JP6466873B2 - 周波数フィードバック方式のハンチング現象の解析方法、および回避方法 - Google Patents
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Description
近年、太陽光発電の普及により、配電線に複数台の太陽光発電設備が連系される事案が増大している。そして各々のPCSの単独運転検出方式で発生させる信号が相互に干渉すると、PCSが単独運転を検出できなくなることから、単独運転検出方式を周波数フィードバック方式に統一することが日本電機工業会規格のJEM1498で定められている。
周波数フィードバック方式により発生する無効電力ΔQは、電力系統に供給され、電力系統の電圧の位相θ、および電圧の大きさVを変化させる。位相変化をΔθ、電圧の大きさ変化をΔVとする。また無効電力ΔQと負荷および太陽光発電の電圧特性により、負荷の有効電力PL、および太陽光発電の有効電力PGが変化する。負荷の有効電力の変化をΔPL、太陽光発電の有効電力の変化をΔPGとする。そうすると、位相変化Δθ、電圧の大きさの変化ΔVは、電力系統の有効電力をP、その変化をΔPとすると、以下の数式(2),(3)で表される。
したがって電力系統の伝達関数Gx(s)は、以下の数式(11)で表現される。
ハンチング対策用の制御系20Aの伝達関数G2(s)は、現状解析用の開ループ伝達関数G1(s)と一次遅れ要素25との積から、下記の数式(14)で表現される。
初めにデータ入力ステップが行われる。データ入力ステップでは、入力フォーム表示手段によって、入力フォームが記憶装置から読み込まれて、出力装置のディスプレイに表示される。入力フォームは、ゲインG、LPF要素の時定数Td、合成有効電力特性指数α(αL、αG、PL、PG)、定格角周波数ω0、電力系統の線路インピーダンス(抵抗R、リアクタンスX)を入力するためのものである。そして入力フォームに対してこれら値を入力し、その入力操作を確定する操作をすると、これら入力値が記憶装置に保存されると共に、安定限界曲線を描画する安定限界曲線描画ステップが行われる。
初めにデータ入力ステップが行われる。データ入力ステップでは、入力フォーム表示手段によって、入力フォームが記憶装置から読み込まれて、出力装置のディスプレイに表示される。入力フォームは、むだ時間τ、HPF要素の時定数Tr、LPF要素の時定数Td、PCS要素のゲインG、合成有効電力特性指数α(αL、αG、PL、PG)、電力系統の線路インピーダンス(抵抗R、リアクタンスX)、一次遅れの時定数Thを入力するためのものである。なお一次遅れの時定数Thには、複数の値が入力できるようになっており、たとえば0を入力したときにはハンチング対策用の伝達関数G2(s)が現状解析用の伝達関数G1(s)として機能し、Thに0よりも大きな値を入力したときにはハンチング対策用の伝達関数G2(s)がそのまま機能する。そして入力フォームに対してこれら値を入力し、その入力操作を確定する操作をすると、これら入力値が記憶装置に保存されると共に、ナイキスト軌跡を描画するナイキスト軌跡描画ステップが行われる。
2 線路
3 太陽光発電設備
4 負荷
5 開閉器
10 加え合わせ点
20 PCSの制御系
20A ハンチング対策用の制御系
21 むだ時間要素
22 HPF要素
23 LPF要素
24 ゲイン要素
25 一次遅れ要素
30 電力系統の伝達系
31 加え合わせ点
32 引出し点
33 加え合わせ点
Claims (3)
- 太陽光発電用パワーコンディショナ(以下、「PCS」という。)の単独運転検出に用いた周波数フィードバック方式によるハンチング現象を解析するために、周波数フィードバック方式の伝達関数と、PCSが接続される電力系統の伝達関数とに基づく下記の数式(1)の現状解析用の開ループ伝達関数(G1(s))を、その変数(s)に基づいて解析装置に演算させてグラフの中にナイキスト軌跡を描かせるものであって、
周波数フィードバック方式の伝達関数は、基準周波数の偏差(Δf0)に対する電力系統の周波数偏差(Δfc)の和である第1の周波数偏差の検出に要するむだ時間(τ)の特性を示すむだ時間要素と、単独運転系統の周波数を検出した2つの時期の時間差の特性をその時定数(Tr)に基づいて示すハイパスフィルタ要素と、2つの時期のうち最新時期における周波数の検出時間の特性をその時定数(Td)に基づいて示すローパスフィルタ要素と、2つの時期の周波数の差である第2の周波数偏差に応じてPCSが出力する無効電力のゲイン(G)の特性を示すゲイン要素との積で表現し、
電力系統の伝達関数は、負荷およびPCSの双方の有効電力特性指数に基づく合成有効電力特性指数(α)と、電力系統の線路インピーダンス(R,X)と、PCSから出力された無効電力とによって、影響を受けた電力系統の周波数偏差(Δfc)を位相変化の時間微分で表現することを特徴とするPCSの周波数フィードバック方式のハンチング現象の解析方法。
- 太陽光発電用パワーコンディショナ(以下、「PCS」という。)の単独運転検出に用いた周波数フィードバック方式によるハンチング現象を解析するために、周波数フィードバック方式の伝達関数と、PCSが接続される電力系統の伝達関数とに基づく下記の数式(3)の現状解析用の開ループ伝達関数G1(s)を簡略化した下記の数式(4)の安定限界関数AH(R,X)を、その変数R、Xに基づいて解析装置に演算させてグラフの中に安定限界曲線を描かせると共に、線路インピーダンスの抵抗RとリアクタンスXとに基づく電力系統をグラフの中に描かせるものであって、
周波数フィードバック方式の伝達関数は、基準周波数の偏差(Δf0)に対する電力系統の周波数偏差(Δfc)の和である第1の周波数偏差の検出に要するむだ時間(τ)の特性を示すむだ時間要素と、電力系統の周波数を検出した2つの時期の時間差の特性をその時定数(Tr)に基づいて示すハイパスフィルタ要素と、2つの時期のうち最新時期における周波数の検出時間の特性をその時定数(Td)に基づいて示すローパスフィルタ要素と、2つの時期の周波数の差である第2の周波数偏差に応じてパワーコンディショナが出力する無効電力のゲイン(G)の特性を示すゲイン要素との積で表現し、
電力系統の伝達関数は、負荷およびPCSの双方の有効電力特性指数に基づく合成有効電力特性指数(α)と、電力系統の線路インピーダンス(R,X)と、PCSから出力された無効電力とによって、影響を受けた電力系統の周波数偏差(Δfc)を位相変化の時間微分で表現し、
安定限界関数AH(R,X)は、現状解析用の開ループ伝達関数G1(s)のむだ時間要素、ハイパスフィルタ要素、変数sをそれぞれ1とした上で、その絶対値を1とする下記の数式(4)で表現することを特徴とするPCSの周波数フィードバック方式のハンチング現象の解析方法。
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