JP2024031469A - Electrical power system and control method of electrical power system - Google Patents

Electrical power system and control method of electrical power system Download PDF

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弘典 柏原
Hironori Kashiwabara
吉則 河▲崎▼
Yoshinori Kawasaki
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Abstract

To provide an electrical power system having a configuration simplified by integrating a device for assisting opening of a breaker and a device for compensating a voltage of a load after opening of the breaker.SOLUTION: An electrical power system comprises: a mechanical switch 3 that is provided in an electric power line L1 for supplying electric power from an electric power system 10 to a load 20, and opens and close the electric power line L1; a switch controller 91 for controlling the mechanical switch 3; a power converter 8 that is connected to the electric power line L1 and coverts direct-current power of a capacitor 7 into alternating-current power and supplies the alternating-current power to the electric power line L1; a power converter controller 92 for controlling the power converter 8; and an abnormality detector 6 that when an abnormality of the power electric power system 10 is detected, outputs an open instruction C for the mechanical switch 3 to the switch controller 91. The power converter controller 92 performs current interruption control in response to the output of the open instruction C. In the current interruption control, the power converter 8 is subjected to feedback control in a manner that the current flowing to the mechanical switch 3 becomes zero. After the current interruption control, the power converter controller 92 performs voltage compensation control that controls the power converter 8 to compensate the voltage of the load 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源システム及び電源システムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power supply system and a method of controlling the power supply system.

従来の電源システムでは、電力系統の異常が発生した場合、電力系統から負荷に給電するための電力線に設けられた遮断器を開放することによって、電力系統から負荷への給電を遮断している。そして、電力系統から負荷への遮断の完了後に、負荷側に接続された分散型電源が負荷へと給電することによって、負荷の電圧を補償している。 In conventional power supply systems, when an abnormality occurs in the power system, the power supply from the power system to the load is cut off by opening a circuit breaker installed in the power line that supplies power from the power system to the load. Then, after the power grid has been disconnected from the load, the distributed power source connected to the load side supplies power to the load, thereby compensating the voltage of the load.

この種の電源システムでは、遮断器の開放を補助するために、例えば、特許文献1に示すように、遮断器と並列に接続された転流回路をさらに備える電源システムが提案されている。この電源システムでは、電力系統の異常を検出した場合、遮断器を開放すると同時に転流回路を投入し、転流回路は、遮断器を流れる事故電流に高調波電流を重畳し、事故電流の電流ゼロ点を形成している。その結果、電流ゼロ点が強制的に形成されるので、遮断器は短時間で開放され、電力系統から負荷が遮断される。その後、分散型電源が負荷へと給電し、負荷の電圧を補償する。 In this type of power supply system, a power supply system that further includes a commutation circuit connected in parallel with the circuit breaker is proposed, as shown in Patent Document 1, for example, to assist in opening the circuit breaker. In this power supply system, when an abnormality is detected in the power system, the circuit breaker is opened and a commutation circuit is turned on at the same time.The commutation circuit superimposes harmonic current on the fault current flowing through the circuit breaker, and It forms the zero point. As a result, a current zero point is forcibly formed, so that the circuit breaker opens in a short time and the load is disconnected from the power system. The distributed power source then supplies power to the load and compensates for the load voltage.

特開2003-264932号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-264932

ここで、上記の電源システムでは、遮断器の開放を補助する場合に転流回路を用いている一方、遮断器の開放後に負荷の電圧を補償する場合に分散型電源を用いている。すなわち、この種の電源システムでは、遮断器の開放を補助する装置と、遮断器の開放後に負荷の電圧を補償する装置とが異なるので、電源システムの構成が複雑になってしまう。 Here, in the above power supply system, a commutation circuit is used when assisting the opening of the circuit breaker, while a distributed power supply is used when compensating the voltage of the load after opening the circuit breaker. That is, in this type of power supply system, the device that assists in opening the circuit breaker and the device that compensates for the voltage of the load after opening the circuit breaker are different, resulting in a complicated configuration of the power supply system.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、遮断器の開放を補助する装置と、遮断器の開放後に負荷の電圧を補償する装置とを共通にして、電源システムの構成を簡単にすることを主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention was made in view of the above problem, and the configuration of the power supply system is improved by using a device that assists in opening the circuit breaker and a device that compensates for the voltage of the load after opening the circuit breaker. The main challenge is to make it simple.

すなわち本発明に係る電源システムは、電力系統から負荷に給電するための電力線に設けられ、前記電力線を開閉する機械式スイッチと、前記機械式スイッチを制御するスイッチ制御部と、前記電力線に接続され、蓄電部の直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する電力変換器と、前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、前記電力系統の異常を検出した場合に、前記機械式スイッチの開放指令を前記スイッチ制御部に出力する異常検出部とを備え、前記電力変換器制御部は、前記開放指令の出力に伴って、前記機械式スイッチに流れる電流を0とするように前記電力変換器をフィードバック制御する電流遮断制御を行い、前記電流遮断制御の後に、前記負荷の電圧を補償するように前記電力変換器を制御する電圧補償制御を行うものである。 That is, the power supply system according to the present invention is provided on a power line for supplying power from a power system to a load, and includes a mechanical switch that opens and closes the power line, a switch control unit that controls the mechanical switch, and a switch control unit that is connected to the power line. , a power converter that converts DC power in a power storage unit into AC power and supplies power to the power line; a power converter control unit that controls the power converter; an abnormality detection unit that outputs an opening command for the mechanical switch to the switch control unit, and the power converter control unit is configured to reduce the current flowing through the mechanical switch to zero in response to the output of the opening command. Current cutoff control is performed to perform feedback control of the power converter, and after the current cutoff control, voltage compensation control is performed to control the power converter to compensate for the voltage of the load.

このような電源システムであれば、電流遮断制御では、電力変換器制御部によって制御された電力変換器が、機械式スイッチに流れる電流を0とするように電力線への給電を行う。また、電圧補償制御では、電力変換器制御部によって制御された電力変換器が、負荷の電圧を補償するように電力線への給電を行う。すなわち、機械式スイッチの開放を補助するための給電を行う装置、及び、負荷の電圧を補償するための給電を行う装置とが、電力変換器によって共通になるので、電源システムの構成を簡単にすることができる。
また、電力変換器制御部は、機械式スイッチに流れる電流を0とするように電力変換器をフィードバック制御するので、機械式スイッチに流れる電流の電流ゼロ点が強制的に形成される。したがって、機械式スイッチをより速く開放することができるので、電力系統から負荷をより速く遮断することができる。
In such a power supply system, in the current cutoff control, the power converter controlled by the power converter control unit supplies power to the power line so that the current flowing through the mechanical switch becomes zero. Further, in voltage compensation control, a power converter controlled by a power converter control unit supplies power to the power line so as to compensate for the voltage of the load. In other words, the device that supplies power to assist in opening the mechanical switch and the device that supplies power to compensate for the voltage of the load are shared by the power converter, which simplifies the configuration of the power supply system. can do.
Further, since the power converter control unit performs feedback control on the power converter so that the current flowing through the mechanical switch is zero, a current zero point of the current flowing through the mechanical switch is forcibly formed. Therefore, the mechanical switch can be opened faster and therefore the load can be disconnected from the power system faster.

前記電力変換器制御部は、前記機械式スイッチに流れる電流を測定し、その測定値を前記電力変換器制御部に出力するスイッチ電流測定部をさらに備え、前記電力変換器制御部は、前記機械式スイッチに流れる電流を0とする指令値と前記測定値との偏差に基づいて前記電力変換器を比例制御することが好ましい。
この電力変換器制御部であれば、機械式スイッチに流れる電流を0にする指令値と測定値との偏差に応じて比例制御を行うので、機械式スイッチに流れる電流の電流ゼロ点を強制的に形成することができ、機械式スイッチをより短時間で開放することができる。
The power converter control unit further includes a switch current measurement unit that measures a current flowing through the mechanical switch and outputs the measured value to the power converter control unit, and the power converter control unit Preferably, the power converter is proportionally controlled based on a deviation between a command value that sets the current flowing through the switch to zero and the measured value.
With this power converter control unit, proportional control is performed according to the deviation between the command value and the measured value to zero the current flowing through the mechanical switch, so the current zero point of the current flowing through the mechanical switch is forced. The mechanical switch can be opened in a shorter time.

前記電力変換器制御部は、前記機械式スイッチに流れる電流を0とするように、前記電力変換器における電圧の目標値である電圧目標値を算出し、前記電圧目標値を所定の範囲内に制限するリミッタ部をさらに備えることが望ましい。
この電力変換器制御部であれば、リミッタ部が電圧目標値を所定の範囲内に制限するので、電力変換器から電力線へと給電する場合に、電力線に過大な電力を供給することを防ぐことができ、電力変換器の過電流を防止することができる。
The power converter control unit calculates a voltage target value, which is a target voltage value in the power converter, so that the current flowing through the mechanical switch is zero, and sets the voltage target value within a predetermined range. It is desirable to further include a limiter section.
With this power converter control unit, the limiter unit limits the voltage target value within a predetermined range, so when power is supplied from the power converter to the power line, it is possible to prevent excessive power from being supplied to the power line. This can prevent overcurrent in the power converter.

前記スイッチ制御部は、前記機械式スイッチの開放が完了した場合に、前記電力変換器制御部に対し、前記機械式スイッチの開放完了を示す開放完了信号を出力し、前記電力変換器制御部は、前記開放完了信号の出力を受けて、前記電流遮断制御から前記電圧補償制御に切り替えることが挙げられる。
このような構成であれば、開放完了信号の出力によって、電力系統から負荷が完全に遮断された状態となり、この状態において、電力変換器制御部は、電流遮断制御から電圧補償制御へと切り替えることとなる。そして、電力変換器制御部が電圧補償制御を行い、電力変換器が負荷へと給電をするので、負荷の電圧を確実に補償することができる。
When the opening of the mechanical switch is completed, the switch control unit outputs an opening completion signal indicating completion of opening of the mechanical switch to the power converter control unit, and the power converter control unit , switching from the current cutoff control to the voltage compensation control in response to the output of the opening completion signal.
With such a configuration, the load is completely cut off from the power system by outputting the open completion signal, and in this state, the power converter control section can switch from current cutoff control to voltage compensation control. becomes. Then, the power converter control section performs voltage compensation control, and the power converter supplies power to the load, so that the voltage of the load can be reliably compensated.

前記電力変換器制御部は、前記開放指令が出力されてから所定の時間経過後に、前記電流遮断制御から前記電圧補償制御に切り替えることが挙げられる。
このような構成であれば、開放指令が出力されてから所定の時間経過後に電圧補償制御に切り替えるので、スイッチ制御部による開放完了信号に不具合が生じた場合であっても、確実に電圧補償制御を開始することができる。例えば、スイッチ制御部が故障して開放完了信号が出力されない場合、又は、開放完了信号が出力されて電力変換器制御部へ到達するまでに遅れが生じた場合でも、電力変換器制御部は、開放指令が出力されてから所定の時間経過後に、電流遮断制御から電圧補償制御に切り替えることができる。
The power converter control unit may switch from the current cutoff control to the voltage compensation control after a predetermined time has elapsed since the open command was output.
With such a configuration, voltage compensation control is switched to voltage compensation control after a predetermined period of time has passed after the opening command is output, so even if a problem occurs with the opening completion signal from the switch control unit, voltage compensation control can be performed reliably. can be started. For example, even if the switch control unit fails and the opening completion signal is not output, or even if there is a delay between the opening completion signal being output and reaching the power converter control unit, the power converter control unit After a predetermined period of time has elapsed since the opening command was output, it is possible to switch from current cutoff control to voltage compensation control.

また、本発明に係る電源システムの制御方法としては、電力系統の正常時に当該電力系統から負荷に給電し、前記電力系統の異常時に前記電力系統から前記負荷への給電を遮断するととともに、蓄電部から前記負荷に給電する電源システムの制御方法であって、前記電源システムは、前記電力系統から前記負荷に給電するための電力線に設けられ、前記電力線を開閉する機械式スイッチと、前記電力線に接続され、蓄電部の直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する電力変換器とを備えるものであり、前記電力系統の異常を検出した場合に、前記機械式スイッチの開放指令を出力し、前記開放指令の出力に伴って、前記機械式スイッチに流れる電流を0とするように前記電力変換器をフィードバック制御する電流遮断制御を行い、前記電流遮断制御の後に、前記負荷の電圧を補償するように前記電力変換器を制御する電圧補償制御を行うことを特徴とする。 Further, as a control method for a power supply system according to the present invention, power is supplied from the power system to the load when the power system is normal, and power supply from the power system to the load is cut off when the power system is abnormal, and the power storage unit A method for controlling a power supply system that supplies power to the load from the power system, the power supply system including a mechanical switch that is provided on a power line for supplying power from the power system to the load, and that is connected to the power line. and a power converter that converts DC power in the power storage unit to AC power and supplies the power to the power line, and outputs an opening command for the mechanical switch when an abnormality in the power system is detected. , in accordance with the output of the open command, performs current cutoff control that feedback controls the power converter so that the current flowing through the mechanical switch is zero, and after the current cutoff control, compensates for the voltage of the load. The present invention is characterized in that voltage compensation control is performed to control the power converter so as to.

このように構成した本発明によれば、遮断器の開放を補助する装置と、遮断器の開放後に負荷の電圧を補償する装置とを共通にして、電源システムの構成を簡単にすることができる。 According to the present invention configured in this way, the configuration of the power supply system can be simplified by using a common device for assisting in opening the circuit breaker and a device for compensating the load voltage after opening the circuit breaker. .

本実施形態における電源システムの構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a power supply system in this embodiment. 同実施形態における制御ブロックを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the control block in the same embodiment. 同実施形態におけるリミッタ部の条件を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the conditions of the limiter part in the same embodiment. 同実施形態における電流遮断制御及び電圧補償制御を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining current interruption control and voltage compensation control in the same embodiment.

以下に、本発明に係る電源システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し、又は、誇張して模式的に描かれている場合がある。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of the power supply system based on this invention is described with reference to drawings. Note that any of the figures shown below may be appropriately omitted or exaggerated and schematically drawn in order to make it easier to understand. Identical components will be designated by the same reference numerals and descriptions will be omitted as appropriate.

<1.装置構成>
本実施形態における電源システム100は、図1に示すように、電力系統10と負荷20との間に設けられ、三相回路を構成するものである。この電源システム100は、電力系統10の正常時に電力系統10から負荷20に給電し、電力系統10の短絡事故等により生じる電力系統10の異常時に電力系統10から負荷20への給電を遮断して、蓄電部7から負荷20に給電する。なお、本実施形態における電源システム100は、三相回路であるが、一相であってもよく、相の数は特に限定されない。
<1. Device configuration>
As shown in FIG. 1, a power supply system 100 in this embodiment is provided between a power system 10 and a load 20, and forms a three-phase circuit. This power supply system 100 supplies power from the power system 10 to the load 20 when the power system 10 is normal, and cuts off power supply from the power system 10 to the load 20 when the power system 10 is abnormal due to a short circuit accident or the like in the power system 10. , supplies power from the power storage unit 7 to the load 20. Note that although the power supply system 100 in this embodiment is a three-phase circuit, it may be a one-phase circuit, and the number of phases is not particularly limited.

具体的に電源システム100は、電力系統10から負荷20への給電を開閉によって切り替える機械式スイッチ3と、電力系統10に生じる電圧を測定する電圧測定部4と、機械式スイッチ3に流れる電流を測定するスイッチ電流測定部5と、電力系統10の異常を検出する異常検出部6と、蓄電部7の直流電力を交流電力に変換して電力線L1に給電する電力変換器8と、機械式スイッチ3及び電力変換器8を制御する制御装置9とを備える。 Specifically, the power supply system 100 includes a mechanical switch 3 that switches the power supply from the power system 10 to the load 20 by opening/closing it, a voltage measuring section 4 that measures the voltage generated in the power system 10, and a current flowing through the mechanical switch 3. A switch current measurement unit 5 that measures the current, an abnormality detection unit 6 that detects an abnormality in the power system 10, a power converter 8 that converts DC power in the power storage unit 7 into AC power and supplies power to the power line L1, and a mechanical switch. 3 and a control device 9 that controls the power converter 8.

機械式スイッチ3は、電力系統10から負荷20に給電するための電力線L1に設けられ、機械的な動作で電力線L1の開閉を切り替えるものである。機械式スイッチ3は、端子間の接続及び切断を切り替えることによって、電力系統10から負荷20への給電の供給及び遮断を切り替える。機械式スイッチ3は、電力系統10の異常が発生した場合に、電力系統10から負荷20への給電をより速く遮断するために、電力系統10よりも負荷20側に設けられることが好ましいが、これに限定されない。 The mechanical switch 3 is provided on the power line L1 for feeding power from the power system 10 to the load 20, and switches the opening and closing of the power line L1 by mechanical operation. The mechanical switch 3 switches the supply and cutoff of power supply from the power system 10 to the load 20 by switching connection and disconnection between terminals. The mechanical switch 3 is preferably provided closer to the load 20 than the power system 10 in order to more quickly cut off the power supply from the power system 10 to the load 20 when an abnormality occurs in the power system 10. It is not limited to this.

電圧測定部4は、電力系統10に生じる電圧を測定し、その測定された電圧を異常検出部6に出力するものである。具体的に電圧測定部4は、図1に示すように、系統変圧器41を介して電力線L1に接続されており、電力系統10の電圧をより速く測定することができるように、機械式スイッチ3よりも電力系統10側の電圧を測定している。 The voltage measurement unit 4 measures the voltage generated in the power system 10 and outputs the measured voltage to the abnormality detection unit 6. Specifically, as shown in FIG. 1, the voltage measurement unit 4 is connected to the power line L1 via a grid transformer 41, and is equipped with a mechanical switch so that the voltage of the power grid 10 can be measured more quickly. 3, the voltage on the power grid 10 side is measured.

スイッチ電流測定部5は、機械式スイッチ3に流れる電流を測定し、その測定値Iを制御装置9に出力するものである。具体的にスイッチ電流測定部5は、図1に示すように、電力線L1に設けられ、機械式スイッチ3よりも電力系統10側の電流を測定している。より詳細には、スイッチ電流測定部5は、図1に示すように、電力変換器8と電力線L1との接続点の間に設けられ、機械式スイッチ3に直列、かつ、電力変換器8と並列に接続される。 The switch current measuring section 5 measures the current flowing through the mechanical switch 3 and outputs the measured value I to the control device 9. Specifically, the switch current measurement unit 5 is provided on the power line L1, as shown in FIG. 1, and measures the current on the power system 10 side rather than the mechanical switch 3. More specifically, as shown in FIG. 1, the switch current measurement unit 5 is provided between the connection point between the power converter 8 and the power line L1, and is connected in series to the mechanical switch 3 and connected to the power converter 8. connected in parallel.

異常検出部6は、電力系統10の異常を検出した場合に、機械式スイッチ3を開放させる開放指令Cを出力するものである。本実施形態において、異常検出部6は、電圧測定部4が測定した電圧に基づいて、電力系統10の異常を検出する。具体的に異常検出部6は、複数サイクルに亘って系統電圧が整定値未満となった場合に、電力系統10の異常と判断する。なお、本実施形態の整定値は、瞬低又は停電を検出するための電圧値である。 The abnormality detection unit 6 outputs an opening command C to open the mechanical switch 3 when an abnormality in the power system 10 is detected. In this embodiment, the abnormality detection unit 6 detects an abnormality in the power system 10 based on the voltage measured by the voltage measurement unit 4. Specifically, the abnormality detection unit 6 determines that there is an abnormality in the power system 10 when the system voltage becomes less than the set value for a plurality of cycles. Note that the set value in this embodiment is a voltage value for detecting an instantaneous voltage drop or a power outage.

蓄電部7は、例えば、二次電池(蓄電池)などの電力貯蔵装置(蓄電デバイス)である。この蓄電部7は、直流電力を貯蔵しており、電力系統10の異常が検出された場合、蓄電部7に貯蔵された直流電力は、電力変換器8へと給電される。 The power storage unit 7 is, for example, a power storage device (power storage device) such as a secondary battery (storage battery). This power storage unit 7 stores DC power, and when an abnormality in the power system 10 is detected, the DC power stored in the power storage unit 7 is supplied to the power converter 8.

電力変換器8は、注入トランスTを介して電力線L1に接続されており、蓄電部7の直流電力を交流電力に変換して電力線L1に給電するものである。具体的に電力変換器8は、図1に示すように、電力線L1において、機械式スイッチ3と並列に接続されている。 Power converter 8 is connected to power line L1 via injection transformer T, and converts the DC power of power storage unit 7 into AC power and supplies the AC power to power line L1. Specifically, the power converter 8 is connected in parallel to the mechanical switch 3 on the power line L1, as shown in FIG.

また、電力変換器8の具体的な構成は、蓄電部7からの直流電力を交流電力に変換するインバータ81と、インバータ81の出力側に直列に接続され、交流電流を安定化させる連系リアクトル82と、連系リアクトル82に接続され、電圧を安定化させるコンデンサ83とである。なお、連系リアクトル82及びコンデンサ83は、蓄電部7の直流電力を整流するために、インバータ81の入力側に接続されてもよい。 The specific configuration of the power converter 8 includes an inverter 81 that converts DC power from the power storage unit 7 into AC power, and a grid interconnection reactor that is connected in series to the output side of the inverter 81 and stabilizes the AC current. 82, and a capacitor 83 that is connected to the interconnection reactor 82 and stabilizes the voltage. Note that interconnection reactor 82 and capacitor 83 may be connected to the input side of inverter 81 in order to rectify the DC power of power storage unit 7 .

制御装置9は、電力系統10の異常が発生した場合に、機械式スイッチ3及び電力変換器8を制御するものである。制御装置9は、機械式スイッチ3を制御するスイッチ制御部91と、電力変換器8を制御する電力変換器制御部92とを備える。 The control device 9 controls the mechanical switch 3 and the power converter 8 when an abnormality occurs in the power system 10. The control device 9 includes a switch control section 91 that controls the mechanical switch 3 and a power converter control section 92 that controls the power converter 8.

スイッチ制御部91は、機械式スイッチ3のオンとオフとを切り替える制御を行うものである。本実施形態において、スイッチ制御部91は、異常検出部6によって出力された開放指令Cを受けて、機械式スイッチ3を開放する制御を行う。機械式スイッチ3の開放が完了した場合、スイッチ制御部91は、電力変換器制御部92に対し、機械式スイッチ3の開放完了を示す開放完了信号Sを出力する。 The switch control unit 91 controls turning the mechanical switch 3 on and off. In this embodiment, the switch control unit 91 receives the opening command C output by the abnormality detection unit 6 and performs control to open the mechanical switch 3. When the opening of the mechanical switch 3 is completed, the switch control section 91 outputs an opening completion signal S indicating completion of opening of the mechanical switch 3 to the power converter control section 92.

そして、電力変換器制御部92は、異常検出部6が出力した開放指令Cに伴って、機械式スイッチ3に流れる電流を0とするように電力変換器8をフィードバック制御する電流遮断制御を行い、電流遮断制御の後に、負荷20の電圧を補償するように電力変換器8を制御する電圧補償制御を行うものである。具体的に電力変換器制御部92は、図2に示すように、電流遮断制御を行う電流遮断制御部921と、電流遮断制御部921による制御を所定の範囲内に制限するリミッタ部922と、電圧補償制御を行う電圧補償制御部923と、電流遮断制御部921又は電圧補償制御部923による出力に基づいて、電力変換器8を制御する出力制御部924とを備える。 In response to the open command C output by the abnormality detection unit 6, the power converter control unit 92 performs current cutoff control to feedback control the power converter 8 so that the current flowing through the mechanical switch 3 is zero. After the current cutoff control, voltage compensation control is performed to control the power converter 8 to compensate for the voltage of the load 20. Specifically, as shown in FIG. 2, the power converter control unit 92 includes a current cutoff control unit 921 that performs current cutoff control, a limiter unit 922 that limits control by the current cutoff control unit 921 to within a predetermined range, It includes a voltage compensation control section 923 that performs voltage compensation control, and an output control section 924 that controls the power converter 8 based on the output from the current cutoff control section 921 or the voltage compensation control section 923.

電流遮断制御部921は、開放指令Cの出力に伴って、機械式スイッチ3に流れる電流を0とするように電力変換器8をフィードバック制御する電流遮断制御を行うものである。本実施形態において、電流遮断制御部921は、図2に示すように、スイッチ電流測定部5が出力した測定値Iと、機械式スイッチ3に流れる電流を0とする指令値Irefとの偏差ΔIに基づいて、比例ゲインKpを用いた比例制御を行い、電力変換器8における電圧の目標値である電圧目標値Voutを算出する。なお、本実施形態において、比例ゲインKpは、(1)式を満足している。
Kp≧V/S(V:定格電圧、S:電力変換器8の定格容量) (1)
The current cutoff control unit 921 performs current cutoff control that performs feedback control on the power converter 8 so that the current flowing through the mechanical switch 3 becomes zero in response to the output of the open command C. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the current cutoff control unit 921 controls the deviation ΔI between the measurement value I output by the switch current measurement unit 5 and the command value Iref that sets the current flowing through the mechanical switch 3 to 0. Based on this, proportional control using the proportional gain Kp is performed, and a voltage target value Vout, which is the target value of the voltage in the power converter 8, is calculated. Note that in this embodiment, the proportional gain Kp satisfies equation (1).
Kp≧V 2 /S (V: rated voltage, S: rated capacity of power converter 8) (1)

リミッタ部922は、電流遮断制御部921に備えられ、電圧目標値Voutを、(2)式で表される最大電圧Vmaxの範囲内となるように制御するものである。リミッタ部922は、電圧目標値Voutと最大電圧Vmaxとを比較し、電圧目標値Voutが最大電圧Vmaxの範囲内の場合、リミッタ部922は、電圧目標値Voutを出力制御部924に出力する。一方、電圧目標値Voutが最大電圧Vmaxの範囲を超えている場合、リミッタ部922は、最大電圧Vmaxを出力制御部924に出力する。なお、インピーダンスZは、図3に示すように、連系リアクトル82、コンデンサ83、及び、注入トランスTによって構成される。
Vmax=Imax×Z(Imax:最大電流、Z:インピーダンス) (2)
The limiter section 922 is included in the current cutoff control section 921 and controls the voltage target value Vout so that it falls within the range of the maximum voltage Vmax expressed by equation (2). The limiter section 922 compares the voltage target value Vout and the maximum voltage Vmax, and if the voltage target value Vout is within the range of the maximum voltage Vmax, the limiter section 922 outputs the voltage target value Vout to the output control section 924. On the other hand, if the voltage target value Vout exceeds the range of the maximum voltage Vmax, the limiter section 922 outputs the maximum voltage Vmax to the output control section 924. Note that the impedance Z is constituted by a interconnection reactor 82, a capacitor 83, and an injection transformer T, as shown in FIG.
Vmax=Imax×Z (Imax: maximum current, Z: impedance) (2)

電圧補償制御部923は、電流遮断制御によって低下した負荷20の電圧を補償するように電力変換器8を制御するものである。具体的には、図2に示すように、電圧補償制御部923は、電圧測定部4が測定した電圧Vと電圧指令値Vrefとの偏差に基づいて、負荷20の電圧を補償する電圧補償値を算出し、電力変換器8をフィードバック制御する。 The voltage compensation control unit 923 controls the power converter 8 to compensate for the voltage of the load 20 that has decreased due to the current cutoff control. Specifically, as shown in FIG. 2, the voltage compensation control unit 923 sets a voltage compensation value for compensating the voltage of the load 20 based on the deviation between the voltage V measured by the voltage measurement unit 4 and the voltage command value Vref. is calculated, and the power converter 8 is feedback-controlled.

出力制御部924は、電流遮断制御部921又は電圧補償制御部923による出力を受けて、電力変換器8に所定の電圧が生じるように制御するものである。具体的に出力制御部924は、電流遮断制御部921が算出した電圧目標値Vout又は最大電圧Vmaxに基づいて、電力変換器8を制御する。また、出力制御部924は、電圧補償制御部923が算出した電圧補償値に基づいて、電力変換器8を制御する。 The output control section 924 receives the output from the current cutoff control section 921 or the voltage compensation control section 923 and controls the power converter 8 so that a predetermined voltage is generated. Specifically, the output control unit 924 controls the power converter 8 based on the voltage target value Vout or the maximum voltage Vmax calculated by the current cutoff control unit 921. Further, the output control section 924 controls the power converter 8 based on the voltage compensation value calculated by the voltage compensation control section 923.

さらに、出力制御部924は、開放完了信号Sを受けて、電流遮断制御から電圧補償制御へと切り替える切替信号を電流遮断制御部921及び電圧補償制御部923に出力する。一方、出力制御部924が開放完了信号Sを受けるよりも先に、開放指令Cの出力から所定の時間が経過した場合、出力制御部924は、切替信号を電流遮断制御部921及び電圧補償制御部923に出力する。なお、ここで言う所定の時間とは、例えば開放指令Cが出力されてから2msの時間を言うが、この値に限られない。 Further, the output control section 924 receives the opening completion signal S and outputs a switching signal for switching from current interruption control to voltage compensation control to the current interruption control section 921 and voltage compensation control section 923. On the other hand, if a predetermined time elapses from the output of the opening command C before the output control section 924 receives the opening completion signal S, the output control section 924 transfers the switching signal to the current cutoff control section 921 and the voltage compensation control. 923. Note that the predetermined time here refers to, for example, 2 ms after the release command C is output, but is not limited to this value.

<2.電源システムの制御動作>
次に電源システム100の制御動作について説明する。
<2. Power system control operation>
Next, the control operation of the power supply system 100 will be explained.

(1)電力系統10の正常時
電圧測定部4は、電力系統10の電圧を常時測定しており、その測定した電圧を異常検出部6に入力している。異常検出部6は、電圧測定部4が測定した電圧と予め定められた整定値とを比較する。
(1) When the power system 10 is normal The voltage measurement section 4 constantly measures the voltage of the power system 10 and inputs the measured voltage to the abnormality detection section 6. The abnormality detection section 6 compares the voltage measured by the voltage measurement section 4 with a predetermined set value.

電力系統10が正常の場合には、電圧測定部4が測定した電圧は整定値以上であり、機械式スイッチ3は閉じた状態となる。これにより、電力系統10から負荷20に交流電力が供給される。 When the power system 10 is normal, the voltage measured by the voltage measurement unit 4 is equal to or higher than the set value, and the mechanical switch 3 is in a closed state. As a result, AC power is supplied from the power system 10 to the load 20.

(2)電力系統10の異常時
電力系統10が異常の場合には、電圧測定部4が測定した電圧は整定値未満となる。このとき、異常検出部6は、機械式スイッチ3を開放するように指令する開放指令Cを制御装置9に出力する。
(2) When the power system 10 is abnormal When the power system 10 is abnormal, the voltage measured by the voltage measurement unit 4 becomes less than the set value. At this time, the abnormality detection unit 6 outputs an opening command C to the control device 9, which instructs the mechanical switch 3 to open.

開放指令Cに伴って、電力変換器制御部92が、電力変換器8に対して電流遮断制御を行い、電力変換器8は、蓄電部7からの直流電力を交流電力に変換して、電力線L1に給電する。この交流電力は、機械式スイッチ3に流れる電流を0とするように給電されるので、機械式スイッチ3に流れる電流では、強制的に電流ゼロ点が形成される。電流ゼロ点が形成されると、スイッチ制御部91は、図示しない駆動回路を介して、機械式スイッチ3を開放させる。 In response to the open command C, the power converter control unit 92 performs current cutoff control on the power converter 8, and the power converter 8 converts the DC power from the power storage unit 7 into AC power and connects the power line to the power converter 8. Supplies power to L1. Since this AC power is supplied so that the current flowing through the mechanical switch 3 is zero, the current flowing through the mechanical switch 3 is forced to form a current zero point. When the current zero point is formed, the switch control unit 91 opens the mechanical switch 3 via a drive circuit (not shown).

機械式スイッチ3が開放されて、スイッチ制御部91が開放完了信号Sを出力すると、出力制御部924は、電流遮断制御から電圧補償制御へと切り替える切替信号を電流遮断制御部921及び電圧補償制御部923に対し出力する。なお、開放完了信号Sが出力されるよりも前に、開放指令Cの出力から所定の時間が経過した場合、出力制御部924は、切替信号を強制的に出力する。 When the mechanical switch 3 is opened and the switch control section 91 outputs the opening completion signal S, the output control section 924 outputs a switching signal for switching from current interruption control to voltage compensation control to the current interruption control section 921 and voltage compensation control. It is output to section 923. Note that if a predetermined time has elapsed from the output of the open command C before the open completion signal S is output, the output control unit 924 forcibly outputs the switching signal.

出力制御部924からの切替信号を受けて、電流遮断制御部921は、電流遮断制御を終了する。一方、電圧補償制御部923は、電流遮断制御によって低下した負荷20の電圧を補償するように電力変換器8を制御する。その結果、図4に示すように、負荷20の電圧は、電流遮断制御から電圧補償制御へ切り替わった初期では低下しているが、電圧補償制御によって、低下分の電圧が電力変換器8から負荷20へと給電される。そして、負荷20の電圧が補償された後、電力系統10の電圧が回復する。 Upon receiving the switching signal from the output control section 924, the current interruption control section 921 ends the current interruption control. On the other hand, the voltage compensation control unit 923 controls the power converter 8 to compensate for the voltage of the load 20 that has decreased due to the current cutoff control. As a result, as shown in FIG. 4, the voltage of the load 20 decreases at the initial stage when switching from current cutoff control to voltage compensation control, but due to voltage compensation control, the voltage of the load 20 decreases from the power converter 8 to the load. Power is supplied to 20. Then, after the voltage of the load 20 is compensated, the voltage of the power system 10 is restored.

<本実施形態の効果>
本実施形態によれば、電力変換器制御部92の制御によって、電力変換器8が機械式スイッチ3及び負荷20への給電を行うので、機械式スイッチ3の開放を補助する装置と、機械式スイッチ3の開放後に負荷20の電圧を補償する装置とを、電力変換器8によって共通にすることができる。
<Effects of this embodiment>
According to this embodiment, the power converter 8 supplies power to the mechanical switch 3 and the load 20 under the control of the power converter control unit 92, so that a device for assisting opening of the mechanical switch 3 and a mechanical The device for compensating the voltage of the load 20 after opening of the switch 3 can be shared by the power converter 8.

また、電力変換器制御部92は、電流遮断制御の際に、機械式スイッチ3に流れる電流を0とするように電力変換器8をフィードバック制御するので、機械式スイッチ3に流れる電流において、強制的に電流ゼロ点を形成することができる。その結果、機械式スイッチ3をより速く開放することができるので、電力系統10から負荷20への給電をより速く遮断することができる。 In addition, the power converter control unit 92 performs feedback control of the power converter 8 so that the current flowing through the mechanical switch 3 becomes 0 during current cutoff control, so that the current flowing through the mechanical switch 3 is forced to It is possible to form a current zero point essentially. As a result, the mechanical switch 3 can be opened more quickly, so that the power supply from the power system 10 to the load 20 can be cut off more quickly.

<その他の実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other embodiments>
Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

本実施形態における異常検出部6は、系統電圧の変化に基づいて電力系統10の異常を検出するものであったが、異常の検出はこれに限られない。例えば、異常検出部6は、電力系統10における電流又は周波数の変化に基づいて、電力系統10の異常を検出するものであってもよい。これに伴い、異常検出部6の整定値は、電力系統10の電圧値に限られず、電力系統10における電流値又は周波数であってもよい。 Although the abnormality detection unit 6 in this embodiment detects an abnormality in the power system 10 based on a change in the system voltage, the detection of an abnormality is not limited to this. For example, the abnormality detection unit 6 may detect an abnormality in the power system 10 based on a change in current or frequency in the power system 10. Accordingly, the set value of the abnormality detection unit 6 is not limited to the voltage value of the power system 10, but may be a current value or frequency in the power system 10.

本実施形態における出力制御部924は、開放完了信号Sの出力よりも先に開放指令Cが出力されてから所定の時間が経過した場合、強制的に電流遮断制御から電圧補償制御に切り替えるものであったが、開放指令Cの出力された時間を始点としなくともよい。例えば、電力系統10の異常を検出した時間、電流遮断制御部921が制御を開始した時間、もしくは機械式スイッチ3に流れる電流の測定値Iが0になった時間のいずれかの時間を始点として、その始点とした時間から所定の時間経過後に、出力制御部924が、強制的に電流遮断制御から電圧補償制御に切り替えるものであってもよい。 The output control unit 924 in this embodiment forcibly switches from current cutoff control to voltage compensation control when a predetermined time has elapsed since the opening command C was output before the opening completion signal S was output. However, the time when the open command C is output does not have to be the starting point. For example, the starting point is the time when an abnormality in the power system 10 is detected, the time when the current cutoff control unit 921 starts control, or the time when the measured value I of the current flowing through the mechanical switch 3 becomes 0. The output control unit 924 may forcibly switch from current cutoff control to voltage compensation control after a predetermined time has elapsed from the time set as the starting point.

本実施形態において、電力系統10から負荷20への給電は、交流電力としていたが、電力系統10から負荷20への給電は、直流電力としてもよい。 In this embodiment, power is supplied from the power system 10 to the load 20 using AC power, but power may be supplied from the power system 10 to the load 20 using DC power.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and that various modifications can be made without departing from the spirit thereof.

100・・・電源システム
10 ・・・電力系統
20 ・・・負荷
3 ・・・機械式スイッチ
4 ・・・電圧測定部
5 ・・・スイッチ電流測定部
6 ・・・異常検出部
7 ・・・蓄電部
8 ・・・電力変換器
9 ・・・制御装置
91 ・・・スイッチ制御部
92 ・・・電力変換器制御部
L1 ・・・電力線
C ・・・開放指令
S ・・・開放完了信号

100...power supply system 10...power system 20...load 3...mechanical switch 4...voltage measurement section 5...switch current measurement section 6...abnormality detection section 7... Power storage unit 8...Power converter 9...Control device 91...Switch control unit 92...Power converter control unit L1...Power line C...Opening command S...Opening completion signal

Claims (6)

電力系統から負荷に給電するための電力線に設けられ、前記電力線を開閉する機械式スイッチと、
前記機械式スイッチを制御するスイッチ制御部と、
前記電力線に接続され、蓄電部の直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記電力系統の異常を検出した場合に、前記機械式スイッチの開放指令を前記スイッチ制御部に出力する異常検出部とを備え、
前記電力変換器制御部は、前記開放指令の出力に伴って、前記機械式スイッチに流れる電流を0とするように前記電力変換器をフィードバック制御する電流遮断制御を行い、前記電流遮断制御の後に、前記負荷の電圧を補償するように前記電力変換器を制御する電圧補償制御を行う、電源システム。
A mechanical switch that is provided on a power line for supplying power from a power system to a load and opens and closes the power line;
a switch control unit that controls the mechanical switch;
a power converter connected to the power line, converting DC power of the power storage unit into AC power and supplying power to the power line;
a power converter control unit that controls the power converter;
an abnormality detection unit that outputs a command to open the mechanical switch to the switch control unit when an abnormality in the power system is detected;
The power converter control unit performs current cutoff control that performs feedback control of the power converter so that the current flowing through the mechanical switch is zero in response to the output of the open command, and after the current cutoff control, , a power supply system that performs voltage compensation control to control the power converter to compensate for the voltage of the load.
前記機械式スイッチに流れる電流を測定し、その測定値を前記電力変換器制御部に出力するスイッチ電流測定部をさらに備え、
前記電力変換器制御部は、前記機械式スイッチに流れる電流を0とする指令値と前記測定値との偏差に基づいて前記電力変換器を比例制御する、請求項1記載の電源システム。
further comprising a switch current measurement unit that measures the current flowing through the mechanical switch and outputs the measured value to the power converter control unit,
The power supply system according to claim 1, wherein the power converter control unit proportionally controls the power converter based on a deviation between a command value that sets the current flowing through the mechanical switch to zero and the measured value.
前記電力変換器制御部は、前記機械式スイッチに流れる電流を0とするように、前記電力変換器における電圧の目標値である電圧目標値を算出し、
前記電圧目標値を所定の範囲内に制限するリミッタ部をさらに備える、請求項2記載の電源システム。
The power converter control unit calculates a voltage target value that is a target voltage value in the power converter so that the current flowing through the mechanical switch is zero,
The power supply system according to claim 2, further comprising a limiter section that limits the voltage target value within a predetermined range.
前記スイッチ制御部は、前記機械式スイッチの開放が完了した場合に、前記電力変換器制御部に対し、前記機械式スイッチの開放完了を示す開放完了信号を出力し、
前記電力変換器制御部は、前記開放完了信号の出力を受けて、前記電流遮断制御から前記電圧補償制御に切り替える、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電源システム。
The switch control unit outputs an opening completion signal indicating completion of opening of the mechanical switch to the power converter control unit when opening of the mechanical switch is completed;
The power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the power converter control unit switches from the current cutoff control to the voltage compensation control upon receiving the output of the open completion signal.
前記電力変換器制御部は、前記開放指令を受けてから所定の時間経過後に、前記電流遮断制御から前記電圧補償制御に切り替える、請求項4に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 4, wherein the power converter control unit switches from the current cutoff control to the voltage compensation control after a predetermined time has elapsed after receiving the open command. 電力系統の正常時に当該電力系統から負荷に給電し、前記電力系統の異常時に前記電力系統から前記負荷への給電を遮断するととともに、蓄電部から前記負荷に給電する電源システムの制御方法であって、
前記電源システムは、前記電力系統から前記負荷に給電するための電力線に設けられ、前記電力線を開閉する機械式スイッチと、
前記電力線に接続され、蓄電部の直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する電力変換器とを備えるものであり、
前記電力系統の異常を検出した場合に、前記機械式スイッチの開放指令を出力し、
前記開放指令の出力に伴って、前記機械式スイッチに流れる電流を0とするように前記電力変換器をフィードバック制御する電流遮断制御を行い、前記電流遮断制御の後に、前記負荷の電圧を補償するように前記電力変換器を制御する電圧補償制御を行う、電源システムの制御方法。

A control method for a power supply system that supplies power from the power system to a load when the power system is normal, cuts off power supply from the power system to the load when the power system is abnormal, and supplies power from a power storage unit to the load. ,
The power supply system includes a mechanical switch that is provided on a power line for supplying power from the power system to the load and that opens and closes the power line;
and a power converter connected to the power line and converting DC power of the power storage unit into AC power and supplying power to the power line,
outputting a command to open the mechanical switch when an abnormality in the power system is detected;
In accordance with the output of the open command, current cutoff control is performed to feedback control the power converter so that the current flowing through the mechanical switch is zero, and after the current cutoff control, the voltage of the load is compensated. A method for controlling a power supply system, which performs voltage compensation control to control the power converter.

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