JP4935376B2 - Isolated operation detection method, isolated operation detection device, and power line conditioner - 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、単独運転を検出する単独運転検出装置およびパワーラインコンディショナ−に関する。 The present invention relates to an isolated operation detection method for detecting whether or not a distributed power source is disconnected from an electric power system and operated independently, an isolated operation detection device for detecting an isolated operation, and a power line conditioner.
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、太陽電池等、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, a fuel cell, a solar cell and the like 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.
以上説明した分散型電源に対してその単独運転を検出する単独運転検出装置においてその単独運転の検出方式としては、例えば無効電力変動、有効電力変動、周波数シフト又は高調波注入等の能動的な外乱信号を注入し、電力系統と分散型電源との間の電力系統ラインに含まれる外乱信号を注入し、注入による系統変動を検出し、この検出結果に基づき、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。 In the isolated operation detection device that detects the isolated operation of the distributed power source described above, the detection method of the isolated operation includes, for example, active disturbance such as reactive power fluctuation, active power fluctuation, frequency shift, or harmonic injection. Inject signal, inject disturbance signal included in power system line between power system and distributed power source, detect system fluctuation due to injection, and detect isolated operation of distributed power source based on this detection result A power fluctuation method has already been proposed.
このような電力変動方式での単独運転検出において、多数台の単独運転検出装置が不定期に電力系統に外乱信号の注入を実施すると、電力系統内でそれら外乱信号同士が相互に打ち消し合うことがあり、単独運転検出に影響が生じる。 In such an isolated operation detection by the power fluctuation method, if a large number of isolated operation detection devices irregularly inject a disturbance signal into the power system, the disturbance signals may cancel each other out in the power system. Yes, it affects the isolated operation detection.
そのため、多数台の単独運転検出装置において、標準時刻電波信号等に同期させて一斉に外乱信号を電力系統に注入する方式がある。 Therefore, there is a system in which a disturbance signal is injected into a power system all at once in synchronization with a standard time radio signal or the like in a large number of single operation detection devices.
しかしながら、上記同期方式では、電波時計等からの電波信号を受信する設備が必要となり、コストアップとなり、また、外乱信号の注入が過大になり、電力系統に接続されている負荷である例えば蛍光灯のちらつき、マイクロコンピュータの誤動作、モータの回転制御不能を発生させる原因となるフリッカーが発生するおそれがある。単独運転に関する特許文献の代表を以下に挙げる。 However, the above synchronization method requires equipment for receiving radio signals from radio clocks and the like, which increases costs, and excessive injection of disturbance signals causes a load connected to the power system, such as a fluorescent lamp. There is a risk of flickering causing flickering, malfunction of the microcomputer, and inability to control the rotation of the motor. The following are representatives of patent documents relating to isolated operation.
なお、図9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9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)区間開閉器単位、(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. 9 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 popularization, and a multi-unit interconnection as shown in FIG. 9 has been 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.
本発明により解決すべき課題は、多数台の単独運転検出装置が不定期に電力系統に単独運転か否かの検出を目的として電力系統に電力変動を引き起こす外乱信号を注入する方式によらず、また、電波時計等からの電波信号に同期して多数台の単独運転検出装置から一斉に外乱信号を電力系統に注入する方式によらず、分散型電源の単独運転を確実に検出可能にすることである。 The problem to be solved by the present invention is not based on a method of injecting a disturbance signal that causes power fluctuations in the power system for the purpose of detecting whether or not a single unit of a single operation detection device irregularly operates alone in the power system, In addition, independent operation of distributed power sources can be reliably detected regardless of the method of injecting disturbance signals from multiple independent operation detection devices all at once in synchronization with radio signals from radio clocks, etc. It is.
(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を検出する方法において、系統周波数を計測する計測ステップと、上記計測した系統周波数が、一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、所定周期数分、継続したときは電力系統ラインに電力変動を起こすための外乱信号を注入する外乱信号注入ステップと、を有することを特徴とするものである。 (1) The isolated operation detection method according to the present invention is a method for detecting whether or not a distributed power source is disconnected from an electric power system and is operating independently, and a measurement step for measuring a system frequency, and the measured system frequency includes: A disturbance signal injection step of injecting a disturbance signal for causing power fluctuations in the power system line when the state of staying within a certain minute frequency range continues for a predetermined number of cycles. is there.
一定の微小周波数範囲は、特に限定しないが、例えば、±0.001Hzの範囲であり、この範囲は通常の系統周波数変動より小さいことを理由で定めることができる。 The fixed minute frequency range is not particularly limited, but is, for example, a range of ± 0.001 Hz, and this range can be determined because it is smaller than a normal system frequency fluctuation.
上記所定周期数分とは1周期あるいは複数周期であり、適宜、実験等により決めることができるが、好ましい周期数範囲は2〜3周期である。 The predetermined number of cycles is one cycle or a plurality of cycles, and can be appropriately determined by experiments or the like, but a preferable cycle number range is 2 to 3 cycles.
電力系統ラインに電力変動を起こすための外乱信号を注入する方式の場合、多数台の単独運転検出装置から外乱信号が不定期に電力系統ラインに注入されると、単独運転が発生しているにもかかわらず、上記外乱信号同士が相互に打ち消し合い、系統周波数が変化する状態が発生して単独運転の検出ができなくなる場合が起こり得る。一方、上記計測した系統周波数が、単独運転発生でない別の要因で所定周期数未満で発生する場合がある。 In the case of a method of injecting a disturbance signal for causing power fluctuation in the power system line, if a disturbance signal is injected into the power system line irregularly from a number of isolated operation detection devices, the isolated operation occurs. Nevertheless, the disturbance signals may cancel each other out, and there may occur a situation in which the system frequency changes and it becomes impossible to detect an isolated operation. On the other hand, the measured system frequency may occur in less than a predetermined number of cycles due to another factor that is not an isolated operation.
そこで、本発明では、系統周波数が、一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、上記所定周期数分以上にわたり継続したときに外乱信号を電力系統ラインに注入するようにしたので、その外乱信号の注入に基づいて単独運転検出を確実に行うことができるようになる。 Therefore, in the present invention, the disturbance signal is injected into the power system line when the system frequency stays within a certain minute frequency range for the predetermined number of cycles or more. The single operation detection can be reliably performed based on the injection.
以上の結果、本発明では、複数台の単独運転検出装置において、不定期に外乱信号を注入する方式の場合に起り得る外乱信号同士の相互打ち消しあいという課題や、また、電波時計等から得る標準時刻電波信号等に同期させて一斉に外乱信号を注入する方式での設備コストアップとか上記フリッカーが発生するという課題を解消することができるようになる。 As a result of the above, in the present invention, in a plurality of single operation detection devices, there is a problem of mutual cancellation of disturbance signals that may occur in the case of a method of injecting disturbance signals irregularly, and a standard obtained from a radio timepiece or the like It is possible to solve problems such as an increase in equipment cost in the method of injecting disturbance signals in synchronism with time radio signals and the like and the occurrence of flicker.
(2)本発明の好適な一態様は、上記計測ステップで計測した系統周波数が変化したときはその変化をより増加させる方向に系統周波数をフィードバック操作する操作ステップを備え、系統周波数一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、所定周期数分以上にわたり継続したときは単独運転であるか否かの判定を行うため電力系統ラインに電力変動を起こすための外乱信号を注入するステップとすることである。 (2) According to a preferred aspect of the present invention, when the system frequency measured in the measurement step is changed, the system step includes an operation step of performing feedback operation of the system frequency in a direction to further increase the change, and the system frequency is a minute frequency with a constant system frequency. When the state of staying within the range continues for a predetermined number of cycles or more, it is a step of injecting a disturbance signal for causing power fluctuation in the power system line in order to determine whether or not it is an independent operation. .
この態様では、計測した系統周波数が変化したときはその変化をより増加させる方向に系統周波数をフィードバック操作すると共に上記系統周波数のフィードバック操作に応じた系統周波数の変化に基づいて上記分散型電源が単独運転であるか否かの判定を行うステップを有するので、系統周波数の変化が、系統周波数の計測誤差や系統周波数の微小揺れ等による変化であって単独運転ではない場合では、系統周波数変化を増加させる方向にフィードバック操作しても、系統周波数変化は増加する方向に変化することはない一方で、単独運転である場合では、系統周波数変化を増加させる方向にフィードバック操作すると、系統周波数変化は増加する方向に変化することにより、分散型電源の単独運転の検出を確実に行うことができるようになる。 In this aspect, when the measured system frequency changes, the system frequency is feedback-operated in a direction to further increase the change, and the distributed power source is used alone based on the system frequency change according to the system frequency feedback operation. Since there is a step to determine whether or not the system is operating, if the system frequency change is a change due to system frequency measurement error, system frequency minute fluctuations, etc. and is not isolated operation, increase the system frequency change Even if the feedback operation is performed in the direction to be changed, the system frequency change does not change in the increasing direction. On the other hand, in the case of single operation, if the feedback operation is performed in the direction to increase the system frequency change, the system frequency change is increased. By changing the direction, it is possible to reliably detect the isolated operation of the distributed power supply That.
さらにこの態様では、系統周波数が変化せず一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、所定周期数分以上にわたり継続したときは外乱信号を同一方向に注入するステップを有するので、複数台の単独運転検出装置同士間でこの外乱信号が打ち消しあうことがないため、発電電力と負荷電力が完全バランスして、系統周波数が全く変動しない単独運転発生時でも、系統周波数を変化させることができ、単独運転の検出を確実に行うことができるようになる。 Further, in this aspect, when the state where the system frequency does not change and remains within a certain minute frequency range is continued for a predetermined number of cycles or more, a disturbance signal is injected in the same direction. Since this disturbance signal does not cancel out between the detectors, the generated power and load power are perfectly balanced, and the system frequency can be changed even in the case of isolated operation where the system frequency does not vary at all. Can be reliably detected.
(3)本発明による分散型電源の単独運転検出装置は、上記単独運転検出方法を実行するソフトウエアプログラムを備えたマイクロコンピュータを内蔵している、ことを特徴とするものである。単独運転検出装置は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。 (3) An isolated operation detection apparatus for a distributed power source according to the present invention includes a microcomputer having a software program for executing the isolated operation detection method. The isolated operation detection device is not limited to a name, and includes a case where it is referred to as a power conditioner or other names.
本発明によれば、電力変動方式によらず、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, independent operation of a distributed power source can be reliably detected regardless of the power fluctuation method.
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、その制御装置、単独運転検出装置および分散型電源を説明する。図1は分散型電源(パワーコンディショナーを含む)と単独運転検出装置と、を備えた電力制御システムの構成を示す。図1を参照して、10は太陽電池や燃料電池等の分散型電源、20は単独運転検出装置、30は電力系統である。 Hereinafter, an isolated operation detection method, its control device, an isolated operation detection device, and a distributed power supply according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a configuration of a power control system including a distributed power source (including a power conditioner) and an isolated operation detection device. Referring to FIG. 1, 10 is a distributed power source such as a solar cell or a fuel cell, 20 is an isolated operation detection device, and 30 is a power system.
単独運転検出装置20は、連系リレー21と、制御装置22と、インバータ制御部23と、インバータ24と、連系リレー25と、電流検出器26とを備える。連系リレー21は、分散型電源10と電力系統30との間の電力ライン40に介装されている。
The isolated
制御装置22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、ソフトウエアプログラムに従い、系統周波数を計測する計測ステップと、上記計測した系統周波数が変化したときはその変化をより増加させる方向に系統周波数をフィードバック操作する操作ステップと、上記系統周波数のフィードバック操作に応じた系統周波数の変化に基づいて上記分散型電源が単独運転であるか否かの判定を行う一方、系統周波数が変化せず一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、所定周期数分以上にわたって継続したときは単独運転であるか否かの判定を行うため電力系統ライン40に外乱信号を注入する外乱信号注入ステップと、を実施するものである。この外乱信号には例えば無効電力変動、有効電力変動、周波数シフト又は高調波注入等の能動的な信号がある。
The
上記マイクロコンピュータは少なくとも上記ステップを実行することができるようになっている。マイクロコンピュータはCPU、メモリ、インターフェース等を有する。上記メモリに上記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21,25の開閉指令、インバータ制御部23に対する各種指令を入力するようになっている。
The microcomputer can execute at least the above steps. The microcomputer has a CPU, a memory, an interface, and the like. The software program is stored in the memory. The CPU executes various calculations based on the system voltage, system current, system power, etc. input through the interface, and opens and closes the
制御装置22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。実施の形態では、説明の理解のため、マイクロコンピュータを内蔵し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実行する機能図である図2で示す。機能図であるため、マイクロコンピュータが図2で示す構成をハードウェアとして備えるものではないが、説明的にはハードウェアと同様に説明している場合がある。
The
図2において、22aは系統周波数計測部、22bは周波数フィードバック部、22cは単独運転判定部、22dは系統周波数の一致判定部、22eは電力変動注入指令部である。 In FIG. 2, 22a is a system frequency measurement unit, 22b is a frequency feedback unit, 22c is an isolated operation determination unit, 22d is a system frequency coincidence determination unit, and 22e is a power fluctuation injection command unit.
系統周波数計測部22aは、電力系統30の電力系統ライン40に接続されて電力系統ライン40から系統電圧等を取り込むと共にこの取り込んだ系統電圧等から電力系統の系統周波数を計測する。
The system
周波数フィードバック部22bは、系統周波数計測部22aがそれより以前に計測した系統周波数(以前の計測系統周波数)を記憶し、上記以前の計測系統周波数と今回計測した系統周波数(今回計測系統周波数)との偏差を演算し、この演算した偏差に対応して系統周波数のフィードバック操作を実施する。上記以前の計測は今回計測から1周期ないし複数周期過去の計測である。
The
系統周波数の一致判定部22dは、系統周波数が変化せず一定の微小周波数範囲内に止まる状態が所定周期数分継続するかどうか判定し、所定周期数分継続した場合は、電力変動注入指令を電力変動注入指令部に入力する。
The system frequency
周波数フィードバック部22bのフィードバック操作出力と、系統周波数の一致判定部22dの電力変動注入指令部22eに入力され、2つを電力変動注入指令部22eで足し合わせ、この足し合わせた電力変動指令値をインバータ制御部23に与えられる。インバータ制御部23は、電力変動指令値に応答してインバータ24を制御し、これによってインバータ24は電力系統ライン40に電力変動指令値に対応した大きさの外乱信号を注入する。
The feedback operation output of the
この電力系統ライン40への外乱信号の注入により、系統周波数が変化するが、この今回の系統周波数は系統周波数計測部22aで計測される。
The system frequency changes due to the injection of the disturbance signal into the
単独運転ではない通常運転中では、計測誤差程度で系統周波数が実質変化しないので、周波数フィードバック部22bはその系統周波数の変化に対応したフィードバック操作出力をインバータ制御部23に入力する結果、インバータ24による外乱信号の注入量は微小である。また、系統周波数の一致判定部22dが、系統周波数が変化せず一定の微小周波数範囲内に止まる状態であると判定する微小周波数範囲は、通常の系統周波数変動より小さく設定しているため、系統周波数の一致判定部22dから外乱信号はない。
During normal operation that is not isolated operation, the system frequency does not substantially change due to a measurement error. Therefore, the
一方、単独運転になると、系統周波数が計測誤差を超えた変化をし、この系統周波数は系統周波数計測部22aで計測され、その計測した系統周波数により、周波数フィードバック部22bは単独運転検出のため、インバータ制御部23に単独運転検出に必要なフィードバック操作出力を与える。インバータ制御部23はこの周波数フィードバック操作に対応した外乱信号を電力系統ライン40に注入するようインバータ24を制御する。これによって電力系統ライン40に単独運転検出が可能な外乱信号が注入される。
On the other hand, in the case of isolated operation, the system frequency changes exceeding the measurement error, and this system frequency is measured by the system
そして単独運転の場合は、系統周波数が外乱信号の注入に見合う変化をし、単独運転でない場合は、系統周波数は外乱信号の注入に見合う変化をしない。この変化は系統周波数計測部22aで計測され、周波数フィードバック部22bに入力される。周波数フィードバック部22bは、系統周波数計測部22aからの計測が系統周期ごとに入力されるに従い、単独運転の場合には、より系統周波数を変化させる方向に周波数フィードバック操作出力をインバータ制御部23に入力する。
In the case of isolated operation, the system frequency changes corresponding to the disturbance signal injection. In the case of non-independent operation, the system frequency does not change corresponding to the disturbance signal injection. This change is measured by the system
その結果、系統周波数は、単独運転の場合には、より増加する方向または減少する方向に変化し、単独運転で無い場合は変化しない。 As a result, the system frequency changes in a direction of increasing or decreasing in the case of an isolated operation, and does not change when not in an isolated operation.
そして、この場合、稀に発生する例であるが、発電電力と負荷電力が完全にバラ ンスして、一定の微小周波数範囲内に止まる状態、実施の形態では基準周波数である5 0Hzに一致する周波数に止まる状態が起こり得る。 In this case, this is a rare example, but the generated power and the load power are completely balanced and remain within a certain minute frequency range, which matches the reference frequency of 50 Hz in the embodiment. A condition that stays in frequency can occur.
この状態が、所定周期数(例えば4周期)分以上にわたり継続したときは、系統周波数の一致判定部22dは、電力変動注入指令部22eを経由して、インバータ制御部23に外乱信号の指令を入力する。この外乱信号の補正指令に応答してインバータ制御部23はインバータ24を制御する。
When this state continues for a predetermined number of cycles (for example, 4 cycles) or more, the system frequency
この制御により、単独運転であれば、系統周波数計測部22aで計測した系統周波数は、一定の周波数に止まっていた状態から、注入外乱信号に対応した変化をするが、単独運転でない場合では、その計測した系統周波数は一定の周波数に止まっていた状態から変化しない。
With this control, the system frequency measured by the system
単独運転であれば、系統周波数計測部22aで計測した系統周波数は、一定の周波数に止まっていた状態から、注入外乱信号に対応した変化をする。周波数フィードバック部22bが動作して、この系統周波数周波数の変化をさらに増加させる。これらによる周波数変化をとらえて分散型電源10が単独運転であるか否かの判定を行う。
If it is a single operation, the system frequency measured by the system
単独運転判定部22cは、判定の結果、単独運転であると判定したときは、連系リレー21,25をオフ制御するとともにインバータ制御部23にインバータ停止の制御指令を入力してインバータ24を停止させる。
When the isolated operation determination unit 22c determines that the operation is performed independently, the isolated operation determination unit 22c controls the interconnection relays 21 and 25 to be turned off and inputs an inverter stop control command to the
図3は発電電力と負荷電力の無効電力とが若干のアンバランスがある場合の単独運転検出にいたる挙動を示すタイムチャートである。時刻t1で単独運転が発生する。この発生により、発電電力と負荷電力の無効電力が若干のアンバランスのため、系統周波数が若干変化する。この若干変化した系統周波数をとらえて、周波数フィードバックが時刻t3に動作開始する。この周波数フィードバックの動作により、系統周波数変化が増幅される方向に、電力変動が注入される。
この注入された電力変動により急速に系統周波数が変化する。そして、この急速に変化した系統周波数から、単独運転を判定する。
FIG. 3 is a time chart showing the behavior leading to the isolated operation detection when there is a slight imbalance between the generated power and the reactive power of the load power. Single operation occurs at time t1. Due to this occurrence, the reactive power of the generated power and the load power is slightly unbalanced, so that the system frequency is slightly changed. Taking this slightly changed system frequency into account, frequency feedback starts to operate at time t3. By this frequency feedback operation, power fluctuation is injected in the direction in which the system frequency change is amplified.
The system frequency changes rapidly due to the fluctuation of the injected power. Then, the isolated operation is determined from the rapidly changed system frequency.
図4は発電電力と負荷電力の無効電力が、完全にバランスした状態(系統周波数が全く変化しない)で単独運転検出にいたる挙動を示す。時刻t1で単独運転が発生する。発電電力と負荷電力の無効電力が完全バランスのため、系統周波数が変化しない。 FIG. 4 shows the behavior leading to the isolated operation detection in a state where the generated power and the reactive power of the load power are perfectly balanced (the system frequency does not change at all). Single operation occurs at time t1. Since the reactive power of the generated power and load power is perfectly balanced, the system frequency does not change.
この系統周波数が変化しない状態が、数周期(図4では4周期)継続すると、時刻t2に系統周波数の一致判定部が動作して、完全バランス状態を崩すために、電力変動を注入する。 When the state in which the system frequency does not change continues for several periods (four periods in FIG. 4), the system frequency coincidence determination unit operates at time t2 to inject power fluctuations to break the complete balance state.
この注入した電力変動により系統周波数が変化する。 The system frequency changes due to the injected power fluctuation.
そして、この変化した系統周波数をとらえて、周波数フィードバックが時刻t3に動作開始する。 Then, the frequency feedback starts to operate at time t3 by capturing the changed system frequency.
こうして周波数フィードバックの動作により、系統周波数変化が増幅される方向に、電力変動が注入される。 Thus, power fluctuation is injected in the direction in which the system frequency change is amplified by the operation of the frequency feedback.
注入された電力変動により急速に系統周波数が変化する。 The system frequency changes rapidly due to the fluctuation of the injected power.
この急速に変化した系統周波数から、単独運転を判定する。 The isolated operation is determined from the rapidly changed system frequency.
一方、制御装置22の単独運転判定部22cは、今回の系統周波数と所定系統周期分である以前の系統周波数との偏差に基づいて系統周波数の変化曲線を作成し、その作成した変化曲線のパターンに基づいて単独運転を判定するようにしてもよい。
On the other hand, the isolated operation determination unit 22c of the
なお、今回の系統周波数は、1周期の系統周波数に限定されず、複数周期の平均系統周波数でもよい。また、上記以前の系統周波数は1周期の系統周波数に限定されず、複数周期の平均系統周波数でもよい。この場合、複数の系統周波数の移動平均でもよい。 The system frequency this time is not limited to the system frequency of one cycle, but may be an average system frequency of a plurality of cycles. The previous system frequency is not limited to one system frequency, and may be an average system frequency of a plurality of periods. In this case, a moving average of a plurality of system frequencies may be used.
制御装置22の単独運転判定部22cは、単独運転と判定すると、上記したごとく、連系リレー21、25をオフ制御するとともにインバータ制御部23にインバータ停止の制御指令を入力してインバータ24を停止させる。
When the single operation determination unit 22c of the
図5は単独運転検出装置を内蔵したパワーコンディショナ−を示す。この分散型電源は太陽電池や燃料電池等の電源本体50と、パワーコンディショナ−60とから構成されている。パワーコンディショナ−60は、インバータ61と、電流検出器62と、連系リレー63と、インバータ制御部64と、制御装置65とを備える。
FIG. 5 shows a power conditioner incorporating a stand-alone operation detection device. This distributed power source includes a
制御装置65は上記実施の形態の制御装置22と同様にマイクロコンピュータで構成され、また図2で示す機能ブロックを有する。
The
以上の構成において、パワーコンディショナ−60においては、単独運転検出のため、制御装置65からインバータ制御部64に電力系統に電力変動を引き起こすための制御指令が入力される。これにより、インバータ制御部64はインバータ61を駆動し、インバータ61から電力ライン66に電力変動引き起こしのための外乱信号が注入される。なお、制御装置65により連系リレー63は閉じている。
In the above configuration, in the
制御装置65は、電力ライン66からの電圧波形から系統周波数を計測している。制御装置65は、単独運転発生により、図3および図4に沿う制御を行うと共に、図4に沿って、単独運転発生時刻t1以降、計測系統周波数は変化せず、一定の微小周波数範囲内、実施の形態では基準周波数に一致した周波数に止まる状態が例えば4周期分(図4中のn1−n4)にわたり継続すると、その4周期分継続した時刻t2に電力変動を注入指令をインバータ制御部23に出力し、これによって時刻t2以降に系統周波数が変化する。上述したと同様に、今回計測した系統周波数が、それより以前の系統周波数よりも増加してくるときは系統周波数がより増加する方向に、減少するときは系統周波数がより減少する方向に上記外乱信号の注入を補正制御する。そのため、インバータ制御部64にその補正制御指令を入力する。インバータ制御部64はこの補正制御指令に応答してインバータ61を駆動し、これによって電力ライン66には補正された外乱信号が注入される。
The
一方、制御装置65は、今回の系統周波数とそれより以前の系統周波数との偏差に基づいて系統周波数の変化曲線を作成するとともに、その変化曲線のパターンから単独運転を判定するようにしてもよい。
On the other hand, the
制御装置65は単独運転と判定すると、連系リレー63をオフ制御するとともにインバータ制御部64にインバータ停止の制御指令を入力してインバータ61を停止させる。
When the
図6は単独運転検出装置を外付けした分散型電源を示す。単独運転検出装置80は分散型電源70に外付けされている。単独運転検出装置80は、連系リレー81、単独運転検出判定部82、単独運転高速制御部83、インバータ制御部84、インバータ85、電流検出器86を備える。
FIG. 6 shows a distributed power source to which an isolated operation detection device is externally attached. The
以上の構成において、単独運転検出装置80において、単独運転検出判定部82は、通常の単独運転検出装置に相当するものである。この単独運転検出装置80では、実施の形態の制御装置に該当するものである。
In the above configuration, in the isolated
単独運転高速制御部83からインバータ制御部84に単独運転検出のため電力系統に電力変動を引き起こす操作をするための制御指令が入力される。これにより、インバータ制御部84はインバータ85を駆動し、インバータ85から電力ライン87に外乱信号が注入される。
A control command for performing an operation that causes power fluctuation in the power system is detected from the isolated operation high-
単独運転高速制御部83は、電力ライン87からの電圧波形から系統周波数を計測している。単独運転高速制御部83は、単独運転発生により、図3および図4に沿う制御を行うと共に、図4に沿って、単独運転発生時刻t1以降、計測系統周波数は変化せず、一定の微小周波数範囲内、実施の形態では基準周波数に一致した周波数に止まる状態が例えば4周期分(図4中のn1−n4)にわたり継続すると、その4周期分継続した時刻t2に電力変動注入指令をインバータ制御部23に出力し、これによって時刻t2以降に系統周波数が変化する。上述したと同様に、今回計測した系統周波数が、それより以前の系統周波数よりも増加するときは系統周波数がより増加する方向に、減少するときは系統周波数がより減少する方向に上記外乱信号の注入を補正制御する。そのため、インバータ制御部84にその補正制御指令を入力する。インバータ制御部84はこの補正制御指令に応答してインバータ85を駆動し、これによって電力ライン87には補正された外乱信号が注入される。
The isolated operation high
一方、単独運転高速制御部83は、今回の系統周波数とそれより以前の系統周波数との偏差に基づいて系統周波数の変化曲線を作成するとともに、その変化曲線のパターンに基づいて単独運転を判定するようにしてもよい。単独運転高速制御部83は単独運転と判定すると、インバータ制御部84にインバータ停止の制御指令を入力してインバータ85を停止させる。
On the other hand, the isolated operation high
図7は単独運転検出装置を外付けした分散型電源を示す。単独運転検出装置100は分散型電源90に外付けされている。分散型電源90は、インバータ制御部91、インバータ制御部91により制御される図示略のインバータ、連系リレー92を備える。単独運転検出装置100は、単独運転検出判定部102、単独運転高速制御部101を備える。単独運転検出判定部102と、単独運転高速制御部101とにより実施の形態の制御装置を構成する。
FIG. 7 shows a distributed power source to which an isolated operation detection device is externally attached. The isolated
以上の構成の単独運転検出装置100において、単独運転高速制御部101は単独運転検出のためインバータ制御部91に電力系統に電力変動を引き起こす操作をする制御指令を入力する。これにより、インバータ制御部91はインバータを駆動して電力ライン93に外乱信号が注入される。
In the isolated
単独運転高速制御部101は、電力ライン93からの電圧波形から系統周波数を計測している。単独運転高速制御部101は、単独運転発生により、図3および図4に沿う制御を行うと共に、図4に沿って、単独運転発生時刻t1以降、計測系統周波数は変化せず、一定の微小周波数範囲内、実施の形態では基準周波数に一致した周波数に止まる状態が例えば4周期分(図4中のn1−n4)にわたり継続すると、その4周期分継続した時刻t2に電力変動注入指令をインバータ制御部23に出力し、これによって時刻t2以降に系統周波数が変化する。上述したと同様に、今回計測した系統周波数が、それより以前の系統周波数よりも増加するときは系統周波数がより増加する方向に、減少するときは系統周波数がより減少する方向に上記外乱信号の注入を補正制御する。そのため、インバータ制御部91にその補正制御指令を入力する。インバータ制御部91はこの補正制御指令に応答して図示略のインバータを駆動し、これによって電力ライン93には補正された外乱信号が注入される。単独運転検出判定部102が単独運転を判定すると、この判定を受けて、単独運転高速制御部101は、インバータ制御部91にインバータ停止の制御指令を入力してインバータを停止させる。
The isolated operation high
図8は単独運転検出装置を外付けした分散型電源を示す。単独運転検出装置120は分散型電源110に外付けされている。分散型電源110は、インバータ制御部111、インバータ制御部111により制御される図示略のインバータ、連系リレー113、実施の形態の制御装置に該当する単独運転高速制御部112を備える。単独運転検出装置120は、通常の単独運転検出装置である単独運転検出判定部121を備える。
FIG. 8 shows a distributed power source to which an isolated operation detection device is externally attached. The
以上の構成において、単独運転高速制御部112は単独運転検出のためインバータ制御部111に電力系統に電力変動を引き起こす操作をするための制御指令を入力する。これにより、インバータ制御部111はインバータを駆動して電力ライン114に外乱信号が注入される。
In the above configuration, the isolated operation high
単独運転高速制御部112は、電力ライン114からの電圧波形から系統周波数を計測している。単独運転高速制御部112は、単独運転発生により、図3および図4に沿う制御を行うと共に、図4に沿って、単独運転発生時刻t1以降、計測系統周波数は変化せず、一定の微小周波数範囲内、実施の形態では基準周波数に一致した周波数に止まる状態が例えば4周期分(図4中のn1−n4)にわたり継続すると、その4周期分継続した時刻t2に電力変動注入指令をインバータ制御部23に出力し、これによって時刻t2以降に系統周波数が変化する。上述したと同様に、今回計測した系統周波数が、それより以前の系統周波数よりも増加するときは系統周波数がより増加する方向に、減少するときは系統周波数がより減少する方向に上記外乱信号の注入を補正制御する。そのため、インバータ制御部111にその補正制御指令を入力する。インバータ制御部111はこの補正制御指令に応答して図示略のインバータを駆動し、これによって電力ライン114には補正された外乱信号が注入される。単独運転高速制御部112は、単独運転を検出すると、インバータ制御部111にインバータ停止の制御指令を入力してインバータを停止させる。
The isolated operation high
以上説明したように実施の形態に係る単独運転検出方法では、系統周波数の変化が、系統周波数の計測誤差や系統周波数の微小揺れ等による変化であって単独運転ではない場合では、系統周波数を増加させる方向にフィードバック操作しても、系統周波数は増加する方向に変化することはない一方で、単独運転である場合では、系統周波数を増加させる方向にフィードバック操作すると、系統周波数は増加する方向に変化することにより、分散型電源の単独運転の検出を確実に行うことができるようになる。 As described above, in the islanding operation detection method according to the embodiment, when the change in the system frequency is a change due to a measurement error of the system frequency, a slight fluctuation in the system frequency, and the like, and is not an islanding operation, the system frequency is increased. The system frequency does not change in the increasing direction even if the feedback operation is performed in the direction in which the system frequency is increased. On the other hand, in the case of single operation, if the feedback operation is performed in the direction in which the system frequency is increased, the system frequency changes in the increasing direction. By doing so, it becomes possible to reliably detect the isolated operation of the distributed power source.
また、実施の形態では、系統周波数が変化せず一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、所定周期数分以上にわたり継続したときは単独運転であるか否かの判定を行うため電力系統に外乱信号を同一方向に注入するようにしたので、複数台の単独運転検出装置同士間で、干渉により外乱信号が打ち消されることなく、単独運転の検出を確実に行うことができるようになる。 Further, in the embodiment, when the state where the system frequency does not change and stays within a certain minute frequency range continues for a predetermined number of cycles or more, it is determined whether or not the system is in isolated operation. Since the signals are injected in the same direction, the isolated operation can be reliably detected without canceling the disturbance signal due to interference between the multiple isolated operation detecting devices.
また、実施の形態で、外乱信号の相互打ち消しあいを無くすべく、複数台の単独運転検出装置において、標準時刻電波信号等に同期させて一斉に外乱信号を電力系統に引き起こすための操作をする方式によらずに済み、同期方式による課題であった設備コストアップとか、フリッカーの発生を抑制することができるようになる。 Further, in the embodiment, in order to eliminate mutual cancellation of disturbance signals, a method of performing an operation to cause disturbance signals to the power system simultaneously in synchronization with a standard time radio wave signal etc. in a plurality of single operation detection devices Therefore, it is possible to suppress the equipment cost increase and the occurrence of flicker, which are problems due to the synchronization method.
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
20 単独運転検出装置
30 電力系統
DESCRIPTION OF
Claims (4)
系統周波数を計測する計測ステップと、
上記計測した系統周波数が、一定の微小周波数範囲内に止まる状態が、所定周期数分以上にわたり継続したときは単独運転であるか否かの判定を行うため電力系統ラインに電力変動を起こすための外乱信号を注入する外乱信号注入ステップと、
を有することを特徴とする単独運転検出方法。 In a method for detecting whether a distributed power source is disconnected from a power system and is operating independently,
A measurement step for measuring the system frequency;
When the state where the measured system frequency remains within a certain minute frequency range continues for a predetermined number of cycles or more, in order to determine whether or not it is a single operation, in order to cause power fluctuations in the power system line A disturbance signal injection step for injecting a disturbance signal;
An islanding operation detection method comprising:
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