JP2006280137A - 周波数変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】既存の付帯設備が有効に活用された小規模の周波数変換システムを提供することである。
【解決手段】周波数変換システムは、直流電力が充放電される電力貯蔵装置と、選択された電力系統の交流電力と直流回路の直流電力とを双方向に変換する交直変換装置と、交直変換装置を電力系統のいずれかに選択的に連系解列する遮断器と、入力される操作信号に基づき遮断器を操作して交直変換装置をいずれかの電力系統に連系し、該操作信号が充電を意味するとき交直変換装置を制御して該電力系統の交流電力を直流電力に変換して電力貯蔵装置に充電し、該操作信号が放電を意味するとき交直変換装置を制御して電力貯蔵装置の直流電力を該電力系統の周波数の交流電力に変換して該電力系統に送電する制御装置と、が備えられている周波数変換装置が具備されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、異なる周波数の電力系統の間で電力の交換を行う周波数変換システムに関する。

従来、異なる周波数（東日本地域の５０Ｈｚと西日本地域の６０Ｈｚ）の電力系統間の連系は、佐久間周波数変換所（容量３００ＭＷ級×１台）、新信濃周波数変換所（容量３００ＭＷ級×２台）および東清水周波数変換所（容量３００ＭＷ級×１台、未運用）において行われている。そして、周波数変換所では、サイリスタ式周波数変換器により一方の周波数から他方の周波数に周波数の変換を行い、電力の交換を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−６６５３４号公報

しかし、現在の周波数変換所の容量は１２００ＭＷと限定されており、全国規模での電力取引のネックになっている。
また、３００ＭＷ級の大規模の周波数変換所を新設しようとすると、サイリスタ式周波数変換器や付帯設備に一度に多額の設備投資を要し、かつ建設に長期間掛かってしまうという問題がある。

この発明の目的は、既存の付帯設備を有効に活用することのできる小規模の周波数変換システムを提供することである。

この発明に係わる周波数変換システムは、周波数の異なる複数の電力系統の間で電力を交換する周波数変換装置が少なくとも１つ具備されている周波数変換システムにおいて、
上記周波数変換装置は、直流回路に接続され、直流電力が充放電される電力貯蔵装置と、
選択された上記電力系統の交流電力と上記直流回路の直流電力とを双方向に変換する交直変換装置と、上記交直変換装置を上記電力系統のいずれかに選択的に連系解列する遮断器と、入力される操作信号に基づき上記遮断器を操作して上記交直変換装置をいずれかの上記電力系統に連系し、該操作信号が充電を意味するとき上記交直変換装置を制御して該電力系統の交流電力を直流電力に変換して上記電力貯蔵装置に充電し、該操作信号が放電を意味するとき上記交直変換装置を制御して上記電力貯蔵装置の直流電力を該電力系統の周波数の交流電力に変換して該電力系統に送電する制御装置と、が備えられている。

この発明に係わる周波数変換システムの効果は、周波数の異なる２つの電力系統の一方から電力貯蔵装置に一旦充電し、それを他方の電力系統の周波数に合わせて放電することにより、周波数の異なる２つの電力系統間で電力の融通を簡単な設備で行うことができる。
また、周波数の異なる電力系統の間に電力単価の時期的、時間的な差があるとき、単価の低い方から高い方に融通することにより、電力取引において利益を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる周波数変換装置により連系されている電力系統図である。図２は、実施の形態１に係わる位相調整部の機能ブロック図である。図３は、実施の形態１に係わる運転モード切替部の機能ブロック図である。図４は、実施の形態１において電力制御モードのときに有効な電力制御部とＰＷＭ制御部の機能ブロック図である。図５は、実施の形態１において電圧制御モードのときに有効な交流電圧制御部とＰＷＭ制御部の機能ブロック図である。

この発明の実施の形態１に係わる周波数変換システムは、周波数の異なる２系統の電力系統の間で電力を交換する１台の周波数変換装置が具備されている。
この実施の形態１に係わる周波数変換装置１により連系される２つの電力系統２、３は、周波数５０Ｈｚで電圧６６ｋＶの第１の電力系統２と周波数６０Ｈｚで電圧７７ｋＶの第２の電力系統３である。そして、周波数変換装置１を設置する場所として、送電線のこう長を出来るだけ短くするために、接近した所が選定されている。
この場所に２つの電力系統２、３から分岐した支線を数基の鉄塔４を配置して引き込んでくる。

そして、周波数変換装置１が設置される敷地内に配置された鉄塔４を経由して周波数変換装置１に高圧送電線が引き込まれる。第１の電力系統２からの高圧送電線の引き込み点と第２の電力系統３からの高圧送電線の引き込み点とにそれぞれ、連系用遮断器５ａ、５ｂが接続されている。
また、周波数変換装置１の入出力端子６の電力系統側にそれぞれ区分遮断器７ａ、７ｂが接続されている。
周波数変換装置１は、入出力端子６側から交直変換装置１０に適する電圧に変換する両用トランス１１、直流回路の直流電力と電力系統２、３の交流電力とを双方向に変換する交直変換装置１０、直流回路に接続され、直流電力が充放電される電力貯蔵装置としてのナトリウム−硫黄電池１２、交直変換装置１０が発生する高調波を抑制するためのフィルタコンデンサ１３および直列リアクトル１４、周波数変換装置１を制御する制御装置１５から構成されている。

また、周波数変換装置１は、第１の電力系統２と第２の電力系統３の電圧を計測するための計器用変圧器１６ａ、１６ｂ、入出力端子６の電圧を計測するための電源側計器用変圧器１７、交直変換装置１０の交流側電流を計測するための電源側計器用変流器１８が備えられている。

制御装置１５は、図１に示すように、電力系統２、３に交直変換装置１０の位相を合わせる位相調整部２１、一方の電力系統２に関し周波数変換装置１の運転モードを切り替える第１の運転モード切替部２２ａ、他方の電力系統３に関し周波数変換装置１の運転モードを切り替える第１の運転モード切替部２２ｂ、電力制御モードのときに電池電力計画値に基づいて有効電圧指令値と無効電圧指令値を算出する電力制御部２３、電圧制御モードのときに電力系統２、３と周波数変換装置１の電圧を揃えるように有効電圧指令値と無効電圧指令値を算出する交流電圧制御部２４、有効電圧指令値と無効電圧指令値とに基づき交直変換装置１０をＰＷＭ制御するゲートパルスを出力するＰＷＭ制御部２５を有している。
制御装置１５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インタフェース回路を有するコンピュータから構成されている。

次に、位相調整部２１の位相制御について説明する。図２は、位相調整部２１の制御に係わるブロック線図である。
位相調整部２１は、図２に示すように、第１の充電スイッチまたは第１の放電スイッチがＯＮされたとき５０Ｈｚ側に、第２の充電スイッチまたは第２の放電スイッチがＯＮされたとき６０Ｈｚ側に切り換えられるスイッチ３０、３１を有する。スイッチ３０が５０Ｈｚ側に切り換えられると、第１の電力系統２の電圧Ｖ_Ｓ１ａ、Ｖ_Ｓ１ｂ、Ｖ_Ｓ１ｃを、また６０Ｈｚ側に切り換えられると、第２の電力系統３の電圧Ｖ_Ｓ２ａ、Ｖ_Ｓ２ｂ、Ｖ_Ｓ３ｃを選択してそれを系統３相電圧とする。
また、スイッチ３１が５０Ｈｚ側に切り換えられると５０Ｈｚが、６０Ｈｚ側に切り換えられると６０Ｈｚがそれぞれ基準周波数として出力される。

さらに、位相調整部２１は、系統３相電圧を系統α相電圧Ｖ_Ｓαと系統β相電圧Ｖ_Ｓβとに変換する系統３相／αβ変換部３２、系統α相電圧Ｖ_Ｓαと系統β相電圧Ｖ_Ｓβとを系統ｄ軸電圧Ｖ_Ｓｄと系統ｑ軸電圧Ｖ_Ｓｑとに変換する系統αβ／ｄｑ変換部３３、電圧制御発振器３４から出力される交直変換装置１０の制御用の周波数ｆ_Ｐから交直変換装置１０の制御用の位相θをθ＝２πｆ_Ｐｔに基づき求め、系統α相電圧Ｖ_Ｓαと系統ｄ軸電圧Ｖ_Ｓｄとの位相差ΔΘを、ΔΘ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖ_Ｓｑ／Ｖ_Ｓｄ）に従って求める位相差検出部３５、位相差ΔΘが零になるように例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果を基準周波数に加算して周波数を補正し、その周波数に対応するように演算して電圧制御発振器３４に送られる制御電圧ｆ_Ｌを求める周波数調整器３６、制御電圧ｆ_Ｌに基づいて周波数ｆ_Ｐを可変する電圧制御発振器３４から構成されている。

このように、位相のずれを周波数の偏差として補正し、系統３相電圧と交直変換装置１０の出力電圧の位相を一致させる。そして、この一致したときの位相θを用いて交直変換装置１０のＰＷＭ制御が行われる。

次に、運転モード切替部２２ａの制御について説明する。図３は、運転モード切替部２２ａの制御に係わるブロック図である。なお、運転モード切替部２２ｂは、電力系統２の替わりに電力系統３に関して運転モードを制御するので、入力される充電操作信号、放電操作信号、連系用遮断器投入信号および連系用遮断器状態信号、区分遮断器投入信号および区分遮断器状態信号が第２の充電スイッチ、第２の放電スイッチ、第２の連系用遮断器、第２の区分遮断器に係わっているだけなので、説明は省略する。

フリップフロップ部４０は、Ｓ入力端子に充電操作信号ξ_１が入力され、Ｒ入力端子に放電操作信号ξ_２が入力され、Ｑ出力端子から充電指令信号ζ_１が出力され、Ｑ（バー）出力端子から放電指令信号ζ_２が出力される。そして、充電操作信号ξ_１が論理「１」に変化したとき充電指令信号ζ_１の論理が「１」に変わって保持される。また、放電操作信号ξ_２が論理「１」に変化したとき放電指令信号ζ_２の論理が「１」に変わって保持される。
連系用遮断器投入部４１は、充電操作信号ξ_１と放電操作信号ξ_２が入力され、連系用遮断器投入信号ζ_３が出力される。そして、充電操作信号ξ_１と放電操作信号ξ_２のいずれかが論理「１」のとき、連系用遮断器投入信号ζ_３の論理が「１」に変わる。
連系用遮断器投入信号ζ_３は、第１の連系用遮断器５ａに入力される。第１の連系用遮断器５ａは、連系用遮断器投入信号ζ_３が論理「１」になったとき投入される。
区分遮断器投入指令部４２は、充電指令信号ζ_１と連系用遮断器投入状態信号ξ_３が入力され、区分遮断器投入指令信号ζ_４が出力される。そして、充電指令信号ζ_１と連系用遮断器投入状態信号ξ_３がともに論理「１」のとき、区分遮断器投入指令信号ζ_４の論理が「１」になる。

また、区分遮断器投入部４３は、区分遮断器投入指令信号ζ_４と投入準備完了信号ζ_９が入力され、区分遮断器投入信号ζ_５が出力される。そして、区分遮断器投入指令信号ζ_４と投入準備完了信号ζ_９のいずれかが論理「１」のとき、区分遮断器投入信号ζ_５の論理が「１」になる。区分遮断器投入信号ζ_５は、第１の区分遮断器７ａに入力される。第１の区分遮断器７ａは、区分遮断器投入信号ζ_５が論理「１」になったとき投入される。
交直変換装置（ＰＣＳ）起動指令部４４は、区分遮断器投入指令信号ζ_４と区分遮断器投入状態信号ξ_４が入力され、交直変換装置（ＰＣＳ）起動指令信号ζ_６が出力される。そして、区分遮断器投入指令信号ζ_４と区分遮断器投入状態信号ξ_４の論理がともに「１」のとき、交直変換装置（ＰＣＳ）起動指令信号ζ_６の論理が「１」になる。
交直変換装置（ＰＣＳ）起動部４５は、ＰＣＳ起動指令信号ζ_６と放電指令信号ζ_２が入力され、交直変換装置（ＰＣＳ）起動信号ζ_７が出力される。そして、ＰＣＳ起動指令信号ζ_６と放電指令信号ζ_２の論理のいずれかが「１」のとき、ＰＣＳ起動信号ζ_７の論理が「１」になる。
ＰＣＳ起動信号ζ_７は、ＰＷＭ制御部２５に入力される。ＰＷＭ制御部２５では、ＰＣＳ起動信号ζ_７の論理が「１」になるとゲートオフが解除される。

また、電圧差判断部４６では、系統ｄ軸電圧Ｖ_Ｓｄと電源側ｄ軸電圧Ｖ_Ｐｄとのｄ軸差分ΔＶ_ｄを求め、そのｄ軸差分ΔＶ_ｄが予め定められた閾値Ｖ_ＴＨｄより小さいときｄ軸電圧差零信号τ_３ｄの論理が「１」に変化し、系統ｑ軸電圧Ｖ_Ｓｑと電源側ｑ軸電圧Ｖ_Ｐｑとのｑ軸差分ΔＶ_ｑを求め、そのｑ軸差分ΔＶ_ｑが予め定められた閾値Ｖ_ＴＨｑより小さいときｑ軸電圧差零信号τ_３ｑの論理が「１」に変化する。
そして、ｄ軸電圧差零信号τ_３ｄとｑ軸電圧差零信号τ_３ｑがともに論理「１」に変化したとき電圧差零信号τ_３の論理が「１」に変化する。
投入準備確認部４７は、放電指令信号ζ_２と電圧差零信号τ_３が入力され、投入準備完了信号ζ_９が出力される。そして、放電指令信号ζ_２と電圧差零信号τ_３がともに論理「１」になったとき、投入準備完了信号ζ_９の論理が「１」に変化する。

モード選択部４８は、連系用遮断器投入信号ζ_３と区分遮断器投入状態信号ξ_４が入力され、モード選択信号ζ_１０が出力される。そして、連系用遮断器投入信号ζ_３と区分遮断器投入状態信号ξ_４がともに論理「１」のとき、モード選択信号の論理が「１」になる。

次に、交直変換装置１０の制御について図４、図５を参照して説明する。図４は、電力制御モードのときに有効な電力制御部２３、ＰＷＭ制御部２５のブロック線図である。図５は、電圧制御モードのときに有効な交流電圧制御部２４、ＰＷＭ制御部２５のブロック線図である。

ＰＷＭ制御部２５の入力側に、ＰＷＭ制御部２５への入力を切り換える電圧指令値切替部４９が設けられている。電力制御モードのとき電力制御部２３からのｄ軸電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}とｑ軸電圧指令値Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}とが選択され、電圧制御モードのとき交流電圧制御部２４からのｄ軸電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}とｑ軸電圧指令値Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}とが選択される。

最初に、電力制御モードのときに有効になっている電力制御部２３、ＰＷＭ制御部２５の動作について説明する。このとき、図示しない方法によって検出される有効電力検出値Ｐ_Ｓと無効電力検出値Ｑ_Ｓ、電源側計器用変圧器１７からの３相の電源側電圧Ｖ_Ｐａ、Ｖ_Ｐｂ、Ｖ_Ｐｃ、電源側計器用変流器１８からの３相の電源側電流Ｉ_Ｐａ、Ｉ_Ｐｂ、Ｉ_Ｐｃが入力されている。
有効電力差検出部５０は、有効電力基準Ｐ_ＳＲＥＦと有効電力検出値Ｐ_Ｓとから有効電力差分ΔＰを求める。そして、有効電力調整部５１は、有効電力差分ΔＰを例えば（比例＋積分）演算して、ｄ軸電流基準Ｉ_ｄＲＥＦを求める。
一方、無効電力差検出部５２は、無効電力基準Ｑ_ＳＲＥＦと無効電力検出値Ｑ_Ｓとから無効電力差分ΔＱを求める。そして、無効電力調整部５３は、無効電力差分ΔＱを例えば（比例＋積分）演算してｑ軸電流基準Ｉ_ｑＲＥＦを求める。

また、交直変換装置（ＰＣＳ）３相／αβ変換部５４は、電源側計器用変流器１８からの電源側電流Ｉ_Ｐａ、Ｉ_ＰＢ、Ｉ_Ｐｃから電源側α相電流Ｉ_Ｐαと電源側β相電流Ｉ_Ｐβを求める。次に、交直変換装置（ＰＣＳ）αβ／ｄｑ変換部５５は、電源側α相電流Ｉ_Ｐαと電源側β相電流Ｉ_Ｐβから電源側ｄ軸電流検出値Ｉ_Ｐｄと電源側ｑ軸電流検出値Ｉ_Ｐｑを求める。

また、ｄ軸電流差検出部５６は、ｄ軸電流基準Ｉ_ｄＲＥＦと電源側ｄ軸電流検出値Ｉ_Ｐｄとからｄ軸電流差分ΔＩ_ｄを求める。また、ｑ軸電流差検出部５７は、ｑ軸電流基準Ｉ_ｑＲＥＦと電源側ｑ軸電流検出値Ｉ_Ｐｑとからｑ軸電流差分ΔＩ_ｑを求める。
また、有効電流調整部５８は、ｄ軸電流差分ΔＩ_ｄを例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果に電源側ｄ軸電圧Ｖ_Ｐｄを加算してｄ軸電圧基準Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}を求める。
また、無効電流調整部５９は、ｑ軸電流差分ΔＩ_ｑを例えば（比例＋積分）演算し、その演算結果に電源側ｑ軸電圧Ｖ_Ｐｑを加算してｑ軸電圧基準Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}を求める。

電源側電圧３相／αβ変換部６０は、電源側計器用変圧器１７からの電源側電圧Ｖ_Ｐａ、Ｖ_Ｐｂ、Ｖ_Ｐｃを電源側α相電圧Ｖ_Ｐαと電源側β相電圧Ｖ_Ｐβに変換する。さらに、電源側電圧αβ／ｄｑ変換部６１は、位相調整部２１にて検出された位相θを用いて、電源側α相電圧Ｖ_Ｐαと電源側β相電圧Ｖ_Ｐβを電源側ｄ軸電圧Ｖ_Ｐｄと電源側ｑ軸電圧Ｖ_Ｐｑに変換する。

次に、ｄｑ／αβ変換部６３は、有効電圧指令値Ｖ（ハット）_ｄと無効電圧指令値Ｖ（ハット）_ｑをα相電圧指令値Ｖ（ハット）_αとβ相電圧指令値Ｖ（ハット）_βに変換する。さらに、αβ／３相変換部６４は、α相電圧指令値Ｖ（ハット）_αとβ相電圧指令値Ｖ（ハット）_βを３相の電圧指令値Ｖ（ハット）_ａ、Ｖ（ハット）_ｂ、Ｖ（ハット）_ｃに変換する。最後に、３相の電圧指令値Ｖ（ハット）_ａ、Ｖ（ハット）_ｂ、Ｖ（ハット）_ｃが入力されたゲートパルス発生部６５は、これら電圧指令値に従って交直変換装置１０のスイッチング素子のゲートを制御するゲートパルス信号を出力する。
このようにして有効電力基準Ｐ_ＳＲＥＦと無効電力基準Ｑ_ＳＲＥＦに従った電力が出力される。

次に、電圧制御モードのときに有効になっている交流電圧制御部２４、ＰＷＭ制御部２５の動作について説明する。
ｄ軸電圧差検出部７１は、系統ｄ軸電圧Ｖ_Ｓｄから電源側ｄ軸電圧Ｖ_Ｐｄを減算してｄ軸電圧差分ΔＶ_ｄを算出する。また、ｑ軸電圧差検出部７２は、系統ｑ軸電圧Ｖ_Ｓｑから電源側ｑ軸電圧Ｖ_Ｐｑを減算してｑ軸電圧差分ΔＶ_ｑを算出する。

また、ｄ軸電圧調整部７３は、ｄ軸電圧差分ΔＶ_ｄを例えば（比例＋積分）演算してｄ軸電圧基準Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}を算出する。また、ｑ軸電圧調整部７４は、ｑ軸電圧差分ΔＶ_ｑを例えば（比例＋積分）演算してｑ軸電圧基準Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}を算出する。
そして、ｄ軸電圧基準Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}をそのまま有効電圧指令値Ｖ（ハット）_ｄとする。また、ｑ軸電圧基準Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}をそのまま無効電圧指令値Ｖ（ハット）_ｑとする。
このようにして電源側電圧が選択されている電力系統の系統電圧に同期が採られるようにして周波数変換装置１が運転される。

この周波数変換装置１は、いずれかの電力系統２、３に余裕があるとき、余裕のある電力系統２、３からナトリウム−硫黄電池１２へ充電する充電モードと、融通が必要になった電力系統２、３にナトリウム−硫黄電池１２から放電する放電モードとを対象となる電力系統２、３の指定と併せて図示しないスイッチの操作により制御が行われる。
例えば、第１の電力系統２から充電するときは、第１充電スイッチをＯＮすることにより、制御装置１５に第１の充電操作信号ξ_１が入力される。また、第２の電力系統３から充電するときは、第２の充電スイッチをＯＮすることにより、制御装置１５に第２の充電操作信号が入力される。
同様に、第１の電力系統２に放電するときは、第１の放電スイッチをＯＮすることにより、制御装置１５に第１の放電操作信号ξ_２が入力される。また、第２の電力系統３に放電するときは、第２の放電スイッチをＯＮすることにより、制御装置１５に第２の放電操作信号が入力される。

まず、第１の電力系統２から周波数変換装置１に充電するときの手順を説明する。このとき、第１の連系用遮断器５ａ、第２の連系用遮断器５ｂ、第１の区分遮断器７ａ、第２の区分遮断器７ｂはすべて開放状態にある。また、交直変換装置１０は、ゲートオフされた状態である。
そして、第１の充電スイッチをＯＮすると、第１の充電操作信号ξ_１が制御装置１５に入力され、第１の連系用遮断器投入信号ζ_３が第１の連系用遮断器５ａに送信される。同時に、両用トランス１１のタップが第１の電力系統２に合わせられる。
そして、第１の連系用遮断器５ａが投入されて引き込み線が充電される。また、両用トランス１１のタップが一次側６６ｋＶと二次側４００Ｖとになるように設定される。
所定の時間経過後、第１の区分遮断器投入信号ζ_５が第１の区分遮断器７ａに送信される。そして、第１の区分遮断器７ａが投入されて両用トランス１１が充電される。
第１の区分遮断器７ａが投入状態にあることが確認されたとき、交直変換装置１０が電力制御モードでゲートオンされて、所定の電力量がナトリウム−硫黄電池１２に貯えられる。
なお、第２の電力系統３にから充電するときも、投入される遮断器が第２の連系用遮断器５ｂと第２の区分遮断器７ｂの違いだけで同様に充電される。

次に、第２の電力系統３に周波数変換装置１から放電するときの手順を説明する。このとき、第１の連系用遮断器５ａ、第２の連系用遮断器５ｂ、第１の区分遮断器７ａ、第２の区分遮断器７ｂはすべて開放状態にある。また、交直変換装置１０は、ゲートオフされた状態である。
そして、第２の放電スイッチをＯＮすると、第２の放電操作信号ξ_２が制御装置１５に入力され、交直変換装置１０が電圧制御モードにより起動される。すると、第２の引き込み線が周波数変換装置１の電圧で充電される。また、第２の連系用遮断器５ｂが投入される。
ここで、周波数変換装置１の出力電圧が第２の電力系統３の電圧と同期が採られたとき、第２の区分遮断器７ｂを投入して第２の電力系統に放電を開始し、第２の区分遮断器７ｂが投入状態にあることが確認されたとき、電力制御モードに切り換えられる。

このような周波数変換装置１は、周波数の異なる２つの電力系統の一方から電力貯蔵装置に一旦充電し、それを他方の電力系統の周波数に合わせて放電することにより、周波数の異なる２つの電力系統間で電力の融通を簡単な設備で行うことができる。
また、周波数の異なる電力系統の間に電力単価の時期的、時間的な差があるとき、単価の低い方から高い方に融通することにより、電力取引において利益を得ることができる。

なお、実施の形態１に係わる周波数変換システムにおいて、周波数の異なる２系統の電力系統の間に１台の周波数変換装置が設置された例について説明したが、交換容量を増加するときには並列に複数台の周波数変換装置を設置すればよい。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係わる周波数変換装置が設置されている２系統の高圧配電線のブロック図である。
この発明の実施の形態２に係わる周波数変換システムは、周波数の異なる２系統の高圧配電線２Ｂ、３Ｂの間で電力を交換する１台の周波数変換装置１Ｂが具備されている。
この実施の形態２に係わる周波数変換装置１Ｂは、図６に示すように、電圧が６．６ｋＶで周波数が異なる高圧配電線２Ｂ、３Ｂ間で電力の融通を行っていることが実施の形態１に係わる周波数変換装置１と異なっており、両用トランス１１の一次側の電圧が低いこと以外同様である。
高圧配電線２Ｂ、３Ｂは、電柱８間を懸架されており、近接している電柱８間に引き込み用の電柱８が設けられ、実施の形態２に係わる周波数変換装置１Ｂに接続されている。

このように周波数が異なる高圧配電線２Ｂ、３Ｂが近くにある場合、電柱８を数本用意することにより容易に周波数変換装置１Ｂを設置することができる。
また、負荷平準化のために既にナトリウム−硫黄電池１２が設置されている場合、両用トランス１１や制御装置１５だけの準備ですむので、安価に周波数の異なる電力系統間で電力の融通が行える。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係わる周波数変換装置が設置されている２系統の電力系統図である。
この発明の実施の形態３に係わる周波数変換システムは、周波数が異なる２系統の電力系統２、３の間で１台の周波数変換装置１Ｃが具備されている。
実施の形態１に係わる周波数変換装置１では１台の交直変換装置１０により、一方の電力系統から受電した交流電力を直流電力に変換してナトリウム−硫黄電池１２に充電し、後刻その直流電力を交流電力に変換して他方の電力系統に送電しているが、実施の形態３に係わる周波数変換装置１Ｃでは、図７に示すように、１台の交直変換装置１０Ｃａが一方の電力系統２と直流回路９との間の変換を受け持ち、他の１台の交直変換装置１０Ｃｂが他方の電力系統３と直流回路９との間の変換を受け持つことが実施の形態１と異なっている。これに関連して、２台の交直変換装置１０Ｃａ、１０Ｃｂにそれぞれ接続されているトランス１１Ｃａ、１１Ｃｂと、制御装置１５Ｃａ、１５Ｃｂが備えられていることが異なっており、それ以外は実施の形態１と同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

トランス１１Ｃａは、電圧が６６ｋＶの交流と４００Ｖの交流とを、トランス１１Ｃｂは、電圧が７７ｋＶの交流と４００Ｖの交流とを相互に変換する。
また、交直変換装置１０Ｃａは、電圧が４００Ｖ、周波数が５０Ｈｚの交流と電圧が６００Ｖの直流とを、交直変換装置１０Ｃｂは、電圧が４００Ｖ、周波数が６０Ｈｚの交流と電圧が６００Ｖの直流とを相互に変換する。

実施の形態３に係わる制御装置１５Ｃａ、１５Ｃｂは、対応する電力系統２、３が１つであるので、位相調整部２１が異なり、運転モード切替部２２が１つであり、その他は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
制御装置１５Ｃａの位相調整部２１Ｃａは、図８に示すように、系統３相／αβ変換部３２に制御対象の交直変換装置１０Ｃａが接続されている電力系統２の３相電圧Ｖ_Ｓ１ａ、Ｖ_Ｓ１ｂ、Ｖ_Ｓ１ｃが入力されており、基準周波数としても制御対象の交直変換装置１０Ｃａが接続されている電力系統２の周波数５０Ｈｚが設定されている。

このような周波数変換装置１Ｃは、２台の交直変換装置１０Ｃａ、１０Ｃｂが備えられているので、一方の電力系統から他方の電力系統に時間遅れなく電力が融通でき、迅速な対応が可能となる。
また、両方の電力系統２、３から同時に充電し、また放電することができるので、２つの電力系統２、３に対する負荷平準化を行うことができる。

図９は、２つの電力系統２、３の間に実施の形態３に係わる周波数変換装置１Ｃが複数並列に配備された例を示している。
このように融通する電力を多くするとき、並列に必要な台数を配備すればいいので、簡単に増設することができる。
図１０は、複数の周波数変換装置１Ｃの直流回路９の間を接続した例を示している。
このように直流回路９を接続することにより、ナトリウム−硫黄電池１２を共用することができるので、ナトリウム−硫黄電池１２の設備容量の全部を有効に活用することができる。
図１１は、２つの電力系統２、３の間に配備されている実施の形態３に係わる周波数変換装置１Ｃに、さらに１台のナトリウム−硫黄電池１２ｂを増設した例を示している。
このように電力を交換する容量を増加するとき、周波数変換装置１Ｃの直流回路９にナトリウム−硫黄電池１２ｂを増設すればいいので、簡単に容量を増加することができる。

この発明の実施の形態１に係わる周波数変換装置により連系されている電力系統図である。 実施の形態１に係わる位相調整部の機能ブロック図である。 実施の形態１に係わる運転モード切替部の機能ブロック図である。 実施の形態１において電力制御モードのときに有効な電力制御部とＰＷＭ制御部の機能ブロック図である。 実施の形態１において電圧制御モードのときに有効な交流電圧制御部とＰＷＭ制御部の機能ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係わる周波数変換装置が設置されている２系統の高圧配電線のブロック図である。 この発明の実施の形態３に係わる周波数変換装置が設置されている２系統の電力系統図である。 実施の形態３に係わる位相調整部の機能ブロック図である。 ２つの電力系統の間に複数の実施の形態３に係わる周波数変換装置が並列に配備された例を示している。 実施の形態３に係わる複数の周波数変換装置の直流回路の間を接続した例を示している。 実施の形態３に係わる周波数変換装置の直流回路にナトリウム−硫黄電池を増設した例を示している。

符号の説明

１、１Ｂ、１Ｃ 周波数変換装置、２、３ 電力系統、２Ｂ、３Ｂ 高圧配電線、４ 鉄塔、５ａ、５ｂ 連系用遮断器、６ 入出力端子、７ａ、７ｂ 区分遮断器、８ 電柱、９ 直流回路、１０ 交直変換装置、１１ 両用トランス、１２ ナトリウム−硫黄電池、１３ フィルタコンデンサ、１４ 直列リアクトル、１５ 制御装置、１６ 計器用変圧器、１７ 電源側計器用変圧器、１８ 電源側計器用変流器、２１ 位相調整部、２２ 運転モード切替部、２３ 電力制御部、２４ 交流電圧制御部、２５ ＰＷＭ制御部、３０、３１ スイッチ、３２ 系統側３相／αβ変換部、３３ 系統側αβ／ｄｑ変換部、３４ 電圧制御発振器、３５ 位相差検出部、３６ 周波数調整器、４０ フリップフロップ部、４１ 連系用遮断器投入部、４２ 区分遮断器投入指令部、４３ 区分遮断器投入部、４４ 交直変換装置（ＰＣＳ）起動指令部、４５ 交直変換装置（ＰＣＳ）起動部、４６ 電圧差判断部、４７ 投入準備確認部、４８ モード選択部、４９ 電圧指令値切替部、５０ 有効電力差検出部、５１ 有効電力調整部、５２ 無効電力差検出部、５３ 無効電力調整部、５４ 交直変換装置（ＰＣＳ）３相／αβ変換部、５５ 交直変換装置（ＰＣＳ）αβ／ｄｑ変換部、５６ ｄ軸電流差検出部、５７ ｑ軸電流差検出部、５８ 有効電流調整部、５９ 無効電流調整部、６０ 電源側３相／αβ変換部、６１ 電源側αβ／ｄｑ変換部、６３ ｄｑ／αβ変換部、６４ αβ／３相変換部、６５ ゲートパルス発生部、７１ ｄ軸電圧差検出部、７２ ｑ軸電圧差検出部、７３ ｄ軸電圧調整部、７４ ｑ軸電圧調整部。

Claims (4)

1. 周波数の異なる複数の電力系統の間で電力を交換する周波数変換装置が少なくとも１つ具備されている周波数変換システムにおいて、
   上記周波数変換装置は、
   直流回路に接続され、直流電力が充放電される電力貯蔵装置と、
   選択された上記電力系統の交流電力と上記直流回路の直流電力とを双方向に変換する交直変換装置と、
   上記交直変換装置を上記電力系統のいずれかに選択的に連系解列する遮断器と、
   入力される操作信号に基づき上記遮断器を操作して上記交直変換装置をいずれかの上記電力系統に連系し、該操作信号が充電を意味するとき上記交直変換装置を制御して該電力系統の交流電力を直流電力に変換して上記電力貯蔵装置に充電し、該操作信号が放電を意味するとき上記交直変換装置を制御して上記電力貯蔵装置の直流電力を該電力系統の周波数の交流電力に変換して該電力系統に送電する制御装置と、
   が備えられていることを特徴とする周波数変換システム。
2. 周波数の異なる複数の電力系統の間で電力を交換する周波数変換装置が少なくとも１つ具備されている周波数変換システムにおいて、
   上記周波数変換装置は、
   直流回路に接続され、直流電力が充放電される電力貯蔵装置と、
   各上記電力系統と上記直流回路とをそれぞれ連結し、各上記電力系統の交流電力と上記直流回路の直流電力とをそれぞれ双方向に変換する複数の交直変換装置と、
   が備えられていることを特徴とする周波数変換システム。
3. 複数の上記周波数変換装置が具備されており、
   少なくとも２台の上記周波数変換装置の直流回路が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載する周波数変換システム。
4. 上記電力貯蔵装置は、ナトリウム−硫黄電池、レドックスフロー電池、超電導コイル電力貯蔵装置、フライホイール電力貯蔵装置、電気二重層コンデンサまたはリチウムイオン二次電池からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載する周波数変換システム。

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