JP5637236B2 - Isolated operation detection device, power conditioner, distributed power supply system, program, and isolated operation detection method - Google Patents
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Description
本発明は、単独運転検出装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム、プログラム、および単独運転検出方法に関する。 The present invention relates to an isolated operation detection device, a power conditioner, a distributed power supply system, a program, and an isolated operation detection method.
特許文献1には、系統電源と連系するパワーコンディショナの単独運転を検出する単独運転検出装置が開示されている。
特許文献1 特開2008−54366号公報
Patent Document 1 discloses an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a power conditioner linked to a system power supply.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-54366
単独運転検出装置は、短時間にパワーコンディショナの単独運転を検出しなければならない。しかしながら、単独運転検出装置を、パワーコンディショナを制御する制御装置と別体としてモジュール化した場合、制御装置が、単独運転検出装置による指示を即座に実行する保証がない。 The isolated operation detection device must detect the isolated operation of the inverter in a short time. However, when the isolated operation detection device is modularized separately from the control device that controls the power conditioner, there is no guarantee that the control device immediately executes an instruction from the isolated operation detection device.
本発明の一態様に係る単独運転検出装置は、系統電源と連系するパワーコンディショナの単独運転を検出する単独運転検出装置であって、同期信号を受信または送信する同期処理部と、同期処理部が同期信号を受信または送信したことに対応して、パワーコンディショナから出力される電流を変動させる処理を、パワーコンディショナを制御する制御装置に実行させるための要求信号を、制御装置がアクセス可能な格納部に登録する要求信号登録部とを備える。 An isolated operation detection device according to one aspect of the present invention is an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a power conditioner linked to a system power supply, and includes a synchronization processing unit that receives or transmits a synchronization signal, and a synchronization process The control device accesses a request signal for causing the control device that controls the power conditioner to execute a process of changing the current output from the power conditioner in response to the reception or transmission of the synchronization signal by the unit. A request signal registration unit for registering in a possible storage unit.
上記単独運転検出装置は、要求信号に基づいてパワーコンディショナから出力される電流を変動させることを示す応答信号を、制御装置から受信する応答信号受信部と、格納部に登録されてから予め定められた期間内に応答信号受信部が応答信号を受信しない場合に、パワーコンディショナを停止させる停止信号を制御装置に送信する停止信号送信部とをさらに備えてもよい。 The isolated operation detection device is registered in advance in a response signal receiving unit that receives a response signal indicating that the current output from the power conditioner is fluctuated based on the request signal from the control device and the storage unit. When the response signal receiving unit does not receive the response signal within the given period, the signal processing unit may further include a stop signal transmitting unit that transmits a stop signal for stopping the power conditioner to the control device.
上記単独運転検出装置において、応答信号受信部が、制御装置から、応答信号の代わりに、パワーコンディショナを運転継続させる必要があることを示す運転継続信号を受信した場合には、停止信号送信部は、期間内に応答信号受信部が応答信号を受信しない場合でも、停止信号を送信しなくてもよい。 In the above isolated operation detection device, when the response signal receiving unit receives an operation continuation signal indicating that it is necessary to continue the operation of the power conditioner, instead of the response signal, from the control device, the stop signal transmission unit Even if the response signal receiving unit does not receive the response signal within the period, the stop signal may not be transmitted.
上記単独運転検出装置は、パワーコンディショナから出力される電流の電流値を取得する電流値取得部と、要求信号に基づいてパワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、電流値取得部により取得された電流値との差分が予め定められた基準差分より大きい場合、パワーコンディショナを停止させる停止信号を制御装置に送信する停止信号送信部とをさらに備えてもよい。 The isolated operation detection device includes a current value acquisition unit that acquires a current value of a current output from a power conditioner, a current value of a current that the power conditioner should output based on a request signal, and a current value acquisition unit. When the difference with the acquired electric current value is larger than a predetermined reference difference, a stop signal transmitting unit that transmits a stop signal for stopping the power conditioner to the control device may be further provided.
上記単独運転検出装置は、要求信号に基づいてパワーコンディショナから出力される電流を変動させることを示す応答信号を、制御装置から受信する応答信号受信部と、パワーコンディショナから出力される電流の電流値を取得する電流値取得部と、要求信号に基づいてパワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、電流値取得部により取得された電流値との差分が予め定められた基準差分より大きい場合、パワーコンディショナを停止させる停止信号を制御装置に送信する停止信号送信部とをさらに備え、応答信号受信部が、制御装置から、応答信号の代わりに、パワーコンディショナを運転継続させる必要があることを示す運転継続信号を受信した場合には、停止信号送信部は、パワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、電流値取得部により取得された電流値との差分が基準差分より大きい場合でも、停止信号を前記制御装置に送信しなくてもよい。 The isolated operation detection device includes a response signal receiving unit that receives a response signal indicating that the current output from the power conditioner is fluctuated based on the request signal, and a current signal output from the power conditioner. The difference between the current value acquisition unit for acquiring the current value, the current value of the current that the power conditioner should output based on the request signal, and the current value acquired by the current value acquisition unit is based on a predetermined reference difference. In the case of being large, it is further provided with a stop signal transmitting unit that transmits a stop signal for stopping the power conditioner to the control device, and the response signal receiving unit needs to continue operating the power conditioner instead of the response signal from the control device. When the operation continuation signal indicating that the inverter is present is received, the stop signal transmission unit determines the current value of the current to be output by the inverter. The difference between the current value acquired by the current value acquiring unit even larger than the reference difference may not transmit a stop signal to the controller.
上記単独運転検出装置は、要求信号に基づいてパワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、電流値取得部により取得された電流値とを関連づけて電流値保持部に登録する電流値登録部をさらに備えてもよい。 The isolated operation detection device associates the current value of the current to be output by the power conditioner based on the request signal with the current value acquired by the current value acquisition unit and registers the current value in the current value holding unit. May be further provided.
上記単独運転検出装置は、パワーコンディショナから出力される電圧の周波数偏差を導出する周波数偏差導出部をさらに備え、要求信号登録部は、周波数偏差に応じてパワーコンディショナから出力される電流を変動させる処理を、制御装置に割込み処理により実行させるための要求信号を格納部に登録してもよい。 The isolated operation detection device further includes a frequency deviation deriving unit for deriving a frequency deviation of the voltage output from the power conditioner, and the request signal registration unit varies the current output from the power conditioner according to the frequency deviation. A request signal for causing the control device to execute the process to be executed by the interrupt process may be registered in the storage unit.
本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、上記単独運転検出装置と、分散型電源からの電力を系統電源からの電力と連系させるインバータと、インバータの出力を制御する制御装置とを備え、制御装置は、単独運転検出装置から要求信号を受信する要求信号受信部と、要求信号に基づいてインバータの出力を制御する制御部とを有する。 A power conditioner according to an aspect of the present invention includes the above-described islanding detection device, an inverter that interconnects power from a distributed power source with power from a system power source, and a control device that controls the output of the inverter. The control device includes a request signal receiving unit that receives a request signal from the isolated operation detection device, and a control unit that controls the output of the inverter based on the request signal.
本発明の一態様に係る分散型電源システムは、上記パワーコンディショナと、分散型電源とを備えてもよい。 The distributed power supply system which concerns on 1 aspect of this invention may be provided with the said power conditioner and a distributed power supply.
本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを上記単独運転検出装置として機能させるためのプログラムである。 The program which concerns on 1 aspect of this invention is a program for functioning a computer as said independent operation detection apparatus.
本発明の一態様に係る単独運転検出方法は、系統電源と連系するパワーコンディショナの単独運転を検出する単独運転検出方法であって、同期信号を受信または送信する段階と、同期信号を受信または送信したことに対応して、パワーコンディショナから出力される電流を変動させる処理を、パワーコンディショナを制御する制御装置に実行させるための要求信号を、制御装置がアクセス可能な格納部に登録する段階とを含む。 An isolated operation detection method according to an aspect of the present invention is an isolated operation detection method for detecting an isolated operation of a power conditioner linked to a system power supply, receiving or transmitting a synchronization signal, and receiving a synchronization signal Alternatively, a request signal for causing the control device that controls the power conditioner to execute a process of changing the current output from the power conditioner in response to the transmission is registered in a storage unit accessible to the control device. A stage of performing.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。太陽電池システムは、太陽電池アレイ200と、パワーコンディショナ10とを備える。太陽電池アレイ200は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続された複数の太陽電池ストリングが並列に接続されている。太陽電池アレイ200は、分散型電源の一例である。分散型電源として、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムなどが用いられてよい。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of the overall configuration of the solar cell system according to the present embodiment. The solar cell system includes a
パワーコンディショナ10は、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源300側に出力する。パワーコンディショナ10は、コンデンサC1、昇圧回路20、コンデンサC2、インバータ40、コイルL、コンデンサC3、リレー50、制御装置100、および単独運転検出装置400を備える。なお、単独運転検出装置400は、パワーコンディショナ10に内蔵されずに、パワーコンディショナ10の外部に設けられてもよい。
The
コンデンサC1の一端および他端は、太陽電池アレイ200の正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路20は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路20は、太陽電池アレイ200からの電圧を昇圧する。昇圧回路20は、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型昇圧回路により構成してもよい。
One end and the other end of the capacitor C <b> 1 are electrically connected to the positive terminal and the negative terminal of the
コンデンサC2は、昇圧回路20から出力される直流電圧を平滑化する。インバータ40は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路20から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源300側に出力する。インバータ40は、例えば、ブリッジ接続された4つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジPWMインバータにより構成してもよい。4つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。4つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。
Capacitor C2 smoothes the DC voltage output from
インバータ40と系統電源300との間には、コイルLおよびコンデンサC3が設けられる。コイルLおよびコンデンサC3は、インバータ40から出力された交流電圧からノイズを除去する。また、コンデンサC3と系統電源300との間には、リレー50が設けられる。リレー50は、インバータ40と系統電源300との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー50がオンすることで、パワーコンディショナ10と系統電源300とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ10と系統電源300とが電気的に遮断される。
Between the
パワーコンディショナ10は、電圧センサ12、16、および17、並びに電流センサ14、18、および19をさらに備える。電圧センサ12は、太陽電池アレイ200の両端の電位差に対応する電圧V1を検知する。電圧センサ16は、昇圧回路20の出力側の両端の電位差に対応する電圧V2を検知する。電圧センサ17は、インバータ40の出力側の両端の電位差に対応する電圧V3を検知する。
The
電流センサ14は、太陽電池アレイ200から出力され、昇圧回路20の入力側に流れる電流I1を検知する。電流センサ18は、昇圧回路20から出力される電流I2を検知する。電流センサ19は、インバータ40から出力される電流I3を検知する。
The
制御装置100は、太陽電池アレイ200から最大電力が得られるように、電圧センサ12、16および17、並びに電流センサ14、18および19により検知される電圧および電流に基づいて昇圧回路20、およびインバータ40のスイッチング動作を制御して、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源300側に出力する。
以上のように構成されたパワーコンディショナ10は、系統電源300が停止した場合には、リレー50をオフして、パワーコンディショナ10と系統電源300とを電気的に遮断しなければならない。また、パワーコンディショナ10は、系統電源300側に出力する電圧が上限電圧以上にならないように、電圧を制御しなければならない。
In the
単独運転検出装置400は、インバータ40から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ40から出力される電流の振幅を制御装置100に調整させることで、パワーコンディショナ10に無効電力を出力させる。単独運転検出装置400は、無効電力の供給に伴う系統電源300の電圧の周波数変動を検知することで、系統電源300が停止している、つまりパワーコンディショナ10が単独運転していることを検知する。
The
また、単独運転検出装置400は、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧以上になった場合に、インバータ40から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ40から出力される電流の振幅を制御装置100に調整させることで、パワーコンディショナ10に系統電源300側に供給している無効電力を増加させる。無効電力を増加させることで、系統電源300の電圧が低下する。これに伴い、制御装置100は、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧より小さくなるように制御できる。なお、上限電圧は、系統連系規定によって定められる上限値に基づく値でもよい。
In addition, the isolated
本実施形態において、制御装置100と単独運転検出装置400とは、それぞれ個別のモジュールとして構成されており、制御装置100と単独運転検出装置400とは伝送ケーブル60を介して接続されている。制御装置100および単独運転検出装置400は、それぞれ基板と基板上に設けられたマイクロコンピュータなどにより構成される。制御装置100の基板と、単独運転検出装置400の基板とは、コネクタを有し、それぞれのコネクタが伝送ケーブル60を介して接続されている。
In the present embodiment, the
このように、制御装置100と単独運転検出装置400とを個別のモジュールで構成した場合、単独運転検出装置400は、制御装置100に対して指示しただけでは、制御装置100が単独運転検出装置400の指示に応じて確実に動作していることを確認できない。そこで、本実施形態では、単独運転検出装置400は、単独運転検出装置400の指示に対して、制御装置100が動作したことを確認する。
As described above, when the
図2Aは、単独運転検出装置400の機能ブロックの一例を示す図である。単独運転検出装置400は、周波数計測部402、移動平均値導出部404、周波数偏差導出部406、第1無効電力導出部408、出力電圧取得部410、第2無効電力導出部412、無効電力加算部414、電流値取得部416、要求信号送信部420、応答信号受信部422、電流値保持部424、電流値比較部426、停止信号送信部428、確認信号受信部430、単独運転検出部432、および同期処理部440を備える。
FIG. 2A is a diagram illustrating an example of functional blocks of the isolated
周波数計測部402は、電圧センサ17を介して系統電源300の電圧を取得し、取得した電圧から系統電源300の周波数を示す系統周波数を計測する。周波数計測部402は、例えば、電圧センサ17から検出される電圧信号の立ち下がりと立ち上がりの中間値と、次の立ち下がりと立ち上がりの中間値との時間差を一周期として計測する。系統電源300の系統周期が50Hz(1系統周期が20m秒)である場合、系統周期の計測周期は、系統周期の1/3以下、例えば、5m秒でもよい。
The
移動平均値導出部404は、周波数計測部402により計測された系統周期に基づいて、予め定められた移動平均時間分の系統周期の移動平均値を順次導出する。移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば20m秒よりも長く、かつ単独運転状態になってから単独運転状態が検出されるまでに許容されている時間以下でもよい。移動平均時間は、例えば100m秒よりも短い時間でもよく、移動平均時間は、例えば40m秒でもよい。
The moving average
周波数偏差導出部406は、移動平均値導出部404により導出された最新の移動平均値と、最新の移動平均値から予め定められた時間前、例えば200m秒前の過去の移動平均値との差分を周波数偏差として導出する。周波数偏差導出部406は、系統周期の計測周期と同一の周期ごと、例えば5m秒ごとに周波数偏差を導出してもよい。
The frequency
第1無効電力導出部408は、系統電源300の周波数偏差に基づき無効電力q1を導出する。第1無効電力導出部408は、系統電源300の周波数偏差に比例して無効電力q1が多くなるように、無効電力q1を導出してよい。第1無効電力導出部408は、例えば、図3に示すような無効電力q1−周波数偏差特性を参照して、周波数偏差に対応する無効電力q1を導出してもよい。
The first reactive
出力電圧取得部410は、電圧センサ17により検出される系統電源300の電圧V3を検知する。第2無効電力導出部412は、検知された電圧V3が、予め定められた上限電圧Vth以上か否かを判定する。第2無効電力導出部412は、検知された電圧V3が上限電圧Vth以上の場合には、系統電源300側に供給すべき無効電力を増加させてパワーコンディショナ10の出力電圧の上昇を抑制すべく、無効電力q2を導出する。
The output
無効電力加算部414は、第1無効電力導出部408により導出された無効電力q1と、第2無効電力導出部412により導出された無効電力q2とを加算することで、無効電力Qを導出する。無効電力加算部414は、導出された無効電力Qを要求信号送信部420に提供する。
The reactive
要求信号送信部420は、要求信号送信部420から無効電力Qを受けて、パワーコンディショナ10から出力される電流を変動させることを要求する要求信号を、パワーコンディショナ10を制御する制御装置100に送信する。
The request
ここで、無効電力Qは、系統電源300の電圧の周波数偏差に応じて、パワーコンディショナ10から出力される電流を変動させるための指標にもなる値である。制御装置100は、系統電源300の電圧に対して、無効電力Qに応じてパワーコンディショナ10から出力される電流の位相または振幅を変動させることで、無効電力Qに対応する無効電力を系統電源300側に供給する。よって、要求信号は、無効電力Qに基づく位相または振幅が定められたパワーコンディショナ10が出力すべき電流の電流値を示してもよい。要求信号は、パワーコンディショナ10が出力すべき無効電力Qを示す信号でもよい。要求信号は、無効電力Qを示す電圧レベルと、制御装置100からの読み込みを要求するパルス信号との組み合わせでもよい。これにより、制御装置100と単独運転検出装置400との間の通信手順の取り決めを単純化できる。
Here, the reactive power Q is a value that also serves as an index for changing the current output from the
同期処理部440は、制御装置100との間で同期を取るべく、制御装置100から同期信号を受信してもよい。または、同期処理部440は、制御装置100に同期信号を送信してもよい。同期処理部440は、制御装置100以外の同期発生器から同期信号を受信してもよい。
The
パワーコンディショナ10の単独運転の検出は、比較的短い時間、例えば5msec以内に行うことが要求されている。したがって、制御装置100は、要求信号を受信した後、即座に要求信号に応じた無効電力をパワーコンディショナ10に出力させる必要がある。
The detection of the independent operation of the
ここで、制御装置100と単独運転検出装置400との間で、同期が取れていれば、制御装置100が、単独運転検出装置400からの要求信号に応じて、パワーコンディショナ10から無効電力を出力させる処理を即座に実行できる可能性が高い。一方、制御装置100と単独運転検出装置400との間で、同期が取れていなければ、制御装置100が、単独運転検出装置400からの要求信号を正常に処理できない可能性がある。そこで、要求信号送信部420は、制御装置100に要求信号に応じて即座に制御装置100にパワーコンディショナ10に対して要求信号に基づく無効電力を出力させるべく、同期処理部440により同期信号が送信または受信されたことに対応して、制御装置100に無効電力の出力を実行させるための要求信号を送信してもよい。
Here, if synchronization is established between the
要求信号送信部420は、同期処理部440により同期信号が送信または受信されたことに対応して、制御装置100に割込み処理により無効電力の出力を実行させるための要求信号を送信してもよい。要求信号には、例えば、割込み処理により処理すべき旨を示すフラグなどを示してもよい。制御装置100は、単独運転検出装置400から受信した信号に割込み処理として実行すべきフラグなどが付されている場合には、当該信号に基づく処理を割込み処理として実行する。
The request
また、制御装置100が、単独運転検出装置400が要求信号を送信してもよいタイミングをポーリング信号により定期的にまたは任意のタイミングで通知してもよい。要求信号送信部420は、同期処理部440が制御装置100からポーリング信号を受信した場合、ポーリング信号に対する応答として要求信号を制御装置100に送信してもよい。制御装置100は、自身の都合の良いタイミングでポーリング信号を送信してもよい。制御装置100は、昇圧回路20およびインバータ40の各スイッチの制御処理の負荷が少ないタイミングで、ポーリング信号を単独運転検出装置400に送信してもよい。
Moreover, the
上記のように制御装置100と単独運転検出装置400との間で同期が取れていることが確認されている場合に、単独運転検出装置400が制御装置100に要求信号を送信することで、単独運転検出装置400は、制御装置100に対して要求信号に応じた無効電力をパワーコンディショナ10に即座に出力させることができる。よって、単独運転検出装置400がパワーコンディショナ10の単独運転を即座に検知できずに、パワーコンディショナ10が単独運転しつづけることを防止できる。
When it is confirmed that the
電流値取得部416は、電流センサ19を介して、インバータ40から出力される電流I3の電流値を、パワーコンディショナ10から出力される電流の電流値として、取得する。電流値保持部424は、無効電力Qに応じてパワーコンディショナ10が出力すべき無効電力Qに対応する電流値と、電流センサ19を介して検知された実際にパワーコンディショナ10から出力される電流の電流値とを関連付けてログとして保持する。電流値保持部424に保持されたログを参照することで、単独運転検出装置400の指示に応じて、制御装置100が正しくパワーコンディショナ10を動作させる指示を出したかどうかを確認できる。
The current
応答信号受信部422は、要求信号に基づいてパワーコンディショナ10から出力される電流を変動させることを示す応答信号を、制御装置100から受信する。応答信号には、要求信号に基づいて制御装置100がパワーコンディショナ10に出力させる電流の電流値を示してもよい。単独運転検出装置400は、応答信号を受信することで、単独運転検出装置400の指示に応じて、制御装置100が正しくパワーコンディショナ10を動作させたかどうかを確認できる。
The response
停止信号送信部428は、要求信号が送信されてから予め定められた期間T1内に応答信号受信部422が応答信号を受信しない場合に、パワーコンディショナ10を停止させる停止信号を制御装置100に送信する。要求信号に対して制御装置100から応答信号を受信しない場合には、制御装置100が、要求信号に応じた無効電力を系統電源300側に供給していない可能性がある。この場合、単独運転検出装置400は、系統電源300の停止などに伴うパワーコンディショナ10の単独運転を確実に検知できない可能性がある。そこで、応答信号受信部422が期間T1内に応答信号を受信しない場合に、停止信号送信部428が、制御装置100に停止信号を送信する。制御装置100は、停止信号を受けて、リレー50を開放して、インバータ40と系統電源300との間を電気的に遮断してもよい。これにより、単独運転検出装置400がパワーコンディショナ10の単独運転を検知できずに、パワーコンディショナ10が単独運転しつづけることを防止できる。なお、停止信号送信部428は、同期処理部440により制御装置100との間で同期が取れていない場合、つまり同期信号の送信または受信が正常に行われていない場合に、停止信号を送信してもよい。
The stop
ここで、期間T1は、系統電源300の系統周期に基づいて定められてもよい。系統電源300の系統周期が50Hz(1系統周期が20m秒)である場合、系統周期の期間T1は、系統周期の1/3以下、例えば、5m秒でもよい。
Here, the period T <b> 1 may be determined based on the system cycle of the
電流値比較部426は、電流値保持部424に保持されている無効電力Qに応じてパワーコンディショナ10が出力すべき無効電力Qに対応する電流値と、電流センサ19を介して検知された実際にパワーコンディショナ10から出力される電流の電流値とを比較する。比較の結果、無効電力Qに対応する電流値と、実際の電流の電流値との差分が予め定められた基準差分より大きい場合、制御装置100が要求信号に基づいて正しく無効電力を系統電源300側に供給していないと判断して、停止信号送信部428は、停止信号を制御装置100に送信する。これにより、単独運転検出装置400がパワーコンディショナ10の単独運転を検知できずに、パワーコンディショナ10が単独運転しつづけることを防止できる。
The current
確認信号受信部430は、要求信号を受信したことに対応して制御装置100が送信する確認信号を、応答信号受信部422が応答信号を受信するより前に受信する。制御装置100は、要求信号を受信した時点で、単独運転検出装置400に要求信号を受信した旨を示す確認信号を送信する。確認信号受信部430が要求信号に対して確認信号を受信していない場合には、例えば制御装置100の通信インタフェースが正常に動作していない可能性が高い。この場合、制御装置100は、要求信号に応じてパワーコンディショナ10に無効電力を系統電源300側に供給させられない可能性が高い。
The confirmation
そこで、停止信号送信部428は、要求信号が送信されてから期間T1より短い予め定められた期間T2内に確認信号受信部430が確認信号を受信しない場合、停止信号を送信してもよい。期間T2は、系統電源300の系統周期に基づいて定められてもよい。期間T1は、例えば5m秒の場合、期間T2は、2.5m秒でもよい。応答信号を受信するか否かの判断の前に、制御装置100が確認信号を受信したか否かにより、制御装置100が正常に動作しているかどうかを判断できる。よって、制御装置100が正常に動作していない場合に、より早くパワーコンディショナ10を停止させることができる。
Therefore, the stop
単独運転検出部432は、系統電源300の電圧または周波数の変動を検知した場合、系統電源300が停止し、パワーコンディショナ10が単独運転していると判断して、制御装置100に、パワーコンディショナ10を停止するよう停止信号を送信する。制御装置100は、停止信号を受けて、リレー50を開放して、インバータ40と系統電源300との間を電気的に遮断してもよい。なお、単独運転検出部432は、同期処理部440により制御装置100との間で同期が取れていない場合に、停止信号を送信してもよい。
When detecting a change in voltage or frequency of the
図2Bは、単独運転検出装置400の機能ブロックの他の一例を示す図である。図2Bに示す単独運転検出装置400は、要求信号送信部420の代わりに要求信号登録部421および格納部450を備える点で、図2Aに示す単独運転検出装置400と異なる。
FIG. 2B is a diagram illustrating another example of functional blocks of the isolated
要求信号登録部421は、同期処理部440が同期信号を受信または送信したことに対応して、パワーコンディショナ10から出力される電流を変動させる処理を、制御装置100に実行させるための要求信号を、制御装置100がアクセス可能な格納部450に登録する。制御装置100は、定期的に格納部450に格納された要求信号を取得し、取得した要求信号に基づいて、無効電力を系統電源300側に供給すべく、パワーコンディショナ10を制御する。
The request
単独運転検出装置400は、格納部450に格納された要求信号をアナログ信号として表示する表示部を備えてもよい。この場合、制御装置100は、表示部に表示されている値、例えば電圧値と無効電力との関係を示すテーブルを参照して、表示部に表示されている値に対応する無効電力を導出してもよい。制御装置100は、導出された無効電力を系統電源300側に供給すべく、パワーコンディショナ10を制御する。
The isolated
制御装置100は、格納部450から要求信号を取得したことに対応して、要求信号に基づいてパワーコンディショナ10から出力される電流を変動させることを示す応答信号を送信してもよい。そして、応答信号受信部422は、応答信号を、制御装置100から受信してもよい。単独運転検出装置400は、応答信号を受信することで、単独運転検出装置400の指示に応じて、制御装置100が正しくパワーコンディショナ10を動作させたかどうかを確認できる。
In response to acquiring the request signal from
停止信号送信部428は、要求信号が格納部450に登録されてから、あるいは表示部に要求信号を表示されてから予め定められた期間T1内に応答信号受信部422が応答信号を受信しない場合に、パワーコンディショナ10を停止させる停止信号を制御装置100に送信してもよい。要求信号に対して制御装置100から応答信号を受信しない場合には、制御装置100が、要求信号に応じた無効電力を系統電源300側に供給していない可能性がある。この場合、単独運転検出装置400は、系統電源300の停止などに伴うパワーコンディショナ10の単独運転を確実に検知できない可能性がある。そこで、応答信号受信部422が期間T1内に応答信号を受信しない場合に、停止信号送信部428が、制御装置100に停止信号を送信してもよい。
The stop
図4は、制御装置100の機能ブロックの一例を示す図である。制御装置100は、要求信号受信部102、確認信号送信部103、応答信号生成部104、応答信号送信部106、制御部108、停止信号受信部110、およびリレー制御部112を備える。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the
要求信号受信部102は、単独運転検出装置400から要求信号を受信する。確認信号送信部103は、要求信号を正常に受信できた場合に、確認信号を単独運転検出装置400に送信する。応答信号生成部104は、要求信号受信部102が要求信号を受信したことに対応して、要求信号に基づいてパワーコンディショナ10から出力される電流を変動させることを示す応答信号を生成する。応答信号には、要求信号に基づいて制御装置100がパワーコンディショナ10に出力させる電流の電流値を示してもよい。
The request
応答信号送信部106は、応答信号生成部104により生成された応答信号を単独運転検出装置400に送信する。制御部108は、要求信号に基づいてインバータ40を制御することで、要求信号に応じた無効電力をインバータ40に系統電源300側に出力させる。制御部108は、例えば、要求信号に示される電流値が出力されるように、インバータ40の各スイッチを制御する。これにより、インバータ40から出力される電流が、系統電源300の電圧に対して、単独運転検出装置400から要求される位相差および振幅で出力され、要求される無効電力が系統電源300側に出力される。
The response
停止信号受信部110は、単独運転検出装置400から停止信号を受信する。リレー制御部112は、停止信号受信部110が停止信号を受信した場合、リレー50を開放することで、インバータ40と系統電源300との間を電気的に遮断する。
The stop signal receiving unit 110 receives a stop signal from the isolated
ここで、太陽電池アレイなどの分散電源が普及している地域では、地域内の複数のパワーコンディショナ10が一斉に停止した場合、電力供給が不安定となり、電力品質に悪影響を与える可能性がある。そこで、パワーコンディショナ10は、FRT(Fault Ride Through)要件という要件を満たすことが要求される場合がある。FRT要件とは、電力品質を確保するために必要となる系統擾乱時の分散型電源の運転継続性の要件のことをいう。この要件を満たすためには、単独運転検出装置400が、パワーコンディショナ10の単独運転を検出したとしても、制御装置100は、パワーコンディショナ10を停止させずに、運転を継続させる必要がある場合がある。
Here, in a region where a distributed power source such as a solar cell array is widespread, when a plurality of
そこで、FRT要件を満たす必要がある場合には、単独運転検出装置400は、たとえ制御装置100から要求信号に対する応答信号を受信しなかった場合でも、制御装置100に停止信号を送信しないことが望ましい場合がある。よって、応答信号送信部106は、FRT要件を満たす必要がある場合には、応答信号を送信する代わりに、パワーコンディショナ10を運転継続させる必要がある旨を示す運転継続信号を送信してもよい。応答信号受信部422が、応答信号を受信する代わりに、運転継続信号を受信した場合には、停止信号送信部428は、制御装置100に対して停止信号を送信しなくてもよい。
Therefore, when it is necessary to satisfy the FRT requirement, it is desirable that the isolated
これにより、系統擾乱時のFRT要件を満たす必要がある場合に、単独運転検出装置400が停止信号を送信することで、パワーコンディショナ10が停止してしまうことを防止できる。
Thereby, when it is necessary to satisfy the FRT requirement at the time of system disturbance, it is possible to prevent the
図5は、単独運転検出装置400が要求信号を送信する場合のフローチャートの一例を示す。
FIG. 5 shows an example of a flowchart when the isolated
例えば、周波数偏差導出部406が、電圧センサ17を介して検知された電圧に基づいて周波数偏差を導出し、第1無効電力導出部408が周波数偏差に応じた無効電力を導出した場合、要求信号受信部102が、導出された無効電力に対応する要求信号を制御装置100に送信する(S100)。次いで、確認信号受信部430が、要求信号が送信されてから期間T2以内に確認信号受信部430が確認信号を受信しなかった場合(S102)、停止信号送信部428は、制御装置100に停止信号を送信する(S104)。
For example, when the frequency
期間T2内に確認信号を受信した後、要求信号が送信されてから期間T1以内に応答信号受信部422が制御装置100から応答信号を受信しなかった場合(S106)、停止信号送信部428は、制御装置100に停止信号を送信する(S104)。
When the response
以上の通り、本実施形態によれば、単独運転検出装置400から指示に従って制御装置100が正常に動作しているかどうかを、単独運転検出装置400は確認できる。よって、単独運転検出装置400の指示に従って制御装置100がパワーコンディショナ10に要求される無効電力を供給させていないことを単独運転検出装置400が確実に確認できる。よって、単独運転検出装置400がパワーコンディショナ10の単独運転を検知できずに、パワーコンディショナ10が単独運転しつづけることを防止できる。
As described above, according to the present embodiment, the isolated
なお、本実施形態に係る単独運転検出装置400が備える各部は、パワーコンディショナ10の単独運転検出に関する各種処理を行う、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにパワーコンディショナ10の単独運転検出に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、単独運転検出装置400が備える各部としてコンピュータを機能させることで、単独運転検出装置400を構成してもよい。
Each unit included in the isolated
コンピュータはCPU、ROM、RAM、EEPROM(登録商標)等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてROMに格納された処理プログラムをCPUが読み出して順次実行することで、単独運転検出装置400として機能する。
The computer has various memories such as CPU, ROM, RAM, EEPROM (registered trademark), communication bus, and interface, and the CPU reads out the processing program stored in the ROM as firmware in advance and sequentially executes it, thereby detecting the isolated operation. It functions as the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 パワーコンディショナ
20 昇圧回路
40 インバータ
50 リレー
60 伝送ケーブル
100 制御装置
102 要求信号受信部
103 確認信号送信部
104 応答信号生成部
106 応答信号送信部
108 制御部
110 停止信号受信部
112 リレー制御部
200 太陽電池アレイ
300 系統電源
400 単独運転検出装置
402 周波数計測部
404 移動平均値導出部
406 周波数偏差導出部
408 第1無効電力導出部
410 出力電圧取得部
412 第2無効電力導出部
414 無効電力加算部
416 電流値取得部
420 要求信号送信部
421 要求信号登録部
422 応答信号受信部
424 電流値保持部
426 電流値比較部
428 停止信号送信部
430 確認信号受信部
432 単独運転検出部
440 同期処理部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
同期信号を受信または送信する同期処理部と、
前記同期処理部が前記同期信号を受信または送信したことに対応して、前記パワーコンディショナから出力される電流を変動させる処理を、前記パワーコンディショナを制御する制御装置に実行させるための要求信号を、前記制御装置がアクセス可能な格納部に登録する要求信号登録部と
を備える単独運転検出装置。 An isolated operation detection device for detecting isolated operation of a power conditioner linked to a system power supply,
A synchronization processing unit for receiving or transmitting a synchronization signal;
A request signal for causing the control device that controls the power conditioner to execute a process of changing the current output from the power conditioner in response to the synchronization processing unit receiving or transmitting the synchronization signal. An isolated operation detection device comprising: a request signal registration unit for registering the information in a storage unit accessible by the control device.
前記要求信号が前記格納部に登録されてから予め定められた期間内に前記応答信号受信部が前記応答信号を受信しない場合に、前記パワーコンディショナを停止させる停止信号を前記制御装置に送信する停止信号送信部と
をさらに備える請求項1に記載の単独運転検出装置。 A response signal receiving unit that receives from the control device a response signal indicating that the current output from the power conditioner is changed based on the request signal;
When the response signal receiving unit does not receive the response signal within a predetermined period after the request signal is registered in the storage unit, a stop signal for stopping the power conditioner is transmitted to the control device. The isolated operation detection device according to claim 1, further comprising a stop signal transmission unit.
前記要求信号に基づいて前記パワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、前記電流値取得部により取得された前記電流値との差分が予め定められた基準差分より大きい場合、前記パワーコンディショナを停止させる停止信号を前記制御装置に送信する停止信号送信部と
をさらに備える請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の単独運転検出装置。 A current value acquisition unit for acquiring a current value of a current output from the power conditioner;
When the difference between the current value of the current to be output by the power conditioner based on the request signal and the current value acquired by the current value acquisition unit is larger than a predetermined reference difference, the power conditioner The isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a stop signal transmission unit that transmits a stop signal for stopping the operation to the control device.
前記パワーコンディショナから出力される電流の電流値を取得する電流値取得部と、
前記要求信号に基づいて前記パワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、前記電流値取得部により取得された前記電流値との差分が予め定められた基準差分より大きい場合、前記パワーコンディショナを停止させる停止信号を前記制御装置に送信する停止信号送信部と
をさらに備え、
前記応答信号受信部が、前記制御装置から、前記応答信号の代わりに、前記パワーコンディショナを運転継続させる必要があることを示す運転継続信号を受信した場合には、前記停止信号送信部は、前記パワーコンディショナが出力すべき電流の電流値と、前記電流値取得部により取得された前記電流値との差分が前記基準差分より大きい場合でも、前記停止信号を前記制御装置に送信しない、請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の単独運転検出装置。 A response signal receiving unit that receives from the control device a response signal indicating that the current output from the power conditioner is changed based on the request signal;
A current value acquisition unit for acquiring a current value of a current output from the power conditioner;
When the difference between the current value of the current to be output by the power conditioner based on the request signal and the current value acquired by the current value acquisition unit is larger than a predetermined reference difference, the power conditioner A stop signal transmitter for transmitting a stop signal to stop the control device to the control device,
When the response signal reception unit receives an operation continuation signal indicating that it is necessary to continue the operation of the power conditioner, instead of the response signal, from the control device, the stop signal transmission unit, The stop signal is not transmitted to the control device even when the difference between the current value of the current to be output by the power conditioner and the current value acquired by the current value acquisition unit is greater than the reference difference. The islanding operation detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記要求信号登録部は、前記周波数偏差に応じて前記パワーコンディショナから出力される電流を変動させる処理を、前記制御装置に実行させるための前記要求信号を前記格納部に登録する、請求項1から請求項6のいずれか1つに記載の単独運転検出装置。 A frequency deviation derivation unit for deriving a frequency deviation of the voltage output from the inverter;
The said request signal registration part registers the said request signal for making the said control apparatus perform the process which fluctuates the electric current output from the said power conditioner according to the said frequency deviation in the said storage part. The isolated operation detection device according to any one of claims 6 to 7.
分散型電源からの電力を前記系統電源からの電力と連系させるインバータと、
前記インバータの出力を制御する前記制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記格納部に格納された前記要求信号を受信する要求信号受信部と、
前記要求信号に基づいて前記インバータの出力を制御する制御部と
を有する、パワーコンディショナ。 An isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 7,
An inverter interconnecting power from a distributed power source with power from the system power source;
The control device for controlling the output of the inverter,
The controller is
A request signal receiving unit for receiving the request signal stored in the storage unit;
And a control unit that controls an output of the inverter based on the request signal.
前記分散型電源と
を備える分散型電源システム。 A power conditioner according to claim 8;
A distributed power supply system comprising the distributed power supply.
同期信号を受信または送信する段階と、
前記同期信号を受信または送信したことに対応して、前記パワーコンディショナから出力される電流を変動させる処理を、前記パワーコンディショナを制御する制御装置に実行させるための要求信号を、前記制御装置がアクセス可能な格納部に登録する段階と
を含む単独運転検出方法。 An isolated operation detection method for detecting isolated operation of a power conditioner linked to a system power supply,
Receiving or transmitting a synchronization signal;
In response to receiving or transmitting the synchronization signal, a request signal for causing the control device that controls the power conditioner to execute a process of changing the current output from the power conditioner, And a step of registering in an accessible storage unit.
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