JP2007097373A

JP2007097373A - 電力制御装置

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Publication number: JP2007097373A
Application number: JP2005286860A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aihara; 孝志相原; Masashi Nishimura; 正志西村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】電力系統の電力状態量を連系して制御する複数の電力機器の出力を合理的に制御する。
【解決手段】電力系統１の電力状態量を制御する前記電力系統に連系された複数の電力機器を制御するにあたって、各電力機器の現時点における出力可能な余力ｗを求め、電力状態量の制御指令値の増減を余力に応じて配分して各電力機器の出力を制御することにより、各電力機器の出力可能な範囲をオーバーする出力指令値が出力される不都合を防止でき、各電力機器の出力を合理的に制御できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御装置に係り、具体的には、電力系統の電力状態量を連系して制御する複数の電力機器の出力を制御する電力制御装置に関する。

電力系統の電力状態量を制御する電気機器としては、有効電力及び無効電力の双方を制御することができるインバータを備えた電力貯蔵装置、燃料電池、可変速発電機などがある。また、インバータを備える電気機器においては出力電流を直接制御するものもある。一方、無効電力だけを制御できる電気機器としては他励式ＳＶＣ（ＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）、自励式ＳＶＣ、ロータリーコンデンサーなどがある。以下、本明細書では、それらの電気機器を総称して電力機器という。

従来、電力系統に並列接続された複数の電力機器を連系して、電力系統全体の有効電力や無効電力、出力電流を制御する電力制御装置が知られている。

しかしながら、従来、複数の電力機器の出力を連系させて制御する方式について考慮されていないという問題がある。

例えば、電力系統の電力状態量を変更する場合、その変更に係る制御指令値を複数の電力機器の台数で割って各電力機器の出力を制御することが考えられる。ところが、通常の電力機器は、その機器容量やその時々の運転状態によって、出力可能な有効電力及び無効電力、出力できる電流が異なるから、その状態に応じて出力を制御する必要がある。

例えば、容量１００ｋＶＡの電力貯蔵装置が２台連系され、各電力貯蔵装置は、有効電力と無効電力をそれぞれ同時に制御することが可能であるとする。この場合において、１台目の電力貯蔵装置が９０ｋＷの有効電力を出力し、２台目の電力貯蔵装置が８０ｋＷの有効電力を出力していたとする。この運転状態で無効電力を出力制御する場合、１台目の電力貯蔵装置の出力可能な無効電力は√(１００^２−９０^２)=４３．５９ｋｖａｒ、２台目の電力貯蔵装置の出力可能な無効電力は√(１００^２−８０^２)=６０ｋｖａｒである。したがって、２台の電力貯蔵装置における出力可能な無効電力の合計は、１０３．５９ｋｖａｒである。この状態で２台の電力貯蔵装置から合計で１００ｋｖａｒの無効電力を出力させるとき、単に電力貯蔵装置の台数２で割った値を各電力貯蔵装置の出力指令値として与えると、１台目は与えられた出力指令値が出力可能範囲をオーバーし、２台目は余力を残してしまうことになる。

本発明では、電力系統の電力状態量を連系して制御する複数の電力機器の出力を合理的に制御することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、電力系統の電力状態量を制御する前記電力系統に連系された複数の電力機器を制御する電力制御装置であって、前記各電力機器の現時点における出力可能な余力を求め、前記電力状態量の制御指令値の増減を前記余力に応じて配分して前記各電力機器の出力を制御することを特徴とする。

このようにすることにより、制御指令値の増減があったとき、各電力機器の余力に応じて配分された出力指令値が各電力機器に出力されるので、各電力機器の出力可能な範囲をオーバーする出力指令値が出力される不都合を防止でき、各電力機器の出力を合理的に制御することができる。

具体的には、電力系統の電力状態量を制御する複数の電力機器と、前記各電力機器の現時点における出力可能な余力を求める余力算出手段と、前記余力算出手段で求めた前記各電力機器の前記余力の合計を求め、該合計に対する前記各電力機器の余力率を求める余力率算出手段と、前記電力状態量の制御指令値の増減を前記余力率に応じて配分して前記各電力機器の出力指令値を求めて前記各電力機器を制御する出力制御手段を備えて構成できる。

また、電力状態量が無効電力と有効電力の場合、制御指令値の極性を無効電力と有効電力に対応させて設定するようにする。この場合、制御指令値の極性の判定を行い、判定された極性に対応して各電力機器の余力を求めるようにすることができる。これにより、無効電力と有効電力によって電力機器の出力の最大値が異なる場合に対応することができる。

さらに、各電力機器の余力の合計に応じて、出力制御手段に入力する制御指令値を制限する制限手段を備えることが好ましい。これによれば、各電力機器の許容量以上の出力を要求するという不都合は生じなくなる。

本発明によれば、電力系統の電力状態量を連系して制御する複数の電力機器の出力を合理的に制御することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に本発明の一実施形態の電力制御装置の全体構成図を示す。本実施形態は、電力系統の有効電力、無効電力を制御する電力制御装置に本発明を適用した例である。

同図に示すように、電力系統１に複数（図示例では、ｎ台）の電力機器３（３−１、３−２、・・・、３−ｎ）が並列に接続されている。各電力機器３は、同じ機能を有するもので、有効電力と無効電力を出力して電力系統１の有効電力と無効電力を所望の状態に制御できるようになっている。また、各電力機器３には、図示していないが、現時点における出力可能な余力ｗ（ｗ_１、ｗ_２、・・・、ｗ_ｎ）を算出する余力算出手段が備えられている。ここで、余力ｗは、各電力機器３の出力可能な最大値と現時点における出力との差である。余力算出手段は、算出した余力ｗを余力率算出手段７に出力するようになっている。

余力率算出手段７は、合計算出部１１と複数の割り算部１３（１３−１、１３−２、・・・１３−ｎ）を有して構成されている。合計算出部１９は、各電力機器３から入力される余力ｗの合計ｗ_Ｔを求めるようになっている。各割り算部１３は、各電力機器３の余力ｗを余力の合計ｗ_Ｔで割って、各電力機器３の余力率α（α_１、α_２、・・・、α_ｎ）を算出するようになっている。各割り算部１３により求められた各電力機器３の余力率α（α_１、α_２、・・・α_ｎ）は、出力制御手段１７に出力されるようになっている。

出力制御手段１７は、複数の掛け算部３７（３７−１、３７−２、・・・３７−ｎ）を備えて構成されている。各掛け算部３７は、有効電力又は無効電力の制御指令値Ｗ_Ｌを取り込み、余力率算出手段７から入力される各電力機器３の余力率αに制御指令値Ｗ_Ｌを乗じて、各電力機器３に出力指令値Ｗ_Ｌα（Ｗ_Ｌα１、Ｗ_Ｌα２、・・・Ｗ_Ｌαｎ）を出力するようになっている。

一方、図示していない中央制御指令装置から、電力系統１の無効電力又は有効電力の制御指令値Ｗが符号判定器２１に入力されるようになっている。ここで、制御指令値Ｗは制御量の増減値である。符号判定器２１に入力された制御指令値Ｗは、符号判定器２１、掛け算部２５、リミッタ２９、掛け算部３３を介して、出力制御手段１７に制御指令値Ｗ_Ｌとして入力されるようになっている。

次に、このように構成される本実施形態の電力制御装置の動作について説明する。符合判定器２１は、入力される制御指令値Ｗの極性を判別し、正値なら＋１、負値なら−１の信号ｈを各電力機器３と掛け算部２５に出力する。ここで、正値は有効電力に対応し、負値は無効電力に対応するものとする。各電力機器３の余力算出手段は、符号判定器２１から出力される信号ｈに対応して、有効電力、無効電力の極性に合った余力ｗを出力するようになっている。

掛け算部２５は、符号判定器２１から出力される信号ｈを、制御指令値Ｗに乗算して、符号にかかわらず制御指令値Ｗを正値の制御指令値Ｗ_ｈに変換する。掛け算部２５から出力される制御指令値Ｗ_ｈは、リミッタ２９に入力されて上下限値が制限されるようになっている。ここで、上限値は、合計算出部１１で求められた余力の合計ｗ_Ｔに設定され、下限値は０に設定されている。これにより、各電力機器３の余力の合計ｗ_Ｔ以下に、制御指令値Ｗ_ｈＬを抑えることができる。

掛け算部３３は、リミッタ２９から出力される制御指令値Ｗ_ｈＬに再度、符号判定器２１から出力される信号ｈを掛けて、元の符号に戻した制御指令値Ｗ_Ｌを出力制御手段１７に出力する。

出力制御手段１７は、入力される制御指令値Ｗ_Ｌに余力率算出手段７から入力される余力率αを掛けて、各電力機器３の出力指令値Ｗ_Ｌαを算出して、各電力機器３に出力する。

各電力機器３は、入力される出力指令値Ｗ_Ｌαに従って、有効電力又は無効電力の出力を制御して、電力系統１の有効電力又は無効電力の状態量を、制御指令値Ｗ_Ｌに応じた状態に制御する。

以上説明したように、本実施形態によれば、有効電力又は無効電力の制御指令値Ｗ_Ｌを、各電力機器３の余力ｗに応じて配分した出力指令値Ｗ_Ｌαが、各電力機器３に出力される。これにより、各電力機器３の出力可能な範囲をオーバーする出力指令値が出力される不都合を防止でき、各電力機器３の出力を合理的に制御することができる。

また、上記実施形態において、各電力機器３から出力される余力ｗを、各電力機器３の出力可能な最大値と現時点における出力との差として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。要は、各電力機器３の特性と運転状態の少なくとも一方によって規定される出力の許容量と、現時点における出力との差である。例えば、現時点における出力を基準とした許容可変量でもよい。

さらに、本実施形態では、電力状態量の例として、有効電力、無効電力について説明したが本発明はこれに限られない。例えば、電力系統１の電流制御にも適用できる。

本発明の一実施形態の電力制御装置の全体構成図を示す。

符号の説明

１電力系統
３、（３−１、３−２、・・・、３−ｎ）電力機器
７余力率算出手段
１７出力制御手段
２１符号判定器
２９リミッタ

Claims

電力系統の電力状態量を制御する前記電力系統に連系された複数の電力機器を制御する電力制御装置であって、前記各電力機器の現時点における出力可能な余力を求め、前記電力状態量の制御指令値の増減を前記余力に応じて配分して前記各電力機器の出力を制御する電力制御装置。
前記余力は、前記各電力機器の特性と運転状態の少なくとも一方によって規定される出力の許容量と現時点における出力との差であることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
前記電力状態量は、有効電力、無効電力又は電流のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
電力系統の電力状態量を制御する複数の電力機器と、前記各電力機器の現時点における出力可能な余力を求める余力算出手段と、前記余力算出手段で求めた前記各電力機器の前記余力の合計を求め、該合計に対する前記各電力機器の余力率を求める余力率算出手段と、前記電力状態量の制御指令値の増減を前記余力率に応じて配分して前記各電力機器を制御する出力制御手段を備えた電力制御装置。
前記電力状態量が無効電力と有効電力であり、前記制御指令値の極性が無効電力と有効電力に対応している場合、前記制御指令値の極性を判定して、判定結果を前記各電力機器に出力する極性判定手段を備え、前記余力算出手段は、前記判定結果の極性に対応して前記各電力機器の余力を求めることを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。
前記各電力機器の前記余力の前記合計に応じて、前記出力制御手段に入力する前記制御指令値を制限する制限手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。