｌが形成されている。また、電路１７ｋには、接続点１４ｊが設けられており、接続点１４ｊとインバータ１４の出力側端子１４ｄとの間には、電路１７ｍが形成されている。以上のようにして、第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈは、フルブリッジ接続されている。

第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの各ゲート１４ｅ３〜１４ｈ３は、駆動回路１６ｆを介して、制御装置１６に接続されている。駆動回路１６ｆは、公知のドライバ回路を用いることができる。第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈは、制御装置１６から出力される駆動信号（開閉信号）に基づいて駆動制御される。

例えば、第一スイッチング素子１４ｅのゲート１４ｅ３に付与される電圧がハイレベル（所定電圧値を超えている状態）のときには、第一スイッチング素子１４ｅのドレイン１４ｅ１とソース１４ｅ２との間が電気的に導通された状態になる。一方、第一スイッチング素子１４ｅのゲート１４ｅ３に付与される電圧がローレベル（所定電圧値以下の状態）のときには、第一スイッチング素子１４ｅのドレイン１４ｅ１とソース１４ｅ２との間が電気的に遮断された状態になる。以上のことは、第二スイッチング素子１４ｆ〜第四スイッチング素子１４ｈについても同様である。制御装置１６は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりデューティ比を可変して、当該デューティ比に基づいて第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈを開閉制御することができる。

インバータ１４は、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈの両方が電気的に導通された状態であり、かつ、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇの両方が電気的に遮断された状態である第一状態と、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈの両方が電気的に遮断された状態であり、かつ、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇの両方が電気的に導通された状態である第二状態とを交互に繰り返すことによって、インバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂから入力された直流電力を交流電力に変換することができる。

なお、インバータ１４と負荷３０との間には、公知のフィルタ回路を設けることができる。フィルタ回路は、例えば、公知のＬＣ回路を用いることができる。これにより、インバータ１４の出力側端子１４ｃ，１４ｄから出力されるインバータ１４の出力電流に含まれる高調波成分が低減され、インバータ１４の出力電流が正弦波状に整形される。

（開閉器１５ａ，１５ｂ）
開閉器１５ａ，１５ｂは、系統電源２０の電力系統２２に対して発電装置１を並列または解列する。開閉器１５ａ，１５ｂは、発電装置１の電力変換器１１と、系統電源２０の電力系統２２とを接続する複数（本実施形態では、２つ）の電路２１ａ，２１ｂにそれぞれ設けられている。具体的には、開閉器１５ａは、インバータ１４と負荷３０との間の電路２１ａに設けられており、開閉器１５ｂは、インバータ１４と負荷３０との間の電路２１ｂに設けられている。開閉器１５ａ，１５ｂは、例えば、公知の常開型の開閉器を用いることができる。開閉器１５ａ，１５ｂは、電力系統２２から発電装置１を解列するときに、発電装置１を電路２１ａ，２１ｂから機械的に切り離すことができ、かつ、電気的にも完全な絶縁状態を保持することができる。

開閉器１５ａ，１５ｂは、駆動回路１６ｇを介して、制御装置１６に接続されている。駆動回路１６ｇは、公知のドライバ回路を用いることができる。開閉器１５ａ，１５ｂは、制御装置１６によって開閉制御されて、開状態または閉状態に切り替えられる。開状態とは、複数（２つ）の電路２１ａ，２１ｂが、いずれも電気的に遮断された状態をいう。閉状態とは、複数（２つ）の電路２１ａ，２１ｂが、それぞれ電気的に導通された状態をいう。制御装置１６は、開閉器１５ａ，１５ｂを開状態から閉状態に切り替えることにより、系統電源２０の電力系統２２に対して、発電装置１を並列させることができる。一方、制御装置１６は、開閉器１５ａ，１５ｂを閉状態から開状態に切り替えることにより、電力系統２２から発電装置１を解列させることができる。なお、電力系統２２には、既述した発電装置１の他に、一つまたは複数の種々の発電装置（図示略）が連系可能になっている。

（検出器１８）
検出器１８は、直流電圧検出器１８ａおよび系統電圧検出器１８ｂを備えている。直流電圧検出器１８ａは、既述したとおりであり、重複した説明を省略する。系統電圧検出器１８ｂは、系統電圧Ｖｓ（図１に示す電路２１ａと電路２１ｂとの間の電圧）を検出する。系統電圧検出器１８ｂは、公知の電圧検出器を用いることができる。系統電圧検出器１８ｂは、例えば、系統電圧Ｖｓを変圧器によって降圧して、降圧された電圧値に基づいて、系統電圧Ｖｓを検出することができる。なお、検出器１８は、既述した検出器に限定されるものではなく、系統連系制御において用いられる種々の検出器を備えることができる。また、検出器１８の各検出値は、制御装置１６に送信される。

系統電圧検出器１８ｂは、系統電源２０の交流電力に関する物理量を検出することができる。既述した系統電圧Ｖｓは、系統電源２０の交流電力に関する物理量に含まれる。この他にも、系統電源２０の交流電力に関する物理量として、例えば、系統周波数、系統周波数の変化率（例えば、単位時間当たりの系統周波数の変化量）、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波、系統電圧Ｖｓの位相などが挙げられる。

系統周波数、系統周波数の変化率および系統電圧Ｖｓの位相は、例えば、系統電圧検出器１８ｂによって検出された系統電圧Ｖｓの検出値の経時変化に基づいて、算出することができる。例えば、系統周波数は、系統電圧Ｖｓの検出値の極性（正負）が反転する周期（ゼロクロス周期）に基づいて、算出することができる。

また、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって、算出することができる。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）は、離散フーリエ変換を計算機上で高速に演算するアルゴリズムであり、系統電圧Ｖｓの検出値から所望の高調波成分を抽出する演算処理を高速化することができる。なお、検出する高調波の次数は、限定されないが、例えば、２次〜７次の高調波を検出することができる。また、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波は、例えば、これらの高調波の全高調波歪（ＴＨＤ：Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）で表すことができる。

（制御装置１６）
図２に示すように、制御装置１６は、公知の中央演算装置１６ａと、記憶装置１６ｂと、入出力インターフェース１６ｃとを備えており、これらは、バス１６ｄを介して電気的に接続されている。制御装置１６は、これらを用いて、種々の演算処理を行うことができ、外部機器との間で、入出力信号の授受を行うことができる。

中央演算装置１６ａは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔであり、種々の演算処理を行うことができる。記憶装置１６ｂは、第一記憶装置１６ｂ１および第二記憶装置１６ｂ２を備えている。第一記憶装置１６ｂ１は、読み出しおよび書き込み可能な揮発性の記憶装置（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であり、第二記憶装置１６ｂ２は、読み出し専用の不揮発性の記憶装置（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。入出力インターフェース１６ｃは、外部機器との間で、入出力信号の授受を行う。

例えば、中央演算装置１６ａは、第二記憶装置１６ｂ２に記憶されているインバータ１４の駆動制御プログラムを第一記憶装置１６ｂ１に読み出して、当該駆動制御プログラムを実行する。中央演算装置１６ａは、当該駆動制御プログラムに基づいて、インバータ１４の駆動信号（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの開閉信号）を生成する。生成された駆動信号は、入出力インターフェース１６ｃおよび駆動回路１６ｆを介して、インバータ１４の第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの各ゲート１４ｅ３〜１４ｈ３に付与される。このようにして、インバータ１４は、制御装置１６によって駆動制御される。以上のことは、コンバータ１２についても同様であり、コンバータ１２は、制御装置１６によって駆動制御される。また、制御装置１６は、系統電源２０の電力系統２２に対して発電装置１を並列または解列させる。

＜系統連系制御装置による制御＞
系統連系における保護機能の一例として、単独運転検出機能および事故時運転継続（ＦＲＴ：Ｆａｕｌｔ Ｒｉｄｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ）機能が挙げられる。単独運転検出機能は、発電装置１の単独運転を検出する機能であり、発電装置１の単独運転を検出したときに、電力系統２２から発電装置１を解列する。ここで、単独運転とは、複数の発電装置が連系している電力系統２２が、系統電源２０と切り離された状態において、連系している発電装置（例えば、図１に示す発電装置１）の運転のみによって発電を継続し、構内負荷に電力を供給している状態をいう。電力系統２２と系統電源２０とが切り離される事例として、電力系統における事故、保守を目的とした継電器の開放などによる停電が挙げられる。

一方、事故時運転継続機能は、電力系統の擾乱に起因して、電力系統に連系している複数の発電装置が一斉に解列されることを抑制する機能であり、所定の電圧低下および周波数変動に対して、発電装置１の運転を継続させる。これにより、系統電圧Ｖｓおよび系統周波数の安定を図ることができ、電力品質を確保することができる。なお、事故時運転継続要件とは、上述した電力系統の擾乱に対して発電装置１の運転を継続させる要件をいい、例えば、系統連系規程（ＪＥＡＣ ９７０１−２０１２）によって定められる要件が挙げられる。

このように、単独運転検出機能は、電力系統２２から発電装置１を解列するのに対して、事故時運転継続機能は、発電装置１の運転を継続させる。そのため、単独運転検出機能と事故時運転継続機能とは、相反する機能であり、これらの制御干渉が懸念される。特に、単独運転検出機能が動作すべき状況において、事故時運転継続機能が誤動作することが懸念される。

図３Ａは、事故時運転継続要件に係り、電圧低下耐量の一例を示す図である。曲線Ｌ１１は、系統電圧Ｖｓの電圧低下耐量の一例を示している。縦軸は、系統電圧Ｖｓが低下し始める時刻ｔ０における系統電圧Ｖｓの実効値を１００％としたときの残電圧を示し、横軸は、時刻を示している。領域Ｒ１１は、電圧低下時間が時刻ｔ０から時刻ｔ１までの所定時間ＴＰ１以下であり、且つ、残電圧がＶ１％以上の領域を示している。領域Ｒ１１では、原則として、発電装置１の運転を継続させる。領域Ｒ１２は、電圧低下時間が時刻ｔ０から時刻ｔ１までの所定時間ＴＰ１以下であり、且つ、残電圧がＶ１％未満の領域を示している。領域Ｒ１２では、原則として、発電装置１の運転を継続またはゲートブロック（インバータ１４の出力停止）する。なお、電圧低下が所定時間ＴＰ１以上継続するときは、原則として、電力系統２２から発電装置１を解列させる。

例えば、複数の発電装置が連系している電力系統２２において停電が発生したとする。そして、複数の発電装置の単独運転の検出のばらつきによって、例えば、一つの発電装置の単独運転の検出が遅れたとする。この場合、大多数の発電装置が電力系統２２から解列されるため系統電圧Ｖｓが低下するが、単独運転の検出が遅れた発電装置から供給される交流電力によって、瞬時停電と同様の状態（例えば、電圧低下時間が所定時間ＴＰ１以下であり、且つ、残電圧がＶ１％未満である領域Ｒ１２の状態）が生じる可能性がある。そのため、単独運転の検出が遅れた発電装置は、事故時運転継続機能が誤動作する可能性があり、単独運転の検出が困難になる可能性がある。

上述したことは、周波数変動耐量についても同様に言える。図３Ｂは、事故時運転継続要件に係り、ステップ上昇の周波数変動耐量の一例を示す図である。曲線Ｌ２１は、系統周波数がステップ上昇したときの周波数変動耐量の一例を示している。縦軸は、周波数を示し、横軸は、時刻を示している。領域Ｒ２１は、定格周波数Ｆ０（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に対するステップ上昇の上限値が周波数Ｆ１１であり、周波数の上昇時間が時刻ｔ０から時刻ｔ２までの所定時間ＴＰ２以下の領域を示している。領域Ｒ２１では、発電装置１の運転を継続させる。なお、周波数の上昇が周波数Ｆ１１以上、および、周波数の上昇が所定時間ＴＰ２以上継続のうちの少なくとも一方が成立するときは、電力系統２２から発電装置１を解列させる。

図３Ｃは、事故時運転継続要件に係り、ランプ上昇またはランプ下降の周波数変動耐量の一例を示す図である。縦軸は、周波数を示し、横軸は、時刻を示している。曲線Ｌ３１ａは、ランプ上昇の変化率（例えば、単位時間当たりの周波数の上昇量）の上限を示している。また、周波数の上限値は、周波数Ｆ２１であり、例えば、周波数上昇リレー（ＯＦＲ）の整定値とすることができる。曲線Ｌ３１ｂは、ランプ下降の変化率（例えば、単位時間当たりの周波数の下降量）の下限を示している。また、周波数の下限値は、周波数Ｆ２２であり、例えば、周波数低下リレー（ＵＦＲ）の整定値とすることができる。なお、図３Ｂと同様に、定格周波数は、定格周波数Ｆ０で示されている。

領域Ｒ３１は、曲線Ｌ３１ａおよび曲線Ｌ３１ｂによって囲まれる領域を示している。領域Ｒ３１では、発電装置１の運転を継続させる。つまり、周波数の変化率が曲線Ｌ３１ｂで示す傾きより大きく、且つ、曲線Ｌ３１ａで示す傾きより小さい場合には、発電装置１の運転を継続させる。但し、周波数は、周波数Ｆ２２以上、かつ、周波数Ｆ２１以下であるものとする。なお、周波数の経時変化が領域Ｒ３１で示す領域から外れるときは、電力系統２２から発電装置１を解列させる。

図３Ａに示す電圧低下耐量の場合と同様に、複数の発電装置の単独運転の検出のばらつきによって、例えば、一つの発電装置の単独運転の検出が遅れたとする。この場合、大多数の発電装置が電力系統２２から解列されるため周波数が急変するが、単独運転の検出が遅れた発電装置から供給される交流電力によって、周波数の急変が抑制される。その結果、周波数は、図３Ｂに示す領域Ｒ２１において経時変化する可能性がある。図３Ｃに示す周波数変動耐量についても同様であり、周波数は、領域Ｒ３１において経時変化する可能性がある。そのため、単独運転の検出が遅れた発電装置は、事故時運転継続機能が誤動作する可能性があり、単独運転の検出が困難になる可能性がある。そこで、本実施形態の系統連系制御装置は、発電装置１が連系している電力系統２２に瞬時停電が発生したときに、事故時運転継続機能の誤動作を抑制して、単独運転の検出精度を向上させる。

（各制御部の構成）
図４に示すように、制御装置１６は、制御ブロックとして捉えると、単独運転検出感度変更部４１と、単独運転検出部４２とを備えている。また、制御装置１６は、図５に示すフローチャートに従って、制御プログラムを実行する。単独運転検出感度変更部４１は、ステップＳ１１の判断、並びに、ステップＳ１２およびステップＳ１３の処理を行う。単独運転検出部４２は、ステップＳ１４の判断およびステップＳ１５の処理を行う。以下、各制御部および制御フローについて、図５〜図７を参照しつつ詳細に説明する。

（単独運転検出感度変更部４１）
単独運転検出感度変更部４１は、発電装置１が連系している電力系統２２に瞬時停電が発生したときに、瞬時停電が発生していない場合と比べて、発電装置１の単独運転を検出する際の検出閾値ＴＨおよび検出時間ＴＤのうちの少なくとも一方を低下させて単独運転の検出感度を上げる。

具体的には、単独運転検出感度変更部４１は、発電装置１が連系している電力系統２２に瞬時停電が発生したか否かを判断する（図５に示すステップＳ１１）。瞬時停電の検出方法は、限定されない。単独運転検出感度変更部４１は、系統電圧Ｖｓの一周期の実効値または系統電圧Ｖｓの半周期の実効値が所定電圧値未満になったときに、瞬時停電が発生したと判断すると好適である。所定電圧値は、例えば、図３Ａに示す領域Ｒ１２に含まれる電圧レベルに設定することができる。つまり、所定電圧値は、事故時運転継続機能の動作条件と同等の電圧レベルに設定することができる。また、系統電圧Ｖｓの一周期の実効値を判断する際の所定電圧値を第一電圧値とし、系統電圧Ｖｓの半周期の実効値を判断する際の所定電圧値を第二電圧値とする。このとき、第一電圧値は、第二電圧値と比べて小さく設定すると好適である。

系統電圧Ｖｓの一周期の実効値によって瞬時停電が発生したか否かを判断する場合は、系統電圧Ｖｓの半周期の実効値によって判断する場合と比べて、実効値算出に伴う演算負荷を低減することができ、系統電圧Ｖｓの複数周期に亘る電圧変動を把握することが容易になる。一方、系統電圧Ｖｓの半周期の実効値によって瞬時停電が発生したか否かを判断する場合は、系統電圧Ｖｓの一周期中における急峻な瞬時停電（例えば、半周期以内に系統電圧Ｖｓの残電圧が消失する場合）を速やかに検出することができる。

本実施形態の系統連系制御装置によれば、単独運転検出感度変更部４１は、系統電圧Ｖｓの一周期の実効値または系統電圧Ｖｓの半周期の実効値が所定電圧値未満になったときに、瞬時停電が発生したと判断する。そのため、単独運転検出感度変更部４１は、実効値算出に伴う演算負荷および要求される瞬時停電の検出精度に応じて、電力系統２２における瞬時停電の有無を適切に判断することができる。

瞬時停電が発生していない場合（ステップＳ１１でＹｅｓの場合）、発電装置１の単独運転を検出する際の検出閾値ＴＨを検出閾値ＴＨ０に設定する。また、発電装置１の単独運転を検出する際の検出時間ＴＤを検出時間ＴＤ０に設定する（ステップＳ１２）。一方、瞬時停電が発生した場合（ステップＳ１１でＮｏの場合）、単独運転検出感度変更部４１は、瞬時停電が発生していない場合と比べて、発電装置１の単独運転を検出する際の検出閾値ＴＨおよび検出時間ＴＤのうちの少なくとも一方を低下させて、単独運転の検出感度を上げる。瞬時停電が発生したときに、単独運転の検出感度を上げることにより、事故時運転継続機能が誤動作する前に、発電装置１の単独運転を検出し易くなる。

本実施形態では、単独運転検出感度変更部４１は、瞬時停電が発生したときに、検出閾値ＴＨおよび検出時間ＴＤの両方を低下させる（ステップＳ１３）。単独運転検出感度変更部４１によって低下、変更された検出閾値を検出閾値ＴＨ１とする。また、単独運転検出感度変更部４１によって低下、変更された検出時間を検出時間ＴＤ１とする。検出閾値ＴＨ１および検出時間ＴＤ１は、電力系統２２に瞬時停電が発生したときに、事故時運転継続機能が誤動作せず、且つ、単独運転を検出可能に、例えば、シミュレーション、実機による検証などによって、予め取得しておくと良い。検出閾値ＴＨ１は、例えば、検出閾値ＴＨ０の９０％、８５％、８０％、７５％若しくは７０％とすることができる。また、検出時間ＴＤ１は、例えば、検出時間ＴＤ０の９０％、８５％、８０％、７５％若しくは７０％とすることができる。

なお、検出閾値ＴＨ１および検出時間ＴＤ１は、発電装置１の単独運転を検出する際の検出対象に応じて設定すると好適である。検出対象は、既述した系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数、系統周波数の変化率、系統電圧Ｖｓ、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波、系統電圧Ｖｓの位相）であると好適である。検出閾値ＴＨ１および検出時間ＴＤ１は、これらの検出対象に応じて、例えば、シミュレーション、実機による検証などによって、予め取得しておくと良い。

（単独運転検出部４２）
単独運転検出部４２は、発電装置１の単独運転の有無を判断する（図５に示すステップＳ１４）。単独運転の検出方法は、限定されない。単独運転検出部４２は、公知の種々の方法によって、発電装置１の単独運転を検出することができる。単独運転の検出方式として、受動的方式および能動的方式が挙げられる。受動的方式は、例えば、発電装置１が単独運転に移行したときの電圧位相、周波数などの急変を検出することにより、発電装置１の単独運転を検出する。受動的方式の一例として、電圧位相跳躍検出方式、３次高調波電圧歪急増検出方式、周波数変化率検出方式などが挙げられる。

一方、能動的方式は、電力変換器１１（インバータ１４）の制御系、外部抵抗器などに定期的に電圧、周波数などの変動を付与しておき、発電装置１が単独運転に移行したときのこれらの変動幅の急変を検出することにより、発電装置１の単独運転を検出する。能動的方式の一例として、周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式、負荷変動方式、ステップ注入付周波数フィードバック方式などが挙げられる。なお、単独運転検出部４２は、受動的方式および能動的方式の各々を一方式以上組み合わせて、発電装置１の単独運転を検出すると好適である。

発電装置１の単独運転を検出した場合（ステップＳ１４でＹｅｓの場合）、単独運転検出部４２は、電力系統２２から発電装置１を解列させる（ステップＳ１５）。そして、制御は、一旦、終了する。一方、発電装置１の単独運転を検出しない場合（ステップＳ１４でＮｏの場合）、制御は、一旦、終了する。なお、制御プログラムは、所定時間毎に繰り返し実行される。

単独運転検出部４２は、第一条件および第二条件のうちの少なくとも一方の条件が成立するときに、発電装置１の単独運転であると判断して、電力系統２２から発電装置１を解列させると好適である。第一条件は、瞬時停電が発生した直後の系統電源２０の交流電力に関する物理量の検出値の変化量ΔＤが、単独運転検出感度変更部４１によって変更された検出閾値ＴＨ１以上であることをいう。第二条件は、瞬時停電が発生した直後の系統電源２０の交流電力に関する物理量の検出値の増加若しくは減少が、単独運転検出感度変更部４１によって変更された検出時間ＴＤ１以上継続することをいう。

また、系統電源２０の交流電力に関する物理量は、系統周波数および系統周波数の変化率、並びに、系統電圧Ｖｓ、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波および系統電圧Ｖｓの位相のうちの少なくとも一つであると好適である。以下、系統電源２０の交流電力に関する物理量として、系統周波数を例に説明する。系統周波数は、例えば、周波数シフト方式、ステップ注入付周波数フィードバック方式などによって単独運転を検出する際の検出対象である。

図６に示すように、単独運転検出部４２は、図２に示す第一記憶装置１６ｂ１において、系統周波数の検出値を格納する複数（本実施形態では、２０個）の連続する記憶領域（Ｍ１〜Ｍ２０）を備えている。記憶領域（Ｍ１〜Ｍ２０）は、例えば、先入れ先出し（ＦＩＦＯ：Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）方式で構成されている。

具体的には、系統電圧検出器１８ｂによって検出された系統周波数の検出値は、まず、記憶領域Ｍ１に格納される。次に、系統電圧検出器１８ｂによって系統周波数の検出値が検出されると、記憶領域Ｍ１に格納されていた系統周波数の検出値は、記憶領域Ｍ２に移動される。そして、新しく検出された系統周波数の検出値は、記憶領域Ｍ１に格納される。次に、系統電圧検出器１８ｂによって系統周波数の検出値が検出されると、記憶領域Ｍ２に格納されていた系統周波数の検出値は、記憶領域Ｍ３に移動され、記憶領域Ｍ１に格納されていた系統周波数の検出値は、記憶領域Ｍ２に移動される。そして、新しく検出された系統周波数の検出値は、記憶領域Ｍ１に格納される。これを系統周波数の検出値が検出される度に繰り返す。

記憶領域（Ｍ１〜Ｍ２０）の全ての記憶領域において、系統周波数の検出値が格納された後に、系統電圧検出器１８ｂによって系統周波数の検出値が検出されると、最も古い検出値である記憶領域Ｍ２０に格納されていた系統周波数の検出値が破棄されて、次に古い検出値である記憶領域Ｍ１９に格納されていた系統周波数の検出値が、記憶領域Ｍ２０に移動される。記憶領域Ｍ１８〜記憶領域Ｍ１に格納されていた系統周波数の検出値についても同様に、一つずつ移動される。そして、新しく検出された系統周波数の検出値は、記憶領域Ｍ１に格納される。これを系統周波数の検出値が検出される度に繰り返す。

なお、複数（例えば、１０個）の系統周波数の検出値を平均して平均値を算出してから、当該平均値を記憶領域Ｍ１に格納することもできる。次に、複数（１０個）の系統周波数の検出値の平均値が算出されると、記憶領域Ｍ１に格納されていた複数（１０個）の系統周波数の検出値の平均値は、記憶領域Ｍ２に移動される。そして、新しく算出された複数（１０個）の系統周波数の検出値の平均値は、記憶領域Ｍ１に格納される。以降、上述した方法と同様にして、複数（１０個）の系統周波数の検出値の平均値を、記憶領域（Ｍ１〜Ｍ２０）に格納することができる。

単独運転検出部４２は、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変化量ΔＤを算出する。変化量ΔＤの算出方法は、限定されない。単独運転検出部４２は、第一移動平均値Ｆａｖｅ１から第二移動平均値Ｆａｖｅ２を減算して、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変化量ΔＤを算出すると好適である。

図６に示すように、第一移動平均値Ｆａｖｅ１は、基準時刻ｔ３０から第一時間Ｔ１経過した第一時刻ｔ３１までの間に順次検出された系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の複数（本実施形態では、１０個）の検出値の移動平均をいう。第二移動平均値Ｆａｖｅ２は、第一時刻ｔ３１から第一時間Ｔ１と同一時間経過した第二時刻ｔ３２までの間に順次検出された系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の複数（本実施形態では、１０個）の検出値の移動平均をいう。

図６に示す例では、単独運転検出部４２は、記憶領域（Ｍ１１〜Ｍ２０）に格納されている複数（１０個）の系統周波数の検出値の移動平均を算出して、算出結果を第一移動平均値Ｆａｖｅ１とする。また、単独運転検出部４２は、記憶領域（Ｍ１〜Ｍ１０）に格納されている複数（１０個）の系統周波数の検出値の移動平均を算出して、算出結果を第二移動平均値Ｆａｖｅ２とする。

なお、上述した移動平均は、時系列データを平滑化することができれば良く、限定されない。例えば、移動平均は、個々のデータに重み付けを行わない単純移動平均であっても良く、個々のデータに重み付けを行う加重移動平均であっても良い。また、加重移動平均は、線形加重移動平均であっても良く、指数加重移動平均などであっても良い。線形加重移動平均は、最も新しいデータの重み付けが最も重く、古いデータになるほど順に重み付けを減らしていき最も古いデータの重み付けを０にする。指数加重移動平均は、線形加重移動平均の重み付けを指数関数的に減少させる。さらに、個々のデータの重み付けは、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変動に合わせて選択することもできる。例えば、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変動が大きい領域のデータの重み付けを重くし、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変動が小さい領域のデータの重み付けを軽くすることもできる。

本実施形態では、単独運転検出部４２は、第一移動平均値Ｆａｖｅ１から第二移動平均値Ｆａｖｅ２を減算して、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変化量ΔＤを算出する。そして、単独運転検出部４２は、第一条件および第二条件のうちの少なくとも一方の条件が成立するときに、発電装置１の単独運転であると判断して、電力系統２２から発電装置１を解列させる。まず、第一条件について説明する。既述したように、第一条件は、瞬時停電が発生した直後の系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の変化量ΔＤが、単独運転検出感度変更部４１によって変更された検出閾値ＴＨ１以上であることをいう。

図７は、系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の経時変化の一例を示す図である。曲線Ｌ４１は、通常の停電の場合（周波数の変動が速い場合）の系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の経時変化の一例を示している。曲線Ｌ４２は、瞬時停電の場合（周波数の変動が遅い場合）の系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の経時変化の一例を示している。なお、いずれの場合も、時刻ｔ０において周波数の変動が開始するものとする。また、縦軸は、周波数を示し、横軸は、時刻を示している。

まず、曲線Ｌ４１に示すように、通常の停電の場合（周波数の変動が速い場合）を想定する。このとき、時刻ｔ０から時刻ｔ４１までの時間の系統周波数の検出値の変化量ΔＤを変化量ΔＤ０とする。また、時刻ｔ４１から時刻ｔ４２までの時間の系統周波数の検出値の変化量ΔＤを変化量ΔＤ１とする。変化量ΔＤ１は、変化量ΔＤ０と比べて大きいものとする。さらに、発電装置１の単独運転を検出する際の検出閾値ＴＨ０は、変化量ΔＤ１と同値に設定されているものとする。この場合、単独運転検出部４２は、系統周波数の検出値の変化量ΔＤが、変化量ΔＤ１以上になったときに（つまり、時刻ｔ４２において）、発電装置１の単独運転を検出する。

次に、瞬時停電の場合（周波数の変動が遅い場合）において、単独運転検出感度変更部４１によって検出閾値ＴＨが低下、変更されていない場合を想定する（比較形態）。このとき、曲線Ｌ４２に示すように、時刻ｔ４３から時刻ｔ４４までの時間の系統周波数の検出値の変化量ΔＤを変化量ΔＤ０とする。また、時刻ｔ４４から時刻ｔ４５までの時間の系統周波数の検出値の変化量ΔＤを変化量ΔＤ１とする。変化量ΔＤ０、変化量ΔＤ１および検出閾値ＴＨ０の関係は、上述した場合と同様とする。この場合、単独運転検出部４２は、系統周波数の検出値の変化量ΔＤが、変化量ΔＤ１以上になったときに（つまり、時刻ｔ４５において）、発電装置１の単独運転を検出する。時刻ｔ０から時刻ｔ４５までの時間は、時刻ｔ０から時刻ｔ４２までの時間と比べて長く、単独運転検出部４２が発電装置１の単独運転を検出する前に、事故時運転継続機能が誤動作する可能性がある。

次に、瞬時停電の場合（周波数の変動が遅い場合）において、単独運転検出感度変更部４１によって検出閾値ＴＨが低下、変更されている場合を想定する（本実施形態）。既述したように、単独運転検出感度変更部４１は、瞬時停電が発生したときに、発電装置１の単独運転を検出する際の検出閾値ＴＨを低下させて、検出閾値ＴＨ１に変更する。検出閾値ＴＨ１は、例えば、上述した変化量ΔＤ０と同値に設定されているものとする。この場合、単独運転検出部４２は、瞬時停電が発生した直後の系統電源２０の交流電力に関する物理量（この場合、系統周波数）の検出値の変化量ΔＤが、単独運転検出感度変更部４１によって変更された検出閾値ＴＨ１（変化量ΔＤ０）以上になる第一条件が成立したときに（つまり、時刻ｔ４４において）、発電装置１の単独運転を検出する。

時刻ｔ０から時刻ｔ４４までの時間は、時刻ｔ０から時刻ｔ４５までの時間と比べて短く、単独運転検出感度変更部４１によって、発電装置１の単独運転の検出感度が上げられていることが分かる。検出閾値ＴＨ１を変化量ΔＤ０より小さく設定することにより、発電装置１の単独運転を検出するまでの時間をさらに低減することができる。つまり、発電装置１の単独運転を検出するまでの時間は、曲線Ｌ４１に示す通常の停電の場合（周波数の変動が速い場合）と同等の時間若しくはそれ以下の時間に設定することができる。そのため、単独運転検出部４２は、事故時運転継続機能が誤動作する前に、発電装置１の単独運転を検出し易くなる。

上述したことは、第二条件についても同様に言える。既述したように、第二条件は、瞬時停電が発生した直後の系統電源２０の交流電力に関する物理量（系統周波数）の検出値の増加若しくは減少が、単独運転検出感度変更部４１によって変更された検出時間ＴＤ１以上継続することをいう。上述した例では、発電装置１の単独運転を検出する際の検出時間ＴＤ０は、時刻ｔ０から時刻ｔ４２までの時間に相当する。瞬時停電が発生した場合の発電装置１の単独運転を検出する際の検出時間ＴＤ１は、検出時間ＴＤ０より短く設定する。これにより、単独運転検出部４２は、事故時運転継続機能が誤動作する前に、発電装置１の単独運転を検出し易くなる。

図７は、系統周波数の検出値が減少する場合の一例を示している。系統周波数の検出値が増加する場合の一例として、電力系統２２の開放点（図示略）に、遅れ無効電流のみが流入している場合が挙げられる。インバータ１４は、力率１制御されているため、インバータ１４が出力する無効電力は、生じない（０である）。そのため、インバータ１４は、無効電力の不平衡を解消するために、周波数を増加させて負荷３０のリアクタンスを増大して、負荷３０が消費する遅れ無効電力を低下させる必要がある。この場合、単独運転移行後の一定時間、系統周波数の検出値が増加する。

また、上述したことは、系統電源２０の交流電力に関する物理量が、系統周波数の変化率、系統電圧Ｖｓ、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波若しくは系統電圧Ｖｓの位相の場合についても同様に言える。つまり、瞬時停電が発生した場合、通常の停電の場合と比べて、これらの変化量は小さくなる。よって、単独運転検出部４２は、系統周波数の場合と同様にして、発電装置１の単独運転を検出することができる。

本実施形態の系統連系制御装置によれば、制御装置１６は、単独運転検出感度変更部４１を備える。そのため、本実施形態の系統連系制御装置は、発電装置１が連系している電力系統２２に瞬時停電が発生したときに、単独運転の検出感度を上げることができ、事故時運転継続機能が誤動作する前に、発電装置１の単独運転を検出し易くすることができる。つまり、本実施形態の系統連系制御装置は、事故時運転継続機能の誤動作を抑制して、単独運転の検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態の系統連系制御装置によれば、制御装置１６は、単独運転検出部４２を備える。そのため、本実施形態の系統連系制御装置は、電力系統２２に瞬時停電が発生したときに、単独運転検出感度変更部４１によって変更された検出閾値ＴＨ１および検出時間ＴＤ１のうちの少なくとも一方を用いて、単独運転検出部４２が発電装置１の単独運転を判断することができる。そして、本実施形態の系統連系制御装置は、単独運転検出部４２が発電装置１の単独運転であると判断したときに、電力系統２２から発電装置１を解列させることができる。

さらに、本実施形態の系統連系制御装置によれば、単独運転検出部４２は、第一移動平均値Ｆａｖｅ１から第二移動平均値Ｆａｖｅ２を減算して、系統電源２０の交流電力に関する物理量の検出値の変化量ΔＤを算出する。そのため、本実施形態の系統連系制御装置は、例えば、第一時間Ｔ１に順次検出された複数の検出値から変化量ΔＤを算出する場合と比べて、広範囲（第一時間Ｔ１の二倍の時間）の複数の検出値を用いて、変化量ΔＤを算出することができる。よって、本実施形態の系統連系制御装置は、ノイズ等による外乱の影響を低減することができ、発電装置１の単独運転の検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態の系統連系制御装置によれば、系統電源２０の交流電力に関する物理量は、系統周波数および系統周波数の変化率、並びに、系統電圧Ｖｓ、系統電圧Ｖｓに含まれる高調波および系統電圧Ｖｓの位相のうちの少なくとも一つである。そのため、単独運転検出部４２は、系統連系制御において通常検出される物理量のうちの少なくとも一つを用いて、発電装置１の単独運転を判断することができる。また、単独運転検出部４２は、複数種類の物理量を用いて発電装置１の単独運転を判断する場合、一種類の物理量を用いて発電装置１の単独運転を判断する場合と比べて、単独運転の誤検出を低減することができ、単独運転の検出精度をさらに向上させることができる。この場合、単独運転検出部４２は、複数種類の物理量のそれぞれについて、第一条件および第二条件のうちの少なくとも一方の条件が成立するときに、発電装置１の単独運転であると判断して、電力系統２２から発電装置１を解列させる。

さらに、負荷３０が誘導性負荷（例えば、電動機、トランスなど）の場合、系統電源２０の交流電力に関する物理量は、系統周波数および系統電圧Ｖｓに含まれる高調波であると好適である。この場合、単独運転検出部４２は、系統周波数および系統電圧Ｖｓに含まれる高調波のそれぞれについて、第一条件および第二条件の両方の条件が成立するときに、発電装置１の単独運転であると判断して、電力系統２２から発電装置１を解列させると好適である。

例えば、誘導性負荷である同期電動機に脱調（同期外れ）が生じると、周波数がハンチングして、系統周波数の変化量、変化継続時間のみによっては発電装置１の単独運転を適切に検出することができない可能性がある。その結果、所定時間内に発電装置１の単独運転を検出して電力系統２２から発電装置１を解列させることが困難になる可能性がある。

本実施形態の系統連系制御装置によれば、負荷３０は誘導性負荷であり、系統電源２０の交流電力に関する物理量は、系統周波数および系統電圧Ｖｓに含まれる高調波である。また、単独運転検出部４２は、系統周波数および系統電圧Ｖｓに含まれる高調波のそれぞれについて、第一条件および第二条件の両方の条件が成立するときに、発電装置１の単独運転であると判断して、電力系統２２から発電装置１を解列させる。そのため、単独運転検出部４２は、負荷３０が誘導性負荷の場合に、発電装置１の単独運転の検出精度を向上させることができる。

＜その他＞
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、系統連系制御装置の制御には、図５に示す処理および判断以外にも種々の演算処理を含めることができる。また、本発明に係る系統連系制御装置は、多相（例えば、三相）の系統電源およびインバータに適用することもできる。

１：発電装置、１０：電源、１１：電力変換器、１６：制御装置、
２０：系統電源、２２：電力系統、
３０：負荷、
４１：単独運転検出感度変更部、４２：単独運転検出部、
ＴＨ０，ＴＨ１：検出閾値、ＴＤ０，ＴＤ１：検出時間、
ΔＤ０，ΔＤ１：系統電源２０の交流電力に関する物理量の検出値の変化量。

Claims (6)

1. 電源と前記電源から出力された電力を交流電力に変換して系統電源に接続されている負荷に出力する電力変換器とを備える発電装置と、
   前記系統電源の電力系統に対して前記発電装置を並列または解列させる制御装置と、
   を具備する系統連系制御装置であって、
   前記制御装置は、前記発電装置が連系している前記電力系統に瞬時停電が発生したときに、前記瞬時停電が発生していない場合と比べて、前記発電装置の単独運転を検出する際の検出閾値および検出時間のうちの少なくとも一方を低下させて前記単独運転の検出感度を上げる単独運転検出感度変更部を備える系統連系制御装置。
2. 前記単独運転検出感度変更部は、系統電圧の一周期の実効値または系統電圧の半周期の実効値が所定電圧値未満になったときに、前記瞬時停電が発生したと判断する請求項１に記載の系統連系制御装置。
3. 前記瞬時停電が発生した直後の前記系統電源の交流電力に関する物理量の検出値の変化量が前記単独運転検出感度変更部によって変更された前記検出閾値以上である第一条件、および、前記瞬時停電が発生した直後の前記系統電源の交流電力に関する物理量の検出値の増加若しくは減少が前記単独運転検出感度変更部によって変更された前記検出時間以上継続する第二条件のうちの少なくとも一方の条件が成立するときに、前記発電装置の前記単独運転であると判断して、前記電力系統から前記発電装置を解列させる単独運転検出部を備える請求項１または請求項２に記載の系統連系制御装置。
4. 前記単独運転検出部は、基準時刻から第一時間経過した第一時刻までの間に順次検出された前記系統電源の交流電力に関する物理量の複数の検出値の移動平均である第一移動平均値から、前記第一時刻から前記第一時間と同一時間経過した第二時刻までの間に順次検出された前記系統電源の交流電力に関する物理量の複数の検出値の移動平均である第二移動平均値を減算して、前記系統電源の交流電力に関する物理量の検出値の変化量を算出する請求項３に記載の系統連系制御装置。
5. 前記系統電源の交流電力に関する物理量は、系統周波数および系統周波数の変化率、並びに、系統電圧、系統電圧に含まれる高調波および系統電圧の位相のうちの少なくとも一つである請求項３または請求項４に記載の系統連系制御装置。
6. 前記負荷は、誘導性負荷であり、
   前記系統電源の交流電力に関する物理量は、前記系統周波数および前記系統電圧に含まれる前記高調波であり、
   前記単独運転検出部は、前記系統周波数および前記系統電圧に含まれる前記高調波のそれぞれについて前記第一条件および前記第二条件の両方の条件が成立するときに、前記発電装置の前記単独運転であると判断して、前記電力系統から前記発電装置を解列させる請求項５に記載の系統連系制御装置。

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