CN112313868A - 独立运转控制系统 - Google Patents

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Abstract

独立运转控制系统具备上位断路器(5)、下位断路器(8)、逆变器(10)、电池(12)、电线(7)、多个开闭器(16)、多个负载(2)、控制器(3)。控制器(3)持续地接收电池(12)的SOC相关值。控制器(3)在执行独立运转的过程中，在SOC相关值比第1阈值高的期间中，向多个开闭器(16)发送第1模式的开闭信号。控制器(3)在执行独立运转的过程中，在SOC相关值是第1阈值以下且比低于第1阈值的第2阈值高的期间中，向多个开闭器(16)发送第2模式的开闭信号。第2模式的开闭信号规定的负载连接数比第1模式的开闭信号规定的负载连接数少且是1以上。

Description

独立运转控制系统
技术领域
本发明涉及逆变器装置用的独立运转控制系统。
背景技术
专利文献1公开了一种直流侧与电池连接、交流侧与电力系统并网的电力转换装置。该电力转换装置在电力系统发生了异常的情况下，将其运转状态从与电力系统并网的并网运转状态向从电力系统解列的独立运转状态切换。在独立运转状态下，该电力转换装置将电池的电力向负载供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019－041547号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1所记载的电力转换装置在独立运转状态下将电池的电力向全部负载供给。因此，在电池的剩余容量不充分的情况下，不能长时间地持续向重要的负载的电力供给。
本发明是为了解决上述问题而做出的。本发明的目的是提供一种在独立运转状态下能够长时间地持续向重要的负载的电力供给的独立运转控制系统。
用来解决课题的机构
有关本发明的独立运转控制系统的特征在于，具备：上位断路器，与电力系统连接；下位断路器，与上述上位断路器连接；逆变器，与上述下位断路器连接；电池，与上述逆变器连接；电线，一端连接到上述上位断路器与上述下位断路器之间；多个开闭器，并联地与上述电线的另一端连接；多个负载，与上述多个开闭器分别连接；以及控制器，能够向上述上位断路器发送开信号、向上述下位断路器发送闭信号而执行从上述电池向上述多个负载供给电力的独立运转；上述控制器持续地接收上述电池的SOC相关值；在执行上述独立运转的过程中，在上述SOC相关值比第1阈值高的期间中，向上述多个开闭器发送第1模式的开闭信号，将上述多个负载中的2个以上的负载与上述逆变器电连接；在执行上述独立运转的过程中，在上述SOC相关值是上述第1阈值以下且比低于上述第1阈值的第2阈值高的期间中，向上述多个开闭器发送第2模式的开闭信号，将上述多个负载中的1个以上但少于由上述第1模式的开闭信号规定的负载连接数的负载与上述逆变器电连接。
优选的是，向上述多个开闭器发送上述第1模式的开闭信号时，按优先级从高到底的顺序将上述多个负载中的2个以上的负载与上述逆变器电连接；向上述多个开闭器发送上述第2模式的开闭信号时，按优先级从高到底的顺序将上述多个负载中的1个以上的负载与上述逆变器电连接。
发明效果
根据本发明，能够根据独立运转状态下的电池的SOC(State Of Charge，充电状态)相关值来变更与逆变器连接的负载数。因此，在独立运转状态下能够长时间地持续向重要的负载的电力供给。
附图说明
图1是用来说明本发明的实施方式1的独立运转控制系统的结构的图。
图2是用来说明本发明的实施方式1的站点控制器具有功能的图。
图3是表示本发明的实施方式1的开闭模式表的一例的图。
图4是用来说明本发明的实施方式1的选择了第1模式的情况下的负载连接状态的图。
图5是用来说明本发明的实施方式1的选择了第2模式的情况下的负载连接状态的图。
图6是用来说明本发明的实施方式1的选择了第3模式的情况下的负载连接状态的图。
图7是用来说明本发明的实施方式1的站点控制器执行的独立运转时的控制例程的流程图。
图8是表示本发明的实施方式1的站点控制器具有的处理电路的硬件结构例的概念图。
具体实施方式
按照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中，对于相同或对应的部分赋予相同的标号。将该部分的重复说明适当地简略化或省略。
实施方式1.
(整体结构)
图1是用来说明本发明的实施方式1的独立运转控制系统的图。
在图1中，独立运转控制系统具备功率调节器组件1、多个负载2、站点控制器3。
包括逆变器装置的功率调节器组件1与电力系统4连接。上位断路器5的一端经由电线6与电力系统4连接。下位断路器8的一端经由电线7与上位断路器5的另一端连接。逆变器10的交流侧经由电线9与下位断路器8的另一端连接。电池12经由电线11与逆变器10的直流侧连接。作为电池的种类，优选的是锂离子电池、钠硫电池或镍氢电池等大容量的电池。另外，所述的“电线”，是指起到输送电能的作用的电力用电线。
电池12与BMU(Battery Management Unit，电池管理单元)13连接。BMU 13监视电池12的状态。具体而言，BMU 13作为计测电池12的状态量的单元而具备电流传感器(图示省略)、电压传感器(图示省略)及温度传感器(图示省略)。持续地进行BMU 13对于电池12的监视。但是，在本实施方式中所述的持续监视，是不仅包括从传感器不中断地取得连续的信号的动作、还包括以规定的短周期取得传感器的信号的动作的概念。BMU 13将包含通过各传感器的计测得到的信息的蓄电池信息向站点控制器3发送。
电线14的一端和上位断路器5与上述下位断路器8之间的电线7连接。电线14的另一端与并联地分支的多个电线15连接。多个开闭器16与分支的多个电线15分别连接。即，多个开闭器16与电线14的另一端电气地并联连接。在图1所示的例子中，多个开闭器16具备第1开闭器16a、第2开闭器16b、第3开闭器16c。
多个负载2与多个开闭器16分别连接。在图1所示的例子中，第1负载2a与第1开闭器16a连接。第2负载2b与第2开闭器16b连接。第3负载2c与第3开闭器16c连接。
多个负载2包括优先级不同的负载。第1负载2a是优先级最高的负载。第1负载2a例如是站点控制器及BMU等系统的维持所需要的负载。第2负载2b是第1负载2a之后优先级最高的负载。第2负载2b例如是工厂内的通用计算机等业务所需要的负载。第3负载2c是优先级比第2负载2b低的负载。第3负载2c例如是工厂内的照明设备等。
(站点控制器)
接着，参照图2对本实施方式的站点控制器3具有的功能进行说明。
站点控制器3经由信号线与上位断路器5、下位断路器8、逆变器10、BMU 13和多个开闭器16连接。
站点控制器3监视上位断路器5的开闭状态。此外，站点控制器3根据来自外部的能量管理系统(图示省略)的指令或操作者的操作，向上位断路器5发送开闭信号。上位断路器5根据开闭信号切换开闭状态。
站点控制器3监视下位断路器8的开闭状态。此外，站点控制器3根据来自外部的能量管理系统的指令及操作者的操作，向下位断路器8发送开闭信号。下位断路器8根据开闭信号切换开闭状态。
站点控制器3监视逆变器10的运转状态。此外，站点控制器3向逆变器10发送有效电力P[W]的指令值和无效电力Q[var]的指令值。
进而，站点控制器3具备SOC取得部31、运转切换指令部32、开闭模式控制部33。
SOC取得部31从BMU 13持续接收蓄电池信息。蓄电池信息包含SOC相关值。SOC相关值例如是估算出的SOC[％]、电池剩余容量[Ah]、电压值[V]。在本实施方式中，假设SOC相关值是SOC[％]而进行说明。
运转切换指令部32基于手动切换指令、来自外部的EMS的切换指令或基于各种传感器值的计算结果，切换并网运转模式和独立运转模式。
在电力系统4正常工作的情况下，功率调节器组件1以并网运转模式运转。运转切换指令部32向上位断路器5及下位断路器8的两者发送闭信号。此外，运转切换指令部32发送使逆变器10以并网运转模式动作的指令。此外，运转切换指令部32向多个开闭器16发送闭信号。由此，功率调节器组件1成为与电力系统4并网的并网运转状态，向全部的负载2供给电力。
在电力系统4出现异常的情况下，例如在检测到电力系统4的电压下降、频率变动的情况下，功率调节器组件1以独立运转模式运转。运转切换指令部32向上位断路器5发送开信号，向下位断路器8发送闭信号。此外，运转切换指令部32发送使逆变器10以独立运转模式动作的指令。由此，功率调节器组件1成为与电力系统4解列的独立运转状态，将从电池12放出的电力向负载2供给。在独立运转状态下，多个开闭器16的开闭状态仍受后述的开闭模式控制部33控制。
开闭模式控制部33进行如下的控制：在独立运转的执行中每当接收到SOC相关值时或周期性地将SOC相关值与多个阈值进行比较，根据其比较结果来切换多个开闭器16的开闭模式。
开闭模式控制部33在SOC相关值比第1阈值高的期间中，向多个开闭器16发送第1模式的开闭信号，将多个负载2中的2个以上的负载与逆变器10电连接。
开闭模式控制部33在SOC相关值为第1阈值以下且比第2阈值高的期间中，向多个开闭器16发送第2模式的开闭信号，将多个负载2中的1个以上但少于由第1模式的开闭信号规定的负载连接数的负载与逆变器10电连接。这里，第2阈值比第1阈值低。
具体地进行说明。开闭模式控制部33具备开闭模式选择部34、开闭信号发送部35和开闭模式表36。
开闭模式选择部34将SOC相关值与多个阈值进行比较。在以下的说明中，多个阈值包括第1阈值、比第1阈值低的第2阈值和比第2阈值低的第3阈值。作为一例，第1阈值是75％，第2阈值是50％，第3阈值是25％。
在开闭模式表36中，对于多个开闭器16预先定义了多个开闭模式。在图3中表示开闭模式的定义例。
开闭模式选择部34在SOC相关值比75％(第1阈值)高的期间中，选择将所有的多个开闭器16设为闭状态的第1模式。
开闭模式选择部34在SOC相关值为75％(第1阈值)以下且比50％(第2阈值)高的期间中，选择将多个开闭器16中的第1开闭器16a及第2开闭器16b设为闭状态的第2模式。
开闭模式选择部34在SOC相关值为50％(第2阈值)以下且比25％(第3阈值)高的期间中，选择仅将多个开闭器16中的第1开闭器16a设为闭状态的第3模式。
开闭模式选择部34在SOC为25％以下的期间中，选择将所有的多个开闭器16设为开状态的第4模式。
开闭信号发送部35按照由开闭模式选择部34选择的模式，向多个开闭器16输出开闭信号。
图4是表示选择了第1模式的情况下的负载2与逆变器10的连接状态的图。开闭信号发送部35向所有的第1开闭器16a、第2开闭器16b、第3开闭器16c发送闭信号。由此，所有的多个负载2与逆变器10电连接。因此，在SOC相关值比75％高的期间中，从电池12向所有的多个负载2供给电力。
图5是表示选择了第2模式的情况下的负载2与逆变器10的连接状态的图。开闭信号发送部35向第1开闭器16a及第2开闭器16b发送闭信号，向第3开闭器16c发送开信号。由此，多个负载2中的优先级较高的第1负载2a及第2负载2b与逆变器10电连接。因此，在SOC相关值为75％以下且比50％高的期间中，从电池12向第1负载2a及第2负载2b供给电力。
图6是表示选择了第3模式的情况下的负载2与逆变器10的连接状态的图。开闭信号发送部35向第1开闭器16a发送闭信号，向第2开闭器16b及第3开闭器16c发送开信号。由此，在多个负载2中，仅优先级最高的第1负载2a与逆变器10电连接。因此，在SOC相关值为50％以下且比25％高的期间中，从电池12向第1负载2a供给电力。
此外，在选择了第4模式的情况下，开闭信号发送部35向所有的第1开闭器16a、第2开闭器16b、第3开闭器16c发送开信号。由此，多个负载2都与逆变器10电气地切断。因此，在SOC相关值为25％以下的期间中，不从电池12向多个负载2供给电力。
(流程图)
接着，参照图7的流程图，对在独立运转模式下站点控制器3执行的控制例程进行说明。本控制例程在电力系统4中发生异常、从并网运转向独立运转切换的情况下执行。
首先，在步骤S100中，站点控制器3向上位断路器5发送开信号。上位断路器5接收开信号而成为开状态。由此，功率调节器组件1与电力系统解列。
在步骤S101中，站点控制器3向下位断路器8发送闭信号。下位断路器8接收闭信号而成为闭状态。由此，成为能够从电池12向多个负载2供给电力的状态。
在步骤S102中，站点控制器3向逆变器10发送独立运转指令。逆变器10接收独立运转指令，以独立运转模式用的设定开始运转。
接着，在步骤S103中，站点控制器3从BMU 13接收SOC相关值。
接着，在步骤S104中，站点控制器3将SOC相关值与第1阈值(75％)进行比较。在SOC相关值比第1阈值高的情况下，向步骤S105的处理前进。另一方面，在SOC相关值比第1阈值低的情况下，向步骤S106的处理前进。
在步骤S105中，站点控制器3向第1开闭器16a、第2开闭器16b和第3开闭器16c发送闭信号。由此，所有的多个负载2与逆变器10电连接。因此，在SOC相关值比75％高的期间中，从电池12向所有的多个负载2供给电力。
在步骤S106中，站点控制器3将SOC相关值与第2阈值(50％)进行比较。在SOC相关值比第2阈值高的情况下，向步骤S107的处理前进。另一方面，在SOC相关值比第2阈值低的情况下，向步骤S108的处理前进。
在步骤S107中，站点控制器3向第1开闭器16a和第2开闭器16b发送闭信号，向第3开闭器16c发送开信号。由此，多个负载2中的优先级较高的第1负载2a及第2负载2b与逆变器10电连接。因此，在SOC相关值为75％以下且比50％高的期间中，从电池12向第1负载2a及第2负载2b供给电力。
在步骤S108中，站点控制器3将SOC相关值与第3阈值(25％)进行比较。在SOC相关值比第3阈值高的情况下，向步骤S109的处理前进。另一方面，在SOC相关值比第3阈值低的情况下，向步骤S110的处理前进。
在步骤S109中，站点控制器3向第1开闭器16a发送闭信号，向第2开闭器16b及第3开闭器16c发送开信号。由此，在多个负载2中，仅优先级最高的第1负载2a与逆变器10电连接。因此，在SOC相关值为50％以下且比25％高的期间中，从电池12向第1负载2a供给电力。
在步骤S110中，站点控制器3向第1开闭器16a、第2开闭器16b和第3开闭器16c发送开信号。由此，多个负载2都与逆变器10电气地切断。因此，在SOC相关值为25％以下的期间中，不从电池12向多个负载2供给电力。
在步骤S111中，判定是否是独立运转模式。在是独立运转模式的情况下，回到步骤S103而继续处理。每当在独立运转的执行中接收到SOC相关值，就执行步骤S104以后的处理。由此，能够根据SOC相关值的变化变更多个开闭器16的开闭模式，长时间地持续向多个负载2中的优先级较高的负载的电力供给。在步骤S111中，在不是独立运转模式的情况下结束本例程。
(效果)
如以上说明那样，根据有关本实施方式的独立运转控制系统，能够根据独立运转状态下的电池12的SOC相关值变更与逆变器10连接的负载数。因此，在独立运转状态下能够长时间地持续向优先级较高的负载的电力供给。相反，对于优先级较低的负载，也能够做出完全不进行供给的选择，能够有效率地利用电池的电力资源。进而，通过变更开闭模式表36的定义，也能够对应负载结构的增设。
另外，在上述的实施方式1的系统中，将第1阈值设为75％，将第2阈值设为50％，但并不限定于此。阈值可以是任意的值。例如，也可以将第1阈值设为50％，将第2阈值设为25％。
此外，在上述实施方式1的系统中，在SOC相关值比第1阈值高的期间中，将所有的多个负载2与逆变器10连接，但并不限定于此。也可以将优先级较高的2个负载(第1负载2a及第2负载2b)与逆变器10连接。同样，在SOC相关值是第1阈值以下且比第2阈值高的期间中，也可以仅将优先级最高的负载(第1负载2a)与逆变器10连接。
此外，在上述实施方式1的系统中，对具备3个开闭器16及3个负载2的结构进行了说明，但开闭器及负载的数量并不限定于此。开闭器及负载的数量只要分别是2以上就可以。
(硬件结构例)
图8是表示上述站点控制器3具有的处理电路的硬件结构例的概念图。上述的各功能由处理电路实现。作为一个形态，处理电路具备至少1个处理器91和至少1个存储器92。作为另一个形态，处理电路具备至少1个专用的硬件93。
在处理电路具备处理器91和存储器92的情况下，各功能由软件、固件、或软件与固件的组合实现。软件及固件的至少一方作为程序记述。软件及固件的至少一方保存在存储器92中。通过处理器91将存储在存储器92中的程序读出并执行，实现各功能。
在处理电路具备专用的硬件93的情况下，处理电路例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器或将它们组合的结构。各功能由处理电路实现。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够各种各样变形而实施。
标号说明
1 功率调节器组件
2、2a、2b、2c 多个负载、第1负载、第2负载、第3负载
3 站点控制器
4 电力系统
5 上位断路器
6、7、9、11、14、15 电线
8 下位断路器
10 逆变器
12 电池
16、16a、16b、16c 多个开闭器、第1开闭器、第2开闭器、第3开闭器
31 SOC取得部
32 运转切换指令部
33 开闭模式控制部
34 开闭模式选择部
35 开闭信号发送部
36 开闭模式表
91 处理器
92 存储器
93 硬件

Claims (2)

1.一种独立运转控制系统，其特征在于，
具备：
上位断路器，与电力系统连接；
下位断路器，与上述上位断路器连接；
逆变器，与上述下位断路器连接；
电池，与上述逆变器连接；
电线，一端连接到上述上位断路器与上述下位断路器之间；
多个开闭器，并联地与上述电线的另一端连接；
多个负载，与上述多个开闭器分别连接；以及
控制器，能够向上述上位断路器发送开信号、向上述下位断路器发送闭信号而执行从上述电池向上述多个负载供给电力的独立运转；
上述控制器持续地接收上述电池的SOC相关值；
在执行上述独立运转的过程中，在上述SOC相关值比第1阈值高的期间中，向上述多个开闭器发送第1模式的开闭信号，将上述多个负载中的2个以上的负载与上述逆变器电连接；
在执行上述独立运转的过程中，在上述SOC相关值是上述第1阈值以下且比低于上述第1阈值的第2阈值高的期间中，向上述多个开闭器发送第2模式的开闭信号，将上述多个负载中的1个以上但少于由上述第1模式的开闭信号规定的负载连接数的负载与上述逆变器电连接。
2.如权利要求1所述的独立运转控制系统，其特征在于，
向上述多个开闭器发送上述第1模式的开闭信号时，按优先级从高到底的顺序将上述多个负载中的2个以上的负载与上述逆变器电连接；
向上述多个开闭器发送上述第2模式的开闭信号时，按优先级从高到底的顺序将上述多个负载中的1个以上的负载与上述逆变器电连接。
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