JP3876562B2 - System linkage method for natural energy power generation equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然エネルギ発電装置の系統連係方法に係り、特に、太陽光、風力、潮力等、自然エネルギをエネルギ源とする複数の発電装置を、互いに並列に電力系統と連係させて運転する際に用いるのに好適な、連係する電力系統の異常を能動的に監視して、当該発電装置の単独運転を防止するようにした自然エネルギ発電装置の系統連係方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
太陽光発電等、自然エネルギによる発電装置を、既存の電力系統と接続して連係運転を行う場合には、電力系統側の事故等で電力系統が停電した場合には、速やかにこれを検知して、発電装置の動作を停止し、当該発電装置が単独に運転を継続して、電力系統を充電することがないようにする必要がある。
【0003】
その方法としては、通産省から公表された「系統連係技術要件ガイドライン」で、単独運転移行時のインバータ出力が力率1運転から負荷の力率に変化する瞬時の電圧位相の跳躍を検出する電圧位相跳躍検出方式、単独運転移行時の変圧器の励磁電流供給に伴う電圧歪みの急増を検出する第3次高調波電圧急増検出方式、主として単独運転移行時に発電電力と負荷の不平衡による周波数の急変を検出する周波数変化率検出方式等の受動的方法、及び、能動的方法をそれぞれ持つことが求められている。
【0004】
後者の能動的方法としては、周期的に発電装置から出る電力に外乱を与え、その影響の出方が、電力系統が停電した場合と、そうでない場合で異なることから電力系統の停電を検知している。具体的には、例えば、インバータの内部発信器に周波数バイアスを与えておき、単独運転時に現われる周波数変化を検出する周波数シフト方式、インバータ出力に周期的な有効電力変動を与えておき、単独運転時に現われる電圧、電流、あるいは周波数変動を検出する有効電力変動方式、インバータ出力に周期的な無効電力変動を与えておき、単独運転時に現われる周波数変動等を検出する無効電力変動方式、インバータ出力と並列にインピーダンスを瞬時的且つ周期的に挿入し、電圧又は電流の急変を検出する負荷変動方式がある。
【0005】
電力系統と連係する発電装置が複数台並列運転されている場合、従来の方法では、個々に設置された発電装置が、それぞれの持つタイミングで能動的検知方法を実行する。1つの電力系統に連係される、このような発電装置の台数が少ない場合には、個々の発電装置が、それぞれに能動的検知方法を実行しても、相互の干渉が軽微であり、その能力が損なわれることはない。
【0006】
ところが、並列台数が増加した場合には、他の発電装置の影響で当該発電装置の機能が正常に動作しないという問題点を有する。現在市販されている太陽光発電装置でも、5〜6台が限度である。ところが、今後産業用の分野で、このような発電装置を導入し、例えば太陽光発電の場合には、太陽電池の設置場所等の分散設置の必要があるため、並列台数が増加する傾向にある。
【0007】
その対策として、特開平10−94174では、複数台の発電装置の能動的検知方法を同期させる方法が提案されている。
【0008】
又、特開平10−155240では、複数台の電力変換装置を1台の制御装置で駆動することで、能動的検知方法を同時に実施する方法が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法では、大規模な装置では外乱要素が大きくなり、電力会社の系統に影響が出ないまでも、自家設備への影響が懸念されている。
【0010】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、並列運転台数が増加しても、能動的単独運転検知機能が正常に機能するようにすることを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自然エネルギをエネルギ源とする複数の発電装置を、互いに並列に電力系統と連係させて運転する際に、連係する電力系統の異常を能動的に監視して、当該発電装置の単独運転を防止するようにした自然エネルギ発電装置の系統連係方法において、一部の発電装置のみを、電力系統の異常を検出するために能動的に外乱を発生する機能と、電力系統の異常を判定する機能を有するマスタ機とすると共に、マスタ機以外の発電装置には、該マスタ機で異常が検出された時に発電停止指令を出力することにより、前記課題を解決したものである。
【0013】
更に、前記マスタ機以外の発電装置にも、電力系統の異常を判定する機能を持たせて、前記マスタ機が外乱を発生したタイミングを、マスタ機以外の発電装置に知らせ、前記マスタ機が発生した外乱の結果を各発電装置で判定して、異常が検出された時に、発電を停止するようにしたものである。
【0015】
又、前記マスタ機以外の発電装置にも、電力系統の異常を判定する機能を持たせ、前記マスタ機が発生した外乱の結果を各発電装置で判定して、異常が検出された時に、発電を停止すると共に、前記マスタ機以外の発電装置の判定結果を前記マスタ機に知らせ、異常時には、該マスタ機からマスタ機以外の発電装置に発電停止指令を出力するようにしたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、太陽光発電の場合を例に採って、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0017】
本実施形態は、図1に示す如く、太陽光発電を行う太陽電池10と、該太陽電池10の出力を制御するパワーコンディショナ12が、電力会社の系統へ複数台並列接続されたシステムにおいて、前記パワーコンディショナ12に、マスタ/スレーブ切替スイッチ14、及び、単独運転検知信号入出力端子16を設け、各パワーコンディショナ12が、マスタ/スレーブ切替スイッチ14の操作によって、能動的に外乱を発生する機能を有するマスタ機、あるいは、マスタ機で異常が検出された時に発電停止指令が単独運転検出信号入出力端子16から入力されるスレーブ機のいずれにも使用可能としている。
【0018】
本発明の第1実施形態では、各パワーコンディショナ12のマスタ/スレーブ切替スイッチ14が、図2に示す如く設定され、単独運転検出信号入出力端子16が、同じく図2に示す如く接続されている。
【0019】
更に、図3に示す如く、マスタ/スレーブ切替スイッチ14がマスタ側に設定されたパワーコンディショナ(マスタ(選択)機と称する)が、能動的単独運転検知のための周波数変動等の外乱を内部クロックで定周期に発生する機能と、電力系統の異常を判定する機能の両者を含み、マスタ/スレーブ切替スイッチ14がスレーブ側に設定された残りのパワーコンディショナ(スレーブ(選択)機と称する)は、単に、マスタ機からの発電停止指令が入力されるようにしたものである。
【0020】
この第1実施形態では、マスタ機のみが能動的に外乱を発生し、その時の電力系統の異常を判定する。残りのスレーブ機は、全て、該マスタ機から入力される発電停止指令により、発電を停止する。
【0021】
本実施形態においては、マスタ機のみが能動的単独運転検知機能を有するので、発電装置相互の干渉の恐れがない。
【0022】
これに対して、本発明の第2実施形態では、スレーブ機に判定機能のみ持たせ、マスタ機が発生した外乱の結果を、各発電装置で判定し、電力系統に異常が認められた場合には、各発電装置の判定結果により、それぞれ発電を停止するようにしたものである。
【0023】
本実施形態においては、単独運転検知時にスレーブ機の機能を停止するための信号をマスタ機からスレーブ機に与える必要がなく、マスタ機とスレーブ機間の配線を省略できる。
【0024】
次に、本発明の第3実施形態では、前記マスタ機が外乱を発生したタイミングを、他のスレーブ機に知らせるようにしている。これにより、外部からの外乱による誤判定を防止することができる。
【0025】
次に、本発明の第4実施形態では、並列運転する各発電装置の判定結果をマスタ機に知らせ、異常時には、マスタ機より、各発電装置に発電停止指令を出力するようにしたものである。
【0026】
この場合、例えば「全機一致」「多数決」「1台でも異常検知時は全体停止」等の付加機能により、より安定した判定が可能となる。
【0027】
なお、以上の説明では、マスタ機を1台としていたが、複数台が能動的検知方法を実施する場合の相互干渉が軽微なレベル(台数)が明確であれば、それ以下の複数の台数をマスタ機として扱ってもよい。
【0028】
なお、前記説明においては、本発明が、太陽電池を用いた太陽エネルギ発電装置に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されない。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、マスタ機のみが能動的検知方法のための外乱を発生するため、相互干渉による誤動作がない。更に、発電装置による自家設備内での外乱量が少ないため、検知機能により電力の質が低下することなく、安定した電力の供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る系統連係を行うための自然エネルギ発電装置の全体構成を示すブロック線図
【図2】本発明の第1実施形態におけるマスタ/スレーブ切替スイッチ及び単独運転検出信号入出力端子の接続状態の例を示す、パワーコンディショナの背面図
【図3】第1実施形態のマスタ選択機とスレーブ選択機の機能を比較して示す表
【符号の説明】
10…太陽電池
12…パワーコンディショナ
14…マスタ/スレーブ切替スイッチ
16…単独運転検出信号入出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a grid connection method for a natural energy power generation apparatus, and in particular, operates a plurality of power generation apparatuses that use natural energy as an energy source, such as sunlight, wind power, tidal power, and the like, linked to each other in parallel with a power system. More particularly, the present invention relates to a system linkage method for a natural energy power generation apparatus that actively monitors an abnormality of a linked power system and prevents an independent operation of the power generation apparatus.
[0002]
[Prior art]
When a power generator using natural energy, such as solar power generation, is connected to an existing power system for linked operation, if a power failure occurs due to an accident on the power system side, this is detected immediately. Therefore, it is necessary to stop the operation of the power generation apparatus so that the power generation apparatus continues to operate independently and does not charge the power system.
[0003]
As a method for this, according to the “System Linkage Technical Requirements Guidelines” published by the Ministry of International Trade and Industry, a voltage phase that detects an instantaneous voltage phase jump in which the inverter output at the time of transition to single operation changes from a power factor 1 operation to a load power factor. Jump detection method, third harmonic voltage sudden increase detection method to detect voltage distortion sudden increase due to transformer excitation current supply at the time of single operation shift, frequency change due mainly to imbalance between generated power and load at the time of single operation shift It is required to have a passive method such as a frequency change rate detection method for detecting the frequency and an active method.
[0004]
As the latter active method, the power output from the power generator is periodically disturbed, and the influence of the effect differs depending on whether the power system fails or not. ing. Specifically, for example, a frequency bias is applied to the internal oscillator of the inverter, and a frequency shift method for detecting a frequency change that appears at the time of single operation, a periodic active power fluctuation is given to the inverter output, and at the time of single operation. Active power fluctuation system that detects voltage, current, or frequency fluctuations that appear, gives reactive power fluctuations periodically to the inverter output, and reactive power fluctuation system that detects frequency fluctuations etc. that appear during isolated operation, in parallel with the inverter output There is a load variation method in which impedance is instantaneously and periodically inserted to detect a sudden change in voltage or current.
[0005]
When a plurality of power generation devices linked to the power system are operated in parallel, in the conventional method, the power generation devices installed individually execute the active detection method at the timing of each. When the number of such power generation devices linked to one power system is small, even if each power generation device executes an active detection method for each, the mutual interference is slight, and its capability Will not be damaged.
[0006]
However, when the number of parallel devices increases, there is a problem that the function of the power generation device does not operate normally due to the influence of other power generation devices. Even in the currently marketed solar power generators, the limit is 5-6 units. However, in the field of industrial use in the future, such a power generation device will be introduced. For example, in the case of solar power generation, the number of units in parallel tends to increase because it is necessary to install the solar cells in a distributed manner. .
[0007]
As a countermeasure, Japanese Patent Laid-Open No. 10-94174 proposes a method of synchronizing the active detection methods of a plurality of power generators.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-155240 proposes a method of simultaneously performing an active detection method by driving a plurality of power conversion devices with a single control device.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these methods, a large-scale apparatus has a large disturbance factor, and there is a concern about the influence on private facilities even if the power system is not affected.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to allow the active islanding detection function to function normally even when the number of parallel operation increases.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, when a plurality of power generation devices that use natural energy as an energy source are operated in parallel with each other and connected to the power system, the power generation system is actively monitored for abnormalities in the associated power systems. In the grid connection method for natural energy power generation equipment that prevents operation, only a part of the power generation equipment determines the function that actively generates disturbances to detect power system abnormalities, and power system abnormality The above-mentioned problem is solved by outputting a power generation stop command to a power generator other than the master machine when an abnormality is detected by the master machine .
[0013]
Furthermore, a power generation device other than the master machine is also provided with a function of determining an abnormality in the power system so that the power generation apparatus other than the master machine is informed of the timing at which the master machine generates a disturbance. The result of the disturbance is determined by each power generator, and power generation is stopped when an abnormality is detected.
[0015]
In addition, the power generation device other than the master unit also has a function of determining an abnormality in the power system, and when each of the power generation units determines the result of the disturbance generated by the master unit, In addition, the determination result of the power generation device other than the master device is notified to the master device, and in the event of an abnormality, a power generation stop command is output from the master device to the power generation device other than the master device.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail by taking the case of photovoltaic power generation as an example.
[0017]
As shown in FIG. 1, the present embodiment is a system in which a
[0018]
In the first embodiment of the present invention, the master /
[0019]
Further, as shown in FIG. 3, a power conditioner (referred to as a master (selection) machine) in which the master /
[0020]
In the first embodiment, only the master machine actively generates a disturbance and determines the abnormality of the power system at that time. All the remaining slave units stop power generation in response to a power generation stop command input from the master unit.
[0021]
In the present embodiment, since only the master machine has an active islanding detection function, there is no fear of mutual interference between the power generation apparatuses.
[0022]
On the other hand, in the second embodiment of the present invention, when only the determination function is provided to the slave machine, the result of the disturbance generated by the master machine is determined by each power generator, and an abnormality is recognized in the power system. Is to stop power generation according to the determination result of each power generator.
[0023]
In the present embodiment, there is no need to give a signal for stopping the function of the slave machine from the master machine to the slave machine when the isolated operation is detected, and the wiring between the master machine and the slave machine can be omitted.
[0024]
Next, in a third embodiment of the present invention, the timing at which the master machine generates a disturbance is notified to other slave machines. As a result, erroneous determination due to external disturbance can be prevented.
[0025]
Next, in the fourth embodiment of the present invention, the determination result of the power generators operating in parallel is notified to the master machine, and when abnormal, the master machine outputs a power generation stop command to each power generator. .
[0026]
In this case, for example, an additional function such as “match all machines”, “majority decision”, “stop even when one unit detects an abnormality”, and the like, enables more stable determination.
[0027]
In the above description, the number of master units is one. However, if the level (number) of mutual interference is small when multiple units implement the active detection method, the number of units below that number is determined. It may be handled as a master machine.
[0028]
In addition, in the said description, although this invention was applied to the solar energy power generation apparatus using a solar cell, the application object of this invention is not limited to this.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, since only the master machine generates a disturbance due to the active detection method, there is no malfunction due to mutual interference. Furthermore, since the amount of disturbance in the private facility by the power generation device is small, stable power supply can be achieved without degrading the quality of power due to the detection function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of a natural energy power generation apparatus for system linkage according to the present invention. FIG. 2 is a master / slave selector switch and an independent operation detection signal input / output in a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a rear view of the inverter showing an example of the terminal connection state. FIG. 3 is a table comparing the functions of the master selector and the slave selector of the first embodiment.
DESCRIPTION OF
Claims (3)
一部の発電装置のみを、電力系統の異常を検出するために能動的に外乱を発生する機能と、電力系統の異常を判定する機能を有するマスタ機とすると共に、
マスタ機以外の発電装置には、該マスタ機で異常が検出された時に発電停止指令を出力することを特徴とする自然エネルギ発電装置の系統連係方法。When operating a plurality of power generation devices that use natural energy as an energy source in conjunction with a power system in parallel with each other, the power system abnormality is actively monitored to prevent independent operation of the power generation device. In the system linkage method of the natural energy power generation apparatus as described above,
Only a part of the power generation apparatus is a master machine having a function of actively generating a disturbance to detect an abnormality of the power system and a function of determining an abnormality of the power system ,
A system linkage method for a natural energy power generator , wherein a power generation stop command is output to a power generator other than the master machine when an abnormality is detected in the master machine .
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