JP6384439B2 - Control device and control method for distributed power supply system - Google Patents

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Description

この発明は、分散型電源システムの制御装置および制御方法に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for a distributed power supply system.

特許文献1は、分散型電源システムの制御装置を開示する。当該制御装置は、系統インピーダンスと連系点の現在の有効電力とに基づいて電力系統の電圧変動を抑制するように連系点の無効電力を演算する。   Patent Document 1 discloses a control device for a distributed power supply system. The said control apparatus calculates the reactive power of a connection point so that the voltage fluctuation of an electric power grid | system may be suppressed based on system impedance and the present active power of a connection point.

特開2002−171667号公報JP 2002-171667 A

しかしながら、特許文献1に記載の制御装置は、系統インピーダンスが大きな電力系統の電圧変動を適切に抑制できない。   However, the control device described in Patent Literature 1 cannot appropriately suppress voltage fluctuations in a power system having a large system impedance.

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、系統インピーダンスが大きな電力系統においても、電力系統の電圧変動をより確実に抑制することができる分散型電源システムの制御装置および制御方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems. An object of the present invention is to provide a control device and a control method for a distributed power supply system that can more reliably suppress voltage fluctuations in the power system even in a power system with a large system impedance.

この発明に係る分散型電源システムの制御装置は、自然エネルギー生成装置に接続されたパワーコンディショナが連系点を介して電力系統に接続されている際に、前記連系点の有効電力と無効電力と電圧とに基づいて非線形計画法により系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを推定する系統インピーダンス推定部と、前記電力系統の基準電圧と前記系統インピーダンスと前記連系点の現在の有効電力とに基づいて、前記電力系統の電圧変動を抑制するように前記連系点の無効電力を演算する無効電力演算部、を備えた。 The control device for the distributed power system according to the present invention is configured such that when the power conditioner connected to the natural energy generation device is connected to the power system through the connection point, the active power and the invalidity at the connection point are invalidated. power and the system impedance estimating unit for estimating a resistance component of line impedance and reactance component by nonlinear programming based on the voltage, the current active power of the interconnection point between the reference voltage and the system impedance of the power system based on, with a, a reactive power calculator for calculating a reactive power of the interconnection point so as to suppress a voltage fluctuation of the power system.

この発明に係る分散型電源システムの制御方法は、自然エネルギー生成装置に接続されたパワーコンディショナが連系点を介して電力系統に接続されている際に、前記連系点の有効電力と無効電力と電圧とに基づいて非線形計画法により系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを推定する系統インピーダンス推定工程と、前記電力系統の基準電圧と前記系統インピーダンスと前記連系点の現在の有効電力とに基づいて、前記電力系統の電圧変動を抑制するように前記連系点の無効電力を演算する無効電力演算工程、を備えた。 According to the distributed power system control method of the present invention, when the power conditioner connected to the natural energy generation device is connected to the power system through the connection point, the active power and the invalidity at the connection point are invalidated. power and the system impedance estimating step of estimating a resistance component of line impedance and reactance component by nonlinear programming based on the voltage, the current active power of the interconnection point reference voltage of the electric power system and the system impedance and based on, with a reactive power calculating step of calculating a reactive power of the interconnection point so as to suppress a voltage fluctuation of the power system.

これらの発明によれば、連系点の無効電力は、電力系統の基準電圧と系統インピーダンスと連系点の現在の有効電力とに基づいて演算される。このため、系統インピーダンスが大きな電力系統においても、電力系統の電圧変動をより確実に抑制することができる。   According to these inventions, the reactive power at the connection point is calculated based on the reference voltage of the power system, the system impedance, and the current active power at the connection point. For this reason, even in a power system with a large system impedance, voltage fluctuations in the power system can be more reliably suppressed.

この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置が適用された分散型電源システムの構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram of the distributed power supply system to which the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention was applied. この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による無効電力の演算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the reactive power by the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分と電力系統の基準電圧との推定方法の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the estimation method of the resistance component of a system | strain impedance, the reactance component, and the reference voltage of an electric power system by the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分と電力系統の基準電圧との推定方法の詳細を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of the estimation method of the resistance component of a system | strain impedance, the reactance component, and the reference voltage of an electric power system by the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分と電力系統の基準電圧との推定方法の具体例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specific example of the estimation method of the resistance component of a system | strain impedance, the reactance component, and the reference voltage of an electric power system by the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置が適用された分散型電源システムの構成図である。It is a block diagram of the distributed power supply system to which the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 2 of this invention was applied. この発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置の動作の概要を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the outline | summary of operation | movement of the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置による無効電力の制御量の演算方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the control amount of the reactive power by the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置による複数のパワーコンディショナの各々における無効電力の出力値の設定方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the setting method of the output value of the reactive power in each of several power conditioner by the control apparatus of the distributed power supply system in Embodiment 2 of this invention.

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。   A mode for carrying out the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds in each figure. The overlapping explanation of the part is appropriately simplified or omitted.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置が適用された分散型電源システムの構成図である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a configuration diagram of a distributed power supply system to which a control device for a distributed power supply system according to Embodiment 1 of the present invention is applied.

図1において、分散型電源システムは、電力系統1と太陽電池モジュール2とパワーコンディショナ3とを備える。   In FIG. 1, the distributed power supply system includes a power system 1, a solar cell module 2, and a power conditioner 3.

例えば、電力系統1は、電力会社により運用される。例えば、太陽電池モジュール2は、建築物の屋上に設けられる。パワーコンディショナ3は、電力系統1と太陽電池モジュール2との間に接続される。パワーコンディショナ3は、連系点4を介して電力系統1に接続される。   For example, the electric power system 1 is operated by an electric power company. For example, the solar cell module 2 is provided on the roof of a building. The power conditioner 3 is connected between the power system 1 and the solar cell module 2. The power conditioner 3 is connected to the power system 1 via the interconnection point 4.

制御装置5は、パワーコンディショナ3に接続される。制御装置5は、無効電力演算部5aと系統インピーダンス推定部5bとを備える。   The control device 5 is connected to the power conditioner 3. The control device 5 includes a reactive power calculation unit 5a and a system impedance estimation unit 5b.

例えば、電力系統1の基準電圧は、Vに設定される。連系点4から見た電力系統1のインピーダンスは、系統インピーダンスと呼ばれる。系統インピーダンスは、R+jXに設定される。 For example, the reference voltage of the power system 1 is set to V r. The impedance of the power system 1 viewed from the interconnection point 4 is referred to as system impedance. The system impedance is set to R + jX.

太陽電池モジュール2は、太陽光の照射により直流電力を発生させる。パワーコンディショナ3は、当該直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ3は、当該交流電力を電力系統1に送る。この際、パワーコンディショナ3は、連系点4の現在の有効電力Pを把握する。   The solar cell module 2 generates DC power by irradiation with sunlight. The power conditioner 3 converts the DC power into AC power. The power conditioner 3 sends the AC power to the power system 1. At this time, the power conditioner 3 grasps the current active power P at the interconnection point 4.

制御装置5において、無効電力演算部5aは、電力系統1の基準電圧Vと系統インピーダンス(R+jX)と連系点4の現在の有効電力Pとに基づいて電力系統1の電圧変動を抑制するように連系点4の無効電力Qを演算する。 In the control device 5, the reactive power calculation unit 5 a suppresses voltage fluctuations of the power system 1 based on the reference voltage V r of the power system 1, the system impedance (R + jX), and the current active power P at the connection point 4. Thus, the reactive power Q at the interconnection point 4 is calculated.

パワーコンディショナ3は、制御装置5により演算された無効電力Qを出力する。その結果、電力系統1の電圧変動が抑制される。   The power conditioner 3 outputs the reactive power Q calculated by the control device 5. As a result, voltage fluctuations in the power system 1 are suppressed.

制御装置5において、系統インピーダンス推定部5bは、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとに基づいて系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとを推定する。 In the control unit 5, system impedance estimating unit 5b, the resistance component of the system impedance based on the active power P and reactive power Q of the linking point 4 and the voltage V s R and reactance component X and the reference voltage V of the electric power system 1 Estimate r .

制御装置5において、無効電力演算部5aは、系統インピーダンス推定部5bにより推定された系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとに基づいて電力系統1の電圧変動を抑制するように連系点4の無効電力Qを再び演算する。 In the control device 5, the reactive power calculation unit 5 a performs voltage fluctuations in the power system 1 based on the resistance component R, reactance component X of the system impedance estimated by the system impedance estimation unit 5 b, and the reference voltage V r of the power system 1. The reactive power Q at the interconnection point 4 is calculated again so as to suppress the above.

次に、図2を用いて、無効電力Qの演算方法を説明する。
図2はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による無効電力の演算方法を説明するための図である。
Next, a method for calculating reactive power Q will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining a reactive power calculation method by the control device of the distributed power supply system according to the first embodiment of the present invention.

図2において、連系点4の電圧Vは、基準電圧Vと系統インピーダンス(R+jX)と連系点4の現在の有効電力Pと無効電力Qとを用いて次の(1)式で表される。 In FIG. 2, the voltage V s at the connection point 4 is expressed by the following equation (1) using the reference voltage V r , the system impedance (R + jX), the current active power P and the reactive power Q at the connection point 4. expressed.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

次の(2)式が仮定されると、(1)式は(3)式に変形される。   When the following equation (2) is assumed, equation (1) is transformed into equation (3).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

連系点4の電圧Vの変動が最小化される場合は、次の(4)式が成立する。 If the variation of the voltage V s of the linking point 4 is minimized, the following (4) is established.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

(3)式が(4)式に代入されると、次の(5)式が得られる。   When equation (3) is substituted into equation (4), the following equation (5) is obtained.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

(5)式が整理されると、次の(6)式が得られる。   When the formula (5) is arranged, the following formula (6) is obtained.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

(6)式が整理されると、次の(7)式が得られる。   When the formula (6) is arranged, the following formula (7) is obtained.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

(7)式が整理されると、次の(8)式が得られる。   When the equation (7) is rearranged, the following equation (8) is obtained.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

(8)式がαについて整理されると、次の(9)式が得られる。   When the equation (8) is arranged with respect to α, the following equation (9) is obtained.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

次の(10)式が仮定されると、αは(11)で表される。   When the following equation (10) is assumed, α is represented by (11).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

この際、BおよびCは、次の(12)式および(13)式で表される。   At this time, B and C are expressed by the following equations (12) and (13).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

連系点4の電圧Vの変動が最小化される場合の無効電力Qは、次の(14)式で得られる。 The reactive power Q when the fluctuation of the voltage V s at the interconnection point 4 is minimized is obtained by the following equation (14).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

次に、図3を用いて、系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとの推定方法の概要を説明する。
図3はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分と電力系統の基準電圧との推定方法の概要を説明するための図である。
Next, an outline of a method for estimating the resistance component R of the system impedance, the reactance component X, and the reference voltage V r of the power system 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining an outline of a method for estimating the resistance component, reactance component of the system impedance, and the reference voltage of the power system by the control device of the distributed power supply system according to the first embodiment of the present invention.

図3に示すように、制御装置5は、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとに基づいて非線形計画法により系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとを推定する。 As shown in FIG. 3, the control device 5 uses a nonlinear programming method based on the active power P, the reactive power Q, and the voltage V s at the connection point 4 to perform the resistance component R, reactance component X, and power system 1 of the system impedance. The reference voltage V r is estimated.

次に、図4を用いて、系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとの推定方法の詳細を説明する。
図4はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分と電力系統の基準電圧との推定方法の詳細を説明するための図である。
Next, with reference to FIG. 4, illustrating the details of the estimation method of the reference voltage V r of the resistance component of the system impedance R and reactance component X and the power system 1.
FIG. 4 is a diagram for explaining the details of a method of estimating the resistance component, reactance component of the system impedance, and the reference voltage of the power system by the control device of the distributed power supply system according to Embodiment 1 of the present invention.

制御装置5は、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとについて複数組のデータをサンプリングする。例えば、図4に示すように、制御装置5は、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとについて7組のデータをサンプリングする。 Controller 5 samples the plurality of sets of data for the active power P and reactive power Q and the voltage V s of the linking point 4. For example, as illustrated in FIG. 4, the control device 5 samples seven sets of data for the active power P, the reactive power Q, and the voltage V s at the interconnection point 4.

系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vが真値の場合、次の(15)式が成立する。 When the resistance component R of the system impedance, the reactance component X, and the reference voltage V r of the power system 1 are true values, the following equation (15) is established.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

制御装置5は、次の(16)の目的関数を最小化する系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと基準電圧Vとを非線形計画法により推定する。 The control device 5 estimates the resistance component R, the reactance component X, and the reference voltage V r of the system impedance that minimizes the objective function (16) below by nonlinear programming.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

次に、図5を用いて、系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとの推定方法の具体例を説明する。
図5はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置による系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分と電力系統の基準電圧との推定方法の具体例を説明するための図である。
Next, a specific example of a method for estimating the resistance component R of the system impedance, the reactance component X, and the reference voltage V r of the power system 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining a specific example of a method of estimating the resistance component, reactance component of the system impedance, and the reference voltage of the power system by the control device of the distributed power supply system according to Embodiment 1 of the present invention.

例えば、制御装置5は、ニュートン法により系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xと電力系統1の基準電圧Vとを推定する。制御装置5において、関数f(R、X、V)は、次の(17)式で表される。 For example, the control device 5 estimates the resistance component R, the reactance component X, and the reference voltage V r of the power system 1 of the system impedance by the Newton method. In the control device 5, the function f k (R, X, V r ) is expressed by the following equation (17).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

ニュートン法においては、次の(18)式が成立する。   In the Newton method, the following equation (18) holds.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとについて7組のデータがサンプリングされた場合、F、J、xは、以下の(19)式から(21)式で表される。 When seven sets of data are sampled for the active power P, reactive power Q, and voltage V s at the interconnection point 4, F k , J k , and x k are expressed by the following equations (19) to (21): expressed.

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

制御装置5は、次の(22)式を用いてx(k+1)を推定する。 The control device 5 estimates x (k + 1) using the following equation (22).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

の転置行列がJ と表される場合、(22)式は、(23)式に変形される。 If transposed matrix of J k is expressed as J k T, (22) formula is transformed into equation (23).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

次の(24)式および(25)式が仮定されると、(23)式は(26)式に変形される。   If the following equations (24) and (25) are assumed, equation (23) is transformed into equation (26).

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

Figure 0006384439
Figure 0006384439

制御装置5は、(26)式を用いてx(k+1)を推定する。具体的には、x(k+1)は、次の(27)式で推定される。

Figure 0006384439
The control device 5 estimates x (k + 1) using the equation (26). Specifically, x (k + 1) is estimated by the following equation (27).
Figure 0006384439

次に、図6を用いて、制御装置5の動作を説明する。
図6はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
Next, operation | movement of the control apparatus 5 is demonstrated using FIG.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the control device of the distributed power supply system according to the first embodiment of the present invention.

ステップS1では、制御装置5は、kを「−1」に設定する。その後、ステップS2に進む。ステップS2では、制御装置5は、x(0)を入力する。その後、ステップS3に進む。ステップS3では、制御装置5は、kに対してインクリメント処理を行う。その後、ステップS4に進む。 In step S1, the control device 5 sets k to “−1”. Thereafter, the process proceeds to step S2. In step S2, the control device 5 inputs x (0) . Thereafter, the process proceeds to step S3. In step S3, the control device 5 performs an increment process on k. Thereafter, the process proceeds to step S4.

ステップS4では、制御装置5は、x(k+1)を演算する。その後、ステップS5に進む。ステップS5では、制御装置5は、解の精度検査を行う。具体的には、制御装置5は、f(k+1)が十分に小さいか否かを判定する。より具体的には、制御装置5は、f(k+1)が予め設定された閾値εよりも小さいか否かを判定する。 In step S4, the control device 5 calculates x (k + 1) . Thereafter, the process proceeds to step S5. In step S5, the control device 5 performs a solution accuracy test. Specifically, the control device 5 determines whether f (k + 1) is sufficiently small. More specifically, the control device 5 determines whether or not f (k + 1) is smaller than a preset threshold value ε.

ステップS5でf(k+1)が十分に小さくない場合は、ステップS6に進む。ステップS6では、制御装置5は、反復回数検査を行う。具体的には、制御装置5は、kが予め設定されたkmaxよりも小さいか否かを判定する。 If f (k + 1) is not sufficiently small in step S5, the process proceeds to step S6. In step S <b> 6, the control device 5 performs a repeat count inspection. Specifically, the control device 5 determines whether or not k is smaller than a preset k max .

ステップS6でkが予め設定されたkmaxよりも小さい場合は、ステップS3に戻る。 If k is smaller than k max set in advance in step S6, the process returns to step S3.

ステップS5でf(k+1)が十分に小さい場合とステップS6でkが予め設定されたkmax以上の場合は、動作が終了する。 If f (k + 1) is sufficiently small in step S5 and if k is greater than or equal to preset k max in step S6, the operation ends.

以上で説明した実施の形態1によれば、制御装置5は、電力系統1の基準電圧Vと系統インピーダンス(R+jX)と連系点4の現在の有効電力Pとに基づいて電力系統1の電圧変動を抑制するように連系点4の無効電力Qを演算する。このため、系統インピーダンス(R+jX)が大きな電力系統1においても、電力系統1の電圧変動をより確実に抑制することができる。 According to the first embodiment described above, the control device 5 controls the power system 1 based on the reference voltage V r of the power system 1, the system impedance (R + jX), and the current active power P at the interconnection point 4. The reactive power Q at the interconnection point 4 is calculated so as to suppress the voltage fluctuation. For this reason, even in the power system 1 with a large system impedance (R + jX), the voltage fluctuation of the power system 1 can be more reliably suppressed.

また、制御装置5は、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとに基づいて非線形計画法により系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xとを推定する。このため、系統インピーダンス(R+jX)でも精度よく推定することができる。 Further, the control unit 5 estimates the resistance component R and reactance component X of the system impedance by nonlinear programming based on the active power P and reactive power Q and the voltage V s of the linking point 4. For this reason, it is possible to accurately estimate the system impedance (R + jX).

また、制御装置5は、ニュートン法により系統インピーダンスの抵抗成分Rとリアクタンス成分Xとを推定する。このため、系統インピーダンス(R+jX)を二次収束により早く推定することができる。   Further, the control device 5 estimates the resistance component R and reactance component X of the system impedance by the Newton method. For this reason, system | strain impedance (R + jX) can be estimated earlier by secondary convergence.

なお、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとについて、複数組のデータのサンプリングは、適宜行われる。例えば、パワーコンディショナ3の発電電力を徐々に絞って、連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとを短時間に変化させて連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとをサンプリングしてもよい。例えば、朝と昼と夕方とにおいて予め設定された時刻に連系点4の有効電力Pと無効電力Qと電圧Vとをサンプリングしてもよい。 Note that sampling of a plurality of sets of data is appropriately performed for the active power P, reactive power Q, and voltage V s at the interconnection point 4. For example, the power generation power squeezed gradually conditioners 3, active power P and reactive power linking point 4 a short time in changing the active power P and reactive power Q and the voltage V s of the linking point 4 and Q and voltage V s may be sampled. For example, it may be sampled and active power P and reactive power Q and the voltage V s of the linking point 4 at a preset time in the morning and evening and day.

なお、非線形計画法として、二分法を採用してもよい。この場合も、系統インピーダンス(R+jX)を精度よく推定することができる。   A bisection method may be adopted as the nonlinear programming method. Also in this case, the system impedance (R + jX) can be estimated with high accuracy.

次に、図7を用いて、制御装置5の例を説明する。
図7はこの発明の実施の形態1における分散型電源システムの制御装置のハードウェア構成図である。
Next, an example of the control device 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a hardware configuration diagram of the control device of the distributed power supply system according to the first embodiment of the present invention.

制御装置5の各機能は、処理回路により実現される。例えば、処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ6aと少なくとも1つのメモリ6bとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも1つの専用のハードウェア7を備える。   Each function of the control device 5 is realized by a processing circuit. For example, the processing circuit includes at least one processor 6a and at least one memory 6b. For example, the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 7.

処理回路が少なくとも1つのプロセッサ6aと少なくとも1つのメモリ6bとを備える場合、制御装置5の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも1つのメモリ6bに格納される。少なくとも1つのプロセッサ6aは、少なくとも1つのメモリ6bに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置5の各機能を実現する。少なくとも1つのプロセッサ6aは、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSPともいう。例えば、少なくとも1つのメモリ6bは、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM、EEPROM等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等である。   When the processing circuit includes at least one processor 6a and at least one memory 6b, each function of the control device 5 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. At least one of software and firmware is described as a program. At least one of software and firmware is stored in at least one memory 6b. At least one processor 6a implements each function of the control device 5 by reading and executing a program stored in at least one memory 6b. The at least one processor 6a is also referred to as a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, and a DSP. For example, the at least one memory 6b is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, a flash memory, an EPROM, or an EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, or the like.

処理回路が少なくとも1つの専用のハードウェア7を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGA、又はこれらを組み合わせたものである。例えば、制御装置5の各機能それぞれは、処理回路で実現される。例えば、制御装置5の各機能は、まとめて処理回路で実現される。   If the processing circuit comprises at least one dedicated hardware 7, the processing circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof. is there. For example, each function of the control device 5 is realized by a processing circuit. For example, each function of the control device 5 is collectively realized by a processing circuit.

制御装置5の各機能について、一部を専用のハードウェア7で実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。例えば、無効電力演算部5aの機能については専用のハードウェア7としての処理回路で実現し、系統インピーダンス推定部5bの機能については少なくとも1つのプロセッサ6aが少なくとも1つのメモリ6bに格納されたプログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。   A part of each function of the control device 5 may be realized by the dedicated hardware 7 and a part may be realized by software or firmware. For example, the function of the reactive power calculation unit 5a is realized by a processing circuit as dedicated hardware 7, and the function of the system impedance estimation unit 5b is programmed by at least one processor 6a stored in at least one memory 6b. You may implement | achieve by reading and executing.

このように、処理回路は、ハードウェア7、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、制御装置5の各機能を実現する。   In this way, the processing circuit realizes each function of the control device 5 by the hardware 7, software, firmware, or a combination thereof.

実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置が適用された分散型電源システムの構成図である。なお、実施の形態1と同一又は相当部分には、同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram of a distributed power supply system to which the distributed power supply system control device according to the second embodiment of the present invention is applied. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as Embodiment 1, or an equivalent part. The description of this part is omitted.

図8において、分散型電源システムは、電力系統1と複数の太陽電池モジュール2と複数のパワーコンディショナ3とを備える。   In FIG. 8, the distributed power supply system includes a power system 1, a plurality of solar cell modules 2, and a plurality of power conditioners 3.

例えば、電力系統1は、電力会社により運用される。例えば、複数の太陽電池モジュール2は、建築物の屋上に設けられる。複数のパワーコンディショナ3の各々は、電力系統1と複数の太陽電池モジュール2の各々との間に接続される。複数のパワーコンディショナ3の各々は、連系点4を介して電力系統1に接続される。   For example, the electric power system 1 is operated by an electric power company. For example, the plurality of solar cell modules 2 are provided on the roof of a building. Each of the plurality of power conditioners 3 is connected between the power system 1 and each of the plurality of solar cell modules 2. Each of the plurality of power conditioners 3 is connected to the power system 1 via the interconnection point 4.

電力量計8は、複数のパワーコンディショナ3の各々と連系点4との間に接続される。制御装置5は、ハブ9を介してパワーコンディショナ3と接続される。制御装置5は、無効電力演算部5aと制御量演算部5cと出力値設定部5dと系統インピーダンス推定部5bとを備える。   The watt hour meter 8 is connected between each of the plurality of power conditioners 3 and the interconnection point 4. The control device 5 is connected to the power conditioner 3 via the hub 9. The control device 5 includes a reactive power calculation unit 5a, a control amount calculation unit 5c, an output value setting unit 5d, and a system impedance estimation unit 5b.

複数の太陽電池モジュール2の各々は、太陽光の照射により直流電力を発生させる。複数のパワーコンディショナ3の各々は、当該直流電力を交流電力に変換する。複数のパワーコンディショナ3の各々は、当該交流電力を電力系統1に送る。この際、電力量計8は、連系点4の現在の有効電力Pと無効電力Qを把握する。 Each of the plurality of solar cell modules 2 generates DC power by irradiation with sunlight. Each of the plurality of power conditioners 3 converts the DC power into AC power. Each of the plurality of power conditioners 3 sends the AC power to the power system 1. At this time, the power meter 8, to grasp the current active power P and reactive power Q P interconnection node 4.

制御装置5において、無効電力演算部5aは、電力系統1の基準電圧Vと系統インピーダンス(R+jX)と連系点4の現在の有効電力Pとに基づいて電力系統1の電圧変動を抑制するように連系点4の無効電力Qを演算する。 In the control device 5, the reactive power calculation unit 5 a suppresses voltage fluctuations of the power system 1 based on the reference voltage V r of the power system 1, the system impedance (R + jX), and the current active power P at the connection point 4. Thus, the reactive power Q s at the interconnection point 4 is calculated.

制御装置5において、制御量演算部5cは、無効電力演算部5aにより演算された無効電力Qと連系点4の現在の無効電力Qに基づいて複数のパワーコンディショナ3の全体に対する無効電力の制御量MVを演算する。 In the control device 5, the control amount calculation unit 5c, disabled for the whole of the plurality of the power conditioner 3 based on the current reactive power Q P reactive power Q s and linking point 4 calculated by the reactive power calculation unit 5a The control amount MV of electric power is calculated.

制御装置5において、出力値設定部5dは、制御量演算部5cにより演算された無効電力の制御量MVに基づいて複数のパワーコンディショナ3の各々の力率が予め設定された値以下とならない範囲で複数のパワーコンディショナ3の各々の無効電力の出力値を設定する。   In the control device 5, the output value setting unit 5 d does not have the power factor of each of the plurality of power conditioners 3 equal to or less than a preset value based on the reactive power control amount MV calculated by the control amount calculation unit 5 c. The reactive power output value of each of the plurality of power conditioners 3 is set within the range.

複数のパワーコンディショナ3の各々は、制御装置5により設定された無効電力を出力する。その結果、連系点4において、必要な無効電力Qが得られる。 Each of the plurality of power conditioners 3 outputs reactive power set by the control device 5. As a result, the necessary reactive power Q s is obtained at the interconnection point 4.

次に、図9を用いて、制御装置5の動作の概要を説明する。
図9はこの発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置の動作の概要を説明するためのフローチャートである。
Next, the outline | summary of operation | movement of the control apparatus 5 is demonstrated using FIG.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the outline of the operation of the control device of the distributed power supply system according to the second embodiment of the present invention.

ステップS11では、制御装置5は、電力系統1の電圧変動を抑制するように連系点4の無効電力Qを演算する。その後、ステップS12に進む。ステップS12では、制御装置5は、連系点4の無効電力の制御量MVを演算する。その後、ステップS13に進む。ステップS13では、制御装置5は、複数のパワーコンディショナ3の各々における無効電力の出力値を設定する。 In step S <b> 11, the control device 5 calculates the reactive power Q s at the interconnection point 4 so as to suppress voltage fluctuations in the power system 1. Thereafter, the process proceeds to step S12. In step S <b> 12, the control device 5 calculates a control amount MV of reactive power at the interconnection point 4. Thereafter, the process proceeds to step S13. In step S <b> 13, the control device 5 sets an output value of reactive power in each of the plurality of power conditioners 3.

次に、図10を用いて、連系点4の無効電力の制御量MVの演算方法を説明する。
図10はこの発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置による無効電力の制御量の演算方法を説明するための図である。
Next, a method of calculating the reactive power control amount MV at the interconnection point 4 will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining a reactive power control amount calculation method by the control device of the distributed power supply system according to the second embodiment of the present invention.

図10において、制御装置5は、連系点4の無効電力をPI制御する。具体的には、制御装置5は、演算された無効電力Qと連系点4の現在の無効電力Qとの差に基づいて無効電力の制御量MVを演算する。 In FIG. 10, the control device 5 performs PI control on the reactive power at the interconnection point 4. Specifically, the control unit 5 calculates a control amount MV of reactive power on the basis of the difference between the current reactive power Q P of the computed reactive power Q s and linking point 4.

次に、図11を用いて、複数のパワーコンディショナ3の各々における無効電力の出力値の設定方法を説明する。
図11はこの発明の実施の形態2における分散型電源システムの制御装置による複数のパワーコンディショナの各々における無効電力の出力値の設定方法を説明するためのフローチャートである。
Next, the reactive power output value setting method in each of the plurality of power conditioners 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a flowchart for explaining a reactive power output value setting method in each of a plurality of power conditioners by the control device of the distributed power supply system according to the second embodiment of the present invention.

ステップS21では、制御装置5は、現在の連系点4の無効電力Qを残無効電力出力値とする。残無効電力出力値を複数のパワーコンディショナ3の数で除した値を複数のパワーコンディショナ3の各々の無効電力目標値とする。その後、ステップS22に進む。 In step S21, the control device 5 sets the reactive power Q s at the current interconnection point 4 as the remaining reactive power output value. A value obtained by dividing the remaining reactive power output value by the number of the plurality of power conditioners 3 is set as a reactive power target value of each of the plurality of power conditioners 3. Thereafter, the process proceeds to step S22.

ステップS22では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3のインデックスが複数のパワーコンディショナ3の数以下か否かを判定する。   In step S <b> 22, the control device 5 determines whether or not the index of the power conditioner 3 is equal to or less than the number of the plurality of power conditioners 3.

ステップS22で当該パワーコンディショナ3のインデックスが複数のパワーコンディショナ3の数以下の場合は、ステップS23に進む。ステップS23では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3の無効電力目標値の絶対値が現在の有効電力に対応した無効電力上限値の絶対値以上か否かを判定する。   If the index of the power conditioner 3 is equal to or less than the number of the plurality of power conditioners 3 in step S22, the process proceeds to step S23. In step S23, the control device 5 determines whether or not the absolute value of the reactive power target value of the power conditioner 3 is greater than or equal to the absolute value of the reactive power upper limit value corresponding to the current active power.

ステップS23で当該パワーコンディショナ3の無効電力目標値の絶対値が現在の有効電力に対応した無効電力上限値の絶対値以上の場合は、ステップS24に進む。ステップS24では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値を現在の有効電力に対応した無効電力上限値に当該パワーコンディショナ3の無効電力目標値の符号関数を乗じた値に設定する。   When the absolute value of the reactive power target value of the power conditioner 3 is greater than or equal to the absolute value of the reactive power upper limit value corresponding to the current active power in step S23, the process proceeds to step S24. In step S24, the control device 5 multiplies the reactive power output value of the power conditioner 3 by the sign function of the reactive power target value of the power conditioner 3 to the reactive power upper limit value corresponding to the current active power. Set to.

ステップS23で当該パワーコンディショナ3の無効電力目標値の絶対値が現在の有効電力に対応した無効電力上限値の絶対値未満の場合は、ステップS25に進む。ステップS25では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値を当該パワーコンディショナ3の無効電力目標値に設定する。   When the absolute value of the reactive power target value of the power conditioner 3 is less than the absolute value of the reactive power upper limit value corresponding to the current active power in step S23, the process proceeds to step S25. In step S <b> 25, the control device 5 sets the reactive power output value of the power conditioner 3 to the reactive power target value of the power conditioner 3.

ステップS24またはステップS25の後は、ステップS26に進む。ステップS26では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3が運転中か否かを判定する。   After step S24 or step S25, the process proceeds to step S26. In step S26, the control device 5 determines whether or not the power conditioner 3 is in operation.

ステップS26で当該パワーコンディショナ3が運転中でない場合は、ステップS27に進む。ステップS27では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値を0に設定する。その後、ステップS28に進む。   If the power conditioner 3 is not in operation in step S26, the process proceeds to step S27. In step S27, the control device 5 sets the output value of the reactive power of the power conditioner 3 to zero. Thereafter, the process proceeds to step S28.

ステップS26で当該パワーコンディショナ3が運転中の場合は、ステップS27を経由せずにステップS28に進む。   If the power conditioner 3 is operating in step S26, the process proceeds to step S28 without going through step S27.

ステップS28では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値の絶対値が残無効電力出力値の絶対値以上か否かを判定する。   In step S28, the control device 5 determines whether or not the absolute value of the reactive power output value of the power conditioner 3 is greater than or equal to the absolute value of the remaining reactive power output value.

ステップS28で当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値の絶対値が残無効電力出力値の絶対値以上の場合は、ステップS29に進む。ステップS29では、制御装置5は、当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値を残無効電力出力値に当該パワーコンディショナ3の無効電力目標値の符号関数を乗じた値に設定する。その後、ステップS30に進む。   If the absolute value of the reactive power output value of the power conditioner 3 is greater than or equal to the absolute value of the remaining reactive power output value in step S28, the process proceeds to step S29. In step S29, the control device 5 sets the output value of the reactive power of the power conditioner 3 to a value obtained by multiplying the remaining reactive power output value by the sign function of the reactive power target value of the power conditioner 3. Thereafter, the process proceeds to step S30.

ステップS28で当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値の絶対値が残無効電力出力値の絶対値未満の場合は、ステップS29を経由せずにステップS30に進む。   If the absolute value of the reactive power output value of the power conditioner 3 is less than the absolute value of the remaining reactive power output value in step S28, the process proceeds to step S30 without going through step S29.

ステップS30では、制御装置5は、残無効電力出力値から当該パワーコンディショナ3の無効電力の出力値の絶対値を指し引いた値を新たな残無効電力出力値とする。その後、ステップS31に進む。   In step S30, the control device 5 sets a value obtained by subtracting the absolute value of the reactive power output value of the power conditioner 3 from the remaining reactive power output value as a new remaining reactive power output value. Thereafter, the process proceeds to step S31.

ステップS31では、制御装置5は、パワーコンディショナ3のインデックスに対してインクリメント処理を行う。その後、ステップS32に進む。ステップS32では、制御装置5は、パワーコンディショナ3のインデックスが複数のパワーコンディショナ3の数以上か否かを判定する。   In step S <b> 31, the control device 5 performs an increment process on the index of the power conditioner 3. Thereafter, the process proceeds to step S32. In step S <b> 32, the control device 5 determines whether or not the index of the power conditioner 3 is equal to or greater than the number of the plurality of power conditioners 3.

ステップS32でパワーコンディショナ3のインデックスが複数のパワーコンディショナ3の数未満の場合は、ステップS21に戻る。   When the index of the power conditioner 3 is less than the number of the plurality of power conditioners 3 in step S32, the process returns to step S21.

ステップS22でパワーコンディショナ3のインデックスがパワーコンディショナ3の数よりも大きい場合またはステップS32でパワーコンディショナ3のインデックスがパワーコンディショナ3の数以上の場合は、動作が終了する。   If the index of the power conditioner 3 is larger than the number of power conditioners 3 in step S22, or if the index of the power conditioner 3 is greater than or equal to the number of power conditioners 3 in step S32, the operation ends.

以上で説明した実施の形態2によれば、無効電力の制御量MVは、演算された無効電力Qと連系点4の現在の無効電力Qと基づいて演算される。複数のパワーコンディショナ3の各々の無効電力の出力値は、無効電力の制御量MVに基づいて複数のパワーコンディショナ3の各々の力率が予め設定された値以下とならない範囲で設定される。連系点4の無効電力が足りない場合は、制御量MVが前回よりも大きく演算される。その結果、複数のパワーコンディショナ3の出力値も、前回よりも大きく設定される。このため、現実の無効電力を目標とした無効電力Qに近付けることができる。 According to the second embodiment described above, the control amount MV of the reactive power is calculated based on the current reactive power Q P of the computed reactive power Q s and linking point 4. The output value of reactive power of each of the plurality of power conditioners 3 is set in a range in which the power factor of each of the plurality of power conditioners 3 is not less than a preset value based on the reactive power control amount MV. . When the reactive power at the interconnection point 4 is insufficient, the control amount MV is calculated larger than the previous time. As a result, the output values of the plurality of power conditioners 3 are also set larger than the previous time. For this reason, it is possible to approach the reactive power Q s targeting the actual reactive power.

なお、実施の形態1および実施の形態2において、太陽電池モジュール2の代わりに他の自然エネルギー生成装置を用いてもよい。例えば、太陽電池モジュール2の代わりに風力発電装置を用いてもよい。この場合も、実施の形態1および実施の形態2と同様の効果を得ることができる。   In Embodiment 1 and Embodiment 2, another natural energy generation device may be used instead of the solar cell module 2. For example, a wind power generator may be used instead of the solar cell module 2. Also in this case, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

1 電力系統、 2 太陽電池モジュール、 3 パワーコンディショナ、 4 連系点、 5 制御装置、 5a 無効電力演算部、 5b 系統インピーダンス推定部、 5c 制御量演算部、 5d 出力値設定部、 6a プロセッサ、 6b メモリ、 7 ハードウェア、 8 電力量計、 9 ハブ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power system, 2 Solar cell module, 3 Power conditioner, 4 Connection point, 5 Control apparatus, 5a Reactive power calculating part, 5b System impedance estimation part, 5c Control amount calculating part, 5d Output value setting part, 6a Processor, 6b memory, 7 hardware, 8 watt-hour meter, 9 hub

Claims (2)

自然エネルギー生成装置に接続されたパワーコンディショナが連系点を介して電力系統に接続されている際に、前記連系点の有効電力と無効電力と電圧とに基づいて非線形計画法により系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを推定する系統インピーダンス推定部と、
前記電力系統の基準電圧と前記系統インピーダンスと前記連系点の現在の有効電力とに基づいて、前記電力系統の電圧変動を抑制するように前記連系点の無効電力を演算する無効電力演算部
を備えた分散型電源システムの制御装置。
When the power conditioner connected to the natural energy generator is connected to the power system via the connection point, the system impedance is determined by nonlinear programming based on the active power, reactive power, and voltage of the connection point. A system impedance estimator for estimating the resistance component and reactance component of
Wherein based on the current active power reference voltage and the system impedance and the interconnection point of the power system, reactive power calculator for calculating a reactive power of the interconnection point so as to suppress a voltage fluctuation of the power system And
A control device for a distributed power supply system comprising:
自然エネルギー生成装置に接続されたパワーコンディショナが連系点を介して電力系統に接続されている際に、前記連系点の有効電力と無効電力と電圧とに基づいて非線形計画法により系統インピーダンスの抵抗成分とリアクタンス成分とを推定する系統インピーダンス推定工程と、
前記電力系統の基準電圧と前記系統インピーダンスと前記連系点の現在の有効電力とに基づいて、前記電力系統の電圧変動を抑制するように前記連系点の無効電力を演算する無効電力演算工程
を備えた分散型電源システムの制御方法。
When the power conditioner connected to the natural energy generator is connected to the power system via the connection point, the system impedance is determined by nonlinear programming based on the active power, reactive power, and voltage of the connection point. A system impedance estimation step for estimating a resistance component and a reactance component of
Wherein based on the current active power reference voltage and the system impedance and the interconnection point of the power system, reactive power calculation step of calculating the reactive power of the interconnection point so as to suppress a voltage fluctuation of the power system And
For controlling a distributed power supply system comprising:
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