JP2017147785A

JP2017147785A - 電力系統安定化装置、電力系統安定化方法および補助電源装置

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Publication number: JP2017147785A
Application number: JP2016025951A
Authority: JP
Inventors: 智俊円保; Tomotoshi Empo; 照哉濱井; Teruya Hamai
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-08-24

Abstract

【課題】電力消費を抑えて、負荷変動に伴う交流発電機の出力変動を効果的に抑える。【解決手段】電力系統安定化装置１０は、交流発電機ＡＬおよび負荷ＬＯが接続された電源線ＰＬから交流発電機ＡＬの出力に係る情報を取得する取得部１１、取得部１１によって取得された交流発電機ＡＬの出力に係る情報に基づいて、交流発電機ＡＬの出力電圧の変動を補償するための無効電圧と交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電圧とを求める補償電圧算出部１２、補償電圧算出部１２によって求められた無効電圧および有効電圧に基づいて、交流発電機ＡＬの出力変動の補償を電源線ＰＬに接続された蓄電装置２０に行わせる蓄電装置制御部１３を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電力系統安定化装置、電力系統安定化方法および補助電源装置に関する。

交流発電機は、一般的に自動電圧調整器（ＡＶＲ：Automatic Voltage Regulator）や調速機（ガバナ）によって出力が一定になるように制御される。しかし、この制御には交流発電機の回転数を調整する機械的な制御が含まれるため、交流発電機は急な負荷変動に対応できない。そのため、交流発電機は負荷変動に伴う出力変動を十分に抑えることができないという問題を有していた。

この問題を解決するための技術として、例えば特許文献１および２には、交流発電機と負荷との間に、コンバータとインバータとを備えた電力変換部を配置した電力供給装置が開示されている。

特開２００５−３４８４８１号公報特開２００８−４８５４８号公報

特許文献１および２に開示された電力供給装置によれば、交流発電機の出力が電力変換部によって安定した出力に再構成（変換）されるため、負荷変動が生じた場合でも交流発電機の出力を安定に保つことができる。しかし、この電力供給装置は、交流発電機の出力の再構成を常に行う必要があるため電力消費の観点で問題がある。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電力消費を抑えて、負荷変動に伴う交流発電機の出力変動を効果的に抑えることができる、電力系統安定化装置、電力系統安定化方法および補助電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電力系統安定化装置は、交流発電機および負荷が接続された電源線から前記交流発電機の出力に係る情報を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記交流発電機の出力に係る情報に基づいて、前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電圧と前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電圧とを求める補償電圧算出手段と、前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および有効電圧に基づいて、前記交流発電機の出力変動の補償を前記電源線に接続された蓄電装置に行わせる蓄電装置制御部とを備える。

本発明の一実施形態に係る補助電源装置を備えた電力系統の構成を示した図である。（ａ）は負荷が増えたときの交流発電機の出力変動を示した図である。（ｂ）は図２（ａ）に示した出力変動があった場合に蓄電装置から補償される電力を示した図である。（ａ）は負荷が減ったときの交流発電機の出力変動を示した図である。（ｂ）は図３（ａ）に示した出力変動があった場合に蓄電装置から補償される電力を示した図である。図１に示した補助電源装置の構成を示した図である。交流発電機の応答時間が経過した後に、蓄電装置から補償される電力を減少させることを説明するための図である。図４に示した補償電圧算出部の構成を示した図である。電力系統安定化装置が行う補償制御動作を示したフローチャートである。電力系統安定化装置が行う充放電制御動作を示したフローチャートである。本発明の変形例に係る電力系統安定化装置の構成を示した図である。図９に示した補償電圧算出部の構成を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電力系統安定化装置、電力系統安定化方法および補助電源装置を説明する。

図１に示すように、補助電源装置１は、交流発電機ＡＬと負荷ＬＯとから構成された電力系統に付加的に接続されるものである。交流発電機ＡＬは、負荷ＬＯの変動に伴い、内部に備えられた自動電圧調整器（ＡＶＲ：Automatic Voltage Regulator）や調速機（ガバナ）によって出力が一定になるように制御される。しかし、この制御には、上述したように機械的な制御が含まれるため、交流発電機ＡＬは負荷ＬＯの急な変動に十分に追従（応答）できず、交流発電機ＡＬから負荷ＬＯに供給される電圧および周波数が大きく変動する。補助電源装置１は、負荷ＬＯの変動に伴う交流発電機ＡＬの出力（電圧および周波数）の変動を補償する。出力の変動を補償するとは、交流発電機ＡＬの出力の変動によって生じた電力の過不足分（変化分）を調整し、変動を抑えることをいう。以下の説明では、交流発電機ＡＬが負荷ＬＯに供給する電圧を「出力電圧」、当該出力電圧の周波数を「出力周波数」という。また、負荷ＬＯの変動に伴う交流発電機ＡＬの出力（電圧および周波数）の変動を「出力変動」という。

補助電源装置１は、電力系統安定化装置１０（以下、安定化装置）と、蓄電装置２０とを備える。

安定化装置１０は、交流発電機ＡＬおよび負荷ＬＯが接続された電源線ＰＬから交流発電機ＡＬの出力に係る情報を取得し、取得した情報に基づいて、交流発電機ＡＬの出力変動を補償するための補償電圧を求める。ここで、負荷ＬＯの変動に伴い、交流発電機ＡＬの出力周波数の変動のピークは、出力電圧の変動のピークの後に発生する。よって、安定化装置１０は、交流発電機ＡＬの出力電圧の変動を補償する処理と出力周波数の変動を補償する処理とを個別に行う。

例えば、負荷ＬＯが６０％から９０％に急に増加すると、交流発電機ＡＬの出力電圧は図２（ａ）に示すように減少する。この減少を抑えるため、安定化装置１０は、図２（ｂ）に示すように、出力電圧の補償を蓄電装置２０に行わせる。また、この場合、交流発電機ＡＬの出力周波数は低下するため、安定化装置１０は、出力周波数の低下を抑えるための補償を蓄電装置２０に行わせる。具体的には、負荷ＬＯが増加した場合、蓄電装置２０は、安定化装置１０の制御のもと、遅れ無効電力を供給することによりフェランチ効果と呼ばれる現象によって出力電圧の減少を抑え、有効電力を供給することにより出力周波数の低下を抑える。

また、これとは反対に、例えば、負荷ＬＯが９０％から６０％に急に減少すると、交流発電機ＡＬの出力電圧は図３（ａ）に示すように増加する。この増加を抑えるため、安定化装置１０は、図３（ｂ）に示すように、出力電圧の補償を蓄電装置２０に行わせる。また、この場合、交流発電機ＡＬの出力周波数は上昇するため、安定化装置１０は、出力周波数の上昇を抑えるための補償を蓄電装置２０に行わせる。具体的には、負荷ＬＯが減少した場合、蓄電装置２０は、安定化装置１０の制御のもと、進み無効電力を供給することにより出力電圧の増加を抑え、有効電力を消費することにより出力周波数の上昇を抑える。

図４を参照して、安定化装置１０および蓄電装置２０の構成を説明する。

安定化装置１０は、機能的な構成で分けると、取得部１１と、補償電圧算出部１２と、蓄電装置制御部１３とを備える。取得部１１、補償電圧算出部１２、蓄電装置制御部１３は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用回路から構成される。また、取得部１１、補償電圧算出部１２、蓄電装置制御部１３は、少なくとも一部がＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵのメインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されてもよい。

蓄電装置２０は、インバータ２１と、バッテリ２２とを備える。インバータ２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチから構成される。バッテリ２２は、充放電が可能な各種二次電池から構成される。インバータ２１は、蓄電装置制御部１３（安定化装置１０）の制御のもと、交流発電機ＡＬが供給した電力によってバッテリ２２を充電する。また、インバータ２１は、蓄電装置制御部１３の制御のもと、バッテリ２２に充電された電力を負荷ＬＯに供給する。

安定化装置１０の取得部１１は、交流発電機ＡＬの出力に係る情報として負荷ＬＯに供給されている電圧および電力を表す情報を電源線ＰＬから取得する。取得部１１は、電圧検出部１１１と、電流検出部１１２と、電力測定部１１３とを備える。

電圧検出部１１１は、電圧センサを備える。電圧検出部１１１は、交流発電機ＡＬから負荷ＬＯに供給されている電圧（交流発電機ＡＬの出力電圧）を検出する。また、電圧検出部１１１は、交流発電機ＡＬが出力変動したか否かを判別するための閾値が予め設定記憶される。

電流検出部１１２は、電流センサを備える。電流検出部１１２は、交流発電機ＡＬから負荷ＬＯに供給されている電流（交流発電機ＡＬの出力電流）を検出する。

電力測定部１１３は、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖと電流検出部１１２によって検出された電流の値Ｉとから、交流発電機ＡＬから負荷ＬＯに供給されている電力（交流発電機ＡＬの出力電力）を測定する。

安定化装置１０の補償電圧算出部１２は、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖ、電力測定部１１３によって測定された電力の値Ｐに基づいて、交流発電機ＡＬの出力電圧および出力周波数それぞれの変動を補償するための補償電圧を求める。補償電圧算出部１２は、電圧補償部１２１と、周波数補償部１２２と、電流検出部１２３と、無効電圧算出部１２４と、有効電圧算出部１２５とを備える。

電圧補償部１２１は、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖから、交流発電機ＡＬの出力電流の変動を補償するための無効電流の補償値Ｉ_Ｑを求め、この補償値Ｉ_Ｑを無効電圧算出部１２４に供給する。

周波数補償部１２２は、電力測定部１１３によって測定された電力の値Ｐから、交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電流の補償値Ｉ_Ｐを求め、この補償値Ｉ_Ｐを有効電圧算出部１２５に供給する。

電流検出部１２３は、電流センサを備える。電流検出部１２３は、蓄電装置２０と電源線ＰＬとの間に流れている電流を検出する。また、電流検出部１２３は、検出した電流の無効電流の値Ｉ’_Ｑを無効電圧算出部１２４に供給する。また、電流検出部１２３は、検出した電流の有効電流の値Ｉ’_Ｐを有効電圧算出部１２５に供給する。

無効電圧算出部１２４は、電圧補償部１２１から供給された無効電流の補償値Ｉ_Ｑと、電流検出部１２３から供給された無効電流の値Ｉ’_Ｑとから、交流発電機ＡＬの出力電圧の変動を補償するための無効電圧の補償値Ｖ_Ｑを求める。無効電圧算出部１２４は、求めた補償値Ｖ_Ｑを蓄電装置制御部１３に供給する。

有効電圧算出部１２５は、周波数補償部１２２から供給された有効電流の補償値Ｉ_Ｐと、電流検出部１２３から供給された有効電流の値Ｉ’_Ｐとから、交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電圧の補償値Ｖ_Ｐを求める。有効電圧算出部１２５は、求めた補償値Ｖ_Ｐを蓄電装置制御部１３に供給する。

蓄電装置制御部１３は、無効電圧算出部１２４から供給された無効電圧の補償値Ｖ_Ｑと有効電圧算出部１２５から供給された有効電圧の補償値Ｖ_Ｐとを受け取り、補償値Ｖ_Ｑ，Ｖ_Ｐから構成される補償電圧に基づく制御信号を生成する。制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号である。蓄電装置制御部１３は、生成した制御信号を蓄電装置２０のインバータ２１に供給し、交流発電機ＡＬの出力変動の補償（出力電圧および出力周波数の各変動の補償）をインバータ２１に行わせる。

また、蓄電装置制御部１３には、交流発電機ＡＬの応答時間（負荷ＬＯの動作に追従するまでの時間）が予め設定記憶される。応答時間は、具体的には、交流発電機ＡＬの出力電圧の変動に対する応答時間と、出力周波数の変動に対する応答時間とを有する。蓄電装置制御部１３は、図５に示すように、記憶した応答時間よりも長い時間（補償時間）で出力変動の補償を行う。また、蓄電装置制御部１３は、応答時間の経過後は、補償の量を時間の経過に従って減少させ、最終的には補償の量をゼロとするようインバータ２１を制御する。なお、減少の仕方は、線形、非線形の何れでもよい。

また、蓄電装置制御部１３は、バッテリ２２の残量を検出する機能を有する。蓄電装置制御部１３は、交流発電機ＡＬの出力変動の補償が終了した後に、蓄電装置２０のバッテリ２２の残量を検出し、バッテリ２２の残量が所定の残量（例えば５０％）となるよう、インバータ２１を制御してバッテリ２２の充電または放電を行う。バッテリ２２の充電または放電は、交流発電機ＡＬの出力変動が発生しない範囲（電力系統に影響を与えない範囲）で行われる。

次に、図６を参照して、図４に示した補償電圧算出部１２の各部の構成を説明する。

電圧補償部１２１は、移動平均部１２１ａと、減算部１２１ｂと、ＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）部１２１ｃとを備える。

移動平均部１２１ａは、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖの移動平均を求め、移動平均の値を減算部１２１ｂに供給する。

減算部１２１ｂは、移動平均部１２１ａによって求められた移動平均の値と電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖとの差分を求める。減算部１２１ｂは、求めた差分の値をＡＶＲ部１２１ｃに供給する。

ＡＶＲ部１２１ｃは、減算部１２１ｂによって求められた値に基づいて無効電流の補償値Ｉ_Ｑを求める。ＡＶＲ部１２１ｃは、求めた補償値Ｉ_Ｑを無効電圧算出部１２４に供給する。

周波数補償部１２２は、微分動作部１２２ａを備える。微分動作部１２２ａは、電力測定部１１３によって測定された電力の値Ｐを受け取る。微分動作部１２２ａは、受け取った電力の値Ｐから、予め設定された時間（微分時間）に対応する電力の変化の傾向に基づく有効電流の補償値Ｉ_Ｐを求める。具体的には、微分動作部１２２ａは、以下の（式１）に基づいて有効電流の補償値Ｉ_Ｐを求める。

無効電圧算出部１２４は、減算部１２４ａと、ＡＣＲ（Automatic Current Regulator）部１２４ｂとを備える。

減算部１２４ａは、ＡＶＲ部１２１ｃから供給された無効電流の補償値Ｉ_Ｑと電流検出部１２３から供給された無効電流の値Ｉ’_Ｑとの差分を求める。減算部１２４ａは、求めた差分の値をＡＣＲ部１２４ｂに供給する。

ＡＣＲ部１２４ｂは、減算部１２４ａによって求められた値に基づいて無効電圧の補償値Ｖ_Ｑを求める。ＡＣＲ部１２４ｂは、求めた補償値Ｖ_Ｑを蓄電装置制御部１３に供給する。

有効電圧算出部１２５は、減算部１２５ａと、ＡＣＲ部１２５ｂとを備える。

減算部１２５ａは、微分動作部１２２ａから供給された有効電流の補償値Ｉ_Ｐと電流検出部１２３から供給された有効電流の値Ｉ’_Ｐとの差分を求める。減算部１２５ａは、求めた差分の値をＡＣＲ部１２５ｂに供給する。

ＡＣＲ部１２５ｂは、減算部１２５ａによって求められた値に基づいて有効電圧の補償値Ｖ_Ｐを求める。ＡＣＲ部１２５ｂは、求めた補償値Ｖ_Ｐを蓄電装置制御部１３に供給する。

以上のように構成された補助電源装置１について、安定化装置１０が実行する補償制御動作を、以下、図７を参照して説明する。

取得部１１の電圧検出部１１１は、電源線ＰＬから交流発電機ＡＬの出力電圧を検出し（ステップＳ１０１）、当該電圧の値が予め設定記憶された閾値を超えたか否かによって、交流発電機ＡＬが出力変動したか否かを判別する（ステップＳ１０２）。電圧検出部１１１は、出力変動していないと判別した場合は（ステップＳ１０２；ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り、上記ステップＳ１０１を所定のタイミング毎に行う。

電圧検出部１１１は、ステップＳ１０２で出力変動したと判別した場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、検出した電圧の値Ｖを電力測定部１１３に供給する。また、この場合、電流検出部１１２は、交流発電機ＡＬの出力電流を検出し、検出した電流の値Ｉを電力測定部１１３に供給する。電力測定部１１３は、電圧検出部１１１から受け取った電圧の値Ｖと電流検出部１１２から受け取った電流の値Ｉとから、交流発電機ＡＬの出力電力を測定する（ステップＳ１０３）。

そして、補償電圧算出部１２は、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖ、電力測定部１１３によって測定された電力の値Ｐに基づいて、交流発電機ＡＬの出力電圧および出力周波数それぞれの変動を補償するための補償電圧を求める（ステップＳ１０４）。

すなわち、補償電圧算出部１２の電圧補償部１２１は、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖから無効電流の補償値Ｉ_Ｑを求める。無効電圧算出部１２４は、電圧補償部１２１から供給された無効電流の補償値Ｉ_Ｑと、電流検出部１２３から供給された無効電流の値Ｉ’_Ｑとから、交流発電機ＡＬの出力電圧の変動を補償するための無効電圧の補償値Ｖ_Ｑを求める。

また、補償電圧算出部１２の周波数補償部１２２は、電力測定部１１３によって測定された電力の値Ｐから有効電流の補償値Ｉ_Ｐを求める。有効電圧算出部１２５は、周波数補償部１２２から供給された有効電流の補償値Ｉ_Ｐと、電流検出部１２３から供給された有効電流の値Ｉ’_Ｐとから、交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電圧の補償値Ｖ_Ｐを求める。

蓄電装置制御部１３は、無効電圧の補償値Ｖ_Ｑと有効電圧の補償値Ｖ_Ｐとを補償電圧算出部１２から受け取り、補償値Ｖ_Ｑ，Ｖ_Ｐから構成される補償電圧に基づく制御信号（ＰＷＭ信号）を生成し、この制御信号をインバータ２１に供給する（ステップＳ１０５）。これにより、蓄電装置制御部１３は、インバータ２１をＰＷＭ制御し、インバータ２１に交流発電機ＡＬの出力変動の補償（出力電圧および出力周波数の各変動の補償）を行わせる。

また、蓄電装置制御部１３は、予め設定記憶された応答時間（出力電圧および出力周波数の各応答時間）よりも長い時間で出力変動の補償を行うようにインバータ２１を制御する。また、蓄電装置制御部１３は、応答時間の経過後は、補償の量を時間の経過に従って減少させ、最終的に補償の量をゼロとするようインバータ２１を制御する。

以上により安定化装置１０が実行する一連の補償制御動作は終了し、その後はステップＳ１０１に戻り上記と同様の動作を行う。

次に、安定化装置１０が実行する充放電制御動作を、以下、図８を参照して説明する。

蓄電装置制御部１３は、上記補償制御が終了したか否かを判別する（ステップＳ２０１）。蓄電装置制御部１３は、補償制御が終了していないと判別した場合は（ステップＳ２０１；ＮＯ）、所定の時間経過した後（次のタイミング）に当該判別処理を再度行う。

蓄電装置制御部１３は、補償制御が終了したと判別した場合は（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、蓄電装置２０のバッテリ２２の残量を検出する（ステップＳ２０２）。

蓄電装置制御部１３は、検出したバッテリ２２の残量が所定の残量（例えば５０％）であるか否かを判別し（ステップＳ２０３）、所定の残量に達していないと判別した場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）は、インバータ２１にバッテリ２２の充電または放電を行わせる（ステップＳ２０４）。

具体的には、負荷ＬＯが増加した場合、インバータ２１の動作によってバッテリ２２の残量は元の残量よりも減少する。この場合、蓄電装置制御部１３は、交流発電機ＡＬの電力を受電させる制御信号を生成し、この制御信号をインバータ２１に供給する。この場合、蓄電装置制御部１３は、電力系統に影響を与えない範囲（交流発電機ＡＬの出力変動が発生しない範囲）でインバータ２１を制御する。インバータ２１は、蓄電装置制御部１３の制御のもと、交流発電機ＡＬの電力を受電し、受電した電力によってバッテリ２２を充電する。

また、負荷ＬＯが減少した場合、インバータ２１の動作によってバッテリ２２の残量は元の残量よりも増加する。この場合、蓄電装置制御部１３は、バッテリ２２に充電された電力を放電させる制御信号を生成し、この制御信号をインバータ２１に供給する。この場合、蓄電装置制御部１３は、電力系統に影響を与えない範囲でインバータ２１を制御する。インバータ２１は、蓄電装置制御部１３の制御のもと、バッテリ２２の電力を負荷ＬＯに供給する（放電する）。

蓄電装置制御部１３は、バッテリ２２の残量が所定の残量に達するまで（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、インバータ２１を制御し、インバータ２１にバッテリ２２の充電または放電を行わせる（ステップＳ２０４）。

以上により安定化装置１０が実行する一連の充放電制御動作は終了し、その後はステップＳ２０１に戻り上記と同様の動作を行う。

以上、本実施の形態に係る補助電源装置１によれば、安定化装置１０が、電源線ＰＬから取得した交流発電機ＡＬの出力に係る情報に基づいて、交流発電機ＡＬの出力変動を補償するための補償電圧を求め、当該補償電圧に基づいて、交流発電機ＡＬの出力変動の補償を電源線ＰＬに接続された蓄電装置２０に行わせる。これにより、補助電源装置１は、電力消費を抑えて、負荷ＬＯの変動に伴う交流発電機ＡＬの出力変動を効果的に抑えることができる。

安定化装置１０は、交流発電機ＡＬの出力電圧の変動を補償する処理と、交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償する処理とを個別に行うことにより、交流発電機ＡＬの出力周波数および出力電圧の変動を効果的に抑えることができる。

また、安定化装置１０は、予め設定記憶された応答時間よりも長い時間で出力変動の補償を行うようにインバータ２１を制御し、応答時間の経過後は、補償の量を時間の経過に従って減少させて補償を終了させるので、交流発電機ＡＬの出力変動を効果的に抑えるとともに、交流発電機ＡＬとの連携によって電力系統を安定させることができる。

なお、安定化装置１０は、上記実施の形態において、応答時間の経過後に補償の量を減少させるようインバータ２１を制御したが、応答時間よりも長い時間で補償を行えばよく、応答時間の経過前に補償の量を減少させるようにインバータ２１を制御してもよい。

また、上記実施の形態では、補償電圧算出部１２は、取得部１１の電力測定部１１３によって測定された電力に基づいて交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電圧を求めたが、この有効電圧は他の手法によって求めてもよい。例えば、図９に示すように、安定化装置１０の取得部１１は、図４に示した電流検出部１１２および電力測定部１１３の代わりに周波数測定部１１４を備えてもよい。この場合、取得部１１の周波数測定部１１４は、電圧検出部１１１によって検出された電圧の値Ｖに基づいて、交流発電機ＡＬから負荷ＬＯに供給されている電圧の周波数（交流発電機ＡＬの出力周波数）を測定する。

また、取得部１１に周波数測定部１１４を備えた場合、補償電圧算出部１２の周波数補償部１２２は、図１０に示すように、図６に示した微分動作部１２２ａの代わりに、移動平均部１２２ｂと、減算部１２２ｃと、ＡＦＲ（Automatic Frequency Regulator）部１２２ｄとを備えてもよい。

この場合、移動平均部１２２ｂは、周波数測定部１１４によって測定された周波数の値Ｆの移動平均を求め、移動平均の値を減算部１２２ｃに供給する。減算部１２２ｃは、移動平均部１２２ｂによって求められた移動平均の値と周波数測定部１１４によって測定された周波数の値Ｆとの差分を求める。減算部１２２ｃは、求めた差分の値をＡＦＲ部１２２ｄに供給する。ＡＦＲ部１２２ｄは、減算部１２２ｃによって求められた値に基づいて交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電流の補償値Ｉ_Ｐを求める。ＡＦＲ部１２２ｄは、求めた補償値Ｉ_Ｐを有効電圧算出部１２５に供給する。なお、その他の構成は、上記実施の形態で説明した構成と同じであり、有効電圧算出部１２５は、周波数補償部１２２から供給された有効電流の補償値Ｉ_Ｐと、電流検出部１２３から供給された有効電流の値Ｉ’_Ｐとから、交流発電機ＡＬの出力周波数の変動を補償するための有効電圧の補償値Ｖ_Ｐを求める。また、蓄電装置制御部１３は、有効電圧算出部１２５から供給された有効電圧の補償値Ｖ_Ｐを含む補償電圧に基づく制御信号を生成する。

以上、いくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…補助電源装置
１０…電力系統安定化装置
１１…取得部
１１１…電圧検出部
１１２…電流検出部
１１３…電力測定部
１１４…周波数測定部
１２…補償電圧算出部
１２１…電圧補償部
１２１ａ…移動平均部
１２１ｂ…減算部
１２１ｃ…ＡＶＲ部
１２２…周波数補償部
１２２ａ…微分動作部
１２２ｂ…移動平均部
１２２ｃ…減算部
１２２ｄ…ＡＦＲ部
１２３…電流検出部
１２４…無効電圧算出部
１２４ａ…減算部
１２４ｂ…ＡＣＲ部
１２５…有効電圧算出部
１２５ａ…減算部
１２５ｂ…ＡＣＲ部
１３…蓄電装置制御部
２０…蓄電装置
２１…インバータ
２２…バッテリ
ＡＬ…交流発電機
ＬＯ…負荷
ＰＬ…電源線

Claims

交流発電機および負荷が接続された電源線から前記交流発電機の出力に係る情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記交流発電機の出力に係る情報に基づいて、前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電圧と前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電圧とを求める補償電圧算出手段と、
前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および有効電圧に基づいて、前記交流発電機の出力変動の補償を前記電源線に接続された蓄電装置に行わせる蓄電装置制御部と、を備える、
電力系統安定化装置。
前記取得手段は、前記交流発電機の出力に係る情報として前記負荷に供給されている電圧および電力を表す情報を取得し、
前記補償電圧算出手段は、前記取得手段によって取得された前記情報により表される電圧に基づいて前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電圧を求め、前記取得手段によって取得された前記情報により表される電力に基づいて前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電圧を求め、
前記蓄電装置制御部は、前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および前記有効電圧に基づいて、前記交流発電機の出力変動の補償を前記蓄電装置に行わせる、
請求項１に記載の電力系統安定化装置。
前記補償電圧算出手段は、前記取得手段によって取得された前記情報により表される電圧から前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電流を求め、当該無効電流と、前記蓄電装置と前記電源線との間に流れている電流の無効電流とから前記無効電圧を求め、前記取得手段によって取得された前記情報により表される電力から前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電流を求め、当該有効電流と、前記蓄電装置と前記電源線との間に流れている電流の有効電流とから前記有効電圧を求める、
請求項２に記載の電力系統安定化装置。
前記取得手段は、前記交流発電機の出力に係る情報として前記負荷に供給されている電圧および当該電圧の周波数を表す情報を取得し、
前記補償電圧算出手段は、前記取得手段によって取得された前記情報により表される電圧に基づいて前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電圧を求め、前記取得手段によって取得された前記情報により表される周波数に基づいて前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電圧を求め、
前記蓄電装置制御部は、前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および前記有効電圧に基づいて、前記交流発電機の出力変動の補償を前記蓄電装置に行わせる、
請求項１に記載の電力系統安定化装置。
前記補償電圧算出手段は、前記取得手段によって取得された前記情報により表される電圧から前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電流を求め、当該無効電流と、前記蓄電装置と前記電源線との間に流れている電流の無効電流とから前記無効電圧を求め、前記取得手段によって取得された前記情報により表される周波数から前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電流を求め、当該有効電流と、前記蓄電装置と前記電源線との間に流れている電流の有効電流とから前記有効電圧を求める、
請求項４に記載の電力系統安定化装置。
前記取得手段は、前記負荷に供給されている電圧と予め定められた閾値とに基づいて前記交流発電機が出力変動したか否かを判別し、
前記補償電圧算出手段は、前記取得手段によって出力変動したと判別された場合に前記補償電圧を求め、前記取得手段によって出力変動していないと判別された場合に前記補償電圧を求めない、
請求項１から５の何れか１項に記載の電力系統安定化装置。
前記蓄電装置制御部は、前記交流発電機の出力変動に対する応答時間を予め記憶し、当該応答時間よりも長い時間で前記出力変動の補償を前記蓄電装置に行わせ、当該補償の量を時間の経過に従って減少させる、
請求項１から６の何れか１項に記載の電力系統安定化装置。
前記蓄電装置制御部は、前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および有効電圧に基づいて、前記蓄電装置に充電された電力を前記負荷に供給した後、前記蓄電装置の残量が予め定められた残量に至るまで前記交流発電機が供給した電力によって前記蓄電装置を充電する、
請求項１から７の何れか１項に記載の電力系統安定化装置。
前記蓄電装置制御部は、前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および有効電圧に基づいて、前記交流発電機が供給した電力によって前記蓄電装置を充電した後、前記蓄電装置の残量が予め定められた残量に至るまで前記蓄電装置に充電された電力を前記負荷に供給する、
請求項１から８の何れか１項に記載の電力系統安定化装置。
交流発電機および負荷が接続された電源線から前記交流発電機の出力に係る情報を取得し、
取得した前記交流発電機の出力に係る情報に基づいて、前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電圧と前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電圧とを求め、
求めた前記無効電圧および有効電圧に基づいて、前記交流発電機の出力変動の補償を前記電源線に接続された蓄電装置に行わせる、
電力系統安定化方法。
交流発電機および負荷が接続された電源線に接続された蓄電手段と、
前記電源線から前記交流発電機の出力に係る情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記交流発電機の出力に係る情報に基づいて、前記交流発電機の出力電圧の変動を補償するための無効電圧と前記交流発電機の出力周波数の変動を補償するための有効電圧とを求める補償電圧算出手段と、
前記補償電圧算出手段によって求められた前記無効電圧および有効電圧に基づいて、前記交流発電機の出力変動の補償を前記蓄電手段に行わせる蓄電装置制御部と、を備える、
補助電源装置。