【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電装置の逆潮流防止方法および装置に関し、マイクロガスタービン発電装置の運転技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、分散型電源として注目を集めているマイクロガスタービン発電装置の基本的性能は確立されつつあり、現状では電気的な外乱要因（電圧、周波数、位相などの状態変化）が発生した場合に、自己及び周囲のシステムの保護を目的として、マイクロガスタービン発電装置の運転を停止する保護機能が装備されている。
【０００３】
ところで、構内の配電系統における負荷に見合う必要電力を構外の商用電源と構内に配置した分散型電源としてのマクロガスタービン発電装置とで供給する場合に、構内の負荷が停止した場合に構内の電力が構外へ流れる逆潮流の問題あり、分散型電源としてのマイクロガスタービン発電装置の使用にあたっては、系統連係ガイドラインに基づく電力会社との協議がある。
【０００４】
逆潮流のない設備を構築する場合は構内の配電系統とマイクロガスタービン発電装置とを系統連係用保護リレーを介して接続し、逆潮流発生時はマイクロガスタービン発電装置を配電系統から遮断する。
【０００５】
配電システムの先行技術としては特許文献１に開示するものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６５３６８
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マイクロガスタービン発電装置を配電系統から遮断すると、遮断ポイントにもよるがマイクロガスタービン発電装置の周囲で停電が発生する問題がある。逆潮流が発生するか否かはマイクロガスタービン発電装置の発電出力と構内の負荷との関係において決まり、通常時において構外の商用電源から構内の配電系統へ向かう電力潮流は、構内の負荷量より出力電力が大きくなると逆潮流となる。
【０００８】
経済面から見れば、なるべく負荷量に相当する必要電力に近い電力をマイクロガスタービン発電装置で発生させるのが理想である。しかしながら、負荷量に近い電力を常にマイクロガスタービン発電装置で発生させている状況では、負荷量が減少した場合に逆潮流が発生する可能性が高くなる。
【０００９】
このため、マイクロガスタービン発電装置の発電出力を制御しない場合には、常にその発電出力より高い負荷が発生するような設備においての使用に限られる。また、マイクロガスタービン発電装置の発電出力を制御する場合にあっても、現状では複数台のマイクロガスタービン発電装置を設置し、一部台数の停止・起動制御では負荷量に応じた最適な出力電力を得ることは困難であり、逆潮流を確実に防止する制御はできていない。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、負荷量の変動に対して逆潮流の発生を確実に防止し、かつ負荷量に近い発電出力を維持することができる発電装置の逆潮流防止方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の発電装置の逆潮流防止方法は、構内の配電系統における負荷に見合う必要電力を構外の商用電源と構内に配置した発電装置とで供給し、制御装置から出力指示値を指令して発電装置から出力する出力電力を制御し、前記負荷と発電装置の出力電力との差に相当する不足電力を受電点において商用電源から配電系統へ受給し、予め設定する受電点電力設定値と受電点で計測する受電点電力値との差値を指標として出力指示値を調整して発電装置の出力電力を増減し、出力電力の増減により受電点電力を受電点電力設定値もしくは受電点電力設定値を含む設定許容範囲内に維持するものである。
【００１２】
上記した構成により、受電点電力を受電点電力設定値もしくは受電点電力設定値を含む設定許容範囲内に維持するように発電装置の出力電力を調整することで、負荷量に近い発電出力を維持でき、発電装置をできる限り定格運転することが可能で、負荷量の変動に対して逆潮流の発生を確実に防止できる。
【００１３】
請求項２に記載の本発明の発電装置の逆潮流防止方法は、受電点で計測する受電点電力値が予め設定する最低受電点電力設定値より低下した時に制御装置から発電装置へ発電停止命令を指令するものである。
【００１４】
上記した構成により、発電装置へ発電停止命令を指令することで、自動制御が追いつかない最悪の場合でも発電装置と構内の配電系統を結ぶ系統連係用保護リレーの動作よりも前に発電装置が１秒以内程度の短時間で発電を停止して発電出力値が０となるので、系統連係用保護リレーによる解列を未然に防止できるとともに、解列による周囲の停電も防止できる。
【００１５】
請求項３に記載の本発明の発電装置の逆潮流防止方法は、発電装置における単位時間当たりの発電出力変化値である発電出力変化速度を制御し、発電装置の出力電力を配電系統へ供給する投入時に発電出力変化速度の増加率を小さくして発電装置から出力する出力電力を漸増させ、負荷の減少に由来して受電点電力値が急減する時に発電出力変化速度の減少率を大きくして発電装置から出力する出力電力を急減させるものである。
【００１６】
上記した構成により、発電出力変化値を制御して電力投入時の電圧変動を抑制して配電系統内の機器に与える悪影響を防止できる。また、受電点電力値が急減する時に発電装置から出力する出力電力を急減させることで逆潮流が発生する可能性を低減できる。
【００１７】
請求項４に記載の本発明の発電装置の逆潮流防止方法は、受電点において構外の商用電源から電力を受給する構内の配電系統に接続する発電装置と、出力指示値を指令して発電装置から出力する出力電力を制御する制御装置とを有し、制御装置は入力により設定する受電点電力設定値と受電点で計測する受電点電力値との差値を指標として出力指示値を調整して発電装置の出力電力を増減し、出力電力の増減により受電点電力を受電点電力設定値もしくは受電点電力設定値を含む設定許容範囲内に維持するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、構内の配電系統１は受電点において商用電源２から電力を受給するものであり、配電系統１に接続してマイクロガスタービン発電装置３を接続しており、マイクロガスタービン発電装置３は系統連係用保護リレー４を介して配電系統１に接続している。
【００１９】
図２に示すように、マイクロガスタービン発電装置３は、ガスタービンエンジン３１で発電装置３２を駆動し、発電した電力をパワーコンバーター３３によって設定周波数および設定電圧に調整し、アウトプットコンタクタ３４を通して外部へ電力出力する。アウトプットコンタクタ３４の一次側には電流センサー３５を設け、アウトプットコンタクタ３４の二次側には電圧センサー３６を設けている。
【００２０】
内部コントローラ３７は、ガスタービンエンジン３１、発電装置３２、パワーコンバーター３３、アウトプットコンタクタ３４を制御するものであり、アウトプットコンタクタ３４を制御して配電系統１と遮断し、ガスタービンエンジン３１および発電装置３２の運転を無負荷運転モードに移行させ、無負荷運転モードにおいて発電装置３２の界磁電流を遮断し、ガスタービンエンジン３１の出力を最低出力にまで抑制する制御が行える。
【００２１】
さらに、内部コントローラ３７は発電装置３２における単位時間当たりの発電出力変化値である発電出力変化速度を制御するものであり、発電装置３２の出力電力を配電系統１へ供給する投入初期時に発電出力変化速度の増加率を小さくして発電装置３２から出力する出力電力を漸増させる。また、負荷の減少に由来して受電点電力値が急減する時に発電出力変化速度の減少率を大きくして発電装置３２から出力する出力電力を急減させる。
【００２２】
マイクロガスタービン発電装置３の外部に配置した制御装置をなす外部コントローラ５は内部コントローラ３７へ出力指示値を指令して発電装置３２から出力する出力電力を制御する機能を有しており、外部コントローラ５にはパーソナルコンピュータ等からの入力により受電点電力設定値と、最低受電点電力設定値を設定する。
【００２３】
以下、上記した構成における作用を説明する。通常において、構内の配電系統１における負荷に見合う必要電力は商用電源２とガスタービン発電装置３とで供給し、構内の負荷とマイクロガスタービン発電装置３の出力電力との差に相当する不足電力を受電点において商用電源２から配電系統１へ受給する。
【００２４】
マイクロガスタービン発電装置３はガスタービンエンジン３１により発電装置３２を駆動して発電した電力をパワーコンバーター３３で所定周波数および設定電圧に調整してアウトプットコンタクタ３４を通して外部へ出力し、電流センサー３５、電圧センサー３６で検出する値に基づいて内部コントローラ３７がガスタービンエンジン３１、発電装置３２、パワーコンバーター３３を調整する。
【００２５】
外部コントローラ５は出力指示値を指令してマイクロガスタービン発電装置３から出力する出力電力を制御し、受電点電力設定値と受電点で計測する受電点電力値との差値を指標として出力指示値を調整してマイクロガスタービン発電装置３の出力電力を増減し、出力電力の増減により受電点電力を受電点電力設定値もしくは受電点電力設定値を含む設定許容範囲内に維持する。
【００２６】
このことで、マイクロガスタービン発電装置３は負荷量に近い発電出力を維持でき、マイクロガスタービン発電装置３をできる限り定格運転することが可能となり、負荷量の変動に由来して商用電源２から配電系統１への電力潮流が逆潮流となることを確実に防止できる。
【００２７】
外部コントローラ５は受電点で計測する受電点電力値が最低受電点電力設定値より低下した時にマイクロガスタービン発電装置３へ発電停止命令を指令する。この発電停止命令を指令することで、マイクロガスタービン発電装置３は内部コントローラ３７によりステップチェンジ的に発電出力を０となす。このため、外部コントローラ５による自動制御が追いつかない最悪の場合でも、マイクロガスタービン発電装置３と構内の配電系統１を結ぶ系統連係用保護リレー４の動作よりも前にマイクロガスタービン発電装置３が１秒以内程度の短時間で発電を停止して発電出力値が０となるので、系統連係用保護リレー４による解列を未然に防止できるとともに、解列による周囲の停電も防止できる。
【００２８】
また、内部コントローラ３７が発電出力変化値を制御して電力投入初期時の電圧変動を抑制して配電系統内の機器に与える悪影響を防止でき、受電点電力値が急減する時に発電装置３２から出力する出力電力を急減させることで逆潮流が発生する可能性を低減できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、受電点電力を受電点電力設定値もしくは受電点電力設定値を含む設定許容範囲内に維持するように発電装置の出力電力を調整することで、負荷量に近い発電出力を維持でき、発電装置をできる限り定格運転することが可能で、負荷量の変動に対して逆潮流の発生を確実に防止できる。また、発電装置へ発電停止命令を指令することで、自動制御が追いつかない最悪の場合でも発電装置と構内の配電系統を結ぶ系統連係用保護リレーの動作よりも前に発電装置が１秒以内程度の短時間で発電を停止して発電出力値が０となるので、系統連係用保護リレーによる解列を未然に防止できるとともに、解列による周囲の停電も防止できる。また、発電出力変化値を制御して電力投入時の電圧変動を抑制して配電系統内の機器に与える悪影響を防止できる。また、受電点電力値が急減する時に発電装置から出力する出力電力を急減させることで逆潮流が発生する可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における発電装置の逆潮流防止装置を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態におけるマイクロガスタービン発電装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 配電系統
２ 商用電源
３ マイクロガスタービン発電装置
４ 系統連係用保護リレー
５ 外部コントローラ
３１ ガスタービンエンジン
３２ 発電装置
３３ パワーコンバーター
３４ アウトプットコンタクタ
３５ 電流センサー
３６ 電圧センサー
３７ 内部コントローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a device for preventing reverse power flow of a power generator, and relates to a technique for operating a micro gas turbine power generator.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the basic performance of micro gas turbine power generation equipment, which has been attracting attention as a distributed power source, is being established. Currently, when an electric disturbance factor (state change such as voltage, frequency, phase, etc.) occurs, A protection function for stopping operation of the micro gas turbine power generator is provided for the purpose of protecting itself and surrounding systems.
[0003]
By the way, when the required electric power corresponding to the load in the on-premise distribution system is supplied by the off-premise commercial power supply and the macro gas turbine generator as a distributed power supply disposed on the premises, the electric power in the premises when the on-premise load is stopped There is a problem of reverse power flow that flows out of the premises, and there are discussions with the power company based on the grid connection guidelines when using the micro gas turbine generator as a distributed power source.
[0004]
When constructing equipment without reverse power flow, the power distribution system in the premises and the micro gas turbine power generator are connected via a protection relay for system linking, and when reverse power flow occurs, the micro gas turbine power generator is disconnected from the power distribution system.
[0005]
As a prior art of a power distribution system, there is one disclosed in Patent Document 1.
[0006]
[Patent Document 1] JP-A-2002-165368
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the micro gas turbine generator is cut off from the distribution system, there is a problem that a power failure occurs around the micro gas turbine generator depending on the cutoff point. Whether or not reverse power flow occurs depends on the relationship between the power output of the micro gas turbine power generator and the load on the premises.In normal times, the power flow from the commercial power supply outside the premises to the distribution system on the premises is smaller than the load amount on the premises. When the output power increases, a reverse flow occurs.
[0008]
From an economical point of view, it is ideal that the micro gas turbine generator generates electric power as close to the required electric power as possible corresponding to the load. However, in a situation where electric power close to the load is constantly generated by the micro gas turbine power generator, when the load decreases, there is a high possibility that a reverse power flow will occur.
[0009]
For this reason, when the power generation output of the micro gas turbine power generation device is not controlled, it is limited to use in a facility that always generates a load higher than the power generation output. In addition, even when controlling the power output of a micro gas turbine power generator, at present, a plurality of micro gas turbine power generators are installed. It is difficult to obtain electric power, and no control has been made to reliably prevent reverse power flow.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a method for preventing a reverse power flow of a power generating apparatus capable of reliably preventing generation of a reverse power flow with respect to a variation in a load amount and maintaining a power generation output close to the load amount. And an apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a method for preventing reverse power flow of a power generation device according to the present invention according to claim 1 is characterized in that a required power corresponding to a load in a power distribution system in a premises is provided by a commercial power supply outside the premises and a power generation device arranged in the premises. Supply, control the output power output from the power generator by instructing the output instruction value from the control device, the power shortage corresponding to the difference between the load and the output power of the power generator at the power receiving point from the commercial power supply to the distribution system Receiving and adjusting the output instruction value by using the difference between the power receiving point power set value set in advance and the power receiving point power value measured at the power receiving point as an index to increase or decrease the output power of the power generator, The point power is to be maintained within a set power receiving point power set value or a set allowable range including the received power set point power value.
[0012]
With the above-described configuration, the output power of the power generation device is adjusted so as to maintain the receiving point power within the set receiving range including the receiving point power set value or the receiving point power set value, thereby maintaining the generated output close to the load amount. As a result, it is possible to perform the rated operation of the power generator as much as possible, and it is possible to reliably prevent the occurrence of reverse power flow with respect to the fluctuation of the load.
[0013]
The method for preventing reverse power flow of the power generating device according to the present invention is a method for stopping the power generation from the control device to the power generating device when the power receiving point power value measured at the power receiving point falls below a preset minimum power receiving point power set value. Command.
[0014]
With the above-described configuration, by issuing a power generation stop command to the power generation device, even in the worst case where automatic control cannot keep up, the power generation device is turned off before the operation of the system linking protection relay connecting the power generation device and the distribution system on the premises. Since the power generation is stopped in a short time of about seconds or less and the power generation output value becomes 0, disconnection by the protection relay for linking the system can be prevented beforehand, and a peripheral power failure due to the disconnection can also be prevented.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for preventing a reverse power flow of a power generation device, wherein the power generation output change speed, which is a power generation output change value per unit time, is controlled in the power generation device, and the output power of the power generation device is supplied to the distribution system. The rate of increase in the rate of change in power generation output at the time of insertion is reduced to gradually increase the output power output from the power generator, and the rate of decrease in the rate of change in power generation output is increased when the receiving point power value suddenly decreases due to the decrease in load. This is to rapidly reduce the output power output from the power generator.
[0016]
With the above-described configuration, it is possible to control the power generation output change value, suppress voltage fluctuations at the time of power supply, and prevent adverse effects on devices in the distribution system. Further, the possibility that a reverse power flow occurs can be reduced by rapidly reducing the output power output from the power generation device when the power receiving point power value sharply decreases.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for preventing reverse power flow of a power generator, comprising: a power generator connected to a power distribution system in a premises that receives power from a commercial power source outside the premises at a power receiving point; A control device for controlling the output power output from the control device, the control device adjusts the output instruction value using the difference value between the power receiving point power set value set by the input and the power receiving point power value measured at the power receiving point as an index. Thus, the output power of the power generator is increased or decreased, and the power at the receiving point is maintained within a set power receiving point power or a set allowable range including the power receiving point power set value by increasing or decreasing the output power.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a distribution system 1 in a premises receives electric power from a commercial power supply 2 at a receiving point, and is connected to a distribution system 1 to which a micro gas turbine generator 3 is connected. Is connected to the power distribution system 1 via the system link protection relay 4.
[0019]
As shown in FIG. 2, the micro gas turbine power generator 3 drives a power generator 32 by a gas turbine engine 31, adjusts the generated power to a set frequency and a set voltage by a power converter 33, and outputs the power through an output contactor 34. Power output to A current sensor 35 is provided on a primary side of the output contactor 34, and a voltage sensor 36 is provided on a secondary side of the output contactor 34.
[0020]
The internal controller 37 controls the gas turbine engine 31, the power generator 32, the power converter 33, and the output contactor 34, and controls the output contactor 34 to disconnect from the power distribution system 1. Control of shifting the operation of the device 32 to the no-load operation mode, cutting off the field current of the power generation device 32 in the no-load operation mode, and suppressing the output of the gas turbine engine 31 to the minimum output can be performed.
[0021]
Further, the internal controller 37 controls the power generation output change speed, which is the power generation output change value per unit time in the power generation device 32, and changes the power generation output change at the initial stage of supplying the output power of the power generation device 32 to the distribution system 1. The output power output from the power generator 32 is gradually increased by reducing the rate of increase in the speed. In addition, when the power value at the receiving point sharply decreases due to the decrease in load, the output power output from the power generating device 32 is rapidly reduced by increasing the decreasing rate of the power generation output change speed.
[0022]
The external controller 5 serving as a control device arranged outside the micro gas turbine power generation device 3 has a function of instructing an output instruction value to the internal controller 37 and controlling output power output from the power generation device 32. In 5, a power receiving point power set value and a minimum power receiving point power set value are set by input from a personal computer or the like.
[0023]
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described. Usually, the required power corresponding to the load in the power distribution system 1 in the premises is supplied by the commercial power supply 2 and the gas turbine generator 3, and the insufficient power corresponding to the difference between the load in the premises and the output power of the micro gas turbine generator 3. At the power receiving point from the commercial power supply 2 to the power distribution system 1.
[0024]
The micro gas turbine power generator 3 drives the power generator 32 by the gas turbine engine 31 to adjust the power generated by the power converter 33 to a predetermined frequency and a set voltage, and outputs the power to the outside through the output contactor 34. The internal controller 37 adjusts the gas turbine engine 31, the power generator 32, and the power converter 33 based on the value detected by the voltage sensor 36.
[0025]
The external controller 5 controls the output power output from the micro gas turbine generator 3 by instructing the output instruction value, and instructs the output using the difference value between the power receiving point power set value and the power receiving point power value measured at the power receiving point as an index. By adjusting the value, the output power of the micro gas turbine power generation device 3 is increased or decreased, and the power of the receiving point is maintained within the allowable setting range including the power receiving point power set value or the power receiving point power set value by increasing or decreasing the output power.
[0026]
As a result, the micro gas turbine power generator 3 can maintain a power generation output close to the load, and the rated operation of the micro gas turbine power generator 3 can be performed as much as possible. Power flow to the distribution system 1 can be reliably prevented from becoming reverse power flow.
[0027]
The external controller 5 issues a power generation stop command to the micro gas turbine power generator 3 when the power receiving point power value measured at the power receiving point falls below the minimum power receiving point power set value. By instructing this power generation stop command, the micro gas turbine power generation device 3 sets the power generation output to 0 in a step-change manner by the internal controller 37. For this reason, even in the worst case where the automatic control by the external controller 5 cannot catch up, the micro gas turbine generator 3 is operated before the operation of the system linking protection relay 4 connecting the micro gas turbine generator 3 and the distribution system 1 in the premises. Since the power generation is stopped in a short time of about 1 second or less and the power generation output value becomes 0, disconnection by the system-linking protection relay 4 can be prevented beforehand, and a surrounding power failure due to the disconnection can also be prevented.
[0028]
Further, the internal controller 37 controls the power generation output change value to suppress voltage fluctuations at the initial stage of power-on, thereby preventing adverse effects on devices in the distribution system, and when the power receiving point power value sharply decreases, the output from the power generation device 32 is reduced. The possibility of reverse power flow can be reduced by rapidly reducing the output power to be generated.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by adjusting the output power of the power generation device so as to maintain the receiving point power within a set allowable range including the receiving point power set value or the receiving point power set value, the load amount can be reduced. A close power generation output can be maintained, the power generation device can be operated as rated as much as possible, and generation of reverse power flow can be reliably prevented with respect to fluctuations in the load amount. In addition, by issuing a power generation stop command to the power generator, even in the worst case where automatic control cannot keep up, the power generator can be operated within one second before the operation of the system link protection relay that connects the power generator to the power distribution system in the premises. The power generation is stopped in a short period of time and the power generation output value becomes 0, so that disconnection by the protection relay for linking the system can be prevented beforehand, and a peripheral power failure due to the disconnection can also be prevented. Further, the power generation output change value is controlled to suppress voltage fluctuations at the time of power supply, thereby preventing adverse effects on devices in the power distribution system. Further, the possibility that a reverse power flow occurs can be reduced by rapidly reducing the output power output from the power generation device when the power receiving point power value sharply decreases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a reverse power flow prevention device of a power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a micro gas turbine power generator according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Distribution system 2 Commercial power supply 3 Micro gas turbine power generator 4 Protection relay for system cooperation 5 External controller 31 Gas turbine engine 32 Power generator 33 Power converter 34 Output contactor 35 Current sensor 36 Voltage sensor 37 Internal controller
