JP7675411B2 - Power System - Google Patents
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Description
本発明は、発電部、変換部、変圧器、及び、系統接続部を有した電力システムに関する。 The present invention relates to a power system having a power generation unit, a conversion unit, a transformer, and a grid connection unit.
従来、発電源が発電した電力を商用系統と連系可能とするパワーコンディショナを含む発電システムに用いられるパワーコンディショナを遠隔操作するシステムが知られている(特許文献1参照)。
このシステムは、前記発電システムの状態を監視する監視装置と、前記監視装置及び前記パワーコンディショナにシーケンス制御可能に接続される遠隔操作補助装置と、前記監視装置と接続され、前記パワーコンディショナの状態を制御する制御手段と、前記パワーコンディショナに配設され、前記商用系統側における第一の異常を検出可能な第一検出部と、を備え、前記制御手段は、前記監視装置、前記遠隔操作補助装置を介して、前記第一検出部に前記第一の異常の異常検出信号とは異なる操作信号を送信し、シーケンス制御により、前記パワーコンディショナを運転状態から停止状態とする場合と、前記パワーコンディショナを停止状態から運転状態とする場合と、がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a system for remotely controlling a power conditioner used in a power generation system including a power conditioner that enables electric power generated by a power generation source to be connected to a commercial grid (see Patent Document 1).
This system comprises a monitoring device that monitors the status of the power generation system, a remote operation auxiliary device connected to the monitoring device and the power conditioner in a manner that allows sequence control, a control means connected to the monitoring device and controlling the status of the power conditioner, and a first detection unit that is disposed in the power conditioner and is capable of detecting a first abnormality on the commercial grid side, and the control means transmits an operation signal that is different from the abnormality detection signal of the first abnormality to the first detection unit via the monitoring device and the remote operation auxiliary device, and by sequence control, there are cases in which the power conditioner is changed from an operating state to a stopped state, and cases in which the power conditioner is changed from a stopped state to an operating state.
しかしながら、特許文献1に記載されたシステムは、前記第一の異常が、地絡過電圧であり、前記第一検出部が、地絡過電圧継電器からの前記異常検出信号を受信可能としているところ、実際のシステム(系統)には、地絡と共に停電も発生し得ることから、地絡及び停電が発生した場合、これと同時に、地絡過電圧継電器への電力供給も止まるため、地絡過電圧継電器からの異常検出信号を出力することが出来ない問題があった。 However, in the system described in Patent Document 1, the first abnormality is an earth fault overvoltage, and the first detection unit is capable of receiving the abnormality detection signal from the earth fault overvoltage relay. However, in an actual system (grid), power outages can occur in addition to earth faults. Therefore, when an earth fault and power outage occur, the power supply to the earth fault overvoltage relay is also stopped at the same time, and there is a problem that the abnormality detection signal cannot be output from the earth fault overvoltage relay.
本発明は、このような点に鑑み、地絡過電圧継電部へ停電時に電源電力を供給するコンデンサ装置を設けることで、「停電時における地絡過電圧状態の検知」などを実現し得る電力システムを提供することを目的とする。 In consideration of these points, the present invention aims to provide a power system that can achieve "detection of an earth fault overvoltage state during a power outage" by providing a capacitor device that supplies power from a power source to an earth fault overvoltage relay unit during a power outage.
本発明に係る電力システム1は、発電部2と、前記発電部2からの直流電流又は交流電流を低圧交流電流Lに変換する変換部3と、前記変換部3からの低圧交流電流Lをより高圧な高圧交流電流Hに変圧する変圧器4と、前記変圧器4を系統Kに接続する系統接続部5を有した電力システムであって、前記系統接続部5は、前記変圧器4と系統Kの間を接続し且つ高圧交流電流Hを流す高圧電路6Hと、前記高圧電路6Hに設けられた零相電圧検出器7と、前記零相電圧検出器7からの零相出力電流Zを流す零相出力電路6Zに接続され且つ前記零相出力電流Zに基づいて地絡過電圧状態を検知する地絡過電圧継電部8と、前記地絡過電圧継電部8へ電源電力を供給するコンデンサ出力電路6Dに接続され且つ前記地絡過電圧継電部8へ停電時に電源電力を供給するコンデンサ装置9を有し、前記系統接続部5は、前記高圧電路6Hに設けられ且つ前記高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hをより低圧な変圧出力電流Sに変圧する計器用変圧器10を有し、前記コンデンサ装置9は、前記計器用変圧器10からの変圧出力電流Sを流す変圧出力電路6Sから分岐するコンデンサ入力電路6D’を介して、前記計器用変圧器10からの電気を充電することを第1の特徴とする。 The power system 1 according to the present invention is a power system having a power generation unit 2, a conversion unit 3 that converts a DC current or an AC current from the power generation unit 2 into a low-voltage AC current L, a transformer 4 that transforms the low-voltage AC current L from the conversion unit 3 into a higher voltage AC current H, and a system connection unit 5 that connects the transformer 4 to a system K. The system connection unit 5 is connected to a high-voltage circuit 6H that connects between the transformer 4 and the system K and passes a high-voltage AC current H, a zero-phase sequence voltage detector 7 provided in the high-voltage circuit 6H, and a zero-phase sequence output circuit 6Z that passes a zero-phase sequence output current Z from the zero-phase sequence voltage detector 7 and detects an earth fault overvoltage state based on the zero-phase sequence output current Z. a capacitor device 9 connected to a capacitor output circuit 6D that supplies power from a power source to the earth fault overvoltage relay unit 8 during a power outage , the system connection unit 5 having a voltage transformer 10 that is provided in the high voltage circuit 6H and that transforms a high voltage AC current H flowing through the high voltage circuit 6H into a lower voltage transformed output current S, and the capacitor device 9 is charged with electricity from the voltage transformer 10 via a capacitor input circuit 6D' that branches off from a transformer output circuit 6S that carries the transformed output current S from the voltage transformer 10 .
本発明に係る電力システム1の第2の特徴は、上記第1の特徴に加えて、前記系統接続部5は、前記高圧電路6Hに設けられ且つ前記高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hからより小電流のセンサ出力電流Bを出力するセンサ変流器11と、前記計器用変圧器10からの変圧出力電流Sを流す変圧出力電路6S及び前記センサ変流器11からのセンサ出力電流Bを流すセンサ出力電路6Bに接続され且つ前記変圧出力電流S及びセンサ出力電流Bに基づいて逆電力発生状態を検知する逆電力継電部12と、前記高圧電路6Hに設けられ且つ前記高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hをより小電流の変流出力電流Rに変流する計器用変流器11aを有し、前記計器用変流器11aからの変流出力電流Rを流す変流出力電路6Rは、単相2線であり、前記単相2線である変流出力電路6Rの2線それぞれに対して、前記センサ変流器11が設けられている点にある。 A second feature of the power system 1 according to the present invention is, in addition to the first feature, that the system connection unit 5 includes a sensor current transformer 11 that is provided in the high- voltage circuit 6H and outputs a sensor output current B of a smaller current from the high-voltage AC current H flowing in the high-voltage circuit 6H, a transformer output electric circuit 6S that flows a transformer output current S from the instrument transformer 10, and a sensor output electric circuit 6B that flows a sensor output current B from the sensor current transformer 11, and the transformer output current S and the sensor output electric circuit 6B are connected to the transformer output electric circuit 6S and the sensor output electric circuit 6B. The current transformer output circuit 6R for transmitting the transformed output current R from the instrument current transformer 11a is a single-phase two-wire circuit, and the sensor current transformer 11 is provided for each of the two wires of the single-phase two-wire current transformer output circuit 6R.
本発明に係る電力システム1の第3の特徴は、第2の特徴の電力システムにおける前記逆電力継電部12が逆電力発生状態を検知した際に、前記変換部3への信号を介して、前記変換部3の変換を停止(変換部(3)の解列は除く)させる点にある。
その他、電力システム1は、第1の特徴の電力システムにおける前記地絡過電圧継電部8が地絡過電圧状態を検知した際に、前記変換部3への信号を介して、前記変換部3の変換を停止させても良い。
A third feature of the power system 1 according to the present invention is that when the reverse power relay unit 12 in the power system according to the second feature detects a reverse power generation state, the reverse power relay unit 12 stops the conversion of the conversion unit 3 (excluding the disconnection of the conversion unit (3)) via a signal to the conversion unit 3.
In addition, when the earth fault overvoltage relay unit 8 in the power system of the first feature detects an earth fault overvoltage condition, the power system 1 may stop the conversion of the conversion unit 3 via a signal to the conversion unit 3.
本発明に係る電力システム1の第4の特徴は、上記第2の特徴に加えて、前記地絡過電圧継電部8及び逆電力継電部12と、前記変圧出力電流S及びセンサ出力電流Bに基づいて前記高圧電路6Hにおける電力を少なくとも算出する算出部13を、1つの装置筐体14内に設け、前記逆電力継電部12と計器用変圧器10との間は、前記算出部13を介して接続され、前記逆電力継電部12とセンサ変流器11との間も、前記算出部13を介して接続されている点にある。 A fourth feature of the power system 1 of the present invention is, in addition to the second feature described above, that the earth fault overvoltage relay unit 8, the reverse power relay unit 12, and a calculation unit 13 that calculates at least the power in the high-voltage circuit 6H based on the transformer output current S and the sensor output current B are provided within a single device housing 14 , the reverse power relay unit 12 and the instrument transformer 10 are connected via the calculation unit 13, and the reverse power relay unit 12 and the sensor current transformer 11 are also connected via the calculation unit 13 .
これらの特徴により、零相電圧検出器7からの零相出力電流Zに基づいて地絡過電圧状態を検知する地絡過電圧継電部8へ停電時に電源電力を供給するコンデンサ装置9を有することによって、特許文献1とは異なり、地絡と共に停電も発生した場合でも、地絡過電圧継電部8への電力供給は止まらず、地絡過電圧継電部からの信号を出力することが可能となり、停電時であっても地絡過電圧状態の検知が実現する。 Due to these features, by having a capacitor device 9 that supplies power from the power source during a power outage to the earth fault overvoltage relay unit 8, which detects an earth fault overvoltage state based on the zero-phase output current Z from the zero-phase voltage detector 7, unlike Patent Document 1, even if a power outage occurs along with an earth fault, the power supply to the earth fault overvoltage relay unit 8 does not stop and a signal can be output from the earth fault overvoltage relay unit, making it possible to detect an earth fault overvoltage state even during a power outage.
又、計器用変圧器10からの変圧出力電流S及びセンサ変流器11からのセンサ出力電流Bに基づいて逆電力発生状態を検知する逆電力継電部12を有することによって、発電部2で発電した電力が、変換部3や変圧器4、系統接続部5を介して、系統Kへ逆流することを防止・低減し得る。 In addition, by having a reverse power relay unit 12 that detects a reverse power generation state based on the transformer output current S from the instrument transformer 10 and the sensor output current B from the sensor current transformer 11, it is possible to prevent or reduce the backflow of the power generated by the power generation unit 2 to the system K via the conversion unit 3, the transformer 4, and the system connection unit 5.
更に、地絡過電圧継電部8が地絡過電圧状態を検知した際や、逆電力継電部12が逆電力発生状態を検知した際に、変換部3への信号を介して、変換部3の変換を停止させることによって、変換部3を介しての発電部2で発電した電力が、系統Kへ逆流することを防止できると共に、変換部3の変換を停止した場合には、当該変換停止を再開する際に、変換部3からの出力を系統Kの電圧及び位相等に合わせる必要はないため、変換部3から系統Kまでの電路における何れかを遮断した場合と比べて、電力システム1の復帰がより短時間で、より手間なく行うことが可能となるとも言える。 Furthermore, when the earth fault overvoltage relay unit 8 detects an earth fault overvoltage state or when the reverse power relay unit 12 detects a reverse power generation state, the conversion of the conversion unit 3 is stopped via a signal to the conversion unit 3, thereby preventing the power generated by the power generation unit 2 via the conversion unit 3 from flowing back to the grid K. In addition, when the conversion of the conversion unit 3 is stopped, it is not necessary to match the output from the conversion unit 3 to the voltage and phase of the grid K when the conversion is resumed. This means that the power system 1 can be restored in a shorter time and with less effort than if any part of the electrical path from the conversion unit 3 to the grid K is interrupted.
そして、地絡過電圧継電部8及び逆電力継電部12と、高圧電路6Hの電力等を算出する算出部13を、1つの装置筐体14内に設けることによって、1つの装置筐体14内に設けた分だけ「省スペース化」が図られ、その他の機器を設置するスペースが十分に確保できる。
これと共に、継電部と算出部を別々の機器で行った場合は、継電部と算出部ごとで発生する微小な誤差が異なるため、例えば、継電部側だけが勝手に逆電力発生状態などを検知する」誤動作が生じることがなく、誤動作の低減が図れる。
Furthermore, by arranging the earth fault overvoltage relay unit 8, the reverse power relay unit 12, and the calculation unit 13 that calculates the power of the high-voltage circuit 6H, etc., within a single device housing 14, "space saving" is achieved by the amount of space provided within the single device housing 14, and sufficient space can be secured for installing other equipment.
Additionally, when the relay unit and calculation unit are separate devices, the minute errors that occur in each unit are different, so that malfunctions such as the relay unit detecting a reverse power generation state on its own will not occur, and malfunctions can be reduced.
本発明に係る電力システムによると、地絡過電圧継電部へ停電時に電源電力を供給するコンデンサ装置を設けることで、「停電時における地絡過電圧状態の検知」などを実現し得る。 The power system of the present invention can achieve things like "detection of an earth fault overvoltage state during a power outage" by providing a capacitor device that supplies power from a power source to the earth fault overvoltage relay unit during a power outage.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<電力システム1の全体構成>
図1に示されたように、本発明に係る電力システム1は、後述する発電部2と、変換部3と、変圧器4と、系統接続部5を有し、系統接続部5内に、後述する高圧電路6Hと、零相電圧検出器7と、零相出力電路6Zと、地絡過電圧継電部8と、コンデンサ出力電路6Dと、コンデンサ装置9を有している。
電力システム1は、系統接続部5内に、後述する計器用変圧器10と、センサ変流器11と、変圧出力電路6Sと、センサ出力電路6Bと、逆電力継電部12を有していても良い。
電力システム1は、系統接続部5内に、後述する算出部13と、装置筐体14を有していても良い。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Overall configuration of power system 1>
As shown in FIG. 1, the power system 1 according to the present invention has a power generation unit 2, a conversion unit 3, a transformer 4, and a system connection unit 5, which are described below. The system connection unit 5 has a high-voltage circuit 6H, a zero-phase-sequence voltage detector 7, a zero-phase-sequence output circuit 6Z, an earth fault overvoltage relay unit 8, a capacitor output circuit 6D, and a capacitor device 9, which are described below.
The power system 1 may include, within the system connection unit 5, an instrument transformer 10, a sensor current transformer 11, a transformer output electric circuit 6S, a sensor output electric circuit 6B, and a reverse power relay unit 12, which will be described later.
The power system 1 may include a calculation unit 13 and an equipment housing 14 (described later) in the grid connection unit 5 .
更に、電力システム1は、後述する発電遮断器21や、負荷22(動力負荷22a、電灯負荷22b)、負荷変圧器23、負荷遮断器24を有していても良い。
その他、電力システム1は、系統接続部5と系統Kの間の電路(高圧電路6H)に、取引用変成器(Voltage and Current Transformer、VCT)31aを有していても良く、図示しない買電用電力量計や、売電用電力量計、柱上気中開閉器(Pole Air Switches、PAS)、柱上気中開閉器に付属する保護継電器装置(Storage Over Current Ground、SOG)などを有していても良い。又、柱上気中開閉器は、別途、計器用変圧器や、零相電圧検出器、避雷器を内蔵していても良い。
これらの取引用変成器31aや、買電用電力量計、売電用電力量計、柱上気中開閉器、保護継電器装置は、後述する系統K側(電力会社側)のシステムが有していることとしても良い。
Furthermore, the power system 1 may include a power breaker 21, loads 22 (power loads 22a and lighting loads 22b), a load transformer 23, and a load breaker 24, which will be described later.
In addition, the power system 1 may have a voltage and current transformer (VCT) 31a in the electric circuit (high voltage circuit 6H) between the system connection unit 5 and the system K, and may also have a power purchase watt-hour meter, a power selling watt-hour meter, pole air switches (PAS), a protective relay device (Storage Over Current Ground (SOG)) attached to the pole air switches, etc., which are not shown. In addition, the pole air switches may have a separate built-in voltage transformer, a zero-phase voltage detector, and a lightning arrester.
The trading transformer 31a, the power purchase watt-hour meter, the power sale watt-hour meter, the pole-mounted air switch, and the protective relay device may be included in the system on the system K side (the electric power company side) described later.
ここで、本発明における電流、電圧、電力、容量は、定格範囲の値であっても良く、この場合、定格電流、定格電圧、定格電力、定格容量と言える。これら定格電流等とは、電気製品を安全に使用するために製造者によって補償された電流等の限度値であるとも言え、更に、定格とは、機器や装置で、安全・適性な動作が保証される使用限度や条件であるとも言える。
本発明における電流が交流の場合、電流の値(電流値)、電圧の値(電圧値)、電力の値(電力値)、容量の値(容量値)は、実効値であっても良い。
尚、本発明における「電路」とは、電気(電流)を流すものであって、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導体や、この導体を絶縁物で覆ったケーブル、一般的な電線などを含む。
Here, the current, voltage, power, and capacity in the present invention may be values within a rated range, and in this case, they can be called rated current, rated voltage, rated power, and rated capacity. These rated currents, etc. can also be said to be limit values of current, etc. guaranteed by manufacturers for the safe use of electrical products, and further, ratings can be said to be usage limits or conditions for devices or equipment that guarantee safe and proper operation.
When the current in the present invention is an alternating current, the current value (current value), voltage value (voltage value), power value (power value), and capacitance value (capacity value) may be effective values.
In addition, the "electrical circuit" in the present invention is something that carries electricity (current), and includes conductors such as copper, aluminum, silver, gold, and nichrome, cables in which such conductors are covered with insulation, and general electric wires.
<発電部2>
図1に示されたように、発電部2は、発電をする部分であり、何れの構成でも良く、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、地熱発電、太陽熱発電、大気中の熱その他の自然界に存する熱による発電、バイオマス(動植物に由来する有機物であってエネルギー源として利用することができるもの)による発電などを行うものであっても良い。
この他、発電部2は、海洋温度差や波力、潮流(海流)、潮汐による発電を行うものであっても良い。
<Power generation section 2>
As shown in FIG. 1, the power generation unit 2 is the part that generates electricity and may have any configuration, such as solar power generation, wind power generation, hydroelectric power generation, geothermal power generation, solar thermal power generation, power generation using heat in the atmosphere or other heat present in nature, or power generation using biomass (organic matter derived from plants and animals that can be used as an energy source).
In addition, the power generating unit 2 may generate power by utilizing ocean temperature difference, wave power, tidal currents (ocean currents), or tides.
1つの電力システム1において、発電部2の個数は、特に限定はないが、例えば、1つであったり、複数であっても良い。
発電部2の発電力(容量)も、特に限定はないが、例えば、100kW以上30000kW以下、好ましくは300kW以上20000kW以下、更に好ましくは500kW以上10000kW以下であっても良い。
以下は、特に、太陽光発電を行う太陽光発電部2について述べる。
The number of power generation units 2 in one power system 1 is not particularly limited, and may be, for example, one or more.
The power generation capacity (capacity) of the power generation unit 2 is not particularly limited, and may be, for example, 100 kW or more and 30,000 kW or less, preferably 300 kW or more and 20,000 kW or less, and more preferably 500 kW or more and 10,000 kW or less.
The following will particularly describe the solar power generation unit 2 that generates solar power.
太陽光発電部2は、太陽電池2aを備えている。
この他、太陽光発電部2は、日射強度を測定する日射計や、太陽電池2aや接続箱等からの直流電流を集めて、後述する変換部3へ送る集電部などを有していても良い。
太陽光発電部2における太陽電池2aは複数であっても良く、これら複数の太陽電池2aが直列に繋がって太陽電池ストリングを形成していても良い。
太陽光発電部2において、複数の太陽電池ストリングが並列に接続された接続箱を有していても良く、このような接続箱は複数であっても構わない。
The solar power generation unit 2 includes a solar cell 2a.
In addition, the solar power generation unit 2 may include an actinometer that measures solar radiation intensity, and a current collector that collects DC current from the solar cells 2a, a connection box, etc., and sends it to the conversion unit 3 described later.
The solar cell 2a in the solar power generation unit 2 may be multiple, and the multiple solar cells 2a may be connected in series to form a solar cell string.
The solar power generation unit 2 may have a junction box in which a plurality of solar cell strings are connected in parallel, and there may be a plurality of such junction boxes.
<太陽電池2a>
図1に示されたように、太陽電池2aそれぞれは、光が照射されることによって、+極と-極の間に直流電力を発生する。太陽電池2aは、通常パネル状であり、その設置する際の角度によって、発電量が異なる。
太陽電池2aは、設置個所に対して、架台(図示せず)等を介して所定の角度にて設置されていても良く、この場合、架台の下を、芝生の育成値や農作物の耕作地などとしても構わない。
又、複数ある太陽電池2aのうち、ある太陽電池2aの+極に別の太陽電池2aの-極を接続し、別の太陽電池2aの+極にまた別の太陽電池2aの-極を接続し、以下、これを繰り返して、複数の太陽電池2aを直列に接続して、1本の太陽電池ストリングとなる。
<Solar cell 2a>
As shown in Fig. 1, each solar cell 2a generates DC power between the positive and negative poles when exposed to light. The solar cell 2a is usually in the form of a panel, and the amount of power generated varies depending on the angle at which it is installed.
The solar cell 2a may be installed at a predetermined angle relative to the installation location via a stand (not shown) or the like. In this case, the area underneath the stand may be used as a grass growing area or a cultivated land for agricultural crops.
Furthermore, among the multiple solar cells 2a, the positive pole of one solar cell 2a is connected to the negative pole of another solar cell 2a, and the positive pole of another solar cell 2a is connected to the negative pole of yet another solar cell 2a, and this process is repeated to connect the multiple solar cells 2a in series to form a solar cell string.
このように、複数の太陽電池2aが直列に繋がった太陽電池ストリング全体としての+極と、-極の間の電圧は、各太陽電池2aで発生された直流電圧の和であって、天候、時刻などで変動する。太陽電池ストリングの電力出力端から出力される電力は、各太陽電池2aの電力の和であって、500W以上6000W以下となっても良い。
上述した複数の太陽電池ストリングが、1個の接続箱へ並列に接続されている。従って、それぞれの太陽電池ストリングの+極と-極の間の電圧は、同一となる。
但し、1個の接続箱に対して、複数の太陽電池ストリングの電流が流れ込み、接続箱に集まる電力は、2.5kW以上90kW以下であっても良い。
In this way, the voltage between the + and - poles of the entire solar cell string in which multiple solar cells 2a are connected in series is the sum of the DC voltages generated by each solar cell 2a, and varies depending on the weather, time, etc. The power output from the power output terminal of the solar cell string is the sum of the power of each solar cell 2a, and may be 500 W or more and 6000 W or less.
The above-mentioned multiple solar cell strings are connected in parallel to one junction box, so that the voltage between the positive and negative poles of each solar cell string is the same.
However, currents from a plurality of solar cell strings may flow into one junction box, and the power collected in the junction box may be 2.5 kW or more and 90 kW or less.
<変換部3>
図1に示されたように、変換部3は、上述した発電部2からの直流電流又は交流電流を低圧交流電流Lに変換する部分である。
変換部3は、太陽電池2aからの直流電流を交流電流に変換するインバータ等を備えていても良く、その他、このインバータが変換する交流の電圧や周波数を制御する制御機や、気中遮断機(ACB)等を備えていても構わない。
尚、変換部3は、パワコン(パワーコンディショナーの略)とも呼ばれる。
1つの電力システム1において、変換部3の個数は、特に限定はないが、例えば、複数(例えば、4つや5つなど)であったり、1つであっても良い。
<Conversion unit 3>
As shown in FIG. 1, the conversion unit 3 is a part that converts the DC current or AC current from the power generation unit 2 described above into a low-voltage AC current L.
The conversion unit 3 may be equipped with an inverter that converts the direct current from the solar cell 2a into alternating current, and may also be equipped with a controller that controls the voltage and frequency of the alternating current converted by the inverter, an air circuit breaker (ACB), etc.
The conversion unit 3 is also called a power conditioner (PAWCON).
The number of conversion units 3 in one power system 1 is not particularly limited, and may be, for example, multiple (for example, four or five) or just one.
変換部3の変換できる変換電力(容量)も、特に限定はないが、例えば、30kW以上10000kW以下、好ましくは50kW以上5000kW以下、更に好ましくは100kW以上2000kW以下(250kWや、500kWなど)であっても良い。
尚、変換部3の変換電力は、上述した太陽光発電部2としての発電力より小さく(換言すれば、発電力が、変換電力より大きく)とも良く、この場合、太陽電池2aは、変換部3に対して過積載であるとも言える。
その他、変換部3は、不足電圧継電器(Under Voltage Relay、UVR)や、過電圧継電器(Over Voltage Relay、OVR)、不足周波数継電器(Under Frequency Relay、UFR)、過周波数継電器(Over Frequency Relay、OFR)を有していたり、受動的方式や能動的方式の単独運転保護装置を有していても良い。
The conversion power (capacity) that the conversion unit 3 can convert is not particularly limited, but may be, for example, 30 kW or more and 10,000 kW or less, preferably 50 kW or more and 5,000 kW or less, and more preferably 100 kW or more and 2,000 kW or less (250 kW, 500 kW, etc.).
Furthermore, the conversion power of the conversion unit 3 may be smaller than the power generation power of the above-mentioned solar power generation unit 2 (in other words, the power generation power may be greater than the conversion power), and in this case, the solar cell 2a can be said to be overloaded with respect to the conversion unit 3.
In addition, the conversion unit 3 may have an undervoltage relay (UVR), an overvoltage relay (OVR), an underfrequency relay (UFR), an overfrequency relay (OFR), or a passive or active islanding protection device.
<変圧器4>
図1に示されたように、変圧器4は、上述した変換部3からの低圧交流電流Lを、より高圧な高圧交流電流Hに変圧(昇圧)する機器であり、所謂、トランスである。尚、トランスとは、トランスフォーマーの略である。尚、変圧器4は、変換部3を介して発電部2からの電流を変圧することから、発電変圧器であるとも言える。
1つの電力システム1において、変圧器4の個数は、特に限定はないが、例えば、複数(例えば、2つなど)であったり、1つであっても良い。
又、変圧器4は、後述する電力システム1においては、系統K(高圧電路6H側)と変換部3(低圧電路6L側)の間に接続されることとなるとも言える。
変圧器4の容量(単位はVA、連続定格)も、特に限定はないが、例えば、50kVA以上2000kVA以下、好ましくは100kVA以上1500kVA以下、更に好ましくは200kVA以上1000kVA以下(300kVAや、500kVAなど)であっても良い。
<Transformer 4>
1, the transformer 4 is a device that transforms (boosts) the low voltage AC L from the conversion unit 3 to a higher voltage AC H, and is a so-called transformer. Note that "transformer" is an abbreviation for "transformer." Note that the transformer 4 can also be called a power generation transformer because it transforms the current from the power generation unit 2 via the conversion unit 3.
The number of transformers 4 in one power system 1 is not particularly limited, and may be, for example, multiple (e.g., two) or one.
In addition, it can also be said that the transformer 4 is connected between the system K (high voltage line 6H side) and the conversion unit 3 (low voltage line 6L side) in the power system 1 described later.
The capacity of the transformer 4 (unit: VA, continuous rating) is not particularly limited, and may be, for example, 50 kVA or more and 2000 kVA or less, preferably 100 kVA or more and 1500 kVA or less, and more preferably 200 kVA or more and 1000 kVA or less (300 kVA, 500 kVA, etc.).
変圧器4は、その構成に限定はないが、例えば、二巻線変圧器であったり、三巻線変圧器であったり、四巻線以上の変圧器であっても良い。
以下、変圧器4は、二巻線変圧器であるとして主に述べる。
二巻線変圧器である変圧器4は、例えば、その1次側は高圧電路6H側であり、その2次側が低圧電路6L側であっても良く、この場合、具体的な値は特に制限はないが、例えば、高圧電路6H側である1次側の電圧は、5000V以上40000V以下、好ましくは5500V以上30000V以下、更に好ましくは6000V以上25000V以下(6600Vや、22000Vなど)であったり、低圧電路6L側である2次側の電圧は、10V以上1000V以下、好ましくは50V以上800V以下、更に好ましくは100V以上600V以下(210Vや、105V~210Vなど)であっても構わない。
The configuration of the transformer 4 is not limited, and it may be, for example, a two-winding transformer, a three-winding transformer, or a transformer with four or more windings.
Hereinafter, transformer 4 will be primarily described as being a two-winding transformer.
The transformer 4, which is a two-winding transformer, may have, for example, a primary side on the high-voltage circuit 6H side and a secondary side on the low-voltage circuit 6L side. In this case, there are no particular restrictions on the specific values, but for example, the voltage of the primary side, which is the high-voltage circuit 6H side, may be 5,000 V or more and 40,000 V or less, preferably 5,500 V or more and 30,000 V or less, and more preferably 6,000 V or more and 25,000 V or less (6,600 V or 22,000 V, etc.), and the voltage of the secondary side, which is the low-voltage circuit 6L side, may be 10 V or more and 1,000 V or less, preferably 50 V or more and 800 V or less, and more preferably 100 V or more and 600 V or less (210 V, 105 V to 210 V, etc.).
変圧器4は、その1、2次側の結線方式についても特に制限はないが、例えば、高圧電路6H側である1次側が星型結線(Y結線)で、低圧電路6L側である2次側が三角形結線(Δ結線)で(つまり、Y-Δ結線)であっても良く、その他、1次側・2次側の順で、Y-Y結線やΔ-Y結線、Δ-Δ結線であっても構わない。
変圧器4は、油入式変圧器(自冷式や風冷式、水冷式など)であったり、乾式変圧器(自冷式や風冷式、水冷式など)であっても良く、その他、混触防止板が付いていたり、B種接地であっても構わない。
There are no particular restrictions on the wiring method of the primary and secondary sides of the transformer 4, but for example, the primary side on the high-voltage circuit 6H side may be star-connected (Y-connected) and the secondary side on the low-voltage circuit 6L side may be triangular-connected (Δ-connected) (i.e., Y-Δ connection), or the order of the primary side and secondary side may be Y-Y connection, Δ-Y connection, or Δ-Δ connection.
Transformer 4 may be an oil-filled transformer (self-cooled, air-cooled, water-cooled, etc.) or a dry-type transformer (self-cooled, air-cooled, water-cooled, etc.), and may also be equipped with a contact prevention plate or be class B grounded.
<系統接続部5>
図1に示されたように、系統接続部5は、上述した変圧器4を系統Kに接続する部分である。
系統接続部5は、上述したように、後述する高圧電路6Hと、零相電圧検出器7と、零相出力電路6Zと、地絡過電圧継電部8と、コンデンサ出力電路6Dと、コンデンサ装置9等を有している。
系統接続部5は、上述したように、後述する計器用変圧器10と、センサ変流器11と、変圧出力電路6Sと、センサ出力電路6Bと、逆電力継電部12を有していたり、後述する算出部13と、装置筐体14を有していても良い。
系統接続部5は、後述する真空遮断器5aや、断路器5b、負荷開閉器5cを有していたり、その他、後述する過電流継電器5dや、計器用変流器11aを有していても構わない。
<System connection unit 5>
As shown in FIG. 1, the system connection unit 5 is a portion that connects the above-mentioned transformer 4 to the system K.
As described above, the system connection unit 5 has a high-voltage circuit 6H, which will be described later, a zero-phase voltage detector 7, a zero-phase output circuit 6Z, an earth fault overvoltage relay unit 8, a capacitor output circuit 6D, a capacitor device 9, etc.
As described above, the system connection unit 5 may have an instrument transformer 10, a sensor current transformer 11, a transformer output circuit 6S, a sensor output circuit 6B, and a reverse power relay unit 12, as described below, and may also have a calculation unit 13 and an equipment housing 14, as described below.
The system connection unit 5 may include a vacuum circuit breaker 5a, a disconnector 5b, and a load switch 5c, which will be described later, and may also include an overcurrent relay 5d and an instrument current transformer 11a, which will be described later.
<真空遮断器5a、断路器5b、負荷開閉器5c、過電流継電器5d>
図1に示されたように、真空遮断器(Vacuum Circuit Breaker 、VCB)5aは、後述する高圧電路6Hに設けられ、高圧交流電流H(負荷電流)が流れた状態の高圧電路6Hを(三相3線一括で)開閉する機器であり、真空バルブの中でアーク消弧させる。
真空遮断器5aは、例えば、後述する計器用変圧器10(変圧分岐電路6S’の分岐点)とセンサ変流器11(又は、計器用変流器11a)の間に設けられていても良い。又、真空遮断器5aは、電動ばね操作(キャパシタトリップ)方式であっても良い。
図1に示されたように、断路器(Disconnecting Switch 、DS)5bは、後述する高圧電路6Hに設けられ、高圧交流電流H(負荷電流)が流れていない状態の高圧電路6Hを開閉する機器であって、断路器5bには、電流を遮断する機能はなく、別の遮断器で電流を遮断してから、断路器5bの開閉を行う。断路器5bは、例えば、計器用変圧器10(変圧分岐電路6S’の分岐点)と系統K(又は、取引用変成器31a)の間に設けられていても良い。又、断路器5bの開閉は、フック操作にて行っても良い。
<Vacuum circuit breaker 5a, disconnector 5b, load switch 5c, overcurrent relay 5d>
As shown in FIG. 1, a vacuum circuit breaker (VCB) 5a is provided in a high-voltage circuit 6H (described later), and is a device that opens and closes (three-phase, three-wire collectively) the high-voltage circuit 6H in a state in which a high-voltage AC current H (load current) is flowing, and extinguishes the arc in the vacuum valve.
The vacuum circuit breaker 5a may be provided, for example, between a voltage transformer 10 (a branch point of the transformer branch electric circuit 6S') and the sensor current transformer 11 (or the instrument current transformer 11a), which will be described later. The vacuum circuit breaker 5a may be of an electric spring operation (capacitor trip) type.
As shown in Fig. 1, the disconnecting switch (DS) 5b is provided in the high-voltage circuit 6H described later, and is a device that opens and closes the high-voltage circuit 6H when high-voltage AC current H (load current) is not flowing. The disconnecting switch 5b does not have a function of cutting off current, and the disconnecting switch 5b is opened and closed after cutting off the current with another circuit breaker. The disconnecting switch 5b may be provided, for example, between the instrument transformer 10 (branch point of the transformer branch circuit 6S') and the system K (or the commodity transformer 31a). The disconnecting switch 5b may also be opened and closed by a hook operation.
図1に示されたように、負荷開閉器(Load Break Switch、LBS)5cは、後述する高圧電路6Hに設けられても良く、高圧交流電流H(負荷電流)が流れた状態の高圧電路6Hを(三相3線一括で)開閉する機器であり、高圧交流負荷開閉器とも呼ばれる。負荷開閉器5cは、電力ヒューズ(4つなど)を有していても良い。又、負荷開閉器5cは、絶縁バリア付であったり、負荷開閉器5cの開閉は、フック操作にて行っても良い。1つの電力システム1において、負荷開閉器5cの個数も、特に限定はないが、例えば、複数(例えば、2つなど)であったり、1つであっても良く、又、変圧器の個数(上述した変圧器(発電変圧器)4や、後述する負荷変圧器23を合わせた個数)と同じ数であっても構わない。以下、負荷開閉器5cの個数は、2つであるとして主に述べる。2つの負荷開閉器5cは、例えば、センサ変流器11(又は、計器用変流器11a)と、各変圧器(発電変圧器4、負荷変圧器23)の間で分岐した高圧電路6Hに、それぞれ設けられていても良い。
図1に示されたように、過電流継電器(Over Current Relay、OCR)5dは、系統接続部5が計器用変流器11aを有する場合、後述する変流出力電路6Rを介して計器用変流器11aに接続され、計器用変流器11aから出力された変流出力電流R(高圧電路6Hに流れる低圧交流電流Lに応じた、より低圧の変流出力電流R)が入力され、その変流出力電流Rが、一定の値(動作電流の値)を、一定の時間(動作時間約1秒など)超えた際に、所定の動作をする(例えば、上述した変換部3の変換を停止する等の停止信号を出力等する)機器である。1つの電力システム1において、過電流継電器5dの個数と、上述した計器用変流器11aの個数は同じであり、その個数は、1つ又は複数であっても良い。過電流継電器5dの電源は、無停電電源装置(図示せず)などに接続されて、当該無停電電源装置などから入力される。
As shown in FIG. 1, the load break switch (LBS) 5c may be provided in the high-voltage circuit 6H described later, and is a device that opens and closes the high-voltage circuit 6H (three-phase three-wire collectively) in a state in which a high-voltage AC current H (load current) flows, and is also called a high-voltage AC load break switch. The load break switch 5c may have power fuses (four or the like). The load break switch 5c may also be equipped with an insulating barrier, and the load break switch 5c may be opened and closed by a hook operation. The number of load break switches 5c in one power system 1 is not particularly limited, and may be, for example, multiple (for example, two or the like) or one, or may be the same number as the number of transformers (the number of the above-mentioned transformer (power generation transformer) 4 and the load transformer 23 described later). Hereinafter, the number of load break switches 5c will be mainly described as two. The two load switches 5c may be provided, for example, in the high-voltage circuit 6H branching off between the sensor current transformer 11 (or the instrument current transformer 11a) and each transformer (the generating transformer 4, the load transformer 23).
As shown in FIG. 1, when the system connection unit 5 has the current transformer 11a, the overcurrent relay (OCR) 5d is connected to the current transformer 11a via a transformer output circuit 6R described later, receives the transformer output current R (lower voltage transformer output current R corresponding to the low voltage AC current L flowing in the high voltage circuit 6H) output from the current transformer 11a, and performs a predetermined operation (for example, outputs a stop signal to stop the conversion of the above-mentioned conversion unit 3) when the transformer output current R exceeds a certain value (value of operating current) for a certain time (for example, about 1 second of operating time). In one power system 1, the number of overcurrent relays 5d and the number of the above-mentioned current transformers 11a are the same, and the number may be one or more. The power source of the overcurrent relay 5d is connected to an uninterruptible power supply (not shown) or the like and is input from the uninterruptible power supply or the like.
<高圧電路6H、低圧電路6L>
図1に示されたように、高圧電路6Hは、上述した変圧器4と系統Kの間を接続して、高圧交流電流Hを流す電路であり、高圧ケーブルであるとも言える。尚、高圧電路6Hは、途中で(例えば、センサ変流器11(又は、計器用変流器11a)と変圧器4の間で)、変圧器4と、後述する負荷変圧器23それぞれに分岐していても良く、これらそれぞれ分岐した電路も、高圧交流電流Hを流すことから、高圧電路6Hであると言える。高圧電路6Hは、三相3線(3φ3W)や単相3線(1φ3W)等であれば3本1組となり、単相2線(1φ2W)等であれば2本1組となるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。
その他、図1に示されたように、低圧電路6Lは、上述した変換部3と変圧器4の間を接続して、低圧交流電流Lを流す電路であり、低圧ケーブルであるとも言える。尚、低圧電路6Lも、途中で(例えば、変圧器4と変換部3の間で)、変換部3の個数に応じて、変換部3それぞれに分岐していても良く、これらそれぞれ分岐した電路も、低圧交流電流Lを流すことから、低圧電路6Lであると言える。その他、変圧器4と後述の負荷22(動力負荷22a)の間の電路や、後述する負荷変圧器23と負荷22(電灯負荷22b)の間の電路も、低圧交流電流Lを流すことから、低圧電路6Lであると言える。低圧電路6Lも、三相3線(3φ3W)や単相3線(1φ3W)等であれば3本1組となり、単相2線(1φ2W)等であれば2本1組となるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。
<High voltage circuit 6H, low voltage circuit 6L>
As shown in Fig. 1, the high-voltage circuit 6H is an electric circuit that connects the above-mentioned transformer 4 and the system K and passes high-voltage AC current H, and can also be considered as a high-voltage cable. The high-voltage circuit 6H may branch midway (for example, between the sensor current transformer 11 (or the instrument current transformer 11a) and the transformer 4) to the transformer 4 and a load transformer 23 described later, and these branched electric circuits also pass high-voltage AC current H, so they can also be considered as high-voltage circuit 6H. The high-voltage circuit 6H may be a set of three in the case of three-phase three-wire (3φ3W) or single-phase three-wire (1φ3W) or a set of two in the case of single-phase two-wire (1φ2W), and may be a set of multiple lines depending on the power distribution system (power transmission system).
1, the low-voltage circuit 6L is an electric circuit that connects the above-mentioned conversion unit 3 and the transformer 4 and passes the low-voltage AC current L, and can also be considered as a low-voltage cable. The low-voltage circuit 6L may also be branched to each of the conversion units 3 in the middle (for example, between the transformer 4 and the conversion unit 3) depending on the number of conversion units 3, and these branched electric circuits also pass the low-voltage AC current L, so they can also be considered as low-voltage circuit 6L. In addition, the electric circuit between the transformer 4 and a load 22 (power load 22a) described later and the electric circuit between a load transformer 23 described later and a load 22 (lighting load 22b) also pass the low-voltage AC current L, so they can also be considered as low-voltage circuit 6L. The low-voltage circuit 6L may also be configured in a set of three cables if it is three-phase three-wire (3φ3W) or single-phase three-wire (1φ3W), etc., or in a set of two cables if it is single-phase two-wire (1φ2W), etc., so multiple cables may be configured in a set depending on the power distribution method (power transmission method).
<零相電圧検出器7など>
図1に示されたように、零相電圧検出器(Zero Phase Potential Device 、ZPD)7は、上述した高圧電路6Hに設けられ、電力システム1における高圧電路6H側等のシステム(系統K側も含む)における何れかに地絡(三相3線中の完全1線地絡など)が発生して、高圧電路6H側に零相電圧が発生したか否かを検出する機器である。尚、零相電圧検出器7は、零相計器用変圧器(Zero Phase Voltage Transformer、ZVT)等とも呼ばれる。
零相電圧検出器7から、後述する地絡過電圧継電部8までの間の電路は、零相出力電路6Zであり、零相出力電路6Zは、三相3線(3φ3W)等であれば3本1組となるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。
零相出力電路6Zにおいて、零相電圧検出器7が零相電圧を検出した際には、電力システム1等に発生した零相電圧に応じた、より低圧の電圧(例えば、約1Vや、約6~9Vなど)の零相出力電流Zが、零相電圧検出器7から出力され、零相出力電路6Zに流れる。
その他、零相電圧検出器7は、コンデンサを内蔵して分圧しても良く、又、A種接地であっても構わない。
<Zero-phase voltage detector 7, etc.>
1, the zero-phase potential device (ZPD) 7 is provided in the high-voltage circuit 6H described above, and is a device for detecting whether or not a zero-phase voltage has occurred on the high-voltage circuit 6H side due to an earth fault (such as a complete one-line earth fault in a three-phase three-wire system) occurring anywhere in the system (including the system K side) such as the high-voltage circuit 6H side in the power system 1. The zero-phase voltage detector 7 is also called a zero-phase voltage transformer (ZVT), etc.
The electric circuit between the zero-phase voltage detector 7 and the earth fault overvoltage relay unit 8 described later is a zero-phase output electric circuit 6Z, and the zero-phase output electric circuit 6Z may be a set of three wires in the case of a three-phase three-wire (3φ3W) system, etc., or may be a set of multiple wires depending on the power distribution method (power transmission method).
In the zero-phase output circuit 6Z, when the zero-phase voltage detector 7 detects a zero-phase voltage, a zero-phase output current Z of a lower voltage (e.g., approximately 1 V, approximately 6 to 9 V, etc.) corresponding to the zero-phase voltage generated in the power system 1, etc. is output from the zero-phase voltage detector 7 and flows through the zero-phase output circuit 6Z.
In addition, the zero-phase voltage detector 7 may incorporate a capacitor for voltage division, or may be an A-type ground.
尚、「零相電圧検出器7が高圧電路6Hに設けられる」とは、零相電圧検出器7が、高圧電路6Hから分岐する零相分岐電路6Z’に接続されることを意味し、この零相分岐電路6Z’は、三相3線(3φ3W)等であれば3本1組となるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。
零相分岐電路6Z’は、高圧電路6Hの何れから分岐しても良いが、例えば、高圧電路6Hにおける負荷開閉器5cと変圧器4の間から分岐しても構わない。
In addition, "the zero-phase voltage detector 7 is provided in the high-voltage circuit 6H" means that the zero-phase voltage detector 7 is connected to a zero-phase branch circuit 6Z' branching off from the high-voltage circuit 6H, and this zero-phase branch circuit 6Z' may be a set of three cables if it is a three-phase three-wire (3φ3W) circuit, etc., and may be a set of multiple cables depending on the power distribution method (power transmission method).
The zero-phase branch electric circuit 6Z' may branch off from anywhere in the high-voltage circuit 6H, for example, it may branch off from between the load switch 5c and the transformer 4 in the high-voltage circuit 6H.
<地絡過電圧継電部8>
図1に示されたように、地絡過電圧継電部8は、上述した零相出力電路6Zを介して零相電圧検出器7に接続され、零相出力電流Zに基づいて地絡過電圧状態を検知する部分であって、この地絡過電圧継電部8が、地絡過電圧状態を検知した際には、上述した変換部3の変換を停止する等の信号を出力しても良い。
ここで、「地絡過電圧状態を検知する」とは、上述したように、電力システム1等における何れかに地絡が発生して高圧電路6H側に零相電圧が生じ、零相電圧検出器7から出力された零相出力電流Z(高圧電路6H側等に発生した零相電圧に応じた、より低圧の零相出力電流Z)が地絡過電圧継電部8に入力され、その零相出力電流Zが、所定の値(閾値)以上となったことを意味する。
又、「零相出力電流Zが、所定の値以上となる」とは、零相出力電流Zが、厳密に閾値以上となることを意味する以外に、地絡過電圧継電部8の分解能や設定等によっては、その零相出力電流Zが「当該閾値とみなせる値以上となる」ことを意味しても許容し、「当該閾値とみなせる値」とは、地絡過電圧継電部8の分解能に応じていても良く、例えば、当該閾値と1mAや1μA、1nAなどとの和であっても良い。
尚、零相出力電流Zが、所定の値(閾値)以上となった直後、すぐに変換部3への信号を出力する場合だけでなく、所定の時間を経過した後に、信号を出力する場合も含む。
ここで、「所定の時間」とは、零相出力電流Zが所定の値以上となってから、0.1秒以上15.0秒以下や、0.3秒以上5.0秒以下、0.5秒以上や2.0秒以上であっても良い。
<Earth fault overvoltage relay unit 8>
As shown in FIG. 1, the earth fault overvoltage relay unit 8 is connected to the zero-phase voltage detector 7 via the above-mentioned zero-phase output circuit 6Z, and detects an earth fault overvoltage state based on the zero-phase output current Z. When this earth fault overvoltage relay unit 8 detects an earth fault overvoltage state, it may output a signal to stop the conversion of the above-mentioned conversion unit 3, for example.
Here, "detecting an earth fault overvoltage state" means, as described above, that an earth fault occurs somewhere in the power system 1, etc., causing a zero-phase voltage to occur on the high-voltage circuit 6H side, and the zero-phase output current Z (a lower voltage zero-phase output current Z corresponding to the zero-phase voltage generated on the high-voltage circuit 6H side, etc.) output from the zero-phase voltage detector 7 is input to the earth fault overvoltage relay unit 8, and the zero-phase output current Z becomes equal to or greater than a predetermined value (threshold value).
Furthermore, "the zero-phase output current Z becomes greater than or equal to a predetermined value" does not necessarily mean that the zero-phase output current Z becomes greater than or equal to a threshold value strictly, but depending on the resolution and settings of the earth fault overvoltage relay unit 8, it may also mean that the zero-phase output current Z "becomes greater than or equal to a value that can be regarded as the threshold value", and the "value that can be regarded as the threshold value" may depend on the resolution of the earth fault overvoltage relay unit 8, and may be, for example, the sum of the threshold value and 1 mA, 1 μA, 1 nA, etc.
Incidentally, this includes not only the case where a signal is output to the conversion unit 3 immediately after the zero-phase output current Z becomes equal to or greater than a predetermined value (threshold value), but also the case where a signal is output after a predetermined time has elapsed.
Here, the "predetermined time" may be 0.1 seconds or more and 15.0 seconds or less, 0.3 seconds or more and 5.0 seconds or less, 0.5 seconds or more, or 2.0 seconds or more after the zero-phase output current Z becomes equal to or greater than a predetermined value.
地絡過電圧継電部8からの出力信号は、変換部3に直接入力されても良いが、その他、変換部3の後述する制御装置(図示せず)や、算出部13に入力しても良い。尚、地絡過電圧継電部8からの出力信号が変換部3に直接入力される場合、当該地絡過電圧継電部8が制御装置であるとも言える。
1つの電力システム1において、地絡過電圧継電部8の個数と、上述した零相電圧検出器7の個数は同じであり、その個数は、1つ又は複数であっても良い。
地絡過電圧継電部8の電源は、後述するコンデンサ装置9や、計器用変圧器10、その他、無停電電源装置(図示せず)などに接続されて、当該コンデンサ装置9などから入力される。
尚、地絡過電圧継電部8は、地絡過電圧継電器(Over Voltage Ground Relay、OVGR)であるとも言える。
The output signal from the earth fault overvoltage relay unit 8 may be directly input to the conversion unit 3, or may be input to a control device (not shown) of the conversion unit 3 (described later) or the calculation unit 13. When the output signal from the earth fault overvoltage relay unit 8 is directly input to the conversion unit 3, the earth fault overvoltage relay unit 8 can also be said to be a control device.
In one power system 1, the number of earth fault overvoltage relay units 8 is the same as the number of the zero-phase sequence voltage detectors 7 described above, and the number may be one or more.
The power source of the earth fault overvoltage relay unit 8 is connected to a capacitor device 9 (described later), an instrument transformer 10, and other uninterruptible power supplies (not shown), and is input from the capacitor device 9, etc.
The ground fault overvoltage relay unit 8 can also be said to be an overvoltage ground relay (OVGR).
<コンデンサ装置9>
図1に示されたように、コンデンサ装置9は、電気(電気エネルギー)を充電・放電する装置であり、上述した地絡過電圧継電部8へ電源電力(制御電源)を供給するコンデンサ出力電路6Dによって、地絡過電圧継電部8と接続されている。尚、コンデンサ装置9は、キャパシタ装置とも言える。
コンデンサ装置9への充電は、電力システム1等が停電していない時(非停電時)は、後述する計器用変圧器10からの変圧出力電流Sを流す変圧出力電路6Sから分岐するコンデンサ入力電路6D’を介して、計器用変圧器10からの電気を充電する。尚、変圧出力電路6Sが三相3線である場合には、電圧計切替開閉器(図示せず)を介して単相2線のコンデンサ入力電路6D’としてコンデンサ装置9へ入力されても良い。
コンデンサ装置9からの放電は、停電時に、充電していた電気を放電して、コンデンサ出力電路6Dにコンデンサ出力電流D(140Vや154Vなど)を流して、地絡過電圧継電部8へ電源電力を供給する。
これにより、コンデンサ装置9は、コンデンサ出力電路6Dを介して、電力システム1における高圧電路6H側等のシステム(系統K側も含む)において停電が発生した時に、地絡過電圧継電部8へ電源電力を供給する。
<Capacitor device 9>
1, the capacitor device 9 is a device that charges and discharges electricity (electrical energy), and is connected to the above-mentioned earth fault overvoltage relay unit 8 by a capacitor output electric circuit 6D that supplies power source power (control power source) to the earth fault overvoltage relay unit 8. The capacitor device 9 can also be called a capacitor device.
When the power system 1 and the like are not experiencing a power outage (non-power outage), the capacitor device 9 is charged with electricity from the potential transformer 10 via a capacitor input circuit 6D' branching off from a transformer output circuit 6S through which a transformer output current S from the potential transformer 10 described below flows. If the transformer output circuit 6S is a three-phase three-wire circuit, the current may be input to the capacitor device 9 as a single-phase two-wire capacitor input circuit 6D' via a voltmeter changeover switch (not shown).
In the event of a power outage, the capacitor device 9 discharges the electricity that was stored therein, causing a capacitor output current D (140 V, 154 V, etc.) to flow through the capacitor output circuit 6D, thereby supplying power from the power source to the earth fault overvoltage relay unit 8.
As a result, the capacitor device 9 supplies power source power to the earth fault overvoltage relay unit 8 via the capacitor output circuit 6D when a power outage occurs in a system (including the system K side) such as the high-voltage circuit 6H side in the power system 1.
コンデンサ装置9は、充電された(満充電となった)際に点灯する充電表示ランプや、当該コンデンサ装置9の取付・取外時など強制放電させる場合に用いる放電スイッチ(上述した充電表示ランプが消灯するまで押し続ける構成など)を有していても良い。
コンデンサ装置9は、電気を充電・放電する電気部品としてのコンデンサを有している他、コンデンサ入力電路6D’を介して変圧出力電流Sが入力された直後の電路に設けられたヒューズ(φ5.2×20mm 5Aなど)、コンデンサ入力電路6D’を介して入力される交流である変圧出力電流Sを直流に整流する整流器や、整流器の前及び/後に設けられたサージアブゾーバー、整流された直流をコンデンサへ充電する電路に設けられた充電電流制限抵抗、上述した放電スイッチを押された際に放電させる電路に設けられた放電用抵抗、上述した充電表示ランプのランプ電流制限抵抗、停電時に放電させる電路に設けられたダイオードなどを有していて良い。
コンデンサ装置9は、その入力電圧は10V以上500V以下、好ましくは40V以上400V以下、更に好ましくは80V以上300V以下(100Vや110V、200V、220Vなど)で、充電電圧(放電されるコンデンサ出力電流Dの電圧とも言える)は10V以上600V以下、好ましくは50V以上500V以下、更に好ましくは100V以上400V以下(140Vや154V、280V、308Vなど)で、消費電流(放電されるコンデンサ出力電流Dの電流とも言える)は1mA以上100mA以下、好ましくは3mA以上70mA以下、更に好ましくは5mA以上40mA以下(8mAや20mAなど)で、コンデンサ容量(電子部品としてのコンデンサの容量)は100μF以上5000μF以下、好ましくは200μF以上4000μF以下、更に好ましくは300μF以上3000μF以下(470μFや1500μFなど)で、充電時間は0.01秒以上0.50秒以下、好ましくは0.05秒以上0.40秒以下、更に好ましくは0.10秒以上0.30秒以下(0.2秒以内など)で、放電時間は0.1秒以上30.0秒以下、好ましくは0.5秒以上20.0秒以下、更に好ましくは1.0秒以上10.0秒以下(約3秒や、約6~7秒など)であっても良い。尚、この放電時間は、上述した地絡過電圧継電部8における所定の時間や、後述する逆電力継電部12における所定の時間より長く(又は、2倍や3倍以上長く)とも良い。
The capacitor device 9 may have a charging indicator lamp that lights up when the capacitor device 9 is charged (fully charged), and a discharge switch (e.g., a configuration in which the switch is pressed and held until the charging indicator lamp mentioned above goes out) that is used to forcibly discharge the capacitor device 9 when installing or removing the capacitor device 9.
The capacitor device 9 has a capacitor as an electrical component that charges and discharges electricity, and may also have a fuse (φ5.2×20 mm, 5 A, etc.) provided in the circuit immediately after the transformer output current S is input via the capacitor input circuit 6D', a rectifier that rectifies the transformer output current S, which is AC and input via the capacitor input circuit 6D', to DC, a surge absorber provided before and/or after the rectifier, a charging current limiting resistor provided in the circuit that charges the capacitor with the rectified DC, a discharge resistor provided in the circuit that discharges when the above-mentioned discharge switch is pressed, a lamp current limiting resistor for the above-mentioned charge indicator lamp, and a diode provided in the circuit that discharges in the event of a power outage.
The input voltage of the capacitor device 9 is 10V or more and 500V or less, preferably 40V or more and 400V or less, and more preferably 80V or more and 300V or less (100V, 110V, 200V, 220V, etc.), the charging voltage (which can also be said to be the voltage of the capacitor output current D to be discharged) is 10V or more and 600V or less, preferably 50V or more and 500V or less, and more preferably 100V or more and 400V or less (140V, 154V, 280V, 308V, etc.), and the consumption current (which can also be said to be the current of the capacitor output current D to be discharged) is 1mA or more and 100mA or less, preferably 3mA or more and 70mA or less, and more preferably 5mA or more and 40mA or less. (e.g., 8 mA or 20 mA), the capacitor capacity (capacity of the capacitor as an electronic component) is 100 μF or more and 5000 μF or less, preferably 200 μF or more and 4000 μF or less, more preferably 300 μF or more and 3000 μF or less (e.g., 470 μF or 1500 μF), the charging time is 0.01 seconds or more and 0.50 seconds or less, preferably 0.05 seconds or more and 0.40 seconds or less, more preferably 0.10 seconds or more and 0.30 seconds or less (e.g., within 0.2 seconds), and the discharge time may be 0.1 seconds or more and 30.0 seconds or less, preferably 0.5 seconds or more and 20.0 seconds or less, more preferably 1.0 seconds or more and 10.0 seconds or less (about 3 seconds, about 6 to 7 seconds, etc.). Note that this discharge time may be longer (or two or more times or more longer) than the predetermined time in the above-mentioned earth fault overvoltage relay unit 8 or the predetermined time in the reverse power relay unit 12 described later.
<計器用変圧器10など>
図1に示されたように、計器用変圧器(Voltage Transformer、VT)10は、上述した高圧電路6Hに設けられ、高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hをより低圧な変圧出力電流Sに変圧(降圧)する機器である。尚、計器用変圧器10は、1つの電力システム1において、1つ存在するだけでなく、複数(2つなど)存在しても良い。
計器用変圧器10から、後述する逆電力継電部12(又は、算出部13)までの間の電路は、変圧出力電流Sを流す変圧出力電路6Sであり、変圧出力電路6Sは、三相3線(3φ3W)等であれば3本1組となるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。尚、変圧出力電路6Sが三相3線である場合には、上述したように、電圧計切替開閉器(図示せず)を介して単相2線として逆電力継電部12等へ入力されても良い。
変圧出力電路6Sは、高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hの電圧に応じた、より低圧の電圧(例えば、110Vなど)の変圧出力電流S(の少なくとも一部)が、計器用変圧器10から出力され、変圧出力電路6Sに流れる。
<Instrument transformer 10, etc.>
1, a voltage transformer (VT) 10 is provided in the high-voltage circuit 6H described above, and is a device that transforms (steps down) the high-voltage AC current H flowing through the high-voltage circuit 6H into a lower-voltage transformed output current S. Note that not only one voltage transformer 10 but also multiple (e.g., two) voltage transformers 10 may be present in one power system 1.
The electric path between the potential transformer 10 and the reverse power relay unit 12 (or the calculation unit 13) described later is a transformer output electric path 6S through which the transformer output current S flows, and the transformer output electric path 6S may be a set of three electric paths in the case of a three-phase three-wire (3φ3W) system or the like, or may be a set of multiple electric paths depending on the power distribution system (power transmission system). Note that when the transformer output electric path 6S is a three-phase three-wire system, as described above, it may be input to the reverse power relay unit 12 or the like as a single-phase two-wire system via a voltmeter changeover switch (not shown).
The transformer output circuit 6S is configured such that (at least a portion of) the transformer output current S of a lower voltage (e.g., 110 V) corresponding to the voltage of the high-voltage AC current H flowing through the high-voltage circuit 6H is output from the instrument transformer 10 and flows through the transformer output circuit 6S.
計器用変圧器10の容量も、特に限定はないが、例えば、10VA以上500VA以下、好ましくは20VA以上300VA以下、更に好ましくは40VA以上200VA以下(100VAなど)であっても良い。
計器用変圧器10は、その構成に限定はなく、三巻線以上の変圧器であっても良いが、二巻線変圧器であるとして主に述べる。
二巻線変圧器である計器用変圧器10は、例えば、その1次側は高圧電路6H側であり、その2次側が逆電力継電部12等側であっても良く、この場合、具体的な値は特に制限はないが、例えば、高圧電路6H側である1次側の電圧は、5000V以上40000V以下、好ましくは5500V以上30000V以下、更に好ましくは6000V以上25000V以下(6600Vや、22000Vなど)であったり、逆電力継電部12側である2次側の電圧は、10V以上600V以下、好ましくは20V以上400V以下、更に好ましくは50V以上300V以下(110Vなど)であっても構わない。
計器用変圧器10は、1次側及び/又は2次側に電力ヒューズ(Power Fuse、PF)を有していても良い。
The capacity of the potential transformer 10 is not particularly limited, and may be, for example, 10 VA or more and 500 VA or less, preferably 20 VA or more and 300 VA or less, and more preferably 40 VA or more and 200 VA or less (e.g., 100 VA).
The potential transformer 10 is not limited in its configuration and may be a transformer with three or more windings, but will be described primarily as a two-winding transformer.
The instrument transformer 10, which is a two-winding transformer, may have, for example, a primary side on the high-voltage circuit 6H side and a secondary side on the reverse power relay unit 12 or the like side. In this case, there are no particular restrictions on the specific values, but for example, the voltage of the primary side, which is the high-voltage circuit 6H side, may be 5,000 V or more and 40,000 V or less, preferably 5,500 V or more and 30,000 V or less, and more preferably 6,000 V or more and 25,000 V or less (6,600 V or 22,000 V, for example), and the voltage of the secondary side, which is the reverse power relay unit 12 side, may be 10 V or more and 600 V or less, preferably 20 V or more and 400 V or less, and more preferably 50 V or more and 300 V or less (110 V, for example).
The potential transformer 10 may have a power fuse (PF) on the primary side and/or the secondary side.
尚、「計器用変圧器10が高圧電路6Hに設けられる」とは、計器用変圧器10が、高圧電路6Hから分岐する変圧分岐電路6S’に接続されることを意味し、この変圧分岐電路6S’は、三相3線(3φ3W)等であれば3本1組となるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。
変圧分岐電路6S’は、高圧電路6Hの何れから分岐しても良いが、例えば、高圧電路6Hにおける真空遮断器5aと断路器5bの間から分岐しても構わない。
In addition, "the voltage transformer 10 is provided in the high-voltage circuit 6H" means that the voltage transformer 10 is connected to a transformer branch circuit 6S' branching off from the high-voltage circuit 6H, and this transformer branch circuit 6S' may be a set of three cables if it is a three-phase three-wire (3φ3W) circuit, etc., and may be a set of multiple cables depending on the distribution method (transmission method).
The transformer branch electric circuit 6S' may branch off from anywhere in the high-voltage power line 6H, for example, it may branch off from between the vacuum circuit breaker 5a and the disconnecting switch 5b in the high-voltage power line 6H.
<センサ変流器11>
図1に示されたように、センサ変流器11は、後述する高圧電路6Hに設けられ、高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hからより小電流のセンサ出力電流Bを出力する機器である。尚、センサ変流器11も、1つの電力システム1において、1つ存在するだけでなく、複数(2つなど)存在しても良い。
センサ変流器11から、後述する逆電力継電部12(又は、算出部13)までの間の電路は、センサ出力電流Bを流すセンサ出力電路6Bであり、センサ出力電路6Bは、単相2線(1φ2W)等であれば2本1組となり、三相3線(3φ3W)等であれば3本1組になるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。尚、センサ出力電路6Bが三相3線である場合には、上述したように、電流計切替開閉器(図示せず)を介して単相2線として逆電力継電部12等へ入力されても良い。
センサ出力電路6Bは、高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hの電流に応じた、より小電流の電流(例えば、5mAや数mA、1mA以上20mA以下など)のセンサ出力電流Bが、センサ変流器11から出力され、センサ出力電路6Bに流れる。
<Sensor current transformer 11>
1, the sensor current transformer 11 is provided in a high-voltage circuit 6H described later, and is a device that outputs a smaller sensor output current B from a high-voltage AC current H flowing through the high-voltage circuit 6H. Note that not only one sensor current transformer 11 but also multiple (e.g., two) sensor current transformers 11 may be present in one power system 1.
The electric path between the sensor current transformer 11 and the reverse power relay unit 12 (or the calculation unit 13) described later is a sensor output electric path 6B through which the sensor output current B flows, and the sensor output electric path 6B may be a set of two wires in the case of a single-phase two-wire (1φ2W) or the like, or a set of three wires in the case of a three-phase three-wire (3φ3W) or the like, and may be a set of multiple wires depending on the power distribution system (power transmission system). Note that when the sensor output electric path 6B is a three-phase three-wire system, as described above, it may be input to the reverse power relay unit 12 or the like as a single-phase two-wire system via an ammeter changeover switch (not shown).
A sensor output current B, which is a smaller current (e.g., 5 mA or a few mA, or 1 mA to 20 mA, etc.) corresponding to the current of the high-voltage AC current H flowing through the high-voltage circuit 6H, is output from the sensor current transformer 11 and flows through the sensor output circuit 6B.
センサ変流器11の巻線がコイルに巻回される回数(巻回数)は、特に限定はないが、例えば、100回以上20000回以下、好ましくは500回以上10000回以下、更に好ましくは1000回以上5000回以下(3000回など)であっても良い。
センサ変流器11の巻回数に対して、高圧電路6H(や、後述する変流出力電路6R)の巻回数は1回と言えることから、センサ変流器11としての1次側(高圧電路6H等側)と2次側(出力側)の変流比は、1:センサ変流器11の巻回数となる。その変流比の値も、特に限定はないが、例えば、1:100以上1:20000以下、好ましくは1:500以上1:10000以下、更に好ましくは1:1000以上1:5000以下(1:3000など)であっても良い。
センサ変流器11における電流の定格範囲は、特に限定はないが、例えば、0.01A以上5.00A以下であったり、1A以上200A以下(10Aや、60Aなど)であっても良い。
尚、センサ変流器11に実際に流れる電流の範囲の最大値は、上述した電流の定格範囲の最大値の10倍以上20倍以下であっても良く、例えば、100kA以下、好ましくは80kA以下、更に好ましくは60kA以下(40kAなど)であっても構わない。
The number of times (turns) that the winding of the sensor current transformer 11 is wound around the coil is not particularly limited, but may be, for example, 100 to 20,000 turns, preferably 500 to 10,000 turns, and more preferably 1,000 to 5,000 turns (e.g., 3,000 turns).
Since the number of turns of the high-voltage circuit 6H (and the current-transformed output circuit 6R described later) can be said to be one turn compared to the number of turns of the sensor current transformer 11, the current transformation ratio of the primary side (the side of the high-voltage circuit 6H, etc.) to the secondary side (output side) of the sensor current transformer 11 is 1:the number of turns of the sensor current transformer 11. The value of the current transformation ratio is not particularly limited, and may be, for example, 1:100 to 1:20,000, preferably 1:500 to 1:10,000, and more preferably 1:1,000 to 1:5,000 (e.g., 1:3,000).
The rated range of the current in the sensor current transformer 11 is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 A or more and 5.00 A or less, or 1 A or more and 200 A or less (10 A, 60 A, etc.).
Furthermore, the maximum value of the range of current actually flowing through the sensor current transformer 11 may be 10 to 20 times the maximum value of the rated range of current described above, for example, 100 kA or less, preferably 80 kA or less, and more preferably 60 kA or less (e.g., 40 kA).
尚、「センサ変流器11が高圧電路6Hに設けられる」とは、センサ変流器11が、直接高圧電路6Hに設けられる(例えば、三相3線の高圧電路(高圧ケーブル)6Hのうち2本に対して、各高圧ケーブル6Hを開裂することなく取付可能な開閉型(分割型とも言い、フラックスゲート式やホール素子式など)のセンサ変流器11自らが開閉して後付けする等)だけでなく、後述する計器用変流器11aからの変流出力電流Rを流す変流出力電路6R(謂わば、計器用変流器11aの2次側)に設けても良く、この変流出力電路6Rは、単相2線(1φ2W)等であっても構わない。尚、センサ変流器11が変流出力電路6Rに設けられるとは、例えば、単相2線の変流出力電路6Rのそれぞれに対して、各変流出力電路6Rを開裂することなく取付可能な開閉型のセンサ変流器11自らが開閉して後付けする等であっても良い。
以下、計器用変流器11aについて述べる。
Incidentally, "the sensor current transformer 11 is provided in the high-voltage circuit 6H" means not only that the sensor current transformer 11 is provided directly in the high-voltage circuit 6H (for example, a switch-type (also called a split type, such as a fluxgate type or Hall element type) sensor current transformer 11 that can be installed on two of the three-phase three-wire high-voltage circuit (high-voltage cable) 6H without splitting each high-voltage cable 6H by opening and closing it itself and then attaching it later), but also that the sensor current transformer 11 is provided in the current transformer output circuit 6R (in other words, the secondary side of the instrument current transformer 11a) that flows the transformed output current R from the instrument current transformer 11a described later, and this current transformer output circuit 6R may be a single-phase two-wire (1φ2W) circuit or the like. Incidentally, the sensor current transformer 11 being provided on the current transformer output circuit 6R may mean, for example, that the sensor current transformer 11 is an open/close type that can be attached to each of the single-phase two-wire current transformer output circuits 6R without opening or closing each current transformer output circuit 6R, and that the sensor current transformer 11 can be retrofitted by opening and closing itself.
The instrument current transformer 11a will be described below.
<計器用変流器11a>
図1に示されたように、計器用変流器(Current Transformer、CT)11aは、後述する高圧電路6Hに設けられ、高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hをより小電流の変流出力電流Rに変流する機器である。
計器用変流器11aから、上述した過電流継電器5dまでの間の電路は、上述したように、変流出力電流Rを流す変流出力電路6Rであり、変流出力電路6Rも、単相2線(1φ2W)等であれば2本1組となり、三相3線(3φ3W)等であれば3本1組になるなど、配電方式(送電方式)に応じて複数本を1組としても良い。尚、変流出力電路6Rが三相3線である場合には、上述したように、電流計切替開閉器(図示せず)を介して単相2線として過電流継電器5dへ入力されても良い。
変流出力電路6Rは、高圧電路6Hに流れる高圧交流電流Hの電流に応じた、より小電流の電流(例えば、約10Aなど)の変流出力電流Rが、センサ変流器11から出力され、センサ出力電路6Bに流れる。
<Instrument current transformer 11a>
As shown in FIG. 1, an instrument current transformer (CT) 11a is provided in a high-voltage circuit 6H described later, and is a device that transforms a high-voltage AC current H flowing through the high-voltage circuit 6H into a smaller transformed output current R.
As described above, the electric path between the instrument current transformer 11a and the above-mentioned overcurrent relay 5d is the current transformer output electric path 6R through which the current transformer output current R flows, and the current transformer output electric path 6R may also be a set of two electric paths in the case of a single-phase two-wire (1φ2W) or the like, or a set of three electric paths in the case of a three-phase three-wire (3φ3W) or the like, and may be a set of multiple electric paths depending on the power distribution system (power transmission system). Note that when the current transformer output electric path 6R is a three-phase three-wire system, it may be input to the overcurrent relay 5d as a single-phase two-wire system via an ammeter changeover switch (not shown) as described above.
A smaller current (e.g., about 10 A) of current transformer output current R corresponding to the high-voltage AC current H flowing through the high-voltage circuit 6H is output from the sensor current transformer 11 to the current transformer output circuit 6R and flows into the sensor output circuit 6B.
計器用変流器11aの巻線がコイルに巻回される回数(巻回数)は、特に限定はないが、例えば、10回以上10000回以下、好ましくは100回以上6000回以下、更に好ましくは500回以上4000回以下(1500回など)であっても良い。
計器用変流器11aの巻回数に対して、高圧電路6Hの巻回数は1回と言えることから、計器用変流器11aとしての1次側(高圧電路6H側)と2次側(出力側)の変流比は、1:計器用変流器11aの巻回数となる。その変流比の値も、特に限定はないが、例えば、1:10以上1:10000以下、好ましくは1:100以上1:6000以下、更に好ましくは1:500以上1:4000以下(1:1500など)であっても良い。
計器用変流器11aにおける電流の定格範囲は、特に限定はないが、例えば、15A以上1800A以下、好ましくは20A以上1650A以下、更に好ましくは25A以上1500A以下(60Aなど)であっても良い。
尚、計器用変流器11aに実際に流れる電流の範囲の最大値は、上述した電流の定格範囲の最大値の10倍以上20倍以下であっても良く、例えば、100kA以下、好ましくは80kA以下、更に好ましくは60kA以下(40kAなど)であっても構わない。
The number of times (turns) that the winding of the instrument current transformer 11a is wound around the coil is not particularly limited, but may be, for example, 10 to 10,000 turns, preferably 100 to 6,000 turns, and more preferably 500 to 4,000 turns (e.g., 1,500 turns).
Since the number of turns of the high voltage circuit 6H can be said to be one for the number of turns of the current transformer 11a, the current transformation ratio of the primary side (the high voltage circuit 6H side) and the secondary side (output side) of the current transformer 11a is 1: the number of turns of the current transformer 11a. The value of the current transformation ratio is not particularly limited, and may be, for example, 1:10 to 1:10000, preferably 1:100 to 1:6000, and more preferably 1:500 to 1:4000 (e.g., 1:1500).
The rated range of the current in the instrument current transformer 11a is not particularly limited, but may be, for example, 15 A or more and 1800 A or less, preferably 20 A or more and 1650 A or less, and more preferably 25 A or more and 1500 A or less (e.g., 60 A).
Furthermore, the maximum value of the range of the current actually flowing through the instrument current transformer 11a may be 10 to 20 times the maximum value of the rated range of the current described above, and may be, for example, 100 kA or less, preferably 80 kA or less, and more preferably 60 kA or less (e.g., 40 kA).
尚、「計器用変流器11aが高圧電路6Hに設けられる」とは、計器用変流器11aが、直接高圧電路6Hに設けられることを意味し、例えば、三相3線の高圧電路(高圧ケーブル)6Hのうち2本に対して、各高圧ケーブル6Hを開裂して当初から取り付けたり、各高圧ケーブル6Hを開裂することなく取付可能な開閉型(フラックスゲート式やホール素子式など)の計器用変流器11a自らが開閉して後付けする等であっても良い。
計器用変流器11aは、高圧電路6Hの何れに設けられていても良いが、例えば、高圧電路6Hにおける真空遮断器5aと負荷開閉器5cの間に設けられても構わない。
Incidentally, "the instrument current transformer 11a is provided in the high-voltage circuit 6H" means that the instrument current transformer 11a is provided directly in the high-voltage circuit 6H, and may be attached from the beginning by splitting each high-voltage cable 6H for two of the three-phase three-wire high-voltage circuit (high-voltage cable) 6H, or may be an open/close type (fluxgate type, Hall element type, etc.) instrument current transformer 11a that can be attached without splitting each high-voltage cable 6H and that opens and closes itself and is attached later.
The instrument current transformer 11a may be provided anywhere in the high-voltage circuit 6H, but may be provided, for example, between the vacuum circuit breaker 5a and the load switch 5c in the high-voltage circuit 6H.
<逆電力継電部12>
図1に示されたように、逆電力継電部12は、上述した変圧出力電路6Sを介して計器用変圧器10に接続されると同時に、上述したセンサ出力電路6Bを介してセンサ変流器11に接続され(又は、算出部13に接続され)、変圧出力電流S及びセンサ出力電流Bに基づいて逆電力発生状態を検知する部分であって、この逆電力継電部12が、逆電力発生状態を検知した際には、上述した変換部3の変換を停止する等の信号を出力しても良い。
ここで、「逆電力発生状態を検知する」とは、上述したように、変圧出力電流S及びセンサ出力電流Bに基づいて、後述する算出部13が算出した逆電力(高圧電路6H側から系統Kへ逆流する電力)が生じたことがわかり、当該逆電力が、所定の値(閾値)以上となったことを意味する。
又、「逆電力が、所定の値以上となる」とは、逆電力が、厳密に閾値以上となることを意味する以外に、逆電力継電部12の分解能や設定等によっては、その逆電力が「当該閾値とみなせる値以上となる」ことを意味しても許容し、「当該閾値とみなせる値」とは、逆電力継電部12の分解能に応じていても良く、例えば、当該閾値と1mAや1μA、1nAなどとの和であっても良い。
尚、逆電力が、所定の値(閾値)以上となった直後、すぐに変換部3への信号を出力する場合だけでなく、所定の時間を経過した後に、信号を出力する場合も含む。
ここで、「所定の時間」とは、逆電力が所定の値以上となってから、0.1秒以上30.0秒以下や、0.2秒以上20.0秒以下、0.3秒以上や15.0秒以上であっても良い。
<Reverse power relay unit 12>
As shown in FIG. 1, the reverse power relay unit 12 is connected to the instrument transformer 10 via the above-mentioned transformer output circuit 6S, and at the same time is connected to the sensor current transformer 11 (or connected to the calculation unit 13) via the above-mentioned sensor output circuit 6B, and is a part that detects a reverse power generation state based on the transformer output current S and the sensor output current B. When this reverse power relay unit 12 detects a reverse power generation state, it may output a signal to stop the conversion of the above-mentioned conversion unit 3.
Here, "detecting a reverse power generation state" means that, as described above, it has been determined that reverse power (power flowing back from the high-voltage power line 6H to the system K) has occurred, as calculated by the calculation unit 13 described later based on the transformer output current S and the sensor output current B, and that the reverse power has become equal to or greater than a predetermined value (threshold value).
In addition, "the reverse power becomes greater than a predetermined value" does not necessarily mean that the reverse power becomes greater than or equal to a threshold value strictly, but depending on the resolution and settings of the reverse power relay unit 12, it may also mean that the reverse power "becomes greater than or equal to a value that can be regarded as the threshold value", and the "value that can be regarded as the threshold value" may depend on the resolution of the reverse power relay unit 12, and may be, for example, the sum of the threshold value and 1 mA, 1 μA, 1 nA, etc.
Incidentally, this includes not only the case where a signal is output to the conversion unit 3 immediately after the reverse power becomes equal to or greater than a predetermined value (threshold value), but also the case where a signal is output after a predetermined time has elapsed.
Here, the "predetermined time" may be 0.1 seconds or more and 30.0 seconds or less, 0.2 seconds or more and 20.0 seconds or less, 0.3 seconds or more, or 15.0 seconds or more after the reverse power becomes equal to or greater than a predetermined value.
逆電力継電部12からの出力信号は、変換部3に直接入力されても良いが、その他、変換部3の後述する制御装置や、算出部13に入力しても良い。尚、逆電力継電部12からの出力信号が変換部3に直接入力される場合、当該逆電力継電部12が制御装置であるとも言える。
1つの電力システム1において、逆電力継電部12の個数と、上述した計器用変圧器10やセンサ変流器11の個数は同じであっても、異なっていても良く、その個数は、1つ又は複数であっても構わない。
逆電力継電部12の電源も、後述するコンデンサ装置9や、計器用変圧器10、その他、無停電電源装置(図示せず)などに接続されて、当該コンデンサ装置9などから入力されると言える。
尚、逆電力継電部12は、逆電力継電器(Reverse Power Relay、RPR)であるとも言える。
The output signal from the reverse power relay unit 12 may be directly input to the conversion unit 3, or may be input to a control device (described later) of the conversion unit 3 or to the calculation unit 13. When the output signal from the reverse power relay unit 12 is directly input to the conversion unit 3, the reverse power relay unit 12 can also be said to be a control device.
In one power system 1, the number of reverse power relay units 12 and the number of the above-mentioned instrument transformers 10 and sensor current transformers 11 may be the same or different, and the number may be one or more.
The power supply for the reverse power relay unit 12 is also connected to a capacitor device 9, which will be described later, an instrument transformer 10, and other uninterruptible power supplies (not shown), and can be said to be input from the capacitor device 9, etc.
The reverse power relay unit 12 can also be said to be a reverse power relay (RPR).
<算出部13>
図1に示されたように、算出部13は、上述した変圧出力電流S及びセンサ出力電流Bに基づいて、高圧電路6Hにおける電力を少なくとも算出する部分である。
算出部13は、少なくとも高圧電路6Hにおける電力を算出できるのであれば、特に限定はないが、例えば、電子式や機械式であったり、三相式(三相3線のうち、二相を計測する方式)であったり、単相式などであっても良い。
以下、算出部13は、主に電子式で且つ三相式であるとして述べる。
算出部13は、高圧電路6Hにおける電力以外に、例えば、高圧電路6Hにおける電流や、電圧、力率、電力量の少なくとも1つを、変圧出力電流S及びセンサ出力電流Bに基づいて算出しても良い。
算出部13における電力等の算出は、所定の時間ごとに行われても良いが、当該所定の時間とは、例えば、0.01秒以上5.00秒以下(0.1秒など)であっても構わない。
尚、算出部13は、地絡過電圧継電部8が地絡過電圧状態を検知した際や、逆電力継電部12が逆電力発生状態を検知した際に、変換部3への信号を介して、変換部3の変換を停止させることを、当該算出部13がまとめて行っても良く、この場合、算出部13が制御装置であるとも言える。
又、上述した計器用変圧器10やセンサ変流器11と逆電力継電部12との間の電路では、算出部13を介して接続されていても良く、この算出部13を介した接続でも、計器用変圧器10と逆電力継電部12の間は変圧出力電路6Sで接続され、センサ変流器11と逆電力継電部12の間はセンサ出力電路6Rで接続されているとも言える。この算出部13を介した接続では、計器用変圧器10からの変圧交流電流Sやセンサ変流器11からセンサ出力電流Rは、まずは算出部13に入力されて、高圧電路6Hにおける電力(逆電力)等を算出し、この算出した逆電力を、算出部13から逆電力継電部12へ入力させることも含むとも言える。
<Calculation unit 13>
As shown in FIG. 1, the calculation unit 13 is a part that calculates at least the power in the high-voltage circuit 6H based on the transformer output current S and the sensor output current B described above.
The calculation unit 13 is not particularly limited as long as it can calculate at least the power in the high-voltage circuit 6H, and may be, for example, electronic or mechanical, three-phase (a method of measuring two phases out of three phases and three wires), or single-phase.
Hereinafter, the calculation unit 13 will be described as being mainly electronic and three-phase.
The calculation unit 13 may calculate, in addition to the power in the high-voltage circuit 6H, for example, at least one of the current, voltage, power factor, and amount of power in the high-voltage circuit 6H based on the transformer output current S and the sensor output current B.
The calculation of power and the like in the calculation unit 13 may be performed at predetermined time intervals, and the predetermined time may be, for example, 0.01 seconds or more and 5.00 seconds or less (such as 0.1 seconds).
Furthermore, when the earth fault overvoltage relay unit 8 detects an earth fault overvoltage state or when the reverse power relay unit 12 detects a reverse power generation state, the calculation unit 13 may collectively stop the conversion of the conversion unit 3 via a signal to the conversion unit 3, and in this case, the calculation unit 13 may also be said to be a control device.
Also, the electric paths between the above-mentioned voltage transformer 10 or the sensor current transformer 11 and the reverse power relay unit 12 may be connected via the calculation unit 13, and even in the connection via the calculation unit 13, it can be said that the voltage transformer 10 and the reverse power relay unit 12 are connected via the transformer output electric path 6S, and the sensor current transformer 11 and the reverse power relay unit 12 are connected via the sensor output electric path 6R. In the connection via the calculation unit 13, the transformed AC current S from the voltage transformer 10 and the sensor output current R from the sensor current transformer 11 are first input to the calculation unit 13 to calculate the power (reverse power) in the high-voltage circuit 6H, and the calculated reverse power can be input from the calculation unit 13 to the reverse power relay unit 12.
<装置筐体14>
図1に示されたように、装置筐体14は、上述した地絡過電圧継電部8と、逆電力継電部12と、算出部13を内部に設ける(内蔵する)筐体である。
装置筐体14は、地絡過電圧継電部8と逆電力継電部12と算出部13を内蔵するのであれば、その形状・大きさ・構成などについて、特に限定はないが、例えば、形状は、略立方体状や、略直方体状などであっても良い。
装置筐体14は、上述した算出部13によって算出された電力の値などを表示する表示部を有していても良く、この表示部も、その形状・大きさ・位置・構成などについて、特に限定はないが、例えば、形状は、略矩形状や略正方形状であっても構わない。
表示部に表示される内容も、算出部13によって計測された電力の値だけでなく、その電力を積算した電力(つまり、電力量)等や、モードや状態を表す数字などが表示されていても良い。
<Device housing 14>
As shown in FIG. 1, the device housing 14 is a housing in which the above-mentioned earth fault overvoltage relay unit 8, reverse power relay unit 12, and calculation unit 13 are provided (built-in).
There are no particular limitations on the shape, size, configuration, etc. of the device housing 14 as long as it incorporates the earth fault overvoltage relay unit 8, the reverse power relay unit 12, and the calculation unit 13, but for example, the shape may be approximately cubic or approximately rectangular.
The device housing 14 may have a display unit that displays the power value calculated by the above-mentioned calculation unit 13, and this display unit is also not particularly limited in terms of its shape, size, position, configuration, etc., but for example, the shape may be approximately rectangular or approximately square.
The content displayed on the display unit may not only be the power value measured by the calculation unit 13, but may also include the integrated power (i.e., the amount of power) of that power, or numbers indicating the mode or state.
装置筐体14は、操作部を有していても良く、この操作部も、その構成・役割・位置などについて、特に限定はないが、例えば、複数のボタンが設けられていても構わない。
操作部の役割としては、例えば、表示部をオンオフするボタン(ディスプレイボタン)や、電機器1をリセットするリセットボタン、モードや状態を選択するためのボタン(「+」ボタンや「-」ボタンなど)や、選択したモード等を決定する(セットする)セットボタンなどであっても良い。
このような操作部の位置も、例えば、装置筐体14の正面において、上述した表示部の下方に設けられていても構わない。
装置筐体14は、端子部(端子台)を有していても良く、この端子部も、その個数・位置などについて、特に限定はないが、例えば、1つの装置筐体14に、1つの端子部や、複数(3つなど)の端子部が設けられていても構わない。
このように、地絡過電圧継電部8と逆電力継電部12の複数の継電部等を、1つの装置筐体14に内蔵する装置は、「複合型継電装置(複合型継電器)20」であるとも言える。
このような複合型継電装置20である場合、その装置筐体14内において、地絡過電圧継電部8と逆電力継電部12と算出部13は互いに接続しているとも言えることから、零相電圧検出器7からの零相出力電路6Zや、コンデンサ装置9からのコンデンサ出力電路6D、計器用変圧器10からの変圧出力電路6S、センサ変流器11からのセンサ出力電路6Bが、複合型継電装置20に接続されていれば、零相電圧検出器7からの零相出力電路6Zやコンデンサ装置9からのコンデンサ出力電路6Dが地絡過電圧継電部8に接続され、計器用変圧器10からの変圧出力電路6Sやセンサ変流器11からのセンサ出力電路6Bが逆電力継電部12に接続されているとも言える。又、この複合型継電装置20の場合において、地絡過電圧継電部8と逆電力継電部12と算出部13の電源部を1つにまとめても良く、この電源部は、複合型継電装置20に入力されるコンデンサ出力電流Dの電圧に対応した電源範囲であり、例えば、コンデンサ出力電流Dが直流ならば、DC80V以上143V以下やDC20V以上56V以下に対応したり、コンデンサ出力電流Dが交流ならば、AC85V以上264V以下に対応しても構わない。
The device housing 14 may have an operation unit, and the operation unit is also not particularly limited in terms of its configuration, role, position, etc., and may be provided with a plurality of buttons, for example.
The role of the operation unit may be, for example, a button for turning the display unit on and off (display button), a reset button for resetting the electrical device 1, buttons for selecting a mode or state (such as a "+" button or a "-" button), or a set button for confirming (setting) a selected mode, etc.
The position of such an operation unit may be, for example, on the front surface of the device housing 14, below the display unit described above.
The device housing 14 may have a terminal portion (terminal block), and there are no particular limitations on the number or location of this terminal portion. For example, one device housing 14 may be provided with one terminal portion or multiple (e.g., three) terminal portions.
In this way, a device that incorporates multiple relay units, such as the earth fault overvoltage relay unit 8 and the reverse power relay unit 12, into a single device housing 14 can also be said to be a "composite relay device (composite relay) 20."
In the case of such a composite relay device 20, it can be said that the earth fault overvoltage relay unit 8, the reverse power relay unit 12, and the calculation unit 13 are connected to each other within the device housing 14, and therefore if the zero-phase output circuit 6Z from the zero-phase voltage detector 7, the capacitor output circuit 6D from the capacitor device 9, the transformer output circuit 6S from the instrument transformer 10, and the sensor output circuit 6B from the sensor current transformer 11 are connected to the composite relay device 20, it can be said that the zero-phase output circuit 6Z from the zero-phase voltage detector 7 and the capacitor output circuit 6D from the capacitor device 9 are connected to the earth fault overvoltage relay unit 8, and the transformer output circuit 6S from the instrument transformer 10 and the sensor output circuit 6B from the sensor current transformer 11 are connected to the reverse power relay unit 12. Furthermore, in the case of this composite relay 20, the power supply units of the earth fault overvoltage relay unit 8, the reverse power relay unit 12 and the calculation unit 13 may be combined into one, and this power supply unit has a power supply range corresponding to the voltage of the capacitor output current D input to the composite relay 20. For example, if the capacitor output current D is direct current, it may be compatible with DC 80V or more and 143V or less, or DC 20V or more and 56V or less, or if the capacitor output current D is alternating current, it may be compatible with AC 85V or more and 264V or less.
<発電遮断器21、負荷22、負荷変圧器23、負荷遮断器24>
図1に示されたように、発電遮断器21は、上述した変換部3からの低圧交流電流Lを遮断可能な機器であり、換言すれば、後述する低圧電路6Lに設けられ、低圧電路6Lを遮断可能な機器であり、低圧遮断器であるとも言える。発電遮断器21は、配線用遮断器(MCCB、Molded Case Circuit Break)や、漏電遮断器(ELCB、Earth Leakage Circuit Breaker)であっても良い。発電遮断器21は、1つの電力システム1において、1つ存在するだけでなく、複数存在しても良く、例えば、上述したように、低圧電路6Lが変圧器4と変換部3の間で、変換部3の個数に応じて、変換部3それぞれに分岐する場合、当該分岐点と変圧器4の間に1つ設け、分岐点から各変換部3の間にも1つずつ設けても良い。
図1に示したように、負荷22は、発電部2から変換部3を介しての電力や、系統Kから系統接続部5や変圧器4等を介しての電力等を消費する機器である。負荷22は、何れの構成でも良いが、例えば、工場内などのインダストリアルモータ(動力負荷)22aであったり、工場内等の照明(電灯負荷)22bであったり、複数の照明22bと接続された照明分電盤などであっても良く、その他、住宅やビル等の建物内のエアコン、蛍光灯、家電、電気自動車やガソリン自動車等の車両、当該車両内の機器などであっても構わない。
<Power generation circuit breaker 21, load 22, load transformer 23, load circuit breaker 24>
As shown in Fig. 1, the power generation circuit breaker 21 is a device capable of interrupting the low voltage AC current L from the converter 3 described above, in other words, it is a device provided in the low voltage line 6L described later and capable of interrupting the low voltage line 6L, and can also be said to be a low voltage circuit breaker. The power generation circuit breaker 21 may be a molded case circuit breaker (MCCB) or an earth leakage circuit breaker (ELCB). There may be not only one power generation circuit breaker 21 in one power system 1, but also a plurality of power generation circuit breakers 21. For example, as described above, when the low voltage line 6L branches between the transformer 4 and the converter 3 according to the number of converters 3, one power generation circuit breaker 21 may be provided between the branching point and the transformer 4, and one may be provided between the branching point and each converter 3.
1, the load 22 is a device that consumes power from the power generation unit 2 via the conversion unit 3, power from the system K via the system connection unit 5, the transformer 4, etc. The load 22 may have any configuration, and may be, for example, an industrial motor (power load) 22a in a factory, lighting (lighting load) 22b in a factory, a lighting distribution board connected to multiple lights 22b, or an air conditioner, fluorescent light, home appliance, vehicle such as an electric car or a gasoline car, or device in the vehicle in a building such as a house or a building.
図1に示されたように、負荷変圧器23は、系統Kからの電力や、発電部2からの電力等を変圧(降圧)する機器であり、所謂、トランスである。尚、トランスとは、トランスフォーマーの略である。負荷変圧器23の容量は、上述した変圧器4と同様であっても良く、負荷変圧器23の構成は、二巻線変圧器等であっても構わない。負荷変圧器23の1次側も高圧電路6H側であり、その2次側が低圧側であるとも言え、この場合、具体的な値は特に制限はないが、例えば、高圧電路6H側である1次側の電圧は、上述した変圧器4と同様であっても良く、低圧側である2次側の電圧は、10V以上1000V以下、好ましくは50V以上800V以下、更に好ましくは100V以上600V以下(105V~210Vなど)であっても構わない。負荷変圧器23は、その1、2次側の結線方式についても特に制限はないが、例えば、高圧電路6H側である1次側が星型結線(Y結線)で、低圧側である2次側が単相三線で(つまり、Y-三結線)であっても良く、その他、1次側・2次側の順で、Y-Δ結線やY-Y結線、Δ-Y結線、Δ-Δ結線であっても構わない。負荷変圧器23も、油入式変圧器や、乾式変圧器であっても良く、その他、混触防止板が付いていたり、B種接地であっても構わない。
図1に示されたように、負荷遮断器24は、上述した負荷変圧器23と負荷22(電灯負荷22b)の間の電路や、上述した発電変圧器4と負荷22(動力負荷22a)の間の電路等を遮断可能な機器であり、配線用遮断器や漏電遮断器であっても良い。
尚、上述した変圧器4は、その2次側が、発電部2・変換部3だけでなく、上述したように、動力負荷22aにも接続されているため、発電変圧器と負荷変圧器を兼ねているとも言える。
As shown in FIG. 1, the load transformer 23 is a device that transforms (steps down) the power from the system K and the power from the power generating unit 2, and is a so-called transformer. The term "transformer" is an abbreviation for "transformer". The capacity of the load transformer 23 may be the same as that of the above-mentioned transformer 4, and the configuration of the load transformer 23 may be a two-winding transformer or the like. It can also be said that the primary side of the load transformer 23 is the high-voltage circuit 6H side, and its secondary side is the low-voltage side. In this case, there is no particular restriction on the specific values, but for example, the voltage of the primary side, which is the high-voltage circuit 6H side, may be the same as that of the above-mentioned transformer 4, and the voltage of the secondary side, which is the low-voltage side, may be 10V or more and 1000V or less, preferably 50V or more and 800V or less, and more preferably 100V or more and 600V or less (105V to 210V, etc.). There are no particular limitations on the connection method for the primary and secondary sides of the load transformer 23, but for example, the primary side, which is the high-voltage circuit 6H side, may be star-connected (Y connection), and the secondary side, which is the low-voltage side, may be single-phase three-wire (i.e., Y-three connection), or the order of primary and secondary sides may be Y-Δ connection, Y-Y connection, Δ-Y connection, or Δ-Δ connection. The load transformer 23 may also be an oil-immersed transformer or a dry transformer, and may also be equipped with a contact prevention plate or be class B grounded.
As shown in FIG. 1, the load circuit breaker 24 is a device capable of interrupting an electrical path between the load transformer 23 and the load 22 (lighting load 22b) described above, or an electrical path between the generating transformer 4 and the load 22 (power load 22a) described above, and may be a circuit breaker or a ground fault circuit interrupter.
Furthermore, since the secondary side of the above-mentioned transformer 4 is connected not only to the power generation unit 2 and the conversion unit 3, but also to the power load 22a, as described above, it can be said to function as both a power generation transformer and a load transformer.
<制御装置>
制御装置は、上述した地絡過電圧継電部8や逆電力継電部12等に接続されて、地絡過電圧継電部8や逆電力継電部12から出力された停止信号を入力して、上述した変換部3の変換を停止させる等の制御をする装置であっても良く、スマートロガーや、シーケンサ、コンピュータ等であっても良い。
1つの電力システム1において、制御装置の個数は、1つ又は複数であっても良い。
制御装置の電源は、無停電電源装置(図示せず)などに接続されて、当該無停電電源装置などから入力されても良い。又、制御装置の監視・設定変更・操作等は、使用者が直接触れて行っても良いが、インターネットや電話回線等を介して遠隔で行っても構わない。
<Control device>
The control device may be a device that is connected to the above-mentioned earth fault overvoltage relay unit 8, reverse power relay unit 12, etc., and inputs a stop signal output from the earth fault overvoltage relay unit 8 or reverse power relay unit 12 to perform control such as stopping the conversion of the above-mentioned conversion unit 3, and may be a smart logger, a sequencer, a computer, etc.
In one power system 1, the number of control devices may be one or more.
The power supply of the control device may be connected to an uninterruptible power supply (not shown) or the like and may be input from the uninterruptible power supply, etc. Furthermore, the user may directly touch the control device to monitor, change settings, operate, etc., but may also be remotely performed via the Internet, telephone lines, etc.
<その他>
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。電力システム1等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
電力システム1は、系統接続部5内に、計器用変圧器10やセンサ変流器11、逆電力継電部12を有していなくとも良く、その他、地絡過電圧継電部8が地絡過電圧状態を検知した際や、逆電力継電部12が逆電力発生状態を検知した際でも、変換部3の変換を停止させる信号を、変換部3へ出力しなかったり、地絡過電圧継電部8や逆電力継電部12、算出部13を、1つの装置筐体14内に設けていなくとも構わない。
又、電力システム1は、算出部13や装置筐体14を有していなくとも良い。
<Other>
The present invention is not limited to the above-described embodiment. The components of the power system 1 and the like, or the overall structure, shape, dimensions, and the like can be appropriately changed in accordance with the spirit of the present invention.
The power system 1 does not need to have an instrument transformer 10, a sensor current transformer 11, or a reverse power relay unit 12 within the system connection unit 5, and further, even when the earth fault overvoltage relay unit 8 detects an earth fault overvoltage state or when the reverse power relay unit 12 detects a reverse power generation state, a signal to stop the conversion of the conversion unit 3 may not be output to the conversion unit 3, and the earth fault overvoltage relay unit 8, the reverse power relay unit 12, and the calculation unit 13 may not be provided within a single device housing 14.
Furthermore, the power system 1 does not need to have the calculation unit 13 or the device housing 14 .
電力システム1は、蓄電をする蓄電部を有していても良く、蓄電部は、上述したコンデンサ装置9や、無停電電源装置であったり、その他、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などの蓄電池(バッテリ)であったり、発電部21からの発電力等を用いた水の電気分解等により生成した水素を貯蔵し、必要なときに燃料電池等にて電力を取り出す他、フライホール等にて運動エネルギーとしての蓄電(貯蔵)や、揚水にて位置エネルギーとしての蓄電(貯蔵)などをする装置であっても構わない。この場合、蓄電部は、上述した変換部3や、低圧電路6L等の電路に接続されていても良く、発電部2等から出力される電力を充電したり、充電した電力を負荷22側に流して当該負荷22で消費(自家消費)させたり、売電が可能であれば、充電した電力を系統K側に流しても良い。
電力システム1において、上述した系統接続部5や、零相電圧検出器7、地絡過電圧継電部8、コンデンサ装置9、計器用変圧器10、センサ変流器11、逆電力継電部12、算出部13、装置筐体14、発電遮断器21などは、1つの盤筐体(謂わば、1つの配電盤)内に設けられていても良い。
その他、系統接続部5が内部に設けられた盤筐体(謂わば、系統盤で、既存の盤)とは別の盤筐体(謂わば、発電接続盤で、追加した盤)内に、零相電圧検出器7、地絡過電圧継電部8、コンデンサ装置9、計器用変圧器10、センサ変流器11、逆電力継電部12、算出部13、装置筐体14、発電遮断器21などが設けられていても良い。
電力システム1において、負荷22、負荷変圧器23(負荷変圧器と発電変圧器を兼用する変圧器4)、負荷遮断器24、系統接続部5が既に存在していた場合、これら既存の負荷22等を自家消費型の発電プラントとするには、発電部2、変換部3、零相電圧検出器7、地絡過電圧継電部8、コンデンサ装置9、センサ変流器11、逆電力継電部12、算出部13、装置筐体14、発電遮断器21などを、既存の負荷22等に後付けすることで可能となるとも言える。
ここまで述べた電力システム1に関わる系統Kについて、以下に詳解する。
The power system 1 may have a storage unit for storing electricity, which may be the above-mentioned capacitor device 9 or an uninterruptible power supply device, or may be a storage battery (battery) such as a lead acid battery, a lithium ion battery, a nickel-metal hydride battery, or a nickel-cadmium battery, or may be a device that stores hydrogen generated by electrolysis of water using the power generated by the power generation unit 21, extracts electricity when necessary using a fuel cell, or stores electricity as kinetic energy using a flywheel or stores electricity as potential energy using pumped water. In this case, the storage unit may be connected to the above-mentioned conversion unit 3 or an electric circuit such as a low-voltage circuit 6L, and may be charged with electricity output from the power generation unit 2, or may flow the charged electricity to the load 22 to be consumed by the load 22 (self-consumption), or may flow the charged electricity to the system K if it is possible to sell the electricity.
In the power system 1, the above-mentioned system connection unit 5, zero-phase voltage detector 7, earth fault overvoltage relay unit 8, capacitor device 9, instrument transformer 10, sensor current transformer 11, reverse power relay unit 12, calculation unit 13, equipment housing 14, power generation circuit breaker 21, etc. may be provided within a single panel housing (in other words, a single distribution board).
In addition, a zero-phase voltage detector 7, an earth fault overvoltage relay unit 8, a capacitor device 9, an instrument transformer 10, a sensor current transformer 11, a reverse power relay unit 12, a calculation unit 13, an equipment housing 14, a power generation circuit breaker 21, etc. may be provided in a panel housing (such as a power generation connection board, an added board) separate from the panel housing (such as a system board, an existing board) in which the system connection unit 5 is provided.
In the power system 1, if the load 22, the load transformer 23 (the transformer 4 that serves as both a load transformer and a power generation transformer), the load breaker 24, and the system connection unit 5 already exist, it can be said that in order to turn these existing loads 22, etc. into a self-consumption type power generation plant, it is possible to retrofit the power generation unit 2, conversion unit 3, zero-phase voltage detector 7, earth fault overvoltage relay unit 8, capacitor device 9, sensor current transformer 11, reverse power relay unit 12, calculation unit 13, device housing 14, power generation breaker 21, etc. to the existing loads 22, etc.
The system K related to the power system 1 described above will be explained in detail below.
<系統K>
図1に示されたように、系統Kは、電力システム1に送電する(受電させる)ものであって、電力会社などが電気を消費者に供給するためのシステム全体のことを言い、電力系統Kとも言える。系統Kは、具体的には、変電所・送電線・配電線などの設備を備え、発電所が含まれる場合もある。又、系統Kは、上述した取引用変成器31a、買電用電力量計、売電用電力量計、柱上気中開閉器、保護継電器装置を有していても良い。
このような系統Kで扱われる電力は、交流、直流の何れでも良いが、以下は、交流であるとして述べる。
系統Kでは、送電される電力の多くが交流であるため、送電線で三相3線(3φ3W)式により送電され、その送電の際の送電ロスを減らすため、基幹的な長距離送電の区間は出来るだけ高電圧(例えば、6600Vや22000Vなど)で送電される。
系統Kで送電される電力は、消費地に近い場所で何段かに分けて電圧が変圧(降圧)され、柱上変圧器等以降は単相2線(1φ2W)などでの配電も行なわれる。
系統Kは、電力会社などの系統(商用電力系統)であったり、企業・自治体などの組織が独自に有するシステムやプラント内部の系統(独立電力系統)であっても良い。
<Series K>
1, the grid K transmits (receives) electricity to the power system 1, and refers to the entire system through which electric power companies and the like supply electricity to consumers, and may also be called the power grid K. Specifically, the grid K includes facilities such as a substation, a transmission line, and a distribution line, and may also include a power plant. The grid K may also include the above-mentioned commercial transformer 31a, a power purchase watt-hour meter, a power sale watt-hour meter, a pole-mounted air switch, and a protective relay device.
The power handled by system K may be either AC or DC, but the following description will be given assuming that it is AC.
In system K, most of the electricity transmitted is AC, so it is transmitted using a three-phase, three-wire (3φ3W) transmission line. In order to reduce transmission losses during transmission, electricity is transmitted at as high a voltage as possible (for example, 6,600 V or 22,000 V) in the main long-distance transmission sections.
The electricity transmitted by system K is transformed (stepped down) in several stages at locations close to the consumption area, and after the pole-mounted transformer, the electricity is distributed via single-phase two-wire (1φ2W) or the like.
System K may be a system of a power company or the like (commercial power system), a system independently owned by an organization such as a company or a local government, or a system within a plant (independent power system).
本発明の電力システムは、自家消費型の太陽光発電プラントなどに対して、その発電量や規模に関わらず利用でき、自家消費型の太陽光発電プラント以外に、自家消費型でない太陽光発電プラントや、風力、水力、波力、地熱等によって回転される発電機(交流モータ等)によって発電するプラントにおいて使用でき、屋外・屋内を問わず利用可能である。 The power system of the present invention can be used for self-consumption solar power plants and the like, regardless of the amount of power generated or the size of the plants. In addition to self-consumption solar power plants, the power system can also be used in non-self-consumption solar power plants and plants that generate power using generators (such as AC motors) rotated by wind, water, wave, geothermal, etc., and can be used both indoors and outdoors.
1 電力システム
2 発電部
3 変換部
4 変圧器
5 系統接続部
6H 高圧電路
6Z 零相出力電路
6D コンデンサ出力電路
6S 変圧出力電路
6B センサ出力電路
7 零相電圧検出器
8 地絡過電圧継電部
9 コンデンサ装置
10 計器用変圧器
11 センサ変流器
12 逆電力継電部
13 算出部
14 装置筐体
L 低圧交流電流
H 高圧交流電流
Z 零相出力電流
S 変圧出力電流
B センサ出力電流
K 系統
REFERENCE SIGNS LIST 1 Power system 2 Power generation unit 3 Conversion unit 4 Transformer 5 System connection unit 6H High voltage circuit 6Z Zero-phase output circuit 6D Capacitor output circuit 6S Transformer output circuit 6B Sensor output circuit 7 Zero-phase voltage detector 8 Earth fault overvoltage relay unit 9 Capacitor device 10 Instrument transformer 11 Sensor current transformer 12 Reverse power relay unit 13 Calculation unit 14 Device housing L Low voltage AC current H High voltage AC current Z Zero-phase output current S Transformer output current B Sensor output current K System
Claims (4)
前記系統接続部(5)は、
前記変圧器(4)と系統(K)の間を接続し且つ高圧交流電流(H)を流す高圧電路(6H)と、
前記高圧電路(6H)に設けられた零相電圧検出器(7)と、
前記零相電圧検出器(7)からの零相出力電流(Z)を流す零相出力電路(6Z)に接続され且つ前記零相出力電流(Z)に基づいて地絡過電圧状態を検知する地絡過電圧継電部(8)と、
前記地絡過電圧継電部(8)へ電源電力を供給するコンデンサ出力電路(6D)に接続され且つ前記地絡過電圧継電部(8)へ停電時に電源電力を供給するコンデンサ装置(9)を有し、
前記系統接続部(5)は、前記高圧電路(6H)に設けられ且つ前記高圧電路(6H)に流れる高圧交流電流(H)をより低圧な変圧出力電流(S)に変圧する計器用変圧器(10)を有し、
前記コンデンサ装置(9)は、前記計器用変圧器(10)からの変圧出力電流(S)を流す変圧出力電路(6S)から分岐するコンデンサ入力電路(6D’)を介して、前記計器用変圧器(10)からの電気を充電することを特徴とする電力システム。 A power system comprising: a power generation unit (2); a conversion unit (3) that converts a direct current or an alternating current from the power generation unit (2) into a low-voltage alternating current (L); a transformer (4) that transforms the low-voltage alternating current (L) from the conversion unit (3) into a higher-voltage alternating current (H); and a system connection unit (5) that connects the transformer (4) to a system (K),
The system connection unit (5)
A high-voltage circuit (6H) that connects the transformer (4) and a system (K) and passes a high-voltage AC current (H);
A zero-phase voltage detector (7) provided in the high-voltage power supply (6H);
an earth fault overvoltage relay unit (8) connected to a zero-phase output circuit (6Z) through which a zero-phase output current (Z) from the zero-phase voltage detector (7) flows and detecting an earth fault overvoltage state based on the zero-phase output current (Z);
a capacitor device (9) connected to a capacitor output circuit (6D) for supplying power from a power source to the earth fault overvoltage relay unit (8) and for supplying power from a power source to the earth fault overvoltage relay unit (8) during a power outage ;
The system connection unit (5) has an instrument transformer (10) that is provided in the high-voltage power line (6H) and transforms a high-voltage AC current (H) flowing through the high-voltage power line (6H) into a lower-voltage transformed output current (S),
The power system is characterized in that the capacitor device (9) is charged with electricity from the potential transformer (10) via a capacitor input circuit (6D') branching off from a transformer output circuit (6S) through which a transformed output current (S) from the potential transformer (10) flows .
前記高圧電路(6H)に設けられ且つ前記高圧電路(6H)に流れる高圧交流電流(H)からより小電流のセンサ出力電流(B)を出力するセンサ変流器(11)と、
前記計器用変圧器(10)からの変圧出力電流(S)を流す変圧出力電路(6S)及び前記センサ変流器(11)からのセンサ出力電流(B)を流すセンサ出力電路(6B)に接続され且つ前記変圧出力電流(S)及びセンサ出力電流(B)に基づいて逆電力発生状態を検知する逆電力継電部(12)と、
前記高圧電路(6H)に設けられ且つ前記高圧電路(6H)に流れる高圧交流電流(H)をより小電流の変流出力電流(R)に変流する計器用変流器(11a)を有し、
前記計器用変流器(11a)からの変流出力電流(R)を流す変流出力電路(6R)は、単相2線であり、
前記単相2線である変流出力電路(6R)の2線それぞれに対して、前記センサ変流器(11)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電力システム。 The system connection unit (5)
a sensor current transformer (11) provided in the high voltage power supply (6H) and outputting a smaller sensor output current (B) from the high voltage AC current (H) flowing through the high voltage power supply (6H);
a reverse power relay unit (12) connected to a transformer output circuit (6S) through which a transformer output current (S) from the instrument transformer (10) flows and a sensor output circuit (6B) through which a sensor output current (B) from the sensor current transformer (11) flows, and detecting a reverse power generation state based on the transformer output current (S) and the sensor output current (B) ;
a current transformer (11a) for instrumentation that is provided in the high-voltage power supply (6H) and transforms a high-voltage AC current (H) flowing through the high-voltage power supply (6H) into a smaller current transformer output current (R) ;
A current transformer output circuit (6R) through which a current transformer output current (R) from the current transformer (11a) flows is a single-phase two-wire circuit,
2. The power system according to claim 1 , wherein the sensor current transformer (11) is provided for each of the two wires of the single-phase two-wire current transformer output circuit (6R) .
前記変圧出力電流(S)及びセンサ出力電流(B)に基づいて前記高圧電路(6H)における電力を少なくとも算出する算出部(13)を、
1つの装置筐体(14)内に設け、
前記逆電力継電部(12)と計器用変圧器(10)との間は、前記算出部(13)を介して接続され、
前記逆電力継電部(12)とセンサ変流器(11)との間も、前記算出部(13)を介して接続されていることを特徴とする請求項2に記載の電力システム。 The earth fault overvoltage relay unit (8) and the reverse power relay unit (12),
a calculation unit (13) that calculates at least the power in the high voltage line (6H) based on the transformer output current (S) and the sensor output current (B);
Located in one device housing (14) ,
The reverse power relay unit (12) and the potential transformer (10) are connected via the calculation unit (13),
3. The power system according to claim 2 , wherein the reverse power relay unit (12) and the sensor current transformer (11) are also connected via the calculation unit (13) .
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