分散電源連系システムおよび系統連系保護装置
【課題】 各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことができる技術を提供する。
【解決手段】 分散電源２８および負荷２９をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備２０が第１群と第２群に分類されて配電系統に接続された構成の分散電源連系システムにおいて、両群の各設備２０は、自設備の配電系統から受電している消費電力Ｐを測定する消費電力測定器７０を備えている。両群の各設備２０の電流注入装置は、自設備の消費電力測定器７０が測定する消費電力Ｐに応じた大きさの注入電流Ｉinj を配電系統に注入する。更に両群の各設備２０は、自設備の分散電源２８を制御して、注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数電圧Ｖinj に応じた大きさの遅相無効電力Ｑを自設備の分散電源２８から出力させる遅相無効電力制御回路８０を備えている。
【解決手段】 分散電源２８および負荷２９をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備２０が第１群と第２群に分類されて配電系統に接続された構成の分散電源連系システムにおいて、両群の各設備２０は、自設備の配電系統から受電している消費電力Ｐを測定する消費電力測定器７０を備えている。両群の各設備２０の電流注入装置は、自設備の消費電力測定器７０が測定する消費電力Ｐに応じた大きさの注入電流Ｉinj を配電系統に注入する。更に両群の各設備２０は、自設備の分散電源２８を制御して、注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数電圧Ｖinj に応じた大きさの遅相無効電力Ｑを自設備の分散電源２８から出力させる遅相無効電力制御回路８０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備が配電系統に接続された構成の分散電源連系システムに関する。より具体的には、配電系統の負荷増大に伴う電圧低下を抑制する手段に関する。更に、当該分散電源連系システムの一員となる後続の分散電源保有設備のための系統連系保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５に示すような分散電源連系システムが既に提案されている（例えば特許文献１参照）。この分散電源連系システムの構成は次のとおりである。
【０００３】
（ａ）分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備２００が配電系統１に接続された構成の分散電源連系システムであって、
（ｂ）複数の分散電源保有設備２００は第１群と第２群との２群に分類されていて、
（ｃ）数１、表１にも示すように、うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差Δｆは両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22はそれぞれ異なると共に配電系統１の基本波周波数とも異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、
（ｄ）第１群に属する各分散電源保有設備２００は、第１組の注入周波数の電流組を含む注入電流を配電系統１に注入する電流注入装置と、自設備と配電系統１との連系点における電圧であって第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｅ）第２群に属する各分散電源保有設備２００は、第２組の注入周波数の電流組を含む注入電流を配電系統１に注入する電流注入装置と、自設備と配電系統１との連系点における電圧であって第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｆ）かつ両群の各分散電源保有設備２００は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている。
【０００４】
［数１］
｜ｆ11−ｆ12｜＝｜ｆ21−ｆ22｜＝Δｆ
ｆ11≠ｆ12≠ｆ21≠ｆ22
【０００５】
【表１】
【０００６】
配電系統１は、この例では、上位系統２に変電所４の変圧器６および遮断器８を介して高圧配電線１０が接続され、この高圧配電線１０に配電用変圧器（例えば柱上変圧器）１４を介して低圧配電線１６が接続された構成をしていて、この低圧配電線１６に各分散電源保有設備２００が接続されている。自動電圧調整器１２については後述する。
【０００７】
上記分散電源連系システムによれば、自設備の注入電流が生じさせるうなりと、他群の注入電流が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、同一の群に属する複数の分散電源保有設備２００から配電系統１に注入する同一周波数の複数の注入電流をそれぞれ同期させることができる。従って同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１１１４２号公報（段落００１８−００２０、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記分散電源連系システムにおいては、各分散電源保有設備２００が配電系統１から受電（買電）して電力を消費すると、通常の配電系統の場合と同様に、配電系統１における電圧降下によって連系点の電圧が低下する。例えば、分散電源保有設備２００内の分散電源が太陽光発電設備の場合は、夜間には発電が０になるので、分散電源保有設備２００の消費電力は全て配電系統１から受電する電力となる。
【００１０】
この出願において、単に「消費電力」と呼んでいる場合は、分散電源保有設備が配電系統１から受電（買電）して消費する電力（有効電力）のことを指す。
【００１１】
連系点の電圧は、電気事業法等によって定められた所定の下限値（例えば、標準電圧が１００Ｖの場合は９５Ｖ）より低下しないようにする必要があり、その対策として従来は、通常の配電系統の場合と同様に、変電所４の変圧器６を自動電圧調整機能付きの変圧器（例えば負荷時タップ切換変圧器）にしてバンク一括の電圧調整を行うだけでなく、それから引き出されている高圧配電線１０の途中に自動電圧調整器１２を設けて電圧を持ち上げること等を行っており、従って電圧低下抑制のために設けられる機器が比較的多いという課題がある。
【００１２】
そこでこの発明は、各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことができる技術を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る分散電源連系システムは、（１）（ａ）分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備が配電系統に接続された構成の分散電源連系システムであって、（ｂ）前記複数の分散電源保有設備は第１群と第２群との２群に分類されていて、（ｃ）うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差は両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数はそれぞれ異なると共に前記配電系統の基本波周波数とも異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、（ｄ）前記第１群に属する各分散電源保有設備は、前記第１組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、（ｅ）前記第２群に属する各分散電源保有設備は、前記第２組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、（ｆ）かつ両群の各分散電源保有設備は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている、分散電源連系システムにおいて、（２）両群の各分散電源保有設備は、自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器をそれぞれ備えており、（３）両群の各分散電源保有設備の前記電流注入装置は、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの前記注入電流を前記配電系統にそれぞれ注入するものであり、（４）更に両群の各分散電源保有設備は、自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路をそれぞれ備えている、ことを特徴としている。
【００１４】
この分散電源連系システムの作用の概要は次のとおりである。
【００１５】
上記従来技術と同様に、同期制御装置による制御によって、同期信号ライン等を用いなくても、同一群内の同一周波数の複数の注入電流を同期させることができ、これによって、同期した注入電流の合計値に応じた大きさの注入周波数電圧が配電系統に発生する。
【００１６】
しかも、この発明では、各分散電源保有設備の電流注入装置は自設備の消費電力に応じた大きさの注入電流を配電系統に注入するので、配電系統に発生する上記注入周波数電圧の大きさは、同一群内の複数の分散電源保有設備の消費電力の合計値に応じた大きさになる。
【００１７】
従って、他群の分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入周波数の電圧を自設備の注入周波数電圧測定装置で測定することによって、他群の分散電源保有設備の消費電力の合計値を知ることができる。ひいては、自群と他群の分散電源保有設備のおおよその台数割合は予め分かっているので、第１群および第２群の分散電源保有設備の合計のおおよその消費電力を知ることができる。
【００１８】
そしてその合計の消費電力に応じて、第１群および第２群の全ての分散電源保有設備の遅相無効電力制御回路は、自設備の受電点の電圧の高低に拘わらず、自設備の分散電源から遅相無効電力（系統側から見て進相無効電力。この関係については後述する）を出力させる。これによって、配電系統の電圧低下を、全ての分散電源保有設備が協力して全体的に抑制することができる。
【００１９】
仮に、連系点の電圧が前記下限値を下回っている分散電源保有設備だけが遅相無効電力を出力するようにすると、通常は配電系統の末端に近いほど電圧低下が大きいので末端に近い分散電源保有設備ほど大きな遅相無効電力を出力しなければならなくなり、当該設備の負担が大きくなるだけでなく、出力できる遅相無効電力には自ずと限界があるので連系点の電圧を前記下限値以上にすることができないことが起こり、大きな不平等が生じる。この発明はこのような問題をも解決することができる。
【００２０】
この発明によれば、各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、上記のような作用によって、配電系統の電圧低下を、全ての分散電源保有設備が協力して全体的に抑制することができるので、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことが可能になる。
【００２１】
前記複数の分散電源保有設備には、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を備えている分散電源保有設備が含まれていても良い。
【００２２】
この発明に係る系統連系保護装置は、この発明に係る前記分散電源連系システムの前記配電系統に接続されて、前記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる後続の分散電源保有設備のための系統連系保護装置であって、当該後続の分散電源保有設備を自設備、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備の群を他群と呼ぶと、（ａ）自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器と、（ｂ）前記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数の電流組を含む注入電流であって、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、（ｃ）自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって、前記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置と、（ｄ）自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置と、（ｅ）自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路とを備えている、ことを特徴としている。
【００２３】
この系統連系保護装置の前記電流注入装置が前記第１組の注入電流を注入し、前記注入周波数電圧測定装置が前記第２組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する場合は、前記後続の分散電源保有設備は第１群の分散電源保有設備の一員となる。反対に、前記電流注入装置が前記第２組の注入電流を注入し、前記注入周波数電圧測定装置が前記第１組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する場合は、前記後続の分散電源保有設備は第２群の分散電源保有設備の一員となる。
【００２４】
前記系統連系保護装置は、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を更に備えていても良い。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、配電系統の電圧低下を、全ての分散電源保有設備が協力して全体的に抑制することができるので、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことが可能になる。
【００２６】
しかも、全ての分散電源保有設備から遅相無効電力を出力して全ての分散電源保有設備が協力して電圧低下を抑制するので、一部の分散電源保有設備の負担が特に大きくなって不平等になるという問題をも解消することができる。
【００２７】
請求項３、６に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、単独運転監視装置によって、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出することができる。分散電源連系システムにおける主要な課題の一つに分散電源の単独運転検出があるけれども、この発明によれば、配電系統の電圧低下抑制と分散電源の単独運転検出とに、前記電流注入装置、注入周波数電圧測定装置および同期制御装置を兼用することができるので、そのぶん構成の簡素化を図ることができる。ひいては装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る分散電源連系システムの一実施形態を示す単線接続図である。
【図２】各分散電源保有設備の構成の一例を示す図である。
【図３】この出願において配電系統の電圧低下を抑制する観点から採用している電力の表記方向を示す図である。
【図４】電流注入装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】注入周波数電圧測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】同期制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】遅相無効電力制御回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】複数の分散電源保有設備が配電系統に接続されている場合の、実施例による電圧低下抑制の概略例を示す図である。
【図９】シミュレーションに用いた分散電源連系システムのモデルを示す図である。
【図１０】シミュレーションにおいて、各分散電源保有設備の消費電力を変化させた一例を示す図である。
【図１１】図１０に示す消費電力変化の場合において、比較例として、各分散電源保有設備から遅相無効電力を供給しない場合の各連系点の電圧の変化の一例を示す図である。
【図１２】図１０に示す消費電力変化の場合において、実施例として、各分散電源保有設備が遅相無効電力制御を行った場合の各分散電源保有設備から供給する無効電力の変化の一例を示す図である。
【図１３】図１０に示す消費電力変化の場合において、実施例として、各分散電源保有設備が遅相無効電力制御を行った場合の各連系点の電圧の変化の一例を示す図である。
【図１４】単独運転監視装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】従来の分散電源連系システムの一例を示す単線接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（１）配電系統の電圧降下と、有効電力および無効電力の表記方向
まず、配電系統の電圧降下と、有効電力および無効電力の表記方向について説明する。
【００３０】
一般的な話として、系統電源と負荷との間にインピーダンスｒ＋ｊｘ（ｒは抵抗、ｘはリアクタンス）がありそこに電力が流れると、その間における電圧降下ΔＶは、受電端電圧を１［ｐｕ］とすると、次式で表される。
【００３１】
［数２］
ΔＶ＝Ｐ・ｒ＋Ｑ・ｘ ［ｐｕ］
ここで、Ｐは有効電力であり、系統側から見て負荷へ流入する方向が正である。Ｑは無効電力であり、系統側から見て遅れ無効電力が正、進み無効電力が負である。
【００３２】
上記から分かるように、系統側から見て進み無効電力（負のＱ）を供給すると、数２の右辺の第２項は負になるので、電圧降下ΔＶを小さくして配電系統の電圧低下を抑制することができる。
【００３３】
これを、図１に示す分散電源連系システムにおいて、負荷を有する分散電源保有設備２０側から見て言えば、見る方向が系統側からとは反対になって進みと遅れが逆転するので、分散電源保有設備２０から遅れ無効電力（遅相無効電力）を供給すると、電圧降下ΔＶを小さくして配電系統の電圧低下を抑制することができる。本発明はこの原理を利用するものである。なお、見る方向が反対になると、進みと遅れが逆転することは、この技術分野において公知である（例えば下記の非特許文献１の３１頁参照）。
【００３４】
非特許文献１：「系統連系規程」、ＪＥＡＣ ９７０１−２００６、社団法人日本電気協会 系統連系専門部会、平成１８年８月３０日第４版第２刷発行
【００３５】
以上のことを踏まえて、この出願において配電系統の電圧低下を抑制する観点から採用している電力の表記方向を図３にまとめて示す。また、これ以降の説明において、特に断わりがない場合は、有効電力（消費電力）Ｐは配電系統１側から見たものであり、遅相無効電力Ｑは分散電源保有設備２０側から見たものである。
【００３６】
（２）分散電源連系システム全体について
図１は、この発明に係る分散電源連系システムの一実施形態を示す単線接続図である。簡単に言えば、図１５に示した従来の分散電源連系システムとは、各分散電源保有設備２０の構成が異なる。またこの発明の効果の例として、前述した自動電圧調整器１２を省略している。
【００３７】
この分散電源連系システムは、分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備２０が配電系統１に接続された構成をしている。より具体的には、配電系統１は、この実施形態では、上位系統２に変電所４の変圧器６および遮断器８を介して高圧配電線１０が接続され、この高圧配電線１０に配電用変圧器１４を介して低圧配電線１６が接続された構成をしていて、この低圧配電線１６に各分散電源保有設備２０が接続されている。例えば、多数の分散電源保有設備２０が高い密度で接続されている（これを低圧高密度連系と言う）。
【００３８】
高圧配電線１０の電圧は例えば６．６ｋＶ、低圧配電線１６の電圧は例えば１０５Ｖであるが、これらに限られるものではない。各配電用変圧器１４は、例えば６６００Ｖ／１０５Ｖの柱上変圧器である。
【００３９】
変電所４の変圧器６は、この実施形態では従来例と同様に、自動電圧調整機能付きの変圧器（例えば負荷時タップ切換変圧器）であり、これによって当該変圧器６のバンク一括の電圧調整を行うことができる。
【００４０】
この実施形態のように、一つの配電用変圧器１４に複数の分散電源保有設備２０が接続されていても良い。より具体的には、一つの低圧配電線１６に、例えば図８、図９に示す例のように、複数の分散電源保有設備２０が上流側から下流側に向けて間隔をあけて順に並んで接続されていても良く、このようなものがより現実に近い。
【００４１】
各分散電源保有設備２０の構成の一例を図２に示す。この分散電源保有設備２０は、負荷（構内負荷）２９、分散電源２８およびスイッチ２２を有していて、連系点１８において、低圧配電線１６に接続されている。
【００４２】
この分散電源保有設備２０は、更に、配電系統１（具体的にはその低圧配電線１６）に後述する注入周波数の注入電流Ｉinj を注入する電流注入装置４０と、連系点１８における電圧Ｖd に含まれている注入周波数の電圧Ｖinj を測定する注入周波数電圧測定装置６０と、うなりの同期制御を行う同期制御装置５０と、配電系統１から受電している消費電力Ｐを測定する消費電力測定器７０と、分散電源２８から遅相無効電力Ｑを出力させる制御を行う遅相無効電力制御回路８０とを備えている。これら４０、５０、６０、８０の構成の例は後述する。また単独運転監視装置３０についても後述する。
【００４３】
連系点１８の電圧Ｖd の測定のために、必要に応じて計器用変圧器を設けても良い。分散電源２８からの出力電流Ｉout は、この例では計器用変流器２３を用いて測定される。
【００４４】
分散電源２８は、この実施形態では、太陽電池２７と、その出力を交流電力に変換するインバータ（逆変換装置）２４とを有している。即ち、太陽光発電設備（略称ＰＶ）である。但しこれに限られるものではなく、他の例は後述する。
【００４５】
インバータ２４は、直流電力／交流電力の変換を行うインバータ部２５と、それを制御して、当該インバータ２４から出力する電力（具体的には上記遅相無効電力Ｑおよび有効電力等）等の制御を行う制御回路２６とを有している。制御回路２６には、当該インバータ２４の出力電流Ｉout 、連系点１８の電圧Ｖd 、遅相無効電力制御回路８０からの後述する遅相無効電力指令値Ｑcom 等が供給される。
【００４６】
インバータ２４には、公知のインバータ（例えば非特許文献１の１６−１７頁参照）を利用することができる。制御回路２６によって、インバータ２４から出力する遅相無効電力Ｑおよび有効電力等を制御する技術には、公知の技術（例えば特開平７−４６８５２号公報、特開平１１−３４６４４１号公報、特開平６−５４５４５号公報参照）を利用することができる。
【００４７】
この分散電源連系システムでは、複数の分散電源保有設備２０は、この実施形態のように低圧配電線１６に接続されている場合は、配電用変圧器１４単位で２群に分類されている。即ち、同じ配電用変圧器１４に接続されるものは同一群にするという条件の下で第１群と第２群との２群に分類されている。他群に属する分散電源保有設備２０全体からの注入電流との間で同期を取りやすくするためである。
【００４８】
第１群および第２群を構成する分散電源保有設備２０の数は、それぞれ、少なくとも２台ずつ以上あれば良い。分散電源連系システムを構築した後に、第１群および／または第２群を構成する分散電源保有設備２０の数を変更（増加または減少）しても良い。
【００４９】
そしてこの分散電源連系システムは、先に数１、表１にも示したように、うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差Δｆは両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22はそれぞれ異なる第１組および第２組の注入周波数を用いる。
【００５０】
この四つの周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22は、いずれも、配電系統１の基本波周波数（例えば６０Ｈｚ）とは異なる周波数にする。当該基本波周波数と区別（分離）を容易にするためである。各組を成す周波数は、うなりを生じさせる程度に互いに近い周波数にする。周波数差Δｆは、うなりの周波数でもある。
【００５１】
なお、この出願では、符号に添字１１を有する物理量（周波数等）と添字１２を有する物理量とが第１組を示し、添字２１を有する物理量と添字２２を有する物理量とが第２組を示している。
【００５２】
上記四つの周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22を、それらと一定の関係（即ち、ω＝２πｆの関係）にある四つの角周波数ω11、ω12、ω21、ω22で表しても良いし、配電系統１の基本波に対する四つの次数で表しても良い。
【００５３】
上記第１組および第２組の注入周波数を構成する各注入周波数は、いずれも、配電系統１の基本波周波数の１倍よりも大きい非整数倍（即ち帯小数倍）の周波数にするのが好ましい。そのようにすると、配電系統１に本来は存在しない（存在しても極めて僅かな）、基本波周波数の非整数倍の周波数を用いることになるので、注入電流による電圧を測定することが容易になる。即ち、ＳＮ比が良くなる。その結果、後述する電流注入装置４０の小容量化を図ることができる。
【００５４】
例えば、上記四つの周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22は、それぞれ、１３２Ｈｚ（２．２次）、１４４Ｈｚ（２．４次）、１５６Ｈｚ（２．６次）、１６８Ｈｚ（２．８次）である。括弧内は、配電系統１の基本波（例えば６０Ｈｚ＝１次）に対する次数で表したものである。以下における実施形態では、全て、ここに例示した周波数を用いている。但しこれに限られるものではない。
【００５５】
第１群に属する各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、自設備が接続された低圧配電線１６に上記第１組の周波数ｆ11、ｆ12の電流組を含む注入電流Ｉinj を注入し、同分散電源保有設備２０の注入周波数電圧測定装置６０は、自設備の連系点１８における電圧Ｖd に含まれている電圧であって上記第２組の注入周波数ｆ21、ｆ22の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧Ｖinj を測定する。
【００５６】
第２群に属する各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、自設備が接続された低圧配電線１６に上記第２組の周波数ｆ21、ｆ22の電流組を含む注入電流Ｉinj を注入し、同分散電源保有設備２０の注入周波数電圧測定装置６０は、自設備の連系点１８における電圧Ｖd に含まれている電圧であって上記第１組の注入周波数ｆ11、ｆ12の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧Ｖinj を測定する。
【００５７】
両群の各分散電源保有設備２０の同期制御装置５０は、自設備から注入する注入電流Ｉinj を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流Ｉinj が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０から注入する注入電流Ｉinj の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる。
【００５８】
従ってこの分散電源連系システムも、自設備２０の注入電流Ｉinj が生じさせるうなりと、他群の注入電流Ｉinj が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、同一の群に属する複数の分散電源保有設備２０から配電系統１に注入する同一周波数の複数の注入電流をそれぞれ同期させることができる。従って同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。
【００５９】
しかも、上記のように複数の注入電流を同期させることによって、個々の分散電源保有設備２０の電流注入装置４０から注入する注入電流が小さくても、それらの電流が加算されるので、同一群全体として見れば、それから大きな注入電流を配電系統１に注入することができる。その結果、各分散電源保有設備２０を構成する電流注入装置４０の容量が小さくて済む。しかも、大きな注入電流によって、配電系統１に注入周波数の大きな電圧を発生させることが可能になるので、各注入周波数電圧測定装置６０による注入周波数電圧測定の精度、信頼性等を高めることができる。この効果は、同一群に属する分散電源保有設備２０の数が多くなるほど高まる。即ち、分散電源保有設備２０が配電系統１に高密度連系されている場合に、より大きな効果を発揮する。
【００６０】
消費電力測定器７０は、配電系統１から受電（買電）している、即ち配電系統１側から分散電源保有設備２０に流入する上記消費電力（有効電力）Ｐを測定して、その測定結果を電流注入装置４０に与える。この消費電力Ｐは、基本的には、負荷２９が消費するものである。消費電力測定器７０は、例えば電力計である。
【００６１】
なお、分散電源保有設備２０から配電系統１側へ向かう有効電力の流れ（これは逆潮流と呼ばれる）がある連系の場合は、逆潮流に対しては上記消費電力測定器７０の測定値は０となる。逆潮流の電力は、上記消費電力測定器７０とは別の電力計で測定される。
【００６２】
また、両群の各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、従来の電流注入装置と違って、自設備２０の消費電力測定器７０が測定する消費電力Ｐに応じた（この実施形態では比例した）大きさの注入電流Ｉinj を配電系統１に注入する。
【００６３】
更に両群の各分散電源保有設備２０の遅相無効電力制御回路８０は、自設備２０の分散電源２８を制御して、より具体的にはその制御回路２６に遅相無効電力指令値Ｑcom を与えて、自設備の注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数電圧Ｖinj に応じた（この実施形態では比例した）大きさの遅相無効電力Ｑを自設備の分散電源２８から出力させる。
【００６４】
この分散電源連系システムにおける配電系統１の電圧低下抑制作用を説明すると次のとおりである。
【００６５】
前述したように、同期制御装置５０による制御によって、同期信号ライン等を用いなくても、同一群内の複数の分散電源保有設備２０から配電系統１に注入する同一周波数の複数の注入電流を同期させることができ、これによって、同期した注入電流の合計値に応じた（具体的には比例した）大きさの注入周波数電圧Ｖinj が配電系統１に発生する。
【００６６】
しかも、前述したように、各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は自設備の消費電力Ｐに応じた大きさの注入電流Ｉinj を配電系統１に注入するので、配電系統１に発生する上記注入周波数電圧Ｖinj の大きさは、同一群内の複数の分散電源保有設備２０の消費電力Ｐの合計値Ｐ1totalに応じた（具体的には比例した）大きさになる。これを簡単に式で表すと次式となる。Ｋ1 は係数であり、これは具体的には配電系統１のインピーダンスに比例した係数である。
【００６７】
［数３］
Ｖinj ＝Ｋ1 ・Ｐ1total
【００６８】
従って、他群の分散電源保有設備２０の電流注入装置４０が注入する注入周波数の電圧Ｖinj を自設備の注入周波数電圧測定装置６０で測定することによって、他群全体の消費電力の合計値Ｐ1totalを知ることができる。これを式で表すと、上記数３を変形して次式となる。
【００６９】
［数４］
Ｐ1total＝（１／Ｋ1 ）・Ｖinj
【００７０】
一方、自群全体と他群全体の分散電源保有設備２０のおおよその台数割合は、当該分散電源連系システムの構成内容によって予め分かっている。換言すれば、両群全体の中の他群の分散電源保有設備２０のおおよその台数割合Ｒ1 は予め分かっている。例えば、高密度集中連系で分散電源保有設備２０の数が多い場合は、第１群と第２群とはほぼ同数設置されていると見ることができるので、上記台数割合Ｒ1 は約０．５である。
【００７１】
また、第１群の分散電源保有設備２０全体と第２群の分散電源保有設備２０全体の消費電力の割合は、同じ時刻では、概ね上記台数割合Ｒ1 に等しいと言うことができる。これは、個々の分散電源保有設備２０を見れば消費電力に差があるとしても、群全体としては消費電力が平滑化（平均化）されるからである。
【００７２】
従って、上記数４に示した他群全体の消費電力の合計値Ｐ1totalを上記台数割合Ｒ1 で逆算すれば、そのときの両群全体のおおよその消費電力Ｐ2totalを知ることができる。これを式で示すと次式となる。Ｋ2 は係数である。
【００７３】
［数５］
Ｐ2total＝（１／Ｒ1 ）・Ｐ1total
＝（１／Ｋ1 Ｒ1 ）・Ｖinj
＝Ｋ2 ・Ｖinj
【００７４】
上記両群全体の消費電力Ｐ2totalに応じて（例えば比例して）、第１群および第２群の全ての分散電源保有設備２０の遅相無効電力制御回路８０は、自設備の連系点１８の電圧Ｖd の高低に拘わらず、自設備の分散電源２８から遅相無効電力Ｑを平等に出力させる。これを式で表すと次式となる。Ｋ3 、Ｋ4 （＝Ｋ3 ・Ｋ2 ）は係数である。従ってこの係数Ｋ4 を、当該分散電源連系システムの構成に応じて予め決めておいて、それを遅相無効電力制御回路８０に設定、保存すれば良い。
【００７５】
［数６］
Ｑ＝Ｋ3 ・Ｐ2total
＝Ｋ3 ・Ｋ2 ・Ｖinj
＝Ｋ4 ・Ｖinj
【００７６】
遅相無効電力Ｑを、上記のように両群全体の消費電力Ｐ2totalに応じた量、具体的には数６に示すように注入周波数電圧Ｖinj に応じた（例えば比例した）量にすることによって、遅相無効電力Ｑを適度なものにすることができる。遅相無効電力Ｑが多過ぎると、両群の各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０から出力する遅相無効電力が不必要に多過ぎることになるので、不経済である。遅相無効電力Ｑが少な過ぎると、遅相無効電力出力による電圧低下抑制効果が小さくなる。
【００７７】
但し上記説明からも分かるように、遅相無効電力Ｑは必ずしも厳密に定める必要はないので、上記台数割合Ｒ1 および上記両群全体の消費電力Ｐ2totalを必ずしも厳密に知る必要はなく、ひいては上記係数Ｋ4 を必ずしも厳密に定める必要はなく、ある程度の範囲に入っていれば良い。
【００７８】
両群の分散電源保有設備２０から上記遅相無効電力Ｑを配電系統１に供給することによって、配電系統１の電圧低下を、全ての分散電源保有設備２０が平等に協力して全体的に抑制することができる。遅相無効電力Ｑの供給によって配電系統１の電圧降下ΔＶを小さくして電圧低下を抑制することができることは、先に数２、図３を参照して説明したとおりである。
【００７９】
上記電圧低下抑制効果の概略例を図８を参照して説明すると、配電系統１（この例では低圧配電線１６）の電圧が、従来技術では二点鎖線Ｌ1 で示すように低下していたのを、この分散電源連系システムによれば、実線Ｌ2 で示す例のように、電圧を全体的に持ち上げて電圧低下を抑制することができる。
【００８０】
仮に、連系点１８の電圧Ｖd が前記下限値（例えば９５Ｖ）を下回っている分散電源保有設備２０だけが遅相無効電力Ｑを出力するようにすると、通常は図８に示す例のように配電系統１の末端に近いほど電圧低下が大きいので末端に近い分散電源保有設備２０ほど大きな遅相無効電力Ｑを出力しなければならなくなり、当該設備２０の負担が大きくなる（例えば、遅相無効電力Ｑは分散電源２８におけるロスを増加させる）だけでなく、出力できる遅相無効電力Ｑには自ずと限界があるので連系点１８の電圧Ｖd を前記下限値以上にすることができないことが起こり、大きな不平等が生じる。この発明に係る分散電源連系システムはこのような問題をも解決することができる。
【００８１】
この分散電源連系システムによれば、各分散電源保有設備２０内の分散電源２８を活用して、上記のような作用によって、配電系統１の電圧低下を、全ての分散電源保有設備２０が平等に協力して全体的に抑制することができるので、配電系統１の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことが可能になる。例えば、図１に示す例のように、高圧配電線１０の途中に従来設けられていた自動電圧調整器１２（図１５参照）や、それと同様の機能を有する電圧調整器等を省くことが可能になる。
【００８２】
（３）分散電源保有設備２０の構成要素の具体例
以下の説明では、第１群の分散電源保有設備２０の構成要素（即ち、第１組の注入周波数ｆ11、ｆ12の電流組Ｉ11、Ｉ12を含む注入電流Ｉinj を注入し、第２組の注入周波数ｆ21、ｆ22の電圧Ｖ21、Ｖ22を測定するもの）を例にしているが、第２群の分散電源保有設備２０の構成要素も、周波数の組が反対になる以外は、以下に説明するものと同じである。
【００８３】
なお、注入電流Ｉinj 、電圧Ｖ11、Ｖ12、Ｖ21、Ｖ22等は、時間的に変化する（即ち時間ｔによって変化する）物理量であるが、この出願では特に必要がない限り、時間的に変化する量であることを表す（ｔ）や、ベクトル量であることを表す符号は省略している。
【００８４】
上記電流注入装置４０の構成の一例を図４に示す。この電流注入装置４０は、クロック装置４２、位相発生器４３、４４、注入信号発生器４５、４６、加算器４７、増幅器４１、掛算器４８および注入電流形成器４９を備えている。増幅器４１および掛算器４８を有している以外は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。
【００８５】
クロック装置４２は、時刻ｔを表す信号を発生してそれを位相発生器４３、４４に与える。
【００８６】
位相発生器４３、４４は、上記時刻ｔ、一致位相θe および同期制御装置５０から与えられる位相一致時刻Ｔe を用いて、数７に示す位相θ11、θ12をそれぞれ発生させる。両位相θ11、θ12は、図６に示す同期制御装置５０にも供給される。
【００８７】
位相一致時刻Ｔe は、図６を参照して説明する自設備うなりの位相Δθinj が０度となる時刻（即ち、組を成す電流Ｉ11、Ｉ12の位相が一致する時刻）である。一致位相θe は、自設備うなりの位相Δθinj が０度となる時刻Ｔe での組を成す電流Ｉ11、Ｉ12の位相が一致するときの位相であり、同一群内で共通の値（例えば０度）にする。ω11＝２πｆ11、ω12＝２πｆ12である。
【００８８】
［数７］
θ11＝ω11・（ｔ−Ｔe ）＋θe
θ12＝ω12・（ｔ−Ｔe ）＋θe
【００８９】
注入信号発生器４５、４６は、上記各位相を用いて、数８に示す正弦波交流信号Ｓ11、Ｓ12をそれぞれ発生させる。Ｓ11p 、Ｓ12p は、それぞれの振幅のピーク値である。
【００９０】
［数８］
Ｓ11＝Ｓ11p・ｓｉｎθ11
Ｓ12＝Ｓ12p・ｓｉｎθ12
【００９１】
加算器４７は、両注入信号発生器４５、４６からの信号を加算して、注入信号Ｓinj （＝Ｓ11＋Ｓ12）を形成して出力する。
【００９２】
増幅器４１は、上記消費電力測定器７０から与えられる消費電力Ｐに係数Ｋinj を掛けた信号Ｋinj・Ｐを出力し、掛算器４８は増幅器４１からの信号と加算器４７からの注入信号Ｓinj とを掛けた信号Ｓinj・Ｋinj・Ｐを出力する。
【００９３】
注入電流形成器４９は、例えば増幅器であり、掛算器４８から与えられる信号を増幅して、数９に示す注入電流Ｉinj を出力する。Ｉ11p 、Ｉ12p は、それぞれのピーク値であり、数１０で表される。
【００９４】
［数９］
Ｉinj ＝Ｉ11p・ｓｉｎθ11＋Ｉ12p・ｓｉｎθ12
＝Ｉ11＋Ｉ12
【００９５】
［数１０］
Ｉ11p ＝Ｓ11p・Ｋinj・Ｐ
Ｉ12p ＝Ｓ12p・Ｋinj・Ｐ
【００９６】
以上のような構成および作用によって、電流注入装置４０は、自設備２０の消費電力測定器７０が測定する消費電力Ｐに応じた（この例では比例した）大きさの注入電流Ｉinj を出力してそれを配電系統１に注入することができる。
【００９７】
係数Ｋinj は、上記注入電流Ｉinj の注入によって、他群に属する分散電源保有設備２０の連系点１８における電圧Ｖd に含まれる注入周波数電圧Ｖinj の含有率が所望程度（例えば０．０２％程度）になる値を選定すれば良い。一例を挙げると、消費電力Ｐの最大値が４ｋＷの場合に、注入電流形成器４９から０．４Ａの注入電流Ｉinj を出力するような値にすれば良い。但しこの値に限定されるものではない。
【００９８】
上記注入周波数電圧測定装置６０の構成の一例を図５に示す。この注入周波数電圧測定装置６０は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。
【００９９】
この注入周波数電圧測定装置６０は、その出力を同期制御装置５０でも用いるようにして構成の簡素化を図ると共に、ノイズの影響をより受けにくくして（即ちＳＮ比をより高めて）測定の精度、信頼性等をより高めるために、上記第１組を成す二つの注入周波数ｆ11、ｆ12の電圧Ｖ11、Ｖ12の両方を測定するように構成されているが、それに限られるものではない。
【０１００】
この注入周波数電圧測定装置６０は、Ａ／Ｄ変換器６２、離散フーリエ変換器６４、６５、絶対値演算器６６、６７および平均値演算器６８を備えている。
【０１０１】
Ａ／Ｄ変換器６２は、上記連系点１８の電圧Ｖd をディジタル信号に変換して離散フーリエ変換器６４、６５に与える。
【０１０２】
離散フーリエ変換器６４、６５は、Ａ／Ｄ変換器６２からの信号を離散フーリエ変換して、上記注入周波数ｆ21、ｆ22の電圧Ｖ21、Ｖ22をそれぞれ抽出して出力する。両電圧Ｖ21、Ｖ22は、図６に示す同期制御装置５０にも供給される。
【０１０３】
絶対値演算器６６、６７は、上記電圧Ｖ21、Ｖ22の絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜をそれぞれ演算して出力し、平均値演算器６８は、次式に従って上記二つの絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜の平均値を演算して、それを注入周波数電圧Ｖinjaとして出力する。
【０１０４】
［数１１］
Ｖinja＝（｜Ｖ21｜＋｜Ｖ22｜）／２
【０１０５】
なお、図２においては、包括的に、注入周波数電圧測定装置６０から注入周波数電圧Ｖinj を出力するように図示しているけれども、この注入周波数電圧Ｖinj は、より具体的には、図５に示す例の場合は、単独運転監視装置３０に供給するものが上記二つの絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜であり、遅相無効電力制御回路８０に供給するものが平均化処理された上記注入周波数電圧Ｖinjaである。
【０１０６】
上記同期制御装置５０の構成の一例を図６に示す。この同期制御装置５０は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。
【０１０７】
この同期制御装置５０は、位相演算器５２、減算器５４、５６および位相一致時刻発生器５８を備えている。
【０１０８】
位相演算器５２は、注入周波数電圧測定装置６０から与えられる二つの電圧Ｖ21、Ｖ22の商を取り、かつその商の偏角ａｒｇを取り出して、次式で表される他群うなりの位相Δθm を演算して出力する。
【０１０９】
［数１２］
Δθm ＝ａｒｇ（Ｖ12／Ｖ11）＝θ12−θ11
【０１１０】
減算器５４は、電流注入装置４０から与えられる二つの位相θ11、θ12の差を求めて、次式で表される自設備うなりの位相Δθinj を演算して出力する。
【０１１１】
［数１３］
Δθinj ＝θ12−θ11
【０１１２】
減算器５６は、位相演算器５２から与えられる他群うなりの位相Δθm と減算器５４から与えられる自設備うなりの位相Δθinj との差であるうなり位相差ｄθを次式に従って演算して出力する。
【０１１３】
［数１４］
ｄθ＝Δθm −Δθinj
【０１１４】
位相一致時刻発生器５８は、減算器５６から与えられるうなり位相差ｄθに基づいて次式で表される積分を行って、前述した位相一致時刻Ｔe を演算して出力する。Ｋは係数である。
【０１１５】
［数１５］
Ｔe ＝∫Ｋ・ｄθ（ｔ）
【０１１６】
そしてこの同期制御装置５０は、上記位相一致時刻Ｔe を電流注入装置４０（より具体的にはその位相発生器４３、４４）に与えることによって、組を成す位相θ11、θ12を、自設備うなりの位相Δθinj に対して同一群内で共通した一定の位相関係（即ち一致位相θe ）に保ちつつ、それらの位相θ11、θ12を進めたり遅らせたりして、自設備うなりの位相Δθinj を他群うなりの位相Δθm に同期させることができる。
【０１１７】
上記遅相無効電力制御回路８０の構成の一例を図７に示す。この遅相無効電力制御回路８０は、増幅器８２を備えている。
【０１１８】
増幅器８２は、注入周波数電圧測定装置６０から与えられる上記注入周波数電圧Ｖinjaに所定の定数Ｋq を掛けて、次式で表される遅相無効電力指令値Ｑcom を演算して出力する。これが前記数６をより具体化したものである。係数Ｋq は上記係数Ｋ4 に相当する。この係数Ｋq は、例えば１×１０5 であるが、これに限られるものではない。
【０１１９】
［数１６］
Ｑcom ＝Ｋq ・Ｖinja
【０１２０】
そして、この遅相無効電力指令値Ｑcom を分散電源２８（具体的にはそのインバータ２４、より具体的にはその制御回路２６）に与えて、当該分散電源２８から出力する遅相無効電力Ｑを当該指令値Ｑcom の値に制御する。これによって、自設備の注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数電圧Ｖinjaに応じた（この例では比例した）大きさの遅相無効電力Ｑを自設備の分散電源２８から出力させることができる。
【０１２１】
なお、上記遅相無効電力指令値Ｑcom によって、インバータ２４から出力する遅相無効電力Ｑを当該指令値Ｑcom と実質的に同じ値に制御する技術には、例えば上記特開平７−４６８５２号公報、特開平１１−３４６４４１号公報、特開平６−５４５４５号公報等に記載されている公知の技術を利用することができる。
【０１２２】
（４）電圧低下抑制のシミュレーション結果
図９に示すように、前記配電系統１の低圧配電線１６に５台の分散電源保有設備２０（上流側から１号〜５号）が接続されているモデルを用いて、低圧配電線１６の電圧低下抑制制御のシミュレーションを行った。
【０１２３】
シミュレーションの条件として、高圧配電線１０の電圧Ｖs を配電用変圧器１４の２次側（低圧側）に換算した電圧を９９Ｖとした。配電用変圧器１４の容量を２０ｋＶＡ、そのインピーダンスを０．０１６＋ｊ０．０２１Ωとした。低圧配電線１６の各区間のインピーダンスＺ1 を（０．０１１＋ｊ０．０１２）／４Ωとした。
【０１２４】
５台の分散電源保有設備２０は、全て同一群に属するものとした。各分散電源保有設備２０内の負荷（図２中の負荷２９に相当）は抵抗負荷（即ち力率１）とし、その最大消費電力を４ｋＷとした。そして、図１０に示すように、１号〜５号の分散電源保有設備２０（これを１号機〜５号機と簡略化して呼ぶ場合がある）の消費電力Ｐ1 〜Ｐ5 を、いずれも時刻０秒から１ｋＷ／秒で増加させて、４秒後以降は４ｋＷに固定した。
【０１２５】
他群の分散電源保有設備も、自群と同数あり自群と同様に消費電力を増大させるものとして、その際の他群の分散電源保有設備の注入電流による上記注入周波数電圧Ｖinj を模擬するために、各分散電源保有設備２０が測定する連系点電圧Ｖd 中の注入周波数電圧Ｖinj を時刻０秒から０．００５％／秒で増大させ、４秒以降は０．０２％に固定した。％は標準電圧１００Ｖに対する割合である。また、上記数１６中の係数Ｋq は、上記注入周波数電圧Ｖinj が０．０２％のときに、遅相無効電力Ｑが２ｋＶａｒとなる係数（即ち１×１０5 ）とした。
【０１２６】
そして上記のような消費電力変化の場合の各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5等を測定した。それを以下に説明する。
【０１２７】
比較例として、各分散電源保有設備２０から遅相無効電力Ｑを供給しない場合（即ち従来の分散電源保有設備２００と同じ場合）の各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5の変化の一例を図１１に示す。１号機、２号機の連系点１８の電圧Ｖd1、Ｖd2は、４秒後の時点でも前記下限値（９５Ｖ）以上あるが、それよりも下流側になるほど連系点１８の電圧低下が大きく、５号機の連系点１８の電圧Ｖd5は約３．５秒の時点ｔ1 で、４号機の連系点１８の電圧Ｖd4は約３．６秒の時点ｔ2 で、３号機の連系点１８の電圧Ｖd3は約３．８秒の時点ｔ3 で、いずれも下限値９５Ｖを下回っている。
【０１２８】
実施例として、図１０に示す消費電力変化の場合において、各分散電源保有設備２０が上記遅相無効電力制御回路８０に相当するものによって遅相無効電力Ｑの制御を行った場合の、１号〜５号の分散電源保有設備２０から供給する無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 の変化を図１２に示し、各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5の変化を図１３に示す。なお、図１２において無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 が負（進み）になっているのは、このシミュレーションでは系統側から見たものを示しているからである（図３およびその説明参照）。
【０１２９】
図１２に示すように、１号〜５号の分散電源保有設備２０は、平等に無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 を出力している。これによって、全ての分散電源保有設備２０が協力して、低圧配電線１６の電圧低下を全体的に抑制しているのである。４秒後以降では、皆平等に２ｋＶａｒの無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 を出力している。
【０１３０】
図１３に示すように、各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5の低下が抑制されており、しかも末端の５号機の連系点１８の電圧Ｖd5でも、４秒後以降も下限値９５Ｖよりも大きい電圧が維持されている。
【０１３１】
上記シミュレーションによって、実施例のように遅相無効電力Ｑの制御を行うことによって、低圧配電線１６の電圧低下を、全ての分散電源保有設備２０が協力して全体的に抑制することができることが確かめられた。
【０１３２】
（５）分散電源２８の他の例
分散電源２８は、上記例の太陽光発電設備以外のものでも良い。例えば、インバータを用いる例を挙げると、分散電源２８は、燃料電池と上記インバータ２４のようなインバータとを有する燃料電池発電設備等でも良い。その場合の上記遅相無効電力制御回路８０による当該分散電源２８（より具体的にはそのインバータ）の制御は前記と同様である。
【０１３３】
あるいは、交流発電機を有していてインバータを用いない例を挙げると、分散電源２８は、コージェネレーション発電設備、風力発電設備等でも良い。上記遅相無効電力制御回路８０からの遅相無効電力指令値Ｑcom に応答して、交流発電機から出力する遅相無効電力を指令値に制御する技術は、公知の技術（例えば特開平１０−１９１５６９号公報、特開平８−２２３８０９号公報参照）を利用することができる。簡単に説明すれば、交流発電機の界磁を制御して出力電圧の大きさを制御することによって、遅相無効電力を制御することができる。
【０１３４】
（６）単独運転監視装置３０の説明
上記複数の分散電源保有設備２０には、自設備の注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数の電圧Ｖinj を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源２８が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置３０を備えている分散電源保有設備２０が含まれていても良い。単独運転とは、変電所４の遮断器８が開放されて上位系統２からの電力供給がない状態において、分散電源保有設備２０内の分散電源２８だけで発電を継続して配電系統１に電力を供給している状態を言う。このような単独運転を防止する必要があることは、例えば上記非特許文献１の４２−５７頁にも記載されている。
【０１３５】
上記単独運転監視装置３０の構成の一例を図１４に示す。この単独運転監視装置３０は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。この単独運転監視装置３０は、判定器３６、３７、ＡＮＤ回路３８および継続時間判定器３９を備えている。
【０１３６】
判定器３６、３７は、それぞれ、注入周波数電圧測定装置６０から与えられる上記注入周波数電圧の絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜を所定の判定値Ｊ1 、Ｊ2 と比較して、絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜が判定値Ｊ1 、Ｊ2 を超えれば、検出信号Ｓ1 、Ｓ2 をそれぞれ出力する。
【０１３７】
両判定値Ｊ1 、Ｊ2 は、互いに同じ値にしても良いし、異なる値にしても良い。例えば、単独運転が発生していない状態、即ち連系運転時（換言すれば系統健全時）の絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜の２〜３倍程度にそれぞれ設定しておけば良い。
【０１３８】
ＡＮＤ回路３８は、両検出信号Ｓ1 、Ｓ2 の論理積を取り、両信号Ｓ1 、Ｓ2 が共に出力されているときに検出信号Ｓ3 を出力する。
【０１３９】
自設備２０の分散電源２８が単独運転になると、自設備２０の連系点１８から見た配電系統１のアドミタンスが小さくなって上記注入周波数の電圧Ｖ21、Ｖ22が上昇するので、検出信号Ｓ3 が出力される。
【０１４０】
上記検出信号Ｓ3 を単独運転検出信号としてこの単独運転監視装置３０からそのまま出力するよりも、この例のように、継続時間判定器３９によって、検出信号Ｓ3 が所定の継続確認時間Ｔ0 継続していることを判定して継続したときに単独運転検出信号Ｓ4 を出力するようにするのが好ましい。そのようにすると、単独運転以外の何らかの原因による電圧Ｖd 等の瞬時の変動による誤検出を防止することができる。この継続確認時間Ｔ0 は、それを長くすると、その分、単独運転検出が遅くなるので、例えば０．０５秒程度にすれば良い。この例ではこの単独運転検出信号Ｓ4 の出力によって、単独運転監視装置３０は、最終的に、それが設けられている自設備２０内の分散電源２８が単独運転になったことを検出したことになる。
【０１４１】
単独運転監視装置３０による単独運転検出後に分散電源２８の解列を行うには、例えば、上記単独運転検出信号Ｓ4 によって図２に示すスイッチ２２を開放すれば良い。
【０１４２】
なお、この例の単独運転監視装置３０のように、一組の注入周波数の両方の注入周波数の電圧を測定して検出信号Ｓ1 、Ｓ2 のＡＮＤ条件で検出信号Ｓ3 、単独運転検出信号Ｓ4 を出力するようにすると、単独運転検出を慎重に行って誤検出をより確実に防止することができるので好ましいけれども、いずれか一方の注入周波数の電圧のみを測定して単独運転検出を行うようにしても良い。
【０１４３】
分散電源保有設備２０が単独運転監視装置３０をも備えていることによって、配電系統１の電圧低下抑制と分散電源２８の単独運転検出とに、前記電流注入装置４０、注入周波数電圧測定装置６０および同期制御装置５０を兼用することができるので、そのぶん構成の簡素化を図ることができる。ひいては装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１４４】
（７）系統連系保護装置１００の説明
各分散電源保有設備２０内の上記電流注入装置４０、同期制御装置５０、注入周波数電圧測定装置６０、消費電力測定器７０および遅相無効電力制御回路８０に着目すれば、これらの装置４０、５０、６０、７０および８０は、当該分散電源保有設備２０用の、電圧低下抑制機能を有する系統連系保護装置１００（図２参照）を構成している、と言うことができる。換言すれば、各分散電源保有設備２０は、上記電流注入装置４０、同期制御装置５０、注入周波数電圧測定装置６０、消費電力測定器７０および遅相無効電力制御回路８０を有する系統連系保護装置１００をそれぞれ備えている、と言うことができる。
【０１４５】
この系統連系保護装置１００は、上述したように、上記単独運転監視装置３０を更に備えていても良い。その場合は、各系統連系保護装置１００は、自設備２０内の分散電源２８の単独運転を検出する単独運転検出機能をも有していることになる。
【０１４６】
分散電源２８がインバータ２４を有している場合は、このインバータ２４と系統連系保護装置１００とを一体にして、パワーコンディショナ（略称ＰＣＳ）と呼ばれる装置にしても良い。消費電力測定器７０はパワーコンディショナとは別に設けても良い。
【０１４７】
（８）後続の分散電源保有設備用の系統連系保護装置
前述したように、上記分散電源連系システムを構築した後に、上記第１群および／または第２群を構成する分散電源保有設備２０の数を変更（以下では増加に着目）しても良い。所要の分散電源保有設備２０を、修理等のために別の（例えば新しい）分散電源保有設備と交換しても良い。
【０１４８】
このような増加、交換等のために、上記分散電源連系システムの配電系統１に接続されて、上記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる分散電源保有設備を後続の分散電源保有設備と呼ぶことにすると、当該後続の分散電源保有設備は、例えば、上記分散電源保有設備２０と実質的に同じ構成のものにすれば良い。
【０１４９】
あるいは、系統連系保護装置に着目して、後続の分散電源保有設備用の系統連系保護装置を、上記分散電源保有設備２０用の系統連系保護装置１００（上記（７）項参照）と実質的に同じ構成にしても良い。要は、後続の分散電源保有設備用に、上記分散電源保有設備２０用の系統連系保護装置１００と実質的に同じ構成の系統連系保護装置を設けておけば良い。
【０１５０】
即ち、この後続の分散電源保有設備およびそれ用の系統連系保護装置に、図２等に示した例と同じ符号を付して説明すると、後続の分散電源保有設備２０用に上述したような系統連系保護装置１００を設けておけば良い。この系統連系保護装置１００は、上述したように、単独運転監視装置３０を備えていても良い。この分散電源保有設備２０および系統連系保護装置１００の具体例は、前述したとおりであるので、ここでは重複説明を省略する。
【０１５１】
上記のようにすれば、後続の分散電源保有設備２０は、先行の（即ち先行して存在する）上記分散電源連系システムの一員となって、上記分散電源保有設備２０および系統連系保護装置１００について説明したのと同様の作用効果を奏することができる。
【０１５２】
その場合、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12が設定され、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22が設定されている場合は、当該後続の分散電源保有設備２０は第１群の分散電源保有設備の一員となる。反対に、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22が設定され、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12が設定されている場合は、当該後続の分散電源保有設備２０は第２群の分散電源保有設備の一員となる。
【０１５３】
換言すれば、後続の分散電源保有設備２０を上記第１群の分散電源保有設備の一員にしたければ、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12を設定し、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22を設定しておけば良い。反対に、後続の分散電源保有設備２０を上記第２群の分散電源保有設備の一員にしたければ、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22を設定し、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12を設定しておけば良い。
【０１５４】
なお、後続の系統連系保護装置１００を構成する同期制御装置５０における上記一致位相θe は、先行の自群の分散電源保有設備２０内の同期制御装置５０における上記一致位相θe と同じ値にすれば良い。それによって後続装置用の同期制御装置５０は、上述した作用によって、自設備２０の電流注入装置５０が注入する注入電流Ｉinj を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流Ｉinj が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置４０が注入する注入電流Ｉinj の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
この発明は、例えば太陽光発電設備等の複数の分散電源を配電系統に接続して、分散電源連系システムを構成する場合に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 配電系統
１６ 低圧配電線
１８ 連系点
２０ 分散電源保有設備
２８ 分散電源
３０ 単独運転監視装置
４０ 電流注入装置
５０ 同期制御装置
６０ 注入周波数電圧測定装置
７０ 消費電力測定器
８０ 遅相無効電力制御回路
１００ 系統連系保護装置
Ｖd 連系点の電圧
Ｉinj 注入電流
Ｖinj 注入周波数の電圧
【技術分野】
【０００１】
この発明は、分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備が配電系統に接続された構成の分散電源連系システムに関する。より具体的には、配電系統の負荷増大に伴う電圧低下を抑制する手段に関する。更に、当該分散電源連系システムの一員となる後続の分散電源保有設備のための系統連系保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５に示すような分散電源連系システムが既に提案されている（例えば特許文献１参照）。この分散電源連系システムの構成は次のとおりである。
【０００３】
（ａ）分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備２００が配電系統１に接続された構成の分散電源連系システムであって、
（ｂ）複数の分散電源保有設備２００は第１群と第２群との２群に分類されていて、
（ｃ）数１、表１にも示すように、うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差Δｆは両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22はそれぞれ異なると共に配電系統１の基本波周波数とも異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、
（ｄ）第１群に属する各分散電源保有設備２００は、第１組の注入周波数の電流組を含む注入電流を配電系統１に注入する電流注入装置と、自設備と配電系統１との連系点における電圧であって第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｅ）第２群に属する各分散電源保有設備２００は、第２組の注入周波数の電流組を含む注入電流を配電系統１に注入する電流注入装置と、自設備と配電系統１との連系点における電圧であって第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｆ）かつ両群の各分散電源保有設備２００は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている。
【０００４】
［数１］
｜ｆ11−ｆ12｜＝｜ｆ21−ｆ22｜＝Δｆ
ｆ11≠ｆ12≠ｆ21≠ｆ22
【０００５】
【表１】
【０００６】
配電系統１は、この例では、上位系統２に変電所４の変圧器６および遮断器８を介して高圧配電線１０が接続され、この高圧配電線１０に配電用変圧器（例えば柱上変圧器）１４を介して低圧配電線１６が接続された構成をしていて、この低圧配電線１６に各分散電源保有設備２００が接続されている。自動電圧調整器１２については後述する。
【０００７】
上記分散電源連系システムによれば、自設備の注入電流が生じさせるうなりと、他群の注入電流が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、同一の群に属する複数の分散電源保有設備２００から配電系統１に注入する同一周波数の複数の注入電流をそれぞれ同期させることができる。従って同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１１１４２号公報（段落００１８−００２０、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記分散電源連系システムにおいては、各分散電源保有設備２００が配電系統１から受電（買電）して電力を消費すると、通常の配電系統の場合と同様に、配電系統１における電圧降下によって連系点の電圧が低下する。例えば、分散電源保有設備２００内の分散電源が太陽光発電設備の場合は、夜間には発電が０になるので、分散電源保有設備２００の消費電力は全て配電系統１から受電する電力となる。
【００１０】
この出願において、単に「消費電力」と呼んでいる場合は、分散電源保有設備が配電系統１から受電（買電）して消費する電力（有効電力）のことを指す。
【００１１】
連系点の電圧は、電気事業法等によって定められた所定の下限値（例えば、標準電圧が１００Ｖの場合は９５Ｖ）より低下しないようにする必要があり、その対策として従来は、通常の配電系統の場合と同様に、変電所４の変圧器６を自動電圧調整機能付きの変圧器（例えば負荷時タップ切換変圧器）にしてバンク一括の電圧調整を行うだけでなく、それから引き出されている高圧配電線１０の途中に自動電圧調整器１２を設けて電圧を持ち上げること等を行っており、従って電圧低下抑制のために設けられる機器が比較的多いという課題がある。
【００１２】
そこでこの発明は、各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことができる技術を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る分散電源連系システムは、（１）（ａ）分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備が配電系統に接続された構成の分散電源連系システムであって、（ｂ）前記複数の分散電源保有設備は第１群と第２群との２群に分類されていて、（ｃ）うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差は両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数はそれぞれ異なると共に前記配電系統の基本波周波数とも異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、（ｄ）前記第１群に属する各分散電源保有設備は、前記第１組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、（ｅ）前記第２群に属する各分散電源保有設備は、前記第２組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、（ｆ）かつ両群の各分散電源保有設備は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている、分散電源連系システムにおいて、（２）両群の各分散電源保有設備は、自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器をそれぞれ備えており、（３）両群の各分散電源保有設備の前記電流注入装置は、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの前記注入電流を前記配電系統にそれぞれ注入するものであり、（４）更に両群の各分散電源保有設備は、自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路をそれぞれ備えている、ことを特徴としている。
【００１４】
この分散電源連系システムの作用の概要は次のとおりである。
【００１５】
上記従来技術と同様に、同期制御装置による制御によって、同期信号ライン等を用いなくても、同一群内の同一周波数の複数の注入電流を同期させることができ、これによって、同期した注入電流の合計値に応じた大きさの注入周波数電圧が配電系統に発生する。
【００１６】
しかも、この発明では、各分散電源保有設備の電流注入装置は自設備の消費電力に応じた大きさの注入電流を配電系統に注入するので、配電系統に発生する上記注入周波数電圧の大きさは、同一群内の複数の分散電源保有設備の消費電力の合計値に応じた大きさになる。
【００１７】
従って、他群の分散電源保有設備の電流注入装置が注入する注入周波数の電圧を自設備の注入周波数電圧測定装置で測定することによって、他群の分散電源保有設備の消費電力の合計値を知ることができる。ひいては、自群と他群の分散電源保有設備のおおよその台数割合は予め分かっているので、第１群および第２群の分散電源保有設備の合計のおおよその消費電力を知ることができる。
【００１８】
そしてその合計の消費電力に応じて、第１群および第２群の全ての分散電源保有設備の遅相無効電力制御回路は、自設備の受電点の電圧の高低に拘わらず、自設備の分散電源から遅相無効電力（系統側から見て進相無効電力。この関係については後述する）を出力させる。これによって、配電系統の電圧低下を、全ての分散電源保有設備が協力して全体的に抑制することができる。
【００１９】
仮に、連系点の電圧が前記下限値を下回っている分散電源保有設備だけが遅相無効電力を出力するようにすると、通常は配電系統の末端に近いほど電圧低下が大きいので末端に近い分散電源保有設備ほど大きな遅相無効電力を出力しなければならなくなり、当該設備の負担が大きくなるだけでなく、出力できる遅相無効電力には自ずと限界があるので連系点の電圧を前記下限値以上にすることができないことが起こり、大きな不平等が生じる。この発明はこのような問題をも解決することができる。
【００２０】
この発明によれば、各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、上記のような作用によって、配電系統の電圧低下を、全ての分散電源保有設備が協力して全体的に抑制することができるので、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことが可能になる。
【００２１】
前記複数の分散電源保有設備には、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を備えている分散電源保有設備が含まれていても良い。
【００２２】
この発明に係る系統連系保護装置は、この発明に係る前記分散電源連系システムの前記配電系統に接続されて、前記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる後続の分散電源保有設備のための系統連系保護装置であって、当該後続の分散電源保有設備を自設備、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備の群を他群と呼ぶと、（ａ）自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器と、（ｂ）前記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数の電流組を含む注入電流であって、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、（ｃ）自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって、前記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置と、（ｄ）自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置と、（ｅ）自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路とを備えている、ことを特徴としている。
【００２３】
この系統連系保護装置の前記電流注入装置が前記第１組の注入電流を注入し、前記注入周波数電圧測定装置が前記第２組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する場合は、前記後続の分散電源保有設備は第１群の分散電源保有設備の一員となる。反対に、前記電流注入装置が前記第２組の注入電流を注入し、前記注入周波数電圧測定装置が前記第１組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する場合は、前記後続の分散電源保有設備は第２群の分散電源保有設備の一員となる。
【００２４】
前記系統連系保護装置は、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を更に備えていても良い。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、各分散電源保有設備内の分散電源を活用して、配電系統の電圧低下を、全ての分散電源保有設備が協力して全体的に抑制することができるので、配電系統の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことが可能になる。
【００２６】
しかも、全ての分散電源保有設備から遅相無効電力を出力して全ての分散電源保有設備が協力して電圧低下を抑制するので、一部の分散電源保有設備の負担が特に大きくなって不平等になるという問題をも解消することができる。
【００２７】
請求項３、６に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、単独運転監視装置によって、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出することができる。分散電源連系システムにおける主要な課題の一つに分散電源の単独運転検出があるけれども、この発明によれば、配電系統の電圧低下抑制と分散電源の単独運転検出とに、前記電流注入装置、注入周波数電圧測定装置および同期制御装置を兼用することができるので、そのぶん構成の簡素化を図ることができる。ひいては装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係る分散電源連系システムの一実施形態を示す単線接続図である。
【図２】各分散電源保有設備の構成の一例を示す図である。
【図３】この出願において配電系統の電圧低下を抑制する観点から採用している電力の表記方向を示す図である。
【図４】電流注入装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】注入周波数電圧測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】同期制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】遅相無効電力制御回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】複数の分散電源保有設備が配電系統に接続されている場合の、実施例による電圧低下抑制の概略例を示す図である。
【図９】シミュレーションに用いた分散電源連系システムのモデルを示す図である。
【図１０】シミュレーションにおいて、各分散電源保有設備の消費電力を変化させた一例を示す図である。
【図１１】図１０に示す消費電力変化の場合において、比較例として、各分散電源保有設備から遅相無効電力を供給しない場合の各連系点の電圧の変化の一例を示す図である。
【図１２】図１０に示す消費電力変化の場合において、実施例として、各分散電源保有設備が遅相無効電力制御を行った場合の各分散電源保有設備から供給する無効電力の変化の一例を示す図である。
【図１３】図１０に示す消費電力変化の場合において、実施例として、各分散電源保有設備が遅相無効電力制御を行った場合の各連系点の電圧の変化の一例を示す図である。
【図１４】単独運転監視装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】従来の分散電源連系システムの一例を示す単線接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（１）配電系統の電圧降下と、有効電力および無効電力の表記方向
まず、配電系統の電圧降下と、有効電力および無効電力の表記方向について説明する。
【００３０】
一般的な話として、系統電源と負荷との間にインピーダンスｒ＋ｊｘ（ｒは抵抗、ｘはリアクタンス）がありそこに電力が流れると、その間における電圧降下ΔＶは、受電端電圧を１［ｐｕ］とすると、次式で表される。
【００３１】
［数２］
ΔＶ＝Ｐ・ｒ＋Ｑ・ｘ ［ｐｕ］
ここで、Ｐは有効電力であり、系統側から見て負荷へ流入する方向が正である。Ｑは無効電力であり、系統側から見て遅れ無効電力が正、進み無効電力が負である。
【００３２】
上記から分かるように、系統側から見て進み無効電力（負のＱ）を供給すると、数２の右辺の第２項は負になるので、電圧降下ΔＶを小さくして配電系統の電圧低下を抑制することができる。
【００３３】
これを、図１に示す分散電源連系システムにおいて、負荷を有する分散電源保有設備２０側から見て言えば、見る方向が系統側からとは反対になって進みと遅れが逆転するので、分散電源保有設備２０から遅れ無効電力（遅相無効電力）を供給すると、電圧降下ΔＶを小さくして配電系統の電圧低下を抑制することができる。本発明はこの原理を利用するものである。なお、見る方向が反対になると、進みと遅れが逆転することは、この技術分野において公知である（例えば下記の非特許文献１の３１頁参照）。
【００３４】
非特許文献１：「系統連系規程」、ＪＥＡＣ ９７０１−２００６、社団法人日本電気協会 系統連系専門部会、平成１８年８月３０日第４版第２刷発行
【００３５】
以上のことを踏まえて、この出願において配電系統の電圧低下を抑制する観点から採用している電力の表記方向を図３にまとめて示す。また、これ以降の説明において、特に断わりがない場合は、有効電力（消費電力）Ｐは配電系統１側から見たものであり、遅相無効電力Ｑは分散電源保有設備２０側から見たものである。
【００３６】
（２）分散電源連系システム全体について
図１は、この発明に係る分散電源連系システムの一実施形態を示す単線接続図である。簡単に言えば、図１５に示した従来の分散電源連系システムとは、各分散電源保有設備２０の構成が異なる。またこの発明の効果の例として、前述した自動電圧調整器１２を省略している。
【００３７】
この分散電源連系システムは、分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備２０が配電系統１に接続された構成をしている。より具体的には、配電系統１は、この実施形態では、上位系統２に変電所４の変圧器６および遮断器８を介して高圧配電線１０が接続され、この高圧配電線１０に配電用変圧器１４を介して低圧配電線１６が接続された構成をしていて、この低圧配電線１６に各分散電源保有設備２０が接続されている。例えば、多数の分散電源保有設備２０が高い密度で接続されている（これを低圧高密度連系と言う）。
【００３８】
高圧配電線１０の電圧は例えば６．６ｋＶ、低圧配電線１６の電圧は例えば１０５Ｖであるが、これらに限られるものではない。各配電用変圧器１４は、例えば６６００Ｖ／１０５Ｖの柱上変圧器である。
【００３９】
変電所４の変圧器６は、この実施形態では従来例と同様に、自動電圧調整機能付きの変圧器（例えば負荷時タップ切換変圧器）であり、これによって当該変圧器６のバンク一括の電圧調整を行うことができる。
【００４０】
この実施形態のように、一つの配電用変圧器１４に複数の分散電源保有設備２０が接続されていても良い。より具体的には、一つの低圧配電線１６に、例えば図８、図９に示す例のように、複数の分散電源保有設備２０が上流側から下流側に向けて間隔をあけて順に並んで接続されていても良く、このようなものがより現実に近い。
【００４１】
各分散電源保有設備２０の構成の一例を図２に示す。この分散電源保有設備２０は、負荷（構内負荷）２９、分散電源２８およびスイッチ２２を有していて、連系点１８において、低圧配電線１６に接続されている。
【００４２】
この分散電源保有設備２０は、更に、配電系統１（具体的にはその低圧配電線１６）に後述する注入周波数の注入電流Ｉinj を注入する電流注入装置４０と、連系点１８における電圧Ｖd に含まれている注入周波数の電圧Ｖinj を測定する注入周波数電圧測定装置６０と、うなりの同期制御を行う同期制御装置５０と、配電系統１から受電している消費電力Ｐを測定する消費電力測定器７０と、分散電源２８から遅相無効電力Ｑを出力させる制御を行う遅相無効電力制御回路８０とを備えている。これら４０、５０、６０、８０の構成の例は後述する。また単独運転監視装置３０についても後述する。
【００４３】
連系点１８の電圧Ｖd の測定のために、必要に応じて計器用変圧器を設けても良い。分散電源２８からの出力電流Ｉout は、この例では計器用変流器２３を用いて測定される。
【００４４】
分散電源２８は、この実施形態では、太陽電池２７と、その出力を交流電力に変換するインバータ（逆変換装置）２４とを有している。即ち、太陽光発電設備（略称ＰＶ）である。但しこれに限られるものではなく、他の例は後述する。
【００４５】
インバータ２４は、直流電力／交流電力の変換を行うインバータ部２５と、それを制御して、当該インバータ２４から出力する電力（具体的には上記遅相無効電力Ｑおよび有効電力等）等の制御を行う制御回路２６とを有している。制御回路２６には、当該インバータ２４の出力電流Ｉout 、連系点１８の電圧Ｖd 、遅相無効電力制御回路８０からの後述する遅相無効電力指令値Ｑcom 等が供給される。
【００４６】
インバータ２４には、公知のインバータ（例えば非特許文献１の１６−１７頁参照）を利用することができる。制御回路２６によって、インバータ２４から出力する遅相無効電力Ｑおよび有効電力等を制御する技術には、公知の技術（例えば特開平７−４６８５２号公報、特開平１１−３４６４４１号公報、特開平６−５４５４５号公報参照）を利用することができる。
【００４７】
この分散電源連系システムでは、複数の分散電源保有設備２０は、この実施形態のように低圧配電線１６に接続されている場合は、配電用変圧器１４単位で２群に分類されている。即ち、同じ配電用変圧器１４に接続されるものは同一群にするという条件の下で第１群と第２群との２群に分類されている。他群に属する分散電源保有設備２０全体からの注入電流との間で同期を取りやすくするためである。
【００４８】
第１群および第２群を構成する分散電源保有設備２０の数は、それぞれ、少なくとも２台ずつ以上あれば良い。分散電源連系システムを構築した後に、第１群および／または第２群を構成する分散電源保有設備２０の数を変更（増加または減少）しても良い。
【００４９】
そしてこの分散電源連系システムは、先に数１、表１にも示したように、うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差Δｆは両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22はそれぞれ異なる第１組および第２組の注入周波数を用いる。
【００５０】
この四つの周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22は、いずれも、配電系統１の基本波周波数（例えば６０Ｈｚ）とは異なる周波数にする。当該基本波周波数と区別（分離）を容易にするためである。各組を成す周波数は、うなりを生じさせる程度に互いに近い周波数にする。周波数差Δｆは、うなりの周波数でもある。
【００５１】
なお、この出願では、符号に添字１１を有する物理量（周波数等）と添字１２を有する物理量とが第１組を示し、添字２１を有する物理量と添字２２を有する物理量とが第２組を示している。
【００５２】
上記四つの周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22を、それらと一定の関係（即ち、ω＝２πｆの関係）にある四つの角周波数ω11、ω12、ω21、ω22で表しても良いし、配電系統１の基本波に対する四つの次数で表しても良い。
【００５３】
上記第１組および第２組の注入周波数を構成する各注入周波数は、いずれも、配電系統１の基本波周波数の１倍よりも大きい非整数倍（即ち帯小数倍）の周波数にするのが好ましい。そのようにすると、配電系統１に本来は存在しない（存在しても極めて僅かな）、基本波周波数の非整数倍の周波数を用いることになるので、注入電流による電圧を測定することが容易になる。即ち、ＳＮ比が良くなる。その結果、後述する電流注入装置４０の小容量化を図ることができる。
【００５４】
例えば、上記四つの周波数ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22は、それぞれ、１３２Ｈｚ（２．２次）、１４４Ｈｚ（２．４次）、１５６Ｈｚ（２．６次）、１６８Ｈｚ（２．８次）である。括弧内は、配電系統１の基本波（例えば６０Ｈｚ＝１次）に対する次数で表したものである。以下における実施形態では、全て、ここに例示した周波数を用いている。但しこれに限られるものではない。
【００５５】
第１群に属する各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、自設備が接続された低圧配電線１６に上記第１組の周波数ｆ11、ｆ12の電流組を含む注入電流Ｉinj を注入し、同分散電源保有設備２０の注入周波数電圧測定装置６０は、自設備の連系点１８における電圧Ｖd に含まれている電圧であって上記第２組の注入周波数ｆ21、ｆ22の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧Ｖinj を測定する。
【００５６】
第２群に属する各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、自設備が接続された低圧配電線１６に上記第２組の周波数ｆ21、ｆ22の電流組を含む注入電流Ｉinj を注入し、同分散電源保有設備２０の注入周波数電圧測定装置６０は、自設備の連系点１８における電圧Ｖd に含まれている電圧であって上記第１組の注入周波数ｆ11、ｆ12の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧Ｖinj を測定する。
【００５７】
両群の各分散電源保有設備２０の同期制御装置５０は、自設備から注入する注入電流Ｉinj を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流Ｉinj が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０から注入する注入電流Ｉinj の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる。
【００５８】
従ってこの分散電源連系システムも、自設備２０の注入電流Ｉinj が生じさせるうなりと、他群の注入電流Ｉinj が生じさせるうなりとを同期させることを利用して、同一の群に属する複数の分散電源保有設備２０から配電系統１に注入する同一周波数の複数の注入電流をそれぞれ同期させることができる。従って同期信号ラインや外部同期信号源を用いなくて済む。
【００５９】
しかも、上記のように複数の注入電流を同期させることによって、個々の分散電源保有設備２０の電流注入装置４０から注入する注入電流が小さくても、それらの電流が加算されるので、同一群全体として見れば、それから大きな注入電流を配電系統１に注入することができる。その結果、各分散電源保有設備２０を構成する電流注入装置４０の容量が小さくて済む。しかも、大きな注入電流によって、配電系統１に注入周波数の大きな電圧を発生させることが可能になるので、各注入周波数電圧測定装置６０による注入周波数電圧測定の精度、信頼性等を高めることができる。この効果は、同一群に属する分散電源保有設備２０の数が多くなるほど高まる。即ち、分散電源保有設備２０が配電系統１に高密度連系されている場合に、より大きな効果を発揮する。
【００６０】
消費電力測定器７０は、配電系統１から受電（買電）している、即ち配電系統１側から分散電源保有設備２０に流入する上記消費電力（有効電力）Ｐを測定して、その測定結果を電流注入装置４０に与える。この消費電力Ｐは、基本的には、負荷２９が消費するものである。消費電力測定器７０は、例えば電力計である。
【００６１】
なお、分散電源保有設備２０から配電系統１側へ向かう有効電力の流れ（これは逆潮流と呼ばれる）がある連系の場合は、逆潮流に対しては上記消費電力測定器７０の測定値は０となる。逆潮流の電力は、上記消費電力測定器７０とは別の電力計で測定される。
【００６２】
また、両群の各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は、従来の電流注入装置と違って、自設備２０の消費電力測定器７０が測定する消費電力Ｐに応じた（この実施形態では比例した）大きさの注入電流Ｉinj を配電系統１に注入する。
【００６３】
更に両群の各分散電源保有設備２０の遅相無効電力制御回路８０は、自設備２０の分散電源２８を制御して、より具体的にはその制御回路２６に遅相無効電力指令値Ｑcom を与えて、自設備の注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数電圧Ｖinj に応じた（この実施形態では比例した）大きさの遅相無効電力Ｑを自設備の分散電源２８から出力させる。
【００６４】
この分散電源連系システムにおける配電系統１の電圧低下抑制作用を説明すると次のとおりである。
【００６５】
前述したように、同期制御装置５０による制御によって、同期信号ライン等を用いなくても、同一群内の複数の分散電源保有設備２０から配電系統１に注入する同一周波数の複数の注入電流を同期させることができ、これによって、同期した注入電流の合計値に応じた（具体的には比例した）大きさの注入周波数電圧Ｖinj が配電系統１に発生する。
【００６６】
しかも、前述したように、各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０は自設備の消費電力Ｐに応じた大きさの注入電流Ｉinj を配電系統１に注入するので、配電系統１に発生する上記注入周波数電圧Ｖinj の大きさは、同一群内の複数の分散電源保有設備２０の消費電力Ｐの合計値Ｐ1totalに応じた（具体的には比例した）大きさになる。これを簡単に式で表すと次式となる。Ｋ1 は係数であり、これは具体的には配電系統１のインピーダンスに比例した係数である。
【００６７】
［数３］
Ｖinj ＝Ｋ1 ・Ｐ1total
【００６８】
従って、他群の分散電源保有設備２０の電流注入装置４０が注入する注入周波数の電圧Ｖinj を自設備の注入周波数電圧測定装置６０で測定することによって、他群全体の消費電力の合計値Ｐ1totalを知ることができる。これを式で表すと、上記数３を変形して次式となる。
【００６９】
［数４］
Ｐ1total＝（１／Ｋ1 ）・Ｖinj
【００７０】
一方、自群全体と他群全体の分散電源保有設備２０のおおよその台数割合は、当該分散電源連系システムの構成内容によって予め分かっている。換言すれば、両群全体の中の他群の分散電源保有設備２０のおおよその台数割合Ｒ1 は予め分かっている。例えば、高密度集中連系で分散電源保有設備２０の数が多い場合は、第１群と第２群とはほぼ同数設置されていると見ることができるので、上記台数割合Ｒ1 は約０．５である。
【００７１】
また、第１群の分散電源保有設備２０全体と第２群の分散電源保有設備２０全体の消費電力の割合は、同じ時刻では、概ね上記台数割合Ｒ1 に等しいと言うことができる。これは、個々の分散電源保有設備２０を見れば消費電力に差があるとしても、群全体としては消費電力が平滑化（平均化）されるからである。
【００７２】
従って、上記数４に示した他群全体の消費電力の合計値Ｐ1totalを上記台数割合Ｒ1 で逆算すれば、そのときの両群全体のおおよその消費電力Ｐ2totalを知ることができる。これを式で示すと次式となる。Ｋ2 は係数である。
【００７３】
［数５］
Ｐ2total＝（１／Ｒ1 ）・Ｐ1total
＝（１／Ｋ1 Ｒ1 ）・Ｖinj
＝Ｋ2 ・Ｖinj
【００７４】
上記両群全体の消費電力Ｐ2totalに応じて（例えば比例して）、第１群および第２群の全ての分散電源保有設備２０の遅相無効電力制御回路８０は、自設備の連系点１８の電圧Ｖd の高低に拘わらず、自設備の分散電源２８から遅相無効電力Ｑを平等に出力させる。これを式で表すと次式となる。Ｋ3 、Ｋ4 （＝Ｋ3 ・Ｋ2 ）は係数である。従ってこの係数Ｋ4 を、当該分散電源連系システムの構成に応じて予め決めておいて、それを遅相無効電力制御回路８０に設定、保存すれば良い。
【００７５】
［数６］
Ｑ＝Ｋ3 ・Ｐ2total
＝Ｋ3 ・Ｋ2 ・Ｖinj
＝Ｋ4 ・Ｖinj
【００７６】
遅相無効電力Ｑを、上記のように両群全体の消費電力Ｐ2totalに応じた量、具体的には数６に示すように注入周波数電圧Ｖinj に応じた（例えば比例した）量にすることによって、遅相無効電力Ｑを適度なものにすることができる。遅相無効電力Ｑが多過ぎると、両群の各分散電源保有設備２０の電流注入装置４０から出力する遅相無効電力が不必要に多過ぎることになるので、不経済である。遅相無効電力Ｑが少な過ぎると、遅相無効電力出力による電圧低下抑制効果が小さくなる。
【００７７】
但し上記説明からも分かるように、遅相無効電力Ｑは必ずしも厳密に定める必要はないので、上記台数割合Ｒ1 および上記両群全体の消費電力Ｐ2totalを必ずしも厳密に知る必要はなく、ひいては上記係数Ｋ4 を必ずしも厳密に定める必要はなく、ある程度の範囲に入っていれば良い。
【００７８】
両群の分散電源保有設備２０から上記遅相無効電力Ｑを配電系統１に供給することによって、配電系統１の電圧低下を、全ての分散電源保有設備２０が平等に協力して全体的に抑制することができる。遅相無効電力Ｑの供給によって配電系統１の電圧降下ΔＶを小さくして電圧低下を抑制することができることは、先に数２、図３を参照して説明したとおりである。
【００７９】
上記電圧低下抑制効果の概略例を図８を参照して説明すると、配電系統１（この例では低圧配電線１６）の電圧が、従来技術では二点鎖線Ｌ1 で示すように低下していたのを、この分散電源連系システムによれば、実線Ｌ2 で示す例のように、電圧を全体的に持ち上げて電圧低下を抑制することができる。
【００８０】
仮に、連系点１８の電圧Ｖd が前記下限値（例えば９５Ｖ）を下回っている分散電源保有設備２０だけが遅相無効電力Ｑを出力するようにすると、通常は図８に示す例のように配電系統１の末端に近いほど電圧低下が大きいので末端に近い分散電源保有設備２０ほど大きな遅相無効電力Ｑを出力しなければならなくなり、当該設備２０の負担が大きくなる（例えば、遅相無効電力Ｑは分散電源２８におけるロスを増加させる）だけでなく、出力できる遅相無効電力Ｑには自ずと限界があるので連系点１８の電圧Ｖd を前記下限値以上にすることができないことが起こり、大きな不平等が生じる。この発明に係る分散電源連系システムはこのような問題をも解決することができる。
【００８１】
この分散電源連系システムによれば、各分散電源保有設備２０内の分散電源２８を活用して、上記のような作用によって、配電系統１の電圧低下を、全ての分散電源保有設備２０が平等に協力して全体的に抑制することができるので、配電系統１の電圧低下抑制のために従来設けられていた機器を減らすことが可能になる。例えば、図１に示す例のように、高圧配電線１０の途中に従来設けられていた自動電圧調整器１２（図１５参照）や、それと同様の機能を有する電圧調整器等を省くことが可能になる。
【００８２】
（３）分散電源保有設備２０の構成要素の具体例
以下の説明では、第１群の分散電源保有設備２０の構成要素（即ち、第１組の注入周波数ｆ11、ｆ12の電流組Ｉ11、Ｉ12を含む注入電流Ｉinj を注入し、第２組の注入周波数ｆ21、ｆ22の電圧Ｖ21、Ｖ22を測定するもの）を例にしているが、第２群の分散電源保有設備２０の構成要素も、周波数の組が反対になる以外は、以下に説明するものと同じである。
【００８３】
なお、注入電流Ｉinj 、電圧Ｖ11、Ｖ12、Ｖ21、Ｖ22等は、時間的に変化する（即ち時間ｔによって変化する）物理量であるが、この出願では特に必要がない限り、時間的に変化する量であることを表す（ｔ）や、ベクトル量であることを表す符号は省略している。
【００８４】
上記電流注入装置４０の構成の一例を図４に示す。この電流注入装置４０は、クロック装置４２、位相発生器４３、４４、注入信号発生器４５、４６、加算器４７、増幅器４１、掛算器４８および注入電流形成器４９を備えている。増幅器４１および掛算器４８を有している以外は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。
【００８５】
クロック装置４２は、時刻ｔを表す信号を発生してそれを位相発生器４３、４４に与える。
【００８６】
位相発生器４３、４４は、上記時刻ｔ、一致位相θe および同期制御装置５０から与えられる位相一致時刻Ｔe を用いて、数７に示す位相θ11、θ12をそれぞれ発生させる。両位相θ11、θ12は、図６に示す同期制御装置５０にも供給される。
【００８７】
位相一致時刻Ｔe は、図６を参照して説明する自設備うなりの位相Δθinj が０度となる時刻（即ち、組を成す電流Ｉ11、Ｉ12の位相が一致する時刻）である。一致位相θe は、自設備うなりの位相Δθinj が０度となる時刻Ｔe での組を成す電流Ｉ11、Ｉ12の位相が一致するときの位相であり、同一群内で共通の値（例えば０度）にする。ω11＝２πｆ11、ω12＝２πｆ12である。
【００８８】
［数７］
θ11＝ω11・（ｔ−Ｔe ）＋θe
θ12＝ω12・（ｔ−Ｔe ）＋θe
【００８９】
注入信号発生器４５、４６は、上記各位相を用いて、数８に示す正弦波交流信号Ｓ11、Ｓ12をそれぞれ発生させる。Ｓ11p 、Ｓ12p は、それぞれの振幅のピーク値である。
【００９０】
［数８］
Ｓ11＝Ｓ11p・ｓｉｎθ11
Ｓ12＝Ｓ12p・ｓｉｎθ12
【００９１】
加算器４７は、両注入信号発生器４５、４６からの信号を加算して、注入信号Ｓinj （＝Ｓ11＋Ｓ12）を形成して出力する。
【００９２】
増幅器４１は、上記消費電力測定器７０から与えられる消費電力Ｐに係数Ｋinj を掛けた信号Ｋinj・Ｐを出力し、掛算器４８は増幅器４１からの信号と加算器４７からの注入信号Ｓinj とを掛けた信号Ｓinj・Ｋinj・Ｐを出力する。
【００９３】
注入電流形成器４９は、例えば増幅器であり、掛算器４８から与えられる信号を増幅して、数９に示す注入電流Ｉinj を出力する。Ｉ11p 、Ｉ12p は、それぞれのピーク値であり、数１０で表される。
【００９４】
［数９］
Ｉinj ＝Ｉ11p・ｓｉｎθ11＋Ｉ12p・ｓｉｎθ12
＝Ｉ11＋Ｉ12
【００９５】
［数１０］
Ｉ11p ＝Ｓ11p・Ｋinj・Ｐ
Ｉ12p ＝Ｓ12p・Ｋinj・Ｐ
【００９６】
以上のような構成および作用によって、電流注入装置４０は、自設備２０の消費電力測定器７０が測定する消費電力Ｐに応じた（この例では比例した）大きさの注入電流Ｉinj を出力してそれを配電系統１に注入することができる。
【００９７】
係数Ｋinj は、上記注入電流Ｉinj の注入によって、他群に属する分散電源保有設備２０の連系点１８における電圧Ｖd に含まれる注入周波数電圧Ｖinj の含有率が所望程度（例えば０．０２％程度）になる値を選定すれば良い。一例を挙げると、消費電力Ｐの最大値が４ｋＷの場合に、注入電流形成器４９から０．４Ａの注入電流Ｉinj を出力するような値にすれば良い。但しこの値に限定されるものではない。
【００９８】
上記注入周波数電圧測定装置６０の構成の一例を図５に示す。この注入周波数電圧測定装置６０は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。
【００９９】
この注入周波数電圧測定装置６０は、その出力を同期制御装置５０でも用いるようにして構成の簡素化を図ると共に、ノイズの影響をより受けにくくして（即ちＳＮ比をより高めて）測定の精度、信頼性等をより高めるために、上記第１組を成す二つの注入周波数ｆ11、ｆ12の電圧Ｖ11、Ｖ12の両方を測定するように構成されているが、それに限られるものではない。
【０１００】
この注入周波数電圧測定装置６０は、Ａ／Ｄ変換器６２、離散フーリエ変換器６４、６５、絶対値演算器６６、６７および平均値演算器６８を備えている。
【０１０１】
Ａ／Ｄ変換器６２は、上記連系点１８の電圧Ｖd をディジタル信号に変換して離散フーリエ変換器６４、６５に与える。
【０１０２】
離散フーリエ変換器６４、６５は、Ａ／Ｄ変換器６２からの信号を離散フーリエ変換して、上記注入周波数ｆ21、ｆ22の電圧Ｖ21、Ｖ22をそれぞれ抽出して出力する。両電圧Ｖ21、Ｖ22は、図６に示す同期制御装置５０にも供給される。
【０１０３】
絶対値演算器６６、６７は、上記電圧Ｖ21、Ｖ22の絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜をそれぞれ演算して出力し、平均値演算器６８は、次式に従って上記二つの絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜の平均値を演算して、それを注入周波数電圧Ｖinjaとして出力する。
【０１０４】
［数１１］
Ｖinja＝（｜Ｖ21｜＋｜Ｖ22｜）／２
【０１０５】
なお、図２においては、包括的に、注入周波数電圧測定装置６０から注入周波数電圧Ｖinj を出力するように図示しているけれども、この注入周波数電圧Ｖinj は、より具体的には、図５に示す例の場合は、単独運転監視装置３０に供給するものが上記二つの絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜であり、遅相無効電力制御回路８０に供給するものが平均化処理された上記注入周波数電圧Ｖinjaである。
【０１０６】
上記同期制御装置５０の構成の一例を図６に示す。この同期制御装置５０は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。
【０１０７】
この同期制御装置５０は、位相演算器５２、減算器５４、５６および位相一致時刻発生器５８を備えている。
【０１０８】
位相演算器５２は、注入周波数電圧測定装置６０から与えられる二つの電圧Ｖ21、Ｖ22の商を取り、かつその商の偏角ａｒｇを取り出して、次式で表される他群うなりの位相Δθm を演算して出力する。
【０１０９】
［数１２］
Δθm ＝ａｒｇ（Ｖ12／Ｖ11）＝θ12−θ11
【０１１０】
減算器５４は、電流注入装置４０から与えられる二つの位相θ11、θ12の差を求めて、次式で表される自設備うなりの位相Δθinj を演算して出力する。
【０１１１】
［数１３］
Δθinj ＝θ12−θ11
【０１１２】
減算器５６は、位相演算器５２から与えられる他群うなりの位相Δθm と減算器５４から与えられる自設備うなりの位相Δθinj との差であるうなり位相差ｄθを次式に従って演算して出力する。
【０１１３】
［数１４］
ｄθ＝Δθm −Δθinj
【０１１４】
位相一致時刻発生器５８は、減算器５６から与えられるうなり位相差ｄθに基づいて次式で表される積分を行って、前述した位相一致時刻Ｔe を演算して出力する。Ｋは係数である。
【０１１５】
［数１５］
Ｔe ＝∫Ｋ・ｄθ（ｔ）
【０１１６】
そしてこの同期制御装置５０は、上記位相一致時刻Ｔe を電流注入装置４０（より具体的にはその位相発生器４３、４４）に与えることによって、組を成す位相θ11、θ12を、自設備うなりの位相Δθinj に対して同一群内で共通した一定の位相関係（即ち一致位相θe ）に保ちつつ、それらの位相θ11、θ12を進めたり遅らせたりして、自設備うなりの位相Δθinj を他群うなりの位相Δθm に同期させることができる。
【０１１７】
上記遅相無効電力制御回路８０の構成の一例を図７に示す。この遅相無効電力制御回路８０は、増幅器８２を備えている。
【０１１８】
増幅器８２は、注入周波数電圧測定装置６０から与えられる上記注入周波数電圧Ｖinjaに所定の定数Ｋq を掛けて、次式で表される遅相無効電力指令値Ｑcom を演算して出力する。これが前記数６をより具体化したものである。係数Ｋq は上記係数Ｋ4 に相当する。この係数Ｋq は、例えば１×１０5 であるが、これに限られるものではない。
【０１１９】
［数１６］
Ｑcom ＝Ｋq ・Ｖinja
【０１２０】
そして、この遅相無効電力指令値Ｑcom を分散電源２８（具体的にはそのインバータ２４、より具体的にはその制御回路２６）に与えて、当該分散電源２８から出力する遅相無効電力Ｑを当該指令値Ｑcom の値に制御する。これによって、自設備の注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数電圧Ｖinjaに応じた（この例では比例した）大きさの遅相無効電力Ｑを自設備の分散電源２８から出力させることができる。
【０１２１】
なお、上記遅相無効電力指令値Ｑcom によって、インバータ２４から出力する遅相無効電力Ｑを当該指令値Ｑcom と実質的に同じ値に制御する技術には、例えば上記特開平７−４６８５２号公報、特開平１１−３４６４４１号公報、特開平６−５４５４５号公報等に記載されている公知の技術を利用することができる。
【０１２２】
（４）電圧低下抑制のシミュレーション結果
図９に示すように、前記配電系統１の低圧配電線１６に５台の分散電源保有設備２０（上流側から１号〜５号）が接続されているモデルを用いて、低圧配電線１６の電圧低下抑制制御のシミュレーションを行った。
【０１２３】
シミュレーションの条件として、高圧配電線１０の電圧Ｖs を配電用変圧器１４の２次側（低圧側）に換算した電圧を９９Ｖとした。配電用変圧器１４の容量を２０ｋＶＡ、そのインピーダンスを０．０１６＋ｊ０．０２１Ωとした。低圧配電線１６の各区間のインピーダンスＺ1 を（０．０１１＋ｊ０．０１２）／４Ωとした。
【０１２４】
５台の分散電源保有設備２０は、全て同一群に属するものとした。各分散電源保有設備２０内の負荷（図２中の負荷２９に相当）は抵抗負荷（即ち力率１）とし、その最大消費電力を４ｋＷとした。そして、図１０に示すように、１号〜５号の分散電源保有設備２０（これを１号機〜５号機と簡略化して呼ぶ場合がある）の消費電力Ｐ1 〜Ｐ5 を、いずれも時刻０秒から１ｋＷ／秒で増加させて、４秒後以降は４ｋＷに固定した。
【０１２５】
他群の分散電源保有設備も、自群と同数あり自群と同様に消費電力を増大させるものとして、その際の他群の分散電源保有設備の注入電流による上記注入周波数電圧Ｖinj を模擬するために、各分散電源保有設備２０が測定する連系点電圧Ｖd 中の注入周波数電圧Ｖinj を時刻０秒から０．００５％／秒で増大させ、４秒以降は０．０２％に固定した。％は標準電圧１００Ｖに対する割合である。また、上記数１６中の係数Ｋq は、上記注入周波数電圧Ｖinj が０．０２％のときに、遅相無効電力Ｑが２ｋＶａｒとなる係数（即ち１×１０5 ）とした。
【０１２６】
そして上記のような消費電力変化の場合の各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5等を測定した。それを以下に説明する。
【０１２７】
比較例として、各分散電源保有設備２０から遅相無効電力Ｑを供給しない場合（即ち従来の分散電源保有設備２００と同じ場合）の各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5の変化の一例を図１１に示す。１号機、２号機の連系点１８の電圧Ｖd1、Ｖd2は、４秒後の時点でも前記下限値（９５Ｖ）以上あるが、それよりも下流側になるほど連系点１８の電圧低下が大きく、５号機の連系点１８の電圧Ｖd5は約３．５秒の時点ｔ1 で、４号機の連系点１８の電圧Ｖd4は約３．６秒の時点ｔ2 で、３号機の連系点１８の電圧Ｖd3は約３．８秒の時点ｔ3 で、いずれも下限値９５Ｖを下回っている。
【０１２８】
実施例として、図１０に示す消費電力変化の場合において、各分散電源保有設備２０が上記遅相無効電力制御回路８０に相当するものによって遅相無効電力Ｑの制御を行った場合の、１号〜５号の分散電源保有設備２０から供給する無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 の変化を図１２に示し、各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5の変化を図１３に示す。なお、図１２において無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 が負（進み）になっているのは、このシミュレーションでは系統側から見たものを示しているからである（図３およびその説明参照）。
【０１２９】
図１２に示すように、１号〜５号の分散電源保有設備２０は、平等に無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 を出力している。これによって、全ての分散電源保有設備２０が協力して、低圧配電線１６の電圧低下を全体的に抑制しているのである。４秒後以降では、皆平等に２ｋＶａｒの無効電力Ｑ1 〜Ｑ5 を出力している。
【０１３０】
図１３に示すように、各連系点１８の電圧Ｖd1〜Ｖd5の低下が抑制されており、しかも末端の５号機の連系点１８の電圧Ｖd5でも、４秒後以降も下限値９５Ｖよりも大きい電圧が維持されている。
【０１３１】
上記シミュレーションによって、実施例のように遅相無効電力Ｑの制御を行うことによって、低圧配電線１６の電圧低下を、全ての分散電源保有設備２０が協力して全体的に抑制することができることが確かめられた。
【０１３２】
（５）分散電源２８の他の例
分散電源２８は、上記例の太陽光発電設備以外のものでも良い。例えば、インバータを用いる例を挙げると、分散電源２８は、燃料電池と上記インバータ２４のようなインバータとを有する燃料電池発電設備等でも良い。その場合の上記遅相無効電力制御回路８０による当該分散電源２８（より具体的にはそのインバータ）の制御は前記と同様である。
【０１３３】
あるいは、交流発電機を有していてインバータを用いない例を挙げると、分散電源２８は、コージェネレーション発電設備、風力発電設備等でも良い。上記遅相無効電力制御回路８０からの遅相無効電力指令値Ｑcom に応答して、交流発電機から出力する遅相無効電力を指令値に制御する技術は、公知の技術（例えば特開平１０−１９１５６９号公報、特開平８−２２３８０９号公報参照）を利用することができる。簡単に説明すれば、交流発電機の界磁を制御して出力電圧の大きさを制御することによって、遅相無効電力を制御することができる。
【０１３４】
（６）単独運転監視装置３０の説明
上記複数の分散電源保有設備２０には、自設備の注入周波数電圧測定装置６０が測定する注入周波数の電圧Ｖinj を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源２８が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置３０を備えている分散電源保有設備２０が含まれていても良い。単独運転とは、変電所４の遮断器８が開放されて上位系統２からの電力供給がない状態において、分散電源保有設備２０内の分散電源２８だけで発電を継続して配電系統１に電力を供給している状態を言う。このような単独運転を防止する必要があることは、例えば上記非特許文献１の４２−５７頁にも記載されている。
【０１３５】
上記単独運転監視装置３０の構成の一例を図１４に示す。この単独運転監視装置３０は、特許文献１に記載の技術とほぼ同様のものである。この単独運転監視装置３０は、判定器３６、３７、ＡＮＤ回路３８および継続時間判定器３９を備えている。
【０１３６】
判定器３６、３７は、それぞれ、注入周波数電圧測定装置６０から与えられる上記注入周波数電圧の絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜を所定の判定値Ｊ1 、Ｊ2 と比較して、絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜が判定値Ｊ1 、Ｊ2 を超えれば、検出信号Ｓ1 、Ｓ2 をそれぞれ出力する。
【０１３７】
両判定値Ｊ1 、Ｊ2 は、互いに同じ値にしても良いし、異なる値にしても良い。例えば、単独運転が発生していない状態、即ち連系運転時（換言すれば系統健全時）の絶対値｜Ｖ21｜、｜Ｖ22｜の２〜３倍程度にそれぞれ設定しておけば良い。
【０１３８】
ＡＮＤ回路３８は、両検出信号Ｓ1 、Ｓ2 の論理積を取り、両信号Ｓ1 、Ｓ2 が共に出力されているときに検出信号Ｓ3 を出力する。
【０１３９】
自設備２０の分散電源２８が単独運転になると、自設備２０の連系点１８から見た配電系統１のアドミタンスが小さくなって上記注入周波数の電圧Ｖ21、Ｖ22が上昇するので、検出信号Ｓ3 が出力される。
【０１４０】
上記検出信号Ｓ3 を単独運転検出信号としてこの単独運転監視装置３０からそのまま出力するよりも、この例のように、継続時間判定器３９によって、検出信号Ｓ3 が所定の継続確認時間Ｔ0 継続していることを判定して継続したときに単独運転検出信号Ｓ4 を出力するようにするのが好ましい。そのようにすると、単独運転以外の何らかの原因による電圧Ｖd 等の瞬時の変動による誤検出を防止することができる。この継続確認時間Ｔ0 は、それを長くすると、その分、単独運転検出が遅くなるので、例えば０．０５秒程度にすれば良い。この例ではこの単独運転検出信号Ｓ4 の出力によって、単独運転監視装置３０は、最終的に、それが設けられている自設備２０内の分散電源２８が単独運転になったことを検出したことになる。
【０１４１】
単独運転監視装置３０による単独運転検出後に分散電源２８の解列を行うには、例えば、上記単独運転検出信号Ｓ4 によって図２に示すスイッチ２２を開放すれば良い。
【０１４２】
なお、この例の単独運転監視装置３０のように、一組の注入周波数の両方の注入周波数の電圧を測定して検出信号Ｓ1 、Ｓ2 のＡＮＤ条件で検出信号Ｓ3 、単独運転検出信号Ｓ4 を出力するようにすると、単独運転検出を慎重に行って誤検出をより確実に防止することができるので好ましいけれども、いずれか一方の注入周波数の電圧のみを測定して単独運転検出を行うようにしても良い。
【０１４３】
分散電源保有設備２０が単独運転監視装置３０をも備えていることによって、配電系統１の電圧低下抑制と分散電源２８の単独運転検出とに、前記電流注入装置４０、注入周波数電圧測定装置６０および同期制御装置５０を兼用することができるので、そのぶん構成の簡素化を図ることができる。ひいては装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【０１４４】
（７）系統連系保護装置１００の説明
各分散電源保有設備２０内の上記電流注入装置４０、同期制御装置５０、注入周波数電圧測定装置６０、消費電力測定器７０および遅相無効電力制御回路８０に着目すれば、これらの装置４０、５０、６０、７０および８０は、当該分散電源保有設備２０用の、電圧低下抑制機能を有する系統連系保護装置１００（図２参照）を構成している、と言うことができる。換言すれば、各分散電源保有設備２０は、上記電流注入装置４０、同期制御装置５０、注入周波数電圧測定装置６０、消費電力測定器７０および遅相無効電力制御回路８０を有する系統連系保護装置１００をそれぞれ備えている、と言うことができる。
【０１４５】
この系統連系保護装置１００は、上述したように、上記単独運転監視装置３０を更に備えていても良い。その場合は、各系統連系保護装置１００は、自設備２０内の分散電源２８の単独運転を検出する単独運転検出機能をも有していることになる。
【０１４６】
分散電源２８がインバータ２４を有している場合は、このインバータ２４と系統連系保護装置１００とを一体にして、パワーコンディショナ（略称ＰＣＳ）と呼ばれる装置にしても良い。消費電力測定器７０はパワーコンディショナとは別に設けても良い。
【０１４７】
（８）後続の分散電源保有設備用の系統連系保護装置
前述したように、上記分散電源連系システムを構築した後に、上記第１群および／または第２群を構成する分散電源保有設備２０の数を変更（以下では増加に着目）しても良い。所要の分散電源保有設備２０を、修理等のために別の（例えば新しい）分散電源保有設備と交換しても良い。
【０１４８】
このような増加、交換等のために、上記分散電源連系システムの配電系統１に接続されて、上記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる分散電源保有設備を後続の分散電源保有設備と呼ぶことにすると、当該後続の分散電源保有設備は、例えば、上記分散電源保有設備２０と実質的に同じ構成のものにすれば良い。
【０１４９】
あるいは、系統連系保護装置に着目して、後続の分散電源保有設備用の系統連系保護装置を、上記分散電源保有設備２０用の系統連系保護装置１００（上記（７）項参照）と実質的に同じ構成にしても良い。要は、後続の分散電源保有設備用に、上記分散電源保有設備２０用の系統連系保護装置１００と実質的に同じ構成の系統連系保護装置を設けておけば良い。
【０１５０】
即ち、この後続の分散電源保有設備およびそれ用の系統連系保護装置に、図２等に示した例と同じ符号を付して説明すると、後続の分散電源保有設備２０用に上述したような系統連系保護装置１００を設けておけば良い。この系統連系保護装置１００は、上述したように、単独運転監視装置３０を備えていても良い。この分散電源保有設備２０および系統連系保護装置１００の具体例は、前述したとおりであるので、ここでは重複説明を省略する。
【０１５１】
上記のようにすれば、後続の分散電源保有設備２０は、先行の（即ち先行して存在する）上記分散電源連系システムの一員となって、上記分散電源保有設備２０および系統連系保護装置１００について説明したのと同様の作用効果を奏することができる。
【０１５２】
その場合、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12が設定され、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22が設定されている場合は、当該後続の分散電源保有設備２０は第１群の分散電源保有設備の一員となる。反対に、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22が設定され、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12が設定されている場合は、当該後続の分散電源保有設備２０は第２群の分散電源保有設備の一員となる。
【０１５３】
換言すれば、後続の分散電源保有設備２０を上記第１群の分散電源保有設備の一員にしたければ、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12を設定し、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22を設定しておけば良い。反対に、後続の分散電源保有設備２０を上記第２群の分散電源保有設備の一員にしたければ、後続の分散電源保有設備２０用の上記電流注入装置４０に上記第２組の注入周波数ｆ21およびｆ22を設定し、上記注入周波数電圧測定装置６０に上記第１組の注入周波数ｆ11およびｆ12を設定しておけば良い。
【０１５４】
なお、後続の系統連系保護装置１００を構成する同期制御装置５０における上記一致位相θe は、先行の自群の分散電源保有設備２０内の同期制御装置５０における上記一致位相θe と同じ値にすれば良い。それによって後続装置用の同期制御装置５０は、上述した作用によって、自設備２０の電流注入装置５０が注入する注入電流Ｉinj を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流Ｉinj が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備２０の電流注入装置４０が注入する注入電流Ｉinj の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
この発明は、例えば太陽光発電設備等の複数の分散電源を配電系統に接続して、分散電源連系システムを構成する場合に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 配電系統
１６ 低圧配電線
１８ 連系点
２０ 分散電源保有設備
２８ 分散電源
３０ 単独運転監視装置
４０ 電流注入装置
５０ 同期制御装置
６０ 注入周波数電圧測定装置
７０ 消費電力測定器
８０ 遅相無効電力制御回路
１００ 系統連系保護装置
Ｖd 連系点の電圧
Ｉinj 注入電流
Ｖinj 注入周波数の電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）（ａ）分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備が配電系統に接続された構成の分散電源連系システムであって、
（ｂ）前記複数の分散電源保有設備は第１群と第２群との２群に分類されていて、
（ｃ）うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差は両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数はそれぞれ異なると共に前記配電系統の基本波周波数とも異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、
（ｄ）前記第１群に属する各分散電源保有設備は、前記第１組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｅ）前記第２群に属する各分散電源保有設備は、前記第２組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｆ）かつ両群の各分散電源保有設備は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている、分散電源連系システムにおいて、
（２）両群の各分散電源保有設備は、自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器をそれぞれ備えており、
（３）両群の各分散電源保有設備の前記電流注入装置は、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの前記注入電流を前記配電系統にそれぞれ注入するものであり、
（４）更に両群の各分散電源保有設備は、自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路をそれぞれ備えている、ことを特徴とする分散電源連系システム。
【請求項２】
前記複数の分散電源保有設備には、太陽電池と、当該太陽電池の出力を交流電力に変換するインバータとを有して成る分散電源を備えている分散電源保有設備が含まれており、
前記インバータを有する分散電源保有設備の前記遅相無効電力制御回路は、前記インバータを制御するものである請求項１記載の分散電源連系システム。
【請求項３】
前記複数の分散電源保有設備には、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を備えている分散電源保有設備が含まれている請求項１または２記載の分散電源連系システム。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の分散電源連系システムの前記配電系統に接続されて、前記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる後続の分散電源保有設備のための系統連系保護装置であって、当該後続の分散電源保有設備を自設備、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備の群を他群と呼ぶと、
（ａ）自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器と、
（ｂ）前記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数の電流組を含む注入電流であって、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、
（ｃ）自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって、前記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置と、
（ｄ）自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置と、
（ｅ）自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路とを備えている、ことを特徴とする系統連系保護装置。
【請求項５】
自設備の前記分散電源は、太陽電池と、当該太陽電池の出力を交流電力に変換するインバータとを有しており、
前記遅相無効電力制御回路は、前記インバータを制御するものである請求項４記載の系統連系保護装置。
【請求項６】
自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を更に備えている請求項４または５記載の系統連系保護装置。
【請求項１】
（１）（ａ）分散電源および負荷をそれぞれ有する複数の分散電源保有設備が配電系統に接続された構成の分散電源連系システムであって、
（ｂ）前記複数の分散電源保有設備は第１群と第２群との２群に分類されていて、
（ｃ）うなりを生じさせる二つの注入周波数からそれぞれ成る２組の注入周波数であって、各組を成す二つの注入周波数間の周波数差は両組で互いに同じであり、かつ両組を構成する四つの注入周波数はそれぞれ異なると共に前記配電系統の基本波周波数とも異なる第１組および第２組の注入周波数を用いて、
（ｄ）前記第１群に属する各分散電源保有設備は、前記第１組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第２組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｅ）前記第２群に属する各分散電源保有設備は、前記第２組の注入周波数の電流組を含む注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって前記第１組の注入周波数の内の少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置とをそれぞれ備えており、
（ｆ）かつ両群の各分散電源保有設備は、自設備が属する方の群を自群、自設備が属さない方の群を他群と呼ぶと、自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置をそれぞれ備えている、分散電源連系システムにおいて、
（２）両群の各分散電源保有設備は、自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器をそれぞれ備えており、
（３）両群の各分散電源保有設備の前記電流注入装置は、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの前記注入電流を前記配電系統にそれぞれ注入するものであり、
（４）更に両群の各分散電源保有設備は、自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路をそれぞれ備えている、ことを特徴とする分散電源連系システム。
【請求項２】
前記複数の分散電源保有設備には、太陽電池と、当該太陽電池の出力を交流電力に変換するインバータとを有して成る分散電源を備えている分散電源保有設備が含まれており、
前記インバータを有する分散電源保有設備の前記遅相無効電力制御回路は、前記インバータを制御するものである請求項１記載の分散電源連系システム。
【請求項３】
前記複数の分散電源保有設備には、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を備えている分散電源保有設備が含まれている請求項１または２記載の分散電源連系システム。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の分散電源連系システムの前記配電系統に接続されて、前記第１群および第２群の分散電源保有設備の内の一方の群の一員となる後続の分散電源保有設備のための系統連系保護装置であって、当該後続の分散電源保有設備を自設備、当該自設備が一員となる方の分散電源保有設備の群を自群、当該自設備が一員とならない方の分散電源保有設備の群を他群と呼ぶと、
（ａ）自設備の前記配電系統から受電している消費電力を測定する消費電力測定器と、
（ｂ）前記第１組および第２組の内の一方の組の注入周波数の電流組を含む注入電流であって、自設備の前記消費電力測定器が測定する前記消費電力に応じた大きさの注入電流を前記配電系統に注入する電流注入装置と、
（ｃ）自設備と前記配電系統との連系点における電圧であって、前記第１組および第２組の内の他方の組の注入周波数を構成している少なくとも一方の注入周波数の電圧を測定する注入周波数電圧測定装置と、
（ｄ）自設備の前記電流注入装置が注入する注入電流を構成する電流組の各電流の位相を、当該注入電流が生じさせるうなりである自設備うなりの位相に対して同一群内で共通した一定の位相関係に保つと共に、当該自設備うなりを、他群に属する分散電源保有設備の前記電流注入装置が注入する注入電流の総体が生じさせる電圧のうなりである他群うなりに同期させる同期制御装置と、
（ｅ）自設備の分散電源を制御して、自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数電圧に応じた大きさの遅相無効電力を自設備の分散電源から出力させる遅相無効電力制御回路とを備えている、ことを特徴とする系統連系保護装置。
【請求項５】
自設備の前記分散電源は、太陽電池と、当該太陽電池の出力を交流電力に変換するインバータとを有しており、
前記遅相無効電力制御回路は、前記インバータを制御するものである請求項４記載の系統連系保護装置。
【請求項６】
自設備の前記注入周波数電圧測定装置が測定する前記注入周波数の電圧を監視して、当該電圧の増大から、自設備の分散電源が単独運転になったことを検出する単独運転監視装置を更に備えている請求項４または５記載の系統連系保護装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−３６０６７（Ｐ２０１１−３６０６７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１４２５（Ｐ２００９−１８１４２５）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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