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C 8827

:2011

(1) 

目  次

ページ

1

  適用範囲

1

2

  引用規格

1

3

  用語及び定義 

1

4

  試験回路

2

5

  試験装置

4

5.1

  測定機器 

4

5.2

  直流電源 

4

5.3

  交流電源 

5

5.4

  負荷装置 

5

6

  試験方法

6

6.1

  試験条件 

6

6.2

  負荷条件 

6

6.3

  単独運転時間測定方法 

7

6.4

  判定条件 

7

7

  試験結果表例 

8

8

  試験設備の仕様の記載例 

10


C 8827

:2011

(2) 

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,社団法人日本電機工業会(JEMA)から,工

業標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済

産業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意

を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実

用新案権に関わる確認について,責任はもたない。


   

日本工業規格

JIS

 C

8827

:2011

小形固体高分子形燃料電池システムにおけるパワー

コンディショナの単独運転検出機能の試験方法

Testing procedure of islanding prevention measures for utility-interconnected

small polymer electrolyte fuel cell power system power conditioners

適用範囲 

この規格は,次の項目に該当する定置用の小形固体高分子形燃料電池システム(以下,

“燃料電池システ

ム”

という。

における系統連系形パワーコンディショナの単独運転検出機能の試験方法について規定する。

a)

燃料電池の種類  固体高分子形燃料電池

b)

出力  定格送電出力 10 kW 未満

c)

交流出力電圧  220 V 以下

d)

運転形態  系統連系運転するもの。

e)

原燃料  気体燃料(都市ガス,液化石油ガスなど),液体燃料(灯油など)又は水素

f)

運転圧力  燃料ガスを通じる部分の最高使用圧力が 0.1 MPa 未満(液体燃料を通じる部分にあっては,

1.0 MPa

未満)

g)

システム形態  パッケージに収納した定置用の,発電専用システム又はコージェネレーションシステ

注記  この規格に適合してもほかの関連する規則を遵守する責任を免れるわけではない。

引用規格 

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS C 8800

  燃料電池発電用語

JIS C 8823

  小形固体高分子形燃料電池システムの安全性及び性能試験方法

JIS C 8826

  小形固体高分子形燃料電池システムにおける系統連系形パワーコンディショナの試験方

用語及び定義 

この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS C 8800 及び JIS C 8826 によるほか,次による。

3.1 

パワーコンディショナ 

直流発電設備の出力を必要な電力に変換して供給する機能をもち,制御監視装置,直流変換装置,系統

連系変換装置及び附属装置の一部又は全てを含む装置。


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C 8827

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3.2

EUT

(equipment under testing)

供試機器。

注記  この規格では,EUT は,インバータ機能及び単独運転検出機能をもつパワーコンディショナで

ある。

3.3 

燃料電池模擬電源装置 

燃料電池セルスタックの出力特性(V-I 特性)を模擬できる直流電源装置。

3.4 

単独運転検出機能 

通常の過電圧継電器,不足電圧継電器,周波数上昇継電器又は周波数低下継電器では検出できないよう

な単独運転状態においても単独運転を検出する機能。検出原理によって,受動的方式及び能動的方式があ

る。

3.5 

系統連系 

発電設備を商用電力系統に接続した状態。

注記  発電設備を商用電力系統に接続することを並列,商用電力系統から切り離すことを解列,遮断

装置又は遮断器を用いて商用電力系統から解列することができる箇所を解列箇所という。

3.6 

単独運転[継続]時間

1)

単独運転が発生した時点からパワーコンディショナが解列するまでの時間。

1)

用語中の[    ]内は,使用上誤解を生じない場合,文中省略してもよい。

3.7 

クオリティファクタ(Q

f

 

単独運転検出機能試験に用いられる並列共振回路の共振曲線の鋭さを表す係数。次の式で定義される。

L

C

R

Q

=

f

ここに,

Q

f

クオリティファクタ

R

抵抗負荷

C

容量性負荷(シャント容量も含む)

L

誘導性負荷

なお,システムの有効電力,誘導性負荷容量及び容量性負荷容量によって,次のように Q

f

を決定するこ

ともできる。

P

P

P

Q

qC

qL

f

×

=

ここに,

P

有効電力(W)

P

qL

誘導性負荷容量(var)

P

qC

容量性負荷容量(var)

試験回路 

燃料電池発電ユニットを用いる場合は,試験回路は,

図 による。燃料電池模擬電源装置を直流電源に


3

C 8827

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用いる場合は,

図 による。

なお,

図 及び図 は,単相 2 線式交流出力の場合の標準試験回路を示したもので,単相 3 線式及び三

相 3 線式の場合はこれに準じる。その他の試験回路を適用する場合は,受渡当事者間の協議による。

EUT

波形記録・解析装置

R

ACL

交流


W

CBe

W

CBr

A

3

V

2

W

e

W

r

A

2

V

3

ACCT

ACPT

SW

CB

SW

LD

燃料


セル

燃料電池発電ユニット

R

ACFC

V

2

:交流電圧計

V

3

:交流電圧計

A

2

:交流電流計

A

3

:交流電流計 ACPT:交流分圧器 ACCT:交流分流器

W

e

:有効電力計

R

ACL

:負荷装置(R,L,C,M)

W

r

:無効電力計

R

ACFC

:AC 補機

W

CBe

:有効電力計

W

CBr

:無効電力計

SW

CB

:系統遮断用開閉器 SW

LD

:負荷装置用開閉器

EUT

:供試機器(パワーコンディショナ)

図 1−試験の基本構成図(燃料電池発電ユニットを用いる場合) 

DCPT

EUT

燃料


模擬電

装置

波形記録・解析装置

  R

ACFC

交流電源

W

CBe

W

CBr

A

3

A

1

W

1

V

1

V

2

W

e

W

r

A

2

V

3

DCCT

ACCT

ACPT

SW

CB

SW

LD

R

ACL

V

1

:直流電圧計

V

2

:交流電圧計

V

3

:交流電圧計 DCPT:直流分圧器 DCCT:直流分流器

A

1

:直流電流計

A

2

:交流電流計

A

3

:交流電流計 ACPT:交流分圧器 ACCT:交流分流器

W

1

:直流電力計

W

e

:有効電力計

R

ACL

:負荷装置(R,L,C,M)

W

r

:無効電力計

R

ACFC

:AC 補機

W

CBe

:有効電力計

W

CBr

:無効電力計

SW

CB

:系統遮断用開閉器 SW

LD

:負荷装置用開閉器

EUT

:供試機器(パワーコンディショナ)

図 2−試験の基本構成図(燃料電池模擬電源装置を直流電源に用いる場合) 

単独運転検出機能の試験に必要な測定項目は,

表 による。


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表 1−測定項目 

パラメータ

量記号

単位

EUT

直流入力

a)

b)

直流電圧

直流電流 
直流電力

V

1

A

1

W

1

V

A

W

EUT

交流出力

交流電圧

b)

c)

d)

交流電流

b)

c)

d)

有効電力

b)

無効電力

b)

電圧波形

c)

d)

e)

f)

電流波形

c)

d)

e)

f)

リレー信号

c)

単独運転時間

ゲートブロック信号

g)

動作方式

V

2

A

2

W

CBe

W

CBr

Ry

t

R

SS

V

A

W

var

s

(受動又は能動方式)

系統側交流電力

b)

系統側交流電圧

b)

c)

d)

系統側交流電流

b)

c)

d)

系統側有効電力 
系統側無効電力

V

3

A

3

W

e

W

r

V

A

W

var

a)

記録の必要がある場合に測定する。

b)

測定は,SW

CB

開放前から行う。

c)

電圧及び電流の測定に用いる測定機器は,サンプリングレートが同じものを用いる。

d)

電圧及び電流の波形測定は,単相 2 線式を除き,各相を測定する。

e)

波形データの測定は,単独運転試験前から EUT の出力がなくなるまで測定する。時間測定の精度及び分解能は,

1 ms

以下とする。

f)

波形記録を行う場合は,SW

CB

の開放信号の直前から開始する。

g)

 EUT

から信号が記録できる場合に適用する。

試験装置 

5.1 

測定機器 

試験に用いる測定機器は,アナログ計器若しくはデジタル計器のいずれか,又は併用とする。測定機器

の確度は,波形記録装置を除き 0.5 級以上とする。波形記録装置は,1 級以上とする。必要がある場合,そ

の他の測定機器(オシロスコープなど)を適宜併用する。

5.2 

直流電源 

直流電源は,次に示すように,燃料電池セルスタック又は燃料電池模擬電源装置を用いる。

a)

燃料電池セルスタックを用いる場合は,そのパワーコンディショナが搭載される燃料電池発電ユニッ

ト全体で試験を行い,パワーコンディショナの定格交流有効電力を継続的,かつ,安定的に出力する

ことができる構成でなければならない。

b)

燃料電池模擬電源装置を用いる場合は,パワーコンディショナの定格交流有効電力を継続的,かつ,

安定的に出力させることができる容量以上であるほか,次の要求を満足しなければならない。

なお,単独運転検出機能の試験範囲における燃料電池セルスタックの電圧変化の影響が小さい場合

は,直流定電圧電源を用いてもよい。

1)

燃料電池セルスタック V-I 特性を模擬する場合は,次による。

電池パラメータ:燃料電池セルスタック V-I 特性が模擬できるものでなければならない。

応答性能:1×10

3

 s

以下


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燃料電池模擬電源装置容量:パワーコンディショナ定格交流有効電力(kW)の 150 %以上

2)

直流定電圧電源を用いる場合は,次による。

燃料電池模擬電源装置容量:パワーコンディショナ定格交流有効電力(kW)の 150 %以上

出力電圧:試験範囲における燃料電池セルスタック V-I 特性の範囲で,出力電圧を変化できるも

のでなければならない。

注記  応答性能は,パワーコンディショナの直流リプルなどの影響を受けるおそれがあるため記載し

た。

5.3 

交流電源 

交流電源は,電圧,電流,周波数などについて,試験実施に必要な容量以上の容量をもち,安定的に供

給できなければならない。

なお,交流電源は,次の要求を満足しなければならない。

a) 

電圧変動  :パワーコンディショナ定格電圧の±1 V 以内とする。

b) 

周波数変動  :パワーコンディショナ定格周波数の±0.1 Hz 以内とする。

c) 

相間位相  :相間の基本波電圧の位相は,単相 3 線式の場合,180 度±1.5 度,三相 3 線式の場合,120

度±1.5 度とする。

d) 

高調波  :交流電圧の総合電圧わい(歪)率は,2.5 %以下でなければならない。

5.4 

負荷装置 

負荷装置は,

図 に示すように,抵抗負荷,回転機負荷及び共振回路負荷の 3 種類である。それぞれの

構成要素は,次の仕様を満足しなければならない。

a)

各負荷装置に用いる抵抗負荷 R,誘導性負荷 L 及び容量性負荷 C は,線形負荷とする。

b)

各負荷装置は,パワーコンディショナの定格出力に相当する容量を消費し,かつ,所定の範囲で有効

電力及び無効電力を可変できなければならない。

c)

パワーコンディショナの電気方式が単相 3 線式及び三相 3 線式出力の場合は,それぞれの相間に負荷

を挿入するものとする。ただし,パワーコンディショナの電気方式が単相 2 線式であって単相 3 線式

の系統に接続する場合は,

単独運転検出機能上,

問題がなければ出力の両端の相に負荷を接続できる。

なお,これ以外の負荷装置を用いる場合は,受渡当事者間の協議による。

d)

図 3 b)に示す回転機負荷で用いる回転機 M は,フライホイールなどの慣性のある誘導電動機を用いる。

なお,慣性モーメントは,0.014 kg・m

2

以上とする。

R

SW

R

M

C

R

L

SW

M

SW

R

SW

L

SW

C

C

R

L

SW

R

SW

L

SW

C

a) 

抵抗負荷

b) 

回転機負荷

c) 

共振回路負荷

R

:抵抗負荷

L

:誘導性負荷

C

:容量性負荷

M

:回転機

SW

R

,SW

L

,SW

C

,SW

M

:遮断器

図 3−負荷装置(R

ACL

 


6

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e)

燃料電池模擬電源装置を直流電源に用いる場合は,負荷装置として燃料電池システムの発電時に動作

している AC 補機を接続しなければならない。また,この AC 補機は,発電時の状態を再現できるよ

うな構成でなければならない。

試験方法 

6.1 

試験条件 

試験方法及び試験手順は,次による。

a)

試験回路は,

図 又は図 の回路接続とする。

b)

図 の燃料電池発電ユニットを用いる場合の燃料電池システムの試験条件は,JIS C 8823 の箇条 5(試

験に関する条件)による。

c)

交流電源は,定格電圧及び定格周波数で運転する。

d)

パワーコンディショナの出力は,定格出力(100 %)となるように設定する。ただし,定格出力以外

(例えば,燃料電池システムの最低出力)の場合は,受渡当事者間の協議によって行う。

e)

図 3 a)に示す負荷装置を用いて抵抗負荷で試験を行う。負荷条件は,6.2.1 の抵抗負荷の条件とする。

f)

引き続き,

図 3 b)に示す回転機負荷又は図 3 c)に示す共振回路負荷で試験を行う。負荷条件は,回転

機負荷の場合は 6.2.2,共振回路負荷の場合は 6.2.3 とする。

g)

単独運転検出機能以外の保護機能の設定は,工場出荷時整定値とする。

なお,

試験実施中に単独運転検出機能以外の保護装置が動作する場合は,それらの検出機能を無効,

又は検出整定値を設定可能範囲内で最も検出しにくくなる値にすることができる。ただし,その場合

は,無効又は整定値を変更した値にした保護機能を

表 に記載する。

h)

単独運転検出機能の試験は,

表 に規定する 3 通りのそれぞれについて,上記試験条件 a)g)で行う。

表 2−単独運転検出機能の方式の組合せ 

受動的方式だけ

能動的方式だけ

検出方式の組合せ

受動的方式と能動的方式との組合せ

6.2 

負荷条件 

6.2.1 

抵抗負荷 

図 3 a)に示す抵抗負荷を用いて,次の手順で試験を行う。

a)

図 3 a)の SW

R

を投入した後,

図 及び図 に示す SW

LD

を投入して,抵抗負荷 R を接続する。

b)  6.1 d)

の規定のようにパワーコンディショナが定格出力となり,

図 及び図 に示す有効電力計 W

CBe

表 に規定する値となるように,抵抗負荷 R を調整する。この状態で,単独運転時間を 6.3 に規定

の方法によって測定する。測定後,SW

CB

を閉路する。

なお,このときの無効電力潮流は,

図 及び図 に示す無効電力計 W

CBr

の示す値がゼロ(0)とな

るように設定する。

表 3−抵抗負荷の設定 

有効電力比

−10 %

−5 %

0 %

+5 %

+10 %

表中の値は,パワーコンディショナの定格出力電力に対する有効電力の比(%)

符号は,交流電源からパワーコンディショナへの有効電力の潮流を正とする。


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C 8827

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6.2.2 

回転機負荷 

図 3 b)に示す回転機負荷を用いて,次の手順で試験を行う。

a)

図 3 b)に示す SW

M

を投入した後,

図 及び図 に示す SW

LD

を投入して 5.4 d)で規定した回転機 M を

負荷として接続し運転する。

b)

図 3 b)に示す SW

R

,SW

L

及び SW

C

の投入によって,抵抗負荷 R,誘導性負荷 L 及び容量性負荷 C を

負荷として接続する。抵抗負荷 R,誘導性負荷 L 及び容量性負荷 C を調整して,

図 及び図 に示す

有効電力計 W

CBe

及び無効電力計 W

CBr

の示す値が

表 に規定する負荷条件となるよう設定する。それ

ぞれの値に設定した後で,6.3 に規定の方法によって単独運転時間の測定を行い,測定後に SW

CB

を閉

路する。

表 4−負荷条件設定 

有効電力比,無効電力比

−10 %, +10 %

−5 %,  +10 %

0 %

+10 %

+5 %,  +10 %

+10 %, +10 %

−10 %,  +5 %

−5 %,

+5 %

0 %

+5 %

+5 %,

+5 %

+10 %,  +5 %

−10 %, 0

%

−5 %,

0 %

0 %

, 0

%

+5 %, 0

%

+10 %, 0

%

−10 %,  −5 %

−5 %,

−5 %

0 %

−5 %

+5 %,

−5 %

+10 %,  −5 %

−10 %, −10 %

−5 %,  −10 %

0 %

−10 %

+5 %,  −10 %

+10 %, −10 %

表中の値は,パワーコンディショナの定格出力電力に対する有効電力及び無効電力の比(%)。符

号は,交流電源からパワーコンディショナへの有効電力及び無効電力(遅れ)の潮流を正とする。

6.2.3 

共振回路負荷 

図 3 c)に示す共振回路負荷を用いて,次の手順で試験を行う。

a)

式(1)によって,誘導性負荷容量(P

qL

)を算出する。

なお,このときのクオリティファクタ(Q

f

)は,1.0 とする。

EUT

f

qL

P

Q

P

=

 (1)

ここに,

P

qL

誘導性負荷容量(var)

P

EUT

パワーコンディショナ定格出力容量

Q

f

クオリティファクタ

b)

図 3 c)に示す SW

L

を投入し,更に

図 及び図 に示す SW

LD

を投入することによって,式(1)で算出し

た誘導性負荷容量 P

qL

となるように誘導性負荷 L を調整する。

c)

次に

図 3 c)に示す SW

C

を投入し,容量性負荷 C を接続する。容量性負荷 C は,

図 及び図 に示す無

効電力計 W

CBr

の値が

表 に規定する負荷条件となるように設定する。

d)

次に

図 3 c)に示す SW

R

を投入し,抵抗負荷 R を接続する。抵抗負荷 R は,パワーコンディショナの出

力が定格出力となり,

図 及び図 に示す有効電力計 W

CBe

の値が

表 に規定する負荷条件となるよう

に設定する。

6.3 

単独運転時間測定方法 

図 及び図 に示す試験回路の SW

CB

を開路し,SW

CB

を開路したときからパワーコンディショナのゲー

トブロック機能又は開閉器が動作するまでの時間を測定する。

6.4 

判定条件 

判定条件は,

表 の組合せのそれぞれの場合について,次のように規定する。


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C 8827

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a)

受動的方式  6.1 の試験条件 g)によって単独運転検出方式を受動的方式に設定した場合は,単独運転

時間を 0.5 秒以内とする。通常は,ゲートブロック信号による解列で確認する。

受動的方式での単独運転検出後,一定時間は再並列してはならない。

なお,受動的方式は,単独運転移行時の電圧位相,周波数などの急変を検出する方式であり,一般

に高速性に優れているが,不感帯領域がある点,急激な負荷変動などによる頻繁な不要動作を避ける

ことに留意する必要がある。

b)

能動的方式  6.1 の試験条件 g)によって単独運転検出方式を能動的方式に設定した場合は,単独運転

時間を 0.5 秒以上 1 秒以下とする。通常は,ゲートブロック機能の動作及び開閉器の開放による解列

で確認する。

系統電圧が復電しても,仕様上明記された時間又は整定された時間は,再並列してはならない。

c)

受動的方式と能動的方式との組合せ  6.1 の試験条件 g)によって単独運転検出方式を“受動的方式と

能動的方式との組合せ”に設定した場合は次による。

1)

パワーコンディショナが,単独運転を能動的方式によって検出した場合の単独運転時間を,0.5 秒以

上 1 秒以下とする。通常は,ゲートブロック機能の動作及び開閉器の開放による解列で確認する。

2)

パワーコンディショナが,単独運転を受動的方式によって検出した場合の単独運転時間を,0.5 秒以

下とする。通常は,ゲートブロック信号による解列で確認する。

3)

受動的方式で検出し停止したときは,受動的方式の単独運転検出後一定時間は,再並列してはなら

ない。

4)

能動的方式で検出し停止したときは,系統電圧が復電しても,仕様上明記された時間又は整定され

た時間は,再並列してはならない。

なお,受動的方式だけで行った試験において,単独運転となった領域(不感帯領域)について,こ

の組合せにおいて解列することを確認する。

注記  判定条件の時間は,JEAC 9701-2006 を参考にして規定した。

試験結果表例 

試験結果を記載する表の例を,

表 に示す。


9

C 8827

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表 5−試験結果表例 

試験番号

有効電力比

P

(%)

a)

無効電力比

Q

(%)

a)

単独運転時間

(ms)

パワーコンディ
ショナ出力有効

電力 P(W)

パワーコンディ
ショナ出力無効

電力 Q(var)

注記

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

10

 

11

 

12

 

13

 

14

 

15

 

a)

パワーコンディショナの定格出力電力に対する有効電力及び無効電力の比(%)

。符号は,交流電源からパワー

コンディショナへの有効電力及び無効電力(遅れ)の潮流を正とする。


10

C 8827

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試験設備の仕様の記載例 

試験設備の仕様の記載例を,

表 に示す。

表 6−試験設備の仕様の記載例 

設備

仕様

単位

注記

a)

直流電源(EUT 直流入力)

燃料電池模擬電源装置

1)

開放電圧

0

∼100.0(分解能 0.1 V step) V

2)

短絡電流

0

∼120.0(分解能 0.1 A step) A

b)

交流電源(EUT 交流出力)

1)

電気方式(単相/三相)

単相 3 線式

2)

出力容量 10

kVA

3)

出力電圧範囲

0

∼220(分解能 0.2 V rms step) V

rms

4)

周波数範囲(安定度)

5

∼1 100(分解能 0.01 Hz step) Hz

5)

電圧精度(安定度)

±0.01 (typ.)

%

 8

h

当たり±0.01(typ.) %

6)

電圧ひずみ 0.05 (max)

%

c)

デジタルメータ

1)

電圧レンジ 15/30/60/150/300/600

V

2)

電流レンジ 0.5/1/2/5/10/20

A

3)

周波数レンジ DC/AC

10

∼50 k (0.5 %)

Hz

4)

測定項目

電圧 V

電流 A

有効電力 W

無効電力 var

皮相電力 VA

力率 PF

周波数 Hz

電力量 Wh

d)

波形測定器

1)

サンプリング速度 100

kHz

2)

記録装置

オシロスコープ

3)

時間精度

±0.05 (typ.)

%

e)

交流負荷

1)

抵抗負荷

最大電圧 AC 250

電流設定範囲 2.5∼50 A

容量 10

kW

2)

誘導性負荷

最大電圧 AC 250

電流設定範囲 2.5∼50 A

容量 10

kvar

3)

容量性負荷

最大電圧 AC 250

電流設定範囲 2.5∼50 A

容量 10

kvar

4)

回転機

慣性モーメント 0.014 kg・m

2

以上の誘導

電動機

フライホイールとして,と石

を用いるグラインダを想定

5) AC

補機接続形態

有(種類:

a)

      )又は  無

a)

 AC

補機がある場合,その種類を明記する。


11

C 8827

:2011

参考文献 JEAC 

9701-2006

  系統連系規程  社団法人日本電気協会

      http://www.denki.or.jp/pub/jeac_detail/185.html