JP7068619B2 - 単独運転検出装置、系統連系インバータ及び単独運転検出方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態の系統連系インバータ100は、図1に示すように、例えば太陽光発電装置などの直流電源である分散型電源200と商用電力系統などの電力系統300との間に設けられて、分散型電源200の直流電力を交流電力に変換して電力系統300に逆潮流するものである。
第1実施形態の系統連系インバータ100によれば、第1移動平均区間の移動平均により得られる第1移動平均値と第1移動平均区間よりも半周期前の区間である第2移動平均区間の移動平均により得られる第2移動平均値との差分を順次算出し、その差分の絶対値を所定時間毎に積算して、当該積算値と所定の積算しきい値とを比較しているので、無効電力の注入量を低減しつつ、単独運転の誤検出や検出遅延を防止することができる。
次に、第2実施形態に係る系統連系インバータ100について説明する。なお、前記第1実施形態と同一又は対応する構成には同一の符号を付している。
第2実施形態の比較部45は、周期能動信号による周波数変化がある状態が1.5周期継続した後の、当該1.5周期継続後の積算値が所定の積算しきい値以上か否かを判定する。
直前の系統周波数は、系統周波数のばらつきを考慮し、注入量を増加する前の例えば3サイクルの平均値とすることが考えられる。
直前の系統周波数に足し合わされる所定の設定値は、無効電力の最大注入量に生じる周波数の変化量に基づいて定められるものであり、本実施形態では、無効電力の最大注入量に生じる周波数の変化量の半分としている。
なお、無効電力の最大注入量は、過度な無効電力の注入量の増加を避け、過周波数(例えば系統周波数の103%であり、50Hzの場合には、+1.50Hz、60Hzの場合は+1.80Hz)程度としている。具体的には、前記最大注入量は、50Hzの場合には周波数の変化量が+2.50Hzとなるように設定され、60Hzの場合には周波数の変化量が+3.00Hzとなるように設定されている。この場合、前記所定の設定値は、50Hzの場合には+1.25Hzとなり、60Hzの場合には+1.50Hzとなる。
(式1:無効電力の注入増加から単独運転判定までの余裕時間)
余裕時間=「解列1秒以内」-「無効電力増加判定時間」-「開閉器動作時間」
=「解列1秒以内」-「1.5周期+計測遅れ」-「開閉器動作時間」
=1000ms-(625ms+100ms)-100ms
=175ms
ここで、誤検出防止のため、周波数しきい値以上が3サイクル継続(最大60ms)で単独運転とする。また、単独運転から1秒で解列するように、無効電力の注入増加時間は、周期信号の半周期分(約100ms)とする。
そうすると、単独運転検出判定までの処理時間は、以下の式2から165msとなる。
(式2:無効電力の注入増加から単独運転検出に要する時間)
処理時間=無効電力の注入増加時間+検出時限
=無効電力の周期成分の半周期分+検出時限
≒100ms+60ms
=160ms
以上により、単独運転の発生から1秒以内に、系統連系インバータ100を電力系統300から解列することができる。
図8の積算値を見て分かるように、周波数変化開始時から周波数変化が1.5周期継続しておらず(条件1:×)、周波数変化開始から1.5周期後の積算値がゼロとなっており(条件2:×)、ステップ変化により単独運転が誤検出されていないことがわかる。
図9の積算値を見ると、周波数変化開始時から周波数変化が1.5周期継続する(条件1:〇)とともに、周波数変化開始から1.5周期後の積算値が積算しきい値以上となっている(条件2:〇)。ところが、単独運転時とは以下の点で異なる。
このため、比較部45は、ランプ変動判定をさらに行うことが望ましい。つまり、比較部45は、周波数変化開始から1.5周期後にランプ変動であるか否かを判定する。具体的に比較部45は、積算値がランプ変動判定範囲内か否かを判定する。ここで、ランプ変動範囲は、ランプ変化が1.8Hz/秒の場合の安定値(3.60)から2.2Hz/秒の場合の安定値(4.40)までとしている。単独運転検出部46は、比較部45の比較結果により、積算値がランプ変動範囲内の場合には、単独運転ではないため、無効電力の注入量の増加は行わない。
第2実施形態の系統連系インバータ100によれば、前記第1実施形態に比べて単独運転の検出をより確実にすることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
200・・・分散型電源
300・・・電力系統
2 ・・・インバータ回路
3 ・・・インバータ回路制御装置
4 ・・・単独運転検出装置
41 ・・・無効電力生成部
42 ・・・周波数算出部
43 ・・・平均差分算出部
44 ・・・積算部
45 ・・・比較部
46 ・・・単独運転検出部
Claims (8)
- 分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力するインバータ回路の単独運転を検出するものであり、前記インバータ回路の出力電力に、所定の設定周期で遅れ位相、進み位相が交互に変化する無効電力を系統周波数の変動によらず重畳し続け、前記電力系統の周波数の変動に基づいて前記インバータ回路の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、
前記電力系統の周波数において第1移動平均区間の移動平均により得られる第1移動平均値と前記第1移動平均区間よりも前の区間である第2移動平均区間の移動平均により得られる第2移動平均値との差分を順次算出する平均差分算出部と、
前記平均差分算出部により得られた差分の絶対値を所定時間毎に積算する積算部と、
前記積算部により得られた積算値と所定の積算しきい値とを比較する比較部とを備え、
前記比較部により得られた比較結果を用いて、前記インバータ回路の単独運転を検出する単独運転検出装置。 - 前記第1移動平均区間は、前記設定周期の半周期分であり、
前記第2移動平均区間は、前記第1移動平均区間よりも前記設定周期の半周期分前における前記設定周期の半周期分である、請求項1記載の単独運転検出装置。 - 前記積算部は、前記差分の絶対値を前記設定周期の半周期分の時間毎に積算する、請求項1又は2記載の単独運転検出装置。
- 前記比較部により得られた比較結果において前記積算値が前記積算しきい値よりも大きい場合に、前記インバータ回路の出力電力に重畳する無効電力を増加させる無効電力生成部と、
前記無効電力を増加した後の前記電力系統の周波数が所定の周波数しきい値以上の場合に、前記インバータ回路の単独運転を検出する単独運転検出部とをさらに備える、請求項1乃至3の何れか一項に記載の単独運転検出装置。 - 前記無効電力生成部は、前記積算値が前記積算しきい値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、前記無効電力を増加させる、請求項4記載の単独運転検出装置。
- 前記単独運転検出部は、前記電力系統の周波数が前記周波数しきい値以上の状態が所定時間継続した場合に、前記インバータ回路の単独運転を検出する、請求項4又は5記載の単独運転検出装置。
- 分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力するインバータ回路と、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の単独運転検出装置とを備える系統連系インバータ。 - 分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力するインバータ回路の単独運転を検出する方法であり、前記インバータ回路の出力電力に、所定の設定周期で遅れ位相、進み位相が交互に変化する無効電力を系統周波数の変動によらず重畳し続け、前記電力系統の周波数の変動に基づいて前記インバータ回路の単独運転を検出する単独運転検出方法であって、
前記電力系統の周波数において第1移動平均区間の移動平均により得られる第1移動平均値と前記第1移動平均区間よりも前の区間である第2移動平均区間の移動平均により得られる第2移動平均値との差分を順次算出する平均差分算出ステップと、
前記平均差分算出ステップにより得られた差分の絶対値を所定時間毎に積算する積算ステップと、
前記積算ステップにより得られた積算値と所定の積算しきい値とを比較する比較ステップとを備え、
前記比較ステップにより得られた比較結果を用いて、前記インバータ回路の単独運転を検出する単独運転検出方法。
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