JP7678745B2 - Under-frequency relays and power systems - Google Patents
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Description
本発明は、周波数低下リレー及び電力系統に関する。 The present invention relates to an under-frequency relay and a power system.
近年の自然災害による大規模停電を契機に電力系統におけるレジリエンス強化の重要性が再認識されている。一方、脱炭素化の要請の高まりを背景に再生可能エネルギー電源の主力電源化が期待されている。周知のように再生可能エネルギー電源は電力系統の慣性を損なう電源であり、再生可能エネルギー電源を電力系統に連系させた場合に電力系統における電源周波数の安定性が低下する。 The importance of strengthening the resilience of power grids has been reaffirmed in the wake of large-scale power outages caused by natural disasters in recent years. Meanwhile, with growing demands for decarbonization, there are hopes that renewable energy sources will become the main source of power. As is well known, renewable energy sources are sources that undermine the inertia of power grids, and when renewable energy sources are connected to power grids, the stability of the power grid frequency decreases.
非特許文献1には、再生可能エネルギー電源等の多様な系統条件を考慮した電源周波数の安定化技術として、周波数低下リレーの整定方法が開示されている。なお、この周波数低下リレーは、大規模な電源脱落等により電源周波数が大幅に低下した場合に負荷を電力系統から遮断する遮断器であり、電力系統の電源周波数を本来の周波数に回復させる。
Non-Patent
一方、変電所におけるインテリジェント機器の通信プロトコルを定義する国際規格としてIEC61850がある。このIEC61850は、国際電気標準会議の技術委員会がとりまとめた技術基準であり、インテリジェント機器の種別に応じた内容の通信プロトコルが規定されている。 On the other hand, IEC 61850 is an international standard that defines the communication protocols for intelligent equipment in substations. IEC 61850 is a technical standard compiled by the Technical Committee of the International Electrotechnical Commission, and specifies communication protocols that correspond to the type of intelligent equipment.
ところで、現時点ではIEC61850に準拠した周波数低下リレーは開発されていない。今後、再生可能エネルギー電源の主力電源化が進むことを考慮すると、IEC61850に準拠した周波数低下リレーを早期に開発して、周波数低下リレーの汎用性を高める必要がある。周波数低下リレーの汎用性を高めることによって、再生可能エネルギー電源の主力電源化がより一層促進されることが期待される。 However, at present, no under-frequency relays that comply with IEC 61850 have been developed. Considering that renewable energy sources will increasingly become the main power source in the future, it is necessary to develop under-frequency relays that comply with IEC 61850 as soon as possible to increase the versatility of under-frequency relays. It is expected that increasing the versatility of under-frequency relays will further promote the use of renewable energy sources as the main power source.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、IEC61850に準拠した周波数低下リレー及び電力系統を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide an under-frequency relay and power system that comply with IEC 61850.
上記目的を達成するために、本発明では、周波数低下リレーに係る第1の解決手段として、IEC61850の通信プロトコルに準拠した要求信号を系統制御装置から受信することにより下位系統の上位系統との連系を解除する、という手段を採用する。 To achieve the above objective, the present invention employs, as a first solution for the under-frequency relay, a means for disconnecting a lower system from a higher system by receiving a request signal conforming to the IEC 61850 communication protocol from a system control device.
本発明では、周波数低下リレーに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記下位系統及び前記上位系統を構成する各種機器のうち非制御対象の機器の機能及び自身の高性能電子装置の機能をIEC61850の規定に基づいてモデル化したモデル化情報を記憶する情報モデル部を備える、という手段を採用する。 The present invention employs, as a second solution relating to the frequency down relay, a means in which the first solution described above is provided with an information model unit that stores modeling information that models the functions of non-controlled devices among the various devices that make up the lower system and the upper system, and the functions of the device's own high-performance electronic device, based on the provisions of IEC 61850.
本発明では、周波数低下リレーに係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記モデル化情報には、前記下位系統の連系解除を支配する単独運転機能モデル化部及び解除しきい値である整定値が含まれる、という手段を採用する。 The present invention adopts a third solution related to the under-frequency relay, which is the second solution described above, in which the modeling information includes an islanding function modeling section that governs the disconnection of the lower system and a setting value that is the disconnection threshold.
本発明では、周波数低下リレーに係る第4の解決手段として、上記第1~第3のいずれかの解決手段において、前記下位系統は、再生可能エネルギー電源を備える、という手段を採用する。 The present invention employs a fourth solution related to the under-frequency relay, which is any one of the first to third solutions described above, in which the lower system is equipped with a renewable energy power source.
本発明では、周波数低下リレーに係る第5の解決手段として、上記第1~第4のいずれかの解決手段において、前記通信プロトコルに準拠して相互通信するリレー本体と高性能電子装置とによって構成される、という手段を採用する。 The present invention employs a fifth solution for a frequency down relay, which is any of the first to fourth solutions described above, in which the relay is composed of a relay main body and a high-performance electronic device that communicate with each other in accordance with the communication protocol.
本発明では、電力系統に係る解決手段として、上記第1~第5のいずれかの解決手段に係る周波数低下リレーを前記下位系統と前記上位系統との間に備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a solution for the power system, a frequency down relay according to any one of the first to fifth solutions is provided between the lower system and the upper system.
本発明によれば、IEC61850に準拠した周波数低下リレー及び電力系統を提供することが可能である。 The present invention makes it possible to provide an under-frequency relay and power system that comply with IEC 61850.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
最初に、本実施形態における電力系統Aについて説明する。この電力系統Aは、電力を需要者の受電設備に供給するための電力システムであり、発電、変電、送電、配電を統合したものである。電力系統Aは、特定の電力電事業者によって運用管理が行われるが、一般的に、特定の電力電事業者とは異なる電力事業者が運用管理する再生可能エネルギー電源が連系している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the power system A in this embodiment will be described. This power system A is a power system for supplying power to the power receiving equipment of a consumer, and integrates power generation, power transformation, power transmission, and power distribution. The power system A is operated and managed by a specific power utility, but generally, renewable energy sources operated and managed by a power utility different from the specific power utility are interconnected.
このような電力系統Aは、図1に示すように、主系統1、2つの変圧器2a,2b、2本の第1母線3a,3b、6本の負荷フィーダ4a~4f、6つの周波数低下リレー5a~5f、6つの下位系統6a~6f及び系統制御装置7を備えている。なお、これら各構成要素のうち、主系統1、2つの変圧器2a,2b及び2本の第1母線3a,3bは、本発明の上位系統を構成している。
As shown in Figure 1, such a power system A includes a
ここで、これら各構成要素のうち、6つの下位系統6a~6f以外の構成要素は、電力系統Aを主体的に管理運用する特定の電力電事業者によって管理運用される。これに対して、6つの下位系統6a~6fは、このような特定の電力電事業者とは異なる電力事業者によって主に管理運用される。
Of these components, the components other than the six
主系統1は、上記電力電事業者が独占的に運用管理する発電所や送配電網からなり、電力系統Aの主な構成要素である。この主系統1には火力発電所、水力発電所及び原子力発電所等、従来から発電所として知られている電気設備が含まれている。このような主系統1は、従来から国内各地で電力事業を行っている旧一般電気事業者(つまり特定の電力電事業者)によって運用管理されている。
The
2つの変圧器2a,2bは、主系統1と第1母線3a,3bとの間に設けられている。すなわち、一方の変圧器2aは、一方の入出力端が主系統1と接続され、他方の入出力端が一方の第1母線3aに接続されている。また、他方の変圧器2bは、一方の入出力端が主系統1と接続され、他方の入出力端が他方の第1母線3bと接続されている。このような変圧器2a,2bは、主系統1と第1母線3a,3bとの間で送受電される電力の電圧を変換する電力機器である。
The two
一般に、主系統1の電力(主系統電力)の電圧(主系統電圧)は、第1母線3a,3bの電力(第1系統電力)の電圧(第1系統電圧)よりも高い。系統電力の潮流が主系統1から第1母線3a,3bの場合、各変圧器2a,2bは、主系統電力の主系統電圧を降圧して第1電圧に変換する。一方、系統電力の潮流が第1母線3a,3bから主系統1の場合、各変圧器2a,2bは、第1系統電力の第1系統電圧を昇圧して主系統電圧に変換する。
In general, the voltage (main system voltage) of the power (main system power) of the
2本の第1母線3a,3bは、2つの変圧器2a,2bに対応して設けられた電線である。すなわち、一方の第1母線3aは、一方の変圧器2aにおける他方の入出力端に接続され、他方の第1母線3bは、他方の変圧器2bにおける他方の入出力端に接続されている。このような第1母線3a,3bは、6本の負荷フィーダ4a~4fを2つの変圧器2a,2bに対応して2系統に集約させる。
The two
6本の負荷フィーダ4a~4fは、6つの下位系統6a~6fを変圧器2a,2b及び第1母線3a,3bを介して主系統1に連系させるための配電線(接続線)であり、6つの下位系統6a~6fに対応して設けられている。すなわち、第1の負荷フィーダ4aは、第1の下位系統6aに対応して設けられており、一端が一方の第1母線3aに接続され、他端が第1の下位系統6aに接続されている。
The six
第2の負荷フィーダ4bは、第2の下位系統6bに対応して設けられており、一端が一方の第1母線3aに接続され、他端が第2の下位系統6bに接続されている。第3の負荷フィーダ4cは、第3の下位系統6cに対応して設けられており、一端が一方の第1母線3aに接続され、他端が第3の下位系統6cに接続されている。
The
また、第4の負荷フィーダ4dは、第4の下位系統6dに対応して設けられており、一端が一方の第2母線3bに接続され、他端が第4の下位系統6dに接続されている。第5の負荷フィーダ4eは、第5の下位系統6eに対応して設けられており、一端が一方の第2母線3bに接続され、他端が第5の下位系統6eに接続されている。さらに、第6の負荷フィーダ4fは、第6の下位系統6fに対応して設けられており、一端が一方の第2母線3bに接続され、他端が第6の下位系統6fに接続されている。
The
周波数低下リレー5a~5fは、IEC61850に準拠したデジタルリレーであり、下位系統6a~6fに対応して負荷フィーダ4a~4fの途中に各々設けられている。すなわち、周波数低下リレー5a~5fは、電力系統Aにおいて下位系統6a~6fと上位系統(主系統1、変圧器2a,2b及び第1母線3a,3b)との間に設けられている。
The under-
第1の周波数低下リレー5aは、第1の下位系統6aに対応して第1の負荷フィーダ4aの途中に設けられている。第2の周波数低下リレー5bは、第2の下位系統6bに対応して第2の負荷フィーダ4bの途中に設けられている。第3の周波数低下リレー5cは、第3の下位系統6cに対応して第3の負荷フィーダ4cの途中に設けられている。
The first under-
第4の周波数低下リレー5dは、第4の下位系統6dに対応して第4の負荷フィーダ4dの途中に設けられている。第5の周波数低下リレー5eは、第5の下位系統6eに対応して第5の負荷フィーダ4eの途中に設けられている。第6の周波数低下リレー5fは、第6の下位系統6fに対応して第6の負荷フィーダ4fの途中に設けられている。
The fourth down frequency relay 5d is provided in the middle of the
このような各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の系統周波数に基づいて下位系統6a~6fの第1母線3a,3bへの連系/非連系(つまり主系統1への連系/非連系)を設定する。詳細について後述するが、各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の系統周波数の変化率(周波数変化率)を検出する機能を備え、当該周波数変化率と予め記憶した整定値DOとに基づいて負荷フィーダ4a~4fにおける一端と他端との接続状態を導通状態(ON状態)/非道通状態(OFF状態)に切換設定する。
Each of these under-
すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の周波数変化率が整定値DOの範囲にある状態では、負荷フィーダ4a~4fを道通状態(ON状態)に設定することにより、下位系統6a~6fを主系統1、変圧器2a,2b及び第1母線3a,3bから構成される上位系統に連系させる。
In other words, when the rate of change of the frequency of the first system power is within the range of the set value DO, the under-
一方、各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の周波数変化率が整定値DOの範囲を逸脱する状態では、負荷フィーダ4a~4fを非道通状態(OFF状態)に制御することにより、下位系統6a~6fを上位系統に対して非連系状態とする。このような各周波数低下リレー5a~5fの整定値DOは、下位系統6a~6fの上位系統への連系解除を支配する解除しきい値である。
On the other hand, when the rate of change of the frequency of the first system power deviates from the range of the set value DO, each of the under-
このような各周波数低下リレー5a~5fは、外部制御機能を有する電力遮断装置でもある。すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、上述した周波数変化率と整定値DOとに基づく自律的な導通状態(ON状態)/非道通状態(OFF状態)の切換設定に加え、系統制御装置7から受信した要求信号S1に基づいて導通状態(ON状態)/非道通状態(OFF状態)の切換制御を行う。
Each of these under-
詳細については後述するが、各周波数低下リレー5a~5fは、系統制御装置7との間でIEC61850に準拠した通信プロトコル(IEC61850通信プロトコル)に従って双方向通信を行う通信機能を備えており、上記IEC61850通信プロトコルに基づいて系統制御装置7で生成された要求信号S1を受信する。
Although details will be described later, each of the under-
第1の周波数低下リレー5aは、上記IEC通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第1の下位系統6aの主系統1への連系/非連系を制御する。第2の周波数低下リレー5bは、上記IEC61850通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第2の下位系統6bの主系統1への連系/非連系を制御する。第3の周波数低下リレー5cは、上記IEC通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第3の下位系統6cの主系統1への連系/非連系を制御する。
The first frequency down
第4の周波数低下リレー5dは、上記IEC通信61850プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第4の下位系統6dの主系統1への連系/非連系を制御する。第5の周波数低下リレー5eは、上記IEC61850通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第5の下位系統6eの主系統1への連系/非連系を制御する。第6の周波数低下リレー5fは、上記IEC61850通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第6の下位系統6fの主系統1への連系/非連系を制御する。
The fourth frequency down relay 5d controls whether the
このような6つの周波数低下リレー5a~5fは、各々に図2に示す機能構成要素つまり遮断器5g、変圧器5h、アナログ入出力部5i、通信部5j、情報モデル部5k、周波数低下リレー演算部5m及びデジタル入出力部5nを備える。なお、これら各構成要素のうち、アナログ入出力部5i、通信部5j、情報モデル部5k、周波数低下リレー演算部5m及びデジタル入出力部5nは、図示するようにIED(Intelligent Electronic Device:高性能電子装置)を構成している。このIEDは、IEC61850の規定に準拠した仕様を備える。
Each of these six under-
遮断器5gは、負荷フィーダ4a~4fの途中部位に設けられ、デジタル入出力部5nから入力される切換信号に基づいて負荷フィーダ4a~4fにおける一端と他端との接続をON/OFFする。すなわち、この遮断器5gは、導通状態において下位系統6a~6fを第1母線3a,3b(主系統1)に対して連系状態とし、また解放状態において下位系統6a~6fを第1母線3a,3b(主系統1)に対して非連系状態に切り替える。
The
変圧器5hは、入力端が負荷フィーダ4a~4fにおける第1母線3a,3b側、つまり遮断器5gの上流側に接続されており、負荷フィーダ4a~4f(つまり第1系統)の第1系統電圧を降圧してアナログ入出力部5iに出力する。すなわち、この変圧器5hは、第1系統電圧をIEC61850に準拠したIEDが取り扱うことができる電圧(計測用信号)に低下させるものである。
The input end of the
アナログ入出力部5iは、計測用信号を受け入れるインタフェース回路である。このアナログ入出力部5iは、アナログ信号である計測用信号を周波数低下リレー演算部5mが取扱うことができるデジタル信号に変換し、当該変換によって生成された計測用データを周波数低下リレー演算部5mに出力する。
The analog input/
通信部5jは、系統制御装置7との間でIEC61850通信プロトコルに準拠した通信を行う機能構成要素であり、例えばIEC61850通信プロトコルに準拠した要求信号S1を受信する。この通信部5jは、要求信号S1として系統制御装置7から受信した各種の要求を情報モデル部5kあるいはデジタル入出力部5nに出力する。
The
情報モデル部5kは、電力系統Aを構成する各種機器のうち非制御対象の機器の機能及びIEDの機能をIEC61850の規定に基づいてモデル化したモデル化情報を記憶する記憶部である。この情報モデル部5kは、周波数低下リレー演算部5mの要求に応じてモデル化情報を周波数低下リレー演算部5mに出力する。
The
詳細については後述するが、上記モデル化情報には、IEC61850で実装が必須とされているLogical Node / DataObject(LN/DO)及び周波数変化率リレーのためにIEC61850通信プロトコルで規定されている「Logical Node」 である「PFRC」が複数個含まれる。このPFRCには,周波数低下リレー演算部5mで用いる整定値DOが含まれる。
The modeling information includes multiple Logical Nodes/Data Objects (LN/DO) that are required to be implemented by IEC 61850, and "PFRCs" that are "Logical Nodes" defined in the IEC 61850 communication protocol for frequency rate of change relays, as described in detail below.
This PFRC includes the setting value DO used in the under-frequency
周波数低下リレー演算部5mでは、PFRC毎に異なる演算方法で求められた周波数変化率と整定値DOの比較処理がPFRCの個数分同時並列で実行される。切換制御信号の出力の要否は、同時並列で行われる周波数変化率と整定値DOの比較処理結果の論理演算により最終的に決定される。
In the frequency reduction
周波数低下リレー演算部5mは、アナログ入出力部5iから入力される計測用データに基づいて主系統電力及び第1系統電力の系統周波数における変化率(周波数変化率)を演算し、当該周波数変化率と情報モデル部5kから取得した整定値DOとに基づいて遮断器5gを導通状態から開放状態に切換えるか否かを判定する。この周波数低下リレー演算部5mは、遮断器5gの導通状態から開放状態への切換を判定すると、当該切換を示す切換要求信号を生成してデジタル入出力部5nに出力する。
The frequency down
デジタル入出力部5nは、デジタル信号である切換制御信号を遮断器5gを駆動することができる切換信号に変換するインタフェース回路である。このデジタル入出力部5nは、周波数低下リレー演算部5mから入力される切換制御信号、または通信部5jから入力される切換要求に基づいて切換信号を生成し、当該切換信号を遮断器5gに出力することにより当該遮断器5gを直接操作する。
The digital input/
また、このデジタル入出力部5nは、遮断器5gの動作状態を示す信号(切換状態信号)を遮断器5gから取得する。デジタル入出力部5nは、上記切換状態信号を情報モデル部5kに出力する。情報モデル部5kでは、切換状態信号に基づいて遮断器5gの動作状態を記憶する。
The digital input/
6つの下位系統6a~6fは、負荷フィーダ4a~4f、第1母線3a,3b及び変圧器2a,2bを介して主系統1に連系する発電設備である。すなわち、第1の下位系統6aは、第1の負荷フィーダ4a、一方の第1母線3a及び一方の圧器2aを介して主系統1に連系する。第2の下位系統6bは、第2の負荷フィーダ4a、一方の第1母線3a及び一方の圧器2aを介して主系統1に連系する。第3の下位系統6cは、第3の負荷フィーダ4c、一方の第1母線3a及び一方の圧器2aを介して主系統1に連系する。
The six
また、第4の下位系統6dは、第4の負荷フィーダ4d、他方の第1母線3b及び他方の圧器2bを介して主系統1に連系する。第5の下位系統6eは、第5の負荷フィーダ4e、他方の第1母線3b及び他方の圧器2bを介して主系統1に連系する。第6の下位系統6fは、第6の負荷フィーダ4f、他方の第1母線3b及び他方の圧器2bを介して主系統1に連系する。
Furthermore, the
これら下位系統6a~6fは、図示するように、各々に発電装置、PCS(Power Conditioning Subsystem)、負荷及び第2母線を備えている。発電装置は、風力発電機や太陽電池等の再生可能エネルギー電源である。PCSは、発電装置が発電した直流電力を交流に変換する。
As shown in the figure, each of these
PCSは、第2母線に接続されており、再エネ電源及び発電装置の各電力を第1母線3a,3bの第1系統電力に変換し、下位系統電力として第2母線に出力するパワーコンディショナである。負荷は、第2母線に接続されており、第1系統電力あるいは下位系統電力を消費する電力消費機器である。
The PCS is a power conditioner connected to the second busbar, which converts the power of the renewable energy power source and the power generation device into the first system power of the
このような6つの下位系統6a~6fは、自身の発電状態を示す状態信号S2を系統制御装置7に出力する。すなわち、第1の下位系統6aのPCSは、自身の発電装置の動作状態を示す第1の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第2の下位系統6bのPCSは、自身の発電装置の動作状態を示す第2の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第3の下位系統6cのPCSは、自身の発電装置の動作状態を示す第3の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。
These six lower-
また、第4の下位系統6dのPCSは、自身の再エネ電源及び発電装置の動作状態を示す第2の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第5の下位系統6eのPCSは、自身の再エネ電源及び発電装置の動作状態を示す第5の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第6の下位系統6fのPCSは、自身の再エネ電源及び発電装置の動作状態を示す第6の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。
The PCS of the fourth lower-
系統制御装置7は、このような状態信号S2に基づいて要求信号S1を生成し、当該要求信号S1を各周波数低下リレー5a~5fに送信することにより各周波数低下リレー5a~5fを制御する。詳細については後述するが、この系統制御装置7は、状態信号S2に基づいてIEC通信プロトコルに準拠した要求信号S1を生成し、当該要求信号S1をIEC通信プロトコルに準拠した手順で各周波数低下リレー5a~5fに送信する。
The
例えば、系統制御装置7は、状態信号S2に基づいて下位系統6a~6fのいずれかの発電が停止したこと又はその予兆を検知すると、当該停止した発電(電源脱落)の発電量(脱落量)に応じた負荷を主系統1から切り離す要求信号S1を生成する。すなわち、系統制御装置7は、脱落量と同程度の電力消費量の負荷を第1母線3a,3bから切り離すことによって、主系統電力及び第1系統電力の系統周波数を正常範囲に維持させる。
For example, when the
このような系統制御装置7は、図3に示すようにデータ取得部7a、特性生成部7b、制御部7c及び通信部7dを備える。また、制御部7cは、図示するように制御対象選定部7e及び調整部7fを備えている。
As shown in FIG. 3, such a
データ取得部7aは、状態信号S2に基づいて各下位系統6a~6fにおける再エネ電源の発電出力(再エネ出力)をリアルタイムで取得する。このデータ取得部7aは、各下位系統6a~6fの発電出力の合計値を演算する。また、このデータ取得部7aは、状態信号S2に基づいて各下位系統6a~6fの負荷で消費される電力(負荷電力)をリアルタイムで取得する。
The
特性生成部7bは、データ取得部7aが取得した各下位系統6a~6fの発電出力に基づいて、電力系統Aの系統電力における周波数変化率に応じた再エネ電源の脱落量を示す再エネ脱落特性を生成する。この再エネ脱落特性は、横軸が系統電力の周波数変化率であり、縦軸が再エネ電源の脱落量を示すグラフであり、周波数変化率が大きくなるにつれて脱落量も大きくなり、周波数変化率がある値に達すると脱落量が飽和するという特徴を有している。
The
制御部7cは、特性生成部7bが生成した再エネ脱落特性に基づいて要求信号S1を生成する。すなわち、この制御部7cは、再エネ脱落特性に合わせて脱落量と同程度の負荷電力を主系統1から切り離すように要求信号S1を生成する。このような制御部7cは、制御対象選定部7e及び調整部7fを備えている。
The
制御対象選定部7eは、データ取得部7aが取得した各下位系統6a~6fの負荷電力に基づいて導通状態から解放状態に切換える周波数低下リレー5a~5fを選定する。例えば、制御対象選定部7eは、再エネ電源の脱落量と同程度の負荷電力となる下位系統6a~6fに接続された周波数低下リレー5a~5fを制御対象として選定する。
The control
調整部7fは、制御対象選定部7eが選定した制御対象の整定値DOを調整する制御指令を生成して通信部7dに出力する。すなわち、調整部7fは、制御対象の整定値DOを調整することにより、制御対象が導通状態から解放状態に切換えるように制御対象を制御する。
The
通信部7dは、各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jとの間でIEC61850通信プロトコルに準拠した通信を行う機能構成要素である。この通信部7dは、調整部7fから入力される制御指令に基づいてIEC61850通信プロトコルに準拠した要求信号S1を生成し、各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信する。
The
なお、この通信部7dは、各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jから整定値DO等のモデル化情報を受信して調整部7fに出力する。調整部7fでは、各周波数低下リレー5a~5fから取得したモデル化情報をも参照して制御指令を生成する。すなわち、系統制御装置7は、IEC61850通信プロトコルに準拠した双方向通信によって各周波数低下リレー5a~5fの整定値DOの取得と書換えを行う。
The
次に、本実施形態に係る電力系統Aの動作、特に系統制御装置7と周波数低下リレー5a~5fとの協働による下位系統6a~6fの連系解除動作について、図4を参照して詳しく説明する。
Next, the operation of the power system A according to this embodiment, in particular the operation of disconnecting the lower-
ここで、各周波数低下リレー5a~5fは、周波数低下リレー演算部5mが算出した主系統電力(第1系統電力)の周波数変化率と情報モデル部5kに予め記憶された整定値DOとに基づく判断処理によって遮断器5gを導通状態から開放状態に自律的に切換える。すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、主系統電力(第1系統電力)の系統周波数が異常にならないように各下位系統6a~6fの主系統1への連系を解除する。
Here, each of the under-
また、各周波数低下リレー5a~5fは、このような自律動作とは別に、系統制御装置7から受信する各種要求に基づいて遮断器5gを導通状態から開放状態に切換える。すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、IEC61850通信プロトコルに準拠した各種要求に基づく系統制御装置7による制御の下で各下位系統6a~6fの主系統1への連系を解除する。
In addition to this autonomous operation, each of the under-
例えば、各周波数低下リレー5a~5fに予め設定された設定値DOを取得する場合、系統制御装置7は、図4(a)に示すように各周波数低下リレー5a~5fに整定値取得要求を送信する。この整定値取得要求は、各周波数低下リレー5a~5fのモデル化情報に含まれている設定値DOの送信を各周波数低下リレー5a~5fに対して指示する要求信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「GetDataValues」または「Report」を用いて通信部7dから各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信される。
For example, when acquiring the preset setting value DO of each of the under-
各周波数低下リレー5a~5fは、上記整定値取得要求を通信部5jで受信すると、情報モデル部5kから設定値DOを取得し、整定値報告を系統制御装置7に送信する。この整定値報告は、モデル化情報の一部として情報モデル部5kに記憶されている設定値DOを含む信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「GetDataValues response+」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。
When each of the under-
また、各周波数低下リレー5a~5fの設定値DOを書換える場合、系統制御装置7は、図4(b)に示すように各周波数低下リレー5a~5fに対して整定値書換要求を送信する。この整定値書換要求は、各周波数低下リレー5a~5fの設定値DOの書換えさせる要求信号であり、設定値DOの更新値が含まれている。系統制御装置7の通信部7dは、このような整定値書換要求をIEC61850通信プロトコルに規定された「SetDataValues」を用いて各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信する。
When rewriting the set value DO of each under-
各周波数低下リレー5a~5fは、上記整定値書換要求を通信部5jで受信すると、受信報告を系統制御装置7に送信する。この受信報告は、整定値書換要求を正常に受信したことを系統制御装置7に報告するものであり、IEC61850通信プロトコルに規定された「SetDataValues response+」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。
When each of the frequency down relays 5a to 5f receives the above-mentioned setting value rewrite request via the
そして、上記受信報告の送信が完了すると、各周波数低下リレー5a~5fは、情報モデル部5kに記憶された設定値DOを整定値書換要求の更新値に書き換える。そして、各周波数低下リレー5a~5fは、この書換えが完了すると、書換完了報告を系統制御装置7に送信する。この書換完了報告は、更新値及び書換時刻等を含む信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Report」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。
When the transmission of the reception report is completed, each of the frequency down relays 5a to 5f rewrites the set value DO stored in the
ここで、系統制御装置7は、状態信号S2に基づいて制御対象を特定すると、制御対象のみに整定値書換要求を送信して情報モデル部5kの設定値DOを整定値書換要求の更新値に書き換えさせる。そして、この書換の結果、制御対象の周波数低下リレー演算部5mが主系統電力(第1系統電力)の周波数変化率と情報モデル部5kの更新値とに基づいて遮断器5gを導通状態から開放状態に切換える。
Here, when the
さらに、各周波数低下リレー5a~5fを強制的に作動させる場合、系統制御装置7は、図4(c)に示すように各周波数低下リレー5a~5fに対して切換要求を送信する。この切換要求は、各周波数低下リレー5a~5fにおける遮断器5gを導通状態から遮断状態に移行させる要求信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Operate」、「GOOSE」または「R-GOOSE」を用いて各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信する。
Furthermore, when each of the under-
各周波数低下リレー5a~5fは、「Operate」による上記切換要求を通信部5jで受信した場合のみ、受信報告を系統制御装置7に送信する。この受信報告は、切換要求を正常に受信したことを系統制御装置7に報告するものであり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Operate response+」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。
Each of the frequency down relays 5a to 5f transmits a reception report to the
上記受信報告の送信が完了すると、各周波数低下リレー5a~5fは、デジタル入出力部5nで切換要求に基づいて切換信号を生成する。そして、各周波数低下リレー5a~5fは、上記切換信号を遮断器5gに出力することにより、遮断器5gを導通状態から遮断状態に切換える。
When the transmission of the reception report is completed, each of the down-
そして、各周波数低下リレー5a~5fは、このような遮断器5gの切換えが完了すると、切換完了報告を系統制御装置7に送信する。この切換完了報告は、切換時刻等を含む信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Report」、「GOOSE」または「R-GOOSE」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。
When the switching of the
このような電力系統A及び周波数低下リレー5a~5fによれば、IEC61850通信プロトコルに準拠した系統制御装置7と各周波数低下リレー5a~5fとの通信によって各周波数低下リレー5a~5fを制御することができる。したがって、本実施形態によれば、IEC61850に準拠した周波数低下リレー5a~5f及び電力系統Aを提供することが可能である。
With such power system A and under-
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。例えば、上記実施形態では各周波数低下リレー5a~5fにおけるIED(高性能電子装置)を一対の装置として構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図5に示すようにIED(高性能電子装置)を2つの装置によって構成し、当該2つの装置の相互通信によって上記実施形態のIEDと同様な機能を実現してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are possible. For example, in the above embodiment, the IED (high performance electronic device) in each of the frequency down relays 5a to 5f is configured as a pair of devices, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the IED (high performance electronic device) may be configured with two devices, and the same functions as the IED in the above embodiment may be realized by mutual communication between the two devices.
図5に示す構成例では、周波数低下リレー5a’~5f’(リレー本体)を遮断器5g、変圧器5h、またアナログ入出力部5i、通信部5j、情報モデル部5k及びデジタル入出力部5nを含むMUから構成し、このような周波数低下リレー5a’~5f’とは別体の装置として通信部8a、情報モデル部8b及び演算部8cを含むIED8(高性能電子装置)を構成している。周波数低下リレー5a’~5fの通信部5jとIED8の通信部8aとは、IEC61850通信プロトコルに準拠した通信を行う。
In the configuration example shown in FIG. 5, the under-
最後に、上述した情報モデル部5k,8bについて、図6を参照して補足説明する。情報モデル部5k,8bは、各々に単独運転検出能動方式モデル化部M1、単独運転検出受動方式1モデル化部M2及び単独運転検出能動方式2モデル化部M3を備える。これら単独運転検出能動方式モデル化部M1、単独運転検出受動方式1モデル化部M2及び単独運転検出能動方式2モデル化部M3は、情報モデル部5k,8bに1あるいは複数設けられる。
Finally, the above-mentioned
単独運転検出能動方式モデル化部M1は、図示するように4つのPFRC1~PFRC4を備えており、4つの周波数変化率としきい値の比較結果に基づいて切替制御を行う。一方、単独運転検出受動方式1モデル化部M2は、単一のPFRC5を備え、単独運転検出能動方式2モデル化部M3は単一のPFRC6を備える。
The active islanding detection modeling unit M1 has four
このような単独運転検出受動方式1モデル化部M2及び単独運転検出能動方式2モデル化部M3は、各々に一つの周波数変化率としきい値の比較結果に基づいて切替制御を行う。なお、このような情報モデル部5k,8bを構成する各PFRC1~6は、各々に個別に周波数変化率の演算方法と整定値DOの設定とが可能である。
The islanding detection
A 電力系統
S1 要求信号
S2 状態信号
1 主系統
2a,2b 変圧器
3a,3b 第1母線
4a~4f 負荷フィーダ
5a~5f 周波数低下リレー
5g 遮断器
5h 変圧器
5i アナログ入出力部
5j 通信部
5k 情報モデル部
5m 周波数低下リレー演算部
5n デジタル入出力部
6a~6f 下位系統
7 系統制御装置
7a データ取得部
7b 特性生成部
7c 制御部
7d 通信部
7e 制御対象選定部
7f 調整部
8 IED
8a 通信部
8b 情報モデル部
8c 周波数低下リレー演算部
A Power system S1 Request signal
Claims (4)
前記下位系統及び前記上位系統を構成する各種機器のうち非制御対象の機器の機能及び自身の高性能電子装置の機能をIEC61850の規定に基づいてモデル化したモデル化情報を記憶する情報モデル部を備え、
前記モデル化情報には、前記下位系統の連系解除を支配する単独運転機能モデル化部及び解除しきい値である整定値が含まれ、
IEC61850の通信プロトコルに準拠した整定値書換要求を前記系統制御装置から受信することにより前記整定値を書き換える、
ことを特徴とする周波数低下リレー。 By receiving a request signal conforming to the IEC 61850 communication protocol from the system control device, the lower system is disconnected from the upper system ;
an information model unit that stores modeling information obtained by modeling functions of non-controllable devices among various devices constituting the lower system and the upper system and functions of its own high-performance electronic device based on the provisions of IEC 61850;
The modeling information includes an islanding function modeling unit that governs the disconnection of the lower system and a setting value that is a disconnection threshold value,
rewriting the setting value by receiving a setting value rewrite request conforming to the IEC 61850 communication protocol from the system control device;
2. An under-frequency relay comprising:
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