JP2005223986A - Interconnection system for power system, and power control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的にマイクログリッド等と称される小容量の電力系統を電力会社等の大容量の電力系統に接続する場合の、系統の連系手法に関するものである。 The present invention relates to a grid interconnection method in the case where a small capacity power system generally called a microgrid or the like is connected to a large capacity power system such as a power company.
近年、自然エネルギー発電やマイクロガスタービンなどの小容量発電システムの普及や、電力自由化といった背景により、特定地域の電力をその地域内での発電により賄い、過不足分のみを電力会社等の大容量電力系統から融通するといった、いわゆるマイクログリッド等の連系システムが検討されるようになっている。このような電力系統の連系システムにおいては、周波数制御などの電力品質の維持に関する運用サービスは、アンシラリーサービスとして、電力量の取引とは別に取引されている(例えば、特許文献1参照)。また、このような電力系統の連系システムにおいては、一箇所または複数箇所の電力会社系統との連系点を流れる電力の変動がなるべく小さくなるように、地域内の発電量や負荷量を調整して運転が行なわれている。 In recent years, due to the widespread use of small-capacity power generation systems such as natural energy power generation and micro gas turbines and the deregulation of power, power in specific areas is covered by power generation in those areas, and only excess or deficiency is provided by large companies such as power companies. An interconnection system such as a so-called microgrid that can be accommodated from a capacity power system has been studied. In such a power system interconnection system, an operation service related to maintenance of power quality, such as frequency control, is traded as an ancillary service separately from trading of electric energy (see, for example, Patent Document 1). In addition, in such a power system interconnection system, the power generation amount and load amount in the region are adjusted so that fluctuations in the power flowing through the connection points with one or more power company systems are as small as possible. And driving is done.
連系点を流れる電力の変動を小さくするための従来手法としては、図9に示すように、電力会社系統などの大容量系統110と、それより容量の小さい小容量系統120との連系点130における電力融通量を電力検出器140により検出し、その検出値を監視装置900により監視して、検出された電力融通量の増減に応じて小容量系統120内の発電機121,122の発電出力を増減させる方法が一般的に採用されている。この方法においては、大容量系統110から融通される電力融通量が増加した場合には小容量系統120内の発電機121,122の発電出力を増加させ、逆に電力融通量が減少した場合には発電機121,122の発電出力を低下させている(例えば、特許文献2参照)。
As a conventional method for reducing the fluctuation of the power flowing through the interconnection point, as shown in FIG. 9, the interconnection point between a
また、発電機の発電出力を微調整するための従来手法としては、一般に、発電機の回転速度を制御して発電出力を微調整し、安定させるための調速機が使用されている(例えば、特許文献3参照)。 Further, as a conventional method for finely adjusting the power generation output of the generator, a governor is generally used to control the rotation speed of the power generator to finely adjust the power output and stabilize it (for example, And Patent Document 3).
以上のような従来の電力系統の連系システムにおいて、小容量系統側の周波数は、電力会社等の大容量系統側の周波数と同じになるので、基本的には電力品質を維持することができる。しかし、連系点の電力は必ずしも一定にはならず常に変動しているため、その変動分を大容量系統側の発電機制御などで調整する必要があり、大容量系統側からみると品質の悪い負荷である。また、小容量系統側からみても、アンシラリーサービスとして余分の費用を大容量系統側すなわち電力会社等に支払う必要があるため、連系システムのランニングコストが高価になるといった問題がある。 In the conventional power system interconnection system as described above, the frequency on the small-capacity system side is the same as the frequency on the large-capacity system side of an electric power company or the like, so that the power quality can be basically maintained. . However, since the power at the interconnection point is not always constant and fluctuates constantly, it is necessary to adjust the fluctuation by generator control on the large capacity system side. Bad load. Further, even from the small capacity system side, there is a problem that the running cost of the interconnection system becomes expensive because it is necessary to pay an extra cost as an ancillary service to the large capacity system side, that is, the power company.
一方、小容量系統を単独で運用せず、電力会社等の大容量系統と接続するのは、小容量系統内で電力の需給バランスが崩れた場合に周波数が大きく変動するのを防止するためであるが、近年の負荷は、インバータなどにより交流を直流に変換して使用するものが増加しており、こうした負荷は周波数の変動による影響が小さいため、ある程度の周波数変動は許容できる。それにも関らず、従来の電力系統の連系システムでは、小容量系統において必要以上に周波数変動が小さく抑えられた過剰品質となっており、その分だけコスト高になっているといえる。 On the other hand, the reason for connecting a large capacity system such as a power company without operating a small capacity system alone is to prevent the frequency from fluctuating greatly when the power supply and demand balance is disrupted in the small capacity system. However, in recent years, an increasing number of loads are used by converting alternating current to direct current with an inverter or the like. Since such loads are less affected by frequency fluctuations, some frequency fluctuations can be tolerated. In spite of this, it can be said that the conventional interconnection system of the power system has an excessive quality in which the frequency fluctuation is suppressed to be smaller than necessary in the small capacity system, and the cost is accordingly increased.
本発明の目的は、小容量系統内で電力需給バランスが変動した場合においても大容量系統側へ与える影響を最小限とし、それによって大容量系統側の電力品質を維持すると共に、小容量系統側の電力品質を必要程度維持しながらコストを低減することの可能な、電力系統の連系システムと電力制御方法を提供することである。 The object of the present invention is to minimize the influence on the large capacity system side even when the power supply and demand balance fluctuates in the small capacity system, thereby maintaining the power quality on the large capacity system side, It is intended to provide a power system interconnection system and a power control method capable of reducing the cost while maintaining the power quality of the power supply to a necessary level.
本発明は、上記のような目的を達成するために、連系点に直列接続した連系手段を通過する電力融通量を検出し、検出値と別に与えられる指令値とを等しくするように連系手段を制御することにより、小容量系統内で電力需給バランスが変動した場合において、ある程度の周波数変動を生じても、発電機の調速機による回転速度制御によって需給バランスと周波数を迅速に回復させ、必要程度の電力品質を維持できるようにしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention detects the amount of power passing through the interconnection means connected in series to the interconnection point, and connects the detected value and the command value given separately. By controlling the system means, when the power supply-demand balance fluctuates in a small-capacity system, the supply-demand balance and frequency can be recovered quickly by controlling the rotational speed using the governor of the generator even if some frequency fluctuations occur. In this way, the required power quality can be maintained.
請求項1の発明は、大容量電力系統に対してそれより容量の小さい小容量電力系統を接続する電力系統の連系システムにおいて、連系手段、電力検出手段、制御手段、を備えたことを特徴としている。ここで、連系手段は、大容量と小容量の電力系統を接続する連系点に直列接続されて電力融通量を調整する手段である。電力検出手段は、連系手段を通過する電力融通量を検出する手段である。また、制御手段は、電力検出手段で検出された電力融通量検出値を、別に与えられる電力融通量指令値と等しくするための制御出力信号を生成して連系手段を制御する手段である。
The invention of
以上のような発明によれば、小容量系統内の負荷が変動してこの小容量系統内の電力需給バランスが崩れた場合、連系点の連系手段を通って大容量系統から供給される電力融通量が一定の指令値に制御されているため、小容量系統の周波数は一旦変動するが、小容量系統内の発電機の調速機による回転速度制御によって発電出力を漸次的に調整(増加または減少)させ、小容量系統の電力需給バランスを短時間で回復させると共に、小容量系統の周波数を短時間で回復させることができる。 According to the invention as described above, when the load in the small capacity system fluctuates and the power supply and demand balance in the small capacity system is disrupted, the power is supplied from the large capacity system through the connection means at the connection point. Since the power interchange amount is controlled to a constant command value, the frequency of the small capacity system temporarily fluctuates, but the power generation output is gradually adjusted by the rotational speed control by the governor of the generator in the small capacity system ( The power supply / demand balance of the small capacity system can be recovered in a short time, and the frequency of the small capacity system can be recovered in a short time.
したがって、大容量系統側からみると、小容量系統内における負荷変動などの外乱の影響を何ら受けることなく、安定した運転が行える。一方、小容量系統側からみると、ある程度の周波数変動を生じるものの、系統内の発電機の調速機による回転速度制御が行われるため、周波数が大きく逸脱することはなく、一般的に必要とされる程度の電力品質を維持できると共に、大容量系統側に対して過剰品質を維持するためのアンシラリーサービスに係る余分な費用を支払う必要がなくなるため、電力コストを低減することができる。 Therefore, when viewed from the large capacity system side, stable operation can be performed without being affected by disturbances such as load fluctuations in the small capacity system. On the other hand, when viewed from the small capacity system side, although some frequency fluctuations occur, the rotational speed control by the governor of the generator in the system is performed, so the frequency does not deviate greatly and is generally necessary. Therefore, it is not necessary to pay an extra cost related to the ancillary service for maintaining the excessive quality for the large-capacity system side, so that the power cost can be reduced.
本発明によれば、連系点に直列接続した連系手段を通過する電力融通量を検出し、検出値と別に与えられる指令値とを等しくするように連系手段を制御することにより、小容量系統内で電力需給バランスが変動した場合においても大容量系統側へ与える影響を最小限とし、それによって大容量系統側の電力品質を維持すると共に、小容量系統側の電力品質を必要程度維持しながらコストを低減することの可能な、電力系統の連系システムと電力制御方法を提供することができる。 According to the present invention, the amount of power passing through the interconnecting means connected in series to the interconnecting point is detected, and the interconnecting means is controlled to equalize the detected value and the command value given separately. Even if the power supply / demand balance fluctuates in the capacity system, the impact on the large capacity system side is minimized, thereby maintaining the power quality on the large capacity system side and maintaining the power quality on the small capacity system side to the required level. Thus, it is possible to provide a power system interconnection system and a power control method capable of reducing costs.
以下には、上記のような本発明を実施するための複数の実施形態について図面を参照しながら順次説明する。なお、各図において、図9に示した従来技術と同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention as described above will be sequentially described with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the prior art shown in FIG.
[第1の実施形態]
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係る電力系統の連系システムの構成を示すブロック図である。この図1に示すように、大容量系統110と小容量系統120との連系点130における電力融通量を電力検出器140で検出する点は、従来と同様である。本実施形態においては、この構成に加えて、連系点130に電力融通量を調整する連系装置(連系手段)150を直列接続して、この連系装置150を通過する電力融通量を電力検出器140で検出するように構成すると共に、この連系装置150を制御するための制御手段として、加算器160と制御装置170を設けている。そして、これらの電力検出器140、連系装置150、加算器160、制御装置170により、狭義の連系システムSを構成している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power system interconnection system according to a first embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the point that the
ここで、加算器160は、電力検出器140により検出される電力融通量検出値と、別に与えられる一定の電力融通量指令値を入力してその差分を抽出し、得られた差分を出力するように構成されている。また、制御装置170は、加算器160からの電力融通量検出値と電力融通量指令値との差分を入力してこの差分を零にするための制御出力信号を生成し、連系装置150を制御するように構成されている。
Here, the
すなわち、本実施形態は、連系点130に直列接続された連系装置150を通過する電力融通量により連系装置150を制御するものであり、従来技術のように、連系点130を通過する電力融通量により小容量系統120内の発電機121,122の出力制御を行うものではない。なお、本実施形態において、小容量系統120内の発電機121,122は、発電機の回転速度を制御して発電出力を微調整し、安定させるための、何らかの調速機を用いた一般的な発電機である。
That is, in the present embodiment, the
また、図1中では、説明の簡略化の観点から、小容量系統120内の発電機として、2台の発電機121,122のみを示しているが、実際には、3台以上の多数の発電機を含む場合が大半である。同様に、小容量系統120内の負荷として、3つの負荷L1〜L3のみを示しているが、実際には、それ以上の多数の負荷を含む場合が大半である。
In FIG. 1, only two
図2は、以上のような図1の連系システムSにより実現される電力制御動作と、その動作により連系点130を通過する電力融通量が一定に制御される結果として、小容量系統120の発電機121,122により行われる動作を概略的に示すフローチャートである。
FIG. 2 shows the result of the power control operation realized by the interconnection system S of FIG. 1 as described above and the amount of power passing through the
この図2に示すように、電力検出器140により電力融通量検出値が検出される(S201:電力検出処理)と、得られた電力融通量検出値は、加算器160により、一定の電力融通量指令値と突き合わされ、その差分が抽出され、出力される(S202:差分抽出処理)。次に、制御装置170により、電力融通量検出値と電力融通量指令値との差分を零にするための制御出力信号が生成され、出力される(S203:制御信号生成処理)
)。連系装置150は、この制御出力信号により制御され、電力融通量検出値と電力融通量指令値との差分を零にするように、すなわち、連系装置150を通過する電力融通量が一定の電力融通量指令値となるように動作することにより、電力融通量を調整する(S204:電力調整処理)。
As shown in FIG. 2, when a power accommodation amount detection value is detected by the power detector 140 (S201: power detection processing), the obtained power accommodation amount detection value is converted to a constant power accommodation amount by the
). The
なお、このような検出処理から電力調整処理に至る一連の処理(S201〜S204)は、連系システムSを運転している間中(S205のNO)において、30秒毎、1分毎等の所定の時間間隔毎に、連続的に繰り返され、連系点130の連系装置150を通過する電力融通量を常に一定の指令値に制御するようになっている。
A series of processes (S201 to S204) from the detection process to the power adjustment process is performed every 30 seconds, every minute, etc. during operation of the interconnection system S (NO in S205). The power interchange amount that is continuously repeated at predetermined time intervals and passes through the
このように連系点130を通過する電力融通量を連続的に監視制御している状態において、小容量系統120内の負荷が変動してこの小容量系統120内の電力需給バランスが崩れた場合には、連系点130を通過する電力融通量が一定の指令値に制御されているため、小容量系統の周波数は一旦変動する(S211のYES)。この場合に、本実施形態においては、小容量系統120内の発電機121,122の調速機による回転速度制御動作を行い、それによって発電出力が漸次的に調整される(増加または減少)ため、小容量系統の電力需給バランスが短時間で回復すると共に、小容量系統の周波数が短時間で回復する(S212)。このような一連の動作(S211、S212)は、当該発電機が運転している間中(S213のNO)、繰り返し行われる。
When the load in the
例えば、小容量系統120内の負荷が増加した場合、連系点130を通って大容量系統110から供給される電力融通量が一定の指令値に制御されているため、小容量系統120の周波数は低下する。この場合に、小容量系統120内の発電機121,122は調速機による回転速度制御動作によって徐々に発電出力を増加させるので、数秒〜数十秒後には小容量系統120の電力需給バランスがとれて周波数も回復する。小容量系統120内の周波数低下幅や低下している期間は従来例に比べてある程度大きくなるが、その一方で、大容量系統110側はその影響を全く受けない。
For example, when the load in the small-
以上のような本実施形態によれば、大容量系統110側と小容量系統120側において、それぞれ次のような効果が得られる。まず、大容量系統110側からみると、小容量系統120内における負荷変動などの外乱の影響を何ら受けることなく、安定した運転が行える。
According to the present embodiment as described above, the following effects are obtained on the
一方、小容量系統120側からみると、ある程度の周波数変動を生じるものの、系統内の発電機121,122の調速機による回転速度制御動作が行われるため、周波数が大きく逸脱することはなく、一般的に必要とされる程度の電力品質を維持できるので、系統内の負荷が周波数変動の影響を受けやすい種類のものでなければ問題なく運転できる。また、従来のように連系点を通過する電力融通量により小容量系統内の発電機の発電出力を制御する手法ではないことから、大容量系統側に対して過剰品質を維持するためのアンシラリーサービスに係る余分な費用を支払う必要がなくなるため、電力コストを低減することができる。したがって、小容量系統120側においては、必要程度の電力品質を維持しながらコストを低減し、従来に比べて安価な電力を得ることができる。
On the other hand, when viewed from the small-
[第2の実施形態]
図3は、本発明を適用した第2の実施形態に係る電力系統の連系システムの構成を示すブロック図である。この図3に示すように、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、大容量系統110と小容量系統120が複数の連系点130a,130bで接続されている場合に、各連系点130a,130bに、第1の実施形態と同様の個別の連系システムSa,Sbをそれぞれ設けたものである。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a power system interconnection system according to a second embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 3, this embodiment is a modification of the first embodiment, and when the
各連系点130a,130bの連系システムSa,Sbは、各連系点130a,130bを通過する個々の電力融通量が、それぞれに与えられた一定の電力融通量指令値と等しくなるように電力融通量を制御する。なお、図3では、説明の簡略化の観点から、連系点が2箇所の場合を示しているが、連系点が3箇所以上の多数存在する場合でも同様に構成可能である。
The interconnection systems Sa and Sb of the
以上のような構成を有する本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、各連系点130a,130bを通って大容量系統110から供給される個々の電力融通量を一定の指令値に制御することができる。そのため、小容量系統120内の電力需給バランスが崩れ、周波数が変動した場合でも、小容量系統120内の発電機121,122は、第1の実施形態と同様に調速機による回転速度制御動作を行い、電力需給バランスと周波数を回復させる。したがって、本実施形態によれば、大容量系統110と小容量系統120が複数の連系点で連系されている場合でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
According to the present embodiment having the above-described configuration, as in the first embodiment, each power interchange amount supplied from the large-
[第3の実施形態]
図4は、本発明を適用した第3の実施形態に係る電力系統の連系システムの構成を示すブロック図である。この図4に示すように、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態における連系システムSの構成に加えて、小容量系統120側の周波数に応じた電力融通量指令値を出力するための構成として、電圧検出器410、周波数検出器420、電力融通量切換回路430を設けたものである。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power system interconnection system according to a third embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 4, the present embodiment is a modification of the first embodiment. In addition to the configuration of the interconnection system S in the first embodiment, the present embodiment corresponds to the frequency on the
ここで、電圧検出器410は、小容量系統120側の電圧を検出して周波数検出器420に与える手段である。また、周波数検出器420は、検出された電圧から、小容量系統120の電圧周波数を検出し、得られた周波数検出値fを電力融通量切換回路430に与える手段であり、本発明の周波数検出手段に相当する。さらに、電力融通量切換回路430は、周波数に応じた電力融通量を指令値として選択し、加算器160に与える手段であり、本発明の電力融通量切換手段に相当する。
Here, the
図5は、図4に示す電力融通量切換回路430の内部構成を示すブロック図である。この図5に示すように、電力融通量切換回路430は、高レベル検出器511、低レベル検出器512、高レベル継続時間検出回路521、低レベル継続時間検出回路522、スイッチ選択回路530、スイッチ回路540、等を備えている。この電力融通量切換回路430の各部の詳細は次の通りである。
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of power accommodation
まず、高レベル検出器511と低レベル検出器512は、周波数検出値fをそれぞれ入力して、予め設定された基準値と比較し、基準値に関する所定の条件を満たす場合に、「ON」(周波数変動検出信号)出力を行う手段であり、本発明の周波数変動検出手段に相当する。すなわち、高レベル検出器511は、周波数検出値fが、予め設定された一定の高レベル基準値fH以上(f>fH)になった場合、「ON」(高レベル検出信号)出力となる。また、低レベル検出器512は、周波数検出値fが予め設定された一定の低レベル基準値fL以下(f<fL)になった場合、「ON」(低レベル検出信号)出力となる。
First, the
ここで、各レベル規準値fH、fLとしては、例えば定格周波数の110%、90%といった、電力系統の周波数変動としては大きい値を設定する。そして、高レベル検出器511と低レベル検出器512からの各「ON」出力は、高レベル継続時間検出回路521と低レベル継続時間検出回路522にそれぞれ与えられる。
Here, as the level reference values f H and f L , a large value is set as the frequency fluctuation of the power system, for example, 110% and 90% of the rated frequency. Then, the respective “ON” outputs from the
高レベル継続時間検出回路521と低レベル継続時間検出回路522は、各レベル検出器511,512からの出力が予め設定された基準時間T以上継続している場合に、「ON」(変動継続検出信号)出力を行う手段であり、本発明の変動継続検出手段に相当する。すなわち、高レベル継続時間検出回路521は、高レベル検出器511からの「ON」出力が、基準時間T以上継続している場合に、「ON」(高レベル継続検出信号)出力となり、また、低レベル継続時間検出回路522は、低レベル検出器512からの「ON」出力が、基準時間T以上継続している場合に、「ON」(低レベル継続検出信号)出力となる。そして、高レベル継続時間検出回路521と低レベル継続時間検出回路522からの各「ON」出力は、スイッチ選択回路530に与えられる。
The high level
スイッチ選択回路530は、高レベル継続時間検出回路521と低レベル継続時間検出回路522からの各「ON」出力に応じてスイッチ回路540に切換信号を与えて端子a〜cの切換を行わせる手段であり、スイッチ回路540は、端子a〜cの切換により、電力融通量指令値を切換出力する手段である。これらの回路530,540は、本発明の選択手段に相当する。
The
この場合、図5に示すように、例えば、スイッチ回路540の端子aには、連系装置150の定格電力「Po」が設定されており、端子bには「Po×0.5(倍)」、端子cには「Po×1.5(倍)」、といった値がそれぞれ設定されている。そして、スイッチ選択回路530は、高レベル継続時間検出回路521の出力が「ON」の場合は、端子bを選択する切換信号を、低レベル継続時間検出回路522の出力が「ON」の場合は、端子cを選択する切換信号を、その他の場合は、端子aを選択する切換信号を、スイッチ回路540に対して与える。
In this case, as shown in FIG. 5, for example, the rated power “Po” of the
図6は、以上のような図5の電力融通量切換回路430を含む図4の連系システムSにより実現される電力制御動作を、電力融通量指令値の切換動作をメインとして概略的に示すフローチャートである。この図6に示すように、定常時(S601のYES)においては、電力融通量切換回路430で電力融通量指令値が「Po」に保持される(S602)。そして、図2のS201〜S204に示す一連の処理により、大容量系統110から小容量系統120へ融通される電力融通量が「Po」に制御される(S603)。
FIG. 6 schematically shows the power control operation realized by the interconnection system S of FIG. 4 including the power accommodation
また、このような定常時から小容量系統120内の負荷量が変動して電力需給バランスが崩れた場合には、連系点130を通って大容量系統110から供給される電力融通量が一定の指令値「Po」に制御されているため、小容量系統120の周波数が変動する。その変動幅が、高レベル基準値と低レベル基準値の間(fL<f<fH)の範囲内(S604のNO、S605のNO)であれば、電力融通量切換回路430では、電力融通量指令値が切換えられることなく「Po」に保持される(S606)。そのため、前記第1の実施形態と同様に、大容量系統110から小容量系統120へ融通される電力融通量が定常時と同じ「Po」に制御される(図2のS201〜S204)と共に、小容量系統120内の発電機121,122の調速機による回転速度制御動作(図2のS211,S212)が行われる(S607)。
Further, when the load amount in the
これに対して、小容量系統120内の負荷が大幅に増加した場合や、発電機121,122が停止した場合などには、周波数が大きく低下して、周波数検出値fが低レベル基準値以下(f<fL)となる(S604のYES)。その場合には、低レベル検出器512、低レベル継続時間検出回路522が「ON」になることにより、電力融通量指令値が「Po×1.5」に切換えられる(S608)。その後は、大容量系統110から小容量系統120へ供給される電力融通量が通常時の1.5倍となることにより、周波数が上昇すると共に、小容量系統120内の発電機121,122が調速機による回転速度制御動作によって発電出力を微調整するため、数秒〜数十秒後には小容量系統120内の電力需給バランスがとれて周波数も回復する(S609)。
On the other hand, when the load in the small-
逆に、小容量系統120内の負荷が大幅に減少した場合などには、周波数が大きく上昇して、周波数検出値fが高レベル基準値以上(f>fH)となる(S605のYES)。その場合には、高レベル検出器511、高レベル継続時間検出回路521が「ON」になることにより、電力融通量指令値が「Po×0.5」に切換えられる(S610)。その後は、大容量系統110から小容量系統120へ供給される電力融通量が通常時の0.5倍となることにより、周波数が低下すると共に、小容量系統120内の発電機121,122が調速機による回転速度制御動作によって発電出力を微調整するため、数秒〜数十秒後には小容量系統120の電力需給バランスがとれて周波数も回復する(S611)。
On the other hand, when the load in the
なお、このような一連の動作(S601〜S611)は、連系システムSを運転している間中(S612のNO)において、繰り返し行われる。 Note that such a series of operations (S601 to S611) are repeatedly performed while the interconnection system S is being operated (NO in S612).
以上のような本実施形態によれば、大容量系統110側と小容量系統120側において、それぞれ次のような効果が得られる。まず、大容量系統110側からみると、小容量系統120内における通常の範囲内の負荷変動などでは、その外乱の影響を何ら受けることなく、安定した運転が行える。また、小容量系統120内における発電機停止などの大きな外乱が発生した場合には電力融通量が変化するが、一旦変化した後は、その融通電力量が一定に保たれるため、従来技術に比べればその影響は十分に小さくなる。
According to the present embodiment as described above, the following effects are obtained on the
一方、小容量系統120側からみると、系統内における通常の範囲内の負荷変動などでは、周波数変動は従来よりも大きくなるが、系統内の発電機の調速機による回転速度制御動作が行われるため、周波数が大きく逸脱することはなく、一般的に必要とされる程度の電力品質を維持できるので、系統内の負荷が周波数変動の影響を受けやすい種類のものでなければ問題なく運転できる。また、小容量系統120内における発電機停止などの、小容量系統120内の発電機出力変化や負荷遮断などで対処できる範囲を越えた大きな外乱時には、大容量系統110側からの融通電力量を一時的に変更して周波数変動幅を抑制することができる。
On the other hand, when viewed from the small-
そして、連系点を通過する電力融通量により小容量系統内の発電機の発電出力を制御する手法ではないことから、前記第1の実施形態と同様に、大容量系統側に対して過剰品質を維持するためのアンシラリーサービスに係る余分な費用を支払う必要がなくなるため、電力コストを低減することができる。したがって、小容量系統120側においては、必要程度の電力品質を維持しながらコストを低減し、従来に比べて安価な電力を得ることができる。
Further, since it is not a method of controlling the power generation output of the generator in the small capacity system by the power accommodation amount passing through the interconnection point, as in the first embodiment, the excessive quality with respect to the large capacity system side. This eliminates the need to pay extra costs related to the ancillary service for maintaining the power consumption, thereby reducing the power cost. Therefore, on the small-
[第3の実施形態の変形例]
なお、第3の実施形態の変形例としては、各種の形態が可能であるが、例えば、前記第1の実施形態に対する第2の実施形態と同様に、大容量系統110と小容量系統120の連系点が複数箇所であっても、同等の効果を得ることができる。あるいは、複数の連系点のうち、1箇所の連系点に、電力融通量切換回路430を有する第3の実施形態の連系システムSを適用し、その他の連系点に、電力融通量切換回路430を持たない第1の実施形態の連系システムSを適用することなども可能である。
[Modification of Third Embodiment]
In addition, as a modification of 3rd Embodiment, although various forms are possible, For example, similarly to 2nd Embodiment with respect to the said 1st Embodiment, large capacity system | strain 110 and small capacity system | strain 120 are used. Even if there are a plurality of interconnection points, the same effect can be obtained. Alternatively, the interconnection system S of the third embodiment having the power accommodation
また、系統の特性によっては、図5に示す電力融通量切換回路430において、レベル検出器511,512とレベル継続時間検出回路521,522の組合せのうち一組を省略することが可能である。例えば、負荷急減により周波数が大幅に上昇される可能性はほとんどなく、発電機停止時の周波数低下のみを考慮すればよい系統であれば、高レベル検出器511と高レベル継続時間検出回路521を省略することができる。
Further, depending on the system characteristics, in the power accommodation
[第4の実施形態]
図7は、本発明を適用した第4の実施形態に係る電力系統の連系システムの構成を示すブロック図である。この図7に示すように、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態における連系装置150として、回転型位相調整機(RPS)710を用いたものである。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a power system interconnection system according to a fourth embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 7, this embodiment is a modification of the first embodiment, and uses a rotary phase adjuster (RPS) 710 as the
ここで、回転型位相調整機710の電機子(ステータ)は大容量系統110側に、また、回転子(ロータ)は小容量系統120側に接続されている。さらに、回転型位相調整機710には、その回転子を可変速ドライブするトルク制御装置720が同軸に取り付けられており、制御装置170は、制御出力信号によりこのトルク制御装置720を制御することで、回転型位相調整機710を間接的に制御するようになっている。他の部分の構成は、前記第1の実施形態と同様である。
Here, the armature (stator) of the rotary phase adjuster 710 is connected to the
以上のような構成を有する本実施形態によれば、回転型位相調整機710は、同軸に取り付けられているトルク制御装置720により回転子を可変速ドライブすることによって、接続端の電圧の大きさ、位相、周波数を制御することができるため、図7に示すように、2つの系統110,120の連系点130に直列接続していることにより、連系点130を通過する電力融通量を制御することができる。また、電機子側と回転子側の周波数や位相は独立に運転することができる。
According to the present embodiment having the above-described configuration, the rotary phase adjuster 710 drives the rotor at a variable speed by the
したがって、本実施形態においても、前記第1の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、回転型位相調整機710は、構造的に過負荷運転に強いので、一定時間にわたって定格以上の電力を融通することが容易であり、その間に小容量系統120側で電力需給バランスを回復する系統操作を行うことができる。
Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, since the rotary phase adjuster 710 is structurally resistant to overload operation, it is easy to accommodate more than rated power for a certain period of time, and during that time, the power supply-demand balance is restored on the
[第4の実施形態の変形例]
上記のような利点を有する第4の実施形態の回転型位相調整機は、特に、前記第3の実施形態などのように、小容量系統120の発電機停止など大きな外乱が発生した場合にのみ定常時より大きな電力を融通する連系システムSの連系装置として好適であり、優れた効果が得られるものである。また、第4の実施形態の変形例としては、他にも各種の形態が可能であるが、例えば、前記第1の実施形態に対する第2の実施形態と同様に、大容量系統110と小容量系統120の連系点が複数箇所であっても、同等の効果を得ることができる。
[Modification of Fourth Embodiment]
The rotary phase adjuster according to the fourth embodiment having the advantages as described above is particularly only when a large disturbance such as a generator stop of the
[第5の実施形態]
図8は、本発明を適用した第5の実施形態に係る電力系統の連系システムの構成を示すブロック図である。この図8に示すように、本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態における連系装置150として、直流連系装置810を用いたものである。
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a power system interconnection system according to a fifth embodiment to which the present invention is applied. As shown in FIG. 8, the present embodiment is a modification of the first embodiment, and uses a
ここで、直流連系装置810は、交直変換器811,812とそれを接続する直流回路813から構成されており、一方の交直変換器811は大容量系統110側に、他方の交直変換器812は小容量系統120側に、それぞれ接続されている。さらに、交直変換器811,812の半導体素子にオン/オフのパルスを与えるパルス制御装置820が設けられており、制御装置170は、制御出力信号によりこのパルス制御装置820を制御することで、直流連系装置810を間接的に制御するようになっている。他の部分の構成は、前記第1の実施形態と同様である。
Here, the
以上のような構成を有する本実施形態によれば、直流連系装置810は、一方の交直変換器811により交流電力を一旦直流電力に変換し、その直流電力を他方の交直変換器812により交流電力に変換することによって電力を融通する。両変換器811,812の交流側は独立であるため、その周波数や位相は独立である。したがって、本実施形態においても、前記第1の実施形態と同様の効果が得られる。
According to the present embodiment having the above-described configuration, the
[第5の実施形態の変形例]
なお、第5の実施形態の変形例としては、各種の形態が可能であるが、例えば、前記第1の実施形態に対する第2の実施形態と同様に、大容量系統110と小容量系統120の連系点が複数箇所であっても、同等の効果を得ることができる。また、前記第3の実施形態などのように、小容量系統120の発電機停止など大きな外乱が発生した場合にのみ定常時より大きな電力を融通する連系システムSの連系装置として直流連系装置810を適用しても、同等の効果を得ることができる。
[Modification of Fifth Embodiment]
In addition, as a modification of the fifth embodiment, various forms are possible. For example, as in the second embodiment with respect to the first embodiment, the large-
[他の実施形態]
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。すなわち、前記実施形態で示したシステム構成や処理手順などは、一例にすぎず、具体的なシステム構成や処理手順などは、自由に選択可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other modifications can be implemented within the scope of the present invention. That is, the system configuration, processing procedure, and the like shown in the embodiment are merely examples, and the specific system configuration, processing procedure, and the like can be freely selected.
S,Sa,Sb…連系システム
110…大容量系統
120…小容量系統
121,122…発電機
130,130a,130b…連系点
140…電力検出器
150…連系装置
160…制御装置
170…加算器
410…電圧検出器
420…周波数検出器
430…電力融通量切換回路
511…高レベル検出器
512…低レベル検出器
521…高レベル継続時間検出回路
522…低レベル継続時間検出回路
530…スイッチ選択回路
540…スイッチ回路
710…回転型位相調整機
720…トルク制御装置
810…直流連系装置
811,812…交直変換器
813…直流回路
820…パルス制御装置
S, Sa, Sb ...
Claims (8)
前記大容量と小容量の電力系統を接続する連系点に直列接続されて電力融通量を調整する連系手段と、
前記連系手段を通過する電力融通量を検出する電力検出手段と、
前記電力検出手段で検出された電力融通量検出値を、別に与えられる電力融通量指令値と等しくするための制御出力信号を生成して前記連系手段を制御する制御手段、
を備えたことを特徴とする電力系統の連系システム。 In a power system interconnection system that connects a small capacity power system with a smaller capacity to a large capacity power system,
Interconnecting means for adjusting power accommodation amount connected in series to an interconnection point connecting the large capacity and small capacity power systems;
Power detection means for detecting the amount of power interchanged through the interconnection means;
A control means for controlling the interconnection means by generating a control output signal for making the power accommodation amount detected value detected by the power detection means equal to a separately provided power accommodation amount command value;
A power system interconnection system characterized by comprising:
前記周波数検出手段で検出された周波数検出値に応じた前記電力融通量指令値を選択して切換出力する電力融通量切換手段、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電力系統の連系システム。 Frequency detection means for detecting the frequency of the small-capacity power system;
A power accommodation amount switching means for selecting and switching the power accommodation amount command value according to the frequency detection value detected by the frequency detection means;
The power system interconnection system according to claim 1, further comprising:
前記周波数検出値の変動が予め設定された基準値以上である場合に周波数変動検出信号を出力する周波数変動検出手段と、
前記周波数変動検出信号が予め設定された基準時間以上継続している場合に、変動継続検出信号を出力する変動継続検出手段と、
前記変動継続検出信号に応じた前記電力融通量指令値を選択する選択手段を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載の電力系統の連系システム。 The power accommodation amount switching means is:
Frequency fluctuation detection means for outputting a frequency fluctuation detection signal when the fluctuation of the frequency detection value is greater than or equal to a preset reference value;
A fluctuation continuation detecting means for outputting a fluctuation continuation detection signal when the frequency fluctuation detection signal continues for a preset reference time or more;
Selecting means for selecting the power accommodation amount command value according to the variation continuation detection signal;
The interconnection system of the electric power system according to claim 2.
前記変動継続検出手段は、前記高レベル検出信号が前記基準時間以上継続している場合に前記変動継続検出信号として高レベル継続検出信号を出力し、前記低レベル検出信号が前記基準時間以上継続している場合に前記変動継続検出信号として低レベル継続検出信号を出力するように構成され、
前記選択手段は、前記電力融通量指令値として、前記高レベル継続検出信号に応じた第1の値、前記低レベル継続検出信号に応じた第2の値、その他の場合における第3の値、を含む複数の値の中からいずれか一つの値を選択するように構成された、
ことを特徴とする請求項3に記載の電力系統の連系システム。 The frequency fluctuation detecting means uses a high level reference value and a low level reference value as the reference value, and outputs a high level detection signal as the frequency fluctuation detection signal when the frequency detection value is equal to or higher than the high level reference value. And, when the frequency detection value is equal to or lower than a low level reference value, is configured to output a low level detection signal as the frequency fluctuation detection signal,
The fluctuation continuation detecting means outputs a high level continuation detection signal as the fluctuation continuation detection signal when the high level detection signal continues for the reference time or longer, and the low level detection signal continues for the reference time or longer. Configured to output a low level continuation detection signal as the fluctuation continuation detection signal when
The selection means, as the power accommodation amount command value, a first value according to the high level continuation detection signal, a second value according to the low level continuation detection signal, a third value in other cases, Configured to select one of a plurality of values including
The power system interconnection system according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電力系統の連系システム。 The interconnection means is a rotary phase adjuster,
The power system interconnection system according to any one of claims 1 to 4, wherein the system is a power system interconnection system.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電力系統の連系システム。 The interconnection means is a DC interconnection device,
The power system interconnection system according to any one of claims 1 to 4, wherein the system is a power system interconnection system.
前記連系点に直列接続されて電力融通量を調整する連系手段を使用して、
前記連系手段を通過する電力融通量を検出する電力検出ステップと、
前記電力検出ステップで検出された電力融通量検出値を、別に与えられる電力融通量指令値と等しくするための制御出力信号を生成して前記連系手段を制御する制御ステップを行う、
ことを特徴とする電力系統の電力制御方法。 In the power control method of the power system for controlling the power flowing through the interconnection point connecting the small capacity power system with a smaller capacity to the large capacity power system,
Using interconnection means connected in series to the interconnection point to adjust the power accommodation amount,
A power detection step of detecting a power accommodation amount passing through the interconnection means;
Performing a control step of controlling the interconnection means by generating a control output signal for making the power accommodation amount detected value detected in the power detection step equal to a separately provided power accommodation amount command value;
A power control method for a power system.
ことを特徴とする請求項7に記載の電力系統の電力制御方法。 In the small-capacity power system, when the load in the system fluctuates, the power supply / demand balance in the system is disrupted, and the frequency of the small-capacity system once fluctuates, the speed regulator provided in the generator in the system The rotational speed control operation by the machine is performed, thereby gradually increasing or decreasing the power generation output, thereby restoring the power supply / demand balance of the system and restoring the frequency of the system.
The power control method for a power system according to claim 7.
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