JPH063974B2 - 電力連系装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流系統と電力変換装置との電力授受を行なう
電力連系装置に関するものである。

一般に、電力系統（以下系統と呼ぶ）と電力の授受を行
なう電力連系装置の電力変換システムブロック図を第１
図及び第２図に示す。第１図において、(1)は電力変換
装置、(2)はリアクトル、(3)は系統、(4)(5)は電力変換
装置(1)と系統(3)との接続をしゃ断するしゃ断器であ
る。

上記構成において、通常は、電力変換装置(1)と系統(3)
との間でリアクトル(2)を介して電力の授受を行なって
いる。このとき、しゃ断器(4)によって両者間がしゃ断
されると電力の授受ができなくなり、本来の変換システ
ムの目的を失う。したがって、例えばしゃ断器(4)の補
助接点を用いるなどの方法により、しゃ断器(4)がしゃ
断状態になったことを検知して電力変換装置(1)を停止
させるようにしている。

ところが、一般の系統には、第２図に示すように、電力
変換装置(1)から距離が非常に離れた位置に多数のしゃ
断器(4)(5)が設置されており、それぞれのしゃ断器の補
助接点を用いて電力変換装置(1)を停止させることは殆
んど不可能に近い。そのため、電力変換システムの通常
運転中に、系統側の電圧が無電圧になったことを直接検
知する有効な手段がなかった。例えば、第２図のしゃ断
器(5)がしゃ断状態になった場合でも、電力変換装置(1)
からしゃ断器(5)までの系統には電力変換装置(1)の出力
電圧が印加されており、「しゃ断器を開いても電圧が印
加されている」という危険な状態が存在し、これが従来
システムの大きな欠点であった。

本発明は、上記欠点を解消するためになされたもので、
系統と電力の授受を行なう電力変換装置の通常の自動制
御ループを用いて系統側の電圧が無電圧になったことを
検知（以下、逆圧検知と呼ぶ）し、速かに電力変換装置
の停止または電力変換装置と系統との間をしゃ断するこ
とによって、安全性の向上を図れる電力連系装置を提供
する。

以下、図について説明する。第３図及び第４図におい
て、(6)はしゃ断信号によってしゃ断できるしゃ断器、
Ｓ₁は電力変換装置(1)の出力電圧信号、Ｓ₂は系統(3)が
供給する系統電圧信号、(7)はサイリスタGTOあるいはト
ランジスタなどの半導体素子からなる電力の変換部、
(8)は変換部(7)の制御部、(9)は出力電圧信号Ｓ₁を検出
する第１の検出部、(10)は系統電圧信号Ｓ₂を検出する
第２の検出部、(11)は第１の検出部(9)の出力（結果的
にはＳ₁）を第２の検出部(10)の出力（結果的にはＳ₂）
に追従させる自動制御回路、(12)は第１の検出部(9)の
出力（結果的にはＳ₁）が規定値Ｋに対して許容値にあ
るか否かを判別する比較判別器である。このように、出
力電圧信号Ｓ₁は系統電圧信号Ｓ₂に追従するように構成
された他制方式である。

次に動作を説明する。第４図において、変換システムが
通常動作を行なっている場合、自動制御回路部(F)が(R)
に追従するように（Ｓ₁がＳ₂に追従するように）フィー
ドバック回路が構成され、安定に動作する。例えば、仮
に、Ｓ₁＝Ｓ₂の動作を行っている場合について説明す
る。両検出部(9)(10)の伝達関数Ｇ₂とＧ₁は等しく、し
たがってＦ＝Ｒで安定している。何らかの原因でＳ₂が
ΔＳ₂だけ増加したとすると、しの瞬間ＲはΔＲだけ増
加し、自動制御回路(11)の入力はΔＲだけ増加する。そ
の結果、自動制御回路(11)の出力は増加し、Ｓ₁＝Ｂ＋
ΔＢとなるように制御する。Ｓ₁がΔＳ₁だけ変化した場
合についても同様の動作により、安定に動作する。これ
は、Ｓ₁とＳ₂との間にリアクトル(2)が存在するためで
あり、しかも、Ｓ₁とＳ₂とが互に干渉せずに独立した値
をとり得るからである。言い換えれば、リアクトル(2)
を介してＳ₁とＳ₂との間で有効電力や無効電力をやりと
りすることによって、Ｓ₁とＳ₂とはそれぞれ独立した値
をとり得る。

ところが、系統が供給する電圧が無電圧になると、Ｓ₁
とＳ₂との間での電力授受は不能となり、必然的にＳ₁＝
Ｓ₂になる。

このことは、外乱等の原因でＲ≠Ｆとなった場合、自動
制御ループが正常に作動せず、Ｓ₁＝Ｓ₂のまま制御系が
発散することを意味している。即ち、仮にＲ＞Ｆの場
合、Ｆを増加させようとして、Ｓ₁が増加するように系
全体が動作するが、Ｓ₁とＳ₂との間で電力授受がないた
め、Ｓ₁が増加した分だけＳ₂も増加し、結果的に外乱が
抑制されない不安定な系となる。

そこで、正常な場合にとり得るＦの値はあらかじめわか
っているので、これを比較判別器(12)で正常値Ｋとの比
較判別を行うことによって、逆圧検知が可能であある。
しかし、外乱が全くない場合は、不安定であるが、Ｆの
値は、Ｋと大きくずれない可能性がある。

第５図は他の実施例を示すもので、Ｓ₁とＳ₂との値に強
制的に差をもたせるようにεを加えるようにしたもので
ある。εが電圧の大きさに差をもたせる場合には、リア
クトル(2)を介してＳ₁とＳ₂との間で無効電力をやりと
りされ、εが電圧の位相に差をもたせる場合には、リア
クトル(2)を介してＳ₁とＳ₂との間で有効電力がやりと
りされる。したがって、系統が無電圧になると、Ｓ₁と
Ｓ₂との間での電力授受は行ない得ず、自動制御系は発
散して、しゃ断信号が出力される。

即ち、第４図及び第５図における自動制御系として、電
圧の大きさを制御する電圧制御系とするか、電圧の位相
を扱う位相制御系とするか、或はその両方を扱う電力制
御系とすることにより、系統無電圧の検知（逆圧検知）
を容易に行なうことができる。尚、位相制御系の場合
は、一般にPLL回路が使用されることが多い。これは、
もともと他制式で安定に動作する変換装置が、系統無電
圧が原因で自制式に変化して不安定になること逆に利用
したものである。

本発明は、系統に接続されて有効電力及び無効電力の授
受を行なう電力連系装置すべてに適用することが可能で
あり、例えば、静止形無効電力発生装置（略称SVG）
や、太陽光発電システムの電力変換装置に適用すると大
きな効果を発揮する。

ただし、第４図及び第５図において、しゃ断信号が発生
して変換装置(1)の停止またはしゃ断器(6)のトリップが
生じても、それだけで逆圧検知したとは云い難い場合も
ある。例えば、変換装置(1)自身の故障や、系統側の一
時的な乱れによることもあり得る。したがって、第６図
に示すように、系統(3)としゃ断器(6)との間の電圧を検
出する第３の検出部(13)を設け、第３の検出部(13)の出
力が無くなっていることと、しゃ断信号が出力されてい
ることの両方を、AND回路(14)によって判定すれば、完
全な逆圧保護動作を行わせることができる。(15)は逆圧
保護動作を表示手段である。

尚、図中、リアクトル(2)は、リアクタンスを内蔵した
トランスであっても動作は全く同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の電力連系装置を示すブロック
図、第３図及び第４図は本発明による電力連系装置を示
すブロック図、第５図及び第６図は本発明の他の実施例
を示すブロック図である。 図において、(1)は電力変換装置、(2)はリアクトル、
(3)は電力系統、(4)(5)は補助接点をもったしゃ断器、
(6)はトリップ可能なしゃ断器、(9)は電力変換装置の出
力電圧信号の検出部、(10)は電力系統が供給する系統電
圧信号の検出部である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リアクトルを介して交流の電力系統と電力
   変換装置とを接続し、有効電力や無効電力の授受を行う
   電力連系装置において、上記電力系統側から供給される
   第１の電圧信号を基準入力信号とし、上記電力変換装置
   の出力電圧に対応した第２の電圧信号をフィードバック
   信号とする自動制御回路と、上記第２の電圧信号が規定
   値外にあることを検出して検出信号を出す比較判別器
   と、上記検出信号により上記電力系統と上記電力変換装
   置との接続をしゃ断するしゃ断器とを設けたことを特徴
   とする電力連系装置。