JP6567758B2 - 電圧無効電力制御装置及び電圧無効電力制御プログラム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電圧無効電力制御装置及び電圧無効電力制御プログラムに関する。
配電用変電所に連系された配電系統は、当該変電所を起点に系統末端に向けて樹枝状に拡がった構成となっており、家庭、事業所、工場などの複数の需要家すなわち負荷が含まれる。需要家の電力使用量は、時々刻々変化し、需要家の数も多いことから、配電系統に連系された配電用変電所の母線の電圧も変動する。この負荷変動に起因した配電用変電所の母線電圧の変動を抑制するために、従来から、当該変電所には、タップ切替可能な変圧器や、調相設備などの電圧調整装置が設けられている。
ところで、近年、地球環境問題への対応やエネルギー源の多様化による安定供給の確保から、再生可能エネルギーの導入が積極的に進められており、国内における太陽光発電や風力発電など分散型電源の電力系統への導入量は着実に増加している。これらの分散型電源は、主として配電系統に連系される。
内山倫行、外3名、「大規模太陽光発電システムの無効電力制御による電圧変動抑制」、電気学会論文誌B、2010年、130巻、3号、p.297−p.304
太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電は、日射量や風向など自然環境によって発電量が左右されるため、出力変動しやすい。そのため、配電用変電所の母線に、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電が多数連系すると、母線電圧の変動が大きくなり、電力系統の安定運用に影響を及ぼす虞がある。特に、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電は大量導入することが予想されるため、配電用変電所の母線電圧変動を抑制する対策が望まれている。
この点、既設の電圧調整装置の無効電力制御によって、再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動を抑制することも考えられる。しかし、上記の通り既設電圧調整装置は負荷変動による母線電圧変動を抑制することを主目的としているため、制御が複雑化する一方、既存の制御はそのまま使用したいという要望もあることから現実的でない。
通信を利用して配電系統に分散された複数の太陽光発電(PV)に出力させる無効電力を統合的に制御することでPVの出力変動による母線電圧変動に対応することも検討されている。しかし、配電系統に分散された全てのPVに通信手段を整備する必要があり、またPVが各地に点在する場合もあることから、経済面や手間などを考えると導入への敷居が高い。また、分散されたPVを個別に制御する必要もあることから、制御が複雑となりやすい。
本実施形態に係る電圧無効電力制御装置及び電圧無効電力制御プログラムは、上記のような課題を解決するためになされたものであり、蓄電池を活用した簡易な制御で再生可能エネルギー発電の出力変動に起因する配電用変電所の母線電圧変動を抑制するとともに、既存設備との協調を図ることのできる電圧無効電力制御装置及び電圧無効電力制御プログラムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本実施形態の電圧無効電力制御装置は、再生可能エネルギー発電を含む配電系統及び蓄電池システムが接続された配電用変電所の母線電圧の変動を抑制する電圧無効電力制御装置であって、前記母線電圧から母線電圧変動を抽出する第1の抽出部と、前記母線電圧変動から前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する第2の抽出部と、前記第2の抽出部により抽出された前記再生可能エネルギー発電による母線電圧変動に基づいて、当該変動を抑制するための無効電力指令値を生成する生成部と、前記無効電力指令値に基づいて、前記蓄電池システムを無効電力制御する制御部と、を備え、前記第2の抽出部は、前記母線電圧変動から前記再生可能エネルギー発電による変動分以外の変動分を除去することで前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する。
本実施形態の電圧無効電力制御プログラムは、再生可能エネルギー発電を含む配電系統及び蓄電池システムが接続された配電用変電所の母線電圧の変動を抑制する電圧無効電力制御プログラムであって、コンピュータに、前記母線電圧から母線電圧変動を抽出する第1の抽出処理と、前記母線電圧変動から前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する第2の抽出処理と、前記第2の抽出処理により抽出された前記再生可能エネルギー発電による母線電圧変動に基づいて、当該変動を抑制するための無効電力指令値を生成する生成処理と、前記無効電力指令値に基づいて、前記蓄電池システムを無効電力制御する制御処理と、を実行させ、前記第2の抽出処理は、入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に設けられた変圧器のタップ制御による母線電圧変動分を除去する変圧器分除去処理と、入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に設けられた調相設備の操作による母線電圧変動分を除去する調相設備分除去処理と、入力された母線電圧変動から、前記配電系統の負荷変動による母線電圧変動分を除去する配電系統負荷分除去処理と、入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に接続された上位系統の需給変動による母線電圧変動分を除去する上位系統分除去処理と、入力された母線電圧変動から、前記蓄電池システムの制御による母線電圧変動分を除去する蓄電池分除去処理と、を含む。
[1.第1の実施形態]
以下では、図1〜図4を参照しつつ、本実施形態の電圧無効電力制御装置及び電圧無効電力制御システムについて説明する。
以下では、図1〜図4を参照しつつ、本実施形態の電圧無効電力制御装置及び電圧無効電力制御システムについて説明する。
[1−1.構成]
図1は、本実施形態に係る電圧無効電力制御装置が適用される電圧無効電力制御システム全体の構成図である。
図1は、本実施形態に係る電圧無効電力制御装置が適用される電圧無効電力制御システム全体の構成図である。
図1に示すように、電圧無効電力制御システムは、配電用変電所1と、配電用変電所1に接続された配電系統2と、配電用変電所1に設けられた調相設備3と、配電用変電所1に接続された蓄電池システム4と、電圧無効電力制御装置5とを備える。
配電用変電所1は、一次側母線11と二次側母線12と両母線11、12間に並列に設けられた複数の変圧器13とを備える。一次側母線11には、超高圧系統などの上位系統が接続されている。二次側母線12には、配電系統2、及び蓄電池システム4が連系されている。変圧器13は、タップ切替可能な変圧器であり、変圧器13のタップを制御する制御装置(不図示)と接続されており、当該制御装置により変圧器13のタップを制御し、巻線比を変更することで母線11、12の電圧変動を調整する。
配電系統2には、負荷と、複数の再生可能エネルギー発電が連系されている。再生可能エネルギー発電(以下、単にREと称する場合もある。)は、太陽光発電、風力発電などの自然エネルギー発電を含む。
調相設備3は、コンデンサ及び分路リアクトルなどから構成される電圧調整装置であり、ここでは二次側母線12に接続されている。調相設備3には、調相設備3の制御装置(不図示)が設けられており、当該制御装置により調相設備3が操作されることで、調相設備3は無効電力を発生させて二次側母線12に注入し、二次側母線12の電圧を調整する。なお、調相設備3は、コンデンサやリアクトルの他、ロータリーコンデンサ(同期調相機)などであっても良い。
変圧器13、変圧器13のタップを制御する制御装置、調相設備3、及びその制御装置は、従来から変電所に設けられている既設の電圧調整装置である。
蓄電池システム4は、二次側母線12との間で無効電力を注入又は吸収するものであり、複数の蓄電池と、直流と交流を変換する交直変換器と、当該交直変換器の制御装置とを含み構成される。蓄電池システム4は電圧無効電力制御装置5と接続されており、電圧無効電力制御装置5の指令を受けて二次側母線12に無効電力を注入又は吸収することで二次側母線12の電圧変動を抑制する。
電圧無効電力制御装置5は、配電用変電所1の母線電圧変動のうち、再生可能エネルギー発電の出力変動に伴う母線電圧変動を抑制するための装置である。ここでは、二次側母線12の電圧変動を抑制する例を説明する。
電圧無効電力制御装置5は、例えば、単一のコンピュータ又はネットワーク接続された複数のコンピュータ及び表示装置を含み構成されている。電圧無効電力制御装置5は、プログラムを記録媒体であるHDDやSSD等に記憶しており、RAMに適宜展開し、CPUで処理することにより、後述する再生可能エネルギー発電の出力変動に伴う母線電圧変動分の抽出処理など、必要な演算を行う。
具体的には、図2に示すように、電圧無効電力制御装置5は、母線電圧変動抽出部51と、RE分抽出部52と、生成部53と、制御部54とを備える。
母線電圧変動抽出部51は、計測された二次側母線12の電圧から母線電圧変動を抽出するものであり、公知の方法により抽出することができる。ここでは、母線電圧変動抽出部51は、バンドパスフィルタである。二次側母線12の計測電圧は、例えば、二次側母線12に設けられた電圧計測器から有線又は無線の通信手段を介してその計測値の入力を受け付ける。なお、母線電圧変動抽出部51は、二次側母線12に設けられた電圧計測器から異なる時刻で測定された測定電圧を取得し、測定電圧の差分から母線電圧変動を求めても良く、当該方法も計測された母線電圧から母線電圧変動を抽出することに含まれる。
RE分抽出部52は、母線電圧変動抽出部51により得られた母線電圧変動から、再生可能エネルギー発電(RE)の出力変動による変動分を抽出する。このRE分抽出部52は、母線電圧変動抽出部51により得られた母線電圧変動から、再生可能エネルギー発電(RE)の出力変動による変動分以外の変動分を除去し、残存した母線電圧変動分を再生可能エネルギー発電(RE)の出力変動による変動分とする。
すなわち、RE分抽出部52は、下記式1に示すように、母線電圧変動抽出部51により得られた母線電圧変動ΔVから、変圧器13のタップ制御による変動分ΔVTAP、調相設備3の操作による変動分ΔVCNT、配電系統の負荷変動による変動分ΔVD、上位系統の需給変動による変動分ΔVT、及び、蓄電池システムの制御による変動分ΔVBを除去することで、RE分の母線電圧変動分ΔVREを求める。
(式1)
ΔVRE=ΔV−(ΔVTAP+ΔVCNT+ΔVD+ΔVT+ΔVB) …(1)
(式1)
ΔVRE=ΔV−(ΔVTAP+ΔVCNT+ΔVD+ΔVT+ΔVB) …(1)
より詳細には、図3に示すように、RE分抽出部52は、変圧器分除去部521と、調相設備分除去部522と、配電系統負荷分除去部523と、上位系統分除去部524と、蓄電池分除去部525と、を備える。
変圧器分除去部521は、入力された母線電圧変動から、変圧器13のタップ制御による母線電圧変動分を除去する。調相設備分除去部522は、入力された母線電圧変動から、調相設備3の操作による母線電圧変動分を除去する。配電系統負荷分除去部523は、入力された配電系統2の負荷変動による母線電圧変動分を除去する。上位系統分除去部524は、入力された母線電圧変動から、上位系統の需給変動による母線電圧変動分を除去する。蓄電池分除去部525は、入力された母線電圧変動から、蓄電池システム4の制御による母線電圧変動分を除去する。
なお、RE分抽出部52において、各変動分の除去順序は特に限定されない。また、各除去部521〜525における「入力された母線電圧変動」は、母線電圧変動抽出部51により得られた母線電圧変動、又は、各除去部521〜525の前までの変動分が除去された母線電圧変動である。
例えば、図3に示すように、RE分抽出部52が、各変動分を、除去部521〜525の順で除去する場合、各除去部521〜525に入力される母線電圧変動は、次の通りである。
(ステップ1)変圧器分除去部521に入力される母線電圧変動:ΔV
(ステップ2)調相設備分除去部522に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP
(ステップ3)配電系統負荷分除去部523に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP−ΔVCNT
(ステップ4)上位系統分除去部524に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP−ΔVCNT−ΔVD
(ステップ5)蓄電池分除去部525に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP−ΔVCNT−ΔVD−ΔVT
(ステップ1)変圧器分除去部521に入力される母線電圧変動:ΔV
(ステップ2)調相設備分除去部522に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP
(ステップ3)配電系統負荷分除去部523に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP−ΔVCNT
(ステップ4)上位系統分除去部524に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP−ΔVCNT−ΔVD
(ステップ5)蓄電池分除去部525に入力される母線電圧変動:ΔV−ΔVTAP−ΔVCNT−ΔVD−ΔVT
各除去部521〜525の各変動分の除去方法について説明する。変圧器13のタップ制御による変動分ΔVTAP、調相設備3の操作による変動分ΔVCNT、配電系統2の負荷変動による変動分ΔVD、上位系統の需給変動による変動分ΔVT、及び、蓄電池システム4の制御による変動分ΔVBは、母線電圧変動ΔVを周波数分析した場合に各々他の変動分に起因する母線電圧変動分と異なる周波数帯域を有することから、各除去部521〜525は、例えば、各除去部521〜525が対象とする変動分の固有の周波数帯域の母線電圧変動分を、入力された母線電圧変動から除去する。
すなわち、各除去部521〜525が対象とする変動分の固有の周波数帯域は、図示しない記録媒体に予め記憶されており、各除去部521〜525は、当該記録媒体から自身の固有の周波数帯域を取得し、当該周波数帯域と同じ帯域を入力された母線電圧変動から除外する処理を行う。
また、配電系統の負荷変動による変動分ΔVD、上位系統の需給変動による変動分ΔVTについては、一般にその変動量が小さいことから、配電系統負荷分除去部523は、母線電圧変動ΔVのうち、所定の閾値以下の変動分を、ΔVDとみなして除去しても良い。また、上位系統分除去部524は、母線電圧変動ΔVのうち、所定の閾値以下の変動分を、ΔVTとみなして除去しても良い。
なお、配電系統負荷変動用の閾値と、上位系統用の閾値は、系統の状態、回路構成などを考慮して適宜設計変更可能である。これらの閾値の大小関係は、例えば配電系統にある街が発展した場合や、上位系統に発電所、変電所が増設された場合などで変わりうる。また、各除去部523、524は、入力された母線電圧変動から、所定の閾値以下の変動分をΔVD、ΔVTとみなして除去しても良い。
さらに、蓄電池システム4の制御による変動分ΔVBは、次のように求めて、除去するようにしても良い。すなわち、図4に示すように、RE分抽出部52は、蓄電池システム4の制御による母線電圧変動分ΔVBを、系統定数に基づいて算出する蓄電池分変動算出部526を備え、蓄電池分除去部525は、当該蓄電池分変動算出部526により算出された変動分ΔVBを、入力された母線電圧変動から除去するようにしても良い。系統定数は、蓄電池システム4の設置場所、母線間の系統接続状況などにより決まる定数であり、例えば、インピーダンスが挙げられる。蓄電池システム4の制御による変動分ΔVBは、例えば、系統定数をK、蓄電池システム4の出力した無効電力をQとすると、ΔVB=K×Qから求めることができるが、これに限定されない。
生成部53は、RE分抽出部52により抽出された再生可能エネルギー発電による母線電圧変動に基づいて、当該変動を抑制するための無効電力指令値Qを生成する。無効電力指令値Qは、下記の式2に基づいて生成する。
(式2)
Q=Qbefore+KQ×ΔVRE …(2)
(式2)
Q=Qbefore+KQ×ΔVRE …(2)
ここで、Qbeforeは、直前に生成した無効電力指令値である。KQは、母線の電圧変動に対する無効電力指令値の変動を示す系統定数であり、蓄電池システム4が結合する二次側母線12に集まる送電線の数が増える程大きくなる。送電系統の構成に依存するが、KQは例えば10〜15Mvar/kVである。なお、式2から明らかであるが、無効電力指令値の変動量ΔQ(=Q−Qbefore)は、ΔQ=KQ×ΔVREの関係が成立している。無効電力指令値Qは、一次遅れ定数やゲインなどの制御定数を加味して生成しても良い。
制御部54は、生成部53で生成された無効電力指令値Qに基づいて、蓄電池システム4を無効電力制御する。具体的には、蓄電池システム4の交直変換器の制御装置に対して当該指令値Qを出力し、蓄電池システム4の出力する無効電力を当該指令値Qに近づけるように制御する。制御部54の制御は、例えば、P制御、PI制御、PID制御である。
[1−2.作用・効果]
(1)本実施形態の電圧無効電力制御装置5は、再生可能エネルギー発電を含む配電系統2及び蓄電池システム4が接続された配電用変電所1の二次側母線12の電圧の変動を抑制する電圧無効電力制御装置5であって、二次側母線12の電圧から母線電圧変動ΔVを抽出する母線電圧変動抽出部51と、母線電圧変動ΔVから前記再生可能エネルギー発電による変動分ΔVREを抽出するRE分抽出部52と、RE分抽出部52により抽出された再生可能エネルギー発電による母線電圧変動ΔVREに基づいて、当該変動ΔVREを抑制するための無効電力指令値Qを生成する生成部53と、無効電力指令値Qに基づいて、蓄電池システム4を無効電力制御する制御部54と、を備える。RE分抽出部52は、母線電圧変動ΔVから再生可能エネルギー発電による変動分ΔVRE以外の変動分を除去することで再生可能エネルギー発電による変動分を抽出するようにした。
(1)本実施形態の電圧無効電力制御装置5は、再生可能エネルギー発電を含む配電系統2及び蓄電池システム4が接続された配電用変電所1の二次側母線12の電圧の変動を抑制する電圧無効電力制御装置5であって、二次側母線12の電圧から母線電圧変動ΔVを抽出する母線電圧変動抽出部51と、母線電圧変動ΔVから前記再生可能エネルギー発電による変動分ΔVREを抽出するRE分抽出部52と、RE分抽出部52により抽出された再生可能エネルギー発電による母線電圧変動ΔVREに基づいて、当該変動ΔVREを抑制するための無効電力指令値Qを生成する生成部53と、無効電力指令値Qに基づいて、蓄電池システム4を無効電力制御する制御部54と、を備える。RE分抽出部52は、母線電圧変動ΔVから再生可能エネルギー発電による変動分ΔVRE以外の変動分を除去することで再生可能エネルギー発電による変動分を抽出するようにした。
これにより、再生可能エネルギー発電の出力計測値を利用せずとも、簡易な構成で既存設備による無効電力制御と協調を図って再生可能エネルギー発電の出力変動に起因する母線電圧変動を抑制することができる。
すなわち、配電系統に再生可能エネルギー発電が複数含まれる場合であっても、それらの個々の出力変動は母線電圧変動ΔVという形で集約され、再生可能エネルギー発電分の変動以外を除去する形で再生可能エネルギー発電の出力変動に起因する母線電圧変動を抽出し、これに基づいて蓄電池システムを無効電力制御するので、配電系統に分散された再生可能エネルギー発電の出力変動を個別に監視して個別に無効電力制御する必要がなく、簡易な構成で再生可能エネルギー発電の出力変動に起因する母線電圧変動を抑制することができる。
また、母線電圧変動ΔVから、再生可能エネルギー発電分ΔVRE以外の変動分を除去しているので、これらに含まれる配電系統2の負荷変動に起因する母線電圧変動を抑制しようとする既存設備による無効電力制御と干渉することなく、協調を図って無効電力制御することができる。
(2)RE分抽出部52は、入力された母線電圧変動から、配電用変電所1に設けられた変圧器13のタップ制御による母線電圧変動分ΔVTAPを除去する変圧器分除去部521と、入力された母線電圧変動から、配電用変電所1に設けられた調相設備3の操作による母線電圧変動分ΔVCNTを除去する調相設備分除去部522と、入力された母線電圧変動から、配電系統2の負荷変動による母線電圧変動分ΔVDを除去する配電系統負荷分除去部523と、入力された母線電圧変動から、配電用変電所1に接続された上位系統の需給変動による母線電圧変動分ΔVTを除去する上位系統分除去部524と、入力された母線電圧変動から、蓄電池システム4の制御による母線電圧変動分ΔVBを除去する蓄電池分除去部525と、を備えるようにした。
すなわち、本実施形態では、再生可能エネルギー発電分の変動以外の変動分を、変圧器13のタップ制御による変動分ΔVTAP、調相設備3の操作による変動分ΔVCNT、配電系統の負荷変動による変動分ΔVD、上位系統の需給変動による変動分ΔVT、及び、蓄電池システム4の制御による変動分ΔVBとして、母線電圧変動ΔVから除去するようにした。
これにより、本実施形態は、再生可能エネルギー発電の出力変動に伴う母線電圧変動の抑制を対象とするので、配電用変電所1に従来から配置されている既設の変圧器13や既設の調相設備3の無効電力制御は変更することなく、そのまま使用できるので、既設の設備の無効電力制御と干渉することなく、協調を図って母線電圧変動の抑制をすることができる。
(3)変圧器分除去部521、調相設備分除去部522、配電系統負荷分除去部523、上位系統分除去部524、又は蓄電池分除去部525は、各除去部が対象とする変動分の固有の周波数帯域の母線電圧変動を除去するようにした。これにより、母線電圧変動ΔVから変動分ΔVTAP、ΔVCNT、ΔVD、ΔVT、又はΔVBを除去することができ、再生可能エネルギー発電の出力変動に伴う母線電圧変動分を抽出することができる。
(4)配電系統負荷分除去部523は、母線電圧変動抽出部51により抽出された母線電圧変動ΔVのうち、所定の閾値以下の変動分を、配電系統2の負荷変動による母線電圧変動分ΔVDとして除去するようにした。これにより、一般に配電系統2の負荷変動による母線電圧変動ΔVDは小さいことから、所定の閾値以下の変動を配電系統2の負荷変動による母線電圧変動ΔVDとみなすことで、配電系統2の負荷変動による母線電圧変動特有の周波数帯域の成分を除去する必要がなくなるので、装置構成を簡易にすることができる。
(5)上位系統分除去部524は、母線電圧変動抽出部51により抽出された母線電圧変動ΔVのうち、所定の閾値以下の変動分を、上位系統の需給変動による母線電圧変動分ΔVTとして除去するようにした。これにより、一般に配電系統の負荷変動による母線電圧変動は小さいことから、所定の閾値以下の変動を上位系統の需給変動による母線電圧変動ΔVTとみなすことで、上位系統の需給変動による母線電圧変動特有の周波数帯域の成分を除去する必要がなくなるので、装置構成を簡易にすることができる。
(6)RE分抽出部52は、蓄電池システム4の制御による母線電圧変動分ΔVBを、系統定数に基づいて算出する蓄電池分変動算出部526を備え、蓄電池分除去部525は、蓄電池分変動算出部526により算出された変動分を、入力された母線電圧変動から除去するようにした。これにより、蓄電池システム4の制御による母線電圧変動分ΔVBを推定することができ、当該推定値を蓄電池システム4の制御による変動とみなして除去することができる。
[2.第2の実施形態]
[2−1.構成]
第2の実施形態は、図5及び図6を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態の基本構成と同じである。以下では、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
[2−1.構成]
第2の実施形態は、図5及び図6を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態の基本構成と同じである。以下では、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
図5は、第2の実施形態に係る電圧無効電力制御装置5が適用される電圧無効電力制御システム全体の構成図である。図6は、第2の実施形態に係る電圧無効電力制御装置5の機能ブロック図である。本実施形態の電圧無効電力制御装置5は、配電用変電所1内のRE分の電力変動の有無を見て、RE分抽出部52が抽出したΔVREが適正か否かを判定する。
具体的には、図6に示すように、本実施形態の電圧無効電力制御装置5は、電力変動抽出部55と、RE分抽出部56と、判定部57と、を更に備える。
電力変動抽出部55は、配電用変電所1内の電力Pから電力変動ΔPを抽出するものであり、公知の方法により抽出することができる。ここでは、電力変動抽出部55は、バンドパスフィルタである。当該電力Pは、図5に示すように、変圧器13を通過した合計電力であり、各変圧器13の下位に設けられた電力計により計測された電力を集計したものである。なお、この集計は、電圧無効電力制御装置5が行っても良い。また、電力変動抽出部55は、異なる時刻の電力Pを取得し、その差分から電力変動ΔPを求めても良く、当該方法も配電用変電所1内の電力Pから電力変動ΔPを抽出することに含まれる。
RE分抽出部56は、電力変動抽出部55により得られた電力変動ΔPから、再生可能エネルギー発電の出力変動による変動分ΔPREを抽出する。RE分抽出部56は、再生可能エネルギー発電の出力変動による変動分の固有の変動特性を利用してΔPREを抽出する。この変動特性としては、変動の速さ、変動周期の長短などを用いることができる。また、RE分抽出部56は、再生可能エネルギー発電の出力変動による変動分の固有の周波数帯域を抽出するようにしても良い。
判定部57は、RE分抽出部56からΔPREの入力を受け、RE分抽出部52からΔVREの入力を受ける。そして、判定部57は、再生可能エネルギー発電の出力変動による電力変動分ΔPREの大きさ|ΔPRE|から、再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動分ΔVREの適否を判定する。
具体的には、判定部57は、電力変動分ΔPREの大きさ|ΔPRE|を取り、当該大きさ|ΔPRE|が所定の閾値以下か否かを判定し、所定の閾値以下と判定される場合は、判定部57は、不適と判定し、RE分抽出部52から入力された、再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動ΔVREをゼロとして生成部53に出力する。例えば、|ΔPRE|が所定の閾値以下であり、ΔVREが残存する(ΔVRE≠0)場合は、再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動分以外の変動分が除去し切れていないことを意味するため、ΔVREをゼロとする。
一方、判定部57は、ΔPREの大きさが所定の閾値超であると判定した場合は、母線電圧変動ΔVにΔVREが含まれており、かつ、ΔVRE以外の変動分が除去し切れていると判断できるので、適正と判定し、判定部57は、生成部53にΔVREをそのまま出力する。その後の制御は、第1の実施形態と同様であるので省略する。
[2−2.作用・効果]
本実施形態の電圧無効電力制御装置5は、配電用変電所1内の電力Pから電力変動ΔPを抽出する電力変動抽出部55と、電力変動ΔPから、再生可能エネルギー発電による変動分ΔPREを抽出するRE分抽出部56と、RE分抽出部56により抽出された変動分の大きさ|ΔPRE|から、RE分抽出部52により抽出された再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動ΔVREの適否を判定する判定部57と、を備え、判定部57は、RE分抽出部56により抽出された変動分の大きさ|ΔPRE|が所定の閾値以下であり不適と判定する場合には、再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動ΔVREをゼロとして生成部53に出力するようにした。
本実施形態の電圧無効電力制御装置5は、配電用変電所1内の電力Pから電力変動ΔPを抽出する電力変動抽出部55と、電力変動ΔPから、再生可能エネルギー発電による変動分ΔPREを抽出するRE分抽出部56と、RE分抽出部56により抽出された変動分の大きさ|ΔPRE|から、RE分抽出部52により抽出された再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動ΔVREの適否を判定する判定部57と、を備え、判定部57は、RE分抽出部56により抽出された変動分の大きさ|ΔPRE|が所定の閾値以下であり不適と判定する場合には、再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動ΔVREをゼロとして生成部53に出力するようにした。
これにより、誤ったΔVREに基づいて無効電力制御することを防止することができる。すなわち、RE分抽出部52は母線電圧変動ΔVから、RE分以外の変動を除去することによりRE分の変動ΔVREを求める方式であるため、仮にRE分以外の変動が十分に除去されていない場合であっても、|ΔPRE|が所定の閾値以下か否かによってRE分抽出部52により得られたΔVREが適正か否かを確認することができる。そのため、RE分抽出部52により得られたΔVREが不適であると判定された場合には、RE分抽出部52により得られたΔVREをゼロとして生成部53に出力することで、生成部53及び制御部54によって誤ったΔVREに基づいて無効電力制御することをなくすことができる。
[3.その他の実施形態]
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、第1の実施形態において、配電系統負荷分除去部523及び上位系統分除去部524は、母線電圧変動ΔVのうち、所定の閾値以下の変動を、配電系統負荷分、上位系統分除去分の変動とみなして除去したが、当該構成を不感帯として捉えても良い。
また、第2の実施形態では、ΔVREが不適であると判定した場合、判定部57がΔVREをゼロとして生成部53に出力したが、RE分抽出部52が判定部57の不適であるとの判定結果を受けて、抽出したΔVREをゼロとして生成部53に出力しても良い。また、RE分抽出部52がΔVREを生成部53に出力した後、生成部53は判定部57の判定結果を待って無効電力指令値Qを生成するようにしても良い。具体的には、生成部53は、判定部57の判定結果が不適であるとの信号を受けた場合は、RE分抽出部52から入力されたΔVREをゼロとし、判定部57の判定結果が適正であるとの信号を受けた場合は、入力されたΔVREに基づいて無効電力指令値Qを生成する。
1…配電用変電所
11…一次側母線
12…二次側母線
13…変圧器
2…配電系統
3…調相設備
4…蓄電池システム
5…電圧無効電力制御装置
51…母線電圧変動抽出部
52…RE分抽出部
521…変圧器分除去部
522…調相設備分除去部
523…配電系統負荷分除去部
524…上位系統分除去部
525…蓄電池分除去部
526…蓄電池分変動算出部
53…生成部
54…制御部
55…電力変動抽出部
56…RE分抽出部
57…判定部
11…一次側母線
12…二次側母線
13…変圧器
2…配電系統
3…調相設備
4…蓄電池システム
5…電圧無効電力制御装置
51…母線電圧変動抽出部
52…RE分抽出部
521…変圧器分除去部
522…調相設備分除去部
523…配電系統負荷分除去部
524…上位系統分除去部
525…蓄電池分除去部
526…蓄電池分変動算出部
53…生成部
54…制御部
55…電力変動抽出部
56…RE分抽出部
57…判定部
Claims (8)
- 再生可能エネルギー発電を含む配電系統及び蓄電池システムが接続された配電用変電所の母線電圧の変動を抑制する電圧無効電力制御装置であって、
前記母線電圧から母線電圧変動を抽出する第1の抽出部と、
前記母線電圧変動から前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する第2の抽出部と、
前記第2の抽出部により抽出された前記再生可能エネルギー発電による母線電圧変動に基づいて、当該変動を抑制するための無効電力指令値を生成する生成部と、
前記無効電力指令値に基づいて、前記蓄電池システムを無効電力制御する制御部と、
を備え、
前記第2の抽出部は、
前記母線電圧変動から前記再生可能エネルギー発電による変動分以外の変動分を除去することで前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する電圧無効電力制御装置。 - 前記第2の抽出部は、
入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に設けられた変圧器のタップ制御による母線電圧変動分を除去する変圧器分除去部と、
入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に設けられた調相設備の操作による母線電圧変動分を除去する調相設備分除去部と、
入力された母線電圧変動から、前記配電系統の負荷変動による母線電圧変動分を除去する配電系統負荷分除去部と、
入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に接続された上位系統の需給変動による母線電圧変動分を除去する上位系統分除去部と、
入力された母線電圧変動から、前記蓄電池システムの制御による母線電圧変動分を除去する蓄電池分除去部と、
を備える請求項1記載の電圧無効電力制御装置。 - 前記変圧器分除去部、前記調相設備分除去部、前記配電系統負荷分除去部、前記上位系統分除去部、又は前記蓄電池分除去部は、各除去部が対象とする変動分の固有の周波数帯域の母線電圧変動を除去する請求項2記載の電圧無効電力制御装置。
- 前記配電系統負荷分除去部は、前記第1の抽出部により抽出された前記母線電圧変動のうち、所定の閾値以下の変動分を、前記配電系統の負荷変動による母線電圧変動分として除去する請求項2又は請求項3記載の電圧無効電力制御装置。
- 前記上位系統分除去部は、前記第1の抽出部により抽出された前記母線電圧変動のうち、所定の閾値以下の変動分を、前記上位系統の需給変動による母線電圧変動分として除去する請求項2又は請求項3記載の電圧無効電力制御装置。
- 前記第2の抽出部は、前記蓄電池システムの制御による母線電圧変動分を、系統定数に基づいて算出する蓄電池分変動算出部を備え、
前記蓄電池分除去部は、前記蓄電池分変動算出部により算出された変動分を、入力された母線電圧変動から除去する請求項2〜請求項5の何れかに記載の電圧無効電力制御装置。 - 前記配電用変電所内の電力から電力変動を抽出する第3の抽出部と、
前記電力変動から、前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する第4の抽出部と、
前記第4の抽出部により抽出された変動分の大きさから、前記第2の抽出部により抽出された前記再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動の適否を判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、
前記第4の抽出部により抽出された変動分の大きさが所定の閾値以下であり不適と判定する場合には、前記再生可能エネルギー発電の出力変動による母線電圧変動をゼロとして前記生成部に出力する請求項1〜請求項6の何れかに記載の電圧無効電力制御装置。 - 再生可能エネルギー発電を含む配電系統及び蓄電池システムが接続された配電用変電所の母線電圧の変動を抑制する電圧無効電力制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記母線電圧から母線電圧変動を抽出する第1の抽出処理と、
前記母線電圧変動から前記再生可能エネルギー発電による変動分を抽出する第2の抽出処理と、
前記第2の抽出処理により抽出された前記再生可能エネルギー発電による母線電圧変動に基づいて、当該変動を抑制するための無効電力指令値を生成する生成処理と、
前記無効電力指令値に基づいて、前記蓄電池システムを無効電力制御する制御処理と、
を実行させ、
前記第2の抽出処理は、
入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に設けられた変圧器のタップ制御による母線電圧変動分を除去する変圧器分除去処理と、
入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に設けられた調相設備の操作による母線電圧変動分を除去する調相設備分除去処理と、
入力された母線電圧変動から、前記配電系統の負荷変動による母線電圧変動分を除去する配電系統負荷分除去処理と、
入力された母線電圧変動から、前記配電用変電所に接続された上位系統の需給変動による母線電圧変動分を除去する上位系統分除去処理と、
入力された母線電圧変動から、前記蓄電池システムの制御による母線電圧変動分を除去する蓄電池分除去処理と、
を含む電圧無効電力制御プログラム。
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