JP2006254659A

JP2006254659A - 分散型電源装置

Info

Publication number: JP2006254659A
Application number: JP2005071081A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Suzuki; 健一鈴木
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2005-03-14
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】商用系統が停電しているとき、重要負荷に電力を供給するインバータが故障したときでも、重要負荷に電力を供給することのできる分散型電源装置を安価に提供する。
【解決手段】分散型電源装置は、交直変換装置、分散型電源およびインバータにより重要負荷に電力を供給する分散型電源装置において、区分開閉器と交直変換装置との間に備えられたＰＣＳ用開閉器と、重要負荷の接続先をインバータまたはバイパス回路に切り換える無瞬断切換スイッチと、接続開閉器とＰＣＳ用開閉器との間と無瞬断切換スイッチとを接続するバイパス回路と、が備えられ、交直変換装置は、商用系統が停電し、且つインバータが故障したとき、直流電力を交流電力に変換してバイパス回路を充電し、無瞬断切換スイッチは、バイパス回路が充電されたのち、重要負荷をバイパス回路に接続する。
【選択図】図１

Description

この発明は、負荷平準化機能、瞬時電圧低下対策機能および停電対策機能を併せ持ち、分散型電源が備えられた分散型電源装置に関する。

分散型電源装置は、主にナトリウム−硫黄電池やレドックスフロー電池などの二次電池や超電導コイル電力貯蔵装置などの分散型電源を電力供給源とする常時インバータ給電方式の無停電電源装置を主構成要素とする。その無停電電源装置は、直流電源に相当する二次電池や超電導コイルなどの分散型電源と交直変換装置およびインバータとを必須の構成要素としており、さらに遮断器などの開閉器や、変圧器および電力系統に接続された無瞬断バイパス回路を有する装置である。
分散型電源装置では、上記分散型電源を充電する場合には、例えば６．６ｋＶの電力系統から供給される交流電力が、変圧器で低圧、例えば２１０Ｖに降圧され、交直変換装置で直流電力に変換され、分散型電源に充電するとともに、インバータに供給され、インバータにより再び交流電力に変換され、重要負荷に供給される。あるいは、充電された分散型電源から放電させる場合には、交直変換装置から直流回路に供給される直流電力を減少させる、あるいは遮断することで、分散型電源の出力の一部または全部がインバータを経由して重要負荷に供給される。
そして、商用系統が停電すると、分散型電源から直流電力が放電され、インバータに供給されるので、瞬断なくインバータから重要負荷に交流電力が供給される。このようにして、分散型電源装置は、無停電電源機能を実現する。また、分散型電源装置は、交直変換装置を双方向変換が可能な装置とすることで、二次電池から重要負荷に供給する電力の余剰分を負荷平準化のために一般負荷に電力を供給することが可能となり、負荷平準化機能を大きく生かすことが出来る（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２８９９８０号公報

しかし、分散型電源装置では、商用系統が停電しているときは、分散型電源に蓄電されている電力をインバータを介して重要負荷に供給しているが、バイパス給電回路の電源も同一商用系統である場合には、インバータが故障したときには、重要負荷への電力の供給が停止してしまうという問題がある。

この発明の目的は、商用系統が停電しているとき、重要負荷に電力を供給するインバータが故障したときでも、重要負荷に電力を供給することのできる分散型電源装置を安価に提供することである。

この発明に係わる分散型電源装置は、商用系統から区分開閉器を介して供給される交流電力を交直変換装置により一旦直流電力に変換し、その直流電力をインバータにより所定の交流電力に変換して重要負荷に供給するとともに、直流電力を充放電する二次電池や超電導コイルなどの分散型電源が備えられ、さらに上記区分開閉器と上記交直変換装置との間を開閉するＰＣＳ用開閉器と、上記重要負荷の接続先を上記インバータまたはバイパス回路に切り換える無瞬断切換スイッチと、上記区分開閉器と上記ＰＣＳ用開閉器との間に上記無瞬断切換スイッチを接続する上記バイパス回路が備えられる。
この分散型電源装置において、上記商用系統が停電した場合には、上記交直変換装置は一旦停止し、上記ＰＣＳ用開閉器および上記区分開閉器を開放する。そして上記ＰＣＳ用開閉器を再び投入し、双方向変換が可能な上記交直変換装置を逆変換動作させて直流電力を交流電力に変換して上記バイパス回路を充電する。そして、このような状態においてインバータが故障により停止すると、上記無瞬断切換スイッチは重要負荷の接続先として上記バイパス回路に切り換える。

この発明に係わる分散型電源装置の効果は、商用系統が停電し、かつインバータに故障が起こっても、二次電池や超電導コイルなどの分散型電源に貯えられている電力を双方向変換が可能な交直変換装置およびバイパス回路を介して重要負荷に供給できる。

図１は、この発明の実施の形態１に係わる分散型電源装置が備えられている所内系統のブロック図である。
この実施の形態１に係わる所内系統１は、図１に示すように、商用系統２と連系点３において連系用遮断器４を介して連系されている。そして、所内系統１には、商用系統２が瞬低または停電しているとき電力の供給が絶たれる一般負荷５と商用系統２が瞬低または停電しているときも電力の供給が必要な重要負荷６とが接続されている。
そして、所内系統１に接続されている分散型電源装置７は、負荷平準化機能と重要負荷６に対する瞬時電圧低下対策機能および停電対策機能とを併せ持ったシステムである。
負荷平準化機能は、一般負荷５および重要負荷６の消費電力が小さくなる夜間にナトリウム−硫黄電池８を充電し、一般負荷５および重要負荷６の消費電力が大きくなる昼間にナトリウム−硫黄電池８から放電して重要負荷６に電力を供給し、その余剰分を一般負荷５に電力を供給することにより商用系統２から供給されるデマンド量を減少して電気料金を低減することである。
また、重要負荷６に対する瞬時電圧低下対策機能および停電対策機能は、通常は商用系統２から常時インバータ給電方式により電力を重要負荷６に供給しているが、商用系統２が瞬低または停電になったとき、ナトリウム−硫黄電池８からインバータ２１を介して重要負荷６に電力を供給してバックアップすることである。

そして、分散型電源装置７は、図１に示すように、所内系統１の電圧を計測するための所内系統計器用変圧器９、所内系統計器用変圧器９で計測された所内系統電圧が所定の電圧以下になったとき不足電圧信号ζ_３を論理「０」から論理「１」に変化する交流不足電圧継電器１０、分散型電源装置７を所内系統１から接続・開放するための区分開閉器１１、所内系統１からバイパス回路１２と交直変換装置１３とが分岐される分岐点１５と交直変換装置１３との間を接続・開放するためのＰＣＳ用開閉器１６、ＰＣＳ用開閉器１６と交直変換装置１３との間に配設され、交直変換装置１３の交流側の電流を計測するためのＰＣＳ計器用変流器１７、ＰＣＳ用開閉器１６と交直変換装置１３との間に配設され、交直変換装置１３の交流側の電圧を計測するためのＰＣＳ計器用変圧器１８、ＰＣＳ用開閉器１６と直流回路１９との間に配設され、交流を直流、または逆に直流を交流に電力を変換する交直変換装置１３、交直変換装置１３とインバータ２１とを接続する直流回路１９、インバータ２１に並列に直流回路１９に接続され、直流電力が充電され、または直流電力が放電される分散型電源としてのナトリウム−硫黄電池８、直流回路１９の直流電力を重要負荷６に供給する交流電力に変換するインバータ２１、インバータ２１の交流出力の電圧を計測するＩＮＶ計器用変圧器２２、交直変換装置１３またはインバータ２１が故障したときに商用系統２から重要負荷６に電力を供給するために分岐点１５から分岐され、無瞬断スイッチ２３に接続されているバイパス回路１２、重要負荷６への電力の供給をインバータ２１またはバイパス回路１２のいずれかに切り換える無瞬断スイッチ２３、バイパス回路１２の電圧を計測するバイパス計器用変圧器２４、分散型電源装置７を制御する制御装置２５から構成されている。

交直変換装置１３は、大きく分けて２つの制御がおこなわれる。一方は、商用系統２が正常時にナトリウム−硫黄電池８に充電し、またはナトリウム−硫黄電池８から放電して負荷平準化する連系時の電力制御である。他方は、商用系統２において瞬低や停電が発生しているときの自立運転時の交流電圧制御である。
そして、交直変換装置１３は、図示しない電力用半導体素子が用いられて構成されている順変換動作および逆変換動作が可能な電力変換装置である。この電力用半導体素子のゲートをＯＮ、ＯＦＦするゲートパルスのパルス幅を制御することにより、電力および電圧が制御される。

この分散型電源装置７では分散型電源としてナトリウム−硫黄電池８を用いている。なお、分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池８以外にもレドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置、フライホイール電力貯蔵装置、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン電池など商用系統２から電力を受電して貯蔵し、逆に電力を放電して一般負荷５に供給できるものであれば、この発明をナトリウム−硫黄電池８と同様に適用することができる。

次に、分散型電源装置７の制御装置２５に入力される信号について説明する。
交流不足電圧継電器１０から不足電圧信号ζ_３が入力されており、交流不足電圧継電器１０が動作したとき不足電圧信号ζ_３の論理が「０」から「１」に変化し、不動作になったとき「１」から「０」に変化する。
ＰＣＳ計器用変流器１７から３相のＰＣＳ電流Ｉ_Ｐａ、Ｉ_Ｐｂ、Ｉ_Ｐｃが入力される。また、ＰＣＳ計器用変圧器１８から３相のＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐａ、Ｖ_Ｐｂ、Ｖ_Ｐｃが入力される。また、ＩＮＶ計器用変圧器２２から３相のＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌａ、Ｖ_Ｌｂ、Ｖ_Ｌｃが入力される。また、バイパス計器用変圧器２４から３相のバイパス電圧Ｖ_ＢＰａ、Ｖ_ＢＰｂ、Ｖ_ＢＰｃが入力される。また、図示しない保護リレーから商用系統２における瞬低または停電が発生したことを検出した図示しない保護リレーから自立指令信号τ_１が入力される。

制御装置２５から出力される信号としては、ＰＣＳ用開閉器１６を開閉するためのＰＣＳ用開閉器開放信号／ＰＣＳ用開閉器投入信号がＰＣＳ用開閉器１６に出力される。
また、交直変換装置１３とインバータ２１とにゲートパルス信号が出力される。
また、インバータ２１が故障のときに無瞬断スイッチ２３を切り換えるバイパス供給指令信号が無瞬断スイッチ２３に出力される。

制御装置２５は、図１に示すように、商用系統２が正常なときには図示しない有効電力調整部、無効電力調整部からＰＣＳ有効電流指令値およびＰＣＳ無効電流指令値を出力するＰＣＳ電力制御部３１、ＰＣＳ有効電流指令値およびＰＣＳ無効電流指令値に基づいてｄ軸ＰＣＳ電圧指令値およびｑ軸ＰＣＳ電圧指令値を算出するＰＣＳ交流電流制御部３３、商用系統２が瞬低または停電しているときに重要負荷６を充電する電圧に対応するｄ軸負荷電圧指令値およびｑ軸負荷電圧指令値に基づいてｄ軸ＰＣＳ電圧指令値およびｑ軸ＰＣＳ電圧指令値を算出するＰＣＳ交流電圧制御部３２、ｄ軸ＰＣＳ電圧指令値およびｑ軸ＰＣＳ電圧指令値に基づいて交直変換装置１３をＰＷＭ制御するゲートパルスを出力するＰＣＳＰＷＭ制御部３４、ｄ軸負荷電圧指令値およびｑ軸負荷電圧指令値に基づいてｄ軸ＩＮＶ電圧指令値およびｑ軸ＩＮＶ電圧指令値を算出するＩＮＶ交流電圧制御部３５、ｄ軸ＩＮＶ電圧指令値およびｑ軸ＩＮＶ電圧指令値に基づいてインバータ２１をＰＷＭ制御するゲートパルスを出力するＩＮＶＰＷＭ制御部３６、商用系統２が正常なときに内部信号電圧に、商用系統２が瞬低または停電しているときに交直変換装置１３の逆変換動作により充電されるバイパス回路１２の電圧にインバータ２１の位相を合わせる位相検出部３７、分散型電源装置７の運転モードを切り替える運転操作シーケンス切替部３８を有している。

次に、制御装置２５の各構成要素について説明する。図２は、ＰＣＳ交流電流制御部３３、ＰＣＳ交流電圧制御部３２、ＰＣＳＰＷＭ制御部３４の制御に係わるブロック線図であり、四角や丸が演算要素を表している。さらに、矢印線は信号の出力から入力を表している。なお、３相静止座標系では、ａ相が基準に取られており、ｂ相がａ相から電気角で１２０度遅れ、さらにｃ相はｂ相から１２０度遅れている。また、直交２相座標系では、α相がａ相に一致し、β相がα相から電気角で９０度遅れている。

ＰＣＳ交流電流制御部３３は、図２に示すように、交直変換装置１３の交流側の３相ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐａ、Ｉ_Ｐｂ、Ｉ_Ｐｃをα相ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐαおよびβ相ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐβに変換するＰＣＳ電流３相／αβ変換部４１、α相ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐαおよびβ相ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐβをｄ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｄおよびｑ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｑに変換するＰＣＳ電流αβ／ｄｑ変換部４２、ＰＣＳ有効電流指令値Ｉ_ｄＲＥＦからｄ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｄを減算してｄ軸電流差分ΔＩ_ｄを算出するｄ軸電流減算器４３、ＰＣＳ無効電流指令値Ｉ_ｑＲＥＦからｑ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｑを減算してｑ軸電流差分ΔＩ_ｑを算出するｑ軸電流減算器４４、ｄ軸電流差分ΔＩ_ｄをＰＩ制御するｄ軸電流調整部４５、ｑ軸電流差分ΔＩ_ｑをＰＩ制御するｑ軸電流調整部４６、交直変換装置１３の交流側の３相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐａ、Ｖ_Ｐｂ、Ｖ_Ｐｃをα相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐαおよびβ相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐβに変換するＰＣＳ電圧３相／αβ変換部４７、α相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐαおよびβ相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐβをｄ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｄおよびｑ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｑに変換するＰＣＳ電圧αβ／ｄｑ変換部４８、ｄ軸電流差分ΔＩ_ｄをｄ軸電流調整部４５でＰＩ制御された信号とｄ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｄとを加算してｄ軸ＰＣＳ電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}を求めるｄ軸加算器４９、ｑ軸電流差分ΔＩ_ｑをｑ軸電流調整部４６でＰＩ制御された信号とｑ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｑとを加算してｑ軸ＰＣＳ電圧指令値_{ｑＲＥＦｑ}を求めるｑ軸加算器５０から構成されている。

また、ＰＣＳ交流電圧制御部３２は、図２に示すように、交直変換装置１３の交流側の３相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐａ、Ｖ_Ｐｂ、Ｖ_Ｐｃをα相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐαおよびβ相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐβに変換するＰＣＳ電圧３相／αβ変換部４７、α相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐαおよびβ相ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐβをｄ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｄおよびｑ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｑに変換するＰＣＳ電圧αβ／ｄｑ変換部４８、ｄ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｄからｄ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ_ｄｒｅｆを減算してｄ軸電圧差分ΔＶ_ｄを求めるｄ軸電圧減算器５１、ｑ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｑからｑ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ_ｑｒｅｆを減算してｑ軸電圧差分ΔＶ_ｑを求めるｑ軸電圧減算器５２、ｄ軸電圧差分ΔＶ_ｄをＰＩ制御してｄ軸ＰＣＳ電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}を求めるｄ軸電圧調整部５３、ｑ軸電圧差分ΔＶ_ｑをＰＩ制御してｑ軸ＰＣＳ電圧指令値Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}を求めるｑ軸電圧調整部５４から構成されている。

また、ＰＣＳＰＷＭ制御部３４は、図２に示すように、商用系統２が正常なときに連系中、商用系統２が瞬低または停電であるときに自立中にそれぞれ運転操作シーケンス切替部３８からの信号に基づき切り換えられる連系スイッチ５５、ｄ軸ＰＣＳ電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}とｑ軸ＰＣＳ電圧指令値Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}とをα相ＰＣＳ電圧指令値Ｖ（ハット）_αとβ相ＰＣＳ電圧指令値Ｖ（ハット）_βとに変換するＰＣＳｄｑ／αβ変換部５６、α相ＰＣＳ電圧指令値Ｖ（ハット）_αとβ相ＰＣＳ電圧指令値Ｖ（ハット）_βとを３相ＰＣＳ電圧指令値Ｖ（ハット）_ａ、Ｖ（ハット）_ｂ、Ｖ（ハット）_ｃに変換するＰＣＳαβ／３相変換部５７、３相ＰＣＳ電圧指令値Ｖ（ハット）_ａ、Ｖ（ハット）_ｂ、Ｖ（ハット）_ｃに基づき交直変換装置１３の半導体素子のゲートをＯＮ／ＯＦＦするゲートパルスを発生するゲートパルス発生部５８から構成されている。

図３は、ＩＮＶ交流電圧制御部３５、ＩＮＶＰＷＭ制御部３６の制御に係わるブロック線図である。ＩＮＶ交流電圧制御部３５は、図３に示すように、インバータ２１の交流側の３相ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌａ、Ｖ_Ｌｂ、Ｖ_Ｌｃをα相ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌαおよびβ相ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌβに変換するＩＮＶ電圧３相／αβ変換部６１、α相ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌαおよびβ相ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌβをｄ軸ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌｄおよびｑ軸ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌｑに変換するＩＮＶ電圧αβ／ｄｑ変換部６２、ｄ軸ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌｄからｄ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ_ｄｒｅｆを減算してｄ軸ＩＮＶ電圧差分ΔＶ_Ｌｄを求めるｄ軸電圧減算器６３、ｑ軸ＩＮＶ電圧Ｖ_Ｌｑからｑ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ_ｑｒｅｆを減算してｑ軸ＩＮＶ電圧差分ΔＶ_Ｌｑを求めるｑ軸電圧減算器６４、ｄ軸ＩＮＶ電圧差分ΔＶ_ＬｄをＰＩ制御してｄ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌｄを求めるＩＮＶＤ軸電圧調整部６５、ｑ軸ＩＮＶ電圧差分ΔＶ_ＬｑをＰＩ制御してｑ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌｑを求めるＩＮＶＱ軸電圧調整部６６から構成されている。

また、ＩＮＶＰＷＭ制御部３６は、図３に示すように、ｄ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌｄとｑ軸ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌｑとをα相ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌαとβ相ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌβとに変換するＩＮＶｄｑ／αβ変換部６７、α相ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌαとβ相ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌβとを３相ＩＮＶ電圧指令値Ｖ（ハット）_Ｌａ、Ｖ（ハット）_Ｌｂ、Ｖ（ハット）_Ｌｃに変換するＩＮＶαβ／３相変換部６８、３相ＩＮＶ電圧指令値に基づきインバータ２１の半導体素子のゲートをＯＮ／ＯＦＦするゲートパルスを発生するＩＮＶゲートパルス発生部６９から構成されている。

図４は、位相検出部３７の制御に係わるブロック線図である。位相検出部３７は、図４に示すように、バイパス側電圧または内部信号電圧の一方を選択してそれを基準３相電圧とするスイッチ７１、基準３相電圧を基準α相電圧と基準β相電圧とに変換する基準３相／αβ変換部７２、基準α相電圧と基準β相電圧とを基準ｄ軸電圧と基準ｑ軸電圧とに変換する基準αβ／ｄｑ変換部７３、電圧制御発振器７６から出力されるインバータ２１の制御用の周波数ｆ_ＬからＩＮＶ位相θをθ＝２πｆ_Ｌｔに基づき求め、基準α相電圧Ｖ_Ｍαと基準ｄ軸電圧Ｖ_Ｍｄとの位相差ΔΘを、ΔΘ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ_Ｍｑ／Ｖ_Ｍｄ）に従って求める位相差検出部７４、位相差ΔΘが零になるように例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果を基準周波数５０Ｈｚに加算して周波数を補正し、その周波数に対応するように演算して電圧制御発振器７６に送られる制御電圧Ｖ_Ｌを求める周波数調整器７５、制御電圧Ｖ_Ｌに基づいて周波数ｆ_Ｌを可変する電圧制御発振器７６から構成されている。
このように、位相のずれを周波数の偏差として補正し、基準３相電圧とインバータ２１の出力電圧の位相を一致させることができる。そして、この一致したときの位相θを用いてインバータ２１のＰＷＭ制御が行われる。

図５は、運転操作シーケンス切替部３８の制御に係わる論理図である。
図５の運転操作シーケンス切替部３８の動作について詳細に説明する。
商用系統２が正常なとき、交直変換装置１３は連系運転中であり、運転モード切替器８１の自立中を表す信号ζ_１は論理「０」、連系中を表す信号ζ_２は論理「１」である。
また、商用系統２が正常なとき、交流不足電圧継電器１０は不動作状態にあり、交流不足電圧継電器１０の出力信号ζ_３は論理「０」、交流不足電圧継電器１０の出力信号ζ_３と連系中を表す信号ζ_２が入力される論理積部８２の出力信号ζ_４は論理「０」、出力信号ζ_４が論理「１」のときカウントアップする復電待ち時間タイマー８４の出力信号ζ_５は論理「０」である。
また、商用系統２が正常なとき、連系中用操作信号切替器８５の出力信号ζ_７は論理「０」、出力信号ζ_８は論理「１」、連系中を表す信号ζ_２と連系中用操作信号切替器８５の出力信号ζ_７が入力される論理積部８６の出力信号ζ_１１は論理「０」、連系中を表す信号ζ_２と連系中用操作信号切替器８５の出力信号ζ_８が入力される論理積部８７の出力信号ζ_１２は論理「１」である。
また、商用系統２が正常なとき、自立中用操作信号切替器９０の出力信号ζ_９は論理「０」、出力信号ζ_１０は論理「１」、自立中を表す信号ζ_１と自立中用操作信号切替器９０の出力信号ζ_９が入力される論理積部８８の出力信号ζ_１３は論理「０」、自立中を表す信号ζ_１と自立中用操作信号切替器９０の出力信号ζ_１０が入力される論理積部８９の出力信号ζ_１４は論理「０」の状態にある。

連系中を表す信号ζ_２と連系中用操作信号切替器８５の出力信号ζ_７が入力される論理積部８６の出力信号ζ_１１は、論理「１」のとき、連系中の交直変換装置１３を停止させ、ＰＣＳ用開閉器１６を開放させる信号であり、出力信号ζ_１２は、論理「０」のとき、連系中に瞬低等で一旦停止した交直変換器１３を運転させ、また開放したＰＣＳ用開閉器１６を投入させる信号である。
また、自立中を表す信号ζ_１と自立中用操作信号切替器９０の出力信号ζ_９が入力される論理積部８８の出力信号ζ_１３は、論理「１」で、自立中の区分開閉器１１を開放、交直変換装置１３を運転、ＰＣＳ用開閉器１６を投入させる信号であり、出力信号ζ_１４は、論理「１」で、交直変換装置１３を停止、ＰＣＳ用開閉器１６を開放、区分開閉器１１を投入して自立中から連系中に戻す信号である。

商用系統２で停電が発生すると、交流不足電圧継電器１０が動作して、交流不足電圧継電器１０の出力信号ζ_３が論理「１」となり、出力信号ζ_４が論理「１」になり、復電待ち時間タイマー８４がカウントアップする。同時に、連系中用操作信号切替器８５の出力信号ζ_７が論理「１」となって、交直変換装置１３を停止させ、ＰＣＳ用開閉器１６を開放する。
復電待ち時間タイマー８４の設定時限よりも先に商用系統２が復電し、交流不足電圧継電器１０が復帰すると、連系中用操作信号切替器８５の出力信号ζ_８が論理「１」となって、交直変換装置１３が運転され、ＰＣＳ用開閉器１６が投入される。
復電待ち時間タイマー８４の設定時限に達しても商用系統２が復電しない場合には、復電待ち時間タイマー８４の出力信号ζ_５が論理「１」となって運転モード切替器８１の出力信号ζ_１を論理「１」、出力信号ζ_２を論理「０」にして、運転シーケンスを自立運転モードに切り換える。
運転モード切替器８１の出力信号ζ_１が論理「１」になると、自立中用操作信号切替器９０の出力信号ζ_９を論理「１」、出力信号ζ_１０を論理「０」に切換えられ、出力信号ζ_１３が論理「１」になることによって区分開閉器１１が開放され、ＰＣＳ用開閉器１６が投入され、交直変換装置１３が運転される。

分散型電源装置７において、これが連系している商用系統２が正常なとき、交直変換装置１３は、あらかじめ定められたｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とに基づいて連系運転が行われている。また、インバータ２１は、ｄ軸負荷電圧指令値とｑ軸負荷電圧指令値とに基づいてＰＷＭ制御されている。

このように運転されている分散型電源装置７において、商用系統２が停電したときの動作について図６を参照して説明する。図６は、商用系統２で停電が発生したときおよび復電したときの分散型電源装置７の動作の手順を示すフローチャートである。
Ｓ１０１で、商用系統２で停電が発生すると交流不足電圧継電器１０では、商用系統２の停電を検出してＳ１０２へ進む。
Ｓ１０２で、交流不足電圧継電器１０の出力信号ζ_３が論理「１」に切り替えられることにより交直変換装置１３の運転が停止され、Ｓ１０３へ進む。
Ｓ１０３で、交直変換装置１３の運転停止とともに連系中の操作信号ζ_１１によりＰＣＳ用開閉器１６が開放され、Ｓ１０４へ進む。
Ｓ１０４で、商用系統２の停電が設定する復電待ち時間以内か否かを判断する。復電待ち時間以内であればＳ１０５へ進み、復電待ち時間以上経過していればＳ１０６へ進む。
Ｓ１０５で、復電していなければＳ１０４に戻り、所内系統電圧の復電の監視を続け、復電を検出すればＳ１１８へ進む。
Ｓ１０６で、区分開閉器１１が開放され、Ｓ１０７へ進む。
Ｓ１０７で、ＰＣＳ用開閉器１６が投入され、Ｓ１０８へ進む。
Ｓ１０８で、交直変換装置１３にゲート信号が与えられて交直変換装置１３が自立運転され、Ｓ１０９へ進む。
Ｓ１０９で、交直変換装置１３の自立運転により、交直変換装置１３の交流側電圧は確立し、バイパス回路１２の電圧が確立する。バイパス回路１２の電圧が確立すると、位相検出部３７の選択スイッチ７１により内部信号電圧からバイパス電圧に切換られ、基準３相／αβ変換部７２に入力される。
Ｓ１１０で、位相検出部３７によりインバータ２１の運転電圧の位相がバイパス回路１２の電圧の位相に合わされる。
Ｓ１１１で、インバータ２１が故障しているか否かを判断する。故障していないとき、インバータ２１から重要負荷６に電力が供給され、Ｓ１１２へ進み、故障しているときにはＳ１１３へ進む。
Ｓ１１２で、所内系統電圧の復電が検出されれば、Ｓ１１４へ進み、停電が継続中であればＳ１１１へ戻り所内系統電圧の復電監視を継続する。
Ｓ１１３で、無瞬断スイッチ２３がバイパス回路１２側に切り換えられ、交直変換装置１３からバイパス回路１２を経由して重要負荷６に電力が供給される。
Ｓ１１４で、商用系統２の復電を交流不足電圧継電器１０が検出すると、交流不足電圧継電器１０の出力信号ζ_３は論理「１」から論理「０」に切換えられ、否定回路８３の出力信号ζ_６が論理「１」に切り替わって、論理積部８９の出力信号ζ_１４が論理「０」から論理「１」に切り替わり、交直変換装置１３は停止する。
Ｓ１１５で、論理積部８９の出力信号ζ_１４の論理「１」により、ＰＣＳ用開閉器１６を開放する。
Ｓ１１６で、論理積部８９の出力信号ζ_１４の論理「１」により、区分開閉器１１を投入する。論理積部８９の出力信号ζ_１４の論理「１」によりタイマー９１がカウントアップし、設定時限が経過すると、タイマー９１の出力信号ζ_１５を論理「１」に切り替えられ、運転モード切替器８１を切り替えて連系中を表す出力信号ζ_２を論理「１」に切り替えられ、Ｓ１１７へ進む。
Ｓ１１７で、ＰＣＳ用開閉器１６が投入され、Ｓ１１８へ進む。
Ｓ１１８で、交直変換装置１３が運転され、通常の負荷平準化運転状態に戻る。

このようにして、商用系統が停電し、かつインバータに故障が起こっても、ナトリウム−硫黄電池に貯えられている電力をバイパス回路を介して重要負荷に供給できる。
また、従来の分散型電源装置にＰＣＳ用開閉器を分岐点と交直変換装置との間に設けるだけで、インバータに故障が起こっても重要負荷への電力供給を継続することができる。

この発明の実施の形態１に係わる分散型電源装置が備えられている所内系統のブロック図である。ＰＣＳ交流電流制御部、ＰＣＳ交流電圧制御部、ＰＣＳＰＷＭ制御部の制御に係わるブロック線図である。ＩＮＶ交流電圧制御部、ＩＮＶＰＷＭ制御部の制御に係わるブロック線図である。位相検出部の制御に係わるブロック線図である。運転操作シーケンス切替部の制御に係わる論理図である。商用系統で停電が発生したときの分散型電源装置の動作の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１所内系統、２商用系統、３連系点、４連系用遮断器、５一般負荷、６重要負荷、７分散型電源装置、８ナトリウム−硫黄電池、９所内系統計器用変圧器、１０交流不足電圧継電器（ＵＶＲ）、１１区分開閉器、１２バイパス回路、１３交直変換装置、１５分岐点、１６ＰＣＳ用開閉器、１７ＰＣＳ計器用変流器、１８ＰＣＳ計器用変圧器、１９直流回路、２１インバータ、２２ＩＮＶ計器用変圧器、２３無瞬断スイッチ、２４バイパス計器用変圧器、２５制御装置、３１ＰＣＳ電力制御部、３２ＰＣＳ交流電圧制御部、３３ＰＣＳ交流電流制御部、３４ＰＣＳＰＷＭ制御部、３５ＩＮＶ交流電圧制御部、３６ＩＮＶＰＷＭ制御部、３７位相検出部、３８運転操作シーケンス切替部、４１ＰＣＳ電流３相／αβ変換部、４２ＰＣＳ電流αβ／ｄｑ変換部、４３ｄ軸電流減算器、４４ｑ軸電流減算器、４５ｄ軸電流調整部、４６ｑ軸電流調整部、４７ＰＣＳ電圧３相／αβ変換部、４８ＰＣＳ電圧αβ／ｄｑ変換部、４９ｄ軸加算器、５０ｑ軸加算器、５１ｄ軸電圧減算器、５２ｑ軸電圧減算器、５３ｄ軸電圧調整部、５４ｑ軸電圧調整部、５５連系スイッチ、５６ＰＣＳｄｑ／αβ変換部、５７ＰＣＳαβ／３相変換部、５８ＰＣＳゲートパルス発生部、６１ＩＮＶ電圧３相／αβ変換部、６２ＩＮＶ電圧αβ／ｄｑ変換部、６３ｄ軸電圧減算器、６４ｑ軸電圧減算器、６５ＩＮＶＤ軸電圧調整部、６６ＩＮＶＱ軸電圧調整部、６７ＩＮＶｄｑ／αβ変換部、６８ＩＮＶαβ／３相変換部、６９ＩＮＶゲートパルス発生部、７１選択スイッチ、７２基準３相／αβ変換部、７３基準αβ／ｄｑ変換部、７４位相差検出部、７５周波数調整器、７６電圧制御発振器、８１運転モード切替器、８２、８６、８７、８８、８９論理積部、８３否定回路、８４復電待ち時間タイマー、８５連系中用操作信号切替器、９０自立中用操作信号切替器、９１タイマー。

Claims

商用系統から区分開閉器を介して供給される交流電力を交直変換装置により一旦直流電力に変換し、該直流電力をインバータにより所定の交流電力に変換して重要負荷に供給するとともに上記直流電力が充放電される分散型電源が備えられている分散型電源装置において、
上記区分開閉器と上記交直変換装置との間を開閉するＰＣＳ用開閉器と、
上記重要負荷の接続先を上記インバータまたはバイパス回路に切り換える無瞬断切換スイッチと、
上記区分開閉器と上記ＰＣＳ用開閉器との間に上記無瞬断切換スイッチを接続する上記バイパス回路と、
が備えられ、
上記商用系統が停電し、上記区分開閉器が開放されているとき、上記ＰＣＳ用開閉器が投入され、上記交直変換装置は、直流電力を交流電力に変換して上記バイパス回路を充電し、上記無瞬断切換スイッチは、上記重要負荷の接続先として上記バイパス回路に切り換えることを特徴とする分散型電源装置。
上記インバータは、上記商用系統が停電し、上記区分開閉器が開放されているとき、上記バイパス回路の電圧と同じ振幅と位相とを有する電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載する分散型電源装置。
上記区分開閉器と上記ＰＣＳ用開閉器との間に非常用負荷が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。
上記分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池、レドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置またはフライホイール電力貯蔵装置のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１または２に記載する分散型電源装置。