JP2003284245A - 系統連系システム - Google Patents

系統連系システム

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JP2003284245A
JP2003284245A JP2002076253A JP2002076253A JP2003284245A JP 2003284245 A JP2003284245 A JP 2003284245A JP 2002076253 A JP2002076253 A JP 2002076253A JP 2002076253 A JP2002076253 A JP 2002076253A JP 2003284245 A JP2003284245 A JP 2003284245A
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JP2002076253A
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Tomoshi Tada
知史 多田
Norikazu Kawakami
了司 川上
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の太陽光発電装置を並列接続した系統連
系システムにおいて、系統停電時、太陽光発電装置の単
独運転を確実に検出することにある。 【解決手段】 複数の太陽光発電装置1a〜1cおよび
その太陽光発電装置1a〜1cを系統電源3と連系させ
る系統連系装置8a〜8cを具備し、その系統連系装置
8a〜8cの注入装置7a〜7cから系統に次数間高調
波電流を注入することにより、系統停電時の太陽光発電
装置1a〜1cの単独運転を検出可能とした系統連系シ
ステムにおいて、各系統連系装置8a〜8cの注入装置
7a〜7cから出力される次数間高調波電流の位相を各
系統連系装置8a〜8c間で同期させる同期信号を各系
統連系装置8a〜8cに付与する制御回路6を具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は系統連系システムに
関し、例えば、太陽光発電装置などの複数の分散電源お
よびその分散電源を系統電源と連系させる複数の系統連
系装置を系統電源に並列接続した系統連系システムに関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、図2に示すように太陽電池を有
する太陽光発電装置1を分散電源として、その太陽光発
電装置1を系統電源3と連系させるために太陽光発電装
置1から出力された発電電力を電力変換する電力変換器
2(インバータ)を介して商用の系統電源3と接続した
系統連系システムがある。図3の系統連系システムは、
複数の太陽光発電装置1a〜1cおよび電力変換器2a
〜2cを系統電源3に並列接続した構成を具備するもの
である。
【0003】電力変換器2a〜2cは、インバータ機能
と整流機能を有する双方向形交直変換器で、系統電源3
による電力を直流変換してエネルギー貯蔵部(図示せ
ず)に充電する整流運転と、エネルギー貯蔵部に充電さ
れた直流電力を交流変換して負荷(図示せず)に電力供
給するインバータ運転とに切り換え制御される。エネル
ギー貯蔵部としては、鉛電池などの充放電可能な二次電
池が使用されている。
【0004】この系統連系システムでは、系統電源3の
停電時に系統が逆充電状態になることを阻止する目的か
ら、太陽光発電装置1,1a〜1cの単独運転を単独運
転検出装置4により検出し、その検出信号に基づいて遮
断器5,5a〜5cを速やかに開放することにより系統
を解列し、系統側での作業中に感電事故が発生すること
を防止する保護機能を具備する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、系統連系ガ
イドライン(通称)と称されている「分散型電源系統連
系技術指針」(電気技術基準調査委員会編、社団法人日
本電気協会発行)には、例えば外乱発生により電圧変動
又は周波数変動を誘発させてこれを検出する能動方式に
よる単独運転検出が規定されている。
【0006】前述した系統連系システムの単独運転検出
装置4では、太陽光発電装置1a〜1cから出力される
無効電力を外乱により微小変動させることにより、系統
電源3の停電による太陽光発電装置1a〜1cの単独運
転発生時、その無効電力変動により分散電源側と系統側
とのバランス状態が崩れ、これにより誘発された位相跳
躍または周波数変化を検出することにより、太陽光発電
装置1a〜1cの単独運転を検出するようにしている。
【0007】しかしながら、複数の太陽光発電装置1a
〜1cを並列接続した系統連系システムでは、単独運転
検出のための太陽光発電装置1a〜1cの無効電力変動
が互いに相殺されてしまうことがあり、その場合、複数
の太陽光発電装置1a〜1cの無効電力変動の総量が零
となる。このような現象が発生した時には、単独運転検
出装置4により、太陽光発電装置1a〜1cの単独運転
を検出することが困難になるという問題があった。
【0008】そこで、本発明は前記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、複数の太陽光
発電装置を並列接続した系統連系システムにおいて、系
統停電時、太陽光発電装置の単独運転を確実に検出する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、複数の分散電源および
その分散電源を系統電源と連系させる複数の系統連系装
置を前記系統電源に並列接続し、その系統連系装置から
系統に次数間高調波電流を注入することにより、系統停
電時の分散電源の単独運転を検出可能とした系統連系シ
ステムにおいて、各系統連系装置から出力される次数間
高調波電流の位相を各系統連系装置間で同期させる同期
信号を各系統連系装置に付与する制御回路を具備したこ
とを特徴とする。前記分散電源としては、太陽光発電装
置や風力発電装置などが適用可能である。ここで、「次
数間高調波電流」とは電力系統の基本波に同期した基本
波の非整数倍の周波数の電流を意味する。
【0010】本発明の系統連系システムでは、系統連系
装置から系統に出力される次数間高調波電流により、系
統電圧に微小な電圧歪みを発生させる。系統連系時での
前記電圧歪みは、分散電源の連系運転に対して問題とな
らない程度のものであるが、系統電源の停電時には、前
記次数間高調波の注入による電圧歪みが大きくなる。そ
こで、系統連系時の系統インピーダンスと系統停電時の
系統インピーダンスとを測定して両者を比較することに
より、系統停電時での分散電源の単独運転を検出するこ
とができる。
【0011】この分散電源の単独運転検出に際しては、
複数の系統連系装置から出力される次数間高調波電流の
位相を制御回路からの同期信号により完全に同期させる
ようにすれば、各系統連系装置間での干渉がなくなり、
すべての系統連系装置から出力される次数間高調波によ
り発生する電圧歪みが相殺されて零になることがなくな
るので、分散電源の単独運転を確実に検出することがで
きる。
【0012】また、前述したように複数の分散電源およ
び系統連系装置を具備した構成においては、複数の系統
連系装置から出力される次数間高調波電流を制御し、そ
れぞれの次数間高調波電流の合計値を一定に保持する制
御回路を具備することが望ましい。このようにすれば、
系統連系装置の設置数に増減があっても、次数間高調波
電流の系統への注入量に過不足が発生することなく、系
統連系装置の設置数にかかわりなく、正確な系統インピ
ーダンスを測定することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明に係る系統連系システムの
実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態で
は、分散電源として太陽光発電装置を対象とした場合に
ついて説明するが、本発明はこれに限定されることな
く、風力発電装置などの他の分散電源にも適用可能であ
る。
【0014】図1は複数の太陽光発電装置1a〜1cお
よびその太陽光発電装置1a〜1cを系統電源3と連系
させるために太陽光発電装置1a〜1cから出力される
発電電力を電力変換する電力変換器2a〜2cを系統電
源3に並列接続した系統連系システムの概略構成を示
す。
【0015】電力変換器2a〜2cは、インバータ機能
と整流機能を有する双方向形交直変換器で、系統電源3
による電力を直流変換してエネルギー貯蔵部(図示せ
ず)に充電する整流運転と、エネルギー貯蔵部に充電さ
れた直流電力を交流変換して負荷(図示せず)に電力供
給するインバータ運転とに切り換え制御される。エネル
ギー貯蔵部としては、鉛電池などの充放電可能な二次電
池が使用されている。
【0016】この系統連系システムでは、系統電源3の
停電時に系統が逆充電状態になることを阻止する目的か
ら、太陽光発電装置1a〜1cの単独運転を単独運転検
出装置4により検出し、その検出信号に基づいて遮断器
5a〜5cを速やかに開放することにより系統を解列
し、系統側での作業中に感電事故が発生することを防止
する保護機能を具備する。
【0017】この単独運転保護機能を発揮させるため、
次数間高調波を注入装置7a〜7cにより系統に注入す
ることにより、系統電源3の停電時に生じる系統インピ
ーダンスの変化から太陽光発電装置1a〜1cの単独運
転を単独運転検出装置4により検出可能にすると共に、
各注入装置7a〜7cから出力される次数間高調波電流
の位相を各注入装置7a〜7c間で同期させる同期信号
を各注入装置7a〜7cに付与する制御回路6を具備す
る。ここで、電力系統の基本波に同期した基本波の非整
数倍の周波数を有する次数間高調波電流、つまり、電力
系統において通常存在しない次数間高調波電流として
は、例えば2.3次の高調波電流が好適である。
【0018】なお、前述した電力変換器2a〜2cおよ
び注入装置7a〜7cを含む構成を、太陽光発電装置1
a〜1cと系統電源3とを連系させるための系統連系装
置8a〜8cとする。また、制御回路6は、注入装置7
a〜7cに同期信号を送出する等、その注入装置7a〜
7cを制御する以外に、前述した電力変換器2a〜2c
のインバータ運転と整流運転を切り替える等、その電力
変換器2a〜2cを制御するものである。
【0019】この実施形態における系統連系システムで
は、系統連系装置8a〜8cの注入装置7a〜7cから
系統に出力される次数間高調波電流により、系統電圧に
微小な電圧歪みを発生させる。系統連系時での前記電圧
歪みは、太陽光発電装置1a〜1cの連系運転に対して
問題とならない程度のものであるが、系統電源3の停電
時には、前記次数間高調波の注入による電圧歪みが大き
くなる。
【0020】そこで、系統連系時の系統インピーダンス
と系統停電時の系統インピーダンスとを単独運転検出装
置4により測定して両者を比較することにより、系統停
電時の太陽光発電装置1a〜1cの単独運転を検出す
る。この単独運転の検出に基づいて制御回路6から遮断
信号を出力することにより、遮断器5a〜5cを開放し
て太陽光発電装置1a〜1cを系統電源3から切り離
す。この系統解列により、太陽光発電装置1a〜1cの
単独運転を未然に防止している。
【0021】この太陽光発電装置1a〜1cの単独運転
検出に際しては、系統連系装置8a〜8cの注入装置7
a〜7cから出力される次数間高調波電流の位相を制御
回路6からの同期信号により完全に同期させるようにし
ているので、各系統連系装置8a〜8c間での干渉がな
くなり、すべての系統連系装置8a〜8cについて注入
装置7a〜7cからの次数間高調波により発生する電圧
歪みが相殺されて零になることがなくなるので、太陽光
発電装置1a〜1cの単独運転を確実に検出することが
できる。
【0022】また、前述したように複数の太陽光発電装
置1a〜1cと系統電源3とを系統連系装置8a〜8c
により連系させた構成において、制御回路6は、複数の
注入装置7a〜7から出力される次数間高調波電流を制
御し、それぞれの次数間高調波電流の合計値を一定に保
持する。
【0023】例えば、三台の系統連系装置8a〜8cを
並列接続した構成の場合、一台の系統連系装置から出力
される次数間高調波電流の値を1puとすると、三台の
系統連系装置8a〜8cから出力される次数間高調波の
合計値が3puとなる。ここで、三台の系統連系装置8
a〜8cのうち、二台の系統連系装置だけが運転される
場合には、それぞれの系統連系装置から出力される次数
間高調波電流を1.5puとし、また、一台の系統連系
装置のみが運転される場合には、その系統連系装置から
出力される次数間高調波電流を3puとする。これによ
り系統連系装置から出力される次数間高調波の合計値を
3puとして常に一定に保持することができる。
【0024】このようにすれば、系統連系装置の設置数
に増減があっても、次数間高調波電流の系統への注入量
に過不足が発生することなく、系統連系装置の設置数に
かかわりなく、正確な系統インピーダンスを測定するこ
とができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、複数の分散電源および
その分散電源を系統電源と連系させる系統連系装置とを
具備し、その系統連系装置から系統に次数間高調波電流
を注入することにより、系統停電時の分散電源の単独運
転を検出可能とした系統連系システムにおいて、制御回
路により、各系統連系装置から出力される次数間高調波
電流の位相を各系統連系装置間で同期させる同期信号を
各系統連系装置に付与するようにしたから、各系統連系
装置間での干渉がなくなり、すべての系統連系装置から
出力される次数間高調波により発生する電圧歪みが相殺
されて零になることがなくなるので、分散電源の単独運
転を確実に検出することができる。
【0026】また、制御回路により、複数の系統連系装
置から出力される次数間高調波電流を制御し、それぞれ
の次数間高調波電流の合計値を一定に保持するようにす
れば、系統連系装置の設置数に増減があっても、次数間
高調波電流の系統への注入量に過不足が発生することな
く、系統連系装置の設置数にかかわりなく、正確な系統
インピーダンスを測定することができて、分散電源の単
独運転をより一層確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る系統連系システムの実施形態を示
す回路ブロック図である。
【図2】従来の系統連系システムの基本構成を示す回路
ブロック図である。
【図3】従来の系統連系システムで複数の分散電源を有
する構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
1a〜1c 分散電源(太陽光発電装置) 3 系統電源 6 制御回路 7a〜7c 注入装置 8a〜8c 系統連系装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の分散電源およびその分散電源を系
    統電源と連系させる複数の系統連系装置を前記系統電源
    に並列接続し、その系統連系装置から系統に次数間高調
    波電流を注入することにより、系統停電時の分散電源の
    単独運転を検出可能とした系統連系システムにおいて、
    各系統連系装置から出力される次数間高調波電流の位相
    を各系統連系装置間で同期させる同期信号を各系統連系
    装置に付与する制御回路を具備したことを特徴とする系
    統連系システム。
  2. 【請求項2】 前記制御回路は、複数の系統連系装置か
    ら出力される次数間高調波電流を制御し、それぞれの次
    数間高調波電流の合計値を一定に保持することを特徴と
    する請求項1に記載の系統連系システム。
  3. 【請求項3】 前記分散電源は太陽光発電装置であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の系統連系システ
    ム。
JP2002076253A 2002-03-19 2002-03-19 系統連系システム Withdrawn JP2003284245A (ja)

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