JP2003250226A - Single operation detection method for distributed power supply - Google Patents
Single operation detection method for distributed power supplyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、系統に接続された
分散電源の系統停止時の単独運転を検出する分散電源の
単独運転検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電力系統の事故停電等による停止
時に需要家のこの種分散電源の単独運転を検出してその
運転を停止するため、本出願人は、例えば特開平10−
248168号公報(H02J 3/38)等に記載さ
れているように、電力系統に系統基本波の非整数倍周波
数の次数間高調波(中間次数調波)の電流を注入し、系
統の電圧,電流の計測信号から注入次数の次数間高調波
の電圧,電流を検出し、この電圧,電流から、系統の注
入次数の次数間高調波のインピーダンス又はアドミタン
スを検出し、これらの変化(変動)から、系統停止時の
分散電源の単独運転を検出する発明を、既に出願してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の単独運転検
出方法においては、3相系統に適用する場合、前記既出
願の明細書,図面等にも記載されているように、注入電
源(中間調波電流注入装置)を3相電源とし、系統各相
に注入次数の次数間高調波の3相電流を注入する必要が
ある。
【0004】したがって、次数間高調波の注入電源とし
て、高価かつ大型の3相電源を要する問題点がある。
【0005】そこで、注入電源を単相電源にしてコスト
ダウン及び小型化を図り、系統の2相間に次数間高調波
を単相注入して系統停止時の分散電源の単独運転を検出
することが考えられるが、この単相注入による具体的な
単独運転の検出手法は発明されておらず、単相注入した
場合には系統のバンクトランス等での相順変化による注
入相と検出相のずれ等が問題となる。
【0006】さらに、注入次数の次数間高調波の電圧,
電流が、系統の負荷変動等による基本波の変動等の影響
を受け、誤検出するおそれもある。
【0007】そして、単独運転の誤検出を極力防止し、
系統正常時に分散電源を系統から誤って切離さないよう
にすることが望まれる。
【0008】本発明は、次数間高調波の単相注入によ
り、系統の相順変化等を気にすることなく、しかも、系
統基本波の変動の影響を受けにくくしてこの変動による
誤検出を確実に防止し、負荷変動の大きい系統等におい
ても、系統停止時にのみ分散電源の単独運転を検出し得
るようにすることを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の分散電源の単独運転検出方法は、分散電
源が接続された系統に系統基本波の非整数倍周波数の次
数間高調波を注入し、系統の注入次数の次数間高調波の
計測に基づき、系統の注入次数の次数間高調波のインピ
ーダンス又はアドミタンスを検出し、系統の注入次数の
次数間高調波の検出インピーダンス又は検出アドミタン
スの変化から、系統停止時の分散電源の単独運転を検出
する分散電源の単独運転検出方法であって、系統に注入
次数の次数間高調波を単相注入し、系統各相の前記注入
次数の次数間高調波の計測された電圧,電流それぞれを
対称成分に分解して前記電圧,前記電流それぞれの正相
分,逆相分を検出し、前記電圧,前記電流の正相分か
ら、系統の注入次数の次数間高調波の正相インピーダン
ス又は正相アドミタンスを、正相演算側の検出インピー
ダンス又は検出アドミタンスとして算出し、前記電圧,
前記電流の逆相分から、系統の注入次数の次数間高調波
の逆相インピーダンス又は逆相アドミタンスを逆相演算
側の検出インピーダンス又は検出アドミタンスとして算
出し、正相演算側の検出インピーダンス又は前記検出ア
ドミタンスの変化からの分散電源の単独運転検出と、逆
相演算側の検出インピーダンス又は前記検出アドミタン
スの変化からの分散電源の単独運転検出とが同時に発生
するときにのみ、分散電源の単独運転を検出する。
【0010】したがって、例えば3相系統であっても次
数間高調波は単相注入すればよく、注入電源として3相
電源より安価かつ小型の単相電源を用いることができ
る。
【0011】つぎに、単相注入に基づく系統各相の注入
次数の次数間高調波の計測された電圧,電流それぞれの
正相分又は逆相分が検出される。
【0012】ところで、負荷変動等により、系統基本波
の正相分の変化量が逆相分の変化量以下になるときは、
系統に注入された次数間高調波の正相分が、逆相分より
系統基本波の変動の影響を受けにくく、逆に、系統基本
波の正相分の変化量が逆相分の変化量より大きくなると
き、換言すれば、系統基本波の逆相分の変化量が正相分
の変化量より小さくなるときは、系統に注入された次数
間高調波の逆相分が正相分より系統基本波の変動を受け
にくいことが判明した。
【0013】このことから、注入次数の次数間高調波の
正相分の変化に基づいて分散電源の単独運転を検出すれ
ば、系統基本波の正相分の変化量が大きいときに、系統
基本波の変動による誤検出が生じ易く、注入次数の次数
間高調波の逆相分の変化に基づいて分散電源の単独運転
を検出すれば、系統基本波の正相分の変化量が小さく、
逆相分の変化量が大きいときに、系統基本波の変動によ
る誤検出が生じ易いことが判明した。
【0014】そして、注入次数の次数間高調波の正相イ
ンピーダンス又は正相アドミタンスの変化からの単独運
転の検出と、注入次数の次数間高調波の逆相インピーダ
ンス又は逆相アドミタンスの変化からの単独運転の検出
とが同時に発生し、正相,逆相のいずれからも分散電源
の単独運転が検出されたときにのみ、分散電源の単独運
転を検出するため、検出が二重化されて系統基本波成分
の変動の影響を極めて受けにくくなり、この変動による
誤検出が確実に防止され、負荷変動の大きい系統等にお
いても、系統停止時にのみ分散電源の単独運転が検出さ
れる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の1形態につき、図
1〜図5を参照して説明する。図1は電力系統の1例で
ある3相配電系統の単線結線図であり、上位系統1に変
電所2の1又は複数の変圧器3の1次側が接続され、各
変圧器3の2次側から遮断器4を介して1又は複数の下
位系統5が分枝状に引出される。
【0016】これらの系統5は、分散電源6を有する需
要家設備7,分散型電源6が設けられていない一般需要
家設備8等の複数の需要家設備が接続される。
【0017】そして、需要家設備7は他の需要家設備と
同様、系統5に引込線9の遮断器10を介して負荷母線
11が接続され、この負荷母線11に各負荷フィーダ1
2の変圧器13を介してそれぞれの負荷が接続される。
【0018】また、負荷母線11に遮断器14が接続さ
れ、この遮断器14に解列用の開閉器15を介して分散
電源6が接続されるとともに、次数間高調波の単相の電
流注入装置16が接続される。
【0019】この電流注入装置16は次数間高調波の単
相の注入電流を出力するインバータ等の安価かつ小型の
単相の電源部17,この電源部17と負荷母線11との
間に設けられた単相注入用の変圧器18により形成され
る。
【0020】また、引込線9の遮断器10より負荷母線
11側に、それぞれ3相の変圧器19及び変流器20が
設けられ、それらの各相の電圧,電流の計測信号が系統
停止検出処理装置21のサンプル・ホールド回路22に
供給される。
【0021】このサンプル・ホールド回路22はタイミ
ング指令部23の一定周波数のサンプリング指令のタイ
ミング信号により、電圧,電流の計測信号をサンプル・
ホールドし、その出力が後段のA/D変換回路24によ
りデジタル信号に変換されて電圧,電流のサンプリング
データとなり、この電圧,電流のサンプリングデータが
演算処理部25に供給される。
【0022】そして、演算処理部25はマイクロコンピ
ュータ等で形成され、そのソフトウェア処理により、両
サンプリングデータの公知のフーリエ変換のデジタルフ
ィルタ演算を実行して電流注入装置16から系統5に注
入された注入次数の次数間高調波を検出し、その変化か
ら、遮断器4が開放する系統停止時の分散電源6の単独
運転を監視して検出する。
【0023】さらに、この単独運転を検出すると、演算
処理部25は開閉器15に解列の指令を供給し、開閉器
15を開放して分散電源6を系統5から切離す。
【0024】ところで、系統正常時は、遮断器4,1
0,14及び開閉器15がいずれも閉成され、上位系統
1の電力が系統5に給電され、系統5は電力供給状態に
ある。
【0025】このとき、分散電源6は系統5に連系して
運転され、その出力は自設備7内で消費されるとともに
余剰分が引込線9を介して系統5に出力される。
【0026】一方、前記の変圧器19,変流器20は、
図1の受電点Pの各相(3相)の電圧,受電点Pの各相
の引込線9の電流を常時計測する。
【0027】そして、演算処理部25がタイミング指令
部23の一定周波数のタイミング信号に同期して電源部
17に周期的に起動指令を出力し、この指令に基づき、
電源部17が前記タイミング信号に同期した1又は複数
の周波数(チャンネル)の次数間高調波の単相の電流を
形成し、これらの単相の注入電流が変圧器18,負荷母
線11,引込線9を介して受電点Pから系統5の適当な
2相間に注入される。
【0028】この注入に基づき、変圧器19,変流器2
0の各相の計測信号には、注入次数の次数間高調波の計
測電圧,計測電流が含まれる。
【0029】つぎに、演算処理部25による単独運転の
検出処理について説明する。まず、系統5の停止により
遮断器4が開放されると、電圧,電流の計測点である受
電点Pからみた系統上流側のインピーダンスいわゆる短
絡インピーダンスから開放インピーダンスに増大変化
し、受電点Pからみた系統5の注入次数の次数間高調波
についての検出インピーダンス又は検出アドミタンス
(以下検出インピーダンス等という)が変化するため、
この検出インピーダンス等の変化から、系統5の停止時
に、分散電源6の単独運転を検出できる。
【0030】そこで、演算処理部25は、系統5の注入
次数の次数間高調波のインピーダンス又はアドミタンス
を検出し、その変化から系統停止時の分散電源6の単独
運転を監視して検出する。
【0031】ところで、系統に単相注入される電流は、
基本波を含むn次高調波(n:1以上の整数)とn+1
次高調波との間の本来系統には存在しない非整数次数M
(n<M<n+1)の次数間高調波の電流であり、検出
結果が系統に存在するコンデンサ設備の入,切等の影響
を受けないようにするため、例えば、2<M<3の2次
高調波と3次高調波との間の次数間高調波の電流であ
る。
【0032】具体的には、次数間高調波の注入チャンネ
ルの周波数単位間隔であるベース周波数をf0,系統基
本波周波数(60Hz又は50Hz)をf1とし、注入次数
Mの次数間高調波の周波数(注入周波数)をfMとする
と、f1=60Hzの系統において、例えば、f0=2Hzに
設定し、120(=2・60)Hz<fM(=120+2
・A)<180(=3・60)Hz,(1≦A≦k(k=
f1/f0=60/2=30))の単相電流を受電点Pか
ら系統5に注入する。
【0033】このとき、A=15の注入次数M=2.5
(=n+(A/30))の次数間高調波の電流であれ
ば、その注入周波数fM は150Hzである。
【0034】つぎに、受電点Pからみた系統上流側は、
一般に、系統の線路インピーダンス等の抵抗分が極めて
小さいため、図2の単結線の等価回路図に示すように、
系統電源Sと受電点Pとの間に、それぞれ誘導性リアク
タンスの電源インピーダンスZS,配電線路インピーダ
ンスZLを直列接続した回路で表わされる。
【0035】この図2の等価回路図において、インピー
ダンスZS,ZLのリアクタンスをX S,XLとし、受電
点Pからみた系統上流側のインピーダンスをZPとすれ
ば、Z S=jXS,ZL=jXLであり、ZP=RP+jXP
≒j(XS+XL),(RP:抵抗分,XP:リアクタンス
分)となる。
【0036】また、アドミタンスYP(=1/ZP)は、
YP=GP+j(−BP)≒−j(1/(XS+XL)),
(GP:コンダクタンス分,(−BP):サセプタンス
分)となる。
【0037】一方、受電点Pからみた系統下流側(負荷
側)のインピーダンスは、上流側(電源側)より十分に
大きい。
【0038】そして、受電点Pの注入次数Mの次数間高
調波の電圧(注入電圧)をViM ,注入電流をIiMと
し、注入次数Mの次数間高調波についてのインピーダン
スZP ,アドミタンスYPをZPM,YPMとすれば、他の需
要家等の影響がない理想的な場合、2PM,YPMは、それ
ぞれZPM=ViM/IiM,YPM=IiM/ViMから求ま
り、実用上は、インピーダンスZPMとして、そのリアク
タンス分XPMを、Vi M/IiMの虚数部Image(VM/
IM)から求めればよく、アドミタンスYPMとして、そ
のサセプタンス(−BPM)を、IiM/ViMの(−虚数
部Image(IiM/ViM))から求めれば十分である。
【0039】このとき、系統5の3相を相順のa,b,
cとし、電源部17からb相,c相間に次数間高調波の
単相電流を注入する場合、注入次数Mの次数間高調波に
ついての受電点Pからみた系統上流側の3相等価回路
は、図3のΔ形の3相負荷回路26で表わされる。
【0040】そのため、次数間高調波の単相電流を注入
すると、系統上流側には、その次数間高調波の3相電流
が流れる。
【0041】そして、注入次数Mの次数間高調波につい
ての負荷回路26のΔ結線されたアドミタンス(インピ
ーダンス)をYab(Zab),Ybc(Zbc),Y
ca(Zca)とし、各相の線電圧をVa,Vb,V
c,線電流をIa,Ib,Icとすると、それぞれ対称
成分に分解して得られる対称座標法での零相分Y0,
V0,I0,正相分Y1,V1,I1,逆相分Y2,V2,I2
は、つぎのようにして求めることができる。
【0042】なお、電圧Va〜Vc,電流Ia〜Ic等
は、実数部と虚数部とを有するベクトル値である。
【0043】そして、電圧Va〜Vcはつぎの数1の式
で表され、式中のαはα=exp(j・(2π/3))
の定数である。
【0044】
【数1】
【0045】そのため、各対称成分V0〜V2は、電圧V
a〜Vcを成分V0〜V2に分解するつぎの数2の式の演
算から求めることができる。
【0046】
【数2】【0047】同様に、各対称成分I0〜I2は、電流Ia
〜Icを成分I0〜I2に分解するつぎの数3の式の演算
から求めることができる。
【0048】
【数3】
【0049】さらに、対称成分V0〜V2,I0〜I2が求
まれば、対称成分Y0〜Y2は、つぎの数4の式の演算か
ら求めることができる。
【0050】
【数4】
【0051】そして、配電系統のような非接地系統にあ
っては、零相分I0 が0になることから、数4の式の演
算により、受電点Pからみた注入次数Mの次数間高調波
のアドミタンスYpMとして、正相アドミタンスY1=I1
/V1,逆相アドミタンスY2=I2/V2が得られる。
【0052】このとき、正相分Y1,逆相分Y2は系統停
止によって共に変化し、この変化を監視すれば、系統停
止時の分散電源6の単独運転を検出することができる。
【0053】ところで、アドミタンスY1,Y2はいずれ
もサセプタンス分が大きく、実用上は、アドミタンスY
1,Y2として、それぞれの虚数部―Image(I1/
V1),−Image(I2/V2)を求めればよい。
【0054】つぎに、系統5の各需要家の負荷設備の
入,切等により、そのインピーダンス(アドミタンス)
が変化して系統基本波が変動し、系統特性が変わるとき
は、注入次数の次数間高調波に対してそのような負荷設
備等が例えば図2に示す変動発生源NGとして作用す
る。
【0055】そして、図2に示すように、受電点Pから
系統5に注入される注入次数Mの次数間高調波の電流I
iM に対して、変動発生源NGから等価的に系統5に注
入される注入次数Mの次数間高調波の電流をIgMとす
る。
【0056】この場合、変動時の受電点Pの注入電圧V
iM は、変動発生源NGがないため、つぎの数5の式の
演算から求まる。
【0057】
【数5】ViM=ZPM・IiM
【0058】そして、変動前のサセプタンス分を(−B
PM)とすれば、この変動前のサセプタンス(−BPM)
は、つぎの数6の式の演算から求まる(Image:虚数部
の関数)。
【0059】
【数6】−BPM=−Image(IiM/ViM)
【0060】一方、変動により電流IgMが注入される
と、この電流IgMもインピーダンスZs ,ZLを流れる
ため、電流IgMによって、つぎの数7の式で示される
注入次数Mの次数間高調波の電圧VgMが発生する。
【0061】
【数7】VgM=ZPM・IgM
【0062】そして、インピーダンスZPMに電圧V
iM,VgMの直列電圧が印加された状態になり、このと
き注入電流はIiMであるから、変動後のサセプタンス
分を(−BPM’)とすれば、変動後のサセプタンス(−
BPM’)は、つぎの数8の式の演算から求まる。
【0063】
【数8】
−BPM’=−Image(IiM/(ViM+VgM))
【0064】そして、数6の式の絶対値(大きさ)|I
iM/ViM|と数8の式の絶対値(大きさ)|IiM/
(ViM+VgM)|とを比較すると、数8の式の分母
(ViM+VgM)が数6の式の分母VgMより大きくな
ることから、変動後のサセプタンス(−BPM’)の絶対
値は変動前のサセプタンス(−BPM)の絶対値より小さ
くなり、系統停止時の値に近づく。
【0065】そして、系統基本波の変動により、受電点
Pからみた系統上流側の注入次数Mの次数間高調波につ
いてのサセプタンス分が(−BPM)から(−BPM’)に
減少変化すると、系統停止でないにもかかわらず、分散
電源6の単独運転を誤検出する。
【0066】ところで、この誤検出は、前記したよう
に、注入次数Mの次数間高調波の電流が系統基本波の変
動の影響を受けてIiMからIiM+IgMに変化するこ
とで発生する。
【0067】一方、単相注入の場合、前記数2〜数4の
式から、次数間高調波の電流、電圧の大きさがほぼ等し
くなることが、次のようにしてわかる。
【0068】例えば、a相、b相間に単相注入する場合
は、a相、b相の線電流は位相が反転しており、c相の
線電流は零である。この時、数3の式にこの条件をあて
はめると、正相電流と逆相電流は、位相は異なるが、大
きさは等しくなる。
【0069】また、電圧に関しては、数4の式より、正
相アドミタンスと逆相アドミタンスが等しければ、正相
電圧と逆相電圧の大きさは等しくなる事がわかる。なぜ
なら、単相注入の場合、正相電流と逆相電流の大きさは
等しいからである。また、受電点Pからみた系統の3相
負荷回路は、概ね3相間でバランスしていると考えてよ
いため、アドミタンス(インピーダンス)の正相と逆相
はほぼ等しい。
【0070】以上より、単相注入の場合は次数間高調波
の電圧、電流の大きさがほぼ等しくなるといえる。
【0071】そして、変圧器19,変流器20の3相の
計測信号のフーリエ変換で系統5の注入次数Mの次数間
高調波の電圧、電流を検出(抽出)した場合、その検出
における系統基本波の影響は、具体的には、正相分と逆
相分とに分けて考案する必要がある。
【0072】つぎに、次数間高調波抽出における系統基
本波の変動の影響について、具体的に説明する。まず、
以下の説明においては、前記のようにベース周波数,系
統基本波周波数(商用基本波周波数)をf0,f1とし、
注入次数Mの代わりに、ベース周波数f 0を基準(基本
波)にした整数次数m=fM/f0を使用し、周波数fM
=fmとする。
【0073】(イ)系統基本波の変動がない場合
この場合、周波数f0,f1,fMの各周波数ω0,ω1,
ωmは、ω0=2πf0,ω1=2πf1=kω0,ωm=2
πfm=mω0,(m,k:m>kの整数)になる。
【0074】そして、次数mの次数間高調波の電流Ii
Mの注入により、変流器20の計測信号に基づく時刻t
の3相の計測電流(線電流)を、ベクトル値の電流Ia
(t),Ib(t),Ic(t)とすると、これらの電流Ia(t)
〜Ic(t) は、系統基本波周波数に次数mの次数間高調
波が重畳しているため、つぎの数9の3式で表すことが
でき、それぞれの右辺第1項が系統基本波の成分であ
り、右辺第2項が次数間高調波の成分である。
【0075】
【数9】
Ia(t)=I1a・sin(ω1t+φ1a)+ Ima・sin(ωmt+φma)
Ib(t)=I1b・sin(ω1t+φ1b)+ Imb・sin(ωmt+φmb)
Ic(t)=I1c・sin(ω1t+φ1c)+ Imc・sin(ωmt+φmc)
【0076】なお、数9の各式中のI1a,I1b,I1c,
Ima,Imb,Imcは最大値であり、φ1a,φ1b,φ1c,
φma,φmb,φmcは初期位相である。
【0077】そして、この9式の電流Ia(t)〜Ic(t)
から注入次数Mの次数間高調波を検出(抽出)する場
合、一般につぎのフーリエ変換が用いられる。
【0078】いま、ベクトル値の電流I(t)を周期信号
とし、その基本の角周波数をω0とすると、電流I(t)に
含まれるn次高調波の成分(高調波成分)は、その正弦
成分をInS,余弦成分をInCとして、つぎの数10の2
式のフーリエ変換式から算出される。
【0079】
【数10】
【0080】なお、式中のωn はn次高調波の角周波
数、S字状の記号は積分記号である。そして、数10の
2式に基づくn次高調波の成分をI(n)とするとこの高
調波成分I(n)は、つぎの数11の複素数表現の式で表
される。
【0081】
【数11】
【0082】ところで、電流I(t)=I・sin(ωt+
φ)のときには、電流I(t)がつぎの数12のベクトル
式で表される。
【0083】
【数12】I(t)=I・sin(ωt+φ)=(1/2j)・
[I・exp(j(ωt+φ))−I・exp(−j(ωt+φ))]
【0084】そのため、つぎの数13の式が成立する。
【0085】
【数13】
【0086】そして、数9の式の電流Ia(t)から次数
mの次数間高調波を検出(抽出)する場合は、つぎの数
14の式の演算を行えばよい。
【0087】
【数14】
【0088】この数14の式の演算を実際に行うと、数
13の式の関係を用いることにより、つぎの数15の式
が得られる。
【0089】
【数15】
【0090】さらに、数13の式において、ω1−ωm=
(k−m)ω0,ω1+ωm=(k+m)ω0,ωm−ωm=
0,ωm+ωm=2mω0であり、k−m,k+m,2m
が整数になるため、数15の式において、つぎの数16
の4式が成立する。
【0091】
【数16】
【0092】したがって、数15の式の演算結果は、I
ma・exp(jφma)となる。そして、数9の式の電流Ib
(t),Ic(t)についても同様の演算を行うことにより、
電流Ia(t),Ib(t),Ic(t)の次数mの次数間高調
波の成分Ia(m),Ib(m),Ic(m)は、系統基本波の成
分に変動がない場合、つぎの数17の3式のフーリエ変
換の演算により、系統基本波の影響を受けることなく検
出することができる。
【0093】
【数17】【0094】(ロ)系統基本波が変動した場合
つぎに、時刻t0 に負荷変動等が発生して系統基本波が
変動したとすると、t 0前(t<t0)には前記数9の3
式で表される各相の電流Ia(t)〜Ic(t)が、t0以後
(t≧t0)は、つぎの数18の3式で表されるように
なる。
【0095】
【数18】
Ia(t)=I1a’・sin(ω1t+φ1a’)+ Ima・sin(ωmt+φma)
Ib(t)=I1b’・sin(ω1t+φ1b’)+ Imb・sin(ωmt+φmb)
Ic(t)=I1c’・sin(ω1t+φ1c’)+ Imc・sin(ωmt+φmc)
【0096】なお、数18の各式中の右辺第1項が変動
後の系統基本波の成分であり、I1a’,I1b’,I1c’
は変動後の最大振幅、φ1a’,φ1b’,φ1c’は変動後
の初期位相である。また、数18の各式の右辺第2項の
次数間高調波の成分は変化しない。
【0097】そして、数18の各式で表される電流Ia
(t)〜Ic(t)につき、(t−2π/ω0)≦t0≦tの範
囲で前記数17の各式のフーリエ変換を施して電流Ia
(m)〜Ic(m)を求める。このとき、例えばa相の電流I
a(m)は、つぎの数19の式で表される。
【0098】
【数19】
【0099】さらに、この数19の式に数12の式の関
係を適用すると、ω1=kω0,ωm=mω0,k−m,k
+mが整数であることから、数19の式の最右辺の第1
項につき、つぎの数20の式が成立する。
【0100】
【数20】【0101】また、数19の式の最右辺の第2項につ
き、つぎの数21の式が成立する。
【0102】
【数21】
【0103】そのため、数19の式の電流Ia(m)は、
つぎの数22の式に示すようになる。
【0104】
【数22】
【0105】この数22の式において、I1a’・exp(j
φ1a’)−I1a・exp(jφ1a)は系統基本波の電流成分の
変化による差分ベクトルであり、これをΔIaとし、そ
の共役量を*を付けてΔIa *とすると、つぎの数23の
2式が成立する。
【0106】
【数23】
ΔIa=I1a’・exp(jφ1a’)−I1a・exp(jφ1a)
ΔIa *=I1a’・exp(−jφ1a’)−I1a・exp(−jφ1a)
【0107】そして、b相の電流Ib(m),c相の電流I
c(m)についても同様であることから、t−2π/ω0≦
t0≦tにおける、次数mの次数間高調波成分の検出量
(抽出量)は、つぎの数24の3式に示すようになる。
【0108】
【数24】【0109】なお、数24の各式中の*を付したものは
共役量を示し、ζ,ξは、つぎの数25の2式それぞれ
に示す成分である。
【0110】
【数25】
【0111】そして、数24の式の各相の電流Ia
(m),Ib(m),Ic(m)から、次数mの次数間高調波を
対称成分に分解したときの正相分(正相検出量)I
1(m),逆相分(逆相検出量)I2(m)を求めると、一般に
3相電流Ia,Ib,Icに基づく正相分I1,逆相分
I2がI1=(1/3)(Ia+αIb+α2IC),I2=(1/
3)(Ia+α2Ib+αIC),(但し、α=exp(j2/3
π),α2=exp(j4/3π)) になることから、つぎの
数26の2式に示すようになる。
【0112】
【数26】
I1(m)=ζ・(ΔI11)−ξ・(ΔI12)*+Im1
I2(m)=ζ・(ΔI12)−ξ・(ΔI11)*+Im2
【0113】この数26の2式において、(Δ
I11)*,(ΔI12)*は(ΔI11),(ΔI12)の共
役量を示し、右辺の成分ζ,ξを含む第1,第2項が系
統基本波の変動の影響により生じる誤差成分ΔIm1,Δ
Im2であり、右辺の第3項が本来の注入成分である。
【0114】そして、成分ζ,ξは、数25の2式の演
算により、つぎの数27の2式に示すようになる。
【0115】
【数27】【0116】この数27の2式に基づき、成分ζ,ξの
大きさ|ζ|,|ξ|は、つぎの数28の2式に示すよ
うになる。
【0117】
【数28】
|ζ|≦|(1/(k−m)π)・sin[(k−m)ω0(t−t0)/2]|≦(1/(m−k)π
)
|ξ|≦|(1/(k+m)π)・sin[(k+m)ω0(t−t0)/2]|≦(1/(m+k)π
)
【0118】したがって、前記数26の2式で示される
正相分I1(m),逆相分I2(m)は系統基本波の変動の影響
を受け、その変動による誤差成分の大きさ|ΔIm1|,
|ΔIm2|は、前記数28の2式に基づき、つぎの数2
9の2式それぞれで示される。
【0119】
【数29】
|ΔIm1|=|ζ・(ΔI11)−ξ・(ΔI12)*|
≦(1/π)(|ΔI11|/(m−k)+|ΔI12|/(m+k))
=(1/π)(m(|ΔI11|+|ΔI12|)+k(|ΔI11|−|ΔI12|))/(m−
k)・(m+k)
|ΔIm2|=|ζ・(ΔI12)−ξ・(ΔI11)*|
≦(1/π)(|ΔI12|/(m−k)+|ΔI11|/(m+k))
=(1/π)(m(|ΔI11|+|ΔI12|)+k(|ΔI12|−|ΔI11|))/(m−
k)・(m+k)
【0120】この数29の2式の最右辺に示すように、
誤差成分|ΔIm1|,|ΔIm2|は、誤差成分|ΔIm1
|の式中の分子のk(|ΔI11|―|ΔI12|)が、誤
差成分|ΔIm2|では、k(|ΔI12|―|ΔI11|)
になっている点で異なる。
【0121】そして、前記数29の2式中の|ΔI
11|,|ΔI12|は、|ΔI11|が系統基本波の変動に
より生じたその正相分の変化量(変動量)であり、|Δ
I12|が系統基本波の変動により生じたその逆相分の変
化量(変動量)である。
【0122】また、前記数29の2式のm,kは、f0
=2Hz,f1=60Hz,fm=150Hzであれば、m=1
50/2=75,k=60/2=30であり、このと
き、m−k=45,m+k=105になる。
【0123】以上より、系統5の負荷変動等で系統基本
波が変動した場合は、数24の3式で示される次数mの
次数間高調波の電流Ia(m),Ib(m),Ic(m)が系統
基本波の変動の影響を受け、それらを対称成分に分解す
ると、数26の2式で示される正相分I1(m),逆相分I
2(m)は、単相注入に基づく本来の成分Im1,Im2だけで
なく、数29に示す系統基本波成分の変動に基づくそれ
ぞれの誤差成分ΔIm1,ΔIm2それぞれを含むことが判
明した。
【0124】さらに、誤差成分ΔIm1,ΔIm2により、
例えば、変動後のサセプタンス(−BPm’)(=−B
PM)’)が変動前のサセプタンス(−BPm)(=−B
PM)から変動し、このときサセプタンスBim’の変動
の大きさがその正相分と逆相分とで異なることも判明し
た。
【0125】(ハ)系統基本波の影響
まず、前記数26の2式で示される正相分I1(m),逆相
分I2(m)において、本来の注入成分の正相量Im1と逆相
量Im2とは、単相注入であるため、その大きさ|I
m1|,|Im2|は等しく、|Im1|=|Im2|である。
【0126】つぎに、誤差成分ΔIm1,ΔIm2の大きさ
|ΔIm1|,|ΔIm2|は、前記数29の2式で示さ
れ、系統基本波の正相分の変化量|ΔI11|と逆相分の
変化量|ΔI12|との大小関係によって異なる。
【0127】そして、正相分I1(m)と逆相分I2(m)の系
統基本波の変動の影響は、変化量ΔI11,ΔI12の大小
関係によって変化し、つぎの(i),(ii)のようにな
る。
【0128】(i)|ΔI11|≦|ΔI12|のときは、
正相分I1(m)の誤差成分ΔIm1が逆相分I2(m)の誤差成
分ΔIm2より小さく、正相分I1(m)の方が系統基本波の
変動の影響を受けにくい。
(ii)|ΔI11|>|ΔI12|のときは、逆相分I
2(m)の誤差成分ΔIm2が正相分I1(m)の誤差成
分ΔIm1より小さく、逆相分I2(m)の方が系統基本
波の変動の影響を受けにくい。
【0129】そして、|ΔI11|≦|ΔI12|,|ΔI
11|>|ΔI12|のいずれであっても、系統基本波の変
動の影響を受けないようにするため、本発明において
は、正相分I1(m)を用いた単独運転の検出と、逆相
分I2(m)を用いた単独運転の検出とを組合わせて二
重化し、両検出の積アンドにより単独運転を検出する。
【0130】つぎに、この積検出(アンド検出)の有効
性について説明する。まず、前記数7の式の電圧VgM
の各相成分をVga,Vgb,Vgcとすると、電圧V
gMのもつエネルギー(これを便宜上|VgM|2として
表わす)は、つぎの数30の式に示すように、各相成分
Vga〜Vgcの絶対値の二乗和で示すことができ、こ
れを3pu(pu:任意単位)とする。
【0131】
【数30】|VgM|2=|Vga|2+|Vgb|2+|
Vgc|2=3pu
【0132】つぎに、数30の式の各相成分Vga〜V
gcの絶対値の二乗和は、電圧Vg Mの正相分をVg1,
逆相分をVg2とすると、つぎの数31の式に示すよう
になる。ここで零相分Vg0=0である事を用いてい
る。
【0133】
【数31】|Vga|2+|Vgb|2+|Vgc|2=
Vga・Vga*+Vgb・Vgb*+Vgc・Vgc*
=(Vg1+Vg2)・(Vg1+Vg2)*+(α2・Vg1+α
・Vg2)・(α・Vg1+α2・Vg2)*+(α・Vg1+α
2・Vg2)・(α2・Vg1+α・Vg2)*=3・(Vg1 2+
Vg2 2)=3(|Vg1|2+|Vg2|2)=3pu
【0134】この数31の式に基づき、正相分Vg1,
逆相分Vg2は図4の|VgM|=1の円周線γ上の値を
とる。
【0135】そして、基本波の変動の影響が無視できる
限界レベルを1puとすると、前記の正相分I
1(m),逆相分I2(m)のいずれか一方,例えば正相
分I1(m)のみを用いて単独運転検出する場合は、
(Vg1,Vg2)=(0,1)を通る半径1puの円周
γの電圧VgM,(|VgM|=1pu)までしか単独運
転検出は有効ではないが、正相分I1(m),逆相分I2
(m)の両方を用いて積検出する場合は、(Vg1,V
g2)=(1,1)の点を通る半径√2puの円周γ’
の電圧VgM,(|VgM|=√2(=√(1+1))p
u)まで単独運転の検出が有効になり、基本波の変動に
対する耐量が√2倍(約1.4倍)に上昇する。
【0136】換言すれば、電圧VgMの基本波変動に対
して、正相分I1(m),逆相分I2(m)の積検出で
は、正相分I1(m),逆相分I2(m)のいずれか一方
の検出より、約4割の余裕があることになる。
【0137】したがって、演算処理部25は、まず、変
圧器19,変換器20の各相の計測信号に含まれた注入
次数mの次数間高調波の計測電圧,計測電流それぞれを
抽出するため、前記のフーリエ変換のデジタルフィルタ
演算として、例えば回帰形DFT演算を実行する。
【0138】このとき、過去Nサンプリングのデータで
DFT演算するため、各相のサンプリングされた計測信
号の電圧,電流を、電圧V(q),電流I(q),
(q:0,1,2,…,N−1)とすると、直前の変化
結果を利用するつぎの数30の2式の演算から、各相の
注入次数Mの次数間高調波の計測電圧Vm(q),計測
電流Im(q)を求める。
【0139】
【数32】
Vm(q)=(2/N)・(Vm(q−1)−V(q−N)+V(q))・x-1
Im(q)=(2/N)・(Im(q−1)−I(q−N)+I(q))・x-1
【0140】なお、データ数Nは、例えば系統基本波1
サイクル当り64サンプリングで32波長分とすると、
(64×32=)4096個である。また、数5の式中
のxはx=exp(−j2πm/N)のパラメータであ
る。
【0141】つぎに、前記数32の式の演算により抽出
された系統各相の次数mの次数間高調波の電圧,電流
を、Vam(q),Vbm(q),Vcm(q),Ia
m(q),Ibm(q),Icm(q)とすると、正相
分Y1,V1,I1をYm1(q),Vm1(q),Im
1(q)として、つぎの数31の2式の正相演算によ
り、電圧Vm(q),電流Im(q)それぞれの正相分
Vm1(q),Im1(q)を求める。
【0142】
【数33】
Vm1(q)=(Vam(q)+α・Vbm(q)+α2・Vcm(q))/3
Im1(q)=(Iam(q)+α・Ibm(q)+α2・Icm(q))/3
【0143】また、逆相分Y2,V2,I2をYm
2(q),Vm2(q),Im2(q)として、つぎの数
34の2式の逆相演算により、電圧Vm(q),電流I
m(q)それぞれの逆相分Vm2(q),Im2(q)を
求める。
【0144】
【数34】
Vm2(q)=(Vam(q)+α2・Vbm(q)+α・Vcm(q))/3
Im2(q)=(Iam(q)+α2・Ibm(q)+α・Icm(q))/3
【0145】そして、Im1(q)/Vm1(q)から次
数Mの次数間高調波の正相アドミタンスYm1(q)を
算出することができ、Im2(q)/Vm2(q)から次
数Mの次数間高調波の逆相アドミタンスYm2(q)を
算出することができ、この形態では、正相分Vm
1(q),Im1(q)に基づくつぎの数35の式の演算
から、正相アドミタンスYm1(q)のサセプタンス分
(−Bm1(q))を正相演算側の検出アドミタンスと
して算出する。
【0146】
【数35】(−Bm1(q))=−Image(Im1(q)
/Vm1(q))
【0147】同様に、逆相分Vm2(q),Im2(q)
に基づくつぎの数36の式の演算から、逆相アドミタン
スYm2(q)のサセプタンス分(−Bm2(q))を、
逆相演算側の検出アドミタンスとして算出する。
【0148】
【数36】(−Bm2(q))=−Image(Im2(q)
/Vm2(q))
【0149】そして、サセプタンス分(−Bm
1(q)),(−Bm2(q))の算出をくり返すととも
に、算出したサセプタンス分(−Bm1(q)),(−
Bm2(q))と設定された正相側,逆相側それぞれの
判定値とを比較し、サセプタンス分(−Bm
1(q)),(−Bm2(q))の変化を監視する。
【0150】すなわち、算出したサセプタンス分(−B
m1(q)),(−Bm2(q))の各々の絶対値が、そ
れぞれの設定された継続整定値の期間連続して判定値よ
り小さくなり、受電点Pからみた系統上流側のインピー
ダンスが系統停止によって開放インピーダンスに増大変
化するか否かを監視する。
【0151】そして、サセプタンス分(−Bm
1(q))側からの系統停止による分散電源6の単独運
転の検出と、サセプタンス分(−Bm2(q))側から
の系統停止による分散電源6の単独運転の検出との積
(アンド)が演算され、サセプタンス分(−Bm
1(q))の変化から系統停止による分散電源6の単独
運転が検出され、同時に、サセプタンス分(−Bm
2(q))の変化からも分散電源6の単独運転が検出さ
れ、アンド条件が成立するときにのみ、系統停止による
分散電源6の単独運転であることを検出し、開閉器15
を開放して分散電源6を系統5から切離す。
【0152】なお、この単独運転の検出処理は、具体的
には、演算処理部25が図5に示す正相検出処理のフロ
ーチャートの各ステップS1〜S6を実行することで実現
される。
【0153】したがって、単独運転検出が正相側と逆相
側とで二重化され、系統5の基本波の正相分,逆相分の
いずれの変動の影響も極力受けないようにして系統停止
時の分散電源6の単独運転を確実に検出することがで
き、系統5が負荷変動の大きい系統等であっても、負荷
変動等による系統基本波の変動による誤検出を極力少な
くして分散電源6の単独運転を検出することができ、信
頼性が著しく向上する。
【0154】そして、注入次数Mの次数間高調波の電流
を受電点Pから系統5の例えばb相,c相間に単相注入
すればよいため、注入電源(電源部17)等が3相注入
の場合より極めて安価かつ小型になる。
【0155】また、対称成分アドミタンスYm
1(q),Ym2(q)のサセプタンス分(−Bm
1(q)),(−Bm2(q))を算出し、それらの変化
から単独運転を検出したため、系統の相順変化等の影響
を受けることなく系統停止側の分散電源6の単独運転を
検出することができ、系統の相順変化等を気にする必要
がない。
【0156】さらに、検出の二重化により、検出処理装
置21のとくに演算処理部25の故障に対する信頼性も
向上する。
【0157】ところで、正相演算側及び逆相演算側の検
出アドミタンスとして、正相アドミタンスYm
1(q),逆相アドミタンスYm2(q)の実数部のコン
ダクタンス及び虚数部のサセプタンスの両方を求め、ア
ドミタンスYm1(q),Ym2(q)のベクトル変化か
らそれぞれ分散電源6の単独運転を検出するようにして
もよい。
【0158】また、検出アドミタンスの逆数の正相演算
側及び逆相演算側の検出インピーダンスの変化から分散
電源6の単独運転を検出してもよく、この場合は、正相
演算側及び逆相演算側の検出インピーダンスとして、正
相インピーダンスZm1(q),逆相インピーダンスZ
m2(q)を、Zm1(q)=Vm1(q)/Im
1(q),Zm2(q)=Vm2(q)/Im2(q)から
算出すればよい。
【0159】さらに、サセプタンス分Bm1(q),B
m2(q)に対応するリアクタンスXm1(q),Xm2
(q)は、つぎの数37の式から算出すればよい。
【0160】
【数37】
Xm1(q)=Image(Vm1(q)/Im1(q))
Xm2(q)=Image(Vm2(q)/Im2(q))
【0161】つぎに、正相演算側と逆相演算側の前記判
定値は、系統5の状態等に応じて設定すればよく、この
とき、両演算側の判定値は、同じ値でなくてもよい。
【0162】そして、本発明は、3相系統以上の多相の
種々の電力系統の分散電源の単独運転検出に適用するこ
とができ、その際、次数間高調波の単相電源は系統の任
意の2相間に注入すればよい。
【0163】
【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、例えば3相系統であっても次数間高調波を単
相注入すればよく、注入電源として、3相電源より安価
かつ小型の単相電源を用いることができる。
【0164】つぎに、注入次数の次数間高調波の正相イ
ンピーダンス又は正相アドミタンスの変化からの単独運
転の検出と、注入次数の次数間高調波の逆相インピーダ
ンス又は逆相アドミタンスの変化からの単独運転の検出
とが同時に発生し、正相,逆相のいずれからも分散電源
6の単独運転が検出されたときにのみ、系統停止時の分
散電源6の単独運転として検出したため、検出が二重化
されて系統5の基本波成分の変動の影響を極めて受けに
くくなり、この変動による誤検出が確実に防止され、系
統5の負荷変動の大きい場合等にも、系統停止時にの
み、分散電源6の単独運転を検出して分散電源6を系統
5から切離すことができ、信頼性が著しく向上する。
【0165】したがって、コストダウン及び小型化を図
った次数間高調波の単相注入により、系統5の相順変化
等を気にすることなく、系統基本波の変動の影響を極力
排除して、系統5の注入次数の次数間高調波のインピー
ダンス又はアドミタンスの変化から、系統停止時の分散
電源6の単独運転を確実に検出することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a system connected to a power system.
A distributed power supply that detects islanding when the
The present invention relates to an islanding detection method.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, a power system is stopped due to an accidental power failure or the like.
Sometimes it detects the islanding operation of this kind of distributed power source by the customer and
In order to stop the operation, the applicant of the present invention disclosed in, for example,
No. 248168 (H02J 3/38) and the like.
As shown in the figure, the power system has a non-integer multiple of the system fundamental.
Inject current of interharmonics (intermediate harmonics)
-Order harmonics of the injection order from the voltage and current measurement signals
Voltage and current are detected, and the system
Impedance or admittance of inter-order harmonics of in-order
And the change (fluctuation) of these
We have already filed an invention to detect the isolated operation of a distributed power source.
You.
[0003]
SUMMARY OF THE INVENTION The conventional islanding inspection
When applying to a three-phase system,
As described in the specification, drawings, etc. of the application,
Source (intermediate harmonic current injection device) as a three-phase power source
It is necessary to inject the three-phase current of the interharmonic between the injection orders
is there.
Therefore, the power supply for injecting interharmonics is
Therefore, there is a problem that an expensive and large three-phase power source is required.
Therefore, the injection power supply is changed to a single-phase power supply to reduce the cost.
Down order and miniaturization, inter-order harmonics between two phases of the system
Single-phase injection to detect the isolated operation of the distributed power source when the system is stopped
It is conceivable that this single-phase injection
The detection method of islanding was not invented, and single-phase injection was performed.
In this case, note the
The shift between the input phase and the detection phase becomes a problem.
Furthermore, the voltage of the interharmonic of the injection order,
The current is affected by fluctuations in the fundamental wave due to fluctuations in the system load, etc.
Erroneous detection.
[0007] In addition, erroneous detection of islanding is prevented as much as possible.
Do not accidentally disconnect the distributed power supply from the grid when the grid is normal
It is desired that
The present invention provides a single phase injection of interharmonics.
Without worrying about changes in the phase sequence of the system.
To be less susceptible to fluctuations in the fundamental wave
Prevent erroneous detection without fail, and in systems with large load fluctuations
Even when the system is stopped, it is possible to detect
The task is to make it work.
[0009]
Means for Solving the Problems To solve the above problems,
For this reason, the method for detecting the isolated operation of the distributed power
Next to the non-integer multiple of the system fundamental
Injects inter-harmonics, and inter-harmonics
Based on the measurements, the impedance of the interharmonic
Admittance is detected and the
Detection impedance or detection admittance of interharmonics
Of the distributed power source when the system is stopped
Method for detecting the isolated operation of a distributed power source
Single-phase injection of inter-order harmonics of the order
The measured voltage and current of the interharmonics of the
The positive phase of each of the voltage and current is decomposed into symmetric components
And negative phase components, and detects whether the voltage and the current are positive phase components.
The positive-phase impedance of the interharmonic of the injection order of the system
The positive phase admittance to the detection impedance on the positive phase calculation side.
Calculated as a dance or detection admittance,
From the negative phase component of the current, the interharmonic of the injection order of the system
-Phase operation of the reverse-phase impedance or admittance of
Calculated as detected impedance or admittance
Detection impedance on the positive phase calculation side or the detection impedance
Detection of isolated operation of distributed power supply from change in dominance and reverse
Detection impedance on the phase calculation side or the detection admittance
Detection of the isolated operation of the distributed power supply from the
Only when the operation of the distributed power source is detected.
Therefore, for example, even in a three-phase system,
Interharmonics only need to be injected in a single phase, and a three-phase injection power supply
A single-phase power supply that is cheaper and smaller than the power supply can be used.
You.
Next, the injection of each phase of the system based on the single-phase injection
Of the measured voltage and current of the
A normal phase component or a negative phase component is detected.
By the way, a system fundamental wave is generated due to a load fluctuation or the like.
When the change in the positive phase is less than the change in the negative phase,
The positive phase component of the interharmonics injected into the system is
It is hardly affected by fluctuations of the system fundamental wave.
If the change in the positive phase of the wave is greater than the change in the negative phase
In other words, the amount of change in the reverse phase of the system fundamental wave is
If the change is smaller than the
The negative phase component of the inter-harmonic is affected by the fluctuation of the system fundamental wave from the positive phase component.
It turned out to be difficult.
[0013] From this, it can be seen that the
Detecting isolated operation of distributed power sources based on changes in the positive phase
For example, when the positive phase change of the system fundamental wave is large,
Misdetection is likely to occur due to fluctuations of the fundamental wave, and the order of the injection order
Operation of the distributed power source based on the change of the reverse phase of the interharmonic
Is detected, the amount of change in the positive phase of the system fundamental wave is small,
When the amount of change in the negative phase is large, the
Erroneous detection is likely to occur.
Then, the positive phase I of the interharmonic of the injection order is obtained.
Singularity from changes in impedance or normal phase admittance
Phase detection and reverse phase impedance of interharmonics of the injection order
Of islanding from changes in impedance or reverse phase admittance
Occur at the same time, and the distributed power
Only when the islanding of the distributed power source is detected.
In order to detect the inversion, the detection is duplicated and the system fundamental component
Is extremely insensitive to fluctuations in
False detection is reliably prevented, and it can be used in systems with large load fluctuations.
However, the isolated operation of the distributed power source is detected only when the system is stopped.
It is.
[0015]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
This will be described with reference to FIGS. Figure 1 is an example of a power system
FIG. 2 is a single-line diagram of a certain three-phase distribution system, and
The primary side of one or more transformers 3 of the substation 2 is connected,
From the secondary side of the transformer 3 through the circuit breaker 4 under one or more
The system 5 is branched out.
[0016] These systems 5 are provided with a distributed power source 6.
General demand without key house equipment 7 and distributed power supply 6
A plurality of customer facilities such as the house facility 8 are connected.
The customer equipment 7 is connected to other customer equipment.
Similarly, the load bus is connected to the system 5 via the breaker 10 of the service line 9.
11 is connected, and each load feeder 1 is connected to this load bus 11.
Each load is connected via two transformers 13.
A breaker 14 is connected to the load bus 11.
And is distributed to the circuit breaker 14 via a disconnecting switch 15.
A power supply 6 is connected, and a single-phase
The flow injection device 16 is connected.
The current injection device 16 is a single-order harmonic device.
Inexpensive and compact inverters that output the phase injection current
A single-phase power supply unit 17;
Formed by a single-phase injection transformer 18 provided therebetween.
You.
Further, a load bus is connected from the circuit breaker 10 of the drop line 9.
On the 11 side, a three-phase transformer 19 and a current transformer 20 are respectively provided.
Voltage and current measurement signals for each phase
In the sample and hold circuit 22 of the stop detection processing device 21
Supplied.
This sample and hold circuit 22
Of the sampling command of the constant frequency of the
The voltage and current measurement signals are sampled and
The output is held by the A / D conversion circuit 24 at the subsequent stage.
Voltage and current sampling
Data, and this voltage and current sampling data
It is supplied to the arithmetic processing unit 25.
The arithmetic processing unit 25 is provided with a microcomputer.
Computer, etc., and the software processing
A known digital Fourier transform of the sampling data
Execute the filter operation and note from the current injection device 16 to the system 5
Interharmonics of the injected injection order are detected and
Of the distributed power source 6 when the circuit breaker 4 opens
Monitor and detect operation.
Further, when this isolated operation is detected, a calculation is performed.
The processing unit 25 supplies a disconnection command to the switch 15, and
15 is opened to disconnect the distributed power source 6 from the system 5.
By the way, when the system is normal, the circuit breakers 4, 1
0, 14 and the switch 15 are both closed,
1 is supplied to the grid 5, and the grid 5 is in the power supply state.
is there.
At this time, the distributed power source 6 is connected to the system 5
It is operated and its output is consumed in its own equipment 7
The surplus is output to the system 5 via the service line 9.
On the other hand, the transformer 19 and the current transformer 20 are
Voltage of each phase (three phases) of power receiving point P in FIG. 1, each phase of power receiving point P
The current of the service line 9 is constantly measured.
Then, the arithmetic processing unit 25 sends a timing command.
The power supply unit is synchronized with the constant frequency timing signal of the unit 23.
17 periodically outputs a start command, and based on this command,
One or more power supply units 17 synchronized with the timing signal
Of single-phase current of interharmonic of frequency (channel)
These single-phase injection currents are applied to the transformer 18, the load
From the receiving point P via the line 11 and the drop line 9
Injected between two phases.
Based on this injection, the transformer 19, the current transformer 2
The measurement signal of each phase of 0 includes the measurement of the interharmonic of the injection order.
Includes measured voltage and measured current.
Next, the operation of the isolated operation by the
The detection process will be described. First, by stopping system 5
When the circuit breaker 4 is opened, the voltage and current measurement points
The impedance on the upstream side of the system as viewed from the
Change from short-circuit impedance to open impedance
And the interharmonic of the injection order of the system 5 viewed from the receiving point P
Detection impedance or detection admittance for
(Hereinafter referred to as detection impedance, etc.)
When the system 5 is stopped,
In addition, the isolated operation of the distributed power source 6 can be detected.
Therefore, the arithmetic processing unit 25 performs the injection of the system 5
Impedance or admittance of inter-order harmonics of order
Is detected, and from the change, the distributed power source 6 is
Monitor and detect operation.
By the way, the current injected into the system in single phase is
Nth harmonic (n: an integer of 1 or more) including a fundamental wave and n + 1
Non-integer order M that does not originally exist in the system between the second harmonic
(N <M <n + 1) inter-order harmonic current, detected
Influence of turning on / off capacitor equipment whose result is in the system
For example, to avoid receiving, the secondary of 2 <M <3
The current of the interharmonic between the harmonic and the third harmonic.
You.
Specifically, the injection channel of the inter-order harmonics
Base frequency which is the frequency unit interval of the0, System base
The main wave frequency (60Hz or 50Hz) is f1And the injection order
Let the frequency (injection frequency) of the interharmonic of M be fMTo be
And f1= 60 Hz, for example, f0= 2Hz
Set, 120 (= 2.60) Hz <fM(= 120 + 2
A) <180 (= 3 · 60) Hz, (1 ≦ A ≦ k (k =
f1/ F0= 60/2 = 30)) is the single-phase current
Into system 5.
At this time, the injection order of A = 15 M = 2.5
(= N + (A / 30))
If the injection frequency fMIs 150 Hz.
Next, on the upstream side of the system as viewed from the power receiving point P,
Generally, the resistance such as the line impedance of the system is extremely
Because it is small, as shown in the equivalent circuit diagram of a single connection in FIG.
An inductive reactor is connected between the system power source S and the receiving point P.
Source impedance ZS, Distribution line path impedance
ZLAre connected in series.
In the equivalent circuit diagram of FIG.
Dance ZS, ZLThe reactance of X S, XLAnd receiving power
The impedance on the upstream side of the system viewed from point P is ZPTomorrow
If Z S= JXS, ZL= JXLAnd ZP= RP+ JXP
≒ j (XS+ XL), (RP: Resistance, XP:reactance
Minutes).
The admittance YP(= 1 / ZP)
YP= GP+ J (-BP) ≒ -j (1 / (XS+ XL)),
(GP: Conductance component, (−BP): Susceptance
Minutes).
On the other hand, the downstream side of the system (load
Side) is more impedance than the upstream side (power supply side)
large.
Then, the inter-order height of the injection order M at the receiving point P is
The harmonic voltage (injection voltage) is ViM, The injection current IiMWhen
And the impedance for the interharmonic of injection order M
Su ZP , Admittance YPTo ZPM, YPMIf so, other demand
In an ideal case where there is no influence from the key house, etc., 2PM, YPMIs it
Each ZPM= ViM/ IiM, YPM= IiM/ ViMRequested from
In practice, the impedance ZPMAs that liak
Close XPMTo Vi M/ IiMThe imaginary part I ofmage(VM/
IMAdmittance YPMAs
Susceptance (-BPM) To IiM/ ViM(−imaginary number
Part Image(IiM/ ViM)) Is sufficient.
At this time, the three phases of the system 5 are changed to a, b,
c, between the b-phase and c-phase from the power supply 17
When injecting a single-phase current, the
Phase equivalent circuit on the upstream side of the system viewed from the receiving point P
Is represented by a Δ-type three-phase load circuit 26 in FIG.
Therefore, a single-phase current of the interharmonic is injected.
Then, on the upstream side of the system, the three-phase current of the
Flows.
Then, the order harmonics of the injection order M are described.
Admittance (impedance) of all the load circuits 26
-Dance) to Yab (Zab), Ybc (Zbc), Y
ca (Zca), and the line voltage of each phase is Va, Vb, V
c, and the line currents are Ia, Ib, and Ic, respectively.
Zero-phase component Y in the symmetrical coordinate method obtained by decomposition into components0,
V0, I0, Positive phase component Y1, V1, I1, Reverse phase component YTwo, VTwo, ITwo
Can be obtained as follows.
The voltages Va to Vc, the currents Ia to Ic, etc.
Is a vector value having a real part and an imaginary part.
The voltages Va to Vc are expressed by the following equation (1).
Where α is α = exp (j · (2π / 3))
Is a constant.
[0044]
(Equation 1)
Therefore, each symmetric component V0~ VTwoIs the voltage V
a to Vc as component V0~ VTwoThe following equation 2
It can be obtained from arithmetic.
[0046]
(Equation 2)Similarly, each symmetric component I0~ ITwoIs the current Ia
~ Ic to component I0~ ITwoEquation 3
Can be obtained from
[0048]
[Equation 3]
Further, the symmetric component V0~ VTwo, I0~ ITwoSought
Then, the symmetric component Y0~ YTwoIs the operation of the following equation (4)
Can be obtained from
[0050]
(Equation 4)
[0051] Then, in an ungrounded system such as a distribution system,
The zero-phase component I0Becomes 0, so the expression of equation 4
By calculation, the interharmonics of the injection order M viewed from the receiving point P
Admittance YpMAs normal phase admittance Y1= I1
/ V1, Reversed-phase admittance YTwo= ITwo/ VTwoIs obtained.
At this time, the positive phase component Y1, Reverse phase component YTwoIs a system stop
Change together due to shutdown, and if this change is monitored,
The stand-alone operation of the distributed power source 6 at the time of stoppage can be detected.
By the way, admittance Y1, YTwoWill eventually
Has a large susceptance, and in practical use, the admittance Y
1, YTwoAs the respective imaginary parts -Image(I1/
V1), -Image(ITwo/ VTwo).
Next, the load equipment of each customer in the system 5
The impedance (admittance) due to turning on and off
Changes, the system fundamental wave fluctuates, and the system characteristics change
Is such a load setting for the interharmonics of the injection order.
For example, acts as the fluctuation source NG shown in FIG.
You.
Then, as shown in FIG.
Current I of interharmonic of injection order M injected into system 5
iMTo the system 5 equivalently from the fluctuation source NG
The current of the interharmonic of the order M of the injectedMToss
You.
In this case, the injection voltage V at the receiving point P at the time of fluctuation is
iMSince there is no fluctuation source NG, the following equation 5
Obtained from the operation.
[0057]
## EQU5 ## ViM= ZPM・ IiM
Then, the susceptance component before the fluctuation is calculated by (−B
PM), The susceptance before this change (−BPM)
Is calculated from the following equation (6) (Image: Imaginary part
Function).
[0059]
(Equation 6)PM= -Image(IiM/ ViM)
On the other hand, current IgMIs injected
And this current IgMAlso impedance Zs, ZLFlowing through
Therefore, the current IgMIs given by the following equation (7).
Voltage Vg of interharmonic of injection order MMOccurs.
[0061]
## EQU7 ## VgM= ZPM・ IgM
Then, the impedance ZPMVoltage V
iM, VgMAnd the series voltage of
Injection current is IiMSusceptance after fluctuation
Minutes (-BPM’), The susceptance after the change (−
BPM') Is obtained from the operation of the following equation (8).
[0063]
(Equation 8)
-BPM'= -Image(IiM/ (ViM+ VgM))
Then, the absolute value (magnitude) | I of the equation (6)
iM/ ViM| And the absolute value (magnitude) of equation (8) | IiM/
(ViM+ VgM) |
(ViM+ VgM) Is the denominator Vg of the equation (6).MBigger
Therefore, the susceptance after the change (−BPM’) Absolute
The value is the susceptance (-BPM) Less than the absolute value of
And approaches the value when the system was stopped.
Then, due to the fluctuation of the system fundamental wave, the power receiving point
The order harmonics of the injection order M on the upstream side of the system viewed from P
Susceptance is (-BPM) To (-BPM’)
Decreasing changes, diversification despite system outage
The islanding of the power supply 6 is erroneously detected.
Incidentally, this erroneous detection is performed as described above.
In addition, the current of the interharmonic of the injection order M changes with the system fundamental wave.
Ii under the influence of movementMFrom IiM+ IgMChange to
Occurs with
On the other hand, in the case of single-phase injection,
From the formula, the magnitude of the current and voltage of the
Can be understood as follows.
For example, when a single phase is injected between the a phase and the b phase
Indicates that the phase currents of the a-phase and b-phase line currents are inverted,
Line current is zero. At this time, this condition is applied to the equation (3).
In other words, the positive-phase current and the negative-phase current have different phases,
The magnitudes are equal.
Further, the voltage is positive from the equation (4).
If phase admittance and reverse phase admittance are equal,
It can be seen that the magnitudes of the voltage and the negative phase voltage are equal. why
Then, in the case of single-phase injection, the magnitudes of the positive-phase current and the negative-phase current are
Because they are equal. In addition, the three phases of the system viewed from the receiving point P
Think of the load circuit as roughly balanced between the three phases
Admittance (impedance) positive phase and negative phase
Are almost equal.
As described above, in the case of single-phase injection, the
It can be said that the magnitudes of the voltage and the current become substantially equal.
The three phases of the transformer 19 and the current transformer 20
Between the orders of the injection order M of the system 5 in the Fourier transform of the measurement signal
When the voltage and current of the harmonic are detected (extracted), the detection
Specifically, the influence of the system fundamental wave in
It is necessary to devise it separately.
Next, the system base in the interharmonic extraction is described.
The effect of the fluctuation of the main wave will be specifically described. First,
In the following description, the base frequency and the system
The fundamental frequency (commercial fundamental frequency) is f0, F1age,
Instead of the injection order M, the base frequency f 0Based on (basic
Wave) integer order m = fM/ F0Using the frequency fM
= FmAnd
(A) When there is no fluctuation of the system fundamental wave
In this case, the frequency f0, F1, FMEach frequency ω0, Ω1,
ωmIs ω0= 2πf0, Ω1= 2πf1= Kω0, Ωm= 2
πfm= Mω0, (M, k: m> k is an integer).
The current Ii of the interharmonic of order m
MAt the time t based on the measurement signal of the current transformer 20
The three-phase measured current (line current) is converted to a vector-valued current Ia
(t), Ib (t) and Ic (t), these currents Ia (t)
~ Ic (t) is the inter-order harmonic of order m at the system fundamental frequency.
Since the wave is superimposed, it can be expressed by the following equation (3).
The first term of each right side is the component of the system fundamental wave.
The second term on the right side is the interharmonic component.
[0075]
(Equation 9)
Ia (t) = I1a・ Sin (ω1t + φ1a) + Ima・ Sin (ωmt + φma)
Ib (t) = I1b・ Sin (ω1t + φ1b) + Imb・ Sin (ωmt + φmb)
Ic (t) = I1c・ Sin (ω1t + φ1c) + Imc・ Sin (ωmt + φmc)
It should be noted that I in each equation of Equation 9 is1a, I1b, I1c,
Ima, Imb, ImcIs the maximum value and φ1a, Φ1b, Φ1c,
φma, Φmb, ΦmcIs the initial phase.
Then, the currents Ia (t) to Ic (t) of the nine equations are obtained.
For detecting (extracting) interharmonics of the injection order M from the
In this case, the following Fourier transform is generally used.
Now, the current I (t) of the vector value is transmitted to the periodic signal
And the fundamental angular frequency is ω0Then the current I (t)
The n-th harmonic component (harmonic component) contained is the sine
Ingredient InS, The cosine component is InCThe following equation 10-2
It is calculated from the Fourier transform formula of the formula.
[0079]
(Equation 10)
Note that ω in the equationnIs the angular frequency of the nth harmonic
Numbers and S-shaped symbols are integral symbols. And the expression 10
Assuming that the component of the nth harmonic based on Equation 2 is I (n), this high
The harmonic component I (n) is expressed by the following complex expression of Expression 11:
Is done.
[0081]
(Equation 11)
By the way, the current I (t) = I · sin (ωt +
φ), the current I (t) is the vector
It is represented by an equation.
[0083]
## EQU12 ## I (t) = I · sin (ωt + φ) = (1 / 2j) ·
[I · exp (j (ωt + φ)) − I · exp (−j (ωt + φ))]
Therefore, the following equation (13) is established.
[0085]
(Equation 13)
Then, from the current Ia (t) in the equation (9), the order
When detecting (extracting) interharmonics of order m, the following number
The calculation of the expression 14 may be performed.
[0087]
[Equation 14]
When the operation of the equation (14) is actually performed,
By using the relation of the equation (13), the following equation (15) is obtained.
Is obtained.
[0089]
(Equation 15)
Further, in the equation (13), ω1−ωm=
(Km) ω0, Ω1+ Ωm= (K + m) ω0, Ωm−ωm=
0, ωm+ Ωm= 2mω0, K−m, k + m, 2 m
Is an integer, so in the expression of Expression 15, the following Expression 16
The following four equations hold.
[0091]
(Equation 16)
Therefore, the operation result of the equation (15) is I
ma・ Exp (jφma). Then, the current Ib in the equation (9)
By performing the same operation for (t) and Ic (t),
Inter-order harmonics of order m of currents Ia (t), Ib (t) and Ic (t)
The wave components Ia (m), Ib (m) and Ic (m) are components of the system fundamental wave.
If there is no variation in the minutes, the Fourier transform
Calculation without being affected by the system fundamental wave.
Can be issued.
[0093]
[Equation 17](B) When the system fundamental wave fluctuates
Next, at time t0Load fluctuations occur in the
If it fluctuates, t 0Before (t <t0) Is 3 in Equation 9 above.
The currents Ia (t) to Ic (t) of each phase represented by the equations are t0Since
(T ≧ t0) Is expressed by the following equation (3).
Become.
[0095]
(Equation 18)
Ia(t) = I1a’· Sin (ω1t + φ1a’) + Ima・ Sin (ωmt + φma)
Ib(t) = I1b’· Sin (ω1t + φ1b’) + Imb・ Sin (ωmt + φmb)
Ic(t) = I1c’· Sin (ω1t + φ1c’) + Imc・ Sin (ωmt + φmc)
Note that the first term on the right side in each of the equations (18) varies.
Is a component of the subsequent system fundamental wave,1a’, I1b’, I1c’
Is the maximum amplitude after fluctuation, φ1a’, Φ1b’, Φ1c’After the change
Is the initial phase. In addition, the second term on the right side of each equation of Expression 18
The components of the interharmonics do not change.
Then, the current Ia expressed by each equation of Expression 18 is obtained.
From (t) to Ic (t), (t−2π / ω)0) ≦ t0≦ t range
In the box, the current Ia
(m) to Ic (m) are obtained. At this time, for example, the current I of the a-phase
a (m) is expressed by the following equation (19).
[0098]
[Equation 19]
Further, the equation (19) is related to the equation (12).
Applying the engagement, ω1= Kω0, Ωm= Mω0, Km, k
Since + m is an integer, the first rightmost
The following equation (20) holds for each term.
[0100]
(Equation 20)Further, the second term on the rightmost side of the equation (19) is
Then, the following equation 21 is established.
[0102]
(Equation 21)
Therefore, the current Ia (m) in the equation (19) is
The following equation (22) is used.
[0104]
(Equation 22)
In the equation (22), I1a’· Exp (j
φ1a’) -I1a・ Exp (jφ1a) Is the current component of the system fundamental wave.
Is the difference vector due to the change, which is ΔIaAnd that
To the conjugate amount of *a *Then, the following Expression 23
Two equations hold.
[0106]
(Equation 23)
ΔIa= I1a’· Exp (jφ1a’) -I1a・ Exp (jφ1a)
ΔIa *= I1a’· Exp (−jφ1a’) -I1a・ Exp (−jφ1a)
Then, the b-phase current Ib (m) and the c-phase current Ib (m)
Since the same applies to c (m), t−2π / ω0≤
t0Detected amount of inter-order harmonic component of order m in ≦ t
The (extraction amount) is as shown in the following equation (3).
[0108]
(Equation 24)Note that those marked with * in each equation of Equation 24 are
Indicate the amount of conjugation.
It is a component shown in.
[0110]
(Equation 25)
Then, the current Ia of each phase of the equation (24) is calculated.
From (m), Ib (m) and Ic (m), the interharmonic of order m
Positive phase component (positive phase detection amount) I when decomposed into symmetric components
1(m), negative phase component (reverse phase detection amount) ITwo(m) generally gives
Positive phase component I based on three-phase currents Ia, Ib, Ic1, Reversed phase component
ITwoIs I1= (1/3) (Ia+ ΑIb+ ΑTwoIC), ITwo= (1 /
3) (Ia+ ΑTwoIb+ ΑIC), (However, α = exp (j2 / 3
π), αTwo= Exp (j4 / 3π)), the following
Equation 26 shows two equations.
[0112]
(Equation 26)
I1(m) = ζ · (ΔI11) −ξ · (ΔI12)*+ Im1
ITwo(m) = ζ · (ΔI12) −ξ · (ΔI11)*+ Im2
In equation (26), (Δ
I11)*, (ΔI12)*Is (ΔI11), (ΔI12)
The first and second terms that indicate the role and include the components ζ and の on the right
Error component ΔI caused by the influence of fluctuation of the fundamental wavem1, Δ
Im2And the third term on the right side is the original injected component.
Then, the components ζ and 演 are represented by
By the calculation, the following two equations of Expression 27 are obtained.
[0115]
[Equation 27]On the basis of the two equations in Expression 27, the components ζ and ξ
The magnitudes | ζ | and | ξ | are shown in the following equation (28).
Swell.
[0117]
[Equation 28]
| ζ | ≦ | (1 / (km) π) · sin [(km) ω0(tt0) / 2] | ≦ (1 / (mk) π
)
| ξ | ≦ | (1 / (k + m) π) · sin [(k + m) ω0(tt0) / 2] | ≦ (1 / (m + k) π
)
Therefore, the above equation (26) is used.
Normal phase component I1(m), reversed phase component ITwo(m) is the effect of the fluctuation of the system fundamental wave
And the magnitude of the error component due to the variation | ΔIm1|,
| ΔIm2Is based on the following equation (2),
9, respectively.
[0119]
(Equation 29)
| ΔIm1| = | Ζ · (ΔI11) −ξ · (ΔI12)*|
≤ (1 / π) (| ΔI11| / (Mk) + | ΔI12| / (M + k))
= (1 / π) (m (| ΔI11| + | ΔI12|) + K (| ΔI11|-| ΔI12|)) / (M-
k) ・ (m + k)
| ΔIm2| = | Ζ · (ΔI12) −ξ · (ΔI11)*|
≤ (1 / π) (| ΔI12| / (Mk) + | ΔI11| / (M + k))
= (1 / π) (m (| ΔI11| + | ΔI12|) + K (| ΔI12|-| ΔI11|)) / (M-
k) ・ (m + k)
As shown on the rightmost side of the two equations of Expression 29,
Error component | ΔIm1|, | ΔIm2| Is the error component | ΔIm1
| K (| ΔI11|-| ΔI12|) Is incorrect
Difference component | ΔIm2|, K (| ΔI12|-| ΔI11|)
Is different.
Then, | ΔI in the equation (29)
11|, | ΔI12| Is | ΔI11| For fluctuation of system fundamental wave
Is the amount of change (fluctuation amount) of the positive phase generated by |
I12| Is the change in the opposite phase caused by the fluctuation of the system fundamental wave
(Variation).
Further, m and k in the two equations of the above Expression 29 are f0
= 2Hz, f1= 60Hz, fm= 150 Hz, m = 1
50/2 = 75, k = 60/2 = 30.
Then, mk = 45 and m + k = 105.
As described above, the system basics are determined by the load fluctuation of the system 5, etc.
When the wave fluctuates, the order m of the equation
The currents Ia (m), Ib (m), Ic (m) of the interharmonics are
Affected by fundamental wave fluctuations, decompose them into symmetric components
Then, the positive phase component I expressed by equation (26)1(m), reversed phase component I
Two(m) is the original component I based on single phase injection.m1, Im2Alone
No, based on the fluctuation of the system fundamental wave component shown in Equation 29
Each error component ΔIm1, ΔIm2It is possible to include each
Revealed.
Further, the error component ΔIm1, ΔIm2By
For example, the susceptance (-BPm ') (= -B
PM) ′) Is the susceptance (−BPm) (= −B
PM), And then the susceptance Bim '
Is different between the normal phase and the negative phase.
Was.
(C) Influence of system fundamental wave
First, the positive phase component I expressed by the above equation (26)1(m), reversed phase
Minute ITwoIn (m), the original positive phase amount of the injected component Im1And reversed phase
Quantity Im2Is a single-phase injection, and its size | I
m1|, | Im2| Are equal and | Im1| = | Im2|.
Next, the error component ΔIm1, ΔIm2Size of
| ΔIm1|, | ΔIm2| Is expressed by the above equation (29).
And the amount of change | ΔI for the positive phase of the system fundamental wave11| And inverse phase
Change amount | ΔI12| Depends on the magnitude relationship.
Then, the positive phase component I1(m) and inverse phase component ITwo(m) system
The effect of the fluctuation of the fundamental wave is the change ΔI11, ΔI12Big and small
It changes depending on the relationship, as shown in the following (i) and (ii).
You.
(I) | ΔI11| ≦ | ΔI12When |
Normal phase component I1Error component ΔI of (m)m1Is reversed phase component ITwoError component of (m)
Minute ΔIm2Smaller, positive phase component I1(m) is the system fundamental wave
Less susceptible to fluctuations.
(Ii) | ΔI11|> | ΔI12|, The inverse phase I
TwoError component ΔIm of (m)TwoIs positive phase component I1Error component of (m)
Minute ΔIm1Smaller, reversed phase component ITwo(M) is more basic
Less susceptible to wave fluctuations.
Then, | ΔI11| ≦ | ΔI12|, | ΔI
11|> | ΔI12| Regardless of the
In order not to be affected by motion,
Is the positive phase component I1(M) Detection of islanding operation and reverse phase
Minute ITwoIn combination with the detection of islanding using (m)
Weighting is performed, and islanding is detected by AND of the two detections.
Next, the validity of this product detection (AND detection)
The nature will be described. First, the voltage Vg of the equation (7)M
Let Vga, Vgb, Vgc be the phase components of
gMEnergy (for convenience | VgM|TwoAs
Represents each phase component as shown in the following equation (30).
Vga-Vgc can be represented by the sum of squares of the absolute values.
This is 3 pu (pu: arbitrary unit).
[0131]
[Equation 30] | VgM|Two= | Vga |Two+ | Vgb |Two+ |
Vgc |Two= 3pu
Next, each of the phase components Vga to V
The sum of the squares of the absolute values of gc is the voltage Vg MVg1,
Vg of reverse phaseTwoThen, as shown in the following equation 31,
become. Here, zero-phase component Vg0= 0
You.
[0133]
[Equation 31] | Vga |Two+ | Vgb |Two+ | Vgc |Two=
Vga ・ Vga*+ Vgb ・ Vgb*+ Vgc · Vgc*
= (Vg1+ VgTwo) ・ (Vg1+ VgTwo)*+ (ΑTwo・ Vg1+ Α
・ VgTwo) ・ (Α ・ Vg1+ ΑTwo・ VgTwo)*+ (Α · Vg1+ Α
Two・ VgTwo) ・ (ΑTwo・ Vg1+ Α · VgTwo)*= 3 · (Vg1 Two+
VgTwo Two) = 3 (| Vg1|Two+ | VgTwo|Two) = 3pu
Based on the equation (31), the positive phase component Vg1,
Reverse phase VgTwoIs | Vg in FIG.M| = 1 on the circumferential line γ
Take.
The effect of the fluctuation of the fundamental wave can be ignored.
Assuming that the limit level is 1 pu, the positive phase component I
1(M), reversed phase component ITwo(M), for example, positive phase
Minute I1When islanding detection is performed using only (m),
(Vg1, VgTwo) = Circle of 1pu radius passing through (0,1)
Voltage Vg of γM, (| VgM| = 1 pu)
Inversion detection is not effective, but the positive phase component I1(M), reversed phase component ITwo
When product detection is performed using both (m), (Vg1, V
gTwo) = Circumference γ of 2pu passing through the point of (1,1)
Voltage VgM, (| VgM| = √2 (= √ (1 + 1)) p
Until u), the detection of islanding is enabled, and
The resistance to 対 2 increases (about 1.4 times).
In other words, the voltage VgMOf fundamental wave fluctuation
And the positive phase component I1(M), reversed phase component ITwo(M) product detection
Is the positive phase component I1(M), reversed phase component ITwoAny one of (m)
, There is a margin of about 40%.
Therefore, the arithmetic processing unit 25 firstly converts
Injection included in the measurement signal of each phase of the compressor 19 and the converter 20
The measured voltage and measured current of the interharmonic of order m
A digital filter of the Fourier transform to extract
As the calculation, for example, a regression type DFT calculation is executed.
At this time, the past N sampling data
The sampled measurement signal of each phase is used for DFT operation.
The voltage and current of the signal are represented by voltage V (q), current I (q),
(Q: 0, 1, 2,..., N−1)
From the following operation of the two equations of Expression 30 using the result,
Measurement voltage Vm (q) of interharmonics of injection order M, measurement
The current Im (q) is obtained.
[0139]
(Equation 32)
Vm (q) = (2 / N) · (Vm (q−1) −V (q−N) + V (q)) · x-1
Im (q) = (2 / N) · (Im (q−1) −I (q−N) + I (q)) · x-1
The number of data N is, for example, 1
Assuming 32 wavelengths with 64 samplings per cycle,
(64 × 32 =) 4096. Also, in equation (5)
X is a parameter of x = exp (-j2πm / N)
You.
Next, extraction is performed by the operation of the equation (32).
Voltage and current of harmonics of order m of each phase
To Vam (q), Vbm (q), Vcm (q), Ia
m (q), Ibm (q), Icm (q), positive phase
Min Y1, V1, I1Is Ym1(Q), Vm1(Q), Im
1(Q) is calculated by the following in-phase operation of the following two equations of Expression 31.
And the positive phase component of each of the voltage Vm (q) and the current Im (q)
Vm1(Q), Im1Find (q).
[0142]
[Equation 33]
Vm1(Q) = (Vam (q) + α · Vbm (q) + αTwo・ Vcm (q)) / 3
Im1(Q) = (Iam (q) + α · Ibm (q) + αTwo・ Icm (q)) / 3
Also, the reverse phase component YTwo, VTwo, ITwoIs Ym
Two(Q), VmTwo(Q), ImTwoThe following number as (q)
34, the voltage Vm (q) and the current I
m (q) each inverse phase component VmTwo(Q), ImTwo(Q)
Ask.
[0144]
[Equation 34]
VmTwo(Q) = (Vam (q) + αTwo・ Vbm (q) + α · Vcm (q)) / 3
ImTwo(Q) = (Iam (q) + αTwo・ Ibm (q) + α ・ Icm (q)) / 3
Then, Im1(Q) / Vm1(Q) to next
Positive phase admittance Ym of interharmonics of number M1(Q)
Can be calculated, ImTwo(Q) / VmTwo(Q) to next
Negative phase admittance Ym of interharmonics of number MTwo(Q)
In this mode, the positive phase component Vm can be calculated.
1(Q), Im1Equation (35) based on (q)
From, normal phase admittance Ym1(Q) susceptance
(-Bm1(Q)) is the detection admittance on the positive-phase operation side and
And calculate.
[0146]
(-Bm)1(Q)) =-Image(Im1(Q)
/ Vm1(Q))
Similarly, the reverse phase component VmTwo(Q), ImTwo(Q)
From the operation of the following equation (36) based on
Su YmTwo(Q) susceptance (-BmTwo(Q))
It is calculated as the detection admittance on the negative phase calculation side.
[0148]
(36)Two(Q)) =-Image(ImTwo(Q)
/ VmTwo(Q))
The susceptance (-Bm
1(Q)), (-BmTwo(Q))
The calculated susceptance (-Bm1(Q)), (−
BmTwo(Q)) for each of the positive and negative phases
The susceptance is compared with the judgment value (−Bm
1(Q)), (-BmTwoMonitor changes in (q)).
That is, the calculated susceptance (-B
m1(Q)), (-BmTwo(Q)) is the absolute value of
Judgment values are continuously obtained for each set continuous set value.
And the impedance on the upstream side of the grid as viewed from the receiving point P
Dance increased to open impedance due to system stop
Monitors whether to convert
The susceptance (-Bm
1(Q)) Single operation of the distributed power source 6 due to a system stop from the side
Rotation detection and susceptance (-BmTwo(Q)) From the side
Of detection of isolated operation of distributed power source 6 due to system shutdown
(And) is calculated and the susceptance (-Bm
1(Q)) Change in the distribution power source 6 due to system shutdown
Operation is detected, and at the same time, the susceptance (-Bm
Two(Q)) also indicates that isolated operation of the distributed power source 6 is detected.
Only when the AND condition holds,
Detecting that the distributed power source 6 is operating alone, the switch 15
To disconnect the distributed power source 6 from the system 5.
The process for detecting the islanding operation is described in detail below.
The arithmetic processing unit 25 performs the normal phase detection process shown in FIG.
-Each step S of the chart1~ S6Realized by executing
Is done.
Therefore, the islanding operation is detected in the normal phase and the reverse phase.
Side, and the positive and negative phases of the fundamental wave of system 5
System shut down so as not to be affected by any fluctuations
The isolated operation of the distributed power source 6 at the time can be reliably detected.
Even if the system 5 is a system with large load fluctuation,
Minimize false detections due to fluctuations in the system fundamental wave due to fluctuations, etc.
Thus, the isolated operation of the distributed power source 6 can be detected, and the signal
The reliability is significantly improved.
Then, the current of the interharmonic of the injection order M
From the power receiving point P to a single-phase injection between the b-phase and c-phase of the system 5
Injection power supply (power supply unit 17) etc. are three-phase injection
Is much cheaper and smaller.
Further, the symmetric component admittance Ym
1(Q), YmTwo(Q) susceptance (-Bm
1(Q)), (-BmTwo(Q)) and their changes
Detected the islanding operation from the
Operation of the distributed power source 6 on the system stop side without receiving
It can be detected and it is necessary to worry about phase sequence change etc. of the system
There is no.
Further, by making the detection redundant, a detection processing device is provided.
The reliability of the operation unit 25, especially the failure of the arithmetic processing unit 25,
improves.
By the way, the detection on the normal phase calculation side and the negative phase calculation side is performed.
As the output admittance, normal phase admittance Ym
1(Q), reversed-phase admittance YmTwoThe real part of (q)
Find both the conductance and the susceptance of the imaginary part,
Domitance Ym1(Q), YmTwo(Q) vector change
To detect the individual operation of the distributed power source 6
Is also good.
Also, the normal phase operation of the reciprocal of the detected admittance
Dispersion from changes in detection impedance on the
The isolated operation of the power supply 6 may be detected.
As the detection impedance on the calculation side and the negative-phase calculation side,
Phase impedance Zm1(Q), reverse phase impedance Z
mTwo(Q) with Zm1(Q) = Vm1(Q) / Im
1(Q), ZmTwo(Q) = VmTwo(Q) / ImTwoFrom (q)
What is necessary is just to calculate.
Further, the susceptance Bm1(Q), B
mTwoReactance Xm corresponding to (q)1(Q), XmTwo
(Q) may be calculated from the following equation (37).
[0160]
(37)
Xm1(Q) = Image(Vm1(Q) / Im1(Q))
XmTwo(Q) = Image(VmTwo(Q) / ImTwo(Q))
Next, the above-described judgment on the normal phase operation side and the negative phase operation side is performed.
The fixed value may be set according to the state of the system 5 or the like.
At this time, the determination values on both calculation sides may not be the same value.
The present invention relates to a multi-phase system having three or more phases.
Application to islanding detection of distributed power sources in various power systems
In this case, the single-phase power supply of the interharmonics is
It may be injected between any two phases.
[0163]
The present invention has the following effects.
You. First, for example, even in a three-phase system, the
Phase injection is sufficient and injection power is cheaper than three-phase power supply
In addition, a small single-phase power supply can be used.
Next, the positive phase I of the interharmonics of the injection order.
Singularity from changes in impedance or normal phase admittance
Phase detection and reverse phase impedance of interharmonics of the injection order
Of islanding from changes in impedance or reverse phase admittance
Occur at the same time, and the distributed power
6 only when an islanding operation of 6 is detected
Detection was duplicated because it was detected as isolated operation of distributed power supply 6.
Has been greatly affected by the fluctuation of the fundamental wave component of system 5.
Erroneous detection due to this fluctuation is reliably prevented,
Even when the load fluctuation of the system 5 is large, etc.
The distributed power supply 6 is connected to the
5, and the reliability is remarkably improved.
Therefore, cost reduction and miniaturization can be achieved.
Phase change of system 5 due to single-phase injection of harmonics
Minimize the effects of fluctuations in the system fundamental without worrying about
Eliminate the impedance of the interharmonic of the injection order of system 5
Dispersion when the system is stopped due to changes in dance or admittance
The isolated operation of the power supply 6 can be reliably detected.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態の単線結線図である。
【図2】図1の次数間高調波についての等価回路図であ
る。
【図3】図2の単相注入時の3相結線の等価回路図であ
る。
【図4】図1の検出の有効性説明用のノイズ電圧特性図
である。
【図5】図1の検出処理説明用のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1,5 系統
6 分散電源
16 電流注入装置
17 電源部
21 系統停止検出処理装置
25 演算処理部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a single-line diagram of one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an inter-order harmonic of FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a three-phase connection at the time of single-phase injection in FIG. 2; FIG. 4 is a noise voltage characteristic diagram for explaining the effectiveness of the detection of FIG. 1; FIG. 5 is a flowchart for explaining a detection process in FIG. 1; [Description of Signs] 1, 5 system 6 distributed power supply 16 current injection device 17 power supply unit 21 system stop detection processing device 25 arithmetic processing unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 儀宏 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 Fターム(参考) 5G066 HA11 HB02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshihiro Haneda 47 Nisshin Electric, Umezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi Inside the company F-term (reference) 5G066 HA11 HB02
Claims (1)
の非整数倍周波数の次数間高調波を注入し、 系統の注入次数の次数間高調波の計測に基づき、系統の
前記注入次数の次数間高調波のインピーダンス又はアド
ミタンスを検出し、 系統の前記注入次数の次数間高調波の検出インピーダン
ス又は検出アドミタンスの変化から、系統停止時の前記
分散電源の単独運転を検出する分散電源の単独運転検出
方法であって、 系統に前記注入次数の次数間高調波を単相注入し、 系統各相の前記注入次数の次数間高調波の計測された電
圧,電流それぞれを対称成分に分解して前記電圧,前記
電流それぞれの正相分,逆相分を検出し、 前記電圧,前記電流の正相分から、系統の前記注入次数
の次数間高調波の正相インピーダンス又は正相アドミタ
ンスを、正相演算側の検出インピーダンス又は検出アド
ミタンスとして算出し、 前記電圧,前記電流の逆相分から、系統の前記注入次数
の次数間高調波の逆相インピーダンス又は逆相アドミタ
ンスを逆相演算側の検出インピーダンス又は検出アドミ
タンスとして算出し、 前記正相演算側の検出インピーダンス又は検出アドミタ
ンスの変化からの前記分散電源の単独運転検出と、前記
逆相演算側の検出インピーダンス又は検出アドミタンス
の変化からの前記分散電源の単独運転検出とが同時に発
生するときにのみ、前記分散電源の単独運転を検出する
ことを特徴とする分散電源の単独運転検出方法。Claims 1. An inter-order harmonic of a non-integer multiple of a system fundamental wave is injected into a system to which a distributed power source is connected, and based on measurement of an inter-order harmonic of an injection order of the system. Detecting the impedance or admittance of the inter-harmonics of the injection order of the system, and detecting the isolated operation of the distributed power supply when the system is stopped, based on a change in the detection impedance or detection admittance of the inter-harmonics of the injection order of the system. A single-phase injection of the inter-harmonic of the injection order into the system, and symmetrically measure the measured voltage and current of the inter-harmonic of the injection order of each phase of the system. The positive and negative phase components of the voltage and the current are detected by decomposing the components into positive and negative components, and the positive phase impedance or the positive order interharmonic of the injection order of the system is determined from the positive and negative phases of the voltage and the current. A phase admittance is calculated as a detection impedance or a detection admittance on the positive phase calculation side, and a reverse phase impedance or a negative phase admittance of a higher order interharmonic of the injection order of the system is calculated from the negative phase component of the voltage and the current. Calculated as the detection impedance or detection admittance on the side, and the isolated operation detection of the distributed power supply from the change in the detection impedance or detection admittance on the positive-phase calculation side, and from the change in the detection impedance or detection admittance on the negative-phase calculation side. A method for detecting an isolated operation of a distributed power source, wherein the isolated operation of the distributed power source is detected only when the isolated operation of the distributed power source occurs simultaneously.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002048563A JP3601518B2 (en) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | Method for detecting isolated operation of distributed power supply |
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-
2002
- 2002-02-25 JP JP2002048563A patent/JP3601518B2/en not_active Expired - Lifetime
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