JP5630047B2 - Isolated operation detection device, distributed power supply device, grid interconnection system, isolated operation detection method, and grid interconnection control method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば太陽光発電機、燃料電池発電機、ガスエンジン発電機、風力発電機や水力発電機等の分散型発電源(単に「発電源」とも呼ぶ)と系統電源(商用電源)間に配置され、前記発電源の系統連系運転中に、前記発電源の単独運転を検出する単独運転検出装置、および該単独運転検出装置を備える分散型電源装置に関する。 The present invention, for example, between a solar power generator, a fuel cell generator, a gas engine generator, a wind power generator, a hydroelectric generator, etc., and a distributed power source (also simply referred to as “power source”) and a system power source (commercial power source). And an isolated operation detection device that detects an isolated operation of the generated power source during a grid-connected operation of the generated power source, and a distributed power supply device including the isolated operation detection device.
近年では、一般電力需用家の家屋に設置した太陽電池などの分散型発電源を、インバータを介して既存の電力系統(商用電力系統)と連系し、分散型発電源の発電量が家屋の電力利用量を越えた場合の余剰電力は系統側に送電(逆潮流)して電力会社に買い取ってもらい、発電源の発電量が家屋の電力利用量を下回った場合の不足電力は系統側からの電力供給で賄うという系統連系システムの普及が進んでいる。 In recent years, a distributed power source such as a solar cell installed in a house of a general power consumer is connected to an existing power system (commercial power system) via an inverter, and the amount of power generated by the distributed power source is increased. The surplus power when the power usage exceeds the power usage of the power source is transmitted to the grid side (reverse power flow) and purchased by the power company. The grid-connected system, which is covered by the power supply from the country, is spreading.
このような系統連系システムにおいては、系統側の事故停電時や作業停電時など、系統電源からの電力供給が停止した場合に、分散型発電源によって配電線が逆充電されることに起因して感電や配電設備の破損などの可能性があるため、系統連系しているインバータの単独運転を検出した際に、系統とインバータとの連系を切断することで安全性を確保している。なお、インバータや当該インバータの制御装置、系統連系を切断するためのリレー装置など、分散型の発電源を系統連系するために必要な各種装置をオール・イン・ワンで収容するものをパワーコンディショナと呼び、1台の発電源に対して1台のパワーコンディショナが家屋の所定位置に配置されることが一般的である。また、太陽電池等の分散型発電源とパワーコンディショナとを含めて、分散型電源装置と呼ぶ。 In such a grid-connected system, when the power supply from the grid power supply stops, such as during an accidental power outage or work blackout on the system side, the distribution line is reversely charged by the distributed power source. Because of the possibility of electric shock or damage to power distribution equipment, safety is ensured by disconnecting the grid and inverter when the independent operation of the grid-connected inverter is detected. . In addition, an inverter, a control device for the inverter, a relay device for disconnecting the grid connection, and the like that can accommodate all types of devices necessary for grid connection of distributed power sources are all-in-one. It is generally called a conditioner, and one power conditioner is generally arranged at a predetermined position in a house with respect to one power generation source. Further, a distributed power source including a distributed power source such as a solar cell and a power conditioner is referred to as a distributed power device.
運転検出方法は、受動的方式と能動的方式とに大別される。受動的方式とは、連系運転時から単独運転時に移行する際の連系点における電圧波形や位相、周波数などの変化を捉えることで単独運転を検出する方式である。単独運転検出方法には、例えば「電圧位相跳躍検出方式」や「周波数変化率検出方式」、「3次高調波電圧歪急増検出方式」などがある。「電圧位相跳躍検出方式」は、単独運転移行時に発電出力と負荷の不平衡による電圧位相の急変を検出する方式である。「周波数変化率検出方式」は、単独運転の発生の前後における供給電力と負荷の不平衡による周波数の変化を検出するものである。「3次高調波電圧歪急増検出方式」は、インバータ(逆変換装置)に電流制御形を用い、単独運転移行時に変圧器に依存する3次高調波電圧の急増を検出する方式である。 The driving detection method is roughly classified into a passive method and an active method. The passive method is a method of detecting an isolated operation by capturing changes in the voltage waveform, phase, frequency, etc. at the connection point when shifting from the connected operation to the isolated operation. Examples of the isolated operation detection method include a “voltage phase jump detection method”, a “frequency change rate detection method”, and a “third harmonic voltage distortion rapid increase detection method”. The “voltage phase jump detection method” is a method for detecting a sudden change in voltage phase due to an imbalance between the power generation output and the load at the time of shifting to a single operation. The “frequency change rate detection method” detects a change in frequency due to an imbalance between the supplied power and the load before and after the occurrence of an isolated operation. The “third-order harmonic voltage distortion rapid increase detection method” is a method that uses a current control type inverter (inverse conversion device) to detect a rapid increase in the third-order harmonic voltage that depends on the transformer when shifting to an independent operation.
一方、能動的方式とは、積極的に分散型電源装置から系統側へ変動要素(無効電力、周波数等)を与えて、それら変動要素による連系点の変化(電圧波形や周波数等の変化)が単独運転時に大きく現れるようにすることで単独運転を検出する方式である。能動的方式には、例えば「周波数シフト方式」や「無効電力変動方式」、「高調波重畳方式」などがある。このうち、「周波数シフト方式」は、インバータの内部発信器等に周波数バイアスを与えておき、単独運転移行時に表れる周波数変化を検出する方式である。「無効電力変動方式」は、発電出力に周期的な無効電力変動を与えておき、単独運転移行時に表れる電圧変動等を検出する方式である。「高調波重畳方式」は、分散型電源装置の出力に基準となる高調波を重畳する方式である。 On the other hand, the active method positively gives fluctuation elements (reactive power, frequency, etc.) from the distributed power supply to the system side, and changes in interconnection points (changes in voltage waveform, frequency, etc.) due to these fluctuation elements This is a method for detecting an isolated operation by making the value appear largely during isolated operation. Examples of the active method include “frequency shift method”, “reactive power fluctuation method”, and “harmonic superposition method”. Among these, the “frequency shift method” is a method in which a frequency bias is applied to an internal transmitter of an inverter and the like, and a frequency change that appears at the time of shifting to an independent operation is detected. The “reactive power fluctuation method” is a system in which a periodic reactive power fluctuation is given to a power generation output, and a voltage fluctuation or the like that appears at the time of shifting to an independent operation is detected. The “harmonic superposition method” is a method of superimposing a reference harmonic on the output of the distributed power supply device.
このうち、無効電力変動方式は、発電源の発電出力に周期的な無効電力変動を与えておき、単独運転移行時に現れる周期的な電圧変動や周波数変動を検出する方式である。この無効電力変動方式については、高圧連系用インバータ(数百kW級)が小中学校等に施設される数も増えており、今後は、無効電力変動方式が用いられることが多いと考えられる。しかしながら、系統に複数の分散型電源装置を連系する場合、各分散型電源装置の単独運転を検出するための外乱信号が相互干渉を起こし、検出感度を低下させ、単独運転を検出することができなくなる恐れがある。 Among these, the reactive power fluctuation method is a system that gives periodic reactive power fluctuations to the power generation output of the power generation source, and detects periodic voltage fluctuations and frequency fluctuations that appear during the transition to isolated operation. With regard to this reactive power fluctuation method, the number of high-voltage interconnection inverters (several hundred kW class) installed in elementary and junior high schools is increasing, and it is considered that the reactive power fluctuation method will often be used in the future. However, when a plurality of distributed power supply devices are connected to the system, disturbance signals for detecting the isolated operation of each distributed power supply device may cause mutual interference, lower detection sensitivity, and detect isolated operation. There is a risk that it will not be possible.
これを解決するため、各分散型電源装置を有線で接続するか、あるいは、電波時計信号、AM/FMラジオの時刻信号、テレビ信号、GPS信号、電話回線の時刻信号、インターネットや電力線通信の同期信号を用いて、干渉を起こさない様、同期させる技術がある(特許文献1を参照)。 In order to solve this, each distributed power supply is connected by wire, or a radio clock signal, AM / FM radio time signal, TV signal, GPS signal, telephone line time signal, Internet and power line communication synchronization There is a technique for synchronizing signals so as not to cause interference (see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に記載の単独運転検出装置では、予め各分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)の周期が既知でない場合は、能動信号の同期を取ることができないという問題がある。さらに、何らかの通信回線や受信装置が必要なため設備コストが高くなり、分散型電源装置の普及を阻害させる要因ともなる。
However, in the isolated operation detection device described in
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、電力系統に連系する各分散型電源装置の能動信号(無効電力変動信号)の変動周期が既知でない場合においても、各分散型電源装置から出力される能動信号を同期させて相互干渉を回避し、分散型電源装置における単独運転の発生を検出することができる、単独運転検出装置、分散型電源装置、系統連系システム、単独運転検出方法、及び系統連系制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and the object of the present invention is even when the fluctuation period of the active signal (reactive power fluctuation signal) of each distributed power supply device linked to the power system is not known. The isolated operation detection device, the distributed power supply, the system connection, which can detect the occurrence of isolated operation in the distributed power supply device by synchronizing the active signals output from each distributed power supply device to avoid mutual interference An object of the present invention is to provide a system system, an isolated operation detection method, and a system interconnection control method.
(1)本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の単独運転検出装置は、分散型電源装置の系統連系に用いられる単独運転検出装置であって、前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出する検出部と、前記電圧情報に基づいて、無効電力変動による前記連系点の周波数と電圧のいずれか1つ以上の変化を判定し、前記分散型電源装置が単独運転状態にあることを検出する判定部と、を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、能動信号(無効電力変動信号)が系統電圧を変動させることに着目し、これを各分散型電源装置に設置した単独運転検出装置で検出し、無効電力変動による連系点の周波数と電圧の変化を判定し、分散型電源装置(例えば、インバータ)が単独運転状態にあることを検出する。
これにより、系統に連系する各分散型電源装置の能動信号(無効電力変動信号)の変動周期が既知でない場合においても、各分散型電源装置から出力される能動信号による相互干渉を回避して、分散型電源装置における単独運転の発生を検出することができる。
また、本発明の単独運転検出装置は、前記検出部によって検出された電圧情報における電圧変動の大きさが、予め定められる第1基準レベル以上であると判定された場合、当該電圧変動に同期するように無効電力を変動させる能動信号を前記系統に注入する制御部と、を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、検出された電圧変動の大きさが第1基準レベル以上であると判定された場合に、当該電圧変動に同期するように能動信号(無効電力変動信号)を注入する。
これにより、検出された電圧変動の大きさが第1基準レベル以上である場合に、この単の電圧変動に同期して能動信号(無効電力変動信号)を注入することができる。
また、前記検出部は、起動時に前記連系点の電圧を検出し、予め定められる所定の周期の範囲に含まれる、ある周期の電圧変動情報を抽出することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、起動時に連系点の電圧(連系点電圧)を検出し、ある周期の電圧変動情報を抽出する。この電圧変動情報の抽出には、例えば、バンドパスフィルタやFFT、DFT等を使用する。
これにより、連系点電圧から、予め定められる所定の範囲に含まれる周期の電圧変動情報を抽出することができる。
(1) The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the isolated operation detection device of the present invention is an isolated operation detection device used for grid connection of a distributed power supply device. A detection unit that detects voltage information based on the voltage at the connection point that connects the power supply device to the system, and at least one of the frequency and voltage at the connection point due to reactive power fluctuations based on the voltage information And a determination unit that determines that the distributed power supply device is in a single operation state.
With such an isolated operation detection device, pay attention to the fact that the active signal (reactive power fluctuation signal) fluctuates the system voltage, and this is detected by the isolated operation detection device installed in each distributed power supply device. A change in the frequency and voltage of the interconnection point due to the fluctuation is determined, and it is detected that the distributed power supply device (for example, an inverter) is in a single operation state.
As a result, even when the fluctuation period of the active signal (reactive power fluctuation signal) of each distributed power supply device connected to the system is not known, mutual interference due to the active signal output from each distributed power supply device is avoided. The occurrence of an isolated operation in the distributed power supply device can be detected.
The isolated operation detection device of the present invention is synchronized with the voltage fluctuation when it is determined that the magnitude of the voltage fluctuation in the voltage information detected by the detection unit is equal to or higher than a predetermined first reference level. And a control unit for injecting an active signal for changing the reactive power into the system.
With such an isolated operation detection device, when it is determined that the detected voltage fluctuation is greater than or equal to the first reference level, an active signal (reactive power fluctuation signal) is synchronized with the voltage fluctuation. Inject.
Thereby, when the magnitude of the detected voltage fluctuation is equal to or higher than the first reference level, an active signal (reactive power fluctuation signal) can be injected in synchronization with this single voltage fluctuation.
Further, the detection unit detects a voltage at the interconnection point at the time of activation, and extracts voltage fluctuation information having a certain period included in a predetermined period range.
With such an independent operation detection device, the voltage at the connection point (connection point voltage) is detected at the time of startup, and voltage fluctuation information in a certain cycle is extracted. For example, a band pass filter, FFT, DFT, or the like is used for extracting the voltage fluctuation information.
Thereby, the voltage fluctuation information of the period included in the predetermined range defined beforehand can be extracted from the interconnection point voltage.
(2)また、本発明の単独運転検出装置は、前記検出部は、前記検出された電圧情報に基づいて常時電圧変動を検出する電圧変動検出部と、前記検出された常時電圧変動に基づいて、前記系統に無効電力を変動させる信号として供給する能動信号の周期と位相を推定する位相・周期推定部と、を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、系統の常時電圧変動を検出し、この系統の常時電圧変動から能動信号(無効電力変動信号)の位相と周期を推定する。これにより、系統の常時電圧変動から能動信号の周期と位相を抽出することができる。
さらに、本発明の単独運転検出装置は、前記位相・周期推定部は、前記連系点の電圧情報からフィルタ処理を行って前記検出された常時電圧変動の周期と位相を推定することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、連系点の電圧情報からフィルタ処理を行って電圧変動の周期と位相を推定するようにしたので、これにより、系統の常時電圧変動から前記系統に連系されている他の分散型電源装置の能動信号を容易に抽出することができる。
また、本発明の単独運転検出装置は、前記推定された位相と周期に基づいて、前記検出部により検出される常時電圧変動と同期するように、前記系統に供給する能動信号を生成させる制御部と、前記制御部からの指令に応じて生成する前記能動信号を供給する変換部と、を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、制御部は、判定部により検出された能動信号(無効電力変動信号)の位相と周期に基づいて、該検出された能動信号(無効電力変動信号)と同期するように系統に供給する能動信号を生成する。変換部は、この指令信号に応じた能動信号を系統に供給する。
これにより、系統の能動信号(無効電力変動信号)と同期するようにして、系統に能動信号を供給することができる。
(2) Further, in the isolated operation detection device of the present invention, the detection unit is based on the voltage fluctuation detection unit that detects the voltage fluctuation constantly based on the detected voltage information, and the detected constant voltage fluctuation. And a phase / period estimator for estimating a period and a phase of an active signal supplied as a signal for changing reactive power to the system.
With such an isolated operation detection device, a continuous voltage fluctuation of the system is detected, and the phase and period of the active signal (reactive power fluctuation signal) are estimated from the continuous voltage fluctuation of the system. Thereby, the period and phase of the active signal can be extracted from the constant voltage fluctuation of the system.
Furthermore, the isolated operation detection device of the present invention is characterized in that the phase / period estimation unit estimates the period and phase of the detected constant voltage fluctuation by performing a filtering process from the voltage information of the interconnection point. To do.
In such an isolated operation detection device, since the filtering process is performed from the voltage information at the interconnection point to estimate the cycle and phase of the voltage fluctuation, this allows the continuous voltage fluctuation of the grid to be linked to the grid. It is possible to easily extract the active signals of other distributed power supply devices.
Further, the isolated operation detection device of the present invention is a control unit that generates an active signal to be supplied to the system so as to synchronize with a constant voltage fluctuation detected by the detection unit based on the estimated phase and period. And a conversion unit that supplies the active signal generated in response to a command from the control unit.
In such an isolated operation detection device, the control unit is configured to detect the active signal (reactive power fluctuation signal) and the detected active signal (reactive power fluctuation signal) based on the phase and period of the active signal (reactive power fluctuation signal) detected by the determination unit. An active signal is generated to be supplied to the system so as to be synchronized. The conversion unit supplies an active signal corresponding to the command signal to the system.
Thus, the active signal can be supplied to the system in synchronization with the active signal (reactive power fluctuation signal) of the system.
(3)また、本発明の単独運転検出装置は、前記電圧変動検出部は、前記系統に連系させる連系点における、前記常時電圧変動を検出することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、電圧変動検出部は、系統との連系点の常時電圧変動を検出するようにしたので、これにより、系統の常時電圧変動を検出し、この系統の常時電圧変動から前記系統に連系されている他の分散型電源装置の能動信号(無効電力変動信号)の位相と周期を推定することができる。
(3) Moreover, the isolated operation detection apparatus of this invention is characterized by the said voltage fluctuation | variation detection part detecting the said constant voltage fluctuation | variation in the connection point connected with the said system | strain.
In such an isolated operation detection device, the voltage fluctuation detection unit detects a constant voltage fluctuation at the connection point with the system, and thereby detects a continuous voltage fluctuation of the system, The phase and period of the active signal (reactive power fluctuation signal) of another distributed power supply device linked to the system can be estimated from the constant voltage fluctuation.
(4)また、本発明の単独運転検出装置は、前記位相・周期推定部は、前記連系点の電圧情報からフィルタ処理を行って前記検出された常時電圧変動の周期と位相を推定することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、連系点の電圧情報からフィルタ処理を行って電圧変動の周期と位相を推定するようにしたので、これにより、系統の常時電圧変動から前記系統に連系されている他の分散型電源装置の能動信号を容易に抽出することができる。
(4) Further, in the isolated operation detection device of the present invention, the phase / period estimation unit estimates the period and phase of the detected constant voltage fluctuation by performing a filtering process from the voltage information of the interconnection point. It is characterized by.
In such an isolated operation detection device, since the filtering process is performed from the voltage information at the interconnection point to estimate the cycle and phase of the voltage fluctuation, this allows the continuous voltage fluctuation of the grid to be linked to the grid. It is possible to easily extract the active signals of other distributed power supply devices.
(6)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、前記常時電圧変動の変動幅が所定の閾値より大きな値となるように、注入する前記能動信号の位相を調整する
ことを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、制御部が、分散型電源装置の単独運転状態の判定が可能になる大きさの能動信号(無効電力変動信号)を系統に入力するように調整するので、これにより、単独運転検出を確実に行うことができる。
(6) Further, in the isolated operation detection device of the present invention, the control unit adjusts the phase of the active signal to be injected so that the fluctuation range of the constant voltage fluctuation is larger than a predetermined threshold value. Features.
With such an isolated operation detection device, the control unit adjusts so that an active signal (reactive power fluctuation signal) having a magnitude that enables determination of the isolated operation state of the distributed power supply device is input to the system. Thus, the isolated operation can be reliably detected.
(7)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、所定の振幅の前記能動信号(無効電力変動信号)を、前記推定された位相との位相差が無くなるように注入させることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、制御部が、所定の振幅の能動信号(無効電力変動信号)を、系統の電圧変動から推定された位相との位相差が無くなるように注入させる。これにより、他の分散型電源装置が注入する能動信号(無効電力変動信号)との相互干渉が生じることを回避することができる。
(7) In the isolated operation detection device of the present invention, the control unit causes the active signal (reactive power fluctuation signal) having a predetermined amplitude to be injected so that a phase difference from the estimated phase is eliminated. It is characterized by.
In such an isolated operation detection device, the control unit causes an active signal (reactive power fluctuation signal) having a predetermined amplitude to be injected so that there is no phase difference from the phase estimated from the voltage fluctuation of the system. Thereby, it is possible to avoid the occurrence of mutual interference with an active signal (reactive power fluctuation signal) injected by another distributed power supply device.
(8)また、本発明の単独運転検出装置は、前記検出された連系点の常時電圧変動の変動幅が、最大の値を示す場合の前記位相を初期位相とすることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、前記推定した他分散型電源装置の無効電力信号の位相θの初期値を基に、ある一定の大きさの能動信号(無効電力変動信号)を、位相を変化してスキャンするように注入して行く。そして、連系点の電圧変動の変動幅が最大になる位相が推定位相と近傍であると推定する。その後、所定の振幅の能動信号(無効電力変動信号)を、推定された位相(初期位相)との位相差が無くなるように注入する。これにより、他の分散型電源装置が注入する能動信号(無効電力変動信号)との相互干渉が生じることを回避することができる。
(8) Further, the isolated operation detection device of the present invention is characterized in that the phase when the fluctuation range of the constant voltage fluctuation of the detected interconnection point shows the maximum value is the initial phase.
In such an isolated operation detection device, based on the estimated initial value of the phase θ of the reactive power signal of the other distributed power supply, an active signal (reactive power fluctuation signal) having a certain magnitude is converted into a phase. Change the injection to scan. Then, it is estimated that the phase at which the fluctuation range of the voltage fluctuation at the interconnection point is maximum is close to the estimated phase. Thereafter, an active signal (reactive power fluctuation signal) having a predetermined amplitude is injected so that the phase difference from the estimated phase (initial phase) is eliminated. Thereby, it is possible to avoid the occurrence of mutual interference with an active signal (reactive power fluctuation signal) injected by another distributed power supply device.
(9)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、前記連系点の常時電圧変動の変動幅が、予め定められる複数の位相において、最大の値を示す場合の前記位相を前記初期位相とする。
このような単独運転検出装置であれば、前記推定した他分散型電源装置の能動信号(無効電力変動信号)の位相θの初期値を基に、ある一定の大きさの能動信号(無効電力変動信号)を、予め定めた複数の位相により、能動信号の位相を変化してスキャンするように注入して行く。そして、連系点の常時電圧変動の変動幅が最大になる位相が推定位相の近傍であると推定する。その後、所定の振幅の能動信号(無効電力変動信号)を、推定された位相(初期位相)との位相差が無くなるように注入させる。これにより、他の分散型電源装置が注入する能動信号(無効電力変動信号)との相互干渉が生じることを回避することができる。
(9) In addition, in the isolated operation detection device of the present invention, the control unit determines the phase when the fluctuation range of the constant voltage fluctuation at the interconnection point shows a maximum value in a plurality of predetermined phases. The initial phase is assumed.
In such an isolated operation detection device, an active signal (reactive power fluctuation) having a certain magnitude is determined based on the initial value of the phase θ of the estimated active signal (reactive power fluctuation signal) of the other distributed power supply device. The signal) is injected so as to scan by changing the phase of the active signal according to a plurality of predetermined phases. Then, it is estimated that the phase where the fluctuation width of the constant voltage fluctuation at the interconnection point is the maximum is in the vicinity of the estimated phase. Thereafter, an active signal (reactive power fluctuation signal) having a predetermined amplitude is injected so that there is no phase difference from the estimated phase (initial phase). Thereby, it is possible to avoid the occurrence of mutual interference with an active signal (reactive power fluctuation signal) injected by another distributed power supply device.
(10)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、前記初期位相の前記推定された位相に対する偏差が、予め定められる所定の範囲内にあることを判定することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、長時間経過後、他分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)の位相がずれる等により、常時電圧変動の変動幅が当初の値から減少する場合が考えられる。この対策として、現在の他分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)の位相(初期位相)と、前回推定した推定位相との偏差が所定の範囲内であるか否かを検出する。
これにより、他分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)の位相と、自分散型電源装置が注入する能動信号(無効電力変動信号)との位相差を少なくすることができる。
(10) Further, the independent operation detecting apparatus of the present invention, the control unit, the deviation with respect to the estimated phase of the initial phase, and judging to be within a predetermined range defined in advance .
In such an isolated operation detection device, the fluctuation range of the constant voltage fluctuation is the initial value due to, for example, the phase of the active signal (reactive power fluctuation signal) injected from another distributed power supply device after a long time has passed. It may be possible to decrease from As a countermeasure, whether or not the deviation between the phase (initial phase) of the active signal (reactive power fluctuation signal) injected from the current other distributed power supply device and the estimated phase estimated in the previous time is within a predetermined range is determined. To detect.
Thereby, the phase difference between the active signal (reactive power fluctuation signal) injected from the other distributed power supply apparatus and the active signal (reactive power fluctuation signal) injected by the self-distributed power supply apparatus can be reduced. .
(11)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、前記初期位相の前記推定された位相に対する偏差が、予め定められる所定の範囲にないと判定された場合、前記偏差が小さくなるように、前記初期位相の値を補正する。
このような単独運転検出装置であれば、長時間経過後、位相がずれる等により、常時電圧変動の変動幅が当初の値から減少する場合が考えられる。この対策として、制御部は、現在の推定された位相と、初期位相との偏差が所定の範囲内でない場合は、初期位相の推定手順を再度行い、偏差を補正する。
これにより、他分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)の位相と、自分散型電源装置が注入する能動信号(無効電力変動信号)との位相差を少なくすることができる。
(11) Further, the independent operation detecting apparatus of the present invention, the control unit, the deviation with respect to the estimated phase of the initial phase, when it is determined that there is no the predetermined range defined in advance, the deviation is small Thus, the value of the initial phase is corrected.
With such an isolated operation detection device, it is conceivable that the fluctuation range of the voltage fluctuation always decreases from the initial value due to a phase shift after a long time. As a countermeasure, the control unit, if the phase of the current estimate, the deviation between the initial phase is not within the predetermined range, performs estimation procedure of the initial phase again, to correct the deviation.
Thereby, the phase difference between the active signal (reactive power fluctuation signal) injected from the other distributed power supply apparatus and the active signal (reactive power fluctuation signal) injected by the self-distributed power supply apparatus can be reduced. .
(12)また、前記制御部は、前記常時電圧変動の変動幅が、予め定められた基準比率より低下した場合は、前記初期位相の設定を再び行わせることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、長時間経過後、位相がずれる等により、常時電圧変動の変動幅が当初の値から減少する場合が考えられる。この対策として、制御部は、当初の変動幅から一定の値の低下(例えば70%以下)となった場合は、再度、初期位相の推定手順を行う再度行う。
これにより、他分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)の位相と、自分散型電源装置が注入する能動信号(無効電力変動信号)との位相差を少なくすることができる。
(12) Further, the control unit causes the initial phase to be set again when the fluctuation range of the constant voltage fluctuation is lower than a predetermined reference ratio.
With such an isolated operation detection device, it is conceivable that the fluctuation range of the voltage fluctuation always decreases from the initial value due to a phase shift after a long time. As a countermeasure, the control unit performs the initial phase estimation procedure again when the value drops by a certain value (for example, 70% or less) from the initial fluctuation range.
Thereby, the phase difference between the active signal (reactive power fluctuation signal) injected from the other distributed power supply apparatus and the active signal (reactive power fluctuation signal) injected by the self-distributed power supply apparatus can be reduced. .
(13)また、前記制御部は、注入する無効電力変動量により、前記常時電圧変動の変動幅が予め定められた閾値より大きくなる場合には、前記検出した能動信号の振幅より、前記生成する能動信号の振幅を小さくするように制御する。
このような単独運転検出装置であれば、自分散型電源装置が注入する無効電力変動量により常時の電圧変動が大きくなり、電力品質の低下が懸念される場合がある。これを回避するために、検出した能動信号(無効電力変動信号)の振幅より、生成する能動信号(無効電力変動信号)の振幅を小さくするように制御する。
これにより、系統連系時の常時電圧変動が大きくなりすぎ、系統に悪影響(例えば、フリッカーが生じる等)を与えることを回避することができる。
(13) Further, when the fluctuation range of the constant voltage fluctuation is larger than a predetermined threshold due to the amount of fluctuation of the reactive power to be injected, the control unit generates the generation based on the detected active signal amplitude. Control to reduce the amplitude of the active signal.
With such an independent operation detection device, there is a concern that the normal voltage fluctuation increases due to the amount of reactive power fluctuation injected by the self-distributed power supply device, and the power quality may be degraded. In order to avoid this, the amplitude of the generated active signal (reactive power fluctuation signal) is controlled to be smaller than the amplitude of the detected active signal (reactive power fluctuation signal).
As a result, it is possible to avoid that the voltage fluctuation at the time of grid connection becomes excessively large and adversely affects the grid (for example, flicker occurs).
(14)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、前記単独運転状態に移行して、予め定められた基準値以上の周波数偏差が検出された場合、前記生成する能動信号の振幅を大きくするように制御することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、常時は、他分散型電源装置の能動信号をマスター信号(やや強めの信号)、自分散型電源装置はスレーブ信号(弱めの信号)とする。そして、単独運転に移行した結果、周波数偏差が微少ながら発生した場合、例えば|Δf |≧0.05[Hz]となったときに、自分散型電源装置の能動信号を増大する。
これにより、系統連系時の常時電圧変動を抑えることができる。また、単独運転の発生時には、これを確実に検知できるようになる。
(14) Further, in the isolated operation detection device according to the present invention, when the control unit shifts to the isolated operation state and a frequency deviation equal to or greater than a predetermined reference value is detected, the generated active signal Control is performed to increase the amplitude.
In such an isolated operation detection device, the active signal of the other distributed power supply device is always a master signal (a slightly stronger signal), and the self-distributed power supply device is a slave signal (a weak signal). As a result of shifting to the single operation, when the frequency deviation is small, for example, when | Δf | ≧ 0.05 [Hz], the active signal of the self-distributed power supply device is increased.
Thereby, the voltage fluctuation at the time of grid connection can be suppressed. In addition, when an isolated operation occurs, this can be reliably detected.
(15)また、本発明の単独運転検出装置は、前記常時電圧変動の大きさが、予め定められる第1基準レベルに満たないと判定された場合、他の分散型電源装置が起動していないと判定し、予め定められた一定の振幅値の能動信号(無効電力変動信号)を注入することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、検出した常時電圧変動の大きさが、第1基準レベルよりも小さい場合、他の分散型電源装置が起動していないと判定し、予め定められた一定の振幅値の能動信号(無効電力変動信号)を注入する。
これにより、系統連系点で他分散型電源装置からの能動信号(無効電力変動信号)の注入が行われていないことを判定して、自分散型電源装置から系統に能動信号(無効電力変動信号)を注入することができる。
(15) Further, in the isolated operation detection device of the present invention, when it is determined that the magnitude of the constant voltage fluctuation does not satisfy the predetermined first reference level, other distributed power supply devices are not activated. And an active signal (reactive power fluctuation signal) having a predetermined constant amplitude value is injected.
In such an isolated operation detection device, when the magnitude of the detected constant voltage fluctuation is smaller than the first reference level, it is determined that the other distributed power supply device is not activated, and is set to a predetermined constant. An active signal (reactive power fluctuation signal) having an amplitude value of is injected.
As a result, it is determined that the active signal (reactive power fluctuation signal) is not injected from the other distributed power supply at the grid connection point, and the active signal (reactive power fluctuation) is transmitted from the self-distributed power supply to the system. Signal) can be injected.
(17)また、本発明の単独運転検出装置は、制御部は、前記常時電圧変動の大きさが前記第1基準レベル以上であると判定された場合、当該常時電圧変動に同期するように無効電力を変動させる能動信号を前記系統に注入することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、検出された常時電圧変動の大きさが第1基準レベル以上であると判定された場合に、当該常時電圧変動に同期するように能動信号(無効電力変動信号)を注入する。
これにより、検出された常時電圧変動の大きさが第1基準レベル以上である場合に、この単の電圧変動に同期して能動信号(無効電力変動信号)を注入することができる。
(17) Further, the independent operation detecting apparatus of the present invention, as the control unit, when the size of the previous SL always voltage fluctuation is determined to be the first reference level or more, synchronized to the constantly voltage variation An active signal for changing reactive power is injected into the system.
With such an isolated operation detection device, when it is determined that the detected constant voltage fluctuation is greater than or equal to the first reference level, an active signal (reactive power fluctuation) is synchronized with the constant voltage fluctuation. Signal).
Thereby, when the detected magnitude of the constant voltage fluctuation is equal to or higher than the first reference level, an active signal (reactive power fluctuation signal) can be injected in synchronization with this single voltage fluctuation.
(18)また、本発明の単独運転検出装置は、前記制御部は、前記能動信号を注入する際に、前記注入する能動信号の位相を保持した上で、前記注入する能動信号の振幅を徐々に増加させ、常時電圧変動の大きさが前記第1基準レベルよりも高い第2基準レベル(電力品質上許されるレベル)以下となる範囲で、一定振幅に固定する。 このような単独運転検出装置であれば、能動信号(無効電力変動信号)の注入にあたっては、能動信号(無効電力変動信号)の振幅を徐々に増加させ、連系点における電圧変動レベルが電力品質上許されるあるレベル(レベル2)以下になる範囲で、一定振幅に固定する。
これにより連系点電圧の常時電圧変動を、電力品質上許されるあるレベルに抑えることができる。
(18) In the isolated operation detection device of the present invention, when the control unit injects the active signal, the control unit gradually maintains the phase of the active signal to be injected and gradually increases the amplitude of the active signal to be injected. It is increased to the extent that the magnitude of the always-on voltage fluctuation is less than the second reference level higher than the first reference level (the level permitted on power quality), is fixed to a constant amplitude. With such an isolated operation detection device, when the active signal (reactive power fluctuation signal) is injected, the amplitude of the active signal (reactive power fluctuation signal) is gradually increased, and the voltage fluctuation level at the interconnection point is the power quality. The amplitude is fixed to a certain level within a range that is below a certain allowable level (level 2).
Thereby, the constant voltage fluctuation of the interconnection point voltage can be suppressed to a certain level allowed in terms of power quality.
(19)また、本発明の単独運転検出装置は、前記注入する能動信号の振幅が前記一定振幅に固定された状態で、前記常時電圧変動の大きさが前記第2基準レベルよりも高い第3基準レベルを超えたことが検出された場合、前記単独運転状態であると判定することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、能動信号(無効電力変動信号)の振幅が固定された状態で、電圧変動レベルがあるレベル(第3基準レベル)を超えれば単独運転を検出する。
これにより、系統に注入された能動信号(無効電力変動信号)の振幅の変化を検出して、単独運転の発生を容易に検出することができる。
(19) In the isolated operation detection device according to the present invention, in a state where the amplitude of the active signal to be injected is fixed to the constant amplitude, the magnitude of the constant voltage fluctuation is higher than the second reference level. When it is detected that the reference level has been exceeded, it is determined that the single operation state is set.
With such an isolated operation detection device, an isolated operation is detected if the voltage fluctuation level exceeds a certain level (third reference level) in a state where the amplitude of the active signal (reactive power fluctuation signal) is fixed.
Thereby, the change of the amplitude of the active signal (reactive power fluctuation signal) injected into the system can be detected, and the occurrence of the isolated operation can be easily detected.
(20)また、本発明の単独運転検出装置は、前記常時電圧変動の大きさが前記第2基準レベルよりも高い第3基準レベルを超えたことが検出された場合、前記能動信号の振幅を増加させ、前記第3基準レベルよりも高い第4基準レベルを超えたことが検出された場合、前記単独運転状態であると判定することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、能動信号(無効電力変動信号)の振幅が固定された状態で、電圧変動レベルがあるレベル(第3基準レベル)を超えれば単独運転を検出し、能動信号(無効電力変動信号)の振幅を増加させ、さらにあるレベル(第4基準レベル)を超えれば単独運転を検出する。
これにより、単独運転が発生したことを、より確実に検知できる。
(20) In addition, the isolated operation detection device of the present invention detects the amplitude of the active signal when it is detected that the magnitude of the constant voltage fluctuation exceeds a third reference level higher than the second reference level. When it is detected that the fourth reference level that is higher than the third reference level is exceeded, it is determined that the vehicle is in the single operation state.
With such an isolated operation detection device, the isolated signal is detected when the amplitude of the active signal (reactive power fluctuation signal) is fixed and the voltage fluctuation level exceeds a certain level (third reference level). When the amplitude of the signal (reactive power fluctuation signal) is increased and further exceeds a certain level (fourth reference level), the isolated operation is detected.
Thereby, it can detect more reliably that the independent operation generate | occur | produced.
(21)また、本発明の単独運転検出装置は、前記起動時の能動信号を注入する前に、既に当該周期の常時電圧変動の大きさが前記第2基準レベル以上であれば、前記能動信号は注入しないことを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、起動時の能動信号の注入前に既に当該周期の電圧変動レベルが第2基準レベル以上であれば、能動信号は注入しない。
これにより、連系点電圧の常時電圧変動を、電力品質上許されるあるレベルに抑えることができる。
(21) In addition, the independent operation detection device according to the present invention may include the active signal if the constant voltage fluctuation of the period is already greater than or equal to the second reference level before injecting the activation active signal. Is characterized by not injecting.
In such an isolated operation detection device, if the voltage fluctuation level in the cycle is already equal to or higher than the second reference level before injection of the active signal at the time of activation, the active signal is not injected.
Thereby, the continuous voltage fluctuation of the connection point voltage can be suppressed to a certain level permitted in power quality.
(22)また、本発明の単独運転検出装置は、前記常時電圧変動の大きさが、前記第2基準レベルを下回った場合、前記能動信号の注入を開始することを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、起動時の能動信号を注入する前に既に当該周期の電圧変動レベルが第2基準レベル以上であれば、能動信号は注入しない。ただし、絶えず電圧変動レベルを監視し、第2基準レベルを下回ったときに、能動信号(無効電力変動信号)の注入を開始する。
これにより、連系点電圧の常時電圧変動を、電力品質上許されるあるレベルに抑えることができる。
(22) The isolated operation detection device of the present invention is characterized in that the injection of the active signal is started when the magnitude of the constant voltage fluctuation is lower than the second reference level.
In such an isolated operation detection device, if the voltage fluctuation level in the period is already equal to or higher than the second reference level before injecting the active signal at the time of activation, the active signal is not injected. However, the voltage fluctuation level is continuously monitored, and when the voltage falls below the second reference level, injection of an active signal (reactive power fluctuation signal) is started.
Thereby, the continuous voltage fluctuation of the connection point voltage can be suppressed to a certain level permitted in power quality.
(23)また、本発明の単独運転検出装置は、前記能動信号を、振幅を固定して注入している状態で、前記常時電圧変動の大きさが前記第2基準レベルを上回った場合、徐々に前記能動信号の振幅を減少させて、前記常時電圧変動の大きさが前記第2基準レベル以下となるようにすることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、能動信号を注入し振幅を固定している段階で、電圧変動レベルが第2基準レベルを上回ったときは、徐々に能動信号(無効電力変動信号)の振幅を低下させ、電圧変動レベルが第2基準レベル以下となるようにする。なお、能動信号の振幅を徐々に低下させるのは、実際の単独運転時に能動信号(無効電力変動信号)の振幅を急に低下さてしまうと、単独運転を検出しないケースが考えられるためである。
これにより、連系点電圧の常時電圧変動を、電力品質上許されるあるレベルに抑えることができる。
(23) In the isolated operation detection device of the present invention, when the magnitude of the constant voltage fluctuation exceeds the second reference level in a state where the active signal is injected with a fixed amplitude, gradually. Further, the amplitude of the active signal is reduced so that the magnitude of the constant voltage fluctuation is not more than the second reference level.
In such an isolated operation detection device, when the active signal is injected and the amplitude is fixed, and the voltage fluctuation level exceeds the second reference level, the active signal (reactive power fluctuation signal) gradually increases. The amplitude is lowered so that the voltage fluctuation level is equal to or lower than the second reference level. Note that the reason why the amplitude of the active signal is gradually decreased is that there may be a case where the isolated operation is not detected if the amplitude of the active signal (reactive power fluctuation signal) is suddenly decreased during actual isolated operation.
Thereby, the continuous voltage fluctuation of the connection point voltage can be suppressed to a certain level permitted in power quality.
(24)また、本発明の単独運転検出装置は、前記第1基準レベルが、他の単独運転検出装置による能動信号の有無を判定する値であり、前記第2基準レベルが、電力品質を保証する上で許容される最大の値であり、前記第3基準レベルが、前記単独運転状態を検出する第1段階を示す値であり、前記第4基準レベルが、前記単独運転状態を検出する第2段階を示す値であり、前記第1基準レベル、前記第2基準レベル、前記第3基準レベル、前記第4基準レベルの順に高い値が設定されることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、他の単独運転検出装置による能動信号(無効電力変動信号)の有無を判定する第1基準レベルと、電力品質を保証する上で許容される最大の値である第2基準レベルと、単独運転状態を検出する第1段階を示す第3基準レベルと、単独運転状態を検出する第2段階を示す第4基準レベルを用いる(第1基準レベル<第2基準レベル<第3基準レベル<第4基準レベル)。
これにより、連系点電圧の常時電圧変動を電力品質上許されるあるレベルに抑えながら、能動信号(無効電力変動信号)の検出と注入、および単独運転状態の検出を行うことができる。
(24) In the isolated operation detection device of the present invention, the first reference level is a value for determining the presence or absence of an active signal from another isolated operation detection device, and the second reference level guarantees power quality. The third reference level is a value indicating a first stage for detecting the isolated operation state , and the fourth reference level is a value for detecting the isolated operation state . It is a value indicating two stages, and is set to a higher value in the order of the first reference level, the second reference level, the third reference level, and the fourth reference level.
In such an isolated operation detection device, the first reference level for determining the presence or absence of an active signal (reactive power fluctuation signal) by another isolated operation detection device and the maximum value allowed for guaranteeing power quality a second reference level is a third reference level which indicates a first step of detecting the islanding state, the fourth reference level showing a second step of detecting alone operating conditions used (first reference level <first 2 reference level <3rd reference level <4th reference level).
As a result, the active signal (reactive power fluctuation signal) can be detected and injected, and the isolated operation state can be detected while suppressing the constant voltage fluctuation of the interconnection point voltage to a certain level permitted in power quality.
(25)また、本発明の単独運転検出装置は、前記分散型電源装置の変動周期の期待値を予め定め、前記期待値と、前記推定された周期との偏差を判定する周期判定部と、前記周期の偏差の判定結果に基づいて、判定結果を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。
このような単独運転検出装置であれば、例えば、事前に電力会社側に他分散型電源装置の変動周期を提供してもらい、自分散型電源装置で推定した周期とズレが無いことを確認する。
これにより、推定した周期が正確であることを確認することができ、能動信号(無効電力変動信号)の検出が正確に行われているか否かを検証することができる。
(25) In addition, the isolated operation detection device of the present invention predetermines an expected value of the fluctuation period of the distributed power supply, and determines a deviation between the expected value and the estimated period, And an output unit that outputs a determination result based on the determination result of the deviation of the period.
With such an isolated operation detection device, for example, the fluctuation period of the other distributed power supply device is provided in advance by the power company side, and it is confirmed that there is no deviation from the cycle estimated by the self-distributed power supply device. .
Thereby, it is possible to confirm that the estimated period is accurate, and to verify whether or not the active signal (reactive power fluctuation signal) is detected accurately.
(26)また、本発明の単独運転検出装置は、前記出力部は、前記推定された周期が、前記期待値に対して所望の範囲にないと判定された場合に、異常状態を表示する。
これにより、能動信号(無効電力変動信号)の検出が正確に行われていない場合には、これを告知することができる。
(26) In the isolated operation detection device of the present invention, the output unit displays an abnormal state when it is determined that the estimated period is not within a desired range with respect to the expected value.
As a result, when the active signal (reactive power fluctuation signal) is not accurately detected, this can be notified.
(27)また、本発明の分散型電源装置は、上記のいずれかに記載の単独運転検出装置を備えることを特徴とする。
これにより、複数の分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)により相互干渉が発生することを回避することができる。
(27) Further, a distributed power supply apparatus according to the present invention includes any one of the above-described isolated operation detection apparatuses.
Thereby, it is possible to avoid occurrence of mutual interference due to active signals (reactive power fluctuation signals) injected from a plurality of distributed power supply devices.
(28)また、本発明の系統連系システムは、上記に記載の分散型電源装置の複数が前記系統に連系されることを特徴とする。
これにより、各分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)による相互干渉を回避できる。
(28) Further, the grid interconnection system of the present invention is characterized in that a plurality of the distributed power supply devices described above are linked to the grid.
Thereby, the mutual interference by the active signal (reactive power fluctuation signal) inject | poured from each distributed power supply device can be avoided.
(29)また、本発明の単独運転検出方法は、分散型電源装置の系統連系に用いられる単独運転検出方法であって、前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出するステップと、前記電圧情報に基づいて、無効電力変動による前記連系点の周波数と電圧のいずれか1つ以上の変化を判定し、前記分散型電源装置が単独運転状態にあることを検出するステップと、を備えることを特徴とする。 (29) Further, the isolated operation detection method of the present invention is an isolated operation detection method used for grid interconnection of a distributed power supply apparatus, wherein the voltage at an interconnection point for connecting the distributed power supply apparatus to the system is used. Detecting voltage information based on the voltage information, and determining, based on the voltage information, any one or more changes in the frequency and voltage of the interconnection point due to reactive power fluctuations, so that the distributed power supply is in a single operation state And a step of detecting that there is.
(30)また、本発明の系統連系制御方法は、分散型電源装置の系統連系に用いられる系統連系制御方法であって、前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出するステップと、前記検出された電圧情報に基づいて常時電圧変動を検出するステップと、前記検出された常時電圧変動に基づいて無効電力変動信号の周期と位相を推定するステップと、前記推定された位相と周期に基づいて、前記検出された無効電力変動信号と同期するように、前記系統に供給する無効電力変動信号を能動信号として生成するステップと、を備えることを特徴とする。 (30) A grid interconnection control method according to the present invention is a grid interconnection control method used for grid interconnection of a distributed power supply apparatus, wherein a connection point for linking the distributed power supply apparatus to a grid is provided. A step of detecting voltage information based on the voltage; a step of detecting constant voltage fluctuation based on the detected voltage information; and estimating the period and phase of the reactive power fluctuation signal based on the detected constant voltage fluctuation And generating a reactive power fluctuation signal to be supplied to the system as an active signal so as to synchronize with the detected reactive power fluctuation signal based on the estimated phase and period. It is characterized by.
本発明の単独運転検出装置によれば、系統に連系された他の分散型電源装置から注入される能動信号(無効電力変動信号)を常時系統電圧変動として捉え、これに同期した能動信号を出力するようにしたので、これにより、電力系統に連系する各分散型電源装置の能動信号(無効電力変動信号)の変動周期が既知でない場合においても、各分散型電源装置から出力される能動信号を同期させて相互干渉を回避できると共に、分散型電源装置における単独運転の発生を検出することができる。 According to the isolated operation detection device of the present invention, an active signal (reactive power fluctuation signal) injected from another distributed power supply device connected to the system is always regarded as a system voltage fluctuation, and an active signal synchronized with this is detected. Therefore, even if the fluctuation cycle of the active signal (reactive power fluctuation signal) of each distributed power supply device connected to the power system is not known, the active power output from each distributed power supply device can be obtained. It is possible to avoid mutual interference by synchronizing signals and to detect the occurrence of isolated operation in the distributed power supply device.
図1は、本発明の実施形態の単独運転検出装置が用いられる系統連系システムの概略構成図である。この図1に示す系統連系システムにおいて、符号PSは系統電源、符号UWは超高圧送電線、符号STは配電用変圧器、符号CBは遮断器、符号HWは高圧配電線、符号HLは高圧側負荷、符号TRは柱上変圧器、符号LWは低圧配電線、符号LLは低圧側負荷、符号G1及びG2は分散型電源装置、符号PCS1及びPCS2は単独運転検出装置を含むパワーコンディショナ、符号PV1及びPV2は発電源(分散型発電源)である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a grid interconnection system in which an isolated operation detection device according to an embodiment of the present invention is used. In the grid interconnection system shown in FIG. 1, the symbol PS is a system power source, the symbol UW is an ultra high voltage transmission line, the symbol ST is a distribution transformer, the symbol CB is a circuit breaker, the symbol HW is a high voltage distribution line, and the symbol HL is a high voltage. Side load, symbol TR is a pole transformer, symbol LW is a low voltage distribution line, symbol LL is a low voltage side load, symbols G1 and G2 are distributed power supply units, symbols PCS1 and PCS2 are power conditioners including a single operation detection device, Reference numerals PV1 and PV2 denote power generation sources (distributed power generation sources).
系統電源PSは、例えば火力発電所や原子力発電所などの発電所に相当し、発電した電力を超高圧電力に昇圧して超高圧送電線UWを介して配電用変圧器STの1次側に供給する。超高圧送電線UWは、系統電源PSと配電用変圧器STとを接続し、系統電源PSから配電用変圧器STへ超高圧電力を送電するために用いられる送電線である。
配電用変圧器STは、超高圧送電線UWを介して受電した超高圧電力を高圧電力(例えば6600V)に変換して遮断器CB及び高圧配電線HWを介して柱上変圧器TRの1次側に供給する。遮断器CBは、系統事故発生時などに高圧電力の供給(配電)を停止させるための開閉装置である。これら配電用変圧器ST及び遮断器CBは、配電用変電所内に設置されているものである。高圧配電線HWは、配電用変電所(配電用変圧器ST及び遮断器CB)と柱上変圧器TRとを接続し、配電用変圧器STから柱上変圧器TRへ高圧電力を配電するために用いられる配電線である。また、高圧側負荷HLは、高圧配電線HWに接続された全ての負荷である。
The system power source PS corresponds to a power plant such as a thermal power plant or a nuclear power plant, for example, and boosts the generated power to ultra high voltage power to the primary side of the distribution transformer ST via the ultra high voltage transmission line UW. Supply. The ultra high voltage transmission line UW is a transmission line used for connecting the system power source PS and the distribution transformer ST and transmitting ultra high voltage power from the system power source PS to the distribution transformer ST.
The distribution transformer ST converts the ultra high voltage power received via the ultra high voltage transmission line UW into high voltage power (for example, 6600 V) and converts the primary transformer TR to the primary via the circuit breaker CB and the high voltage distribution line HW. Supply to the side. The circuit breaker CB is a switchgear for stopping the supply (distribution) of high-voltage power when a system fault occurs. The distribution transformer ST and the circuit breaker CB are installed in the distribution substation. The high-voltage distribution line HW connects the distribution substation (distribution transformer ST and circuit breaker CB) and the pole transformer TR, and distributes high-voltage power from the distribution transformer ST to the pole transformer TR. It is a distribution line used for. Moreover, the high voltage | pressure side load HL is all the loads connected to the high voltage distribution line HW.
柱上変圧器TRは、高圧配電線HWを介して受電した高圧電力を一般電力需用家が利用可能な低圧電力(例えば100Vまたは200V)に変換して低圧配電線LWを介して一般電力需用家の家屋(図示省略)に供給する。低圧配電線LWは、柱上変圧器TRと一般電力需用家の家屋とを接続し、柱上変圧器TRから一般電力需用家の家屋へ低圧電力を配電するために用いられる配電線である。また、低圧側負荷LLは、低圧配電線LWに接続された全ての負荷である。 The pole transformer TR converts the high-voltage power received via the high-voltage distribution line HW into low-voltage power (for example, 100V or 200V) that can be used by a general power consumer, and the general power demand via the low-voltage distribution line LW. Supply to the house (not shown) of the house. The low-voltage distribution line LW is a distribution line that is used to connect the pole transformer TR and the house of a general power consumer, and to distribute low-voltage power from the pole transformer TR to the house of a general power consumer. is there. Moreover, the low voltage | pressure side load LL is all the loads connected to the low voltage distribution line LW.
以上の系統電源PS、超高圧送電線UW、配電用変圧器ST、遮断器CB、高圧配電線HW、柱上変圧器TR及び低圧配電線LWによって既存の電力系統(商用電力系統)が構成されており、このような電力系統に対して分散型の発電源PV1及びPV2が各々に対となって設けられたパワーコンディショナPCS1及びPCS2を介して連系されている。 The existing power system (commercial power system) is configured by the above system power supply PS, ultra high voltage transmission line UW, distribution transformer ST, circuit breaker CB, high voltage distribution line HW, pole transformer TR and low voltage distribution line LW. The power generation systems PV1 and PV2 are connected to such a power system via power conditioners PCS1 and PCS2 provided in pairs.
発電源PV1は、例えば一般電力需用家の家屋に設置された太陽電池であり、太陽光発電によって得られた直流電力をパワーコンディショナPCS1に供給する。発電源PV2は、例えば発電源PV1とは異なる一般電力需用家の家屋に設置された太陽電池であり、太陽光発電によって得られた直流電力をパワーコンディショナPCS2に供給する。なお、これら発電源PV1及びPV2は太陽電池に限らず、燃料電池などの他の発電源であっても良い。 The power generation source PV1 is a solar cell installed in a house of a general power consumer, for example, and supplies DC power obtained by solar power generation to the power conditioner PCS1. The power generation source PV2 is, for example, a solar battery installed in a house of a general power consumer different from the power generation source PV1, and supplies DC power obtained by solar power generation to the power conditioner PCS2. These power generation sources PV1 and PV2 are not limited to solar cells, and may be other power generation sources such as fuel cells.
パワーコンディショナPCS1は、発電源PV1に対となって一般電力需用家の家屋に設置されていると共に、低圧配電線LW上の連系点X1において既存の電力系統と連系(接続)されている。詳細は後述するが、このパワーコンディショナPCS1は内部にインバータを備えており、実際にはこのインバータを介して発電源PV1は系統連系されている。つまり、発電源PV1によって発電された直流電力は、パワーコンディショナPCS1内のインバータによって交流電力に変換されて電力系統側(低圧配電線LW)に送電(逆潮流)可能となっている。 The power conditioner PCS1 is installed in a house of a general power consumer as a pair with the power generation source PV1, and is connected (connected) to an existing power system at a connection point X1 on the low-voltage distribution line LW. ing. Although details will be described later, the power conditioner PCS1 includes an inverter therein, and the power generation source PV1 is actually interconnected via the inverter. That is, the DC power generated by the power generation source PV1 is converted into AC power by the inverter in the power conditioner PCS1, and can be transmitted (reverse power flow) to the power system side (low voltage distribution line LW).
パワーコンディショナPCS2は、発電源PV2に対となって一般電力需用家の家屋に設置されていると共に、低圧配電線LW上の連系点X2において既存の電力系統と連系(接続)されている。このパワーコンディショナPCS2も同様に内部にインバータを備えており、実際にはこのインバータを介して発電源PV2は系統連系されている。つまり、発電源PV2によって発電された直流電力は、パワーコンディショナPCS2内のインバータによって交流電力に変換されて電力系統側(低圧配電線LW)に送電(逆潮流)可能となっている。 The power conditioner PCS2 is installed in a house of a general power consumer as a pair with the power generation source PV2, and is connected (connected) to the existing power system at the connection point X2 on the low-voltage distribution line LW. ing. This power conditioner PCS2 is similarly provided with an inverter inside, and the power generation source PV2 is actually grid-connected via this inverter. That is, the DC power generated by the power generation source PV2 is converted into AC power by the inverter in the power conditioner PCS2, and can be transmitted (reverse power flow) to the power system side (low voltage distribution line LW).
図2は、本発明の実施形態の単独運転検出装置の第1の動作例(基本動作)について説明するための図である。この動作例は、図2(A)に示すように、低圧配電線LWに2つの分散型電源装置G1及びG2が連系されている例であり、分散型電源装置G1が、低圧配電線LWに微小に変動する能動信号(無効電力変動信号)(以下、単に「能動信号」とも呼ぶ)を注入している例である。このため、低圧配電線LWには、既に微小な常時電圧変動ΔVを生じている。そして、分散型電源装置G1は、単独運転の発生時に、周波数偏差または電圧変動ΔVが増大することを利用して単独運転を検出する。 FIG. 2 is a diagram for explaining a first operation example (basic operation) of the isolated operation detection device according to the embodiment of the present invention. In this operation example, as shown in FIG. 2A, two distributed power supply devices G1 and G2 are connected to the low voltage distribution line LW, and the distributed power supply device G1 is connected to the low voltage distribution line LW. In this example, an active signal (reactive power fluctuation signal) (hereinafter, also simply referred to as “active signal”) that slightly fluctuates is injected. For this reason, a minute constant voltage fluctuation ΔV has already occurred in the low-voltage distribution line LW. Then, the distributed power supply device G1 detects the isolated operation using the increase in the frequency deviation or the voltage fluctuation ΔV when the isolated operation occurs.
この構成において、分散型電源装置G2は、既設の分散型電源装置G1から注入される無効電力変動信号による常時電圧変動ΔV(単に、電圧変動ΔVとも呼ぶ)の位相と周期(例えば、数秒〜10秒周期で変動)を推定する。具体的には、連系点X2の電圧V2を検出し、この連系点X2で生じている常時電圧変動である電圧変動ΔV2から能動信号の周期と位相を推定する。例えば、図2(B)は、横軸に時間を取り、連系点X2における電圧変動V2と、無効電力変動信号ΔQとを並べて示したものである。図2(B)に示すように、分散型電源装置G1から注入される無効電力変動ΔQにより、連系点X2に電圧変動ΔV2が生じるので、この電圧変動ΔV2を検出することにより、分散型電源装置G1から注入される無効電力変動ΔQの位相と周期を推定することができる。そして、分散型電源装置G2が、分散型電源装置G1と同期する能動信号(無効電力変動信号)を系統に注入すれば、2つの分散型電源装置G1及びG2から注入される無効電力変動信号による相互干渉を防止することができる。 In this configuration, the distributed power supply G2 has a phase and period (for example, several seconds to 10) of a constant voltage fluctuation ΔV (also simply referred to as voltage fluctuation ΔV) due to a reactive power fluctuation signal injected from the existing distributed power supply G1. Estimate fluctuations in seconds). Specifically, the voltage V2 at the interconnection point X2 is detected, and the period and phase of the active signal are estimated from the voltage fluctuation ΔV2 that is a constant voltage fluctuation occurring at the interconnection point X2. For example, FIG. 2B shows the voltage fluctuation V2 at the interconnection point X2 and the reactive power fluctuation signal ΔQ side by side with time taken on the horizontal axis. As shown in FIG. 2B, a voltage fluctuation ΔV2 is generated at the interconnection point X2 due to the reactive power fluctuation ΔQ injected from the distributed power supply device G1, and therefore the distributed power supply is detected by detecting this voltage fluctuation ΔV2. The phase and period of the reactive power fluctuation ΔQ injected from the device G1 can be estimated. If the distributed power supply G2 injects an active signal (reactive power fluctuation signal) synchronized with the distributed power supply G1 into the system, the reactive power fluctuation signals injected from the two distributed power supply G1 and G2 Mutual interference can be prevented.
また、図2(C)は、無効電力変動ΔQ(電圧変動ΔV2)の位相と周期の推定方法を示すフローチャートである。以下、図2(C)を参照して、この推定方法について説明する。推定手順として、まず連系点X2の電圧変動ΔVを検出し電圧情報を生成する(ステップS1)。そして、連系点X2の電圧情報からフィルタ処理(例えば、DFT(離散フーリエ変換:Discrete Fourier Transform))を行って(ステップS2)、電圧変動ΔV2の周期と位相を推定する(ステップS3)。次に、分散型電源装置G2からある一定の大きさの能動信号(無効電力変動信号)を、ステップS1で推定した位相を初期値としてスキャンするように注入して行く。そして、図2(D)に示すような、電圧変動ΔV2と、無効電力の注入位相θとの特性曲線を得る(ステップS5)。 FIG. 2C is a flowchart showing a method for estimating the phase and period of reactive power fluctuation ΔQ (voltage fluctuation ΔV2). Hereinafter, this estimation method will be described with reference to FIG. As an estimation procedure, first, the voltage variation ΔV at the interconnection point X2 is detected to generate voltage information (step S1). Then, filter processing (for example, DFT (Discrete Fourier Transform)) is performed from the voltage information of the interconnection point X2 (step S2), and the period and phase of the voltage fluctuation ΔV2 are estimated (step S3). Next, an active signal (reactive power fluctuation signal) having a certain magnitude is injected from the distributed power supply device G2 so as to scan using the phase estimated in step S1 as an initial value. Then, a characteristic curve of the voltage fluctuation ΔV2 and the reactive power injection phase θ as shown in FIG. 2D is obtained (step S5).
それから、連系点X2の電圧変動の変動幅ΔV2が最大になる位相が推定位相と近傍であることを確認し、確認結果を必要に応じて補正する(例えば、事前に電力会社側に分散型電源装置G1の変動周期の情報の提供を受け、推定した周期とズレが無いことを確認するようにしてもよい)。上記ステップS1〜S5の手順を経て、分散型電源装置G2が同期注入すべき能動信号の位相と周期が決定される(ステップS6)。 Then, it is confirmed that the phase in which the fluctuation range ΔV2 of the voltage fluctuation at the interconnection point X2 is maximum is close to the estimated phase, and the confirmation result is corrected as necessary (for example, the distributed type is distributed to the power company in advance). It is also possible to receive information on the fluctuation cycle of the power supply device G1 and confirm that there is no deviation from the estimated cycle). Through the procedure of steps S1 to S5, the phase and cycle of the active signal to be synchronously injected by the distributed power supply G2 are determined (step S6).
なお、長時間経過後、分散型電源装置G1から注入される能動信号の位相がずれる等により、常時電圧変動の変動幅を示す電圧変動ΔV2が当初の値から減少する場合が考えられる。この対策として、当初の変動幅から一定量の低下(例えば70%以下)が生じた場合は、再度、上記手順を行うようにする。 It can be considered that the voltage fluctuation ΔV2 indicating the fluctuation range of the voltage fluctuation always decreases from the initial value due to the phase of the active signal injected from the distributed power supply device G1 being shifted after a long time. As a countermeasure, when a certain amount of reduction (for example, 70% or less) occurs from the initial fluctuation range, the above procedure is performed again.
また、分散型電源装置G2が注入する無効電力変動量により常時の電圧変動ΔV2が大きくなり、電力品質の低下が懸念される場合がある。その防止策としては、分散型電源装置G1の能動信号をマスター信号(やや強めの信号)、分散型電源装置G2はスレーブ信号(弱めの信号)とする。そして、単独運転に移行した結果、単独運転移行時に発電出力と負荷の不平衡により、周波数変化Δfが微少ながら発生した場合、例えば「|Δf|≧0.05[Hz]」となったときに、分散型電源装置G2の信号を増大するようにすれば系統連系時の常時電圧変動を抑え、かつ、単独運転を確実に検出することができる。 Further, the amount of reactive power fluctuation injected by the distributed power supply G2 increases the constant voltage fluctuation ΔV2, and there is a concern that power quality may be degraded. As a preventive measure, the active signal of the distributed power supply G1 is a master signal (a slightly stronger signal), and the distributed power supply G2 is a slave signal (a weaker signal). As a result of the shift to the single operation, when the frequency change Δf occurs slightly due to the imbalance between the power generation output and the load at the shift to the single operation, for example, when “| Δf | ≧ 0.05 [Hz]” is satisfied. If the signal of the distributed power supply G2 is increased, it is possible to suppress the voltage fluctuation at the time of grid connection and to detect the isolated operation with certainty.
また、図3は、本発明の実施形態の単独運転検出装置の第2の動作例について説明するための図である。図2に示した第1の動作例(基本動作例)では、他分散型電源装置G1が予め存在するものとして、分散型電源装置G2が、他分散型電源装置G1から注入される能動信号を検出する例について説明したが、本実施形態の単独運転検出装置は、これに限定されない。本実施形態の単独運転検出装置では、他の分散型電源装置からの能動信号(無効電力変動信号)の有無自体を判定し、他分散型電源装置からの能動信号がある場合には、この能動信号(無効電力変動信号)の周期と位相を推定することができる。 Moreover, FIG. 3 is a figure for demonstrating the 2nd operation example of the independent operation detection apparatus of embodiment of this invention. In the first operation example (basic operation example) shown in FIG. 2, it is assumed that the other distributed power supply G1 exists in advance, and the distributed power supply G2 receives an active signal injected from the other distributed power supply G1. Although the example to detect was demonstrated, the isolated operation detection apparatus of this embodiment is not limited to this. In the isolated operation detection device of this embodiment, the presence / absence of an active signal (reactive power fluctuation signal) from another distributed power supply device itself is determined. If there is an active signal from another distributed power supply device, this active signal is detected. The period and phase of the signal (reactive power fluctuation signal) can be estimated.
すなわち、図3(A)に示す系統構成において、分散型電源装置G2が、起動時に連系点電圧V2を検出し、所定の範囲の周期(例えば、数秒〜10秒程度)の電圧変動情報を抽出し、他分散型電源装置による能動信号の有無を判定する。なお、この電圧変動の抽出は、バンドパスフィルタやFFT(Fast Fourier Transformation)またはDFTを用いて行われる。そして、他分散型電源装置G1からの能動信号があると判定した場合には、この能動信号(無効電力変動信号)の周期と位相を推定して、推定された周期と位相に同期した能動信号(無効電力変動信号)を系統に注入する。なお、他分散型電源装置G1から注入される能動信号の位相と周期の推定方法については、図2(C)のフローチャートに示した手順と同じである。 That is, in the system configuration shown in FIG. 3 (A), the distributed power supply G2 detects the connection point voltage V2 at the time of startup, and displays voltage fluctuation information in a predetermined range (for example, about several seconds to 10 seconds). Extraction is performed and the presence / absence of an active signal from another distributed power supply device is determined. The voltage fluctuation is extracted using a bandpass filter, FFT (Fast Fourier Transformation) or DFT. If it is determined that there is an active signal from the other distributed power supply device G1, the period and phase of this active signal (reactive power fluctuation signal) are estimated, and the active signal synchronized with the estimated period and phase. (Reactive power fluctuation signal) is injected into the system. The method for estimating the phase and period of the active signal injected from the other distributed power supply apparatus G1 is the same as the procedure shown in the flowchart of FIG.
また、図3(B)は、電圧変動レベルによる無効電力変動信号の注入方法を示す図である。図3(B)においては、横軸に時間をとり、縦軸に連系点X2における電圧V2のレベルをとり、他分散型電源装置G1の能動信号による電圧変動Vaと、自分散型電源装置G2から連系点X2に無効電力変動信号を加えたときの電圧変動Vbとを示している。また、図3(B)において、電圧変動V2のレベル1(第1基準レベル)は他分散型電源装置による信号の有無を判断するレベルであり、レベル2(第2基準レベル)は電力品質上許容される最大電圧変動レベルであり、レベル3(第3基準レベル)は、後述する単独運転検出第1段のレベルであり、レベル4(第4基準レベル)は、単独運転検出第2段のレベルである(レベル1<レベル2<レベル3<レベル4)。なお、レベル1、レベル2、レベル3及びレベル4は、予め定められる閾値である。
FIG. 3B is a diagram illustrating a method of injecting a reactive power fluctuation signal according to a voltage fluctuation level. In FIG. 3B, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the level of the voltage V2 at the interconnection point X2, the voltage fluctuation Va due to the active signal of the other distributed power supply G1, and the self-distributed power supply. The voltage fluctuation Vb when the reactive power fluctuation signal is applied from G2 to the interconnection point X2 is shown. In FIG. 3B, level 1 (first reference level) of voltage fluctuation V2 is a level for determining the presence / absence of a signal from another distributed power supply apparatus, and level 2 (second reference level) is for power quality. The allowable maximum voltage fluctuation level, level 3 (third reference level) is a level of the first stage of isolated operation detection described later, and level 4 (fourth reference level) is level of the second stage of isolated operation detection. Level (
そして、分散型電源装置G2では、上記電圧変動Vaがあるレベル(レベル1)に満たなければ、他の無効電力変動方式の電源が起動していないと判断し、自ら一定の大きさの能動信号(無効電力変動信号)を注入する。上記電圧変動Vaがあるレベル(レベル1)以上であれば、当該電圧変動Vaに同期するように能動信号(無効電力変動信号)を注入する。この無効電力変動信号の注入にあたっては、能動信号の振幅を徐々に増加させ、連系点における電圧変動レベルVbが電力品質上許されるあるレベル(レベル2)以下になる範囲で、一定振幅に固定する。能動信号の位相の推定については、図2に示す例と同様である。 Then, in the distributed power supply G2, if the voltage fluctuation Va does not reach a certain level (level 1), it is determined that another reactive power fluctuation power supply has not been activated, and an active signal having a certain magnitude by itself. (Reactive power fluctuation signal) is injected. If the voltage fluctuation Va is a certain level (level 1) or more, an active signal (reactive power fluctuation signal) is injected so as to be synchronized with the voltage fluctuation Va. In injecting the reactive power fluctuation signal, the amplitude of the active signal is gradually increased, and is fixed to a constant amplitude within a range where the voltage fluctuation level Vb at the interconnection point is below a certain level (level 2) permitted in power quality. To do. The estimation of the phase of the active signal is the same as the example shown in FIG.
そして、能動信号の振幅が固定された状態で、電圧変動レベルVbがあるレベル(レベル3)を超えれば単独運転を検出する。または、あるレベル(レベル3)を超えれば能動信号の振幅を増加させ、さらに電圧変動レベルVbがあるレベル(レベル4)を超えれば単独運転を検出する。また、起動時の無効電力変動信号の注入前に既に当該周期の電圧変動レベルVaがレベル2以上であれば、無効電力変動信号は注入しない。ただし、絶えず無効電力変動信号の変動レベルVbを監視し、変動レベルVbがレベル2を下回ったときに、変動信号の注入を開始する。
When the amplitude of the active signal is fixed and the voltage fluctuation level Vb exceeds a certain level (level 3), the isolated operation is detected. Alternatively, the amplitude of the active signal is increased when a certain level (level 3) is exceeded, and the isolated operation is detected when the voltage fluctuation level Vb exceeds a certain level (level 4). Further, if the voltage fluctuation level Va in the period is already equal to or higher than
また、変動信号を注入し振幅を固定している段階で、電圧変動レベルVbがレベル2を上回ったときは、徐々に能動信号の振幅を低下させ、電圧変動レベルVbがレベル2以下となるようにする。このように、無効電力変動信号のレベルを徐々に低下させるのは、実際の単独運転時に能動信号の振幅を急に低下さてしまうと、単独運転を検出しないケースが考えられるためである。
Further, when the fluctuation signal is injected and the amplitude is fixed, when the voltage fluctuation level Vb exceeds
また、図4は、本発明の実施形態の単独運転検出装置の第1の構成例を示す図である。この第1の構成例は、図2に示した分散型電源装置G2の第1の動作例(基本動作)を実現するための構成例であり、分散型電源装置G2a内の単独運転検出装置11とインバータからなるパワーコンディショナPCS2の内部構成を示した図である。
図4に示すように、パワーコンディショナPCS2は、連系スイッチ1、インバータ3、及び単独運転検出装置11(電圧計2を含む)を備えている。なお、他分散型電源装置G1は、無効電力変動信号を能動信号として注入して検出する分散型電源装置であればよく、その構成方法に制限はない。例えば、分散型電源装置G2aと同様な構成のものでもよい(後述する図5及び図6においても同様)。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example of the isolated operation detection device according to the embodiment of the present invention. This first configuration example is a configuration example for realizing the first operation example (basic operation) of the distributed power supply device G2 shown in FIG. 2, and the isolated
As shown in FIG. 4, the power conditioner PCS2 includes an
連系スイッチ1は、単独運転判定部14から入力される解列信号に応じて、インバータ3と電力系統(低圧配電線LW)との連系(接続)を解列するスイッチである。ここで、「解列」とは、インバータ3と電力系統(低圧配電線LW)との電気的な接続を切断することを指す。電圧計2は、低圧配電線LWの連系点X2における電圧V2を検出し、電圧変動検出部12に連系点電圧V(t)として出力する。
The
単独運転検出装置11は、連系点電圧V(t)を基に、他分散型電源装置G1から注入された能動信号による電圧変動ΔV2の位相及び周期を推定し、自分散型電源装置G2から電力系統側へ注入すべき能動信号の位相及び振幅を決定するものであり、電圧変動検出部12、単独運転判定部14、位相・周期推定部15、能動信号生成部17、無効電力注入制御部18、及び周波数偏差検出部22を有している。
The isolated
この電圧変動検出部12は、電圧計2から入力される連系点電圧V(t)を基に、連系点電圧V(t)に含まれる電圧変動ΔV2を検出する。この電圧変動ΔV2は、分散型電源装置G1から注入される無効電力変動ΔQにより発生する電圧変動であり、例えば、周期が数秒〜10秒程度で緩やかに変動するものである。この電圧変動検出部12は、連系点電圧V(t)に含まれる電圧変動ΔV2の検出結果を単独運転判定部14に出力する。なお、電圧変動検出部12では、連系点電圧V(t)に含まれる電圧変動ΔV2を検出する手段として、デジタル信号処理を行う場合には、DFT(離散フーリエ変換)やFFT(高速フーリエ変換)を行うデジタルフィルタを用いたフィルタ部13を備える。
The voltage
位相・周期推定部15では、電圧変動検出部12により検出した電圧変動ΔV2を基に、この電圧変動ΔV2の電圧変動周期Tと位相θを推定する。この位相・周期推定部15は、位相スキャン部16を備える。位相スキャン部16により、パワーコンディショナPCS2からある一定の大きさの能動信号(無効電力)を、電圧変動ΔV2から推定した位相θを初期値としてスキャンするように注入して行く。この位相θのスキャンにおいては、能動信号生成部17に位相θと周期Tの指令信号を出力し、無効電力注入制御部18及びインバータ3を通して、低圧配電線LWに無効電力変動ΔQを注入して行く。
The phase /
そして、図2(D)に示すような、電圧変動ΔV2と、無効電力の注入位相θとの特性データを得ることにより、連系点X2の常時電圧変動量(電圧変動)ΔV2が最大になる位相θと周期Tを決定する。位相・周期推定部15は、分散型電源装置G2aが同期注入すべき能動信号の位相θと周期Tを決定して、この決定した位相θと周期Tの信号を能動信号生成部17に出力する。
能動信号生成部17は、位相・周期推定部15から入力される位相θと周期Tの信号を基に、連系点X2に注入すべき能動信号(無効電力変動信号)の無効電力指令値(位相θm、周期Tm、及び振幅Vm)を決定し、この無効電力指令値の信号を無効電力注入制御部18に出力する。
Then, by obtaining the characteristic data of the voltage fluctuation ΔV2 and the reactive power injection phase θ as shown in FIG. 2D, the constant voltage fluctuation amount (voltage fluctuation) ΔV2 at the interconnection point X2 is maximized. The phase θ and the period T are determined. The phase /
The active
無効電力注入制御部18は、能動信号生成部17から入力される無効電力指令値(電力系統側へ注入すべき能動信号)の位相θm、周期Tm、及び能動振幅Vmを基に、無効電力変動ΔV2に同期する能動信号が電力系統側へ注入されるようにインバータ3を制御するための制御信号、例えばPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成してインバータ3に出力する。
The reactive power
具体的には、無効電力注入制御部18は、無効電力指令値(位相θm、周期Tm、及び能動振幅Vm)に相当する無効電力変動信号がインバータ3から出力されるようにPWM信号を生成する。なお、この無効電力注入制御部18は、PWM信号の生成方式として正弦波・三角波比較方式を用い、正弦波の振幅及び周波数を変化させることで所望のPWM信号を生成する。
インバータ3は、発電源PV2から供給された直流電力を上記PWM信号に基づいて、内部のスイッチング素子(IGBT等のブリッジ回路内のスイッチング素子)をスイッチングすることにより交流電力に変換して電力系統(低圧配電線LW)に出力する。つまり、このインバータ3の出力電圧には有効電力に対して、能動信号(無効電力)となる無効電力が重畳することになる。
周波数偏差検出部22は、電圧計2から出力される電圧検出信号V(t)から、周波数偏差Δfを検出し単独運転判定部14に出力する。
Specifically, the reactive power
The
The
単独運転判定部14は、電圧変動検出部12から入力される連系点電圧V(t)に含まれる電圧変動ΔVの検出結果、及び周波数偏差検出部22から出力される周波数偏差Δfの検出結果により、インバータ3の単独運転が発生したか否かを判定し、単独運転が発生したと判定した場合に連系スイッチ1をオフにする(解列する)ための解列信号を連系スイッチ1に出力する。この単独運転検出においては、単独運転時に、遮断器CBが開放され、高圧側のインピーダンス変動により、連系点X2(低圧配電線LW)の電圧変動ΔVが増大すること、あるいは連系点X2において周波数偏差が発生ることを利用して検出する。
The isolated
図7は、この単独運転判定部14における単独運転判定処理の判定論理を示す図である。この図7において、ΔVkは連系点電圧V(t)に含まれる常時電圧変動量(電圧変動ΔV2)であり、例えば下記(1)式で表される。なお、下記(1)式において、ΔV_baseは過去100サイクルの電圧変動ΔV2の平均値であり、ΔV_nowは現在の電圧変動ΔV2であり、V1baseは基本波標準電圧(100Vまたは200V)である。このΔVkの絶対値|ΔVk|が閾値ΔVkth以上となった場合、OR回路30に理論値「1」を出力する。
FIG. 7 is a diagram illustrating the determination logic of the isolated operation determination process in the isolated
また、図7において、Δfkは連系点の周波数偏差であり、下記(2)式で示すように、現在の周波数f_nowと基準周波数f_baseの差で表される。このΔfkの絶対値|Δfk|が閾値Δfkth以上(例えば、Δfkth=0.2Hz)となった場合、OR回路30に理論値「1」を出力する。
In FIG. 7, Δfk is the frequency deviation of the interconnection point, and is represented by the difference between the current frequency f_now and the reference frequency f_base, as shown in the following equation (2). When the absolute value | Δfk | of Δfk becomes equal to or greater than the threshold value Δfkth (for example, Δfkth = 0.2 Hz), the theoretical value “1” is output to the
この図7に示すように、単独運転判定処理では、ΔVk≧ΔVkth、|Δfk|≧Δfkthの2つの条件の内、少なくとも1つが成立した場合にOR回路30から論理「1」がタイマ31に出力され、タイマ31はその出力状態「1」が予め定められる規定時間継続した場合に、インバータ3の単独運転が発生したとの判定結果を出力する。単独運転判定部14は、上記のような単独運転判定処理を用いてインバータ3の単独運転発生を判定すると、連系スイッチ1をオフにする(解列する)ための解列信号を連系スイッチ1に出力する。これにより、インバータ3は電力系統から切断されるため、インバータ3の単独運転による電力系統の逆充電を防止し、安全性を確保することができる。なお、タイマ31は信号ΔVkとΔfkのそれぞれに対して個別に設けるようにしてもよい。
As shown in FIG. 7, in the isolated operation determination process, when at least one of the two conditions of ΔVk ≧ ΔVkth and | Δfk | ≧ Δfkth is satisfied, the logic “1” is output from the
なお、図4では、図面の見易さと説明の簡略化のために、1つの柱上変圧器TRに対して2つの分散型電源装置G1及びG2aが系統連系されている構成を例示したが、1つの柱上変圧器TRに対して多数の分散型電源装置が並列に系統連系されていることもある。また、柱上変圧器TRも高圧配電線HWに複数接続されており、各々の柱上変圧器TRの低圧配電線LWに多数の分散型電源装置が並列に系統連系されている。このように、1つの柱上変圧器TRに対して多数の分散型電源装置が並列に系統連系されている場合は、最初に、系統に能動信号(無効電力変動信号)を注入した分散型電源装置による電圧変動を他の分散型電源装置が検出し、この電圧変動と同期した能動信号が他の分散型電源装置から注入されることになる。 FIG. 4 illustrates a configuration in which two distributed power supply devices G1 and G2a are interconnected to one pole transformer TR for easy understanding of the drawing and simplification of description. A large number of distributed power supply devices may be system-connected in parallel to one pole transformer TR. A plurality of pole transformers TR are also connected to the high voltage distribution lines HW, and a large number of distributed power supply devices are connected in parallel to the low voltage distribution lines LW of the pole transformers TR. Thus, when a large number of distributed power supply devices are connected in parallel to one pole transformer TR, first, a distributed type in which an active signal (reactive power fluctuation signal) is injected into the system. A voltage variation caused by the power supply device is detected by another distributed power supply device, and an active signal synchronized with the voltage variation is injected from the other distributed power supply device.
また、図5は、本発明の実施形態の単独運転検出装置の第2の構成例を示す図である。図5に示す分散型電源装置G2bは、図4に示す分散型電源装置G2aと比較して、単独運転検出装置11内に、周期判定部19と、判定結果出力部20とを新たに追加した点だけが異なる。他の構成は図4に示す分散型電源装置G2aと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Moreover, FIG. 5 is a figure which shows the 2nd structural example of the independent operation detection apparatus of embodiment of this invention. Compared with the distributed power supply G2a shown in FIG. 4, the distributed power supply G2b shown in FIG. 5 newly includes a
周期判定部19は、位相・周期推定部16おいて推定した連系点X2の常時電圧変動量(電圧変動)ΔV2の周期Tが、所定の基準周期Trefと一致する否かを判定する。この基準周期Trefは、事前に電力会社側に分散型電源装置G1の変動周期として情報を提供してもらうようにしてもよい。また、判定結果出力部20は、周期判定部19において、推定した周期が基準周期Trefと一致しないと判定された場合に、異常を知らせる信号(エラー信号)を出力する。これにより、推定した周期Tが正確であることを判定することができ、無効電力変動信号の検出が正確に行われているか否かを検証することができる。
The
また、図6は、本発明の実施形態の単独運転検出装置の第3の構成例を示す図である。図6に示す分散型電源装置G2cは、図5に示す分散型電源装置G2bと比較して、単独運転検出装置11内に、レベル制御部21を新たに追加した点と、周波数偏差検出部22で検出した周波数偏差Δfの信号が単独運転判定部14と、レベル制御部21と、能動信号生成部17に出力される点だけが異なる。他の構成は図5に示す分散型電源装置G2bと同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the 3rd structural example of the isolated operation detection apparatus of embodiment of this invention. Compared with the distributed power supply G2b shown in FIG. 5, the distributed power supply G2c shown in FIG. 6 has a point that a
レベル制御部21は、図3に示した分散型電源装置G2の動作(能動信号のレベル制御動作)を実現するための処理を行う。
前述したように、分散型電源装置G2cが注入する無効電力変動量により常時の電圧変動ΔV2が大きくなり、電力品質の低下が懸念される場合がある。その防止策としては、分散型電源装置G1の能動信号をマスター信号(やや強めの信号)、分散型電源装置G2cはスレーブ信号(弱めの信号)とすると好ましい。
また、単独運転に移行した結果、単独運転の発生の前後における連系点の周波数偏差Δfが微少ながら発生した場合、例えば「|Δf|≧0.05[Hz]」となったときに、これを周波数偏差検出部22により検出して能動信号生成部17(またはレベル制御部21)に通知し、分散型電源装置G2cから注入する能動信号を増大するようにすれば系統連系時の常時電圧変動を抑え、かつ、単独運転を確実に検出することができる。
The
As described above, the constant voltage fluctuation ΔV2 increases due to the reactive power fluctuation amount injected by the distributed power supply device G2c, and there is a concern that the power quality may be degraded. As a preventive measure, it is preferable that the active signal of the distributed power supply G1 is a master signal (slightly stronger signal) and the distributed power supply G2c is a slave signal (weaker signal).
In addition, as a result of the shift to the single operation, when the frequency deviation Δf of the interconnection point before and after the single operation occurs is small, for example, when “| Δf | ≧ 0.05 [Hz]”, Is detected by the frequency
以下、レベル制御部21における動作について説明する。図6において、電圧変動検出部12により検出された連系点X2の電圧変動ΔV2の信号は、レベル制御部21に入力される。レベル制御部21では、この電圧変動ΔV2を基に、他分散型電源装置からの注入された能動信号(無効電力変動信号)があるか否かを判定する。この注入有無の判定では、図の左側の電圧V2の電圧変動(電圧変動ΔV2)の波形図に示すように、電圧変動ΔV2のピーク値が、レベル1(例えば、0.1V(100V系))を超えている場合に他分散型電源装置による信号(無効電力変動信号)があると判定する。
Hereinafter, the operation in the
そして、レベル制御部21では、上記電圧変動ΔV2がレベル1(第1基準レベル)に満たなければ、他の無効電力変動方式の電源が起動していないと判断し、自ら一定の大きさの能動信号(無効電力変動信号)を注入するように、能動信号生成部17に、位相θk、周期Tk、および振幅Vkを出力する。能動信号生成部17は、レベル制御部21から入力された位相θk、周期Tk、および振幅Vの信号を基に、連系点X2の無効電力変動に注入すべき能動信号(無効電力信号)の無効電力指令値指令値(位相θm、周期Tm、及び振幅Vm)を決定し、無効電力注入制御部18に出力する。
If the voltage fluctuation ΔV2 is less than level 1 (first reference level), the
無効電力注入制御部18は、能動信号生成部17から入力される無効電力指令値(位相θm、周期Tm、及び能動振幅Vm)を基に、無効電力変動信号が電力系統側へ注入されるようにインバータ3を制御するための制御信号、例えばPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成してインバータ3に出力する。
The reactive power
一方、レベル制御部21は、電圧変動ΔV2がレベル1(第1基準レベル)以上であると判定した場合は、他分散型電源装置からの能動信号の注入があるものとして、能動信号生成部17に対して、位相・周期推定部15から出力される位相θ及び周期Tに同期するように指示する。この無効電力変動信号の注入にあたっては、能動信号生成部17は、能動信号の振幅を徐々に増加させ、連系点における電圧変動レベルが電力品質上許されるあるレベル2(第2基準レベル、例えば、100V系で1V)以下になる範囲で、一定振幅に固定する。
On the other hand, if the
そして、単独運転判定部14は、能動信号の振幅が固定された状態で、電圧変動レベルΔV2がレベル3(第3基準レベル)を超えれば単独運転を検出する。または、レベル3を超えれば、能動信号決定部17(またはレベル制御部21を介して能動信号生成部17)に対して能動信号の振幅を増加させるように指示し、さらにあるレベル4(第4基準レベル)を超えれば単独運転を検出する。
Then, the isolated
なお、レベル制御部21は、起動時の無効電力変動信号の注入前に既に当該周期の電圧変動レベルがレベル2以上であれば、無効電力変動信号は注入しないように、能動信号生成部17に指示する。ただし、絶えず無効電力変動信号の変動レベル(電圧変動ΔV2)を監視し、レベル2を下回ったときに、変動信号の注入を開始するように指示する。
If the voltage fluctuation level in the period is already
また、レベル制御部21は、変動信号を注入し振幅を固定している段階で、電圧変動レベルがレベル2を上回ったときは、徐々に能動信号の振幅を低下させ、電圧変動レベルがレベル2以下となるように、能動信号生成部17に指示する。このように、無効電力変動信号のレベルを徐々に低下させるのは、実際の単独運転時に能動信号の振幅を急に低下さてしまうと、単独運転を検出しないケースが考えられるためである。
このように、レベル制御部21では、系統に注入する能動信号のレベルを、他分散型電源装置から注入される能動信号のレベルに応じて、適切に制御するものである。
Further, the
Thus, the
また、周波数偏差検出部22は、電圧計2から出力される電圧検出信号V(t)から、周波数変化を検出する。そして、単独運転に移行した結果、単独運転の前後の周波数に所定の基準値以上の偏差が発生した場合(例えば、周波数偏差Δfが|Δf|≧0.05[Hz]の場合)、この周波数変化の検出結果の信号を単独運転判定部14、レベル制御部21及び能動信号生成部17に向けて出力する。レベル制御部21及び能動信号生成部17では、周波数偏差検出部22からの信号を入力すると、能動信号の振幅を増大するように、無効電力指令値(電力系統側へ注入すべき能動信号の振幅の指令値)の能動振幅Vmを増大させる。
これにより、例えば、常時は、他分散型電源装置の能動信号をマスター信号(やや強めの信号)、自分散型電源装置はスレーブ信号(弱めの信号)とする。そして、単独運転に移行したときに、自分散型電源装置の能動信号の振幅を増大するようにできる。
Further, the
As a result, for example, the active signal of the other distributed power supply device is always the master signal (slightly stronger signal), and the self-distributed power supply device is always the slave signal (weaker signal). And when shifting to a single operation, the amplitude of the active signal of the self-distributed power supply device can be increased.
また、図4、図5、及び図6に示す例では、分散型電源装置がインバータを用いて低圧の配電系統に連系する例について説明したが、本発明は、高圧の配電系統に接続される分散型発電機にも適用可能である。例えば、同期発電機が自動電圧調整器(AVR)に能動信号を印加して系統連系時に無効電力変動を発生する場合にも本発明の適用が可能である。
図9は、分散型電源装置となる2つの同期発電機SG1及びSG2が高圧配電系統に連系する例を示す図である。同期発電機SG1、SG2のそれぞれは、界磁電圧を調整するための自動電圧調整器AVR1,AVR2を有している。また、高圧配電線HWには、高圧側負荷HL1,HL2がそれぞれ接続されている。
In the examples shown in FIGS. 4, 5, and 6, the example in which the distributed power supply device is connected to the low-voltage distribution system using the inverter has been described. However, the present invention is connected to the high-voltage distribution system. It can also be applied to distributed generators. For example, the present invention can also be applied when the synchronous generator applies an active signal to the automatic voltage regulator (AVR) to generate reactive power fluctuations during grid connection.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which two synchronous generators SG1 and SG2 serving as distributed power supply devices are connected to a high-voltage distribution system. Each of the synchronous generators SG1 and SG2 has automatic voltage regulators AVR1 and AVR2 for adjusting the field voltage. Further, high voltage side loads HL1, HL2 are connected to the high voltage distribution line HW, respectively.
図9に示す系統構成において、同期発電機SG1が本発明の方式を採用した発電機であり、同期発電機SG2は他発電機(無効電力変動方式の同期発電機)である。この同期発電機SG1には、同期発電機SG1と高圧配電線HWの連系点の電圧を検出し、自動電圧調整器AVR1を制御するための単独運転検出装置11が設けられている。
図9に示す単独運転検出装置11においては、同期発電機SG1の起動時に連系点電圧V(t)を検出し、所定の範囲の周期(例えば、数秒〜10秒程度)の電圧変動情報を抽出し、他の同期発電機SG2による能動信号(無効電力変動信号)の注入の有無を判定する。そして、同期発電機SG2から注入された能動信号があると判定した場合は、この能動信号の周期と位相を推定して、推定された周期と位相に同期した能動信号を系統に注入する。この能動信号の注入は、自動電圧調整器AVR1により界磁電圧を制御することにより行われる。すなわち、同期発電機の場合は、界磁電流を減少させると進み力率になり、界磁電流を増加させると遅れ力率になるので、自動電圧調整器AVR1により界磁電圧を変化させることにより所望の能動信号(無効電力変動信号)を配電系統に注入することができる。
In the system configuration shown in FIG. 9, the synchronous generator SG1 is a generator adopting the method of the present invention, and the synchronous generator SG2 is another generator (synchronous generator of reactive power fluctuation method). This synchronous generator SG1 is provided with an independent
In the isolated
この制御部単独運転検出装置11の構成は、図6に示す単独運転検出装置11と比較して、図6に示す無効電力注入制御部18が、図9に示す無効電力変動制御部18aに変わった点だけが異なり、他の構成は図6に示す単独運転検出装置11と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。無効電力変動制御部18aは、能動信号生成部17から入力される無効電力指令値(位相θm、周期Tm、及び能動振幅Vm)を基に、同期発電機SG1から能動信号(無効電力変動信号)が高圧系統側へ注入されるように、自動電圧調整器AVR1を制御する。その他の動作については、図6に示す単独運転検出装置の場合と同様である。
Compared with the isolated
なお、図4、図5、図6及び図9に示す単独運転検出装置11は、内部にCPU、ROM、及びRAMを含むコンピュータシステムを有している。そして、上述した単独運転検出装置11内の各部の処理に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
4, 5, 6, and 9 has a computer system that includes a CPU, ROM, and RAM therein. And the process of a series of processes regarding the process of each part in the isolated
すなわち、単独運転検出装置11内の電圧変動検出部12、フィルタ部13、単独運転判定部14、位相・周期推定部15、位相スキャン部16、能動信号生成部17、無効電力注入制御部18、無効電力変動制御部18a、周期判定部19、判定結果出力部20、レベル制御部21、及び周波数偏差検出部22における、各処理の全部または一部は、CPU等の中央演算処理装置がROMやRAM等の主記憶装置に上記プログラムを読み出して、情報の加工、演算処理を実行することにより、実現されるものである。
That is, the voltage
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。 Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
また、上述した実施の形態では、系統に注入する能動信号(無効電力変動信号)が正弦波状に変化する信号の場合の例について説明したが、能動信号は、図8に示すように、正弦波に変化する他に、三角波状に変化してもよい。さらには、台形波や矩形波状に変化してもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the active signal (reactive power fluctuation signal) injected into the system is a signal that changes in a sine wave shape has been described. However, as shown in FIG. In addition to changing to, it may change to a triangular wave shape. Furthermore, it may be changed to a trapezoidal wave or a rectangular wave.
なお、ここで本発明と実施の形態の対応関係について補足して説明しておく。本発明における分散型電源装置は、分散型電源装置G2、G2a,G2b,G2cが対応する。また、本発明における系統連系システムは、例えば、図1に示すような、複数の分散型電源装置が低圧配電線に連系された系統連系システムが対応する。また、本発明における検出部は、電圧変動検出部12と位相・周期推定部15とが対応する。また、本発明における判定部は、単独運転判定部14が主に対応し、この単独運転判定部14と、この単独運転判定部14に信号を供給する部分とが対応する。また、本発明における制御部は、単独運転検出装置11(ただし、電圧計2を除く)が対応し、本発明における変換部は、インバータ3が相当する。
Here, the correspondence between the present invention and the embodiment will be described supplementarily. The distributed power supply devices G2, G2a, G2b, and G2c correspond to the distributed power supply devices in the present invention. Moreover, the grid connection system in this invention respond | corresponds, for example as shown in FIG. 1 to the grid connection system by which several distributed power supply devices were linked to the low voltage distribution line. The
そして、上記実施形態において、分散型電源装置の系統連系に用いられる単独運転検出装置G2等は、系統の電圧に基づいて電圧情報を検出する検出部(電圧変動検出部12及び位相・周期推定部15)と、電圧情報に基づいて、無効電力変動による前記連系点の電圧変動の変化を判定し、インバータ3が単独運転状態にあることを検出する単独運転判定部14と、を備える。
また、上記実施形態において、検出部は、検出された電圧に基づいて常時電圧変動ΔV2を検出する電圧変動検出部12と、検出された常時電圧変動ΔV2に基づいて能動信号の周期と位相を推定する位相・周期推定部15と、を備える。
また、上記実施形態において、検出された位相と周期に基づいて、該検出された電圧変動と同期するように、系統に供給する能動信号を生成させる単独運転検出装置11と、単独運転検出装置11からの指令に応じて生成する前記能動信号を供給するインバータ3と、を備える。
In the above-described embodiment, the isolated operation detection device G2 and the like used for the grid interconnection of the distributed power supply device includes a detection unit (voltage
In the above-described embodiment, the detection unit estimates the period and phase of the active signal based on the voltage
Moreover, in the said embodiment, the independent
このように、本実施形態の単独運転検出装置では、外乱信号として使用される無効電力変動(単独運転検出装置の能動的方式としては、無効電力変動方式および無効電力補償方式)が系統電圧を変動させることに着目し、これを各分散型電源装置に設置した単独運転検出装置で系統電圧変動として検出し、この変動信号を同期信号として利用することで、従来技術において必要であった通信回線や受信装置を使用せずに外乱信号を同期することができる。さらに、本実施形態の単独運転検出装置によれば、他の分散型電源装置の外乱信号の変動周期が既知でなくても、他の分散型電源装置から注入される能動信号の変動周期と位相を検出し、これに同期する外乱信号を出力することにより、能動信号による相互干渉が生じないようにできる。
また、他の分散型電源装置から注入される能動信号の有無を系統電圧変動量から判定し、自ら出力すべき外乱信号のレベルを適切に調節することで、単独運転検出に必要な変動幅を確保すると同時に、常時系統電圧変動を抑制し、電力品質の低下を抑えることができる。
Thus, in the isolated operation detection device of this embodiment, the reactive power fluctuation used as a disturbance signal (the reactive power fluctuation method and the reactive power compensation method as the active method of the isolated operation detection device) fluctuate the system voltage. Focusing on this, this is detected as a system voltage fluctuation by an isolated operation detection device installed in each distributed power supply, and this fluctuation signal is used as a synchronization signal. Disturbance signals can be synchronized without using a receiver. Furthermore, according to the isolated operation detection device of this embodiment, even if the fluctuation period of the disturbance signal of the other distributed power supply apparatus is not known, the fluctuation period and phase of the active signal injected from the other distributed power supply apparatus , And by outputting a disturbance signal synchronized therewith, mutual interference due to the active signal can be prevented.
In addition, by determining the presence or absence of active signals injected from other distributed power supply devices from the amount of system voltage fluctuation, and adjusting the level of the disturbance signal that should be output by itself, the fluctuation range required for islanding detection can be reduced. At the same time, it is possible to constantly suppress system voltage fluctuations and suppress deterioration in power quality.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本実施形態の単独運転検出装置、及び分散型電源装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the isolated operation detection device and the distributed power supply device of the present embodiment are not limited to the illustrated examples described above, and do not depart from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made.
PS・・・系統電源、UW・・・超高圧送電線、ST・・・配電用変圧器、
CB・・・遮断器、HW・・・高圧配電線、HL,HL1,HL2・・・高圧側負荷、
TR・・・柱上変圧器、LW・・・低圧配電線、LL・・・低圧側負荷、
G1,G2,G2a,G2b,G2c・・・分散型電源装置、
PCS1,PCS2・・・パワーコンディショナ、PV1,PV2・・・分散型発電源、
SG1,SG2・・・同期発電機、AVR1,AVR2・・・自動電圧調整器、
1・・・連系スイッチ、2・・・電圧計、3・・・インバータ、
11・・・単独運転検出装置、12・・・電圧変動検出部、13・・・フィルタ部、
14・・・単独運転判定部、15・・・位相・周期推定部、16・・・位相スキャン部、17・・・能動信号生成部、18・・・無効電力注入制御部、
18a・・・無効電力変動制御部、19・・・周期判定部、20・・・判定結果出力部、21・・・レベル制御部、22・・・周波数偏差検出部
PS ... System power supply, UW ... Ultra high voltage transmission line, ST ... Transformer for distribution,
CB ... circuit breaker, HW ... high voltage distribution line, HL, HL1, HL2 ... high voltage side load,
TR ... Pole transformer, LW ... Low voltage distribution line, LL ... Low voltage side load,
G1, G2, G2a, G2b, G2c ... distributed power supply device,
PCS1, PCS2 ... power conditioner, PV1, PV2 ... distributed power generation,
SG1, SG2 ... synchronous generator, AVR1, AVR2 ... automatic voltage regulator,
1 ... interconnection switch, 2 ... voltmeter, 3 ... inverter,
11 ... Isolated operation detection device, 12 ... Voltage fluctuation detection unit, 13 ... Filter unit,
14 ... Isolated operation determination unit, 15 ... Phase / period estimation unit, 16 ... Phase scan unit, 17 ... Active signal generation unit, 18 ... Reactive power injection control unit,
18a ... reactive power fluctuation control unit, 19 ... period determination unit, 20 ... determination result output unit, 21 ... level control unit, 22 ... frequency deviation detection unit
Claims (28)
前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出する検出部と、
前記電圧情報に基づいて、無効電力変動による前記連系点の周波数と電圧のいずれか1つ以上の変化を判定し、前記分散型電源装置が単独運転状態にあることを検出する判定部と、
前記検出部によって検出された電圧情報における電圧変動の大きさが、予め定められる第1基準レベル以上であると判定された場合、当該電圧変動に同期するように無効電力を変動させる能動信号を前記系統に注入する制御部と、
を備え、
前記検出部は、
起動時に前記連系点の電圧を検出し、予め定められる所定の周期の範囲に含まれる、ある周期の電圧変動情報を抽出する、
ことを特徴とする単独運転検出装置。 An isolated operation detection device used for grid connection of a distributed power supply device,
A detection unit for detecting voltage information based on a voltage at a connection point for connecting the distributed power supply device to a system;
A determination unit that determines, based on the voltage information, a change in any one or more of the frequency and voltage of the interconnection point due to reactive power fluctuations, and detects that the distributed power supply device is in a single operation state;
When it is determined that the magnitude of the voltage fluctuation in the voltage information detected by the detection unit is equal to or higher than a predetermined first reference level, an active signal that fluctuates the reactive power so as to be synchronized with the voltage fluctuation. A control unit to be injected into the system;
With
The detector is
Detecting the voltage of the interconnection point at the time of starting, and extracting voltage fluctuation information of a certain period included in a predetermined period range;
An isolated operation detection device.
前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出する検出部と、
前記電圧情報に基づいて、無効電力変動による前記連系点の周波数と電圧のいずれか1つ以上の変化を判定し、前記分散型電源装置が単独運転状態にあることを検出する判定部と、
推定された位相と周期に基づいて、前記検出部により検出される常時電圧変動と同期するように、前記系統に供給する能動信号を生成させる制御部と、
前記制御部からの指令に応じて生成する前記能動信号を供給する変換部と、
を備え、
前記検出部は、
前記検出された電圧情報に基づいて常時電圧変動を検出する電圧変動検出部と、
前記検出された常時電圧変動に基づいて、前記系統に無効電力を変動させる信号として供給する能動信号の周期と位相を推定する位相・周期推定部と、
を備えることを特徴とする単独運転検出装置。 An isolated operation detection device used for grid connection of a distributed power supply device,
A detection unit for detecting voltage information based on a voltage at a connection point for connecting the distributed power supply device to a system;
A determination unit that determines, based on the voltage information, a change in any one or more of the frequency and voltage of the interconnection point due to reactive power fluctuations, and detects that the distributed power supply device is in a single operation state;
Based on the estimated phase and period, a control unit that generates an active signal to be supplied to the system so as to be synchronized with a constant voltage fluctuation detected by the detection unit;
A converter that supplies the active signal generated in response to a command from the controller;
With
The detector is
A voltage fluctuation detection unit that constantly detects voltage fluctuations based on the detected voltage information;
A phase / period estimator for estimating the period and phase of an active signal supplied as a signal for varying reactive power to the system based on the detected constant voltage fluctuation;
An isolated operation detection device comprising:
前記系統に連系させる連系点における前記常時電圧変動を検出する
ことを特徴とする請求項2に記載の単独運転検出装置。 The voltage fluctuation detector is
The islanding operation detection device according to claim 2, wherein the constant voltage fluctuation at an interconnection point connected to the system is detected.
前記連系点の電圧情報からフィルタ処理を行って前記検出された常時電圧変動の周期と位相を推定する
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の単独運転検出装置。 The phase / period estimator is
The isolated operation detection apparatus according to claim 2 or 3, wherein a filtering process is performed from voltage information of the interconnection point to estimate a period and a phase of the detected constant voltage fluctuation.
前記常時電圧変動の変動幅が所定の閾値より大きな値となるように、注入する前記能動信号の位相を調整する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
Wherein such variation width constantly voltage variation becomes larger than a predetermined threshold value, the isolated operation detecting apparatus according to any one of adjusting the phase of said active signal to be injected from claim 2, wherein 4.
所定の振幅の前記能動信号を、前記推定された位相との位相差が無くなるように注入させる
ことを特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
The active signal of predetermined amplitude, isolated operation detecting apparatus according to any one of claims 2 to 5, characterized in that to inject so that the phase difference between the estimated phase is eliminated.
前記検出された連系点の常時電圧変動の変動幅が、最大の値を示す場合の前記位相を初期位相とする
ことを特徴とする請求項2から請求項6のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
The islanding operation according to any one of claims 2 to 6 , wherein the phase when the fluctuation range of the constant voltage fluctuation at the detected interconnection point shows a maximum value is the initial phase. Detection device.
前記検出された連系点の常時電圧変動の変動幅が、予め定められる複数の位相において、最大の値を示す場合の前記位相を前記初期位相とする
ことを特徴とする請求項7に記載の単独運転検出装置。 The controller is
The detected fluctuation range always voltage variation of interconnection points, in a plurality of phases are predetermined, according to the phase of the case shown a maximum value to claim 7, characterized in that said initial phase Single operation detection device.
前記初期位相の前記推定された位相に対する偏差が、予め定められる所定の範囲内にあることを判定する
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の単独運転検出装置。 The controller is
The islanding operation detection device according to claim 7 or 8 , wherein a deviation of the initial phase from the estimated phase is determined to be within a predetermined range.
前記初期位相の前記推定された位相に対する偏差が、予め定められる所定の範囲にないと判定された場合、前記偏差が小さくなるように、前記初期位相の値を補正する
ことを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
The initial phase value is corrected so that the deviation becomes small when it is determined that a deviation of the initial phase from the estimated phase is not within a predetermined range. The isolated operation detection device according to any one of claims 7 to 9 .
前記常時電圧変動の変動幅が、予め定められた基準比率より低下した場合は、前記初期位相の設定を再び行わせる
ことを特徴とする請求項7から請求項10のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
The isolated operation according to any one of claims 7 to 10 , wherein when the fluctuation range of the constant voltage fluctuation is lower than a predetermined reference ratio, the initial phase is set again. Detection device.
注入する無効電力変動量により、前記常時電圧変動の変動幅が予め定められた閾値より大きくなる場合には、前記検出した能動信号の振幅より、前記生成する能動信号の振幅を小さくするように制御する
ことを特徴とする請求項2から請求項11のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
When the fluctuation range of the constant voltage fluctuation is greater than a predetermined threshold due to the amount of reactive power fluctuation to be injected, control is performed so that the amplitude of the generated active signal is smaller than the amplitude of the detected active signal. The isolated operation detection device according to any one of claims 2 to 11 , wherein:
前記単独運転状態に移行して、予め定められた基準値以上の周波数偏差が検出された場合、前記生成する能動信号の振幅を大きくするように制御する
ことを特徴とする請求項2から請求項12のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
The process proceeds to the islanding state, when the reference value or more frequency deviation predetermined is detected, claims from claim 2, wherein the controller controls so as to increase the amplitude of the activity signal for the generation The isolated operation detection device according to any one of 12 .
ことを特徴とする請求項2から請求項13のいずれかに記載の単独運転検出装置。 When it is determined that the magnitude of the constant voltage fluctuation does not satisfy the predetermined first reference level, it is determined that the other distributed power supply device is not activated, and the predetermined constant amplitude value is active. isolated operation detecting apparatus according to claims 2, characterized in that injecting a signal to one of claims 13.
ことを特徴とする請求項14に記載の単独運転検出装置。 Control unit, when the size of the previous SL always voltage fluctuation is determined to be the first reference level or more, injecting an active signal to vary the reactive power in synchronization with the constant voltage variations in the system isolated operation detecting apparatus according to 請 Motomeko 14 you characterized.
前記能動信号を注入する際に、前記注入する能動信号の位相を保持した上で、前記注入する能動信号の振幅を徐々に増加させ、常時電圧変動の大きさが前記第1基準レベルよりも高い第2基準レベル以下となる範囲で、一定振幅に固定する
ことを特徴とする請求項1または請求項15に記載の単独運転検出装置。 The controller is
When injecting the active signal, the amplitude of the active signal to be injected is gradually increased while maintaining the phase of the active signal to be injected, and the magnitude of voltage fluctuation is always higher than the first reference level. The isolated operation detection device according to claim 1 or 15 , wherein the single operation detection device is fixed to a constant amplitude within a range that is equal to or lower than a second reference level.
前記常時電圧変動の大きさが前記第2基準レベルよりも高い第3基準レベルを超えたことが検出された場合、前記単独運転状態であると判定する
ことを特徴とする請求項16に記載の単独運転検出装置。 With the amplitude of the active signal to be injected fixed to the constant amplitude,
The method according to claim 16 , wherein when it is detected that the magnitude of the constant voltage fluctuation exceeds a third reference level that is higher than the second reference level, it is determined that the single operation state is set. Single operation detection device.
ことを特徴とする請求項16に記載の単独運転検出装置。 When it is detected that the magnitude of the constant voltage fluctuation exceeds a third reference level that is higher than the second reference level, the amplitude of the active signal is increased, and the fourth reference is higher than the third reference level. The isolated operation detection device according to claim 16 , wherein when it is detected that the level is exceeded, it is determined that the operation is in the isolated operation state.
ことを特徴とする請求項16から請求項18のいずれかに記載の単独運転検出装置。 Before injecting the active signal at startup, already if the magnitude of the constant voltage fluctuation of the cycle is the second reference level or higher, according to claim claim 16, wherein the active signal is characterized in that not inject 18 The isolated operation detection device according to any one of the above.
ことを特徴とする請求項16から請求項18のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The magnitude of the constant voltage variation, the second case where the reference level below the, isolated operation detecting apparatus according to claim 18 claim 16, characterized in that to start the injection of the active signal.
ことを特徴とする請求項16から請求項20のいずれかに記載の単独運転検出装置。 In a state where the active signal is injected with a fixed amplitude, when the magnitude of the constant voltage fluctuation exceeds the second reference level, the amplitude of the active signal is gradually reduced to reduce the constant voltage. isolated operation detecting apparatus according to any one of claims 20 to claim 16, the magnitude of the fluctuations is characterized in that so as to be less than the second reference level.
前記第2基準レベルが、電力品質を保証する上で許容される最大の値であり、
前記第3基準レベルが、前記単独運転状態を検出する第1段階を示す値であり、
前記第4基準レベルが、前記単独運転状態を検出する第2段階を示す値であり、
前記第1基準レベル、前記第2基準レベル、前記第3基準レベル、前記第4基準レベルの順に高い値が設定される
ことを特徴とする請求項18に記載の単独運転検出装置。 The first reference level is a value for determining the presence or absence of an active signal by another isolated operation detection device,
The second reference level is a maximum value allowed to guarantee power quality;
The third reference level is a value indicating a first stage of detecting the isolated operation state ;
The fourth reference level is a value indicating a second stage of detecting the isolated operation state ;
The isolated operation detection device according to claim 18 , wherein higher values are set in the order of the first reference level, the second reference level, the third reference level, and the fourth reference level.
前記分散型電源装置の変動周期の期待値を予め定め、前記期待値と、前記推定された周期との偏差を判定する周期判定部と
前記周期の偏差の判定結果に基づいて、判定結果を出力する判定結果出力部と、
を備えることを特徴とする請求項2から請求項15のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The controller is
An expected value of a fluctuation period of the distributed power supply device is determined in advance, a period determination unit that determines a deviation between the expected value and the estimated period, and a determination result is output based on a determination result of the deviation of the period A determination result output unit to perform,
The islanding operation detection device according to any one of claims 2 to 15 , further comprising:
前記推定された周期が、前記期待値に対して所望の範囲にないと判定された場合に、異常状態を表示する
ことを特徴とする請求項23に記載の単独運転検出装置。 The determination result output unit includes:
The isolated operation detection device according to claim 23 , wherein an abnormal state is displayed when it is determined that the estimated period is not within a desired range with respect to the expected value.
を備えることを特徴とする分散型電源装置。 A distributed power supply device comprising the isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 24 .
ことを特徴とする系統連系システム。 26. A grid interconnection system, wherein the distributed power supply device according to claim 25 is linked to the grid.
前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出するステップと、
前記電圧情報に基づいて、無効電力変動による前記連系点の周波数と電圧のいずれか1つ以上の変化を判定し、前記分散型電源装置が単独運転状態にあることを検出するステップと、
前記検出された電圧情報における電圧変動の大きさが、予め定められる第1基準レベル以上であると判定された場合、当該電圧変動に同期するように無効電力を変動させる能動信号を前記系統に注入するステップと、
起動時に前記連系点の電圧を検出し、予め定められる所定の周期の範囲に含まれる、ある周期の電圧変動情報を抽出するステップと、
を備えることを特徴とする単独運転検出方法。 An isolated operation detection method used for grid interconnection of a distributed power supply device,
Detecting voltage information based on a voltage at a connection point for connecting the distributed power supply device to a system;
Determining any one or more changes in the frequency and voltage of the interconnection point due to reactive power fluctuations based on the voltage information, and detecting that the distributed power supply device is in a single operation state;
When it is determined that the magnitude of the voltage fluctuation in the detected voltage information is greater than or equal to a predetermined first reference level, an active signal that fluctuates reactive power is injected into the system in synchronization with the voltage fluctuation. And steps to
Detecting the voltage of the interconnection point at the time of startup, and extracting voltage fluctuation information of a certain period included in a predetermined period range;
An islanding operation detection method comprising:
前記分散型電源装置を系統に連系させる連系点の電圧に基づいて電圧情報を検出するステップと、
前記検出された電圧情報に基づいて常時電圧変動を検出するステップと、
前記検出された常時電圧変動に基づいて無効電力変動信号の周期と位相を推定するステップと、
前記推定された位相と周期に基づいて、前記検出された無効電力変動信号と同期するように、前記系統に供給する無効電力変動信号を能動信号として生成するステップと、
を備えることを特徴とする系統連系制御方法。 A grid interconnection control method used for grid interconnection of a distributed power supply device,
Detecting voltage information based on a voltage at a connection point for connecting the distributed power supply device to a system;
Constantly detecting voltage fluctuations based on the detected voltage information;
Estimating the period and phase of the reactive power fluctuation signal based on the detected constant voltage fluctuation;
Generating a reactive power fluctuation signal to be supplied to the grid as an active signal so as to be synchronized with the detected reactive power fluctuation signal based on the estimated phase and period;
A grid interconnection control method comprising:
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