JP2008125218A

JP2008125218A - 分散型電源制御システム

Info

Publication number: JP2008125218A
Application number: JP2006305266A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Suzuki; 健一鈴木
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】非常用電源と分散型電源が併設されている場合、互いに悪影響を与えることなく同時に稼動することのできる分散型電源制御システムを提供する。
【解決手段】分散型電源制御システムは、少なくとも商用系統が停電したとき非常用電源によりバックアップされる非常用負荷が接続された非常用負荷系統に接続される分散型電源を制御する分散型電源制御装置において、上記商用系統の停電時、上記非常用電源および上記分散型電源の電力から算出される上記非常用負荷に供給される負荷電力が予め定めた放電電力閾値以上の場合、上記負荷電力から上記放電電力閾値を差し引いて得られた電力差分に従う電力制御により上記分散型電源から上記非常用負荷系統に放電する。
【選択図】図３

Description

この発明は、商用系統に連系する構内系統に接続する非常用負荷を商用系統が停電したときバックアップする非常用電源と同時に稼動する分散型電源を制御する分散型電源制御システムに関するものである。

最近、非常用負荷をバックアップするための非常用電源が接続された非常用負荷系統に、商用系統が正常なとき負荷を平準化するための分散型電源が接続されることが多くなってきている。さらに、電力料金を低減するために非常用電源を商用系統が正常なときにも稼働することも増えてきている（例えば、特許文献１参照）

特開２００４−６４８１０号公報

しかし、商用系統が停電したときに非常用負荷に電力を供給してバックアップする非常用電源が接続されている非常用負荷系統に負荷平準化のための分散型電源が併設されていても、次の述べる理由により、停電時同時に運転されることはない。自立運転機能付きの分散型電源は、停電時には、周波数が制御装置内部で発振する商用周波数と同一で、電圧が基準値に維持されるように定電圧運転される。一方、負荷電力が変化したとき非常用負荷系統の周波数が増減するが、例えば負荷電力が増加したときには周波数が低下し、非常用電源では非常用負荷系統の周波数が低下したときには発電機電力を増やして周波数が一定になるように制御されている。このため、負荷電力が増加したとき、分散型電源では電圧を一定に維持しようとして負荷電力の増分をすべて供給するので、過電流になることが懸念されている。

この発明の目的は、非常用電源と分散型電源が併設されている場合、互いに悪影響を与えることなく同時に稼動することのできる分散型電源制御システムを提供することである。

この発明に係わる分散型電源制御システムは、少なくとも商用系統が停電したとき非常用電源によりバックアップされる非常用負荷が接続された非常用負荷系統に接続される分散型電源を制御する分散型電源制御装置において、上記商用系統の停電時、上記非常用電源および上記分散型電源の電力から算出される上記非常用負荷に供給される負荷電力が予め定めた放電電力閾値以上の場合、上記負荷電力から上記放電電力閾値を差し引いて得られた電力差分に従う電力制御により上記分散型電源から上記非常用負荷系統に放電する。

この発明に係わる分散型電源制御システムの効果は、基本的に非常用電源の発電電力と分散型電源から放電される電力の和が負荷電力に相当することに着目し、この負荷電力のうち予め定めた放電電力閾値を超える分の電力を分散型電源から供給するようにしているので、負荷電力の主たる分を非常用電源から通常の自動周波数調整、自動電圧調整により非常用負荷に供給できるとともに、負荷電力の従たる分を分散型電源から電力制御だけ行って供給するので、負荷電力の変動が大きくても一部しか分散型電源が請け負っておらず、分散型電源での過電流のおそれがないということである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる分散型電源制御システムが配備された構内系統の電力系統図である。図２は、この発明の実施の形態１に係わる制御装置の一部のブロック図である。図３は、この発明の実施の形態１に係わる制御装置の残りの部分のブロック図である。
この発明の実施の形態に係わる構内系統１は、図１に示すように、受電点３において商用系統２と連系用遮断器４を介して連系されている。そして、構内系統１には、商用系統２が停電しているとき電力の供給が絶たれる一般負荷５と、商用系統２が停電しているときも電力の供給が必要な消防法または建築基準法に定める防災負荷、照明など停電時に保安のために必要な負荷または事業を継続させるための負荷（以下、これらの負荷をまとめて「非常用負荷」７と称する）とが接続されている。なお、図１には、１つの一般負荷５と１つの非常用負荷６を図示しているが、個数に関してはこれに限るものではない。

そして、非常用負荷６が接続されている非常用負荷系統７は、母線連絡用遮断器１０が開放または投入されることにより、構内系統１と接続または解列される。
また、非常用負荷系統７は、非常用負荷６以外に、商用系統２が停電しているときに非常用負荷６に対する停電対策機能を持った非常用電源１１と、負荷平準化機能を有した分散型電源１２が接続されている。

非常用負荷６に対する停電対策機能は、通常は商用系統２から電力が非常用負荷６に供給されているが、商用系統２が停電になったとき、非常用電源１１から非常用負荷６に電力を供給してバックアップすることである。
また、負荷平準化機能は、一般負荷５および非常用負荷６の消費電力が小さくなる夜間に分散型電源としてのナトリウム−硫黄電池１３に直流電力を充電し、一般負荷５および非常用負荷６の消費電力が大きくなる昼間にナトリウム−硫黄電池１３から放電して非常用負荷６に電力を供給し、その余剰分を一般負荷５に電力を供給することにより商用系統２から供給されるデマンド量を減少して電気料金を低減することである。

非常用負荷６の入力端には電圧を変圧する変圧器、非常用負荷６と非常用負荷系統７との間を接離する遮断器が配置されている。

非常用電源１１は、ガスタービン、ディーゼルエンジンなどの原動機を有する発電機８と図示しない発電機制御装置とから構成されている。そして、発電機制御装置は、原動機調速機能（ＧＯＶ）、発電機自動電圧調整制御機能（ＡＶＲ）を合わせもった一般的な装置である。
また、発電機８の出力端側には発電機８で発電された電力を変圧する変圧器、非常用電源１１の出力端の発電機電圧を計測するための発電機側計器用変圧器３３、発電機８から非常用負荷系統７に流れる発電機電流を計測するための発電機側計器用変流器３２、発電機８と非常用負荷系統７との間を開閉する遮断器、発電機８で発電された発電機電力を計測する電力計３４を備える。

分散型電源１２は、分散型電源としてナトリウム−硫黄電池（ＮＡＳ電池）１３を用いている。なお、分散型電源は、ナトリウム−硫黄電池１３以外にも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、リチウムイオン電池など商用系統２から電力を受電して貯蔵し、逆に電力を放電して一般負荷５および非常用負荷６に供給できるものであれば、この発明をナトリウム−硫黄電池１３と同様に適用することができる。

また、分散型電源１２は、分散型電源１２を非常用負荷系統７に接続・解列させるための連系用遮断器１５、分散型電源１２に入出力する電源側電流を計測する電源側計器用変流器１６、電源側電圧を計測する電源側計器用変圧器１７、電源側計器用変流器１６からの電源側電流と電源側計器用変圧器１７からの電源側電圧とから分散型電源有効電力検出値を算出する電力計１８、非常用負荷系統７の電圧を交直変換装置２０に適する電圧に変換する変圧器２１、交流電力を直流電力に変換してナトリウム−硫黄電池１３に充電し、逆にナトリウム−硫黄電池１３から放電された直流電力を交流電力に変換する交直変換装置２０、交直変換装置２０に入出力するＰＣＳ電流を計測するためのＰＣＳ計器用変流器２２、交直変換装置２０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２３および直列リアクトル２４、分散型電源１２を制御する制御装置１４を備える。

構内系統１には、母線連絡用遮断器１０の構内系統１側の系統側電圧を計測する系統側計器用変圧器２７、受電点３から構内系統１に流れる連系電流を計測する系統側計器用変流器２８、系統側計器用変圧器２７で計測された系統側電圧が所定の値以下のとき不足電圧信号の論理を「０」から「１」に変化する系統不足電圧継電器２９、系統側計器用変圧器２７からの系統側電圧と系統側計器用変流器２８からの連系電流とから受電点電力を算出する受電点電力計３０が備えられている。
また、母線連絡用遮断器１０は、不足電圧信号の論理が「０」から「１」に変化したとき、開放される。そして、開放が完了すると、母線連絡用遮断器１０から出力されている母線連絡用遮断器開放状態信号の論理が「０」から「１」に変化する。

制御装置１４は、電力基準値を算出して出力する電力基準値制御部３５、電力基準値から有効電流指令値を出力する定電力制御部３６、有効電流指令値および無効電流指令値に基づいてｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を算出する定電流制御部３７、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値に基づいて交直変換装置２０をＰＷＭ制御するゲートパルスを出力するＰＷＭ制御部３８、分散型電源１２の運転モードを切り替える運転モード切替部３９を有している。

次に、制御装置１４の運転モード切替部３９、定電力制御部３６、定電流制御部３７、ＰＷＭ制御部３８について図２、電力基準値制御部３５について図３を参照して説明する。図２は、運転モード切替部３９、定電力制御部３６、定電流制御部３７、ＰＷＭ制御部３８の制御に係わるブロック線図であり、四角や丸が演算要素を表している。さらに、矢印線は信号の出力から入力を表している。なお、３相静止座標系では、ａ相が基準に採られており、ｂ相がａ相から電気角で１２０度遅れ、さらにｃ相はｂ相から１２０度遅れている。また、図３は、電力基準値制御部３５の制御に係わるブロック線図である。

運転モード切替部３９は、図２に示すように、系統不足電圧継電器２９からの不足電圧信号と母線連絡用遮断器１０からの母線連絡用遮断器開放状態信号とが入力され、自立運転指令信号が出力される。不足電圧信号と母線連絡用遮断器開放状態信号の論理がともに「１」のとき、自立運転指令信号の論理が「１」になる。

電力基準値制御部３５は、図３に示すように、商用系統連系時電力基準値制御部４１と非常用発電機連系時電力基準値制御部４２との２つの部分に分けられる。商用系統連系時電力基準値制御部４１は、商用系統２が正常のとき有効となり、非常用発電機連系時電力基準値制御部４２は、商用系統２が停電しているとき有効になる。
商用系統連系時電力基準値制御部４１は、受電点電力目標値から受電点電力を減算して受電点電力差分を求める受電点電力差分演算部４３、受電点電力差分または外部から入力されるベース電力設定値のいずれかを選択して常用の電力基準値を出力する選択回路４４を有する。

非常用発電機連系時電力基準値制御部４２は、ＮＡＳ電池出力（Ｐ_ＮＡＳ）を遅れ補償する第１の遅れ補償部４６、発電機出力（Ｐ_Ｇ）を遅れ補償する第２の遅れ補償部４７、ＮＡＳ電池出力と発電機出力とを加算して実質的に等価の負荷電力を算出する負荷電力算出部４８、負荷電力から放電開始判定負荷電力として予め定めた放電電力閾値を減算して正電力差分を算出する第１の電力減算部４９を有する。

また、非常用発電機連系時電力基準値制御部４２は、正電力差分と予め定めた変換器運転（ＤＥＢ）開始電力とを比較して正電力差分がＤＥＢ開始電力以上のとき論理「１」の信号を出力する第１の比較部５１、正電力差分と予め定めたＤＥＢ終了電力とを比較して正電力差分が正且つＤＥＢ終了電力以下のとき論理「１」の信号を出力する第２の比較部５２、第１の比較部５１と第２の比較部５２の出力が入力されフリップフロップ動作を行う第１のフリップフロップ５３、第１のフリップフロップ５３の出力と外部から入力される放電許可信号とが入力され、ともに論理「１」のとき論理「１」の放電開始信号を出力する放電制御部５４、放電開始信号の論理が「１」のとき正電力差分を通過させる第１のスイッチ部５５を有する。

また、非常用発電機連系時電力基準値制御部４２は、充電開始判定負荷電力として予め定めた充電電力閾値から負荷電力を減算して負電力差分を算出する第２の電力減算部５９、負電力差分と予め定めたＤＥＢ開始電力とを比較して負電力差分がＤＥＢ開始電力以上のとき論理「１」の信号を出力する第３の比較部６１、負電力差分と予め定めたＤＥＢ終了電力とを比較して負電力差分が正且つＤＥＢ終了電力以下のとき論理「１」の信号を出力する第４の比較部６２、第３の比較部６１と外部から入力される充電許可信号が入力され、ともに倫理「１」のとき論理「１」の信号を出力する論理積部６６、論理積部６６と第４の比較部６２の出力が入力されフリップフロップ動作を行う第２のフリップフロップ６３、第２のフリップフロップ６３の出力と外部から入力される充電許可信号が入力され、ともに論理「１」のとき論理「１」の充電開始信号が出力する充電制御部６４、負電力差分の符号を反転する反転部６７、充電開始信号の論理が「１」のとき反転部で符号が反転された負電力偏差を通過させる第２のスイッチ部６５を有する。

また、非常用発電機連系時電力基準値制御部４２は、第１のスイッチ部５５を通過した正電力差分と第２のスイッチ部６５を通過した符号が反転された負電力差分とを加算して非常用発電機との連系運転時の電力基準値を出力する非常用発電機連系時電力基準値算出部６８を有する。
電力基準値制御部３５は、自立運転指令信号の論理が「０」のとき常用の電力基準値を通過し、論理が「１」のとき非常用の電力基準値を電力基準値として通過させる第３のスイッチ部６９を有する。

定電力制御部３６は、図２に示すように、電力基準値制御部３５から入力される電力基準値をＮＡＳ電池電力（Ｐ_ＮＡＳ）で減算して有効電力指令値を求める有効電力指令値演算部７１、有効電力指令値をＰＩ制御してｄ軸電流基準値を求める有効電力調整器７２を有している。

定電流制御部３７は、３相ＰＣＳ電流Ｉ_ａ、Ｉ_ｂ、Ｉ_ｃをｄ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｄおよびｑ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｑに変換するＰＣＳ３相／ｄｑ変換部７４、ｄ軸電流基準値からｄ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｄを減算してｄ軸電流差分ΔＩ_ｄを算出するｄ軸電流減算器７５、ｑ軸電流基準値からｑ軸ＰＣＳ電流Ｉ_Ｐｑを減算してｑ軸電流差分ΔＩ_ｑを算出するｑ軸電流減算器７６、ｄ軸電流差分ΔＩ_ｄをＰＩ制御するｄ軸電流調整器７７、ｑ軸電流差分ΔＩ_ｑをＰＩ制御するｑ軸電流調整器７８、交直変換装置２０の交流側の３相電源側電圧Ｖ_ｓａ、Ｖ_ｓｂ、Ｖ_ｓｃをｄ軸電源側電圧Ｖ_Ｐｄおよびｑ軸電源側電圧Ｖ_Ｐｑに変換する電源側３相／ｄｑ変換部７９、ｄ軸電流差分ΔＩ_ｄをｄ軸電流調整器７７でＰＩ制御された信号とｄ軸電源側電圧Ｖ_Ｐｄとを加算してｄ軸電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}を求めるｄ軸加算器８１、ｑ軸電流差分ΔＩ_ｑをｑ軸電流調整器７８でＰＩ制御された信号とｑ軸ＰＣＳ電圧Ｖ_Ｐｑとを加算してｑ軸電圧指令値Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}を求めるｑ軸加算器８２から構成されている。

ＰＷＭ制御部３８は、ｄ軸電圧指令値Ｖ_{ｄＲＥＦｄ}とｑ軸電圧指令値Ｖ_{ｑＲＥＦｑ}とを３相電圧指令値Ｖ（ハット）_a、Ｖ（ハット）_ｂ、Ｖ（ハット）_ｃに変換するｄｑ／３相変換部８４、３相電圧指令値Ｖ（ハット）_ａ、Ｖ（ハット）_ｂ、Ｖ（ハット）_ｃに基づき交直変換装置２０の半導体素子のゲートをＯＮ／ＯＦＦするゲートパルスを発生するＰＷＭ制御部８５、ｄｑ／３相変換部８４で変換に用いる位相情報θを切り換える第４のスイッチ部８６から構成されている。

次に、商用系統２が停電し、母線連絡用遮断器１０が開放されて非常用負荷系統７が構内系統１から解列されたとき、分散型電源１２における放電および充電の動作について説明する。
商用系統２が停電し、母線連絡用遮断器１０が開放されたとき、非常用電源１１が起動される。その後、非常用負荷６が順次接続される。このとき第３のスイッチ部６９が切り換えられて、非常用発電機との連系運転時の電力基準値が定電力制御部３６に入力される。また、ＰＷＭ制御部３８のｄｑ／３相変換部８４には、位相θとして周波数５０Ｈｚのときの値が入力される。

また、放電電力閾値を発電機８の定格電力の８０％の値とし、充電電力閾値を発電機８の定格電力の７０％の値とする。なお、以下の説明では放電電力閾値と充電電力閾値は異なっているが同じであってもよい。また、発電機８の定格電力の８０％を放電電力閾値および発電機８の定格電力の７０％を充電電力閾値としているが、この値に限るものではない。
また、ＤＥＢ開始電力をＮＡＳ電池１３の定格容量の５％とし、ＤＥＢ終了電力をＮＡＳ電池１３の定格容量の３％としている。なお、ＤＥＢ開始電力およびＤＥＢ終了電力は、上述の値に限るものではない。

また、放電許可信号および充電許可信号の論理は、ＮＡＳ電池１３から放電することもＮＡＳ電池１３に充電することもできる状態にあるとして、「１」にされている。
また、非常用負荷電力は、図４（ａ）に示すように変動するものとする。すなわち、非常用負荷電力は、発電機８の定格電力の７５％位から増加して９５％位に達し、その後減少に変わって６０％位まで一端低下し、その後７０％まで増加する。なお、図４（ａ）の非常用負荷電力の推移は説明のための一例である。

図４（ａ）のｔ_１時点では、非常用負荷電力は７５％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は−５％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は−５％である。
そして、正電力差分−５％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力未満であり、且つ０％未満であるので、放電開始信号の論理は「０」であり、第１のスイッチ部５５が開放され、正電力差分は出力されない。
また、負電力差分−５％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力未満であり、且つ０％未満であるので、充電開始信号の論理は「０」であり、第２のスイッチ部６５が開放され、負電力差分は出力されない。
このように、非常用負荷電力が放電電力閾値８０％と充電電力閾値７０％の間にあるときは、交直変換装置２０のゲートがブロックされており、ＮＡＳ電池１３からの放電もＮＡＳ電池１３への充電も行われない。

図４（ａ）のｔ_２時点では、非常用負荷電力は８３％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は３％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は−１３％である。
そして、正電力差分３％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力未満であり、且つ０％以上ＤＥＢ終了電力以下であるので、放電開始信号の論理は「０」であり、第１のスイッチ部５５が開放され、正電力差分は出力されない。
このように、非常用負荷電力が放電電力閾値８０％以上で且つ正電力差分がＤＥＢ開始電力５％未満のときは、交直変換装置２０のゲートがブロックされており、放電も充電も行われない。

図４（ａ）のｔ_３時点では、非常用負荷電力は９０％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は１０％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は−２０％である。
そして、正電力差分１０％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力以上であり、且つＤＥＢ終了電力を超えるので、放電開始信号の論理は「１」であり、第１のスイッチ部５５が閉鎖され、正電力差分が出力される。この正電力差分が電力基準値として交直変換装置２０が制御されるので、ＮＡＳ電池１３から放電された電力が非常用負荷６に供給される。

図４（ａ）のｔ_４時点では、非常用負荷電力は８２％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は２％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は−１２％である。
そして、正電力差分２％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力未満であり、且つ０％以上ＤＥＢ終了電力３％以下にあるので、放電開始信号の論理は「０」であり、第１のスイッチ部５５が開放され、正電力差分が出力されない。
このように、非常用負荷電力が放電電力閾値８０％以上で且つ正電力差分が０％以上ＤＥＢ終了電力３％以下のとき、交直変換装置２０のゲートがブロックされて、ＮＡＳ電池１３からの放電が停止する。

図４（ａ）のｔ_５時点では、非常用負荷電力は６７％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は−１３％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は３％である。
そして、負電力差分３％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力未満であり、且つ０％以上ＤＥＢ終了電力以下であるので、充電開始信号の論理は「０」であり、第２のスイッチ部６５が開放されており、負電力差分は出力されない。
このように、非常用負荷電力が充電電力閾値７０％以下であっても、負電力差分が０％以上ＤＥＢ開始電力以下のとき、交直変換装置２０のゲートがブロックされて、ＮＡＳ電池１３への充電が行われない。

図４（ａ）のｔ_６時点では、非常用負荷電力は６４％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は−１６％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は６％である。
そして、負電力差分６％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力以上であり、且つＤＥＢ終了電力を超えるので、充電開始信号の論理は「１」であり、第２のスイッチが閉鎖され、負電力差分が出力される。
このように、非常用負荷電力が充電電力閾値７０％以下であり、且つ負電力差分がＤＥＢ開始電力５％以上であるので、交直変換装置２０のゲートがデブロックされ、ＮＡＳ電池１３への充電が行われる。

図４（ａ）のｔ_７時点では、非常用負荷電力は６８％であり、放電電力閾値８０％との正電力差分は−１２％である。また、充電電力閾値７０％との負電力差分は２％である。
そして、負電力差分２％をＤＥＢ開始電力５％およびＤＥＢ終了電力３％と比較すると、ＤＥＢ開始電力未満であり、且つ０％以上ＤＥＢ終了電力以下であるので、充電開始信号の論理は「０」であり、第２のスイッチが開放され、負電力差分が出力されない。
このように、負荷電力が充電電力閾値以下であり、且つ負電力差分が０％以上ＤＥＢ終了電力以下であるので、交直変換装置２０のゲートがブロックされて、ＮＡＳ電池１３への充電が行われない。

このように分散型電源１２が制御されることにより、発電機８の発電電力は、図４（ｂ）のように、発電機定格電力の６５％から８５％の間で制御される。一方、ＮＡＳ電池１３の充放電電力は図４（ｃ）に示すように変化する。
このとき、ＤＥＢ開始電力およびＤＥＢ終了電力が設定されており、正電力差分または負電力差分が所定の値以上または所定の値以下の正の値に達したとき、はじめて充放電を開始または終了するので、放電電力閾値または充電電力閾値の上下を非常用負荷電力が行ったり来たりしても充放電を開始または終了せず、ＮＡＳ電池での微小充放電を回避することができる。

次に、実際に非常用負荷６、非常用電源１１および分散型電源１２を非常用負荷系統７に接続し、非常用負荷電力を可変したときの発電機電力およびＮＡＳ電力の変化を調べた。また、同時に、非常用電源１１と分散型電源１２の電圧の変化および非常用負荷系統７の周波数の変化を調べた。
図５に、非常用負荷電力、発電機電力およびＮＡＳ電力を記録したチャートである。図６は、発電機８とＮＡＳ電池１３の電圧および非常用負荷系統７の周波数を記録したチャートである。

非常用負荷電力が増加したとき、図５から分かるように、発電機電力は一定に保たれ、非常用負荷電力の増加した分はＮＡＳ電池１３から供給されている。
また、発電機８およびＮＡＳ電池１３の電圧は、非常用負荷電力が増加したとき瞬間的には低下するが速やかに回復することが分かる。
また、非常用負荷系統７の周波数は、非常用負荷電力の増減にも係わらずほぼ一定に維持されていることが分かる。

このように、基本的に非常用電源１１の発電電力と分散型電源１２から放電される電力の和が負荷電力に相当することに着目し、この負荷電力のうち予め定めた放電電力閾値を超える分の電力を分散型電源１２から供給するようにしているので、負荷電力の主たる分を非常用電源１１から通常の周波数調整、自動電圧調整により非常用負荷に供給できるとともに、負荷電力の従たる分を分散型電源１２から電力制御だけ行って供給するので、負荷電力の変動が大きくても一部しか分散型電源１２が請け負っておらず、分散型電源１２での過電流のおそれがない。

また、時間的には限りはあるものの分散型電源１２に蓄電されている電力を非常用電源１１との間の横流を防ぎながら、負荷に供給できるので、分散型電源１２に蓄電されている電力を有効に活用して長時間に亘る商用系統２の停電にも対応することができる。

また、非常用負荷６を少なくとも２台の非常用電源１１によりバックアップしている場合、非常用電源１１の１台を点検している間、残りの非常用電源１１と分散型電源１２により非常用負荷６をバックアップできるので、非常用電源１１を点検する時点に関して自由度が得られる。

また、分散型電源１２の交直変換装置２０は非常用電源１１の発電機８に比べて外乱に対する応答が速く、負荷の変動や誘導電動機の起動にともなって発生する外乱を交直変換装置２０が応答するので、発電機８の制御に外乱が影響せずに発電機８を安定に運転することができる。

また、負荷電力が充電電力閾値以下のとき、非常用電源１１の発電電力のうち負荷電力を超えた分を分散型電源１２に充電しており、非常用電源１１の稼動が一定に保たれるので、非常用電源１１の運転効率が高く保たれる。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係わる電力基準値制御部のブロック線図である。
この発明の実施の形態２に係わる分散型電源制御システムは、実施の形態１に係わる分散型電源制御システムと電力基準値制御部３５Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わる電力基準値制御部３５Ｂは、実施の形態１に係わる電力基準値制御部３５と非常用発電機連系時電力基準値制御部４２Ｂが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わる非常用発電機連系時電力基準値制御部３５Ｂは、リミッタ１９とリミット値を時間の経過に従って増加するリミット値可変部９が追加されている。

そして、リミッタ１９を追加したことにより、分散型電源１２での充放電の変化が抑えられるので、発電機８への負担を軽減することができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係わる非常用電力基準値制御部のブロック線図である。
この発明の実施の形態３に係わる分散型電源制御システムは、実施の形態１に係わる分散型電源制御システムと電力基準値制御部３５Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態３に係わる電力基準値制御部３５Ｃは、実施の形態１に係わる電力基準値制御部３５に非発連系ベース運転に係わる機能を追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

非発連系ベース運転に係わる機能は、負荷電力の低周波成分を通過するローパスフィルタ９１、負荷電力から負荷電力の低周波成分を減算して負荷電力の急峻な変化分を抽出する減算器９２、予め定めた非発連系ベース電力を負荷電力の急峻な変化分で補償する電力補償器９３、負荷電力が第２の放電電力閾値を超えるとき出力の論理を「１」に変える第５の比較器９４、第５の比較器９４の出力の論理が「１」のとき非発連系ベース電力を通過する第５のスイッチ部９５、非発連系閾値運転または非発連系ベース運転のいずれかを選択する第６のスイッチ部９６を有する。

この非発連系ベース電力としては、ＮＡＳ電池１３の定格容量の２０％位に定める。また、第２の放電電力閾値としては、非発連系ベース電力の百数十％に定める。
このように負荷電力が第２の放電電力閾値を超えたとき、分散型電源１２からベースになる電力が放電されるので、その分非常用電源１１での発電量を少なくすることができる。

また、負荷電力の急峻な変化分で非発連系ベース電力を補償し、分散型電源から急峻な変化分を補償する電力を非常用負荷６に供給するので、発電機８の制御に負荷電力の急峻な変化の影響を与えず、発電機８が安定して発電することができる。

この発明の実施の形態１に係わる分散型電源制御システムが配備された構内系統の電力系統図である。この発明の実施の形態１に係わる制御装置の一部のブロック図である。この発明の実施の形態１に係わる制御装置の残りの部分のブロック図である。分散型電源制御システムの動作を説明するための非常用負荷電力、発電機電力、ＮＡＳ電力の一例である。非常用負荷電力、発電機電力およびＮＡＳ電力を記録したチャートである。発電機とＮＡＳ電池の電圧および非常用負荷系統の周波数を記録したチャートである。この発明の実施の形態２に係わる電力基準値制御部のブロック線図である。この発明の実施の形態３に係わる非常用電力基準値制御部のブロック線図である。

符号の説明

１構内系統、２商用系統、３受電点、４連系用遮断器、５一般負荷、６非常用負荷、７非常用負荷系統、８発電機、９リミット値可変部、１０母線連絡用遮断器、１１非常用電源、１２分散型電源、１３ナトリウム−硫黄電池（ＮＡＳ電池）、１４制御装置、１５連系用遮断器、１６電源側計器用変流器、１７電源側計器用変圧器、１８電力計、１９リミッタ、２０交直変換装置、２１変圧器、２２計器用変流器、２３フィルタコンデンサ、２４直列リアクトル、２７系統側計器用変圧器、２８系統側計器用変流器、２９系統不足電圧継電器（ＵＶＲ）、３０受電点電力計、３２発電機側計器用変流器、３３発電機側計器用変圧器、３４発電機電力計、３５電力基準値制御部、３６定電力制御部、３７定電流制御部、３８ＰＷＭ制御部、３９運転モード切替部、４１商用系統連系時電力基準値制御部、４２非常用発電機連系時電力基準値制御部、４３受電点電力差分演算部、４４選択回路、４６、４７遅れ補償部、４８負荷電力算出部、４９、５９電力減算部、５１、５２、６１、６２比較部、５３、６３フリップフロップ、５４放電制御部、５５、６５、６９、８６、９５、９６スイッチ部、６４充電制御部、６６論理積部、６７反転部、６８非常用電力基準値算出部、７１有効指令値演算部、７２有効電力調整器、７４ＰＣＳ３相／ｄｑ変換部、７５ｄ軸電流減算器、７６ｑ軸電流減算器、７７ｄ軸電流調整器、７８ｑ軸電流調整器、７９電源側３相／ｄｑ変換部、８１ｄ軸加算器、８２ｑ軸加算器、８４ｄｑ／３相変換部、８５ＰＷＭ制御部、９１ローパスフィルタ、９２減算器、９３電力補償器、９４比較器。

Claims

少なくとも商用系統が停電したとき非常用電源によりバックアップされる非常用負荷が接続された非常用負荷系統に接続される分散型電源を制御する分散型電源制御装置において、
上記商用系統の停電時、上記非常用電源および上記分散型電源の電力から算出される上記非常用負荷に供給される負荷電力が予め定めた放電電力閾値以上の場合、上記負荷電力から上記放電電力閾値を差し引いて得られた電力差分に従う電力制御により上記分散型電源から上記非常用負荷系統に放電することを特徴とする分散型電源制御システム。
少なくとも商用系統が停電したとき非常用電源によりバックアップされる非常用負荷が接続された非常用負荷系統に接続される分散型電源を制御する分散型電源制御装置において、
上記商用系統の停電時、上記非常用電源および上記分散型電源の電力から算出される上記非常用負荷に供給される負荷電力が予め定めた放電電力閾値以上の場合、上記負荷電力から上記放電電力閾値差し引いて得られた電力差分が予め定めた変換器運転（ＤＥＢ）開始電力以上に達したとき、上記電力差分に従う電力制御により上記分散型電源から上記非常用負荷系統に放電を開始し、上記電力差分が予め定めたＤＥＢ終了電力以下に達したとき、上記放電を終了することを特徴とする分散型電源制御システム。
少なくとも商用系統が停電したとき非常用電源によりバックアップされる非常用負荷が接続された非常用負荷系統に接続される分散型電源を制御する分散型電源制御装置において、
上記商用系統の停電時、上記非常用電源および上記分散型電源の電力から算出される上記非常用負荷に供給される負荷電力が予め定めた第２の放電電力閾値以上の場合、予め定めた閾値に従う電力制御により上記分散型電源から上記非常用負荷系統に放電することを特徴とする分散型電源制御システム。
上記商用系統の停電時、上記負荷電力が予め定めた充電電力閾値以下の場合、上記充電電力閾値から上記負荷電力を差し引いて得られた電力差分に従う電力制御により上記非常用負荷系統から上記分散型電源に充電することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載する分散型電源制御システム。
上記商用系統の停電時、上記負荷電力が予め定めた充電電力閾値以下の場合、上記充電電力閾値から上記負荷電力を差し引いて得られた電力差分が予め定めたＤＥＢ開始電力以上に達したとき、上記充電電力閾値から上記負荷電力を差し引いて得られた電力差分に従う電力制御により上記非常用負荷系統から上記分散型電源に充電を開始し、上記充電電力閾値から上記負荷電力を差し引いて得られた電力差分が予め定めたＤＥＢ終了電力以下に達したとき、上記充電を終了することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載する分散型電源制御システム。
上記充電を開始してから所定の時点の間で、上記充電する電力を上記充電電力閾値から上記負荷電力を差し引いて得られた電力差まで徐々に増加することを特徴とする請求項４または５に記載する分散型電源制御システム。