JP2018007320A - System interconnection control device - Google Patents
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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4PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a malfunction of an operation continuation function at the time of an accident and improve the detection accuracy of independent operation when a momentary power failure occurs in an electric power system to which the power generation device is connected. Provide the device. According to the grid interconnection control device of the present invention, the control device (16) includes an independent operation detection sensitivity changing unit (41). The independent operation detection sensitivity change unit (41) detects the independent operation of the power generation device when a momentary power failure occurs in the power system to which the power generation device is connected, as compared with the case where the momentary power failure does not occur. At least one of the detection threshold and the detection time is lowered to increase the detection sensitivity of the isolated operation. [Selection diagram] Fig. 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。 The present invention relates to a grid interconnection control device that detects a single operation of a power generator.
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。
As an example of the above-mentioned invention, the invention described in
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。 Single operation detection function for disconnecting the power generator from the power system when the single operation of the power generator is detected, and continuation of operation at the time of an accident (FRT: Fault Ride Through) for continuing the operation of the power generator against disturbance of the power system The function is a contradictory function, and there is a concern about these control interferences. In particular, there is a concern that the accident-time operation continuation function malfunctions in a situation where the isolated operation detection function should operate.
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。 For example, it is assumed that a power failure occurs in a power system in which a plurality of power generation devices are connected. It is assumed that, for example, the detection of the single operation of one power generation apparatus is delayed due to the variation in the detection of the single operation of the plurality of power generation apparatuses. In this case, the system voltage drops because the majority of the power generation devices are disconnected from the power system, but the AC power supplied from the power generation device for which the detection of the isolated operation is delayed may cause a state similar to an instantaneous power failure. There is sex. For this reason, in the power generation device in which the detection of the isolated operation is delayed, the operation continuation function during an accident may malfunction, and it may be difficult to detect the isolated operation.
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。
The invention described in
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when an instantaneous power failure occurs in the power system to which the power generation apparatus is connected, the malfunction of the operation continuation function at the time of an accident is suppressed. It is an object of the present invention to provide a grid interconnection control device capable of improving the operation detection accuracy.
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。 A grid interconnection control device according to the present invention includes a power generation device including a power source and a power converter that converts power output from the power source into AC power and outputs the AC power to a load connected to the system power source, and the system And a control device for paralleling or disconnecting the power generation device with respect to the power system of the power source, wherein the control device is connected to the power system to which the power generation device is connected. When an instantaneous power failure occurs, compared to the case where the instantaneous power failure does not occur, at least one of a detection threshold and a detection time when detecting the isolated operation of the power generation device is reduced to reduce the isolated operation. A single operation detection sensitivity changing unit for increasing detection sensitivity is provided.
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。 According to the grid interconnection control device according to the present invention, the control device includes the isolated operation detection sensitivity changing unit. Therefore, the grid connection control device according to the present invention can increase the detection sensitivity of isolated operation when an instantaneous power failure occurs in the power system connected to the power generation device, and the operation continuation function during an accident malfunctions. Before doing so, it is possible to easily detect the isolated operation of the power generation device. That is, the grid interconnection control device according to the present invention can improve the detection accuracy of the isolated operation by suppressing the malfunction of the accident-time operation continuation function.
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。 Hereinafter, the grid connection control apparatus of this embodiment is demonstrated based on drawing. In addition, drawing is a conceptual diagram and does not prescribe | regulate to the dimension of a detailed structure.
<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。
<Configuration of grid interconnection control device>
As shown in FIG. 1, the grid interconnection control device of the present embodiment includes a
(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。
(Power supply 10)
Although the
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。
The
(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。
(Power converter 11)
The
(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。
(Converter 12 and capacitor 13)
Converter 12 boosts the DC power output from
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。
The
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。
An
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。
An
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。
A
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。
For example, the DC voltage detector 18a divides the DC voltage Vdc between the
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。
The
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。
When the voltage applied to the gate 12g3 of the
(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。
(Inverter 14)
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 1, an
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。
The
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。
A connection point 14 i is provided in the
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。
The gates 14e3 to 14h3 of the
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。
For example, when the voltage applied to the gate 14e3 of the
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。
The
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。
A known filter circuit can be provided between the
(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。
(Switches 15a and 15b)
The
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。
The
(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。
(Detector 18)
The
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。
The
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。
The system frequency, the rate of change of the system frequency, and the phase of the system voltage Vs can be calculated based on, for example, the change over time of the detected value of the system voltage Vs detected by the
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。 In addition, the harmonics included in the system voltage Vs can be calculated by, for example, fast Fourier transform (FFT). Fast Fourier transform (FFT) is an algorithm for computing discrete Fourier transform at high speed on a computer, and can speed up computation processing for extracting a desired harmonic component from a detected value of system voltage Vs. In addition, although the order of the harmonic to detect is not limited, For example, the 2nd-7th harmonic can be detected. In addition, the harmonics included in the system voltage Vs can be represented by, for example, total harmonic distortion (THD) of these harmonics.
(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。
(Control device 16)
As shown in FIG. 2, the
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。
The
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。
For example, the
<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。
<Control by grid interconnection control device>
As an example of the protection function in the grid connection, there are an isolated operation detection function and an accident continuation operation (FRT: Fault Ride Through) function. The isolated operation detection function is a function for detecting the isolated operation of the
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。
On the other hand, the operation continuation function at the time of an accident is a function that suppresses the simultaneous disconnection of a plurality of power generation devices connected to the power system due to disturbance of the power system. The operation of the
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。
Thus, the isolated operation detection function disconnects the
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。
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of the voltage drop withstand capability in relation to the operation continuation requirement at the time of an accident. A curve L11 shows an example of a voltage drop tolerance of the system voltage Vs. The vertical axis represents the remaining voltage when the effective value of the system voltage Vs at time t0 when the system voltage Vs starts to decrease is 100%, and the horizontal axis represents the time. A region R11 indicates a region in which the voltage drop time is equal to or less than the predetermined time TP1 from time t0 to time t1, and the remaining voltage is V1% or more. In the region R11, as a general rule, the operation of the
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。
For example, it is assumed that a power failure occurs in the
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。
The same can be said for the frequency fluctuation tolerance. FIG. 3B is a diagram illustrating an example of the step-up frequency variation tolerance in relation to the accident continuation requirement. A curve L21 shows an example of a frequency fluctuation tolerance when the system frequency is stepped up. The vertical axis represents frequency, and the horizontal axis represents time. The region R21 indicates a region where the upper limit value of the step increase with respect to the rated frequency F0 (for example, 50 Hz or 60 Hz) is the frequency F11 and the frequency increase time is equal to or less than the predetermined time TP2 from the time t0 to the time t2. In area | region R21, the driving | operation of the electric
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。 FIG. 3C is a diagram illustrating an example of a frequency fluctuation tolerance of ramp up or ramp down in relation to the requirement for continuation of operation during an accident. The vertical axis represents frequency, and the horizontal axis represents time. A curve L31a indicates the upper limit of the rate of change in lamp rise (for example, the amount of increase in frequency per unit time). Further, the upper limit value of the frequency is the frequency F21, and can be set to a set value of a frequency increasing relay (OFR), for example. A curve L31b indicates the lower limit of the rate of change in ramp drop (for example, the amount of decrease in frequency per unit time). Further, the lower limit value of the frequency is the frequency F22, and can be, for example, a settling value of a frequency lowering relay (UFR). As in FIG. 3B, the rated frequency is indicated by the rated frequency F0.
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。
A region R31 indicates a region surrounded by the curves L31a and L31b. In area | region R31, the driving | operation of the electric
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。
As in the case of the voltage drop tolerance shown in FIG. 3A, it is assumed that, for example, the detection of the single operation of one power generation apparatus is delayed due to the variation in the detection of the single operation of the plurality of power generation apparatuses. In this case, since the majority of the power generation devices are disconnected from the
(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。
(Configuration of each control unit)
As shown in FIG. 4, the
(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。
(Single operation detection sensitivity changing unit 41)
The isolated operation detection
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。
Specifically, the isolated operation detection
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。 When determining whether or not an instantaneous power failure has occurred based on the effective value of one period of the system voltage Vs, the calculation load associated with calculating the effective value is reduced compared to determining based on the effective value of the half period of the system voltage Vs. This makes it easy to grasp voltage fluctuations over a plurality of periods of the system voltage Vs. On the other hand, when determining whether or not an instantaneous power failure has occurred based on the effective value of the half cycle of the system voltage Vs, a steep instantaneous power failure during one cycle of the system voltage Vs (for example, the remaining of the system voltage Vs within the half cycle). (When the voltage disappears) can be detected quickly.
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。
According to the grid interconnection control device of the present embodiment, the isolated operation detection
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。
When the instantaneous power failure has not occurred (Yes in step S11), the detection threshold value TH when detecting the independent operation of the
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。
In the present embodiment, the isolated operation detection
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。
Note that the detection threshold value TH1 and the detection time TD1 are preferably set according to the detection target when the single operation of the
(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。
(Single operation detection unit 42)
The isolated
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。
On the other hand, in the active method, fluctuations such as voltage and frequency are periodically given to the control system of the power converter 11 (inverter 14), the external resistor, and the like, and the
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。
When the isolated operation of the
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。
The single
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。
Further, the physical quantity related to the AC power of the
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。
As shown in FIG. 6, the isolated
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。
Specifically, the detection value of the system frequency detected by the
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。
In all the storage areas (M1 to M20), when the detection value of the system frequency is detected by the
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。 In addition, after averaging the detection values of a plurality of system frequencies (for example, 10) to calculate the average value, the average value can be stored in the storage area M1. Next, when the average value of the detected values of a plurality (10) of system frequencies is calculated, the average value of the detected values of the plurality (10) of system frequencies stored in the storage area M1 is stored in the storage area M2. Moved to. Then, the newly calculated average value of the detected values of a plurality of (ten) system frequencies is stored in the storage area M1. Thereafter, in the same manner as described above, the average value of the detected values of a plurality of (10) system frequencies can be stored in the storage area (M1 to M20).
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。
The isolated
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。
As shown in FIG. 6, the first moving average value Fave1 is a physical quantity (system frequency) related to AC power of the
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。
In the example illustrated in FIG. 6, the isolated
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。
The moving average described above is not limited as long as time series data can be smoothed. For example, the moving average may be a simple moving average that does not weight individual data or may be a weighted moving average that weights individual data. The weighted moving average may be a linear weighted moving average or an exponential weighted moving average. In the linear weighted moving average, the weight of the newest data is the heaviest, and the weight is decreased in order as the old data becomes old, and the weight of the oldest data is set to zero. The exponential weighted moving average exponentially reduces the weight of the linear weighted moving average. Furthermore, the weighting of the individual data can be selected in accordance with the change in the detected value of the physical quantity (system frequency) related to the AC power of the
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。
In the present embodiment, the isolated
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。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a change over time of a detected value of a physical quantity (system frequency) related to AC power of the
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。
First, as shown by a curve L41, a case of a normal power failure (a case where a change in frequency is fast) is assumed. At this time, the change amount ΔD of the detected value of the system frequency during the period from time t0 to time t41 is set as the change amount ΔD0. Further, the change amount ΔD of the detected value of the system frequency during the period from time t41 to time t42 is set as a change amount ΔD1. The amount of change ΔD1 is assumed to be larger than the amount of change ΔD0. Furthermore, it is assumed that the detection threshold value TH0 when detecting the independent operation of the
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。
Next, it is assumed that the detection threshold TH is not lowered or changed by the isolated operation detection
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。
Next, it is assumed that the detection threshold TH is lowered and changed by the isolated operation detection
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。
It can be seen that the time from time t0 to time t44 is shorter than the time from time t0 to time t45, and the isolated operation detection
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。
The same can be said for the second condition. As described above, in the second condition, the increase or decrease in the detected value of the physical quantity (system frequency) related to the AC power of the
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。
FIG. 7 shows an example when the detected value of the system frequency decreases. As an example of the case where the detection value of the system frequency increases, there is a case where only the delayed reactive current flows into the open point (not shown) of the
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。
In addition, the above can be similarly applied to the case where the physical quantity related to the AC power of the
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。
According to the grid interconnection control device of the present embodiment, the
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。
Further, according to the grid interconnection control device of the present embodiment, the
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。
Furthermore, according to the grid interconnection control apparatus of the present embodiment, the isolated
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。
Further, according to the system interconnection control device of the present embodiment, the physical quantity related to the AC power of the
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。
Furthermore, when the
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。
For example, when a step-out (out-of-synchronization) occurs in a synchronous motor that is an inductive load, the frequency hunts, and depending on only the amount of change in system frequency and the duration of change, the single operation of the
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。
According to the grid interconnection control device of this embodiment, the
<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。
<Others>
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention. For example, the control of the grid interconnection control device can include various arithmetic processes in addition to the processes and determinations shown in FIG. The grid interconnection control device according to the present invention can also be applied to multiphase (for example, three-phase) system power supplies and inverters.
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。
1: power generation device, 10: power supply, 11: power converter, 16: control device,
20: System power supply, 22: Power system,
30: load,
41: Isolated operation detection sensitivity changing unit, 42: Isolated operation detection unit,
TH0, TH1: detection threshold, TD0, TD1: detection time,
ΔD0, ΔD1: The amount of change in the detected value of the physical quantity related to the AC power of the
Claims (6)
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。 A power generator comprising: a power source; and a power converter that converts power output from the power source into AC power and outputs the AC power to a load connected to the system power source;
A control device for paralleling or disconnecting the power generation device with respect to the power system of the system power supply;
A grid interconnection control device comprising:
When the control device detects an isolated operation of the power generation device when an instantaneous power failure occurs in the power system to which the power generation device is connected, compared to a case where the instantaneous power failure does not occur. A grid interconnection control apparatus including an isolated operation detection sensitivity changing unit that increases at least one of a detection threshold and a detection time to increase the detection sensitivity of the isolated operation.
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。 The load is an inductive load;
The physical quantity related to the AC power of the system power supply is the harmonics included in the system frequency and the system voltage,
The islanding detection unit is configured to perform the islanding operation of the power generator when both of the first condition and the second condition are satisfied for the harmonics included in the grid frequency and the grid voltage. The grid interconnection control apparatus according to claim 5, wherein the grid interconnection control apparatus is configured to determine that the power generation apparatus is present and to disconnect the power generation apparatus from the power system.
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