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JP2022038061A - Uninterruptible power supply system - Google Patents

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JP2022038061A
JP2022038061A JP2020142347A JP2020142347A JP2022038061A JP 2022038061 A JP2022038061 A JP 2022038061A JP 2020142347 A JP2020142347 A JP 2020142347A JP 2020142347 A JP2020142347 A JP 2020142347A JP 2022038061 A JP2022038061 A JP 2022038061A
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Hironori Kashiwabara
吉則 河▲崎▼
Yoshinori Kawasaki
荘治 西村
Shoji Nishimura
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Abstract

Figure 2022038061000001

【課題】電力系統の異常時における補償動作を高速で行う低コストである電力システムを提供する。
【解決手段】電力系統の異常時に分散型電源から負荷に給電する常時商用給電方式の無停電電源システムで100あって、電力系統10の電圧異常が検出された場合には、分散型電源2から負荷30への電力の供給を開始し、電力系統を開放する機械式スイッチ3と機械式スイッチに並列接続されたコンデンサ41とを備える。コンデンサの静電容量Cは以下の(1)式を満足する。C×(V/T)>iSW(1)、Vは電力系統の定格電圧、Tは機械式スイッチの開放を開始してから、機械式スイッチの両端電圧の変化量が安定するまでの時間である過渡時間、iSWは機械式スイッチの開放時に機械式スイッチに流れる遮断電流である。
【選択図】図1

Figure 2022038061000001

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost electric power system which performs a compensation operation at a high speed when an abnormality of an electric power system is performed.
SOLUTION: There are 100 non-disruptive power supply systems of a continuous commercial power supply system that supply power to a load from a distributed power supply in the event of an abnormality in the power system, and when a voltage abnormality in the power system 10 is detected, the distributed power supply 2 is used. It includes a mechanical switch 3 that starts supplying electric power to the load 30 and opens the power system, and a capacitor 41 connected in parallel to the mechanical switch. The capacitance C of the capacitor satisfies the following equation (1). C × (V / T)> i SW (1), V is the rated voltage of the power system, T is the time from the start of opening of the mechanical switch to the stabilization of the amount of change in the voltage across the mechanical switch. The transient time, iSW , is the breaking current that flows through the mechanical switch when the mechanical switch is opened.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、常時商用給電方式の無停電電源システムに関するものである。 The present invention relates to an uninterruptible power supply system of a constant commercial power supply system.

常時商用給電方式の無停電電源システムは、特許文献1に示すように、電力系統から負荷への給電を遮断する遮断器と、遮断器よりも負荷側に接続された蓄電池等の分散型電源とを備えている。 As shown in Patent Document 1, the uninterruptible power supply system of the continuous commercial power supply system includes a circuit breaker that cuts off the power supply from the power system to the load, and a distributed power supply such as a storage battery connected to the load side of the circuit breaker. It is equipped with.

この無停電電源システムは、電力系統の正常時には、遮断器を介して電力系統から負荷に給電するとともに分散型電源を系統連系運転させる。一方、電力系統の異常時には、遮断器を開放して電力系統から負荷への給電を遮断すると同時に、分散型電源の運転モードを電流制御から電圧制御に切り替えて自立運転させる。これにより、電力系統の異常時でも負荷に無停電で確実に電力を供給することができる。 In this uninterruptible power supply system, when the power system is normal, the power system supplies power to the load via a circuit breaker and the distributed power supply is operated in a grid-connected manner. On the other hand, when the power system is abnormal, the circuit breaker is opened to cut off the power supply from the power system to the load, and at the same time, the operation mode of the distributed power source is switched from current control to voltage control for independent operation. As a result, even when an abnormality occurs in the power system, power can be reliably supplied to the load without a power failure.

特許第3402886号公報Japanese Patent No. 3402886

しかしながら、上記した無停電電源システムは、遮断器としてIGBT等の半導体スイッチを用いるため、高速な開閉切替動作が可能となる一方で、素子のオン抵抗に起因する通電損失が小さくない。また、高圧・特別高圧のような高電圧環境下では、高価な半導体スイッチを複数台直列接続する必要があり、コストが増大するとともに制御回路も複雑になる。 However, since the above-mentioned uninterruptible power supply system uses a semiconductor switch such as an IGBT as a circuit breaker, high-speed open / close switching operation is possible, but the energization loss due to the on-resistance of the element is not small. Further, in a high voltage environment such as high voltage or extra high voltage, it is necessary to connect a plurality of expensive semiconductor switches in series, which increases the cost and complicates the control circuit.

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、電力系統の異常時における補償動作を高速で行う電力システムを低コストで提供することをその主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to provide a power system capable of performing compensation operation at high speed in the event of an abnormality in the power system at low cost.

すなわち本発明に係る無停電電源システムは、電力系統の正常時に当該電力系統から負荷に給電し、前記電力系統の異常時に前記電力系統から前記負荷への給電を遮断するとともに、前記電力系統から前記負荷に給電するための電力線に接続された分散型電源から前記負荷に給電する常時商用給電方式のものであって、前記電力線において前記分散型電源よりも前記電力系統側に設けられ、前記電力線を開閉する機械式スイッチと、前記電力線において前記機械式スイッチに並列接続されたコンデンサと、前記機械式スイッチよりも前記電力系統側の電圧を検出する系統側電圧検出部と、前記系統側電圧検出部の検出電圧から前記電力系統の電圧異常を検出する系統異常検出部と、前記分散型電源による給電を制御する制御部とを備え、前記系統異常検出部により電圧異常が検出された場合には、前記機械式スイッチを開放するとともに、前記分散型電源から前記負荷への電力の供給を開始し、前記コンデンサは、その静電容量Cが以下の(1)式を満足するものであることを特徴とする。
C×(V/T)>iSW (1)
ここで、Vは前記電力系統の定格電圧、Tは前記機械式スイッチの開放を開始してから、当該機械式スイッチの両端電圧の変化量が安定するまでの時間である過渡時間、iSWは前記機械式スイッチの開放時に前記機械式スイッチに流れる遮断電流である。
That is, the non-disruptive power supply system according to the present invention supplies power to the load from the power system when the power system is normal, cuts off the power supply from the power system to the load when the power system is abnormal, and from the power system to the load. It is a constant commercial power supply system that supplies power to the load from a distributed power supply connected to a power line for supplying power to the load. The power line is provided on the power system side of the distributed power supply and the power line is provided. A mechanical switch that opens and closes, a capacitor connected in parallel to the mechanical switch in the power line, a system-side voltage detection unit that detects the voltage on the power system side of the mechanical switch, and the system-side voltage detection unit. A system abnormality detection unit that detects a voltage abnormality in the power system from the detected voltage of the above and a control unit that controls power supply by the distributed power supply are provided, and when a voltage abnormality is detected by the system abnormality detection unit, the voltage abnormality is detected. The mechanical switch is opened and the supply of power from the distributed power supply to the load is started, and the capacitor is characterized in that its capacitance C satisfies the following equation (1). And.
C × (V / T)> i SW (1)
Here, V is the rated voltage of the power system, T is the transient time that is the time from the start of opening of the mechanical switch to the stabilization of the amount of change in the voltage across the mechanical switch, and iSW is. This is the breaking current that flows through the mechanical switch when the mechanical switch is opened.

このような無停電電源システムであれば、電力系統の異常が検出された場合には、機械式スイッチを開放するとともに分散型電源から負荷への電力の供給を開始するので、系統異常時にも補償対象負荷に電力を供給することができる。ここで、機械式スイッチに並列接続されたコンデンサは、そのインピーダンスが機械式スイッチのアーク抵抗よりも小さくなるようにしているので、機械式スイッチの開放時に、アークを生じさせることなくコンデンサに転流及び限流させることができる。そのため、電力系統の異常が検出された場合には、機械式スイッチをゼロ点関係なく高速に遮断することができ、高圧・特別高圧のような高電圧環境下でも、高価な半導体スイッチに代えて、安価な機械式スイッチを遮断器として使用することができる。これにより、電力系統の異常時における補償動作を高速で行う無停電電源システムを低コストで提供することができる。 In such an uninterruptible power supply system, when an abnormality in the power system is detected, the mechanical switch is opened and the power supply from the distributed power supply to the load is started, so compensation is provided even in the event of a system abnormality. Power can be supplied to the target load. Here, since the impedance of the capacitor connected in parallel to the mechanical switch is set to be smaller than the arc resistance of the mechanical switch, when the mechanical switch is opened, it is commutated to the capacitor without causing an arc. And can be limited. Therefore, when an abnormality in the power system is detected, the mechanical switch can be shut off at high speed regardless of the zero point, and even in a high voltage environment such as high voltage or extra high voltage, it can be used instead of an expensive semiconductor switch. , An inexpensive mechanical switch can be used as a circuit breaker. As a result, it is possible to provide an uninterruptible power supply system that performs compensation operation at high speed in the event of an abnormality in the power system at low cost.

前記無停電電源システムは、前記電力線において前記分散型電源よりも前記電力系統側に設けられた解列スイッチを更に備え、前記制御部は、前記分散型電源から前記負荷への電力の供給を開始後、前記解列スイッチを開放し、前記分散型電源及び前記負荷を前記電力系統から切り離すように構成されていることが好ましい。 The non-power failure power supply system further includes a disconnection switch provided on the power system side of the distributed power supply in the power line, and the control unit starts supplying power from the distributed power supply to the load. After that, it is preferable that the disconnection switch is opened to disconnect the distributed power source and the load from the power system.

このように構成した本発明によれば、電力系統の異常時における補償動作を高速で行う電力システムを低コストで提供することができる。 According to the present invention configured as described above, it is possible to provide a power system capable of performing compensation operation at high speed in the event of an abnormality in the power system at low cost.

本実施形態の無停電電源システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system of this embodiment. 転流回路がない場合における電流遮断時の動作波形の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the operation waveform at the time of a current cutoff when there is no commutation circuit. 他の実施形態の無停電電源システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the uninterruptible power supply system of another embodiment.

以下に、本発明の実施形態に係る無停電電源システム100について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the uninterruptible power supply system 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の無停電電源システム100は、図1に示すように、電力系統10と負荷30との間に設けられた常時商用給電方式のものである。この無停電電源システム100は、電力系統10の正常時に電力系統10から負荷30に給電し、電力系統10の短絡事故等により生じる電圧異常時に電力系統10から負荷30への給電を遮断するとともに、分散型電源2から負荷30に給電する。 As shown in FIG. 1, the uninterruptible power supply system 100 of the present embodiment is a constant commercial power supply system provided between the power system 10 and the load 30. The non-disruptive power supply system 100 supplies power to the load 30 from the power system 10 when the power system 10 is normal, and cuts off the power supply from the power system 10 to the load 30 when a voltage abnormality occurs due to a short circuit accident of the power system 10. Power is supplied from the distributed power supply 2 to the load 30.

具体的に無停電電源システム100は、分散型電源2と、電力系統10と分散型電源2及び負荷30とを接続する開閉スイッチ3と、開閉スイッチ3に並列接続された転流回路4と、開閉スイッチ3よりも電力系統10側に設けられた解列スイッチ6と、開閉スイッチ3よりも電力系統10側の電圧を検出する系統側電圧検出部7と、系統側電圧検出部7の検出電圧により電力系統10の電圧異常を検出する系統異常検出部8と、分散型電源2による給電を制御する制御部9とを備えている。 Specifically, the non-disruptive power supply system 100 includes a distributed power supply 2, an open / close switch 3 for connecting the power system 10, the distributed power supply 2, and a load 30, a commutation circuit 4 connected in parallel to the open / close switch 3. The disconnection switch 6 provided on the power system 10 side of the on-off switch 3, the system side voltage detection unit 7 for detecting the voltage on the power system 10 side of the on-off switch 3, and the detection voltage of the system side voltage detection unit 7. A system abnormality detecting unit 8 for detecting a voltage abnormality in the power system 10 and a control unit 9 for controlling power supply by the distributed power supply 2 are provided.

分散型電源2は、電力系統10から負荷30に給電するための電力線L1に接続されている。この分散型電源2は、電力系統10に連系されるものであり、例えば太陽光発電や燃料電池などの直流発電設備21、二次電池(蓄電池)などの電力貯蔵装置(蓄電デバイス)22、風力発電やマイクロガスタービンなどの交流で出力された電気エネルギーを直流に整流したうえで、電力変換装置を用いて系統連系をされる発電設備(不図示)、又は、同期発電機や誘導発電機等の交流発電設備23である。直流発電設備21及び電力貯蔵装置(蓄電デバイス)22は、図示しない電力変換装置を備えている。なお、無停電電源システム100は、少なくとも電力貯蔵装置22を備えており、その他上記何れかの分散型電源2を有するものであってもよい。 The distributed power source 2 is connected to a power line L1 for supplying power from the power system 10 to the load 30. The distributed power source 2 is connected to the power system 10, for example, a DC power generation facility 21 such as solar power generation or a fuel cell, a power storage device (storage device) 22 such as a secondary battery (storage battery), and the like. Power generation equipment (not shown) that is connected to the grid using a power converter after rectifying the electrical energy output from AC such as wind power generation and micro gas turbine to DC, or synchronous power generator or induced power generation. It is an AC power generation facility 23 such as a machine. The DC power generation facility 21 and the power storage device (storage device) 22 include a power conversion device (not shown). The uninterruptible power supply system 100 may include at least a power storage device 22, and may also have any of the above-mentioned distributed power supplies 2.

開閉スイッチ3は、電力線L1において分散型電源2の接続点よりも電力系統10側に設けられて電力線L1を開閉するものであり、具体的には機械式スイッチ(以下、機械式スイッチ3ともいう)である。この機械式スイッチ3は、制御部9から送信される信号に応じて、所定の開極時間で開閉駆動されるように構成されている。 The open / close switch 3 is provided on the power line L1 on the power system 10 side of the connection point of the distributed power source 2 to open / close the power line L1. Specifically, the open / close switch 3 is also referred to as a mechanical switch (hereinafter, also referred to as a mechanical switch 3). ). The mechanical switch 3 is configured to be driven to open / close in a predetermined opening time according to a signal transmitted from the control unit 9.

転流回路4は、機械式スイッチ3を開放した際に電流が流れ込む(転流)ように構成され、これを限流させるものである。具体的にこの転流回路4は、機械式スイッチ3に対して並列接続され、互いに直列接続されているコンデンサ41と抵抗素子42とを備える。コンデンサ41は、具体的には例えばフィルムコンデンサ等である。 The commutation circuit 4 is configured so that a current flows (commutation) when the mechanical switch 3 is opened, and the current is limited. Specifically, the commutation circuit 4 includes a capacitor 41 and a resistance element 42 that are connected in parallel to the mechanical switch 3 and connected in series with each other. Specifically, the capacitor 41 is, for example, a film capacitor or the like.

コンデンサ41は、機械式スイッチ3を開放した際に、機械式スイッチ3に流れる電流を、アークを生じさせることなく瞬時に転流回路4に転流させ、機械式スイッチ3をゼロ点関係なく高速に遮断できるようにその静電容量Cが定められている。 When the mechanical switch 3 is opened, the capacitor 41 instantly commutates the current flowing through the mechanical switch 3 to the commutation circuit 4 without causing an arc, and causes the mechanical switch 3 to operate at high speed regardless of the zero point. The capacitance C is defined so that it can be cut off.

ここで、無停電電源システム100が転流回路4を備えておらず、機械式スイッチ3を開放してアークが発生した時の動作波形の一例を図2に示す。本実施形態の無停電電源システム100において、機械式スイッチ3を開放時にアークを生じさせることなく転流回路4に電流を転流させるには、転流回路4の抵抗が図2に示すアーク抵抗Rarkの最小値(遮断電流iswが最大時)よりも小さくなるように、抵抗42を決定する必要がある。 Here, FIG. 2 shows an example of the operation waveform when the uninterruptible power supply system 100 does not include the commutation circuit 4 and the mechanical switch 3 is opened to generate an arc. In the non-disruptive power supply system 100 of the present embodiment, in order to transfer a current to the commutation circuit 4 without generating an arc when the mechanical switch 3 is opened, the resistance of the commutation circuit 4 is the arc resistance shown in FIG. It is necessary to determine the resistance 42 so as to be smaller than the minimum value of R ark (when the breaking current isw is maximum).

本実施形態のコンデンサ41をより具体的に説明すると、電力系統10の定格電圧をV、機械式スイッチ3の開放(又は開極)を開始してから、当該機械式スイッチ3の両端電圧の変化量が安定するまでの時間(過渡時間ともいう)をT、機械式スイッチ3の開放時に流れる遮断電流(最大時)をiSWとして、以下の(1)式を満たすようにコンデンサ41を構成している。また各パラメータの誤差を考慮すると、余裕をもって(1)’式を満たすようにコンデンサ41を構成するのが好ましい。
C×(V/T)>iSW (1)
C×(V/T)>1.3×iSW (1)’
More specifically, the capacitor 41 of the present embodiment will be described by setting the rated voltage of the power system 10 to V and changing the voltage across the mechanical switch 3 after the opening (or opening) of the mechanical switch 3 is started. The capacitor 41 is configured so as to satisfy the following equation (1), where T is the time until the amount stabilizes (also referred to as transient time) and iSW is the breaking current (maximum) flowing when the mechanical switch 3 is opened. ing. Further, considering the error of each parameter, it is preferable to configure the capacitor 41 so as to satisfy the equation (1)'with a margin.
C × (V / T)> i SW (1)
C × (V / T)> 1.3 × i SW (1)'

上記(1)式の意味を説明する。コンデンサ41に流れる電流をic、コンデンサ41に印加される電位差をdv/dtとすると、当該電流iは下記(2)式で表すことができる。
=C×(dv/dt) (2)
機械式スイッチ3が閉じた状態では、電流はその殆どが低インピーダンスであるスイッチを介して流れるため、i≒0となり、すなわちコンデンサ41に印加される電位差dv/dt≒0、となっている。機械式スイッチ3を開放した瞬間、機械式スイッチ3の端子間の電圧変化によって、コンデンサ41に流れる電流iが大きくなる。このとき、アークを生じさせさせることなく転流回路4への転流を完了できると仮定すれば、機械式スイッチ3を開放した瞬間にスイッチの端子間が回路の定格電圧まで上昇するといえる。従ってこの場合、(2)式のdv/dtは、“定格電圧V/スイッチの過渡時間T”となり、コンデンサ41に流れる電流iは、(3)式となる。
=C×(V/T) (3)
The meaning of the above equation (1) will be described. Assuming that the current flowing through the capacitor 41 is ic and the potential difference applied to the capacitor 41 is dv / dt, the current ic can be expressed by the following equation (2).
i c = C × (dv / dt) (2)
When the mechanical switch 3 is closed, most of the current flows through the switch having low impedance, so that ic ≈ 0, that is, the potential difference dv / dt ≈ 0 applied to the capacitor 41. .. At the moment when the mechanical switch 3 is opened, the current ic flowing through the capacitor 41 increases due to the voltage change between the terminals of the mechanical switch 3. At this time, assuming that the commutation to the commutation circuit 4 can be completed without causing an arc, it can be said that the voltage between the terminals of the switch rises to the rated voltage of the circuit at the moment when the mechanical switch 3 is opened. Therefore, in this case, the dv / dt of the equation (2) becomes the “rated voltage V / the transient time T of the switch”, and the current ic flowing through the capacitor 41 becomes the equation (3).
i c = C × (V / T) (3)

(3)式から、過渡時間Tがより長い場合でもコンデンサ41に流れる電流iを維持するためには、(過渡時間Tの長さに比例した)より大きなCが必要であることがわかる。(3)式において、このことを「右辺の過渡時間Tの値を変えずに計算して算出される左辺のコンデンサ41に流れる電流i」と機械式スイッチ3の遮断電流iSWとの関係で述べると、以下となる。機械式スイッチ3を開放時に、アークを生じさせることなく遮断電流を転流回路4に転流させるためには、コンデンサ41に流れる電流iと、機械式スイッチ3の遮断電流iSWとが以下の(4)式を満たすようにする必要がある。
>iSW (4)
当該(4)式に上記(2)式を当てはめることにより、上記(1)式が導かれる。
From the equation (3), it can be seen that a larger C (proportional to the length of the transient time T) is required to maintain the current ic flowing through the capacitor 41 even when the transient time T is longer. In equation (3), this is the relationship between "the current i c flowing through the capacitor 41 on the left side calculated by calculating without changing the value of the transient time T on the right side" and the breaking current i SW of the mechanical switch 3. In the following, it is as follows. In order to transfer the breaking current to the commutation circuit 4 without generating an arc when the mechanical switch 3 is opened, the current i c flowing through the capacitor 41 and the breaking current i SW of the mechanical switch 3 are as follows. It is necessary to satisfy the equation (4) of.
i c > i SW (4)
By applying the above equation (2) to the equation (4), the above equation (1) is derived.

解列スイッチ6は、電力線L1において分散型電源2よりも(ここでは機械式スイッチ3よりも)電力系統10側に設けられており、例えば機械式スイッチである。この解列スイッチ6は、制御部9により開閉制御される。 The disconnection switch 6 is provided on the power system 10 side of the distributed power source 2 (here, rather than the mechanical switch 3) in the power line L1, and is, for example, a mechanical switch. The disengagement switch 6 is controlled to open and close by the control unit 9.

系統側電圧検出部7は、電力線L1において機械式スイッチ3よりも電力系統10側の電圧を、計器用変圧器を介して常時検出するものである。具体的に系統側電圧検出部7は、機械式スイッチ3及び転流回路4からなる並列回路よりも電力系統10側に計器用変圧器を介して接続されている。系統側電圧検出部7は、検出した電圧を系統異常検出部8に入力する。 The system side voltage detection unit 7 constantly detects the voltage on the power system 10 side of the mechanical switch 3 on the power line L1 via the instrument transformer. Specifically, the system side voltage detection unit 7 is connected to the power system 10 side of the parallel circuit including the mechanical switch 3 and the commutation circuit 4 via an instrument transformer. The system side voltage detection unit 7 inputs the detected voltage to the system abnormality detection unit 8.

系統異常検出部8は、系統側電圧検出部7により検出された検出電圧と、予め定められた整定値とを比較して、前記検出電圧が整定値以下である場合に、瞬時電圧低下を検出する。また、系統異常検出部8は、系統側電圧検出部7により検出された検出電圧から周波数変動(周波数上昇(OF)、周波数低下(UF))を検出する。なお、この周波数変動は、例えばステップ上昇や、ランプ上昇・下降である。その他、系統異常検出部8は、瞬時電圧低下、周波数変動及び停電に加えて、電圧上昇、位相変動、電圧不平衡、高調波異常又はフリッカの少なくとも1つを検出してもよい。 The system abnormality detection unit 8 compares the detection voltage detected by the system side voltage detection unit 7 with a predetermined set value, and detects an instantaneous voltage drop when the detected voltage is equal to or less than the set value. do. Further, the system abnormality detection unit 8 detects frequency fluctuations (frequency increase (OF), frequency decrease (UF)) from the detection voltage detected by the system side voltage detection unit 7. It should be noted that this frequency fluctuation is, for example, a step rise or a ramp rise / fall. In addition, the system abnormality detection unit 8 may detect at least one of voltage rise, phase fluctuation, voltage imbalance, harmonic abnormality or flicker in addition to instantaneous voltage drop, frequency fluctuation and power failure.

制御部9は、無停電電源システム100が備える各機器の運転/停止、開放/閉止等を制御するものである。この制御部9は、系統異常検出部8からの信号に応じて、(1)正常時モード、(2)異常時モード、の複数の制御モードを取るように構成されている。以下に、各制御モードについて説明する。 The control unit 9 controls the operation / stop, opening / closing, and the like of each device included in the uninterruptible power supply system 100. The control unit 9 is configured to take a plurality of control modes (1) normal mode and (2) abnormal mode according to the signal from the system abnormality detection unit 8. Each control mode will be described below.

(1)正常時モード
系統異常検出部8により系統異常が検出されていない場合(すなわち電力系統10の正常時)、制御部9は機械式スイッチ3及び解列スイッチ6を閉じている。この場合、電力系統10は、機械式スイッチ3を介して負荷30に交流電力を供給する。転流回路4は機械式スイッチ3に並列接続されているが、機械式スイッチ3のインピーダンスは転流回路4のインピーダンスよりも小さいため、電力系統10と負荷30とは、機械式スイッチ3側で電力をやり取りする。なおこの正常時モードでは、分散型電源2は電力貯蔵装置22の充電動作のみを行っており、負荷30への電力の供給は行わない。
(1) Normal mode When a system abnormality is not detected by the system abnormality detection unit 8 (that is, when the power system 10 is normal), the control unit 9 closes the mechanical switch 3 and the disconnection switch 6. In this case, the power system 10 supplies AC power to the load 30 via the mechanical switch 3. Although the commutation circuit 4 is connected in parallel to the mechanical switch 3, the impedance of the mechanical switch 3 is smaller than the impedance of the commutation circuit 4, so that the power system 10 and the load 30 are on the mechanical switch 3 side. Exchange power. In this normal mode, the distributed power source 2 only charges the power storage device 22, and does not supply power to the load 30.

(2)異常時モード
系統異常検出部8により瞬時電圧低下等の系統異常が検出された場合、制御部9は機械式スイッチ3を開放するともに、分散型電源2から負荷30への電力の供給を開始する。この時、電力系統10と分散型電源2とは転流回路4を介して接続された状態となるが、電力系統10から分散型電源2に流れる電流は転流回路4のコンデンサ41によって限流されるため、潮流は殆ど発生しない。この状態で制御部9は解列スイッチ6を開放し、電力系統10と負荷30とを完全に遮断する。
(2) Abnormality mode When a system abnormality such as an instantaneous voltage drop is detected by the system abnormality detection unit 8, the control unit 9 opens the mechanical switch 3 and supplies power from the distributed power source 2 to the load 30. To start. At this time, the power system 10 and the distributed power source 2 are connected to each other via the commutation circuit 4, but the current flowing from the power system 10 to the distributed power source 2 is limited by the capacitor 41 of the commutation circuit 4. Therefore, almost no tidal current is generated. In this state, the control unit 9 opens the disconnection switch 6 and completely shuts off the power system 10 and the load 30.

<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態の無停電電源システム100によれば、電力系統10の異常が検出された場合には、機械式スイッチ3を開放するとともに分散型電源2から負荷30への電力の供給を開始するので、系統異常時にも補償対象負荷30に電力を供給することができる。ここで、機械式スイッチ3に並列接続されたコンデンサ41は、転流回路4のインピーダンスが機械式スイッチ3のアーク抵抗よりも小さくなるようにしているので、機械式スイッチ3の開放時に、アークを生じさせることなく転流回路4に電流を転流及び限流させることができる。そのため、電力系統10の異常が検出された場合には、機械式スイッチ3をゼロ点関係なく高速に遮断することができ、高圧・特別高圧のような高電圧環境下でも、高価な半導体スイッチに代えて、安価な機械式スイッチ3を遮断器として使用することができる。これにより、電力系統10の異常時における補償動作を高速で行う無停電電源システム100を低コストで提供することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the uninterruptible power supply system 100 of the present embodiment configured in this way, when an abnormality in the power system 10 is detected, the mechanical switch 3 is opened and the power from the distributed power supply 2 to the load 30 is transferred. Since the supply is started, power can be supplied to the compensation target load 30 even when a system abnormality occurs. Here, since the capacitor 41 connected in parallel to the mechanical switch 3 makes the impedance of the commutation circuit 4 smaller than the arc resistance of the mechanical switch 3, the arc is generated when the mechanical switch 3 is opened. The current can be commutated and limited in the commutation circuit 4 without causing it. Therefore, when an abnormality in the power system 10 is detected, the mechanical switch 3 can be shut off at high speed regardless of the zero point, making it an expensive semiconductor switch even in a high voltage environment such as high voltage or extra high voltage. Alternatively, an inexpensive mechanical switch 3 can be used as a circuit breaker. As a result, it is possible to provide an uninterruptible power supply system 100 that performs compensation operation at high speed in the event of an abnormality in the power system 10 at low cost.

<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、転流回路4は、直列接続されたコンデンサ41と抵抗素子42の両方を含んでいなくてもよく、コンデンサ41のみを含んでいてもよい。 For example, the commutation circuit 4 may not include both the capacitor 41 and the resistance element 42 connected in series, and may include only the capacitor 41.

他の実施形態の無停電電源システム100は、図3に示すように、機械式スイッチ3及び転流回路4に対して並列接続された自己放電回路5を備えてもよい。このようにすれば、機械式スイッチ3と転流回路4により限流遮断した後、転流回路4のコンデンサ41に残留する電荷を、自己放電回路5により放電することができる。自己放電回路5は、例えば、機械式スイッチ3及び転流回路4に対して並列接続され、互いに直列接続された抵抗素子51及び開閉スイッチ52等が挙げられる。この場合、自己放電回路5に含まれる開閉スイッチ52は、機械式スイッチ3が開放している状態でのみ投入するようにする。自己放電回路5は、開閉スイッチ52を含まなくてもよいが、その場合、自己放電回路5の抵抗値は、少なくとも機械式スイッチ3の通電抵抗よりも大きい値となるように構成する。 As shown in FIG. 3, the uninterruptible power supply system 100 of another embodiment may include a self-discharge circuit 5 connected in parallel to the mechanical switch 3 and the commutation circuit 4. In this way, after the current limiting is cut off by the mechanical switch 3 and the commutation circuit 4, the electric charge remaining in the capacitor 41 of the commutation circuit 4 can be discharged by the self-discharge circuit 5. Examples of the self-discharge circuit 5 include a resistance element 51 and an open / close switch 52 which are connected in parallel to the mechanical switch 3 and the commutation circuit 4 and connected in series to each other. In this case, the open / close switch 52 included in the self-discharge circuit 5 is turned on only when the mechanical switch 3 is open. The self-discharge circuit 5 does not have to include the open / close switch 52, but in that case, the resistance value of the self-discharge circuit 5 is configured to be at least larger than the energization resistance of the mechanical switch 3.

解列スイッチ6は、電力線L1において機械式スイッチ3よりも電力系統10側に設けられていたが、これに限らず、機械式スイッチ3よりも分散型電源2側に設けられてもよく、その両方に設けられていてもよい。 The disconnection switch 6 is provided on the power system 10 side of the mechanical switch 3 on the power line L1, but is not limited to this, and may be provided on the distributed power source 2 side of the mechanical switch 3 as well. It may be provided in both.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

100・・・電源システム
10 ・・・電力系統
30 ・・・負荷
L1 ・・・電力線
2 ・・・分散型電源
3 ・・・機械式スイッチ
41 ・・・コンデンサ
7 ・・・系統側電圧検出部
8 ・・・系統異常検出部
9 ・・・制御部
100 ・ ・ ・ Power supply system 10 ・ ・ ・ Power system 30 ・ ・ ・ Load L1 ・ ・ ・ Power line 2 ・ ・ ・ Distributed power supply 3 ・ ・ ・ Mechanical switch 41 ・ ・ ・ Capacitor 7 ・ ・ ・ System side voltage detector 8 ・ ・ ・ System abnormality detection unit 9 ・ ・ ・ Control unit

Claims (2)

電力系統の正常時に当該電力系統から負荷に給電し、前記電力系統の異常時に前記電力系統から前記負荷への給電を遮断するとともに、前記電力系統から前記負荷に給電するための電力線に接続された分散型電源から前記負荷に給電する常時商用給電方式の無停電電源システムであって、
前記電力線において前記分散型電源よりも前記電力系統側に設けられ、前記電力線を開閉する機械式スイッチと、
前記電力線において前記機械式スイッチに並列接続されたコンデンサと、
前記機械式スイッチよりも前記電力系統側の電圧を検出する系統側電圧検出部と、
前記系統側電圧検出部の検出電圧から前記電力系統の電圧異常を検出する系統異常検出部と、
前記分散型電源による給電を制御する制御部とを備え、
前記系統異常検出部により電圧異常が検出された場合には、前記機械式スイッチを開放するとともに、前記分散型電源から前記負荷への電力の供給を開始し、
前記コンデンサは、その静電容量Cが以下の(1)式を満足するものである無停電電源システム。
C×(V/T)>iSW (1)
ここで、Vは前記電力系統の定格電圧、Tは前記機械式スイッチの開放を開始してから、当該機械式スイッチの両端電圧の変化量が安定するまでの時間である過渡時間、iSWは前記機械式スイッチの開放時に前記機械式スイッチに流れる遮断電流である。
When the power system is normal, the power system supplies power to the load, and when the power system is abnormal, the power supply from the power system to the load is cut off, and the power system is connected to a power line for supplying power to the load. It is a continuous commercial power supply type non-disruptive power supply system that supplies power to the load from a distributed power supply.
A mechanical switch provided on the power system side of the distributed power source on the power line to open and close the power line,
A capacitor connected in parallel to the mechanical switch in the power line,
A system-side voltage detector that detects the voltage on the power system side of the mechanical switch, and
A system abnormality detection unit that detects a voltage abnormality in the power system from the detection voltage of the system side voltage detection unit,
A control unit that controls power supply by the distributed power source is provided.
When a voltage abnormality is detected by the system abnormality detection unit, the mechanical switch is opened and the power supply from the distributed power source to the load is started.
The capacitor is an uninterruptible power supply system in which the capacitance C satisfies the following equation (1).
C × (V / T)> i SW (1)
Here, V is the rated voltage of the power system, T is the transient time that is the time from the start of opening of the mechanical switch to the stabilization of the amount of change in the voltage across the mechanical switch, and iSW is. This is the breaking current that flows through the mechanical switch when the mechanical switch is opened.
前記電力線において前記分散型電源よりも前記電力系統側に設けられた解列スイッチを更に備え、
前記制御部は、前記分散型電源から前記負荷への電力の供給を開始後、前記解列スイッチを開放し、前記分散型電源及び前記負荷を前記電力系統から切り離す請求項1に記載の無停電電源システム。
The power line is further provided with a disconnection switch provided on the power system side of the distributed power source.
The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein the control unit opens the disconnection switch after starting the supply of electric power from the distributed power source to the load, and disconnects the distributed power source and the load from the power system. Power system.
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