JP4872826B2 - Isolated operation detection method, control device, isolated operation detection device, and distributed power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、分散型電源が電力系統から切り離され単独運転しているか否かを検出する単独運転検出方法、分散型電源の単独運転検出用制御装置、単独運転検出装置および分散型電源システムに関する。 The present invention relates to an isolated operation detection method, an isolated operation detection control device, an isolated operation detection device, and a distributed power supply system that detect whether or not a distributed power source is disconnected from a power system and operated independently.
単独運転は、事故発生やその他の事情で電力系統が停止しているときに、分散型電源が局所的な系統負荷に電力を供給している状態である。分散型電源は、需要地あるいはその近辺に電源を設置して発電することができる。分散型電源には、電力系統に連系された、エンジン発電機、タービン発電機、電力貯蔵装置、燃料電池等、の各種がある。また、このような分散電源を系統電力に連系させて使用するため、周波数や電圧を電力系統に適合させるパワーコンディショナが数多く提案されている。 Independent operation is a state in which a distributed power source supplies power to a local system load when the power system is stopped due to an accident or other circumstances. A distributed power source can generate power by installing a power source at or near a demand location. There are various types of distributed power sources such as an engine generator, a turbine generator, a power storage device, and a fuel cell that are linked to a power system. In addition, in order to use such a distributed power supply in conjunction with system power, many power conditioners that adapt the frequency and voltage to the power system have been proposed.
図10に、分散型電源の多数台連系のイメージ図を示す。パワーコンディショナの単独運転検出時間は、能動方式で0.5〜1.0秒要している。これは、(i)住宅単位での単独運転を想定した特性であり、分散型電源が少量普及の段階では問題にならなかった。しかし昨今、分散型電源が普及期にはいっており、図10で示すような多数台連系が実施されている。この場合、(ii)柱上変圧器単位、(iii)区分開閉器単位、(iv)遮断機単位での単独運転の可能性がある。これらの高圧系を含んだ場合、高低圧混触事故を想定して、単独運転の検出が必要となる。 FIG. 10 shows an image diagram of a multi-unit interconnection of distributed power sources. The independent operation detection time of the inverter is 0.5 to 1.0 seconds in the active method. This is a characteristic that assumes (i) isolated operation in units of houses, and there was no problem at the stage of the spread of distributed power sources in small quantities. Recently, however, distributed power sources are in the period of widespread use, and a multi-unit interconnection as shown in FIG. 10 is implemented. In this case, there is a possibility of independent operation in units of (ii) pole transformers, (iii) units of section switches, and (iv) units of circuit breakers. When these high-pressure systems are included, it is necessary to detect an isolated operation assuming a high-low pressure mixed accident.
このような単独運転を検出する方式の1つに、系統周波数偏差に基づいて電力系統に無効電力を注入し単独運転発生時には上記注入した無効電力により電力変動を引き起し、この電力変動を検出して、分散型電源の単独運転を検出する電力変動方式が既に提案されている。 One of the methods for detecting such an isolated operation is to inject reactive power into the power system based on the system frequency deviation, and when the isolated operation occurs, it causes the power fluctuation by the injected reactive power and detects this power fluctuation. Thus, there has already been proposed a power fluctuation method for detecting isolated operation of a distributed power source.
しかしながら、系統周波数偏差に基づいて電力系統に無効電力を注入する単独運転検出方法では、系統周波数偏差が少ない場合は、単独運転検出装置から無効電力を注入も少なく、単独運転が継続していることがある。 However, in the islanding operation detection method that injects reactive power into the power system based on the system frequency deviation, when the system frequency deviation is small, the islanding operation detection device is less injecting reactive power and the islanding operation is continued. There is.
なお、単独運転検出の特許文献は多数あり代表例を以下に挙げる。
本出願人は上記単独運転の継続の原因について鋭意研究した結果、分散型電源の出力無効電力と負荷無効電力とがバランスしているために、単独運転になっても、系統周波数偏差が少ないため、上記注入した無効電力も少なく、電力変動が引き起こされなくなり、結果として単独運転検出されずに単独運転状態が継続されてしまうことを究明することができるに至った。 As a result of earnest research on the cause of the continuation of the above-mentioned isolated operation, the applicant has a balance between the output reactive power and the load reactive power of the distributed power source, and therefore the system frequency deviation is small even in the case of independent operation. Thus, the injected reactive power is small and power fluctuation is not caused. As a result, it has been found that the isolated operation state is continued without being detected as an isolated operation.
そこで本発明により解決すべき課題は、単独運転検出装置からの注入無効電力と負荷無効電力とがバランスしているときにも、単独運転を確実に検出することができるようにすることである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to make it possible to reliably detect an isolated operation even when the injection reactive power and the load reactive power from the isolated operation detection device are balanced.
(1)本発明による単独運転検出方法は、分散型電源が電力系統から切り離され単独運転しているか否かの検出のため無効電力を電力系統に注入する単独運転検出方法において、系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧が変動したときに当該電力系統に無効電力を注入し、系統電圧が過去複数の系統周期それぞれの系統電圧の平均値に対して各系統周期ごとの系統電圧が各系統周期ごとに定めた所定電圧変動幅でもって変化したときに系統電圧が変動したと判定することを特徴とするものである。 (1) An islanding operation detection method according to the present invention is an islanding operation detection method in which reactive power is injected into an electric power system to detect whether or not the distributed power source is disconnected from the electric power system and operates independently. When the system voltage fluctuates when there is no substantial change over multiple system cycles, reactive power is injected into the power system, and each system system compares the system voltage with the average value of the system voltage for each of the past system periods. It is determined that the system voltage has changed when the system voltage for each period changes with a predetermined voltage fluctuation range determined for each system period .
無効電力が分散型電源側と負荷側とでバランスしている一方で、有効電力が分散型電源側と負荷側とでバランスしていないときに、単独運転状態になると、系統周波数に実質変化が無いが、系統電圧が変動する。本発明はそのことを利用したものであり、まず第1に系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無いこと、つぎに第2に、単独運転発生時には系統電圧が変動するという2つの条件が成立したときに、無効電力を注入することにより上記無効電力に関しての上記バランス状態を積極的に崩すことにより、結果として、電力系統に電力変動が引き起こされ、単独運転を確実に検出することができるようになる。 While reactive power is balanced on the distributed power supply side and load side, active power is not balanced on the distributed power supply side and load side. There is no system voltage fluctuation. The present invention utilizes this, and firstly, there are two conditions that the system frequency does not substantially change over a plurality of system cycles in the past, and secondly, the system voltage fluctuates when an isolated operation occurs. When the above is established, by injecting reactive power, the balance state with respect to the reactive power is positively broken, and as a result, power fluctuation is caused in the power system, and single operation can be detected reliably. become able to.
本発明は好ましくは系統周波数偏差が過去複数の系統周期にわたり連続して一定範囲内となる状態が継続したときに系統周波数に実質変化が無いと判定する。 The present invention preferably determines that there is no substantial change in the system frequency when the system frequency deviation continues within a certain range continuously over a plurality of system periods in the past.
本発明は好ましくは単独運転検出のため所定系統周期内での系統周波数偏差に基づいて演算された電力量の無効電力を電力系統に注入することを前提として、系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧が変動したときに当該電力系統に無効電力を追加で注入することである。 In the present invention , the system frequency preferably extends over a plurality of system cycles in the past on the assumption that the reactive power of the amount of power calculated based on the system frequency deviation within a predetermined system cycle is injected into the power system for detection of isolated operation. When the system voltage fluctuates when there is no substantial change, additional reactive power is injected into the power system.
こうした場合、注入する無効電力が負荷無効電力と等しくバランスしているときは、そのバランス状態を崩して確実に単独運転検出のための無効電力を注入することができる。 In such a case, when the reactive power to be injected is equally balanced with the load reactive power, the balance state can be lost and the reactive power for detecting the independent operation can be reliably injected.
本発明は好ましくは上記追加の無効電力の位相進み遅れが上記注入する無効電力の位相進み遅れと一致していることである。 The present invention is preferably such that the phase advance / delay of the additional reactive power coincides with the phase advance / delay of the reactive power to be injected.
こうした場合、上記両無効電力の位相遅れ進みが一致していることにより当該両無効電力同士が相殺されずに済んで好ましい。 In such a case, it is preferable that the reactive powers do not cancel each other because the phase lag advance of the reactive powers coincides.
(2)本発明による制御装置は、分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを検出する単独運転検出装置に対してその検出動作を制御する制御装置において、電力系統の電圧を計測する系統電圧計測部と、電力系統の系統周波数を計測する系統周波数計測部と、この系統周波数計測部の計測値から単独運転判定を行い電力系統との連系リレーをオンオフする単独運転判定部と、系統周波数計測部の計測値から系統周波数偏差を演算する系統周波数偏差演算部と、この系統周波数偏差演算部の系統周波数偏差から電力系統に注入する無効電力量を演算する無効電力量演算部と、系統周波数偏差および系統電圧に基づいて無効電力を注入する制御を行う無効電力注入判定部とを備え、系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧が変動したときに当該電力系統に無効電力を注入し、系統電圧が過去複数の系統周期それぞれの系統電圧の平均値に対して各系統周期ごとの系統電圧が各系統周期ごとに定めた所定電圧変動幅でもって変化したときに系統電圧が変動したと判定する、ことを特徴とする。 (2) A control device according to the present invention is a control device that controls a detection operation of an isolated operation detection device that detects whether or not a distributed power source is disconnected and operated independently. Independent operation that turns on and off the interconnection relay with the power system by determining the independent operation from the measured value of the system frequency measurement unit that measures the voltage, the system frequency measurement unit that measures the system frequency of the power system, and the measured value of this system frequency measurement unit A determination unit, a system frequency deviation calculation unit that calculates a system frequency deviation from the measurement value of the system frequency measurement unit, and a reactive power amount that calculates a reactive power amount to be injected into the power system from the system frequency deviation of the system frequency deviation calculation unit A calculation unit and a reactive power injection determination unit that performs control to inject reactive power based on a system frequency deviation and a system voltage, and the system frequency has passed over a plurality of system cycles in the past Injecting reactive power into the power grid when the grid voltage when the real change the absence varies, the system voltage of each system cycle system voltage with respect to the average value of the past plurality of system cycles each of the system voltage Is determined to have changed with a predetermined voltage fluctuation range determined for each system cycle, it is determined that the system voltage has changed .
(3)本発明による単独運転検出装置は、分散型電源が電力系統から切り離され単独運転しているか否かの検出のため無効電力を電力系統に注入する単独運転検出装置において、上記制御装置を備えた、ことを特徴とする。 (3) An isolated operation detection device according to the present invention is an isolated operation detection device for injecting reactive power into an electric power system for detecting whether or not a distributed power source is disconnected from the electric power system and operating independently. It is characterized by having.
(4)本発明による分散型電源システムは、分散型電源と、この分散型電源が電力系統から切り離されて単独運転しているか否かを検出する単独運転検出装置とを備える分散型電源システムにおいて、この単独運転検出装置が請求項5に記載の単独運転検出装置である、ことを特徴とする。
(4) A distributed power supply system according to the present invention is a distributed power supply system including a distributed power supply and an isolated operation detection device that detects whether or not the distributed power supply is disconnected from the power system and is operated independently. The isolated operation detection device is the isolated operation detection device according to
本発明での単独運転検出装置はその名称に限定されるものではなく、パワーコンディショナ、その他の名称で称する場合も含む。 The isolated operation detection device according to the present invention is not limited to the name, and includes a case where it is referred to as a power conditioner or other names.
本発明によれば、無効電力がバランスしているときでも、分散型電源の単独運転を確実に検出することができる。 According to the present invention, it is possible to reliably detect a single operation of a distributed power source even when reactive power is balanced.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る単独運転検出方法を説明する。図1は実施の形態の単独運転検出方法で単独運転を検出する単独運転検出装置を備えた分散型電源システムの概略構成を示す。 Hereinafter, an isolated operation detection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a distributed power supply system including an isolated operation detection device that detects an isolated operation by the isolated operation detection method of the embodiment.
図1に示す分散型電源システム10は、直流電力を発電する、例えば太陽光発電機やガスエンジン発電機等の分散型電源12と、この分散型電源12と連系接続する電力系統14と、分散型電源12および電力系統14間に配置され、電力変換機能を備えたパワーコンディショナ16と、パワーコンディショナ16および電力系統14間に配置され、電力系統14停電時の分散型電源12の単独運転を検出する単独運転検出装置18とを有し、パワーコンディショナ16は、電力変換機能を通じて、分散型電源12にて発電した直流電力を電力系統14の交流電力に変換し、この変換した交流電力を−般家電機器等の図外の負荷等に供給するものである。
A
単独運転検出装置18は、連系リレー20,22と、制御装置24と、インバータ制御部26と、インバータ28と、電流検出器30とを備える。
The isolated
制御装置24は、主としてマイクロコンピュータにより構成されたものであり、入力線L,Mそれぞれを通じて電力系統ライン32に接続して電力系統14の系統電圧、系統周波数を計測し、これらから、出力線Pを通じて連系リレー20,22に単独運転検出出力を出力することにより連系リレー20,22をオフすると共にインバータ制御部26に出力線Qを通じて注入無効電力を注入するための電流制御指令値を出力するようになっている。
The
そして制御装置24は、計測した系統周波数から所定系統周期内での系統周波数偏差を演算すると共にこの演算した系統周波数偏差に基づいて電力系統に注入するべき無効電力を演算し、この演算に係る無効電力を電力系統に注入している一方、上記計測した系統周波数と系統電圧とから上記系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定以下となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無くかつ系統電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したという条件が成立か否かを判定し、上記条件が成立との判定により、上記既に注入している無効電力に加えて追加で無効電力を注入する制御を行う。
The
制御装置24をマイクロコンピュータ以外のハードウエアで構成することもできる。この制御装置24をマイクロコンピュータで構成した場合、制御装置24は、CPU、メモリ、インターフェース等を有する。上記メモリに実施の形態の単独運転検出方法を実施するためのソフトウエアプログラムが記憶されている。CPUは、インターフェースを介して、入力される系統電圧、系統電流、系統電力、等に基づいて、各種演算等を実行し、その実行結果から、インターフェースを介して、連系リレー20,22の開閉指令である単独運転検出出力を出力し、インバータ制御部26に対する各種指令である電流制御指令値を出力するようになっている。
The
実施の形態では、説明の理解のため、制御装置24にマイクロコンピュータを内蔵させそのマイクロコンピュータのソフトウエアプログラムにより以下に説明する機能を実行するようになっている。図2はそのマイクロコンピュータの機能構成を示す。
In the embodiment, in order to understand the description, a microcomputer is built in the
図2を参照して制御装置24の機能を詳細に説明する。制御装置24は、電力系統ライン32から入力線Lを通じて入力する系統電力の電圧を計測する系統電圧計測部34と、電力系統ライン32から入力線Mを通じて入力する系統電力の系統周波数を計測する系統周波数計測部36と、この系統周波数計測部36の計測値から単独運転判定を行いその判定に従い連系リレー20,22をオンオフする単独運転検出出力を出力線Pに出力する単独運転判定部38と、系統周波数計測部36の計測値から現在の系統周波数の移動平均値と、過去の系統周波数の移動平均値とを算出すると共にこの算出値から系統周波数偏差を演算する系統周波数偏差演算部40と、この系統周波数偏差演算部40の系統周波数偏差から電力系統に注入する無効電力量を演算する無効電力量演算部42と、系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定以下となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無く、かつ、系統電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したとき無効電力を追加注入する制御を行う無効電力注入判定部44と、無効電力量演算部42からの演算無効電力と無効電力注入判定部44からの追加無効電力とを加算する加算部46と、加算部46の出力に応じて出力電流制御信号をインバータ制御部26へ出力線Qを通じて出力する出力電流制御部48と、を備える。
The function of the
系統周波数偏差演算部40は、現在の系統周波数の移動平均値を算出する現在移動平均算出部40aと、過去の系統周波数の移動平均値を算出する過去移動平均算出部40bと、これら両算出値から系統周波数偏差を演算する演算部40cとを備える。
The system frequency deviation calculating unit 40 includes a current moving
系統周波数計測部36は、系統電圧から電力系統の系統周波数を計測周期単位、例えば5m秒単位で順次計測するものである。なお、電力系統の系統周波数を50Hz(1系統周期は20m秒)とした場合、その系統周期単位は、電力系統の系統周期の1/3以下、例えば、5m秒単位にすることが望ましい。
The system
系統周波数偏差演算部40においては、系統周波数計測部36で順次計測した5m秒単位の系統周期に基づき、連続した所定移動平均時間分、例えば40m秒分の系統周期の移動平均値を順次算出するものである。なお、所定移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば20m秒よりも長く、かつ所望する検出速度、例えば100m秒よりもできる限り短い時間を条件とするため、例えば40m秒にすることが望ましい。
In the system frequency deviation calculation unit 40, based on the system period in units of 5 milliseconds sequentially measured by the system
図3は、系統周波数計測部36、系統周波数偏差演算部40に関わる動作説明図であり、C0は系統周波数計測部36で現在計測した系統周期、C1が5m秒前に計測した系統周期、Cnはn*5m秒前の系統周期の計測値を示す。したがって、系統周波数偏差演算部40は、最新の移動平均値は、C0−C7分の40m秒分の系統周期を移動平均化して5m秒単位で順次算出するものである。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram related to the system
過去の移動平均値は、C0−C7の最新の移動平均値とした場合、C0から200m秒前のC40−C47の40m秒分の系統周期を移動平均化して5m秒単位で順次算出したものである。また、現在の系統周波数偏差は、過去の移動平均値(C40−C47)−最新の移動平均値(C0−C7)で算出するものである。
The past moving average value is calculated by moving average the system cycle for 40 ms of C40-
無効電力量演算部42は、図4の無効電力量対系統周波数偏差との特性を使用して、系統周波数偏差演算部42で算出した系統周波数偏差に基づいて無効電力量を算出し、この無効電力量を加算部46を経て出力電流制御部48に通知するものである。図4に示す無効電力量対系統周波数偏差特性は、系統周波数偏差が小さいときは系統周波数偏差の変化に対する無効電力量の変化割合を小さくすなわち特性線L1の傾きを小さくして単独運転検出感度を低くするレンジである低感帯レンジR1と、系統周波数偏差が大きいときは系統周波数偏差の変化に対する無効電力量の変化割合を大きくすなわち特性線L1の傾きを大きくして単独運転検出感度を高くするレンジである高感帯レンジR21,R22とを設定する。
The reactive
系統周波数偏差が高感帯レンジR21では無効電力量を減少し、高感帯レンジR22では無効電力量を増加し、低感帯レンジR1では、系統周波数偏差に対する無効電力量の変化割合を小さく設定する。すなわち系統周波数偏差が小さい低感帯レンジR1でも、分散型電源12の単独運転を検出すべく、無効電力を注入することができ、さらには、無効電力量の変化割合を高感帯レンジR21,R22の場合に比較して小さくすることで、系統電圧の低速な系統周波数の揺れの影響を受けることなく、分散型電源12が電力系統14に与える影響を確実に防止可能とする。
The reactive power amount is decreased in the high frequency range R21, the reactive power amount is increased in the high frequency range R22, and the change rate of the reactive power with respect to the system frequency deviation is set small in the low frequency range R1. To do. That is, reactive power can be injected even in the low-risk range R1 where the system frequency deviation is small to detect the isolated operation of the distributed
以上説明した分散型電源システムは図5で示すシステムでも同様である。このシステムではパワーコンディショナ16内部に単独運転検出装置を内蔵したものである。図1と対応する部分には同一の符号を付している。
The distributed power supply system described above is the same as the system shown in FIG. In this system, an independent operation detection device is built in the
実施の形態では系統電圧計測部34と、無効電力注入判定部44と、を備えたことを特徴とするものである。以下に説明する。
In the embodiment, the system
系統電圧計測部34では、図6で示すように、各系統周期N0…ごとに系統電圧N0を計測する。図6で「T0」,「T1」,「T2」,…,「T13」は系統周期であり、「N0」,「N1」,「N2」,「N3」,「N4」,「N5」は、それぞれの系統周期での系統電圧である。N0は現在の系統周期T0での系統電圧、N1は系統周期T1での系統電圧、…、N5は系統周期T5での系統電圧である。Navrは実施の形態では現在系統周期T0から3系統周期前の系統周期T3から5系統周期前の系統周期T5までの合計3系統周期の系統電圧の平均値である。もちろん、この系統電圧の平均値Navrは実施の形態の3系統周期に限定されず、適宜に決定することができる。
As shown in FIG. 6, the system
無効電力注入判定部44においては、系統電圧計測部34からの系統電圧の計測値と、系統周波数計測部36からの系統周波数の計測値と、系統周波数偏差演算部40からの系統周波数偏差と、を入力し、これらから、条件(a)として系統周波数偏差が所定系統周期数分にわたり連続して一定範囲内となる状態が継続して系統周波数に実質変化が無いか、かつ、条件(b)として系統電圧が所定電圧変動幅を超える変化でもって急変したかという上記2条件(a)(b)が成立するか否かを判定する。
In the reactive power
この判定を系統電圧が上昇と下降方向とに分けて図7(a)(b)−図9(a)(b)を参照して説明する。 This determination will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, 9A, and 9B by dividing the system voltage into the rising and falling directions.
また、図7(a)、図8(a)、図9(a)はそれぞれ系統電圧が上昇方向に急変する場合、図7(b)、図8(b)、図9(b)はそれぞれ系統電圧が下降方向に急変する場合を示す。 7 (a), 8 (a), and 9 (a) show the case where the system voltage suddenly changes in the upward direction. FIG. 7 (b), FIG. 8 (b), and FIG. The case where the system voltage suddenly changes in the downward direction is shown.
判定条件(a)に関して、図7(a)(b)で横方向のT0,T1,T2,T3,T4,T5は上記した系統周期、縦軸は系統周波数偏差である。点線a1は系統周波数偏差が偏差0Hzからプラス(+)側に0.5Hz、a2は系統周波数偏差が偏差0Hzからマイナス(−)側に0.5Hzである。この系統周波数偏差が±0.5Hzの一定範囲(偏差範囲Δf=1.0Hz)内の状態が所定系統周期数分、実施の形態では例えば6系統周期にわたり連続して継続すれば系統周波数に実質変化が無いと判定する。もちろん、上記判定では系統周波数偏差が上記一定範囲内に連続して継続する系統周期の数は6系統周期に限定されず、少なくとも2以上の系統周期でよい。 Regarding the determination condition (a), in FIGS. 7A and 7B, T0, T1, T2, T3, T4, and T5 in the horizontal direction are the system cycle described above, and the vertical axis is the system frequency deviation. The dotted line a1 has a system frequency deviation of 0.5 Hz from the deviation 0 Hz to the plus (+) side, and a2 has a system frequency deviation of 0.5 Hz from the deviation 0 Hz to the minus (−) side. If the system frequency deviation is within a certain range of ± 0.5 Hz (deviation range Δf = 1.0 Hz) for a predetermined number of system cycles, in the embodiment, for example, continuously for 6 system cycles, the system frequency is substantially reduced. Judge that there is no change. Of course, in the above determination, the number of system cycles in which the system frequency deviation continues continuously within the certain range is not limited to 6 system cycles, and may be at least 2 system cycles.
ただし、プラス(+)側に0.5Hz, マイナス(−)側に0.5Hzについては、一例でありこれに限定するものではない。 However, 0.5 Hz on the plus (+) side and 0.5 Hz on the minus (−) side are merely examples and are not limited thereto.
図7(a)で示すように系統電圧が上昇方向に急変する場合では系統周波数偏差が系統周期T1から偏差0Hzからプラス(+)側であり、図7(b)で示すように系統電圧が下降方向に急変する場合では系統周波数偏差が系統周期T1から偏差0Hzからマイナス(−)側である。 When the system voltage suddenly changes in the upward direction as shown in FIG. 7A, the system frequency deviation is from the system cycle T1 to the deviation 0 Hz plus (+) side, and the system voltage is as shown in FIG. 7B. In the case of sudden change in the descending direction, the system frequency deviation is from the system period T1 to the minus (−) side from 0 Hz deviation.
なお、系統周期ごとに系統周波数偏差を演算するために系統周期と系統周期との間の系統周波数偏差はデジタル的に変化する。また、実施の形態では系統周波数偏差演算部40で系統周期ごとに系統周波数偏差を演算するが、これに限定されない。 In addition, in order to calculate a system | strain frequency deviation for every system | strain period, the system | strain frequency deviation between a system | strain period and a system | strain period changes digitally. In the embodiment, the system frequency deviation calculation unit 40 calculates the system frequency deviation for each system period, but the present invention is not limited to this.
なお図7(a)(b)では理解のため系統周波数偏差が現在系統周期T0から過去3系統周期以上連続して上記一定範囲内として系統周波数は実質変化していないとして判定条件(a)は成立する状態で示している。 In FIGS. 7A and 7B, for the sake of understanding, it is assumed that the system frequency deviation is within the predetermined range continuously from the current system cycle T0 for the past three system cycles or more, and the determination condition (a) is not substantially changed. It is shown in a state where it is established.
次に図8(a)(b)を参照して、判定条件(b)を説明する。 Next, the determination condition (b) will be described with reference to FIGS.
図8(a)(b)は横軸に系統周期、縦軸は系統電圧(V)である。実線a3は、現在系統周期T0から3周期前から5周期前までの3系統周期T3,T4,T5の系統電圧の平均値Navrを示す線である。N0,N1,N2,N3,N4,N5はそれぞれ系統周期T0,T1,T2,T3,T4,T5それぞれでの系統電圧である。点線a4は、各系統電圧N0,N1,N2,N3,N4,N5の変化を示すためにそれらを結ぶ線である。 8A and 8B, the horizontal axis represents the system cycle, and the vertical axis represents the system voltage (V). A solid line a3 is a line indicating the average value Navr of the system voltages in the three system periods T3, T4, and T5 from the current system period T0 to three periods before and five periods before. N0, N1, N2, N3, N4, and N5 are system voltages in the system periods T0, T1, T2, T3, T4, and T5, respectively. A dotted line a4 is a line connecting the system voltages N0, N1, N2, N3, N4, and N5 in order to show changes.
図8(a)で示すように系統電圧上昇方向での系統電圧変動の判定条件(b)は、上記各系統電圧N0,N1,N2,N3,N4,N5が図8(a)中の網掛け領域S1内の電圧であることである。この網掛け領域S1に関して具体数値による判定条件式を示すと、下記(1)である。 As shown in FIG. 8 (a), the determination condition (b) of the system voltage fluctuation in the system voltage increasing direction is that each of the system voltages N0, N1, N2, N3, N4 and N5 is the network in FIG. 8 (a). That is, the voltage is within the multiplying region S1. A determination condition expression using specific numerical values for the shaded area S1 is (1) below.
ただし、式(1)は、一例でありこれに限定するものではない。 However, Formula (1) is an example and is not limited thereto.
図8(a)中の黒丸(●)印は、各系統電圧を示す目印である。この判定条件式では、各系統周期T0,T1,T2,T3,T4,T5ごとの系統電圧N0,N1,N2,N3,N4,N5が過去複数の系統周期それぞれの系統電圧の平均値Navrに対して各系統周期T0,T1,T2,T3,T4,T5ごとの系統電圧N0,N1,N2,N3,N4,N5が各系統周期ごとに定めた所定電圧変動幅でもって変化したときに系統電圧が変動したと判定する。これは図8(b)でも同様である。 The black circles (●) in FIG. 8A are marks indicating the system voltages. In this determination conditional expression, the system voltages N0, N1, N2, N3, N4, and N5 for each system period T0, T1, T2, T3, T4, and T5 are set to the average value Navr of the system voltages for each of the plurality of system periods in the past. On the other hand, when the system voltages N0, N1, N2, N3, N4, and N5 for each system cycle T0, T1, T2, T3, T4, and T5 change with a predetermined voltage fluctuation range determined for each system cycle, It is determined that the voltage has changed. The same applies to FIG. 8B.
〔(N0−Navr)>3V〕and
〔(N1−Navr)>3V〕and
〔(N2−Navr)>−0.5V〕and
〔−0.5<(N3−Navr)<0.5V〕and
〔−0.5<(N4−Navr)<0.5V〕and
〔−0.5<(N5−Navr)<0.5V〕 …(1)
図8(b)で示すように系統電圧下降方向での系統電圧変動の判定条件(b)は、上記各系統電圧N0,N1,N2,N3,N4,N5が図8(b)中の網掛け領域S2内の電圧であることである。この網掛け領域S2に関して具体数値による判定条件式を示すと、下記(2)である。
[(N0-Navr)> 3V] and
[(N1-Navr)> 3V] and
[(N2-Navr)>-0.5V] and
[-0.5 <(N3-Navr) <0.5V] and
[-0.5 <(N4-Navr) <0.5V] and
[−0.5 <(N5-Navr) <0.5V] (1)
As shown in FIG. 8B, the determination condition (b) of the system voltage fluctuation in the system voltage decreasing direction is that each of the system voltages N0, N1, N2, N3, N4, and N5 is the network in FIG. That is, the voltage is within the multiplying region S2. A determination condition expression using specific numerical values for the shaded area S2 is (2) below.
ただし、式(2)は、一例でありこれに限定するものではない。 However, Formula (2) is an example and is not limited thereto.
図8(b)中の黒丸(●)印は、各系統電圧を示す目印である。 A black circle (●) in FIG. 8B is a mark indicating each system voltage.
〔(N0−Navr)>−3V〕and
〔(N1−Navr)>−3V〕and
〔(N2−Navr)<−0.5V〕and
〔−0.5<(N3−Navr)<0.5V〕and
〔−0.5<(N4−Navr)<0.5V〕and
〔−0.5<(N5−Navr)<0.5V〕 …(2)
実施の形態では理解のため代表例として各系統周期ごとの系統電圧は上記網掛け領域S1,S2内に入っていて系統電圧が上昇する場合も下降する場合も系統電圧変動の判定条件(b)を充足するようにしている。この判定条件(b)は、上記条件式で示すように現在系統周期T0から3周期前から5周期前までの3系統周期T3,T4,T5それぞれの系統電圧平均値Navrに対して過去6周期T0−T5それぞれの系統電圧がそれぞれの系統周期ごとにいずれも網掛け領域S1,S2内であるときである。
[(N0-Navr)>-3V] and
[(N1-Navr)>-3V] and
[(N2-Navr) <-0.5V] and
[-0.5 <(N3-Navr) <0.5V] and
[-0.5 <(N4-Navr) <0.5V] and
[-0.5 <(N5-Navr) <0.5V] (2)
In the embodiment, for the sake of understanding, as a representative example, the system voltage for each system cycle is in the shaded areas S1 and S2, and the system voltage fluctuation judgment condition (b) whether the system voltage rises or falls To be satisfied. As shown in the conditional expression, this determination condition (b) is the past six cycles with respect to the system voltage average value Navr of each of the three system cycles T3, T4, T5 from the current system cycle T0 to three cycles before and five cycles before. This is when the system voltages of T0 to T5 are all within the shaded areas S1 and S2 for each system period.
無効電力注入判定部44は、上記図7(a)(b)、図8(a)(b)で示すように上記判定条件(a)(b)が成立するか否かの判定を行うと共に成立するとの判定により、図9(a)(b)で示すように電力系統に追加無効電力を注入する制御を行う。図9(a)(b)において横軸は、図7(a)(b)、図8(a)(b)それぞれに対応した系統周期であり、縦軸は無効電力注入判定部44から位相進み側または位相遅れ側に追加注入する無効電力(Var)を示す。実施の形態では図解のため図9(a)(b)中に無効電力(Var)の値が位相進み側200Var、位相遅れ側200Varが記入されているが、注入無効電力の値を限定する趣旨ではない。
The reactive power
この実施の形態では、現在系統周期T0で判定条件(a)(b)が成立すると共に、系統周波数偏差が図9(a)では現在系統周期T0ではプラス側、図9(b)ではマイナス側になっているので、現在系統周期0で系統電圧上昇では位相進み、系統電圧下降では位相遅れの無効電力として200Varを注入している。これは、系統周波数偏差がプラスでは無効電力量演算部42からの無効電力が位相進みで、系統周波数偏差がマイナスでは無効電力量演算部42からの無効電力が位相遅れであるから、加算部42で無効電力量演算部42からの無効電力と無効電力注入判定部44からの無効電力とが相殺されないように、無効電力量演算部42からの無効電力の位相遅れ進みと、無効電力注入判定部44からの無効電力の位相遅れ進みとを一致させるためである。
In this embodiment, the determination conditions (a) and (b) are satisfied in the current system cycle T0, and the system frequency deviation is positive in the current system cycle T0 in FIG. 9A and negative in FIG. 9B. Therefore, in the current system cycle 0, the phase advances when the system voltage rises, and 200 Var is injected as phase reactive power when the system voltage falls. This is because the reactive power from the reactive
なお、図9(a)、図9(b)のいずれも1系統周期が20m秒とした場合、無効電力の注入期間Ta1、Ta2は共に100m秒となっているが、この注入期間Ta1、Ta2に限定されない。注入期間Ta1、Ta2は100m秒以上、200m秒以下が電力系統ライン32に電力変動を引き起こし易く、また、単独運転検出を高速で行ううえで好ましい。
9 (a) and 9 (b), when one system cycle is 20 milliseconds, the reactive power injection periods Ta1 and Ta2 are both 100 milliseconds, but the injection periods Ta1 and Ta2 It is not limited to. The injection periods Ta1 and Ta2 are preferably not less than 100 milliseconds and not more than 200 milliseconds because it is easy to cause power fluctuations in the
なお、実施の形態では系統電圧が上昇側に急変する場合と下降側に急変する場合で説明したが、いずれの側に急変しても判定条件(b)を満たすことに限定するものではなく、いずれか一方側に急変する場合のみを判定条件(b)、またはいずれか他方側に急変する場合のみを判定条件(b)を満たすこととしてもよい。 In the embodiment, the case where the system voltage suddenly changes to the rising side and the case where the system voltage suddenly changes to the falling side has been described, but it is not limited to satisfying the determination condition (b) even if suddenly changing to any side, The determination condition (b) may be satisfied only when suddenly changing to any one side, or the determination condition (b) may be satisfied only when suddenly changing to any other side.
以上から無効電力量演算部42から無効電力を注入している場合に、注入無効電力と負荷無効電力とがバランスしているか否か、分散型電源12の有効電力と負荷有効電力とがバランスしているか否かを判定条件(a)(b)で判定し、両判定条件(a)(b)が共に成立した場合に、無効電力注入判定部44からは無効電力量演算部42からの注入無効電力と進み遅れの位相を合わせた無効電力を注入し、これによって、インバータ制御部26には電力系統ライン32に電力変動を起こすための電流制御指令値を入力することができる結果、電力系統ライン32が単独運転時には電力変動を引き起こされ、単独運転を検出することができるようになる。
As described above, when reactive power is injected from the reactive power
以上説明したように実施の形態では、分散型電源12が電力系統14から切り離され単独運転しているか否かの検出のため無効電力を電力系統に注入する単独運転検出方法において、系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧が変動したときに当該電力系統に無効電力を注入するようにしたから、無効電力が分散型電源12側と図外の負荷側とでバランスしている状態を崩すことができる結果、単独運転を確実に検出することができるようになる。
As described above, in the embodiment, in the isolated operation detection method in which reactive power is injected into the power system for detecting whether or not the distributed
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various changes or modifications within the scope described in the claims.
10 分散型電源システム
12 分散型電源
14 電力系統
16 パワーコンディショナ
18 単独運転検出装置
20,22 連系リレー
24 制御装置
34 系統電圧計測部
36 系統周波数計測部
38 単独運転判定部
40 系統周波数偏差演算部
42 無効電力量演算部
44 無効電力注入判定部
46 加算部
26 インバータ制御部
28 インバータ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧が変動したときに当該電力系統に無効電力を注入し、
系統電圧が過去複数の系統周期それぞれの系統電圧の平均値に対して各系統周期ごとの系統電圧が各系統周期ごとに定めた所定電圧変動幅でもって変化したときに系統電圧が変動したと判定する、ことを特徴とする単独運転検出方法。 In the isolated operation detection method of injecting reactive power into the power system for detecting whether the distributed power source is disconnected from the power system and operating independently,
When the grid voltage fluctuates when the grid frequency has not changed substantially over the past multiple grid cycles, reactive power is injected into the power grid .
It is determined that the system voltage fluctuates when the system voltage for each system period changes with a predetermined voltage fluctuation range determined for each system period with respect to the average value of the system voltage for each of a plurality of system periods in the past. An isolated operation detection method characterized by:
電力系統の電圧を計測する系統電圧計測部と、電力系統の系統周波数を計測する系統周波数計測部と、この系統周波数計測部の計測値から単独運転判定を行い電力系統との連系リレーをオンオフする単独運転判定部と、系統周波数計測部の計測値から系統周波数偏差を演算する系統周波数偏差演算部と、この系統周波数偏差演算部の系統周波数偏差から電力系統に注入する無効電力量を演算する無効電力量演算部と、系統周波数偏差および系統電圧に基づいて無効電力を注入する制御を行う無効電力注入判定部とを備え、
系統周波数が過去複数の系統周期にわたり実質変化が無い状態のときに系統電圧が変動したときに当該電力系統に無効電力を注入し、
系統電圧が過去複数の系統周期それぞれの系統電圧の平均値に対して各系統周期ごとの系統電圧が各系統周期ごとに定めた所定電圧変動幅でもって変化したときに系統電圧が変動したと判定する、ことを特徴とする制御装置。 In the control device that controls the detection operation for the single operation detection device that detects whether the distributed power source is disconnected from the power system and is operating alone,
The system voltage measurement unit that measures the voltage of the power system, the system frequency measurement unit that measures the system frequency of the power system, and the on-off of the interconnection relay with the power system by making an independent operation determination from the measured value of this system frequency measurement unit An independent operation determination unit, a system frequency deviation calculation unit that calculates a system frequency deviation from the measurement value of the system frequency measurement unit, and a reactive power amount to be injected into the power system from the system frequency deviation of the system frequency deviation calculation unit A reactive energy calculation unit, and a reactive power injection determination unit that performs control to inject reactive power based on the system frequency deviation and system voltage,
When the grid voltage fluctuates when the grid frequency has not changed substantially over the past multiple grid cycles, reactive power is injected into the power grid .
It is determined that the system voltage fluctuates when the system voltage for each system period changes with a predetermined voltage fluctuation range determined for each system period with respect to the average value of the system voltage for each of a plurality of system periods in the past. A control device characterized by that.
請求項5に記載の制御装置を備えた、ことを特徴とする単独運転検出装置。 In a single operation detection device that injects reactive power into a power system for detection of whether a distributed power source is disconnected from the power system and is operating independently,
An isolated operation detection device comprising the control device according to claim 5 .
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