JP6047425B2 - Isolated operation detection device and isolated operation detection method - Google Patents
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Description
本発明は、商用電源系統と連系して運転する分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置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 and an isolated operation detection method for detecting isolated operation of a distributed power source that operates in conjunction with a commercial power supply system.
近年、太陽電池、燃料電池などの分散電源の電力を商用電源系統と連系して交流負荷に供給する電源装置が用いられている。分散電源の電力と商用電源系統の電力を交流負荷に効率的に供給するために、分散電源と商用電源系統との間にはパワーコンディショナーが接続される。 2. Description of the Related Art In recent years, a power supply device that supplies power from a distributed power source such as a solar cell or a fuel cell to an AC load in conjunction with a commercial power supply system is used. In order to efficiently supply the power of the distributed power source and the power of the commercial power source system to the AC load, a power conditioner is connected between the distributed power source and the commercial power source system.
パワーコンディショナーは、太陽電池や燃料電池を利用する際に、発電した電力を商用で使用できるように変換する装置である。パワーコンディショナーは、発電電力が交流負荷の所要電力よりも大きければ、余剰電力を商用電源系統に供給し、逆に、分散電源の発電電力が交流負荷の所要電力よりも小さければ、不足電力を商用電源系統から受電するもの、及び、消費する電力のみを補い、商用電源系統には電力を供給しないもの、がある。 A power conditioner is a device that converts generated electric power so that it can be used commercially when using solar cells or fuel cells. The power conditioner supplies surplus power to the commercial power supply system if the generated power is larger than the required power of the AC load. Conversely, if the generated power of the distributed power source is smaller than the required power of the AC load, the power conditioner There are those that receive power from the power supply system and those that supplement only the consumed power and do not supply power to the commercial power supply system.
パワーコンディショナーは商用電源系統に接続され、分散電源の発電電力を商用電源系統に供給できるため、商用電源系統が事故や工事で停電した時に、パワーコンディショナーがその停電を迅速に検出しないと、分散電源側から商用電源系統側に電力が供給されてしまう。 Since the power conditioner is connected to the commercial power system and can supply the power generated by the distributed power source to the commercial power system, if the power conditioner does not detect the power outage quickly due to an accident or construction, Electric power is supplied from the side to the commercial power supply system side.
このため、パワーコンディショナーには、商用電源系統が停電した時に、分散電源が単独で運転していることを検出する、単独運転検出装置が設けてある。従来の単独運転検出装置には、たとえば、下記特許文献1に示すようなものがある。
For this reason, the power conditioner is provided with an isolated operation detection device that detects that the distributed power supply is operating independently when the commercial power supply system fails. For example, there is a conventional isolated operation detection apparatus as shown in
特許文献1の単独運転検出装置は、能動的検出機能と受動的検出機能の2つの機能を備える。能動的検出機能は、現在出力している交流電力に、たとえば、周波数、無効電力変動や有効電力変動などの外乱要素を外的に加え、この外的に加えられた外乱要素に基づいて、単独運転を検出する機能である。受動的検出機能は、現在出力している交流電力の様々な要素、たとえば、出力電流や系統電圧の要素に基づいて、単独運転を検出する機能である。
The islanding operation detection device of
特許文献1の単独運転検出装置は、能動的検出機能または受動的検出機能の少なくともいずれか一方で単独運転を検出したときに、分散電源が単独運転中であると判断する。
The isolated operation detection device of
上述のような従来の単独運転検出装置では、現在出力している交流電力の周波数変動が基準値を超えたか否かによって分散電源の単独運転を判断している。しかし、単独運転の検出は、できるだけ正確であることはもちろんのこと、できるだけ迅速に行われることが求められる。しかし、上述のような従来の単独運転検出装置であっても、これらの点ではまだ改善の余地がある。 In the conventional isolated operation detection device as described above, the isolated operation of the distributed power source is determined based on whether or not the frequency fluctuation of the currently output AC power exceeds the reference value. However, the detection of an isolated operation is required to be performed as quickly as possible as well as being as accurate as possible. However, there is still room for improvement in these respects even with the conventional isolated operation detection device as described above.
本発明は、単独運転をさらに正確かつ迅速に検出できる、単独運転検出装置および単独運転検出方法の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an isolated operation detection device and an isolated operation detection method that can detect an isolated operation more accurately and quickly.
上記目的を達成するための単独運転検出装置は、商用電源系統と連系して運転する分散電源の単独運転を検出する単独運転検出装置であり、無効電力注入部、電力変化周期検出部、電力変化周期記憶部、平均電力変化周期算出部、電力変化周期予測部、偏差算出部および能動的単独運転判断部を有する。 An isolated operation detection device for achieving the above object is an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a distributed power source that operates in conjunction with a commercial power supply system, and includes a reactive power injection unit, an electric power change period detection unit, an electric power It has a change cycle storage unit, an average power change cycle calculation unit, a power change cycle prediction unit, a deviation calculation unit, and an active islanding determination unit.
無効電力注入部は商用電源系統に無効電力を注入する。電力変化周期検出部は商用電源系統の電力変化周期を検出する。電力変化周期記憶部は検出した電力変化周期を記憶する。平均電力変化周期算出部は過去のm回の電力変化周期の平均を算出する。電力変化周期予測部は過去のn回の電力変化周期から次の電力変化周期を予測する。偏差算出部は予測した電力変化周期と算出した電力変化周期の平均の偏差を算出する。能動的単独運転判断部は、算出した偏差をあらかじめ定めた閾値と比較して偏差が閾値を超えていれば分散電源が単独運転であると判断し、偏差が閾値を超えていなければ単独運転ではないと判断する。 The reactive power injection unit injects reactive power into the commercial power system. The power change period detection unit detects the power change period of the commercial power system. The power change cycle storage unit stores the detected power change cycle. The average power change period calculation unit calculates the average of the past m power change periods. The power change cycle prediction unit predicts the next power change cycle from the past n power change cycles. The deviation calculating unit calculates an average deviation between the predicted power change period and the calculated power change period. The active isolated operation determination unit compares the calculated deviation with a predetermined threshold value and determines that the distributed power source is isolated operation if the deviation exceeds the threshold value. Judge that there is no.
また、上記目的を達成するための単独運転検出方法は、商用電源系統と連系して運転する分散電源の単独運転を検出するための単独運転検出方法であり、無効電力注入段階、電力変化周期検出段階、電力変化周期記憶段階、平均電力変化周期算出段階、電力変化周期予測段階、偏差算出段階および能動的単独運転判断段階を含む。 An isolated operation detection method for achieving the above object is an isolated operation detection method for detecting an isolated operation of a distributed power source that operates in conjunction with a commercial power supply system. It includes a detection step, a power change cycle storage step, an average power change cycle calculation step, a power change cycle prediction step, a deviation calculation step, and an active islanding determination step.
無効電力注入段階では商用電源系統に無効電力を注入する。電力変化周期検出段階では商用電源系統の電力変化周期を検出する。電力変化周期記憶段階では検出した電力変化周期を記憶する。平均電力変化周期算出段階では過去のm回の電力変化周期の平均を算出する。電力変化周期予測段階では過去のn回の電力変化周期から次の電力変化周期を予測する。偏差算出段階では予測した電力変化周期と算出した電力変化周期の平均の偏差を算出する。能動的単独運転判断段階では、算出した偏差をあらかじめ定めた閾値と比較して偏差が閾値を超えていれば分散電源が単独運転であると判断し、偏差が閾値を超えていなければ単独運転ではないと判断する。 In the reactive power injection stage, reactive power is injected into the commercial power system. In the power change cycle detection stage, the power change cycle of the commercial power supply system is detected. In the power change cycle storage stage, the detected power change cycle is stored. In the average power change cycle calculation stage, the average of the past m power change cycles is calculated. In the power change cycle prediction stage, the next power change cycle is predicted from the past n power change cycles. In the deviation calculation stage, an average deviation between the predicted power change period and the calculated power change period is calculated. In the active isolated operation determination stage, the calculated deviation is compared with a predetermined threshold, and if the deviation exceeds the threshold, it is determined that the distributed power source is operating alone, and if the deviation does not exceed the threshold, Judge that there is no.
以上のような構成を有する本発明に係る単独運転検出装置および単独運転検出方法によれば、過去の電力変化周期から次の電力変化周期を予測し、予測した電力変化周期を用いて分散電源の単独運転を判断するので、分散電源の単独運転をさらに正確かつ迅速に検出できる。 According to the isolated operation detection device and the isolated operation detection method according to the present invention having the above-described configuration, the next power change cycle is predicted from the past power change cycle, and the distributed power Since the single operation is determined, the single operation of the distributed power source can be detected more accurately and quickly.
次に、本発明に係る単独運転検出装置および単独運転検出方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, an isolated operation detection device and an isolated operation detection method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔パワーコンディショナーの構成〕
図1は本発明に係る単独運転検出装置を備えたパワーコンディショナーのブロック図である。単独運転検出装置は、商用電源系統と連系して運転する分散電源の単独運転を検出する。
[Configuration of power conditioner]
FIG. 1 is a block diagram of a power conditioner provided with an isolated operation detection device according to the present invention. The isolated operation detection device detects an isolated operation of a distributed power supply that operates in conjunction with a commercial power supply system.
パワーコンディショナー10は、分散電源20と商用電源系統30に接続される。分散電源20は、たとえば、太陽電池パネル、燃料電池など、直流電力を供給できる直流電源である。商用電源系統30は、発電所に接続される50Hzまたは60Hzの商用電源である。パワーコンディショナー10は、分散電源20からの直流電力を交流電力に変換して図示しない負荷に交流電力を供給する単独運転機能と、分散電源20からの直流電力を交流電力に変換して前記負荷の余剰電力を商用電源系統に供給する一方、分散電源20からの直流電力を交流電力に変換して負荷に交流電力を供給するとともに、商用電源系統から負荷の不足電力を供給する、連系運転機能と、の2つの機能を有する。
The
パワーコンディショナー10は、単独運転機能および連系運転機能を発揮させるために、分散電源20の出力電圧を昇圧するDC/DCコンバータ12と、昇圧後の電圧を交流電圧に変換するDC/ACインバータ14とを有する。DC/ACインバータ14は、連系リレー16を介して商用電源系統30に接続される。
The
パワーコンディショナー10は、分散電源20の発電状況に応じて連系運転をしたり、商用電源系統30の送電状況に応じて単独運転にしたりする。パワーコンディショナー10は、単独運転検出装置100を有し、連系運転と単独運転を迅速に認識し、単独運転を検出した場合に連系リレー16を解列させる。たとえば、商用電源系統30で工事による停電が発生したとすると、単独運転検出装置100がこの停電を迅速に検出し、分散電源20から商用電源系統30に向けて電力が供給されることのないように、単独運転検出装置100は連系リレー16を解列させ、DC/ACインバータ14と商用電源系統30とを遮断する。
The
〔単独運転検出装置の構成〕
図2は、図1の単独運転検出装置のブロック図である。単独運転検出装置100は、無効電力注入部110、電力変化周期検出部120、電力変化周期記憶部125、平均電力変化周期算出部130、電力変化周期予測部140、偏差算出部150、閾値記憶部155、偏差記憶部160、能動的単独運転判断部165、周波数変化率算出部170および受動的単独運転判断部180を有する。
[Configuration of single operation detection device]
FIG. 2 is a block diagram of the isolated operation detection device of FIG. The isolated
無効電力注入部110は、商用電源系統30の停電を迅速に検出できるようにするために、商用電源系統30に無効電力を注入する。無効電力の注入は一般的に行われている技術を用いる。
The reactive
電力変化周期検出部120は、商用電源系統30の電圧の立ち上がり周期と、その電圧の立ち下がり周期と、の両方の周期を個別に検出し、商用電源系統30の電力変化周期を検出する。本明細書では、電力変化周期を商用電源系統30の電圧変化によって検出する。三相交流の場合には、三相の内の一相の電圧変化によって検出しても良いし、二相の電圧変化によって検出しても良い。
The power
電力変化周期記憶部125は、電力変化周期検出部120が検出した電力変化周期を記憶する。電力変化周期は、商用電源系統30の電圧の立ち上がり周期と、前記電圧の立ち下がり周期と、を別々に時系列に記憶する。
The power change
平均電力変化周期算出部130は、電力変化周期記憶部125に時系列に記憶されている電力変化周期をm個取り出し、過去のm回の電力変化周期の平均を算出する。平均電力変化周期算出部130の詳細な動作は後述する。
The average power change
電力変化周期予測部140は、電力変化周期記憶部125に時系列に記憶されている電力変化周期をn個取り出し、過去のn回の電力変化周期のうち特定の回の電力変化周期に重み付けをし、重み付け後のn回の電力変化周期の平均を算出することによって次の電力変化周期を予測する。電力変化周期予測部140の詳細な動作は後述する。
The power change
偏差算出部150は、電力変化周期予測部140が予測した電力変化周期と平均電力変化周期算出部130が算出した電力変化周期の平均との偏差を算出する。偏差算出部150の詳細な動作は後述する。
The
閾値記憶部155は、偏差算出部150が算出した複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値を記憶する。閾値記憶部155は、複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値を、図9に示すように、偏差算出部150が算出した偏差が正であるときに用いる正パターンの閾値と、偏差が負であるときに用いる負パターンの閾値と、に分けて記憶する。複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値の大きさは個々に異なり、複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値の大きさの絶対値は、より過去の偏差に対応する閾値ほど小さくしてある。さらに、閾値記憶部155は、周波数変化率算出部170が算出した周波数変化率を受動的単独運転判断部180で比較するための閾値(周波数変化率と回数)を記憶する。
The
偏差記憶部160は、偏差算出部150が算出した複数の偏差を時系列に記憶する。
The
能動的単独運転判断部165は、偏差算出部150が算出した偏差を閾値記憶部155に記憶されているあらかじめ定めた閾値と比較してその偏差が閾値を超えていれば分散電源20が単独運転であると判断し、その偏差が閾値を超えていなければ分散電源20が単独運転ではないと判断する。また、能動的単独運転判断部165は、偏差記憶部160に時系列に記憶した複数の偏差を、閾値記憶部155に記憶されている、その複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値と比較して、その複数の偏差の全てがそれぞれに対応する複数の閾値を超えていれば、分散電源20が単独運転であると判断し、その複数の偏差のうちの1つでもその偏差に対応する閾値を超えていなければ、分散電源20が単独運転ではないと判断する。さらに、能動的単独運転判断部165は、偏差算出部150が算出した偏差が正であるときには、閾値記憶部155に記憶されている、正パターンの閾値を用いて分散電源20の単独運転の是非を判断し、偏差算出部150が算出した偏差が負であるときには、閾値記憶部155に記憶されている、負パターンの閾値を用いて分散電源20の単独運転の是非を判断する。
The active isolated
周波数変化率算出部170は、平均電力変化周期算出部130が算出した電力変化周期の平均と電力変化周期予測部140が予測した次の電力変化周期とから周波数変化率を算出する。また、周波数変化率算出部170は、電力変化周期予測部140が予測した電力変化周期を用いて、それぞれの電力変化周期に対する周波数変化率を算出する。
The frequency change
受動的単独運転判断部180は、電力変化周期予測部140が予測した次の電力変化周期が算出される度に算出された周波数変化率が、複数回連続して閾値記憶部155に記憶されている閾値を超え、かつ、複数回の周波数変化の方向が同一であれば分散電源20が単独運転であると判断し、次の電力変化周期が算出される度に算出された周波数変化率が、複数回連続して閾値を超えず、または、複数回の周波数変化の方向が同一でなければ分散電源20が単独運転ではないと判断する。また、受動的単独運転判断部180は、電力変化周期予測部140が予測した電力変化周期に対して個々に算出した周波数変化率を用いて分散電源20の単独運転の是非を判断する。
The passive
〔単独運転検出装置の動作〕
単独運転検出装置100の概略の構成は以上の通りである。次に、単独運転検出装置100の動作を、図3から図8を参照しながら説明する。以下に説明する単独運転検出装置100の動作は、本発明に係る単独運転検出方法の手順と同一である。
[Operation of isolated operation detector]
The general configuration of the isolated
<能動的検出機能>
図3は、無効電力注入部110、電力変化周期検出部120及び電力変化周期記憶部125の動作フローチャートである。
<Active detection function>
FIG. 3 is an operation flowchart of the reactive
無効電力注入部110は、商用電源系統30に向けて無効電力を注入する(ステップS100)。無効電力の注入は次のような手順で行う。まず、電力変化周期検出部120で検出した、たとえば200msec前の80msecの間の電力変化周期の移動平均と、現在から40msec前までの電力変化周期の移動平均との差を周波数偏差として求める。次に、その周波数偏差の大きさに応じた無効電力注入量を算出し、算出した無効電力注入量を、有効電力を一定に保つため、電流位相を変えながら、商用電源系統30に向けて注入する。
The reactive
電力変化周期検出部120は、商用電源系統30の電力変化周期Ta、Tbを検出する(ステップS110)。電力変化周期検出部120は、図8に示すように、商用電源系統30のゼロクロスからの電圧の立ち上がりから次のゼロクロスからの電圧の立ち上がりまでの周期をTa系の電力変化周期として検出する。そして、商用電源系統30のゼロクロスからの電圧の立ち下がりから次のゼロクロスからの電圧の立ち下がりまでの周期をTb系の電力変化周期として検出する。つまり、電力変化周期検出部120は、Ta系の電力変化周期とTb系の電力変化周期を個別に検出する。
The power change
電力変化周期記憶部125は、検出したTa系、Tb系の周期を記憶する(ステップS120)。電力変化周期記憶部125は、電力変化周期検出部120が検出したTa系の電力変化周期とTb系の電力変化周期を個別に、時系列に記憶する。
The power change
図4は、平均電力変化周期算出部130、電力変化周期予測部140、偏差算出部150、偏差記憶部160及び能動的単独運転判断部165の動作フローチャートである。
FIG. 4 is an operation flowchart of the average power change
平均電力変化周期算出部130は、一定時間前までのm個の電力変化周期の平均周期を算出する(ステップS200)。本実施形態ではmは7である。平均電力変化周期算出部130は、電力変化周期記憶部125に記憶されているTa系の電力変化周期とTb系の電力変化周期を別々に取り出す。具体的には、図8に示すように、Ta系について、現時点から200msec前(50Hzでは10回分の電力変化周期に相当)から7回分の電力変化周期のデータ、Ta(N−10)、Ta(N−11)、…、Ta(N−15)、Ta(N−16)、の7つの電力変化周期を取り出す。同時に、Tb系について、Tb(N−10)、Tb(N−11)、…、Tb(N−15)、Tb(N−16)、の7つの電力変化周期を取り出す。
The average power change
次に、平均電力変化周期算出部130は、Ta系について、[Ta(N−10)+Ta(N−11)+…+Ta(N−15)+Ta(N−16)]/7を計算してTa系の電力変化周期の平均Taaveを算出する。同時に、平均電力変化周期算出部130は、Tb系について、[Tb(N−10)+Tb(N−11)+…+Tb(N−15)+Tb(N−16)]/7を計算してTb系の電力変化周期の平均Tbaveを算出する。なお、上記の例では、7個の電力変化周期の全てを用いて電力変化周期の平均を求めたが、信頼性を向上するために、7個の内の最大と最小の2つの電力変化周期を除外し、残りの5個の電力変化周期を用いて電力変化周期の平均を算出しても良い。
Next, the average power change
電力変化周期予測部140は、現時点より前のn個の電力変化周期から予測周期を算出する(ステップS210)。本実施形態ではnは5である。電力変化周期予測部140は、電力変化周期記憶部125に記憶されているTa系の電力変化周期とTb系の電力変化周期を別々に取り出す。具体的には、図8に示すように、Ta系について、現時点から5回分の電力変化周期のデータ、Ta(N)、Ta(N−1)、Ta(N−2)、Ta(N−3)、Ta(N−4)、の5つの電力変化周期を取り出す。同時に、Tb系について、Tb(N)、Tb(N−1)、Tb(N−2)、Tb(N−3)、Tb(N−4)、の5つの電力変化周期を取り出す。
The power change
次に、電力変化周期予測部140は、下記の計算をして電力変化の予測周期を算出する。具体的には、
Ta系の予測周期Ta(N+1)は、
予測周期Ta(N+1)=Ta(N)+[{Ta(N)−Ta(N−1)}+
2×{Ta(N−1)−Ta(N−2)}+2×{Ta(N−2)−Ta(N−3)}+
{Ta(N−3)−Ta(N−4)}]/6
を計算することによって算出し、
Tb系の予測周期Tb(N+1)は、
予測周期Tb(N+1)=Tb(N)+[{Tb(N)−Tb(N−1)}+
2×{Tb(N−1)−Tb(N−2)}+2×{Tb(N−2)−Tb(N−3)}+
{Tb(N−3)−Tb(N−4)}]/6
を計算することによって算出する。
Next, the power change
The Ta-based prediction cycle Ta (N + 1) is
Prediction period Ta (N + 1) = Ta (N) + [{Ta (N) -Ta (N-1)} +
2 * {Ta (N-1) -Ta (N-2)} + 2 * {Ta (N-2) -Ta (N-3)} +
{Ta (N-3) -Ta (N-4)}] / 6
By calculating
The prediction period Tb (N + 1) of the Tb system is
Prediction period Tb (N + 1) = Tb (N) + [{Tb (N) -Tb (N-1)} +
2 * {Tb (N-1) -Tb (N-2)} + 2 * {Tb (N-2) -Tb (N-3)} +
{Tb (N-3) -Tb (N-4)}] / 6
Is calculated by calculating
以上の計算は、ルングゲッタの4次式を参考にしており、特定の電力変化周期に重み付けをし、微分方程式により、過去の電力変化周期から未来の電力変化周期を予測するものである。 The above calculation refers to the Lung Getter quartic equation, weights a specific power change period, and predicts a future power change period from a past power change period by a differential equation.
偏差算出部150は、平均周期と予測周期との偏差を算出する(ステップS220)。
The
具体的には、Ta系については、電力変化周期の平均がTaaveであり、予測周期がTa(N+1)であるので、偏差diffTa(N)は、
diffTa(N)=Taave−Ta(N+1)を計算することによって算出する。また、Tb系については、電力変化周期の平均がTbaveであり、予測周期がTb(N+1)であるので、偏差diffTb(N)は、
diffTb(N)=Tbave−Tb(N+1)を計算することによって算出する。
Specifically, for the Ta system, since the average of the power change period is Taave and the prediction period is Ta (N + 1), the deviation diffTa (N) is
Calculate by calculating diffTa (N) = Taave−Ta (N + 1). For the Tb system, the average of the power change period is Tbave and the prediction period is Tb (N + 1), so the deviation diffTb (N) is
Calculate by calculating diffTb (N) = Tbave−Tb (N + 1).
偏差diffTa(N)及び偏差diffTb(N)は、正か負の値を持つ。 The deviation diffTa (N) and the deviation diffTb (N) have positive or negative values.
偏差算出部150は、ステップS220で求めた偏差diffTa(N)及び偏差diffTb(N)を時系列に偏差記憶部160に記憶させる(ステップS230)。
The
偏差算出部150は、ステップS220で算出した偏差diffTa(N)及び偏差diffTb(N)が正であるか負であるかを判断する(ステップS240)。
The
能動的単独運転判断部165は、偏差diffTa(N)及び偏差diffTb(N)が正であれば(ステップS240:YES)、ステップS250の正パターン検出処理を実行し、負であれば(ステップS240:NO)、ステップS260の負パターン検出処理を実行する。なお、偏差diffTa(N)が正で偏差diffTb(N)が負であったときには、偏差diffTa(N)についてはステップS250の正パターン検出処理を実行し、diffTb(N)についてはステップS260の負パターン検出処理を実行する。偏差diffTa(N)が負で偏差diffTb(N)が正であったときには、偏差diffTa(N)についてはステップS260の負パターン検出処理を実行し、diffTb(N)についてはステップS250の正パターン検出処理を実行する。
If the deviation diffTa (N) and the deviation diffTb (N) are positive (step S240: YES), the active isolated
図5は、図4の正パターン検出処理のサブルーチンフローチャートである。また、図6は、図4の負パターン検出処理のサブルーチンフローチャートである。 FIG. 5 is a subroutine flowchart of the normal pattern detection process of FIG. FIG. 6 is a subroutine flowchart of the negative pattern detection process of FIG.
偏差diffTa(N)及び偏差diffTb(N)が正の場合、能動的単独運転判断部165は、偏差記憶部160から、現時点より前のp個の偏差を取り出し、取り出したp個の偏差を閾値記憶部155に記憶されている閾値と比較する(ステップS250-1)。本実施形態ではpは5である。
When the deviation diffTa (N) and the deviation diffTb (N) are positive, the active
具体的には、能動的単独運転判断部165は、図8に示すように、偏差記憶部160から、Ta系として、diffTa(N)、diffTa(N−1)、diffTa(N−2)、diffTa(N−3)、diffTa(N−4)を、Tb系として、diffTb(N)、diffTb(N−1)、diffTb(N−2)、diffTb(N−3)、diffTb(N−4)をそれぞれ取り出す。
Specifically, as shown in FIG. 8, the active islanding
次に、能動的単独運転判断部165は、閾値記憶部155に記憶されている、図9に示したような正パターンの閾値Thp(N)、Thp(N−1)、Thp(N−2)、Thp(N−3)、Thp(N−4)を取り出し、これらを、偏差記憶部160から取り出したdiffTa(N)、diffTa(N−1)、diffTa(N−2)、diffTa(N−3)、diffTa(N−4)及びdiffTb(N)、diffTb(N−1)、diffTb(N−2)、diffTb(N−3)、diffTb(N−4)と比較する。
Next, the active
具体的には、Ta系については、閾値Thp(N)と偏差diffTa(N)との大小関係を比較し、閾値Thp(N−1)と偏差diffTa(N−1)との大小関係を比較し、同様に、閾値Thp(N−2)と偏差diffTa(N−2)、閾値Thp(N−3)と偏差diffTa(N−3)、閾値Thp(N−4)と偏差diffTa(N−4)を比較する。 Specifically, for the Ta system, the magnitude relation between the threshold Thp (N) and the deviation diffTa (N) is compared, and the magnitude relation between the threshold Thp (N-1) and the deviation diffTa (N-1) is compared. Similarly, the threshold Thp (N−2) and the deviation diffTa (N−2), the threshold Thp (N−3) and the deviation diffTa (N−3), the threshold Thp (N−4) and the deviation diffTa (N− Compare 4).
また、Tb系については、閾値Thp(N)と偏差diffTb(N)との大小関係を比較し、閾値Thp(N−1)と偏差diffTb(N−1)との大小関係を比較し、同様に、閾値Thp(N−2)と偏差diffTb(N−2)、閾値Thp(N−3)と偏差diffTb(N−3)、閾値Thp(N−4)と偏差diffTb(N−4)を比較する。 For the Tb system, the magnitude relationship between the threshold Thp (N) and the deviation diffTb (N) is compared, and the magnitude relationship between the threshold Thp (N-1) and the deviation diffTb (N-1) is compared. Threshold Thp (N-2) and deviation diffTb (N-2), threshold Thp (N-3) and deviation diffTb (N-3), threshold Thp (N-4) and deviation diffTb (N-4). Compare.
能動的単独運転判断部165は、比較した全ての偏差のそれぞれが、それぞれに対応する閾値よりも大きいか否かを判断する(ステップS250−2)。
The active isolated
能動的単独運転判断部165は、比較した全ての偏差が閾値よりも大きいときには(ステップS250−2:YES)、商用電源系統30に停電が発生し、分散電源20が単独運転であると判断して、連系リレー16を解列させ、商用電源系統30を切り離す(ステップS250−3)。一方、比較した偏差のうち1つでも閾値よりも大きくないものがあったときには(ステップS250−2:NO)、単独運転ではないと判断し、連系リレー16の接続は維持する(ステップS250−4)。
When all the compared deviations are larger than the threshold value (step S250-2: YES), the active isolated
偏差diffTa(N)及び偏差diffTb(N)が負の場合、能動的単独運転判断部165は、偏差記憶部160から、現時点より前のp個の偏差を取り出し、取り出したp個の偏差を閾値記憶部155に記憶されている閾値と比較する(ステップS260-1)。
When the deviation diffTa (N) and the deviation diffTb (N) are negative, the active
具体的には、能動的単独運転判断部165は、図8に示すように、偏差記憶部160から、Ta系として、diffTa(N)、diffTa(N−1)、diffTa(N−2)、diffTa(N−3)、diffTa(N−4)を、Tb系として、diffTb(N)、diffTb(N−1)、diffTb(N−2)、diffTb(N−3)、diffTb(N−4)をそれぞれ取り出す。
Specifically, as shown in FIG. 8, the active islanding
次に、能動的単独運転判断部165は、閾値記憶部155に記憶されている、図9に示したような負パターンの閾値Thn(N)、Thn(N−1)、Thn(N−2)、Thn(N−3)、Thn(N−4)を取り出し、これらを、偏差記憶部160から取り出したdiffTa(N)、diffTa(N−1)、diffTa(N−2)、diffTa(N−3)、diffTa(N−4)及びdiffTb(N)、diffTb(N−1)、diffTb(N−2)、diffTb(N−3)、diffTb(N−4)と比較する。
Next, the active
具体的には、Ta系については、閾値Thn(N)と偏差diffTa(N)との大小関係を比較し、閾値Thn(N−1)と偏差diffTa(N−1)との大小関係を比較し、同様に、閾値Thn(N−2)と偏差diffTa(N−2)、閾値Thn(N−3)と偏差diffTa(N−3)、閾値Thn(N−4)と偏差diffTa(N−4)を比較する。 Specifically, for the Ta system, the magnitude relationship between the threshold value Thn (N) and the deviation diffTa (N) is compared, and the magnitude relationship between the threshold value Thn (N-1) and the deviation diffTa (N-1) is compared. Similarly, the threshold value Thn (N-2) and the deviation diffTa (N-2), the threshold value Thn (N-3) and the deviation diffTa (N-3), the threshold value Thn (N-4) and the deviation diffTa (N- Compare 4).
また、Tb系については、閾値Thn(N)と偏差diffTb(N)との大小関係を比較し、閾値Thn(N−1)と偏差diffTb(N−1)との大小関係を比較し、同様に、閾値Thn(N−2)と偏差diffTb(N−2)、閾値Thn(N−3)と偏差diffTb(N−3)、閾値Thn(N−4)と偏差diffTb(N−4)を比較する。 For the Tb system, the magnitude relation between the threshold Thn (N) and the deviation diffTb (N) is compared, the magnitude relation between the threshold Thn (N-1) and the deviation diffTb (N-1) is compared, and the same Threshold value Thn (N-2) and deviation diffTb (N-2), threshold value Thn (N-3) and deviation diffTb (N-3), threshold value Thn (N-4) and deviation diffTb (N-4) Compare.
能動的単独運転判断部165は、比較した全ての偏差のそれぞれが、それぞれに対応する閾値よりも小さいか否かを判断する(ステップS260−2)。
The active isolated
能動的単独運転判断部165は、比較した全ての偏差が閾値よりも小さいときには(ステップS260−2:YES)、商用電源系統30に停電が発生し、分散電源20が単独運転であると判断して、連系リレー16を解列させ、商用電源系統30を切り離す。また、DC/ACインバータ14(図1参照)のゲートをブロックする。つまり、インバータ14のゲートにスイッチング信号は与えない(ステップS260−3)。一方、比較した偏差のうち1つでも閾値よりも小さくないものがあったときには(ステップS260−2:NO)、単独運転ではないと判断し、連系リレー16の接続は維持する。また、DC/ACインバータ14(図1参照)のゲートはブロックせずに、通常通りスイッチングさせる(ステップS260−4)。
When all of the compared deviations are smaller than the threshold (step S260-2: YES), the active isolated
このように、能動的検出機能では、商用電源系統30に無効電力を強制的に注入し、無効電力の注入による、商用電源の電圧変化の揺らぎによって、商用電源系統30の停電を検出し、分散電源20の単独運転を検出する。
As described above, the active detection function forcibly injects reactive power into the commercial
<受動的検出機能>
図7は、平均電力変化周期算出部130、電力変化周期予測部140、周波数変化率算出部170及び受動的単独運転判断部180の動作フローチャートである。
<Passive detection function>
FIG. 7 is an operation flowchart of the average power change
平均電力変化周期算出部130は、現時点より前のq個の電力変化周期の平均周期を算出する(ステップS300)。本実施形態ではqは25である。平均電力変化周期算出部130は、電力変化周期記憶部125に記憶されているTa系の電力変化周期とTb系の電力変化周期を別々に取り出す。具体的には、図10に示すように、Ta系について、現時点から25回分の電力変化周期のデータ、Ta(N)、Ta(N−1)、…、Ta(N−23)、Ta(N−24)、の25個の電力変化周期を取り出す。同時に、Tb系について、Tb(N)、Tb(N−1)、…、Tb(N−23)、Tb(N−24)、の25個の電力変化周期を取り出す。
The average power change
次に、平均電力変化周期算出部130は、Ta系について、[Ta(N)+Ta(N−1)+…+Ta(N−23)+Ta(N−24)]/25を計算してTa系の電力変化周期の平均Taaveを算出する。同時に、平均電力変化周期算出部130は、Tb系について、[Tb(N)+Tb(N−1)+…+Tb(N−23)+Tb(N−24)]/25を計算してTb系の電力変化周期の平均Tbaveを算出する。
Next, the average power change
電力変化周期予測部140は、現時点より前のq個の電力変化周期から予測周期を算出する(ステップS310)。予測周期の算出は、電力変化周期の数が異なるだけで、図4のステップS210と同じである。
The power change
周波数変化率算出部170は、平均周期と予測周期とから周波数変化率を算出する(ステップS320)。周波数変化率は、Ta系とTb系のそれぞれに対して求める。Ta系の周波数変化率A=(平均周期−予測周期)/平均周期を計算することによって算出する。Tb系の周波数変化率Bも同様にして算出する。
The frequency change
受動的単独運転判断部180は、周波数変化率算出部170が算出した、Ta系及びTb系の周波数変化率A,周波数変化率Bのそれぞれを、閾値記憶部155に記憶されている閾値と比較する(ステップS330)。閾値記憶部155は0.2%、0.3%、0.4%、0.5%といった複数の閾値を記憶している。比較に用いる閾値は選択スイッチによって選択する。本実施形態では、0.3%を選択している。したがって、Ta系及びTb系の周波数変化率A,周波数変化率Bのそれぞれは、0.3%よりも大きいか否かが比較される。
The passive
受動的単独運転判断部180は、周波数変化率A,周波数変化率Bのそれぞれが閾値の0.3%よりも大きければ(ステップS330:YES)、次のステップの処理に進む。周波数変化率が大きいということは、商用電源系統30が停電した可能性が高いからである。一方、閾値の0.3%よりも大きくなければ(ステップS330:NO)、単独運転ではないと判断し、DC/ACインバータ14(図1参照)のゲートをブロックせずに、通常通りスイッチングさせる(ステップS360)。
If each of the frequency change rate A and the frequency change rate B is larger than 0.3% of the threshold (step S330: YES), the passive
周波数変化率A,周波数変化率Bのそれぞれが閾値の0.3%よりも大きければ(ステップS330:YES)、受動的単独運転判断部180は、周波数変化率A,周波数変化率Bの変化方向(正負の符号)が同一のまま、閾値記憶部155に記憶されている連続回数rに達したか否かを判断する(ステップS340)。閾値を超える同一変化方向の周波数変化率A,周波数変化率Bが連続してr回続いたときには(S340:YES)、商用電源系統30に停電が発生し、分散電源20が単独運転していると判断して、連系リレー16を解列させ、商用電源系統30を切り離す。また、DC/ACインバータ14(図1参照)のゲートをブロックする。つまり、インバータ14のゲートにスイッチング信号は与えない(ステップS350)。一方、閾値を超える同一変化方向の周波数変化率A,周波数変化率Bがr回連続しなかったときには、単独運転ではないと判断し、連系リレー16の接続は維持する。また、DC/ACインバータ14(図1参照)のゲートはブロックせずに、通常通りスイッチングさせる(ステップS360)。閾値を超える周波数変化率が一定の回数を超えたことを確認するのは、ノイズを除去し、不確実な単独運転の判断がされないようにするためである。ただ、その回数を多く設定すると、単独運転の検出タイミングが遅くなる。したがって、閾値記憶部155に記憶させる回数は、検出の信頼性と検出の速度を満足する回数に設定する。
If each of the frequency change rate A and the frequency change rate B is larger than 0.3% of the threshold (step S330: YES), the passive
以上のように、単独運転の検出をするためには、商用電源系統の周波数を測定し微小時間の周波数の変化を検出する。これまでは、周波数の変化の過去の平均と最新の平均を比較して、周波数が増加傾向にあるのか減少傾向にあるのかを判断し、増加傾向又は減少傾向になったときに単独運転と判断する。しかし、上述の本発明では、周波数の変化の過去の平均と1サイクル後の未来の周波数の変化を比較することによって、単独運転を判断している。このため、単独運転の検出時間は短くなる。また、周波数の偏差を閾値と比較することによって単独運転を検出しているので、単独運転の検出精度が向上する。さらに、能動的検出機能と受動的検出機能の2つの機能を用いて単独運転を検出しているので、単独運転の検出を確実に行うことができる。 As described above, in order to detect an isolated operation, the frequency of the commercial power supply system is measured to detect a change in the frequency of a minute time. Up to now, the past average and the latest average of frequency change are compared to determine whether the frequency is increasing or decreasing, and it is determined that the vehicle is operating independently when the frequency is increasing or decreasing. To do. However, in the present invention described above, the isolated operation is determined by comparing the past average frequency change and the future frequency change after one cycle. For this reason, the detection time of an isolated operation becomes short. Further, since the isolated operation is detected by comparing the frequency deviation with the threshold value, the detection accuracy of the isolated operation is improved. Furthermore, since the isolated operation is detected using the two functions of the active detection function and the passive detection function, it is possible to reliably detect the isolated operation.
10 パワーコンディショナー、
12 DC/DCコンバータ、
14 DC/ACインバータ、
16 連系リレー、
20 分散電源、
30 商用電源系統、
100 単独運転検出装置、
110 無効電力注入部、
120 電力変化周期検出部、
130 電力変化周期記憶部、
130 平均電力変化周期算出部、
140 電力変化周期予測部、
150 偏差算出部、
155 閾値記憶部、
160 偏差記憶部、
165 能動的単独運転判断部、
170 周波数変化率算出部、
180 受動的単独運転判断部。
10 Power conditioner,
12 DC / DC converter,
14 DC / AC inverter,
16 interconnection relay,
20 Distributed power supply,
30 Commercial power system,
100 islanding detection device,
110 reactive power injection unit,
120 power change period detector,
130 power change cycle storage unit,
130 average power change period calculation unit,
140 Power change period prediction unit,
150 deviation calculator,
155 threshold storage unit,
160 deviation storage unit,
165 Active isolated operation determination unit,
170 Frequency change rate calculation unit,
180 Passive islanding determination unit.
Claims (12)
前記商用電源系統に無効電力を注入する無効電力注入部と、
前記商用電源系統の電力変化周期を検出する電力変化周期検出部と、
検出した電力変化周期を記憶する電力変化周期記憶部と、
過去のm回の電力変化周期の平均を算出する平均電力変化周期算出部と、
過去のn回の電力変化周期から次の電力変化周期を予測する電力変化周期予測部と、
予測した電力変化周期と算出した電力変化周期の平均の偏差を算出する偏差算出部と、
算出した偏差をあらかじめ定めた閾値と比較して前記偏差が前記閾値を超えていれば前記分散電源が単独運転であると判断し、前記偏差が前記閾値を超えていなければ単独運転ではないと判断する能動的単独運転判断部と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。 An isolated operation detection device for detecting isolated operation of a distributed power supply that operates in conjunction with a commercial power supply system,
A reactive power injection unit for injecting reactive power into the commercial power supply system;
A power change period detector for detecting a power change period of the commercial power system;
A power change cycle storage unit for storing the detected power change cycle;
An average power change period calculating unit for calculating an average of the past m power change periods;
A power change period prediction unit that predicts the next power change period from the past n power change periods;
A deviation calculating unit that calculates an average deviation between the predicted power change period and the calculated power change period;
The calculated deviation is compared with a predetermined threshold value, and if the deviation exceeds the threshold value, it is determined that the distributed power source is operating alone, and if the deviation does not exceed the threshold value, it is determined that it is not operating independently. An active islanding determination unit that
An isolated operation detection device comprising:
前記複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値を記憶する閾値記憶部と、
をさらに備え、
前記能動的単独運転判断部は、
時系列に記憶した複数の偏差を前記複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値と比較して、前記複数の偏差の全てがそれぞれに対応する複数の閾値を超えていれば前記分散電源が単独運転であると判断し、前記複数の偏差のうちの1つでもその偏差に対応する閾値を超えていなければ単独運転ではないと判断することを特徴とする請求項1に記載の単独運転検出装置。 A deviation storage unit for storing a plurality of deviations calculated by the deviation calculation unit in time series;
A threshold storage unit that stores a plurality of thresholds corresponding to each of the plurality of deviations;
Further comprising
The active islanding determination unit includes:
Comparing a plurality of deviations stored in time series with a plurality of thresholds corresponding to each of the plurality of deviations, if all of the plurality of deviations exceed a plurality of thresholds corresponding to each of the plurality of deviations, the distributed power source is independent 2. The isolated operation detection device according to claim 1, wherein it is determined that the operation is performed, and if one of the plurality of deviations does not exceed a threshold corresponding to the deviation, it is determined that the operation is not performed independently. .
前記複数の偏差のそれぞれに対応する複数の閾値を、前記偏差算出部が算出した偏差が正であるときに用いる正パターンの閾値と、前記偏差が負であるときに用いる負パターンの閾値と、に分けて記憶し、
前記能動的単独運転判断部は、
前記偏差算出部が算出した偏差が正であるときには正パターンの閾値を用いて単独運転の是非を判断し、算出した偏差が負であるときには、負パターンの閾値を用いて単独運転の是非を判断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 threshold storage unit
A plurality of threshold values corresponding to each of the plurality of deviations, a positive pattern threshold value used when the deviation calculated by the deviation calculation unit is positive, and a negative pattern threshold value used when the deviation is negative, Divided into memory,
The active islanding determination unit includes:
When the deviation calculated by the deviation calculation unit is positive, it is determined whether the single operation is performed using the positive pattern threshold value. When the calculated deviation is negative, the determination is performed based on the negative pattern threshold value. The isolated operation detection device according to claim 2, wherein:
過去のn回の電力変化周期のうち特定の回の電力変化周期に重み付けをし、重み付け後のn回の電力変化周期の平均を算出することによって次の電力変化周期を予測することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The power change period prediction unit
Weighting a specific power change cycle among the past n power change cycles, and predicting the next power change cycle by calculating an average of the n power change cycles after weighting The isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 5.
前記平均電力変化周期算出部が算出した電力変化周期の平均と前記電力変化周期予測部が予測した次の電力変化周期とから周波数変化率を算出する周波数変化率算出部と、
次の電力変化周期が算出される度に算出された周波数変化率が、複数回連続して閾値を超え、かつ、複数回の周波数変化の方向が同一であれば前記分散電源が単独運転であると判断し、複数回連続して閾値を超えず、または、複数回の周波数変化の方向が同一でなければ単独運転ではないと判断する受動的単独運転判断部と、
を有することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の単独運転検出装置。 further,
A frequency change rate calculating unit that calculates a frequency change rate from an average of the power change cycle calculated by the average power change cycle calculating unit and a next power change cycle predicted by the power change cycle predicting unit;
If the frequency change rate calculated each time the next power change period is calculated exceeds the threshold value continuously for a plurality of times and the direction of the frequency change for a plurality of times is the same, the distributed power source is operated independently. A passive single operation determination unit that determines that it is not a single operation unless the threshold is continuously exceeded multiple times or the direction of frequency change of multiple times is not the same, and
The isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
前記商用電源系統の電圧の立ち上がり周期と、前記電圧の立ち下がり周期と、の両方の周期を個別に検出することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の単独運転検出装置。 The power change period detector is
The islanding operation detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein both the period of rise of the voltage of the commercial power supply system and the period of fall of the voltage are individually detected.
前記商用電源系統の電圧の立ち上がり周期と、前記電圧の立ち下がり周期と、を別々に時系列に記憶することを特徴とする請求項8に記載の単独運転検出装置。 The power change cycle storage unit is
9. The islanding operation detection device according to claim 8, wherein a rise period of the voltage of the commercial power supply system and a fall period of the voltage are separately stored in time series.
前記2つの電力変化周期を用いて、それぞれの電力変化周期に対する周波数変化率を算出し、前記受動的単独運転判断部は、2つの電力変化周期に対して個々に算出した周波数変化率を用いて単独運転の是非を判断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 frequency change rate calculation unit includes:
The frequency change rate for each power change cycle is calculated using the two power change cycles, and the passive islanding determination unit uses the frequency change rates calculated individually for the two power change cycles. The isolated operation detection device according to claim 7 , wherein whether or not isolated operation is appropriate is determined.
前記商用電源系統に無効電力を注入する無効電力注入段階と、
前記商用電源系統の電力変化周期を検出する電力変化周期検出段階と、
検出した電力変化周期を記憶する電力変化周期記憶段階と、
過去のm回の電力変化周期の平均を算出する電力周期平均算出段階と、
過去のn回の電力変化周期から次の電力変化周期を予測する電力変化周期予測段階と、
予測した電力変化周期と算出した電力変化周期の平均の偏差を算出する偏差算出段階と、
算出した偏差をあらかじめ定めた閾値と比較して前記偏差が前記閾値を超えていれば前記分散電源が単独運転であると判断し、前記偏差が前記閾値を超えていなければ単独運転ではないと判断する単独運転判断段階と、
を含むことを特徴とする単独運転検出方法。 An isolated operation detection method for detecting isolated operation of a distributed power supply that operates in conjunction with a commercial power supply system,
A reactive power injection step of injecting reactive power into the commercial power system;
A power change period detecting step for detecting a power change period of the commercial power supply system;
A power change cycle storage stage for storing the detected power change cycle;
A power cycle average calculation stage for calculating an average of the past m power change cycles;
A power change period prediction step for predicting a next power change period from the past n power change periods;
Deviation calculation stage for calculating an average deviation between the predicted power change period and the calculated power change period;
The calculated deviation is compared with a predetermined threshold value, and if the deviation exceeds the threshold value, it is determined that the distributed power source is operating alone, and if the deviation does not exceed the threshold value, it is determined that it is not operating independently. An independent operation determination stage to perform,
An islanding operation detection method comprising:
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