JP2012170192A - 給電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電力系統の運転状態に応じて、安定した電力供給が可能な給電システムを提供する。
【解決手段】電力系統5と電力変換装置3との接続点電圧Vaおよび電力変換装置3の出力電流Iaを検出する手段6、7と、接続点電圧Vaおよび出力電流Iaから有効電力を得る有効電力検出部8と、電力系統5内での電力供給状態又は機器運転状態を検出して、レベル検出信号を出力する系統状態検出部10と、予め設定された第1値と第2値とをレベル検出信号に基づいて切り換えて有効電力設定値Prefとして出力する有効電力設定部11と、有効電力検出部8の出力と有効電力設定部11の出力と系統状態検出部10の出力とに基づいて電力変換装置3の出力電圧の角周波数ωを演算する質点系演算部12と、角周波数ωと電流値Iaと、設定電圧値Vrefに基づいて、電力変換装置3の出力電圧目標値Ecを演算する電気特性演算部15と、を備える給電システム。
【選択図】図1B
Description
図1Aに、第1実施形態の給電システムの一構成例を示す。本実施形態に係る給電システムは、太陽電池1と蓄電池2とから出力された直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換装置3と、電圧検出部6と、電流検出部7と、有効電力検出部8と、送電線潮流検出部9と、レベル検出器10と、電力変換制御部16と、発電機特性演算装置100と、を備えている。
機械出力演算部13は、有効電力設定部11から出力された有効電力設定値Prefと、レベル検出器10から出力されたレベル検出信号と、質点系演算部12から出力された角周波数ωと、を受信する。機械出力演算部13は機械トルクTmを質点系演算部12へ出力する。
電気特性演算部15は、レベル検出器10から出力されたレベル検出信号と、電圧検出部6で検出された接続点電圧Vaと、電流検出部7で検出された出力電流Iaと、質点系演算部12から出力された角周波数ωと、電圧設定部14から出力された電圧設定値Vrefと、を受信する。電気特性演算部15は、出力電圧目標Ecを電力変換制御部16へ出力する。
電力系統5は、複数の発電機52a、52b、52c、53と、複数の負荷54a、54b、54c、55とを含み、それぞれが送電線51で接続される。発電機52a、52b、52cと発電機53とは送電線51を介して接続されている。送電線51に対して発電機52a、52b、52cが配置された側には、負荷55が接続されている。送電線51に対して発電機53が配置された側には、負荷54a、54b、54cが接続されている。この例では、発電機52a、52b、52c周辺には負荷が少なく、一方負荷54a、54b、54c側は発電機が少ないため、送電線51には通常発電機52a、52b、52c側から負荷54a、54b、54c側へ有効電力(電力潮流)PLが流れる。
有効電力設定部11は、電力変換装置3から出力させるべき有効電力設定値Prefを出力する。本実施形態においては、有効電力設定部11はレベル検出器10から与えられるレベル検出信号により有効電力設定値Prefを切り換えるように構成されている。すなわち、有効電力設定部11には予め複数の値が設定され、レベル検出信号の値に応じて複数の値の中から選択された値が有効電力設定値Prefとして出力される。
図8Aに、本実施形態に係る給電システムの一構成例を示す。第1実施形態の給電システムにおいては、レベル検出器10に入力される信号として送電線潮流PLの検出値を使用していたが、本実施形態では送電線潮流PLの検出値の代わりに、電力系統5全体の監視と制御とを行う中央制御装置CNTのLFC(Load Frequency Control)出力とLFC余力(LFCの出力信号余力)とを使用する。
第1実施形態の給電システムにおいては、レベル検出器10に入力される信号として送電線潮流PLの検出値を使用していたが、本実施形態では送電線潮流PLの検出値の代わりに、予め設定されたスケジュールと異なる運転状態となった発電機の容量(例えば電力系統5に接続された発電機の運転状況)、あるいは、系統分離発生情報(例えば電力系統5に含まれる送電線と変圧器との運転状況)を使用する。
図9Aに本実施形態に係る給電システムの一構成例を示す。第1実施形態においては、レベル検出器10に入力される信号として送電線潮流PLの検出値を使用していたが、本実施形態では送電線潮流PLの検出値の代わりに、接続点電圧Vaの周波数検出値を使用している。
図11に、本実施形態に係る給電システムに接続される電力系統の一構成例を示す。事故検出保護リレー56が動作すると、事故検出保護リレー56からレベル検出器18へ事故検出保護リレー56が動作したことを通知する所定の信号が出力される。レベル検出器18は、事故検出保護リレー56から所定の信号が出力されたことを検出して、所定レベルのレベル検出信号を出力する。レベル検出器18は、電力系統5内で送電線が短絡あるいは地絡したことを検出し、検出結果に基づくレベル検出信号を出力する系統状態検出部である。
1…太陽電池、2…蓄電池、3…電力変換装置、4…平滑リアクトル、6…電圧検出部、7…電流検出部、8…有効電力検出部、9、9A、9B…送電線潮流検出部、10、10A、10B、18…レベル検出器、11、11A、11B…有効電力設定部、12…質点系演算部、13…機械出力演算部、14…電圧設定部、15…電気特性演算部、16…電力変換制御部、17…界磁電圧演算部、19…周波数検出部、5…電力系統、51…送電線、52a、52b、52c、53…発電機、54a、54b、54c、55…負荷、56…事故検出保護リレー、
100、100A、100B…発電機特性演算装置、121…積分器、122…比例回路、123…定数切換回路、131…比例回路、132、133…1次遅れ回路、134…定数切換回路、171、172…1次遅れ回路、173…定数切換回路、
K…ゲイン(増幅率)、T…時定数、M…慣性定数、D…ダンピング係数、Xd…同期リアクタンス、Xd’…過渡リアクタンス、Xd”…次過渡リアクタンス、Td’…過渡時定数、Td”…次過渡時定数。
Claims (12)
- 直流電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する電力変換部と、
電力系統と前記電力変換部との接続点電圧を検出する電圧検出部と、
前記電力変換部の出力電流を検出する電流検出部と、
電圧検出部と電流検出部の出力から有効電力を得る有効電力検出部と、
前記電力系統内での電力供給状態あるいは前記電力系統に含まれる機器の運転状態を検出して、検出結果に基づくレベル検出信号を出力する系統状態検出部と、
有効電力設定値を出力する有効電力設定部と、
前記有効電力検出部の出力と前記有効電力設定値と前記系統状態検出部の出力とに基づいて前記電力変換部の出力電圧の角周波数を演算する質点系演算部と、
前記角周波数と電流検出部で検出された電流値と、設定電圧値に基づいて、前記電力変換部の出力電圧目標値を演算する電気特性演算部と、
前記レベル検出信号に基づいて前記有効電力設定値を予め設定された第1値あるいは第2値に切り換える手段、および、前記各周波数の演算に用いられる定数と前記出力電圧目標値の演算に用いられる定数との少なくとも一方を前記レベル検出信号に基づいて切り換える定数切換手段の少なくとも一方と、を備え、
前記出力電圧目標値に基づいて前記電力変換部の出力電圧が制御される給電システム。 - 前記系統状態検出部は、前記電力系統内の送電線に流れる電流あるいは電力潮流を検出する送電線潮流検出部と、前記電力系統の送電線の電流あるいは電力潮流が一定範囲を逸脱したか否かを検出して、検出結果に基づくレベル検出信号を出力するレベル検出器と、を備える請求項1記載の給電システム。
- 前記系統状態検出部は、前記電力系統の中央制御装置から与えられるLFCの出力信号余力が一定範囲を逸脱したか否か、および、前記電力系統に含まれる送電線と変圧器との運転状況から電力系統分離が発生しているか否か、の少なくとも1つを検出する請求項1記載の給電システム。
- 前記系統状態検出部は、前記電圧検出部で検出された電圧の周波数を検出する周波数検出部と、前記周波数検出部で検出された周波数が一定範囲を逸脱したか否か検出し、前記一定範囲を逸脱した場合に所定のレベル検出信号を出力するレベル検出器と、を備える請求項1記載の給電システム。
- 前記直流電源は蓄電池である請求項1記載の給電システム。
- 直流電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する電力変換部と、
電力系統と前記電力変換部の接続点電圧を検出する電圧検出部と、
前記電力変換部の出力電流を検出する電流検出部と、
電圧検出部と電流検出部の出力から有効電力を得る有効電力検出部と、
前記電力系統内で送電線が短絡あるいは地絡したことを検出し、検出結果に基づくレベル検出信号を出力する系統状態検出部と、
予め設定された有効電力設定値を出力する有効電力設定部と、
前記有効電力検出部の出力と有効電力設定部の出力と系統状態検出部の出力に基づいて前記電力変換部の出力電圧の角周波数を演算する質点系演算部と、
前記電圧検出部で検出された電圧と、前記設定電圧と、前記系統状態検出部の出力信号とに基づいて模擬同期発電機の界磁電圧相当値を演算し出力する界磁電圧演算部と、
前記角周波数と、電流検出部で検出された電流値と、前記系統状態検出部から出力されたレベル検出信号と、前記界磁電圧相当値とに基づいて、前記電力変換部の出力電圧目標値を演算する電気特性演算部と、を備え、
前記界磁電圧演算部は、前記レベル検出信号に基づいて演算に用いる定数を切り換える切換回路を備え、
前記出力電圧目標値に基づいて前記電力変換部の出力電圧が制御される給電システム。 - 前記系統状態検出部は、前記電圧検出部の出力が所定値以下であるか否か、または、前記電力系統内の送電線系統事故を検出する保護リレーが動作したか否かを検出する請求項6記載の給電システム。
- 前記有効電力設定部の出力と前記質点系演算部の出力と前記系統状態検出部の出力とに基づいて、模擬同期発電機の機械出力相当値を計算する機械出力演算部をさらに備え、
前記質点系演算部は、前記機械出力相当値と、前記有効電力検出部で検出した有効電力値と、前記系統状態検出部の出力とに基づいて、前記電力変換部の出力電圧の角周波数を演算するよう構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の給電システム。 - 前記質点系演算部は、前記系統状態検出部の出力に基づいて演算に用いる定数を切り換える定数切換回路を備えている請求項1乃至請求項8のいずれか1項記載の給電システム。
- 前記機械出力演算部は、前記系統状況検出部の出力に基づいて演算に用いる定数を切り換える定数切換回路を備えている請求項8記載の給電システム。
- 前記電気特性演算部は、前記系統状況検出部の出力に基づいて演算に用いる定数を切り換える定数切換回路を備えている請求項1乃至請求項8のいずれか1項記載の給電システム。
- 前記直流電源は蓄電池である請求項6記載の給電システム。
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