JP3722901B2

JP3722901B2 - Solar power system

Info

Publication number: JP3722901B2
Application number: JP09169196A
Authority: JP
Inventors: 智美金子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09215203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池アレイで発生した直流電力を交流電力に変換して使用する太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光エネルギーを太陽電池を使って直流電力に変換し、これを利用する太陽光発電システムの実用化が進められている。太陽光発電システムは、太陽電池アレイで発生した交流出力を電力配電系統に接続して使う系統連系型システムと、電力配電線系統に接続しないで使う独立型システムに分類される。そして、太陽光発電システムやその他の小規模の発電システム（電源）を電力配電系統に接続して系統連系した場合の運転形態は、分散型電源システムと呼ばれる。
【０００３】
図３に、従来の系統連系型の太陽光発電システムの構成例を示す。太陽光エネルギーを受けて太陽電池アレイ１から発生する直流電力は、逆流防止ダイオード２及び直流開閉器３を介してインバータ装置４に供給される。インバ−夕４では直流電力を交流電力に変換し、絶縁トランス５、系統連系保護装置６及び配電盤７を介して様々な電力負荷８へ供給される。
【０００４】
また、配電盤７から屋外開閉器９及び電力量計１０を介して電力配電系統１１へも接続されている。したがって、太陽電池アレイ１での発電電力が消費電力を上回る場合は電力配電系統１１へ電力を逆送電し、反対に夜間など太陽電池アレイ１での発電電力が得られない場合は、電力配電系統１１から電力の供給を受ける。このように、電力の融通を行うことができるので、電力利用の制約を無くすことができる。
【０００５】
ここで、系統連系運転を行うためには、系統連系する電力配電系統１１やそれに繋がる他の需要家に対して、安全上及び電力品質上の悪影響を起こさないようにする必要がある。そこで、系統連系運転を行う際に分散型電源システム側が満たすべき設備上の基準がガイドラインで定められている。
【０００６】
系統連系のための条件は、一般に分散型電源システム側の出力電圧、容量、電力配電系統１１との接続方式によって分類されており、その条件を満たすべき系統連系保護装置６の設置及び制御方式の使用等が義務付けられている。
【０００７】
実際に、系統連系を行うべき太陽光発電システムを設置する場合は、系統連系する容量に合わせ、系統連系保護機能を一つのユニットとした系統連系保護装置６を太陽光発電システムの一構成要素として独立して設置するか、または、系統連系保護機能をインバータ装置４に内蔵させたものを用いる場合とがある。いずれの場合も、その設置の際は電力会社と系統連系のための協議と契釣を行い、最終的な設備構成、保護リレーの整定値、連絡体制などを取り決めることになっている。図３では、独立して系統連系保護装置６を設置したものを示している。
【０００８】
次に、図４に太陽電池アレイ１の出力特性を示す。インバータ装置４は太陽電池アレイ１の出力特性に応じた運転制御を行う。太陽電池アレイ１の発電出力は、太陽電池アレイ１への日射強度にほぼ比例し、天気の良くない日は発電量は少なく、また夜間は発電しない。したがって、太陽電池アレイ１からの直流電カを交流電カに変換するインバータ装置４は、この太陽電池アレイ１の出カを最大限に効率よく変換する必要がある。
【０００９】
図４において、朝の日の出と共に日射強度が上昇し、太陽電池アレイ１の直流出力電圧Ｅが上昇する。そして、その直流出力電圧Ｅがインバータ装置４の制御電源の動作範囲内に入ると（ｔ１）、制御電源確立（起動）となり、インバータ装置４は自動的に起動待機状態に入る（ｔ１〜ｔ２）。その後、数分程度の一定電圧制御でインバータ装置４を運転し（ｔ２〜ｔ３）、直流出力電圧Ｅが増える傾向にあれぱ発電運転を開始する（ｔ３）。もし，雨天や曇天又は日没時など日射強度が下がって太陽電池アレイ１の出力が減少してくると、運転を停止し待機状態となる。
【００１０】
一方、直流出力電圧Ｅが増え発電運転の状態になると、最大出力電力点を追従する制御（ＭＰＰＴ制御）により、太陽電池アレイ１の発電電力Ｐを効率よく変換し電力負荷８や電力配電系統１１へ電力を供給する（ｔ３〜ｔ４）。ここで、発電運転中に直流出力電圧Ｅが多少低下しているのは、温度上昇による太陽電池アレイ１の出力低下である。
【００１１】
日射強度が下がり、太陽電池アレイ１の出力が減少してくると、ＭＰＰＴ制御動作範囲の最低運転電圧を切った時点ｔ４で一定電圧制御に移行して運転を継続し（ｔ４〜ｔ５）、出力が減少する傾向にあれば運転を停止する（ｔ６）。夜間など日射強度がとれない間は、インバータ装置４は動作せず、翌朝日射強度が上昇してきた時点で自動的に運転を再開する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような太陽光発電システムを電力配電系統１１に接続し系統連系運転を行う場合には、前述したように、系統連系する電力配電系統１１側を保護するための系統連系保護機能を設置することが義務付けられており、電力配電系統１１に異常があった場合は随時その系統連系保護機能が正常に働くことが要求される。そのため、系統連系保護機能が正常に動作するかどうかの点検を行うことが必要となる。このような系統連系保護機能の点検は顧客自身で行わなければならず、顧客自身にかかる手間数を考えると点検作業は面倒であった。
【００１３】
本発明の目的は、系統連系保護機能の点検に伴う作業を軽減し、発電起動毎に自動的に系統連系保護機能の点検を行うことのできる太陽光発電システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、太陽電池アレイで発生した直流電力をインバータ装置で交流電力に変換し、系統連系運転のときは電力配電系統にインバータ装置を接続して交流電力を供給し、自立運転のときはインバータ装置を電力配電系統から切り離し自立運転用の電力負荷に交流電流を供給し、電力配電系統の異常を系統連系保護装置が検出したときはインバータ装置を電力配電系統から切り離すようにした太陽光発電システムであり、電力配電系統からインバータ装置を切り離した状態で自立運転状態であることを判定する状態判定手段と、状態判定手段の判定が、前記電力配電系統から前記インバータ塞置を切り離した視態で、且つ、前記自立運転状態であることを判定したときは系統連系保護装置に電力配電系統の異常模擬信号を出力するための模擬信号発生手段と、異常模擬信号による系統連系保護装置の動作を確認するための動作確認手段とからなる自己診断手段を備えたものである。
【００１５】
請求項１の発明では、状態判定手段が電力配電系統からインバータ装置を切り離した状態で自立運転状態であることを判定すると、模擬信号発生手段は系統連系保護装置に電力配電系統の異常模擬信号を出力する。そして、動作確認手段にて異常模擬信号による系統連系保護装置の動作を確認する。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、模擬信号発生手段は、状態判定手段の判定が、前記電力配電系統から前記インバータ装置を切り離した状態で、且つ、前記自立運転状態であることを判定成立した椀態で、自動又は手動で動作を開始するようにしたものである。
【００１７】
請求項２の発明では、模擬信号発生手段は自動又は手動で起動操作される。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、自動又は手動の切換を行う切換手段を備えたものである。
【００１９】
請求項３の発明では、切換手段にて模擬信号発生手段を自動又は手動での起動操作に切換える。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の発明において、系統連系運転状態であるとき一定の時間間隔で、インバータ装置を電力配電系統から切り離すための指令を出力するタイマーを設けたものである。
【００２１】
請求項４の発明では、太陽光発電システムが系統連系運転状態であるときであっても、タイマーで定める時間間隔で運転を一時停止して再起動のときに自己診断手段を起動し、異常模擬信号を系統連系保護装置に出力する。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の発明において、前記動作確認手段は、前記電力配電系統から前記インバータ装置を切り離した状態で、且つ、前記自立運転状態において前記系統連系保護装置の動作を確認したときは、その確認状態を表示するための表示手段を備えたものである。
【００２３】
請求項５の発明では、異常模擬信号に対しての系統連系保護装置の動作状態を表示する。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５の発明において、模擬信号発生手段からの異常模擬信号は、電力配電系統の定格電圧より高い系統過電圧、電力配電系統の定格電圧より低い系統不足電圧を交互にスープさせ、電力配電系統の定格周波数より高い系統過周波数、電力配電系統の定格周波数より低い系統不足周波数を交互にスイープさせた信号としたものである。
【００２５】
請求項６の発明では、模擬信号発生手段は、系統電圧が定格電圧に対し所定の範囲を超えてスイープさせた異常模擬信号を発生し、系統周波数が定格周波数に対し所定の範囲を超えてスイープさせたた異常模擬信号を発生する。
【００２６】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、系統過電圧は定格電圧の１２０％の電圧であり、系統不足電圧は定格電圧の８０％の電圧としたものである。
【００２７】
請求項７の発明では、模擬信号発生手段は、系統電圧の変動が定格電圧の±２０％を逸脱した異常模擬信号を発生する。
【００２８】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、系統過周波数は定格周波数の１０５％の周波数であり、系統不足周波数は定格周波数の９５％の周波数としたものである。
【００２９】
請求項８の発明では、模擬信号発生手段は、系統周波数の変動が定格周波数の±５％を逸脱した異常模擬信号を発生する。
【００３０】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８の発明において、動作確信手段が系統連系保護装置の動作異常を検出したときは、再度、異常模擬信号を出力し、動作異常が２回連続したときは、系統連系保護装置の異常であることを表示するようにしたことを特徴とする太陽光発電システム。
【００３１】
請求項９の発明では、異常模擬信号に対して系統連系保護装置が正常に動作しないことが２回連続したときに、系統連系保護装置の異常を表示する。
【００３２】
請求項１０の発明は、請求項１乃至請求項９の発明において、系統連系保護装置及び自己診断手段の各機能をインバータ装置に持たせたものである。
【００３３】
請求項１０の発明では、異常模擬信号を直接インバータ装置から出力する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態を示す構成図である。本発明の実施の形態による太陽光発電システムは、自己診断手段１２を有したものであり、図３に示した従来例と同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００３５】
自己診断手段１２は、系統連系保護装置６が正常に動作するか否かを判定するためのものであり、インバータ装置４が電力配電系統１１から切り離された状態で異常模擬信号を系統連系保護装置６に出力し、系統連系保護装置が正常に動作するか否かを確認する。
【００３６】
自己診断手段１２の状態判定手段１３は、太陽光発電システムの運転制御を司る運転制御装置１４から、インバータ装置４が電力配電系統１１から切り離された状態であることを示す信号を入力すると共に、太陽電池アレイ１からの直流出力電圧を入力し、太陽光発電システムの状態を判定する。すなわち、状態判定手段が電力配電系統１１からインバータ装置４を切り離した状態で自立運転状態であることを判定すると、切換手段１５が自動側に選択されているときには、模擬信号発生手段１６は系統連系保護装置６に対し電力配電系統１１の異常模擬信号を出力する。
【００３７】
一方、切換手段１５が手動側を選択しているときは、状態判定手段１３の判定が成立している状態で手動点検スイッチ２０により手動操作行われたときに模擬信号発生手段１６は系統連系保護装置６に対し電力配電系統１１の異常模擬信号を出力する。この異常模擬信号は系統連系保護装置６に入力される。そして、異常模擬信号による系統連系保護装置６の動作状態は、動作確認手段１７に入力され、そこで系統連系保護装置６の動作状態が確認される。そして、その確認結果は表示手段１８に表示される。
【００３８】
また、自己診断手段１２にはタイマー１９が設けられ、このタイマー１９は太陽光発電システムが系統連系運転状態であるときに一定の時間間隔で、インバータ装置４を電力配電系統１１から切り離すための指令を出力する。これにより、太陽光発電システムが系統連系運転状態であるときであっても、タイマー１９で定める時間間隔で運転を一時停止して再起動のときに自己診断手段を起動し、異常模擬信号を系統連系保護装置６に出力する。
【００３９】
ここで、電力配電系統１１と連系するための保護とは、連系した電力配電系統１１に異常が生じた場合、インバータ装置４の動作が電力配電系統１１側へ影響を与えないようにインバータ装置４を電力配電系統１１から切り離すことである。電力配電系統１１側の異常に対する保護要素として、以下の項目があげられる。
（１）系統不足電圧（ＯＶ）
（２）系統過電圧（ＵＶ）
（３）系統周波数異常（ＯＦ／ＵＦ）
電力配電系統１１側で異常が発生した場合、これらの保護機能が正常に動作しインバータ装置４を電力配電系統１１から切り離すことになる。そこで、この保護機能が正常に動作することを、自己診断手段１２で定期的に動作点検する。
【００４０】
図２は、本発明の実施の形態における自己診断手段１２の機能を示すフローチャートである。まず、朝の日の出と共に日射強度が上昇すると、太陽電池アレイ１の発電が開始される。その発電電力Ｐがインバータ装置４の制御電源確立の許容範囲に入ると（Ｓ１）、インバータ装置４は電力配電系統１１を切り離した状態で強制的に自立運転状態での運転を開始する（Ｓ２）。
【００４１】
すなわち、強制的に電力配電系統１１側の異常が発生したと同様な異常模擬信号を摸擬信号発生手段１６から系統連系保護装置６へ出力して、系統連系保護機能の点検を行う。なお、日中であっても天候が回復した場合、またはその逆の場合も同様な動作を行う。
【００４２】
まず、模擬信号発生手段１６からは、電力配電系統１１の定格電圧に対する異常模擬信号を出力する。定格電圧→定格電圧＋２０％→定格電圧へとスイープさせた異常模擬電圧を出力する（Ｓ３）。そして、系統連系保護装置６に系統過電圧を模擬させ保護機能が動作するか確認する（Ｓ４）。正常な動作が確認されると、次に電圧信号を定格電圧→定格電圧ー２０％→定格電圧へとスイープさせ、系統不足電圧を模擬させ、保護機能が正常に動作するか確認する。正常な動作が確認されると、周波数信号を定格→＋５％→定格へとスイープさせ（Ｓ５）、系統過周波数を摸擬させ、保護機能が動作するか確認する（Ｓ６）。
【００４３】
次に、周波数信号を定格周波数→定格周波数＋５％→定格周波数とスイーブさせ（Ｓ７）、系統不足周波数を模擬して保護機能が正常に動作するか確認する（Ｓ８）。正常な動作が確認されると、周波数信号を定格周波数→定格周波数ー５％→定格周波数とスイーブさせ（Ｓ９）、系統不足周波数を模擬して保護機能が正常に動作するか確認する（Ｓ１０）。
【００４４】
そして、すべての保護機能の動作の確認が終了した時点で初めてインバ−夕装置４は電力配電系統１１へ連系され（Ｓ１１）、系統連系運転を開始する（Ｓ１２）。ここで、これらの動作に要する時間は通常１分以下である。また、保護機能の各部分で正常な運転が確認されなかった場合は、一旦、自立運転開始の状態まで戻り（Ｓ１３）、再度保護機能動作の確認を行い、２回目の点検でも保護動作が確認されなかった場合は「保護機能異常」と判定し（Ｓ１４）、表示手段１８に異常表示すると共にインバータ装置４を停止する（Ｓ１５）。
【００４５】
これにより、毎朝の太陽電池アレイ１の発電起動時に、自動的に保護機能の点検が行われる。したがって、確実に保護機能が動作することを確認した上で連系運転を開始することができるので、特に顧客先で定期的に保譲機能の点検作業を実施しなくても、常に正常な系統連系保護機能を備えた状態で太陽光発電システムから電力を供給することができる。
【００４６】
また、以上のことは、系統連系保護装置６がインバータ装置４に内蔵された場合、あるいは系統運系保護装置６及び自己診断手段１２がインバ−夕４に内蔵された場合にも適用される。
【００４７】
ところで、切換手段１５を手動側に切り替えておき、太陽光発電システムの起動時にインバータ装置４が点検する保護機能を手動で行えるようにしても良い。日射強度が上昇し、太陽電池アレイ１の発電電力でインバータ装置４の制御電源確立後に一旦待機状態となり、手動点検スイッチ２０を入れることで系統連系保護機能の点検を行い、保護動作の確認終了後に、太陽光発電システムの運転を開始する。この場合は、前述の自動の場合と同様に太陽光発電システムの起動毎に保護機能動作の確認ができると同時に、顧客自身で保護機能動作の確認ができ、自動点検時の点検状態を確認することができる。
【００４８】
上述した自動点検を発電起動時だけでなく、タイマー１９などで点検を実施したい時間を設定して、発電中の任意時間毎に自動点検を行えるようにしてもよい。この場合は、起動時のみの１回の点検ではなく、２回以上点検できるため、保護機能の動作確認の信頼性を高くできる。
【００４９】
さらに、保護動作の点検確認後、「保護機能異常」と判定した場合、その異常状態を表示できるようにするので、太陽光発電システムが起動しない原因が顧客側で確認できると同時にーサービスマンへの対応がスムーズにできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、インバータ装置の起動毎に自動的に保護機能を点検する自己診断手段を具備しているので、毎朝、太陽光発電システムの起動時にインバータ装置が自動的に保護機能の動作を点検することができる。したがって、定期的な顧客自身での保護機能の点検作業を行わずにすみ、常に正常な保護機能を持った状態で太陽光発電システムを電力配電系統と連携することができる。
【００５１】
すなわち、本発明では、毎朝の太陽光発電システムの起動時に自動的に保護機能の点検を行うことができるので、顧客側での特別な点検作業を行うことをせず、常に正常な保護機能の具備した状態で系統連系運転を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の自己診断手段の機能を示すフローチャート。
【図３】従来の系統連系型の太陽光発電システムの構成例
【図４】太陽電池アレイの出力特性の説明図。
【符号の説明】
１太陽電池アレイ
２逆流防止ダイオード
３直流開閉器
４インバータ装置
５絶縁トランス
６系統連系保護装置
７配電盤
８電力負荷
９屋外開閉器
１０電力量計
１１電力配電系統
１２自己診断手段
１３状態判定手段
１４運転制御装置
１５切換手段
１６模擬信号発生手段
１７動作確認手段
１８表示手段
１９タイマー
２０手動点検スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photovoltaic power generation system that uses DC power generated in a solar cell array by converting it into AC power.
[0002]
[Prior art]
In recent years, solar power generation systems that convert solar energy into direct-current power using a solar cell and use it are being put into practical use. Photovoltaic power generation systems are classified into a grid-connected system that uses AC output generated by a solar cell array by connecting it to a power distribution system, and a stand-alone system that is used without being connected to a power distribution line system. And the operation | movement form at the time of connecting a photovoltaic power generation system and another small-scale power generation system (power supply) to an electric power distribution system, and is grid-connected is called a distributed power supply system.
[0003]
FIG. 3 shows a configuration example of a conventional grid-connected photovoltaic power generation system. DC power generated from the solar cell array 1 upon receiving solar energy is supplied to the inverter device 4 via the backflow prevention diode 2 and the DC switch 3. In the inverter 4, DC power is converted into AC power and supplied to various power loads 8 through the insulating transformer 5, the grid connection protection device 6, and the switchboard 7.
[0004]
Further, the switchboard 7 is also connected to the power distribution system 11 via the outdoor switch 9 and the watt hour meter 10. Therefore, when the generated power in the solar cell array 1 exceeds the consumed power, the power is reversely transmitted to the power distribution system 11. On the contrary, when the generated power in the solar cell array 1 cannot be obtained such as at night, the power distribution system. 11 is supplied with power. As described above, since power can be accommodated, restrictions on power use can be eliminated.
[0005]
Here, in order to perform grid connection operation, it is necessary to prevent adverse effects on safety and power quality on the power distribution system 11 connected to the grid and other consumers connected thereto. Therefore, the guidelines on facilities to be satisfied by the distributed power system when performing grid interconnection operation are defined in the guidelines.
[0006]
The conditions for grid interconnection are generally classified according to the output voltage, capacity, and connection method with the power distribution system 11 on the distributed power supply system side, and installation and control of the grid interconnection protection device 6 that should satisfy the conditions. Use of the method is mandatory.
[0007]
Actually, when installing a photovoltaic power generation system to be connected to the grid, the grid connection protection device 6 having the grid connection protection function as one unit according to the capacity of the grid connection is used for the photovoltaic power generation system. It may be installed independently as one component, or a system interconnection protection function built into the inverter device 4 may be used. In either case, the installation is to be discussed and contracted with the electric power company for grid connection, and the final equipment configuration, the set value of the protection relay, the communication system, etc. will be negotiated. In FIG. 3, the thing which installed the grid connection protection apparatus 6 independently is shown.
[0008]
Next, the output characteristics of the solar cell array 1 are shown in FIG. The inverter device 4 performs operation control according to the output characteristics of the solar cell array 1. The power generation output of the solar cell array 1 is substantially proportional to the solar radiation intensity to the solar cell array 1, and the amount of power generation is small on days when the weather is not good, and it does not generate power at night. Therefore, the inverter device 4 that converts the DC power from the solar cell array 1 to AC power needs to convert the output of the solar cell array 1 to the maximum efficiency.
[0009]
In FIG. 4, the solar radiation intensity increases with sunrise in the morning, and the DC output voltage E of the solar cell array 1 increases. When the DC output voltage E enters the operating range of the control power supply of the inverter device 4 (t1), the control power supply is established (started up), and the inverter device 4 automatically enters the start standby state (t1 to t2). . Thereafter, the inverter device 4 is operated with constant voltage control of about several minutes (t2 to t3), and the power generation operation is started when the DC output voltage E tends to increase (t3). If the solar radiation intensity decreases due to a decrease in solar radiation intensity, such as rainy weather, cloudy weather, or sunset, the operation is stopped and a standby state is entered.
[0010]
On the other hand, when the DC output voltage E increases and enters a power generation operation state, the generated power P of the solar cell array 1 is efficiently converted by control (MPPT control) to follow the maximum output power point, and the power load 8 and the power distribution system 11 are converted. Is supplied with power (t3 to t4). Here, the DC output voltage E is slightly reduced during the power generation operation due to the output reduction of the solar cell array 1 due to the temperature rise.
[0011]
When the solar radiation intensity decreases and the output of the solar cell array 1 decreases, at the time t4 when the minimum operating voltage in the MPPT control operation range is cut off, the operation shifts to constant voltage control (t4 to t5), and the output continues. If it tends to decrease, the operation is stopped (t6). While the solar radiation intensity cannot be obtained such as at night, the inverter device 4 does not operate, and the operation is automatically resumed when the next morning solar radiation intensity increases.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a photovoltaic power generation system is connected to the power distribution system 11 to perform grid connection operation, as described above, the grid connection protection for protecting the power distribution system 11 side connected to the grid is performed. It is obliged to install a function, and when there is an abnormality in the power distribution system 11, the grid connection protection function is required to work normally at any time. Therefore, it is necessary to check whether the grid connection protection function operates normally. Such inspection of the grid connection protection function must be performed by the customer himself, and the inspection work is troublesome considering the number of troubles for the customer himself.
[0013]
An object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation system that can reduce the work involved in checking the grid connection protection function and can automatically check the grid connection protection function every time power generation is started.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 converts the DC power generated in the solar cell array into AC power by the inverter device, and connects the inverter device to the power distribution system to supply AC power in the case of grid interconnection operation, so that it can be operated independently. In case of, disconnect the inverter device from the power distribution system, supply alternating current to the power load for independent operation, and disconnect the inverter device from the power distribution system when the grid connection protection device detects an abnormality in the power distribution system A state determination unit that determines that the inverter device is disconnected from the power distribution system and is in a self-sustaining operation state, and the state determination unit determines whether the inverter is installed from the power distribution system. in detached view state, and, and outputs the abnormality test signal of the power distribution system to system interconnection protection device when it is determined that the an autonomous operation state And simulation signal generating unit, those having a self-diagnosis means consisting of a operation confirmation means for confirming the operation of the system interconnection protection device according to the abnormal test signal.
[0015]
In the first aspect of the invention, when the state determination means determines that the inverter device is disconnected from the power distribution system and is in a self-sustaining operation state, the simulation signal generation means sends an abnormality simulation signal of the power distribution system to the system interconnection protection device. Is output. Then, the operation confirmation means confirms the operation of the grid interconnection protection device using the abnormality simulation signal.
[0016]
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the simulation signal generating means is in a state where the determination by the state determination means is in a state where the inverter device is disconnected from the power distribution system and is in the self-sustaining operation state. The operation is started automatically or manually in a state where the determination is established.
[0017]
In the invention of claim 2, the simulation signal generating means is activated automatically or manually.
[0018]
The invention of claim 3 is the invention of claim 2, further comprising switching means for performing automatic or manual switching.
[0019]
In the invention of claim 3, the simulation signal generating means is switched to the automatic or manual starting operation by the switching means.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, there is provided a timer for outputting a command for disconnecting the inverter device from the power distribution system at a constant time interval when the system is connected to the grid. Is.
[0021]
In the invention of claim 4, even when the photovoltaic power generation system is in the grid-connected operation state, the self-diagnosis means is activated at the time interval determined by the timer and restarted, and the abnormality is detected. Output the simulation signal to the grid connection protection device.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the operation check means is configured to protect the grid interconnection in a state where the inverter device is disconnected from the power distribution system and in the autonomous operation state. When the operation of the apparatus is confirmed, a display means for displaying the confirmation state is provided.
[0023]
In the invention of claim 5, the operating state of the grid interconnection protection device for the abnormality simulation signal is displayed.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects of the invention, the abnormal simulation signal from the simulation signal generating means is a system overvoltage higher than the rated voltage of the power distribution system, or a system shortage lower than the rated voltage of the power distribution system. The voltage is souped alternately to obtain a signal obtained by alternately sweeping a system overfrequency higher than the rated frequency of the power distribution system and a system shortage frequency lower than the rated frequency of the power distribution system.
[0025]
In the invention of claim 6, the simulation signal generating means generates an abnormal simulation signal in which the system voltage is swept beyond the predetermined range with respect to the rated voltage, and the system frequency is swept over the predetermined range with respect to the rated frequency. An abnormal simulation signal is generated.
[0026]
According to a seventh aspect of the invention, in the sixth aspect of the invention, the system overvoltage is 120% of the rated voltage, and the system undervoltage is 80% of the rated voltage.
[0027]
In the invention of claim 7, the simulation signal generating means generates an abnormality simulation signal in which the fluctuation of the system voltage deviates from ± 20% of the rated voltage.
[0028]
The invention of claim 8 is the invention of claim 6, wherein the system overfrequency is a frequency of 105% of the rated frequency, and the system underfrequency is a frequency of 95% of the rated frequency.
[0029]
In the invention of claim 8, the simulation signal generating means generates an abnormality simulation signal in which the fluctuation of the system frequency deviates from ± 5% of the rated frequency.
[0030]
According to a ninth aspect of the present invention, in the first to eighth aspects of the invention, when the operation belief means detects an abnormal operation of the system interconnection protection device, an abnormal simulation signal is output again, and the abnormal operation is performed twice. A solar power generation system characterized in that when it is continuous, it is displayed that the system interconnection protection device is abnormal.
[0031]
According to the ninth aspect of the present invention, when the system interconnection protection device does not operate normally for the abnormality simulation signal twice, the abnormality of the system interconnection protection device is displayed.
[0032]
The invention of claim 10 is the invention of claim 1 to claim 9, wherein the inverter device is provided with the functions of the grid interconnection protection device and the self-diagnosis means.
[0033]
In the invention of claim 10, the abnormality simulation signal is directly output from the inverter device.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention has the self-diagnosis means 12, and the same elements as those in the conventional example shown in FIG.
[0035]
The self-diagnosis unit 12 is for determining whether or not the grid connection protection device 6 operates normally. The abnormality diagnosis signal is connected to the grid connection in a state where the inverter device 4 is disconnected from the power distribution system 11. It outputs to the protective device 6 and confirms whether a grid connection protective device operate | moves normally.
[0036]
The state determination unit 13 of the self-diagnosis unit 12 inputs a signal indicating that the inverter device 4 is disconnected from the power distribution system 11 from the operation control device 14 that controls the operation of the photovoltaic power generation system. A DC output voltage from the solar cell array 1 is input to determine the state of the photovoltaic power generation system. That is, when it is determined that the state determination unit is in the self-sustaining operation state with the inverter device 4 disconnected from the power distribution system 11, the simulation signal generation unit 16 is connected to the grid connection when the switching unit 15 is selected to the automatic side. An abnormality simulation signal of the power distribution system 11 is output to the system protection device 6.
[0037]
On the other hand, when the switching means 15 is selecting the manual side, the simulation signal generating means 16 is connected to the grid connection when the manual check switch 20 is manually operated in a state where the determination of the state determining means 13 is established. An abnormality simulation signal of the power distribution system 11 is output to the protection device 6. This abnormality simulation signal is input to the grid interconnection protection device 6. Then, the operation state of the grid connection protection device 6 based on the abnormality simulation signal is input to the operation check means 17 where the operation state of the grid connection protection device 6 is confirmed. The confirmation result is displayed on the display means 18.
[0038]
The self-diagnosis unit 12 is provided with a timer 19 for disconnecting the inverter device 4 from the power distribution system 11 at regular time intervals when the photovoltaic power generation system is in the grid connection operation state. Outputs a command. As a result, even when the photovoltaic power generation system is in the grid-connected operation state, the operation is temporarily stopped at the time interval determined by the timer 19 and the self-diagnosis means is activated at the time of restart, and the abnormality simulation signal is transmitted. Output to the grid connection protection device 6.
[0039]
Here, the protection for linking with the power distribution system 11 refers to an inverter so that the operation of the inverter device 4 does not affect the power distribution system 11 side when an abnormality occurs in the linked power distribution system 11. To disconnect the device 4 from the power distribution system 11. The following items can be cited as protection elements against abnormalities on the power distribution system 11 side.
(1) System undervoltage (OV)
(2) System overvoltage (UV)
(3) Abnormal system frequency (OF / UF)
When an abnormality occurs on the power distribution system 11 side, these protection functions operate normally and the inverter device 4 is disconnected from the power distribution system 11. Therefore, the self-diagnosis means 12 periodically checks the operation of this protection function.
[0040]
FIG. 2 is a flowchart showing the function of the self-diagnosis means 12 in the embodiment of the present invention. First, when the solar radiation intensity increases with sunrise in the morning, power generation of the solar cell array 1 is started. When the generated power P enters an allowable range for establishing a control power supply for the inverter device 4 (S1), the inverter device 4 forcibly starts operation in a self-sustaining operation state with the power distribution system 11 disconnected (S2). .
[0041]
That is, an abnormal simulation signal similar to that in which an abnormality has occurred on the power distribution system 11 side is forcibly output from the simulated signal generation means 16 to the grid interconnection protection device 6 to check the grid interconnection protection function. The same operation is performed when the weather recovers even during the day, or vice versa.
[0042]
First, the simulated signal generating means 16 outputs an abnormal simulated signal for the rated voltage of the power distribution system 11. An abnormal simulation voltage swept from the rated voltage → the rated voltage + 20% → the rated voltage is output (S3). Then, the system interconnection protection device 6 simulates the system overvoltage to check whether the protection function operates (S4). When normal operation is confirmed, the voltage signal is then swept from the rated voltage to the rated voltage minus 20% and then to the rated voltage to simulate a system undervoltage and to confirm whether the protective function operates normally. When normal operation is confirmed, the frequency signal is swept from rating to + 5% to rating (S5), the system overfrequency is simulated, and it is confirmed whether the protection function is activated (S6).
[0043]
Next, the frequency signal is swept from the rated frequency → the rated frequency + 5% → the rated frequency (S7), and the system shortage frequency is simulated to check whether the protection function operates normally (S8). When normal operation is confirmed, the frequency signal is swept from rated frequency → rated frequency−5% → rated frequency (S9), and the system shortage frequency is simulated to check whether the protective function operates normally (S10). .
[0044]
And the inverter apparatus 4 is connected to the power distribution system 11 for the first time when the confirmation of the operation of all the protection functions is completed (S11), and the grid connection operation is started (S12). Here, the time required for these operations is usually 1 minute or less. Also, if normal operation is not confirmed in each part of the protection function, it returns to the start of self-sustained operation (S13), confirms the protection function operation again, and confirms the protection operation even in the second inspection. If not, it is determined that the “protection function is abnormal” (S14), an abnormality is displayed on the display means 18, and the inverter device 4 is stopped (S15).
[0045]
Thus, the protection function is automatically checked every morning when the solar cell array 1 starts generating power. Therefore, it is possible to start the grid connection operation after confirming that the protection function operates reliably. Therefore, even if the customer does not regularly inspect the concession function regularly, Electric power can be supplied from the photovoltaic power generation system with a connection protection function.
[0046]
The above is also applied to the case where the grid connection protection device 6 is built in the inverter device 4 or the system operation protection device 6 and the self-diagnosis means 12 are built in the inverter 4. .
[0047]
By the way, the switching means 15 may be switched to the manual side so that the protection function that the inverter device 4 inspects when the photovoltaic power generation system is started can be manually performed. The solar radiation intensity rises, and after the control power supply of the inverter device 4 is established with the power generated by the solar cell array 1, the system is in a standby state, the grid connection protection function is checked by turning on the manual check switch 20, and the confirmation of the protection operation is completed. Later, the operation of the solar power generation system is started. In this case, the protection function operation can be confirmed every time the photovoltaic power system is started, as well as the automatic case described above, and at the same time, the protection function operation can be confirmed by the customer himself and the inspection state at the time of the automatic inspection can be confirmed be able to.
[0048]
The automatic inspection described above may be performed not only at the time of power generation start-up but also by setting a time at which the inspection is to be performed by the timer 19 or the like so that the automatic inspection can be performed every arbitrary time during power generation. In this case, since the inspection can be performed twice or more, not only at the time of startup, the reliability of the operation check of the protection function can be increased.
[0049]
In addition, after checking the protection operation, if it is determined that the protection function is abnormal, the failure status can be displayed, allowing the customer to confirm the cause of the PV system not starting up and responding to the service person. Can be done smoothly.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the self-diagnosis means for automatically checking the protection function is provided every time the inverter device is activated, the inverter device is automatically activated every morning when the photovoltaic power system is activated. It is possible to check the operation of the protective function. Therefore, it is not necessary to regularly check the protective function of the customer himself, and the solar power generation system can be linked with the power distribution system with the normal protective function.
[0051]
In other words, in the present invention, since the protection function can be automatically inspected every time when the photovoltaic power generation system is started every morning, a special inspection function on the customer side is not performed, and the normal protection function is always maintained. Grid-connected operation can be performed in the equipped state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the function of the self-diagnosis means of the present invention.
FIG. 3 is a configuration example of a conventional grid-connected photovoltaic power generation system. FIG. 4 is an explanatory diagram of output characteristics of a solar cell array.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell array 2 Backflow prevention diode 3 DC switch 4 Inverter device 5 Insulation transformer 6 System interconnection protection device 7 Power distribution board 8 Power load 9 Outdoor switch 10 Electricity meter 11 Power distribution system 12 Self-diagnosis means 13 State determination means 14 Operation control device 15 switching means 16 simulation signal generating means 17 operation checking means 18 display means 19 timer 20 manual check switch

Claims

DC power generated in the solar cell array is converted into AC power by an inverter device, and the AC power is supplied by connecting the inverter device to a power distribution system at the time of grid connection operation, and the inverter at the time of independent operation Disconnect the device from the power distribution system, supply the alternating current to the power load for autonomous operation, and disconnect the inverter device from the power distribution system when the grid connection protection device detects an abnormality in the power distribution system In the photovoltaic power generation system configured as described above, the state determination means for determining that the inverter device is disconnected from the power distribution system and the state determination means determines that the state determination means is determined from the power distribution system. in a state that disconnects the inverter device, and, upon determining that the free standing operation state before the system interconnection protection device Self-diagnosis means comprising simulation signal generation means for outputting an abnormality simulation signal of the power distribution system and operation confirmation means for confirming the operation of the grid interconnection protection device by the abnormality simulation signal is provided. A featured solar power generation system.

The simulation signal generating means operates automatically or manually in a state where the determination of the state determination means is in a state where the inverter device is disconnected from the power distribution system and is in the self-sustaining operation state. The photovoltaic power generation system according to claim 1, wherein the photovoltaic power generation system is started.

The photovoltaic power generation system according to claim 2, further comprising switching means for performing the automatic or manual switching.

5. The timer according to claim 1, further comprising: a timer that outputs a command for disconnecting the inverter device from the power distribution system at regular time intervals when the system is connected to the grid. Solar power system.

The operation confirmation means is a display means for displaying the confirmation state when the operation of the grid interconnection protection device is confirmed in the state where the inverter device is disconnected from the power distribution system and in the autonomous operation state. The solar power generation system according to claim 1, further comprising:

The abnormal simulation signal from the simulation signal generating means alternately sweeps system overvoltage higher than the rated voltage of the power distribution system, system undervoltage lower than the rated voltage of the power distribution system, and from the rated frequency of the power distribution system The photovoltaic power generation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the system is a signal obtained by alternately sweeping a high system overfrequency and a system shortage frequency lower than a rated frequency of the power distribution system.

The photovoltaic power generation system according to claim 6, wherein the system overvoltage is 120% of a rated voltage, and the system undervoltage is 80% of a rated voltage.

The photovoltaic power generation system according to claim 6, wherein the system overfrequency is 105% of the rated frequency, and the system insufficient frequency is 95% of the rated frequency.

When the operation belief means detects an operation abnormality of the grid connection protection device, the abnormality simulation signal is output again, and when the operation abnormality continues twice, the system connection protection device is abnormal. The solar power generation system according to any one of claims 1 to 8, characterized by displaying the fact.

The photovoltaic power generation system according to any one of claims 1 to 9, wherein each function of the grid interconnection protection device and the self-diagnosis means is provided to the inverter device.