JP2006025549A - 電源装置およびそれが備えられた電力系統 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータにより電力変換される電源装置のみで電力系統を構成した場合、系統保護リレーによる事故区間分離ができるように、事故電流を供給する電源装置およびそれが備えられた電力系統を提供する。
【解決手段】電源装置は、電力を発電または貯蔵する電源と、電力を電力変換し、電力系統に供給する3相インバータと、電力系統の3相交流電圧を計測する計器用変圧器と、3相インバータの出力電力を制御する制御装置と、が備えられている電源装置において、制御装置は、3相交流電圧から3相電圧フェーザを算出し、該3相電圧フェーザを正相・逆相電圧とに変換し、逆相電圧の大きさが予め定められた閾値を越えているとき、不平衡事故が発生したと判断し、不平衡事故が発生したと判断されたとき、正相単位電流と逆相単位電流を算出し、相座標系の3相単位電流に変換し、3相インバータの出力が設定値以下になるような電流指令値を決定する。
【選択図】図1
【解決手段】電源装置は、電力を発電または貯蔵する電源と、電力を電力変換し、電力系統に供給する3相インバータと、電力系統の3相交流電圧を計測する計器用変圧器と、3相インバータの出力電力を制御する制御装置と、が備えられている電源装置において、制御装置は、3相交流電圧から3相電圧フェーザを算出し、該3相電圧フェーザを正相・逆相電圧とに変換し、逆相電圧の大きさが予め定められた閾値を越えているとき、不平衡事故が発生したと判断し、不平衡事故が発生したと判断されたとき、正相単位電流と逆相単位電流を算出し、相座標系の3相単位電流に変換し、3相インバータの出力が設定値以下になるような電流指令値を決定する。
【選択図】図1
Description
この発明は、分散型電源による発電電力がインバータにより電力変換され、電力系統に連系される電源装置およびそれが備えられた電力系統に関する。
従来の電源装置は、インバータにより分散型電源の発電電力が電力変換され、商用電力系統に連系されており、正常時、インバータが予め与えられた出力目標値の電力を出力し、負荷に電力を供給している。しかし、事故が発生したとき、系統に連系したままインバータが定電圧制御されると、インバータに膨大な電流が流され、簡単にインバータの許容出力容量を超えてしまうという問題がある。
そこで、系統全体に発生する瞬時電圧低下の負荷への影響を避けるため、電源装置を商用電力系統から分離し、インバータを定電圧制御する対応がとられている(例えば、特許文献1参照。)。
そこで、系統全体に発生する瞬時電圧低下の負荷への影響を避けるため、電源装置を商用電力系統から分離し、インバータを定電圧制御する対応がとられている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、インバータにより電力変換される電源装置のみで電力系統を構成した場合、インバータが多大な事故電流を供給できないために、系統保護リレーによる事故区間分離ができないという問題がある。
また、電源装置を商用電力系統から分離するまでに、系統全体に発生する瞬時電圧低下が負荷に影響して、負荷に供給される電圧が低下してしまうという問題がある。
また、電源装置を商用電力系統から分離するまでに、系統全体に発生する瞬時電圧低下が負荷に影響して、負荷に供給される電圧が低下してしまうという問題がある。
この発明の目的は、インバータにより電力変換される電源装置のみで電力系統を構成した場合、系統保護リレーによる事故区間分離ができるように、事故電流を供給する電源装置およびそれが備えられた電力系統を提供することである。
この発明に係わる電源装置は、電力が発電または貯蔵されている電源と、上記電力を電力変換し、電力系統に供給する3相インバータと、上記電力系統の3相交流電圧を計測する計器用変圧器と、上記3相インバータの供給電力を制御する制御装置と、が備えられている電源装置において、上記制御装置は、上記3相交流電圧から3相電圧フェーザを算出し、該3相電圧フェーザを対称座標系の正相電圧と逆相電圧とに変換する相対称変換手段と、上記逆相電圧の大きさが予め定められた閾値を越えているとき、上記電力系統において不平衡事故が発生していると判断する事故発生判断手段と、上記不平衡事故が発生しているとき、上記正相電圧の位相から予め定められたインピーダンス角だけ遅れている正相単位電流を算出するとともに上記逆相電圧の位相から(180度−インピーダンス角)だけ進んでいる逆相単位電流を算出する電流ベクトル算出手段と、上記正相単位電流と逆相単位電流とを相座標系の3相単位電流に変換する対称相変換手段と、上記3相単位電流から上記3相インバータの出力が設定値以下になるような電流指令値を決定する電流指令決定手段と、を有する。
この発明に係わる電源装置の効果は、事故電流を補償する電流を電力系統に供給するので、インバータにより電力変換される電源装置のみで電力系統を構成した場合でも、系統保護リレーによる事故区間分離ができる。
図1は、この発明の実施の形態1に係わる電源装置が連系されている電力系統の構成図である。図2は、実施の形態1に係わる制御装置の機能ブロック図である。図3は、正常時(a)と、b相およびc相が2相短絡した時(b)とにおける電圧フェーザを示す図である。図4は、正常時(a)と、b相およびc相が2相短絡した時(b)とにおける正相電圧と逆相電圧とを示す図である。図5は、b相およびc相が2相短絡した時における正相単位電流と逆相単位電流とを示す図である。図6は、b相およびc相が2相短絡した時におけるb相電流とc相電流とを示す図である。図7は、不平衡事故発生時における事故補償電流を求める手順を示すフローチャートである。
なお、実施の形態1に係わる電源装置が連系されている電力系統は、商用電力系統であるとして説明する。なお、電力系統が他の分散型電源から電力が供給されている電力系統であってもこの発明を適用することができる。
なお、実施の形態1に係わる電源装置が連系されている電力系統は、商用電力系統であるとして説明する。なお、電力系統が他の分散型電源から電力が供給されている電力系統であってもこの発明を適用することができる。
実施の形態1に係わる電源装置1は、図1に示すように、所内系統2に負荷3と並列して接続されている。そして、所内系統2は、連系点において商用電力系統4に接続されている。連系点には、所内系統2と商用電力系統4との間の連系を遮断するための連系点遮断器5および電圧を変換する変圧器6が備えられている。変圧器6は、スター・デルタ結線で結合されている。なお、変圧器6が例えばスター・スターまたはデルタ・デルタなどの他の結線で結合されている場合でも、この発明をスター・デルタ結線の変圧器の場合と同様に適用することができる。
電源装置1は、図1に示すように、電力が発電されている分散型電源11、その分散型電源11で発電された電力を電力変換して商用電力系統4に供給する3相インバータ12、3相インバータ12を制御する制御装置13から構成されている。
さらに、電源装置1は、所内系統2の3相交流電圧を計測する計器用変圧器14、3相インバータ12に流れる3相交流電流を計測する計器用変流器15から構成されている。
計器用変圧器14は、所内系統2の3相交流電圧を周期的に計測し、相毎の瞬時電圧値として制御装置13に入力する。計器用変流器15は、3相インバータ12の出力側に流される3相交流電流を計測し、相毎の瞬時電流値として制御装置13に入力する。
なお、分散型電源11として、太陽光発電、風力発電、燃料電池発電または二次電池蓄電放電などを用いることができる。
また、3相インバータ12として、電流型インバータが好ましい。
さらに、電源装置1は、所内系統2の3相交流電圧を計測する計器用変圧器14、3相インバータ12に流れる3相交流電流を計測する計器用変流器15から構成されている。
計器用変圧器14は、所内系統2の3相交流電圧を周期的に計測し、相毎の瞬時電圧値として制御装置13に入力する。計器用変流器15は、3相インバータ12の出力側に流される3相交流電流を計測し、相毎の瞬時電流値として制御装置13に入力する。
なお、分散型電源11として、太陽光発電、風力発電、燃料電池発電または二次電池蓄電放電などを用いることができる。
また、3相インバータ12として、電流型インバータが好ましい。
なお、所内系統2では、商用電力系統4の事故点17で不平衡事故が発生し、事故点17に向かって発電機18から事故電流が供給されたとき所内系統2の事故相の電圧が瞬時低下する。
次に、制御装置13の機能について、図2を参照して説明する。
制御装置13は、相毎に、入力された瞬時電圧値から電圧フェーザを算出し、3相の電圧フェーザを対称座標系の正相電圧と逆相電圧とに変換する相対称変換手段21、逆相電圧の大きさが予め定められた閾値を越えているとき、電力系統の不平衡事故が発生していると判断する事故発生判断手段22を有している。
さらに、制御装置13は、商用電力系統4の不平衡事故が発生しているとき、正相電圧の位相から予め定められたインピーダンス角だけ位相が遅れている正相単位電流を算出するとともに逆相電圧の位相から(180°−インピーダンス角)だけ位相が進んでいる逆相単位電流を算出する単位電流ベクトル算出手段23、正相単位電流と逆相単位電流とから相座標系の3相単位電流を算出する対称相変換手段24を有する。
さらに、制御装置13は、3相単位電流に基づき3相インバータ12の出力が予め定める設定値としての許容値以下になるように3相インバータ12に対する電流指令値を決定し、3相インバータ12に送信する電流指令決定手段25を有する。なお、出力の上限値として予め定める設定値が、3相インバータ12の連続出力時の許容値であるとして以下説明するが、3相インバータ12の数msecのような短時間出力時の許容値、分散型電源11の連続出力時の許容値または分散型電源11の短時間出力時の許容値を設定値として用いてもこの発明を適用することができる。
制御装置13は、相毎に、入力された瞬時電圧値から電圧フェーザを算出し、3相の電圧フェーザを対称座標系の正相電圧と逆相電圧とに変換する相対称変換手段21、逆相電圧の大きさが予め定められた閾値を越えているとき、電力系統の不平衡事故が発生していると判断する事故発生判断手段22を有している。
さらに、制御装置13は、商用電力系統4の不平衡事故が発生しているとき、正相電圧の位相から予め定められたインピーダンス角だけ位相が遅れている正相単位電流を算出するとともに逆相電圧の位相から(180°−インピーダンス角)だけ位相が進んでいる逆相単位電流を算出する単位電流ベクトル算出手段23、正相単位電流と逆相単位電流とから相座標系の3相単位電流を算出する対称相変換手段24を有する。
さらに、制御装置13は、3相単位電流に基づき3相インバータ12の出力が予め定める設定値としての許容値以下になるように3相インバータ12に対する電流指令値を決定し、3相インバータ12に送信する電流指令決定手段25を有する。なお、出力の上限値として予め定める設定値が、3相インバータ12の連続出力時の許容値であるとして以下説明するが、3相インバータ12の数msecのような短時間出力時の許容値、分散型電源11の連続出力時の許容値または分散型電源11の短時間出力時の許容値を設定値として用いてもこの発明を適用することができる。
次に、制御装置13の各機能について詳細に説明する。なお、3相は、a相、b相、c相として表し、3相が平衡しているとき、a相から120度遅れてb相、b相からさらに120度遅れてc相がある。電圧フェーザは、V(ドット)a=Va∠θa、V(ドット)b=Vb∠θb、V(ドット)c=Vc∠θcとして表される。また、3相の電流は、I(ドット)a=Ia∠θac、I(ドット)b=Ib∠θbc、I(ドット)c=Ic∠θccとして表される。
一方、電圧フェーザがa相を基準として変換された正相分、逆相分の電圧は、V(ドット)1=V1∠θ1、V(ドット)2=V2∠θ2、電流は、I(ドット)1=I1∠θ1c、I(ドット)2=I2∠θ2cとして表される。なお、a相を基準に変換する例をあげて説明していくが、b相またはc相を基準にして変換しても同様に事故補償電流を求めることができる。
また、予め定められたインピーダンス角δは、以下の説明において、90度であるとして説明するが、0度から180度の範囲において設定することができる。
一方、電圧フェーザがa相を基準として変換された正相分、逆相分の電圧は、V(ドット)1=V1∠θ1、V(ドット)2=V2∠θ2、電流は、I(ドット)1=I1∠θ1c、I(ドット)2=I2∠θ2cとして表される。なお、a相を基準に変換する例をあげて説明していくが、b相またはc相を基準にして変換しても同様に事故補償電流を求めることができる。
また、予め定められたインピーダンス角δは、以下の説明において、90度であるとして説明するが、0度から180度の範囲において設定することができる。
まず、相対称変換手段21は、所定の周期毎の所内系統2の各相の瞬時電圧値から相毎の電圧フェーザVa∠θa、Vb∠θb、Vc∠θcを求める。そして、事故が発生していないとき、図3(a)に示すように、電圧フェーザは、V∠0、V∠−120、V∠−240となっている。すなわち、それぞれの大きさが等しく、a相を基準にするとb相の位相が120度、c相の位相が240度遅れているベクトルである。
一方、b相とc相の2線が短絡したとき、図3(b)に示すように、a相の電圧フェーザの大きさは大きく変わらず、b相、c相の電圧フェーザの大きさは小さくなっている。また、a相を基準にするとb相の電圧フェーザの位相が(120度+γ)だけ遅れ、c相の電圧フェーザの位相が(240度−ζ)だけ遅れている。ここで、γ、ζは正数を示す。
一方、b相とc相の2線が短絡したとき、図3(b)に示すように、a相の電圧フェーザの大きさは大きく変わらず、b相、c相の電圧フェーザの大きさは小さくなっている。また、a相を基準にするとb相の電圧フェーザの位相が(120度+γ)だけ遅れ、c相の電圧フェーザの位相が(240度−ζ)だけ遅れている。ここで、γ、ζは正数を示す。
さらに、相対称変換手段21は、求められた電圧フェーザを式(1)に従い、a相を基準にする対称分に変換し、正相電圧V1∠θ1および逆相電圧を求める。なお、零相電圧も求まるが、後で関係してこないので説明は省略する。
なお、αはej(2/3)πからなる演算子である。
不平衡事故が発生していないとき、図4(a)に示すように、正相電圧の大きさだけが有限の値を示し、零相電圧と逆相電圧との大きさは零を示す。
一方、b相とc相の2相が短絡したとき、図4(b)に示すように、正相電圧および逆相電圧の大きさが有限の値を示す。また、正相電圧と逆相電圧との位相は等しい。
不平衡事故が発生していないとき、図4(a)に示すように、正相電圧の大きさだけが有限の値を示し、零相電圧と逆相電圧との大きさは零を示す。
一方、b相とc相の2相が短絡したとき、図4(b)に示すように、正相電圧および逆相電圧の大きさが有限の値を示す。また、正相電圧と逆相電圧との位相は等しい。
次に、事故発生判断手段22は、逆相電圧の大きさを求め、それが予め定められた閾値ATHを越えているとき、事故が発生していると判断する。事故が発生していないときの逆相電圧の大きさは零を示すので、当然閾値ATHより小さくなり、不平衡事故が発生していないと判断できる。一方、2相短絡の事故のとき、図4(b)に示すように、逆相電圧の大きさは適切に設定された閾値ATHより大きいので、不平衡事故が発生していると判断できる。
次に、単位電流ベクトル算出手段23は、不平衡事故が発生していると判断されたとき、正相電圧と逆相電圧との位相から式(2)、(3)に従い、正相単位電流と逆相単位電流とを求める。
図4(b)に示す正相電圧と逆相電圧は、同位相であるので、正相単位電流と逆相単位電流は、図5に示すように、逆位相となる。
次に、対称相変換手段24は、正相単位電流と逆相単位電流とを式(4)に従い相座標系に変換する。なお、零相単位電流の大きさは零と設定しておく。
2相短絡の場合、図6に示すように、b相単位電流とc相単位電流の位相は180度異なっている。
次に、電流指令決定手段25は、求められたb相単位電流とc相単位電流に3相インバータ12の出力が3相インバータ12の連続出力時の最大許容電力以下になるように定数を乗算してb相電流とc相電流とを求める。そして、3相インバータ12の出力電流がb相電流およびc相電流になるように3相インバータ12のスイッチングのタイミングを制御する電流指令を3相インバータ12に送信する。3相インバータ12からb相電流およびc相電流が事故補償電流として商用電力系統4に供給される。
次に、不平衡事故発生時における事故補償電流の商用電力系統4への供給に至る手順を図7を参照して説明する。
ステップ101で、相対称変換手段21は、所内系統2のa相瞬時電圧値、b相瞬時電圧値、c相瞬時電圧値が周期的に入力されているので、a相電圧フェーザ、b相電圧フェーザ、c相電圧フェーザを算出する。
ステップ102で、相対称変換手段21は、a相電圧フェーザ、b相電圧フェーザ、c相電圧フェーザを式(1)に従って対称座標系の零相電圧、正相電圧、逆相電圧に変換する。
ステップ103で、事故発生判断手段22は、逆相電圧の大きさが閾値ATHを越えているか否かを判断する。逆相電圧の大きさが閾値ATH以下のとき、ステップ101に戻る。逆相電圧の大きさが閾値ATHを越えているとき、ステップ104に進む。
ステップ104で、単位電流ベクトル算出手段23は、正相電圧と逆相電圧との位相を用いて式(2)、(3)に従って正相単位電流と逆相単位電流とを算出する。
ステップ105で、対称相変換手段24は、正相単位電流と逆相単位電流とを式(4)に従って相座標系のa相単位電流、b相単位電流、c相単位電流に変換する。
ステップ106で、電流指令決定手段25は、a相単位電流、b相単位電流、c相単位電流から単位出力電力を求める。そして、単位電力と3相インバータ12の許容電力値との比率を求める。その比率の逆数をa相単位電流、b相単位電流、c相単位電流に乗算し、a相電流、b相電流、c相電流を求める。そして、3相インバータ12の出力電流がa相電流、b相電流およびc相電流になるように3相インバータ12のスイッチングのタイミングを制御する電流指令を3相インバータ12に送信する。
ステップ101で、相対称変換手段21は、所内系統2のa相瞬時電圧値、b相瞬時電圧値、c相瞬時電圧値が周期的に入力されているので、a相電圧フェーザ、b相電圧フェーザ、c相電圧フェーザを算出する。
ステップ102で、相対称変換手段21は、a相電圧フェーザ、b相電圧フェーザ、c相電圧フェーザを式(1)に従って対称座標系の零相電圧、正相電圧、逆相電圧に変換する。
ステップ103で、事故発生判断手段22は、逆相電圧の大きさが閾値ATHを越えているか否かを判断する。逆相電圧の大きさが閾値ATH以下のとき、ステップ101に戻る。逆相電圧の大きさが閾値ATHを越えているとき、ステップ104に進む。
ステップ104で、単位電流ベクトル算出手段23は、正相電圧と逆相電圧との位相を用いて式(2)、(3)に従って正相単位電流と逆相単位電流とを算出する。
ステップ105で、対称相変換手段24は、正相単位電流と逆相単位電流とを式(4)に従って相座標系のa相単位電流、b相単位電流、c相単位電流に変換する。
ステップ106で、電流指令決定手段25は、a相単位電流、b相単位電流、c相単位電流から単位出力電力を求める。そして、単位電力と3相インバータ12の許容電力値との比率を求める。その比率の逆数をa相単位電流、b相単位電流、c相単位電流に乗算し、a相電流、b相電流、c相電流を求める。そして、3相インバータ12の出力電流がa相電流、b相電流およびc相電流になるように3相インバータ12のスイッチングのタイミングを制御する電流指令を3相インバータ12に送信する。
次に、a相とc相とが短絡したときの、事故補償電流を求める過程で得られる電圧フェーザなどを図8に示す。図8において、(a)は電圧フェーザ、(b)は正相電圧と逆相電圧、(c)は正相単位電流と逆相単位電流、(d)は事故補償電流であるa相電流とc相電流とを示す。
次に、a相とb相とが短絡したときの、事故補償電流を求める過程で得られる電圧フェーザなどを図9に示す。図9において、(a)は電圧フェーザ、(b)は正相電圧と逆相電圧、(c)は正相単位電流と逆相単位電流、(d)は事故補償電流であるa相電流とb相電流とを示す。
次に、1線地絡事故が発生したときの事故補償電流を求める過程で得られる電圧フェーザなどを図10に示す。図10はa相が地絡したときの様子である。
a相が地絡したときの3相の電圧フェーザは、図10(a)に示すように、a相電圧フェーザの大きさが正常なときより大きく減少し、b相電圧フェーザの位相が正常なときより少し進み、c相電圧フェーザの位相が正常なときより少し遅れる。また、b相電圧フェーザとc相電圧フェーザの大きさは正常なときより少し減少する。これは、b相、c相が零相電圧を打ち消す方向に位相をシフトするからである。
次に、3相電圧フェーザを式(1)に従って、正相電圧と逆相電圧を求めると、図10(b)のようになる。逆相電圧は、正相電圧に対して180度位相が進んでいる。
次に、正相電圧と逆相電圧の位相を用いて式(2)、(3)に従って正相単位電流と逆相単位電流とを求めると、図10(c)のようになる。正相単位電流と逆相単位電流は同一位相である。
次に、零相単位電流を零に設定して正相単位電流と逆相単位電流とから式(4)に従ってa相単位電流、b相単位電流、c相単位電流が求められる。そして、3相インバータ12の設定値としての許容出力値を考慮して事故補償電流としてのa相電流、b相電流、c相電流が求められる。
a相が地絡したときの3相の電圧フェーザは、図10(a)に示すように、a相電圧フェーザの大きさが正常なときより大きく減少し、b相電圧フェーザの位相が正常なときより少し進み、c相電圧フェーザの位相が正常なときより少し遅れる。また、b相電圧フェーザとc相電圧フェーザの大きさは正常なときより少し減少する。これは、b相、c相が零相電圧を打ち消す方向に位相をシフトするからである。
次に、3相電圧フェーザを式(1)に従って、正相電圧と逆相電圧を求めると、図10(b)のようになる。逆相電圧は、正相電圧に対して180度位相が進んでいる。
次に、正相電圧と逆相電圧の位相を用いて式(2)、(3)に従って正相単位電流と逆相単位電流とを求めると、図10(c)のようになる。正相単位電流と逆相単位電流は同一位相である。
次に、零相単位電流を零に設定して正相単位電流と逆相単位電流とから式(4)に従ってa相単位電流、b相単位電流、c相単位電流が求められる。そして、3相インバータ12の設定値としての許容出力値を考慮して事故補償電流としてのa相電流、b相電流、c相電流が求められる。
1線地絡事故における事故補償電流は、事故相の電圧が低下し、3相電圧フェーザは事故相を軸としてつぶれた二等辺三角形を描くので、3相電圧フェーザが形作る二等辺三角形をそれぞれの軸方向に伸ばす作用をする。そして、事故時にこの事故補償電流が供給されることにより、事故時の電圧不平衡を軽減することが出来る。
このような電源装置は、事故電流を補償する電流を電力系統に供給するので、事故相の瞬時電圧低下を軽減することができる。
なお、この電源装置から供給される事故補償電流は、回転機が接続されている電力系統において系統事故が発生したときの回転機から電力系統に供給される事故電流と同様に、逆相分の電流が含まれており、回転機が接続されていない電力系統においても事故相の瞬時電圧低下を軽減することができる。
このように2相短絡または1線地絡により不平衡事故が発生したとき、この発明の電源装置から事故補償電流が電力系統に供給されるので、電力系統に発生する瞬時電圧低下を軽減することができる。この電源装置が備わっていない場合、不平衡事故の発生により、例えば20%位電圧が低下するが、この電源装置が備えられることにより、例えば10%位の電圧低下に抑えることができる。これにより、接続されている機器への電圧低下による影響を軽減できるという効果がある。
実施の形態2.
図11は、この発明の実施の形態2に係わる電源装置が連系された電力系統の構成図である。
実施の形態2に係わる電源装置30は、図11に示すように、構内系統31に接続されている。構内系統31は、所内系統2にインピーダンス機器33を介して連系されている。所内系統2は、連系点遮断器5を介して商用電力系統4に連系されている。所内系統2には、負荷37が接続されている。また、構内系統31には、構内負荷38が接続されている。
また、計器用変圧器39は、構内系統31にインピーダンス機器33を介して接続されている所内系統32の電圧を計測し、周期的に3相電圧瞬時値を制御装置40に入力している。すなわち、構内系統31内の電圧変動の影響が軽減された所内系統32での電圧を計測している。
図11は、この発明の実施の形態2に係わる電源装置が連系された電力系統の構成図である。
実施の形態2に係わる電源装置30は、図11に示すように、構内系統31に接続されている。構内系統31は、所内系統2にインピーダンス機器33を介して連系されている。所内系統2は、連系点遮断器5を介して商用電力系統4に連系されている。所内系統2には、負荷37が接続されている。また、構内系統31には、構内負荷38が接続されている。
また、計器用変圧器39は、構内系統31にインピーダンス機器33を介して接続されている所内系統32の電圧を計測し、周期的に3相電圧瞬時値を制御装置40に入力している。すなわち、構内系統31内の電圧変動の影響が軽減された所内系統32での電圧を計測している。
変圧器、限流器または系統配線などからなるインピーダンス機器33は、構内系統31側からみて所内系統2側のインピーダンスを高める機能を果たすので、3相インバータ12から事故補償電流としての逆相電流が構内系統31に供給されたとき、インピーダンス機器33を備えることにより構内系統31の事故相の電圧を引き上げて瞬時電圧低下を軽減することができる。
また、計器用変圧器39が、所内系統2側の電圧を計測するので、事故補償電流が3相インバータ12から構内系統31に供給されても、所内系統2および商用電力系統4の電圧を正確に計測でき、事故補償電流を供給し続けることができる。
また、計器用変圧器39が、所内系統2側の電圧を計測するので、事故補償電流が3相インバータ12から構内系統31に供給されても、所内系統2および商用電力系統4の電圧を正確に計測でき、事故補償電流を供給し続けることができる。
このような電源装置は、不平衡事故が発生している電力系統に電源装置がインピーダンス機器を介して連系されているので、インピーダンス機器の電源装置側の事故補償電流による電圧上昇が大きくなり、インピーダンス機器の電源装置側に接続されている負荷の瞬時電圧低下を軽減することができる。
また、インピーダンス機器により電源装置側の瞬時電圧低下の軽減の電力系統側への影響が少なくなるので、計器用変圧器が電源装置の影響の少ない位置である電力系統側で電圧を計測することができ、不平衡事故が発生している間、事故補償電流を供給することができる。
また、インピーダンス機器により電源装置側の瞬時電圧低下の軽減の電力系統側への影響が少なくなるので、計器用変圧器が電源装置の影響の少ない位置である電力系統側で電圧を計測することができ、不平衡事故が発生している間、事故補償電流を供給することができる。
実施の形態3.
図12は、この発明の実施の形態3に係わる電源装置が連系された電力系統の構成図である。
実施の形態3に係わる電源装置が連系されている電力系統は、分散型電源から電力が供給されており、商用電力系統とは通常分離されている。
この電力系統51は、図12に示すように、実施の形態1と同様な電源装置1が変圧器52を介して接続されている。
計器用変圧器14は、変圧器52の電力系統51側から3相電圧を計測している。
また、変圧器52は、電力系統51側において直接接地され、分散型電源11を電流源として扱えるようにしている。
また、電力系統51は、3つの負荷55a〜55cが接続されており、その負荷55a〜55cとの間に系統保護装置としての逆相電流方向リレー56a〜56cと連系点遮断器5a〜5cが介在されている。
図12は、この発明の実施の形態3に係わる電源装置が連系された電力系統の構成図である。
実施の形態3に係わる電源装置が連系されている電力系統は、分散型電源から電力が供給されており、商用電力系統とは通常分離されている。
この電力系統51は、図12に示すように、実施の形態1と同様な電源装置1が変圧器52を介して接続されている。
計器用変圧器14は、変圧器52の電力系統51側から3相電圧を計測している。
また、変圧器52は、電力系統51側において直接接地され、分散型電源11を電流源として扱えるようにしている。
また、電力系統51は、3つの負荷55a〜55cが接続されており、その負荷55a〜55cとの間に系統保護装置としての逆相電流方向リレー56a〜56cと連系点遮断器5a〜5cが介在されている。
このように構成されている電力系統51において、事故点57で不平衡事故が発生すると、電源装置1から事故補償電流が事故点57に向かって供給される。
この事故補償電流は、逆相電流を含んでいるので、逆相電流方向リレー56aが逆相電流の流れていく方向を検出することができる。そして、図12に示すようなとき、事故点57へ流れる逆相電流を逆相電流方向リレー56aが検出し、事故点57が負荷55aとの間にあると判断し、連系点遮断器5aを作動して電力系統51から事故点57を分離する。
この事故補償電流は、逆相電流を含んでいるので、逆相電流方向リレー56aが逆相電流の流れていく方向を検出することができる。そして、図12に示すようなとき、事故点57へ流れる逆相電流を逆相電流方向リレー56aが検出し、事故点57が負荷55aとの間にあると判断し、連系点遮断器5aを作動して電力系統51から事故点57を分離する。
このような電力系統は、電源が分散型電源だけから構成されている電力系統であっても、事故が発生したときに3相インバータから逆相電流を含んだ事故補償電流が供給されるので、系統保護装置としての逆相電流方向リレーにより事故区間分離が可能になる。
なお、電力系統が電源装置と非接地の変圧器を介して接続されているとき、1線地絡時の逆相電圧の発生がほとんどないので母線PDをZVTとし、地絡保護を地絡方向継電方式によって行うことができる。
この発明の電源装置は、系統内事故の検出方法の確立が不可欠なインバータ形分散型電源により構成されている電力系統に適応できる。
また、商用電力系統に接続して使用する場合でも、事故時電圧低下の影響をすこしでも軽減したい場合に適用できる。
また、商用電力系統に接続して使用する場合でも、事故時電圧低下の影響をすこしでも軽減したい場合に適用できる。
1、30 電源装置、2 所内系統、3、37、55a〜55c 負荷、4 商用電力系統、5、5a〜5c 連系点遮断器、6、52 変圧器、11 分散型電源、12 3相インバータ、13、40 制御装置、14、39 計器用変圧器、15 計器用変流器、17、57 事故点、18 発電機、21 相対称変換手段、22 事故発生判断手段、23 単位電流ベクトル算出手段、24 対称相変換手段、25 電流指令決定手段、31 構内系統、33 インピーダンス機器、38 構内負荷、51 電力系統、56a〜56c 逆相電流方向リレー。
Claims (4)
- 電力が発電または貯蔵されている電源と、
上記電力を電力変換し、電力系統に供給する3相インバータと、
上記電力系統の3相交流電圧を計測する計器用変圧器と、
上記3相インバータの供給電力を制御する制御装置と、
が備えられている電源装置において、
上記制御装置は、
上記3相交流電圧から3相電圧フェーザを算出し、該3相電圧フェーザを対称座標系の正相電圧と逆相電圧とに変換する相対称変換手段と、
上記逆相電圧の大きさが予め定められた閾値を越えているとき、上記電力系統において不平衡事故が発生していると判断する事故発生判断手段と、
上記不平衡事故が発生しているとき、上記正相電圧の位相から予め定められたインピーダンス角だけ遅れている正相単位電流を算出するとともに上記逆相電圧の位相から(180度−インピーダンス角)だけ進んでいる逆相単位電流を算出する単位電流ベクトル算出手段と、
上記正相単位電流と逆相単位電流とを相座標系の3相単位電流に変換する対称相変換手段と、
上記3相単位電流から上記3相インバータの出力が設定値以下になるような電流指令値を決定する電流指令決定手段と、
を有することを特徴とする電源装置。 - 上記3相インバータと上記電力系統との間に直列にインピーダンス機器が接続されていることを特徴とする請求項1に記載する電源装置。
- 上記計器用変圧器が上記インピーダンス機器の上記電力系統側において上記3相交流電圧を計測することを特徴とする請求項2に記載する電源装置。
- 請求項1乃至3に記載する電源装置が備えられている電力系統において、
上記電源装置に接続されている負荷と上記電源装置との間に系統保護装置が備えられ、
上記系統保護装置は、上記電源装置から流される事故補償電流を検知して事故点を判別することを特徴とする電力系統。
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Cited By (8)
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JP2009005448A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 分散型電源システム |
CN102118030A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-07-06 | 施俊 | 一种蓄电池储能并网三相电压源变换器的谐波抑制方法 |
CN102916392A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-02-06 | 天津大学 | 一种含逆变型分布式电源的并网系统失步保护方法 |
CN103475026A (zh) * | 2013-09-17 | 2013-12-25 | 济南德明电源设备有限公司 | 微电网风力发电机的并网离网一体装置及方法 |
CN103647303A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-19 | 合肥工业大学 | 一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路及控制方法 |
KR20140079492A (ko) * | 2011-10-20 | 2014-06-26 | 보벤 프로퍼티즈 게엠베하 | 전력 계통 내 전류 공급 방법 및 그 장치 |
EP2102495B1 (de) | 2006-11-20 | 2017-01-11 | Senvion GmbH | Windenergieanlage mit gegensystemregelung und betriebsverfahren |
JP2021019482A (ja) * | 2019-07-24 | 2021-02-15 | 株式会社明電舎 | モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器 |
-
2004
- 2004-07-08 JP JP2004202156A patent/JP2006025549A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2102495B1 (de) | 2006-11-20 | 2017-01-11 | Senvion GmbH | Windenergieanlage mit gegensystemregelung und betriebsverfahren |
JP2009005448A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 分散型電源システム |
CN102118030A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-07-06 | 施俊 | 一种蓄电池储能并网三相电压源变换器的谐波抑制方法 |
KR20140079492A (ko) * | 2011-10-20 | 2014-06-26 | 보벤 프로퍼티즈 게엠베하 | 전력 계통 내 전류 공급 방법 및 그 장치 |
US9362837B2 (en) | 2011-10-20 | 2016-06-07 | Wobben Properties Gmbh | Method and apparatus for feeding electrical current into an electrical power supply system |
KR101657855B1 (ko) * | 2011-10-20 | 2016-09-20 | 보벤 프로퍼티즈 게엠베하 | 전력 계통 내 전류 공급 방법 및 그 장치 |
CN102916392A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-02-06 | 天津大学 | 一种含逆变型分布式电源的并网系统失步保护方法 |
CN103475026A (zh) * | 2013-09-17 | 2013-12-25 | 济南德明电源设备有限公司 | 微电网风力发电机的并网离网一体装置及方法 |
CN103647303A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-19 | 合肥工业大学 | 一种双馈式风电变流器Crowbar保护电路及控制方法 |
JP2021019482A (ja) * | 2019-07-24 | 2021-02-15 | 株式会社明電舎 | モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器 |
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