JP4562932B2 - System protection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用交流電源と系統連系を行う太陽光発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
クリーンなエネルギー源としての太陽光発電をはじめとする自家発電装置は、近年、商用交流電源との系統連系が可能となったことにより普及の兆しを見せている。特に太陽光発電は騒音を出さず、有害な排出物もないことから一般家庭での使用が急増している。
商用交流電源と系統連系を行う太陽光発電装置では逆変換装置を用いるが、商用電源または太陽光発電装置のどちらかに事故が起こった場合の保護のため、資源エネルギー庁が編纂した「電力系統連系技術要件ガイドライン」にも示されているように、両者間に機械的な開閉箇所を2箇所設けるか、機械的な開閉箇所1箇所および逆変換装置のゲートブロック等を行う必要がある。
【0003】
また、逆変換装置の出力によって自立運転を行う場合には、系統への逆充電防止および非同期投入防止のため、次の1)、2)のうち、いずれかの条件を満足させる必要がある。
1)機械的な開閉箇所2箇所、または、機械的な開閉箇所1箇所および手動操作による開閉箇所1箇所を備えること。
2)機械的な開閉箇所1箇所とともに、系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時の非同期投入防止機構を備えること。
【0004】
逆変換装置の出力によって自立運転を行う太陽光発電装置では、図4に示すように逆変換装置11と商用交流電源3との間に電磁開閉器5aおよびサーキットブレーカ6aを設け、自立運転出力を電磁開閉器5aとサーキットブレーカ6aとの接続点からとることにより、上述の1)の条件を満足するシステムが実用化されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述の方法では、系統連系のON/OFFに際し、手動によるサーキットブレーカの操作が必要であり、自動運転ができないことによって操作が煩雑になってしまうという課題があった。
【0006】
本発明はこのような背景の下になされたもので、上述の2)の条件(機械的な開閉箇所1箇所とともに、系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時の非同期投入防止機構を備えること)を満足し、自動運転を行うことができる太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、太陽電池によって得た直流電力を逆変換装置によって交流電力に変換し、1つの機械的開閉器を介して商用電源系統と系統連系を行う系統連系機能および前記逆変換装置の出力による自立運転機能を有する太陽光発電装置において、系統連系開始時の非同期投入を防止するため、前記逆変換装置を一旦停止させた後、再度運転させるゲートブロック手段と、該ゲートブロック手段による前記逆変換装置の再運転が行われたのち発生する系統連系を指示する系統連系指示と、自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した1つの信号のみを送出するインターロック手段と、前記系統連系指示信号が送出され、かつ、前記商用電源系統の電圧が正常であったとき、前記機械的開閉器が閉じて系統連系を開始する系統連系ロック手段と、前記自立運転指示信号が送出され、かつ、前記機械的開閉器が開かれて系統連系が行われていなかったとき、自立運転を開始する自立運転ロック手段とを設け、前記インターロック手段は、トランジスタ回路により形成されるハードウェアインターロックであることを特徴とする太陽光発電装置を提供する。
【0008】
この発明によれば、逆変換装置と商用交流電源との間は、1つの機械的開閉器を介して接続され、系統の電圧が正常でないと投入できない系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時に逆変換装置を一旦停止させた後、再運転するゲートブロック手段による非同期投入防止機構を備えることによって「電力系統連系技術要件ガイドライン」の条件を満足させ、太陽光発電装置の自動運転を行うことができる。
【0009】
また請求項2に記載の発明は、請求項1記載の太陽光発電装置において、前記機械的開閉器は電磁開閉器であることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、系統連系を指示する系統連系指示と自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した1つの信号のみを送出するインターロック手段としてハードウェアインターロックを採用することによってソフトウェアの誤動作等を回避することができる。
また、機械的開閉器として電磁開閉器を用いることによって手動操作をなくすことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。図1はこの発明の一実施形態による太陽光発電装置の構成を示す接続図である。
この図において、符号1は太陽電池パネルであり、出力制御装置2を介して商用電源3と接続し、系統連系を行う。
【0012】
出力制御装置2は、入力された太陽電池パネル1の直流電力を交流電力に変換して出力する逆変換装置11を有し、この交流電力を電磁開閉器23のメーク接点(以下、a接点という)23aを介して商用交流電源3と系統連係する。
さらに、前記交流電力は電磁開閉器22のa接点22aを経由して自立出力端子24に出力されている。
【0013】
継電器21及びこの継電器21のa接点21a、電磁開閉器22及びこの電磁開閉器22のa接点22a、電磁開閉器23及びこの電磁開閉器23のブレーク接点(以下、b接点という)23b、ならびにトランジスタ15〜18は図1のように接続され、逆変換装置11のゲート制御部111に介入してゲートブロックを行い、インバータ112の一旦停止及び再運転を行うゲートブロック手段113による前記逆変換装置の再運転が行われたのち発生する系統連系指示13または自立運転指示14の制御信号に基づいて所定の動作を行い、系統連系または自立運転を行う。
【0014】
系統連系指示13または自立運転指示14の信号は、ソフトウェアによって両方同時には発生しないようになっているが、何らかの原因によって誤動作した場合を考え、トランジスタ15とトランジスタ16とによってハードウェアインターロック回路を形成し、少なくともトランジスタ17及びトランジスタ18の両方が同時に励振されることのないようになっている。
【0015】
系統連系指示13の信号は、ゲートブロック手段113によってゲート制御部111の出力を停止させてインバータ112を一旦停止させ、再運転を行って商用交流電源3との同期運転を確認した後、発生し、トランジスタ16がONしていなければトランジスタ17が励振されてONして継電器21が励磁される。継電器21の励磁によって電磁開閉器23と直列に挿入されている継電器21のa接点21aが閉じ、商用交流電源の電圧が正常であれば電磁開閉器23が励磁される。電磁開閉器23の励磁によって逆変換装置11の出力と商用交流電源3との間に介挿されている電磁開閉器23のa接点23aが閉じ、系統連系が開始される。
【0016】
逆に、自立運転指示14の信号が発生し、系統連系指示13の信号がなければ、トランジスタ18が励振され、かつ、電磁開閉器23は励磁されていないのでb接点23bは閉じており、電磁開閉器22が励磁される。
従って、a接点22aが閉じ、自立出力端子24に逆変換装置11の交流電力が出力される。
【0017】
次に、図2及び図3のフローチャートにしたがって、より詳細な動作について説明する。図2は系統連系を行う場合のフローチャートであり、図3は自立運転を行う場合のフローチャートである。
【0018】
図2のステップS1(以下、単にS1等とする)において、系統連系指示の制御信号があるか否か判断し、信号がなければS6で連系用開閉器をOFFして処理を終了する。
S1における系統連系指示の信号は、図1のゲートブロック手段113によってゲート制御部111の出力を停止させてインバータ112を一旦停止させ、再運転を行って商用交流電源3との同期運転を確認した後、送出されてS2に移り、自立運転信号がないことを確認する。
もし、自立運転信号がでていれば、図1のトランジスタ15がONするので系統連系指示の信号は抑制され、トランジスタ17は励振されない。自立運転信号がなければ、S3でトランジスタ17を励振して系統連系継電器21が励磁される。
【0019】
S4で商用交流電源3の電圧が正常か否かを判断し、正常であれば連系用電磁開閉器23が励磁されてa接点23aが閉じられて系統連系を開始し、S1に戻る。商用交流電源3の電圧が正常か否かの判断は、a接点21aと直列に接続された電磁開閉器23が商用交流電源3によって励磁されることによって行われる。
【0020】
次に、図3を参照して自立運転を行う場合の動作について説明する。
まず、S11において自立運転指示の信号があるか否かを判断し、この信号があればS12の系統連系信号があるか否かを判断する処理に移行する。S11において自立運転指示がなければ処理をS16に移し、自立運転用電磁開閉器22をOFFして処理を終了する。
S12において系統連系信号がなく、トランジスタ16がONしていなかったなら、S13でトランジスタ18が励振される。S12において系統連系信号があったときは、処理をS16に移し、自立運転用電磁開閉器22をOFFして処理を終了する。
【0021】
つぎに、S14において系統連系用電磁開閉器23がOFFしているか否かを判断する。この判断は、自立運転用電磁開閉器22の励磁コイルに直列に系統連系用電磁開閉器23のb接点23bを介挿することによって行っている。
もし、何らかの原因によって系統連系用電磁開閉器23がONしているならばS14で待機となり、OFFになっていればS15で自立運転用電磁開閉器22が励磁されてa接点22aを閉じ、自立出力端子24に逆変換装置11の出力を接続して自立運転を行う。
【0022】
以上、本発明の一実施形態の動作を図面を参照して詳述してきたが、本発明はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、太陽光発電装置の系統保護装置に限られるものではなく、風力発電装置やガスタービン発電装置等の系統連系装置にも適用可能である。
【0023】
【発明の効果】
これまでに説明したように、この発明によれば以下に記す効果を得ることができる。
請求項1の発明によれば、逆変換装置と商用交流電源との間は、1つの機械的開閉器を介して接続され、系統の電圧が正常でないと投入できない系統停止時の誤投入防止機構、機械的開閉箇所故障時の自立運転移行阻止機能および連系復帰時に逆変換装置を一旦停止させた後、再運転するゲートブロック手段による非同期投入防止機構を備えることによって「電力系統連系技術要件ガイドライン」の条件を満足させ、太陽光発電装置の自動運転を行うことができる。
【0024】
また、請求項2の発明によれば、系統連系を指示する系統連系指示と自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した1つの信号のみを送出するインターロック手段としてハードウェアインターロックを採用することによってソフトウェアの誤動作等を回避することができる。また、機械的開閉器として電磁開閉器を用いることによって手動操作をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による太陽光発電装置の構成を示す接続図。
【図2】 系統連系を行う場合の動作を説明するフローチャート。
【図3】 自立運転を行う場合の動作を説明するフローチャート。
【図4】 従来の技術による太陽光発電装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…太陽電池パネル
2、4…出力制御装置
3…商用交流電源
5a…電磁開閉器
6a…サーキットブレーカ
11…逆変換装置
111…ゲート制御部
112…インバータ
113…ゲートブロック手段
12…制御信号
13…系統連系指示
14…自立運転指示
15、16、17、18…トランジスタ
21…継電器
21a…継電器21のメーク接点
22…電磁開閉器
22a…電磁開閉器22のメーク接点
23…電磁開閉器
23a…電磁開閉器23のメーク接点
23b…電磁開閉器23のブレーク接点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus that performs system interconnection with a commercial AC power supply.
[0002]
[Prior art]
In-house power generators such as solar power generation as a clean energy source are showing signs of widespread use in recent years because grid interconnection with commercial AC power sources has become possible. In particular, solar power generation does not make noise and has no harmful emissions.
Inverters are used in photovoltaic power generation systems that are connected to commercial AC power supplies, but the “Power” compiled by the Agency for Natural Resources and Energy to protect against accidents in either commercial power supplies or photovoltaic power generation systems. As indicated in the “Guidelines for grid interconnection technical requirements”, it is necessary to provide two mechanical opening / closing points between them, or to perform one mechanical opening / closing point and a gate block of an inverse conversion device. .
[0003]
Moreover, when performing a self-sustaining operation by the output of the reverse conversion device, it is necessary to satisfy one of the following conditions 1) and 2) in order to prevent reverse charging and asynchronous charging to the system.
1) Provide two mechanical opening / closing points, or one mechanical opening / closing point and one manually opening / closing point.
2) Provide a mechanical switching prevention mechanism at the time of system stop, a self-sustained operation transition prevention function at the time of mechanical switching point failure, and an asynchronous switching prevention mechanism at the time of grid connection recovery, along with one mechanical switching point.
[0004]
In the photovoltaic power generator that performs the independent operation by the output of the reverse converter, an
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method, there is a problem that the circuit breaker is manually operated when the grid connection is turned ON / OFF, and the operation becomes complicated because automatic operation is not possible.
[0006]
The present invention has been made under such a background. The above-mentioned condition 2) (one mechanical opening / closing position, together with a mechanism for preventing erroneous input when the system is stopped, and a transition to independent operation when a mechanical opening / closing position fails) An object of the present invention is to provide a solar power generation device that can satisfy an obstruction function and a mechanism for preventing asynchronous charging at the time of grid connection return) and can perform automatic operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0008]
According to the present invention, the reverse conversion device and the commercial AC power source are connected via a single mechanical switch, and the erroneous input prevention mechanism at the time of system stop, which cannot be turned on unless the system voltage is normal, mechanical By providing a function to prevent autonomous operation transition when a switching point failure occurs, and a reverse blocking device that temporarily stops the inverter at the time of grid recovery, it is equipped with an asynchronous charging prevention mechanism that uses gate block means to restart operation. The conditions can be satisfied and the solar power generator can be operated automatically.
[0009]
The invention described in claim 2 is the solar power generation device according to
[0010]
According to the present invention, the hardware interlock is used as an interlock means for sending out only one signal generated first among the grid interconnection instruction for instructing grid interconnection and the independent operation instruction signal for instructing independent operation. By adopting it, it is possible to avoid software malfunctions.
Moreover, manual operation can be eliminated by using an electromagnetic switch as a mechanical switch.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a connection diagram showing a configuration of a photovoltaic power generator according to an embodiment of the present invention.
In this figure, the code |
[0012]
The output control device 2 includes an
Further, the AC power is output to the self-supporting output terminal 24 via the contact a 22a of the
[0013]
The
[0014]
The signal of the
[0015]
The signal of the
[0016]
On the contrary, if the signal of the
Accordingly, the a
[0017]
Next, a more detailed operation will be described according to the flowcharts of FIGS. FIG. 2 is a flowchart for performing grid interconnection, and FIG. 3 is a flowchart for performing independent operation.
[0018]
In step S1 in FIG. 2 (hereinafter simply referred to as S1 etc.), it is determined whether or not there is a control signal for grid connection instruction. If there is no signal, the switch for interconnection is turned off in S6 and the process is terminated. .
The signal of the grid connection instruction in S1 is stopped by the gate block means 113 of FIG. 1 to stop the output of the
If the self-sustained operation signal is output, the
[0019]
In S4, it is determined whether or not the voltage of the commercial AC power supply 3 is normal. If it is normal, the interconnection
[0020]
Next, the operation in the case of performing the independent operation will be described with reference to FIG.
First, in S11, it is determined whether or not there is an independent operation instruction signal. If there is this signal, the process proceeds to a process of determining whether or not there is a grid connection signal in S12. If there is no stand-alone operation instruction in S11, the process proceeds to S16, the self-sustained operation
If there is no grid connection signal in S12 and the
[0021]
Next, in S14, it is determined whether or not the grid connection
If the grid connection
[0022]
The operation of one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.
For example, the present invention is not limited to a system protection device for a solar power generation device, and can also be applied to a grid interconnection device such as a wind power generation device or a gas turbine power generation device.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, the reverse conversion device and the commercial AC power supply are connected via a single mechanical switch, and the erroneous input prevention mechanism at the time of system stop that cannot be input unless the system voltage is normal. By providing a function for preventing the transition to independent operation when a mechanical switching point failure occurs and a mechanism for preventing asynchronous charging by means of a gate block means that restarts the inverter after the reverse conversion device is stopped once the connection is restored, The conditions of the “Guidelines” can be satisfied and the photovoltaic power generator can be operated automatically.
[0024]
Further, according to the invention of claim 2, as the interlock means for sending out only one signal generated first among the signal of the grid connection instruction for instructing the grid connection and the signal of the independent operation instruction for instructing the independent operation. By adopting the hardware interlock, it is possible to avoid software malfunction and the like. Moreover, manual operation can be eliminated by using an electromagnetic switch as a mechanical switch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram illustrating a configuration of a photovoltaic power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation when grid connection is performed.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation in the case of performing an independent operation.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional photovoltaic power generation apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
系統連系開始時の非同期投入を防止するため、前記逆変換装置を一旦停止させた後、再度運転させるゲートブロック手段と、
該ゲートブロック手段による前記逆変換装置の再運転が行われたのち発生する系統連系を指示する系統連系指示と、
自立運転を指示する自立運転指示の信号のうち、最初に発生した1つの信号のみを送出するインターロック手段と、
前記系統連系指示信号が送出され、かつ、前記商用電源系統の電圧が正常であったとき、前記機械的開閉器が閉じて系統連系を開始する系統連系ロック手段と、
前記自立運転指示信号が送出され、かつ、前記機械的開閉器が開かれて系統連系が行われていなかったとき、自立運転を開始する自立運転ロック手段とを設け、
前記インターロック手段は、トランジスタ回路により形成されるハードウェアインターロックであることを特徴とする系統保護装置。DC power obtained by solar cells is converted into AC power by an inverter, and a grid connection function for performing grid connection with a commercial power supply system via one mechanical switch, and independent operation by the output of the inverter In the solar cell power generator having a function,
In order to prevent asynchronous charging at the start of grid connection, after temporarily stopping the reverse conversion device, gate block means for operating again,
A grid interconnection instruction that indicates a grid interconnection that occurs after the re-operation of the inverse converter by the gate block means;
Interlock means for sending out only one signal generated first among the signals of the independent operation instruction for instructing the independent operation;
When the grid connection instruction signal is sent and the voltage of the commercial power system is normal, the grid connection locking means for closing the mechanical switch and starting the grid connection;
When the autonomous operation instruction signal is sent, and when the mechanical switch is opened and grid interconnection is not performed, an autonomous operation locking means for starting autonomous operation is provided ,
The system protection apparatus , wherein the interlock means is a hardware interlock formed by a transistor circuit .
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