JPH0888980A - 分散電源の単独運転検出装置 - Google Patents

分散電源の単独運転検出装置

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JPH0888980A
JPH0888980A JP6219671A JP21967194A JPH0888980A JP H0888980 A JPH0888980 A JP H0888980A JP 6219671 A JP6219671 A JP 6219671A JP 21967194 A JP21967194 A JP 21967194A JP H0888980 A JPH0888980 A JP H0888980A
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JP
Japan
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phase
inverter
output current
load voltage
power source
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Withdrawn
Application number
JP6219671A
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English (en)
Inventor
Shoichi Hamada
彰一 浜田
Mitsuru Matsukawa
満 松川
Takeshi Kobayashi
猛 小林
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0888980A publication Critical patent/JPH0888980A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】新たな能動方式に基づく分散電源の単独運転検
出装置を提供する。 【構成】太陽電池1及びインバータ2からなる分散電源
3を系統連系スイッチ4を介して系統電源5と連系さ
せ、系統解列によるインバータ2の単独運転を外乱発生
による負荷電圧Vの位相跳躍から検出する能動方式の単
独運転検出装置において、負荷電圧Vを基準としてイン
バータ2の出力電流Iの位相を周期的に、一定の変動幅
で常に振動させるような出力電流指令値IO を生成し、
そのそれにより分散電源3の出力電流位相を周期的に変
動させ、負荷電圧Vの位相跳躍を誘発させる外乱発生部
7と、それから出力されるインバータ2の出力電流位相
変動タイミングと同期して負荷電圧Vの位相跳躍を検出
し、それが所定の設定値以上となり、所定の回数前記タ
イミングと同期して連続した場合に、単独運転の検出信
号とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は分散電源の単独運転検出
装置に関し、詳しくは、太陽電池及びインバータからな
る分散電源を系統電源と連系させた太陽光発電システム
等に使用され、系統解列によるインバータの単独運転を
能動方式で検出する分散電源の単独運転検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、太陽光発電システムは、図5に
示すように直流電源である太陽電池1及びその太陽電池
1からの直流発電電力を交流変換するインバータ2から
なる分散電源3を系統連系スイッチ4を介して系統電源
5と連系させ、前記太陽電池1又は系統電源5から負荷
6に電力供給するようにしている。
【0003】ここで、工事のために系統解列による系統
停電が発生した場合、その解列点Aに分散電源3が接続
されたままの状態であると、インバータ2の単独運転に
より工事区間に前記分散電源3からの発電電圧が印加さ
れる逆充電が発生するおそれがあり、工事作業者が感電
する危険性がある。
【0004】そこで、その感電事故を防止するため、系
統解列によるインバータ2の単独運転を検出し、その検
出信号に基づいて、前記インバータ2の単独運転を停止
させると共に、系統連系スイッチ4を開放して分散電源
3を系統から切り離す必要がある。一般に、系統解列に
よるインバータ2の単独運転を検出する方式としては、
受動方式と能動方式の二つがある。
【0005】受動方式の代表的なものは、系統解列によ
るインバータ2の単独運転時に生じる負荷電圧の位相跳
躍を検出するものである。一方、インバータ2の出力電
力と負荷6の消費電力とが等しい完全バランス状態では
解列時に系統に何ら変化が生じないため、前記受動方式
では検出不可能である。そのため、能動方式は、外乱発
生によりインバータ2の出力電力を常に変動させて前記
完全バランス状態を崩し、系統解列によるインバータ2
の単独運転時に負荷電圧の電圧変動又は周波数変動を誘
発させてこれを検出するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記能動方
式によるインバータの単独運転検出には、以下に説明す
る周波数変動方式、電力変動方式や高周波電圧監視方式
によるものがある。前記周波数変動方式は、インバータ
制御回路へ入力する系統電圧の位相に一定量のシフトを
かけ、配電線停止時にフィードバック効果によりインバ
ータ出力周波数をずらせてこれを検出するものである
〔特開平3−256534号公報〕。また、電力変動方
式は、インバータから出力する電力を低周波で振動させ
バランスを崩して検出するものである〔特開平3−23
9124号公報〕。更に、高周波電圧監視方式は、負荷
の消費電力とインバータの出力電力とが完全にバランス
した状態のとき、インバータの出力電圧に第3、第5、
第7高調波が増加することにより検出するものである。
【0007】このようなインバータの単独運転の検出
は、単独運転防止対策としての保安面からも最重要項目
の一つであり、かつ、技術的に困難性を伴うため、その
安全性や確実性の向上を図る上からも、上述した三つの
方式以外による新たな単独運転の検出手段を必要として
いるのが現状である。
【0008】そこで、本発明は上述した現状に鑑みて提
案されたもので、その目的とするところは、系統解列に
よるインバータの単独運転を検出し得る新たな能動方式
に基づく分散電源の単独運転検出装置を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、直流電源及びその直流
電源の発電電力を交流変換するインバータからなる分散
電源を系統連系スイッチを介して系統電源と連系させ、
系統解列によるインバータの単独運転を外乱発生に基づ
く負荷電圧の位相跳躍から検出する能動方式の単独運転
検出装置において、前記負荷電圧を基準としてインバー
タの出力電流の位相を周期的に、かつ、一定の変動幅で
常に振動させるような出力電流指令値を生成し、その出
力電流指令値により分散電源の出力電流位相を周期的に
変動させ、それにより系統解列時の負荷電圧の位相跳躍
を誘発させる外乱発生部と、その外乱発生部から出力さ
れるインバータの出力電流位相変動タイミングと同期さ
せて負荷電圧の位相跳躍を検出し、その位相跳躍が系統
解列により所定の設定値以上となり、かつ、所定の回数
前記タイミングと同期して連続した場合に単独運転の検
出信号を出力する単独運転検出部とを具備したことを特
徴とする。
【0010】
【作用】本発明に係る単独運転検出装置では、前記外乱
発生部により負荷電圧を基準としてインバータの出力電
流の位相を周期的に、かつ、一定の変動幅で常に振動さ
せて出力電流指令値を生成するため、その出力電流指令
値によりインバータの無効電力発生を簡単に実現でき
る。尚、前記出力電流の位相を一定の変動幅で振動させ
るため、インバータの出力有効電力の大小に関係なく、
力率は一定範囲内となる。
【0011】また、単独運転検出部では、インバータの
出力電流位相変動タイミングと同期して負荷電圧の位相
跳躍を検出し、その位相跳躍と設定値とを前記タイミン
グと同期して比較すると共に位相跳躍の発生回数をカウ
ントするだけであるので、回路構成の簡略化が図れる。
【0012】
【実施例】本発明を太陽光発電システムに適用した実施
例を図1乃至図4に示して説明する。尚、図5と同一部
分には同一参照符号を付す。
【0013】本発明を適用する太陽光発電システムは、
従来と同様、図1に示すように直流電源である太陽電池
1及びその太陽電池1からの直流発電電力を交流変換す
るインバータ2からなる分散電源3を系統連系スイッチ
4を介して系統電源5と連系させ、前記太陽電池1又は
系統電源5から負荷6に電力供給するようにしたもので
ある。
【0014】本発明の特徴は、負荷電圧Vを基準として
インバータ2の出力電流Iの位相を周期的に、かつ、一
定の変動幅で常に振動させるような出力電流指令値IO
を生成し、その出力電流指令値IO により分散電源3の
出力電流位相を周期的に変動させ、それにより系統解列
時の負荷電圧Vの位相跳躍を誘発させる外乱発生部7
と、その外乱発生部7から出力されるインバータ2の出
力電流位相変動タイミングと同期して負荷電圧Vの位相
跳躍を検出し、その位相跳躍が系統解列により所定の設
定値以上となり、かつ、所定の回数前記タイミングと同
期して連続した場合に単独運転の検出信号S1 ,S2
〔後述〕を出力する単独運転検出部8とを設けたことに
ある。
【0015】前記外乱発生部7は、図2に示すようにイ
ンバータ2の出力電流Iと同相の負荷電圧Vを系統に接
続された変圧器9で検出し、負荷電圧Vの位相を変動指
令Tにより周期的に、かつ、一定の変動幅で振動させる
位相変動回路10と、位相変動回路10により負荷電圧
Vの位相を周期的に、かつ、一定の変動幅で振動させた
信号と位相同期した信号を生成するPLL回路11と、
PLL回路11から出力される位相同期信号、即ち、イ
ンバータ2の出力電流Iの位相を周期的に、かつ、一定
の変動幅で常に振動させた信号を出力電流指令値IO
して生成してインバータ2に出力する出力電流指令発生
回路12とで構成される。
【0016】また、前記単独運転検出部8は、図3に示
すように外乱発生部7の位相変動回路10への変動指令
Tと同期した信号に基づいて、外乱発生部7によるイン
バータ2の出力電流位相変動タイミングと同期させて変
圧器9で検出した負荷電圧Vの位相跳躍を検出し、その
位相跳躍が系統解列により所定の設定値以上となり、か
つ、所定の回数前記タイミングと同期して連続した場合
に、単独運転の検出信号として、インバータ2の単独運
転を停止させるゲートブロック信号S1 をインバータ2
に出力すると共に、系統連系スイッチ4を開放して系統
から分散電源3を切り離す遮断信号S2 を系統連系スイ
ッチ4に出力する位相跳躍検出回路13で構成される。
【0017】前述したように前記外乱発生部7からイン
バータ2に出力される出力電流指令値IO は、図4
(a)(b)に示すようにインバータ2の出力電流Iの
位相を周期的に、かつ、一定の変動幅θで振動させたも
のであり、例えば、一例として同図(b)に示す出力電
流位相変動タイミングにおいて、期間aでは、インバー
タ2の出力電流Iの位相を負荷電圧Vと同相とし〔図
(a)におけるIa 〕、期間bでは、その出力電流Iの
位相を負荷電圧Vに対して約10°遅らせ〔図(a)に
おけるIb 〕、この期間aと期間bとを繰り返す。前記
出力電流指令値IO に基づくインバータ2の出力電流急
変により負荷電圧Vに位相跳躍が発生する。
【0018】一方、単独運転検出部8の位相跳躍検出回
路13では、上述した負荷電圧Vの位相跳躍を検出し、
同図(c)に示すようにその検出信号において、出力電
流位相変動タイミングの期間bでの立ち上がりと同期し
た同一方向の位相跳躍αが得られ、その位相跳躍αが系
統解列により所定の設定値〔例えば、5°〕以上とな
り、所定の回数〔例えば、3回〕前記タイミングと同期
して連続した場合に、インバータ2が単独運転状態にあ
ると判断してゲートブロック信号S1 及び遮断信号S2
を出力することにより、インバータ2の単独運転を停止
させると共に系統連系スイッチ4を開放して分散電源3
を系統から切り離す。
【0019】尚、外乱発生部7の位相変動回路10に入
力される変動指令Tと同期した信号を単独運転検出部7
の位相跳躍検出回路13に入力させている。これによ
り、前記位相跳躍検出回路10では、負荷電圧Vにおけ
る位相跳躍の発生を常時監視するのではなく、インバー
タ2の出力電流Iの位相を負荷電圧Vに対して約10°
遅らせて無効電力を発生させるタイミング〔図4(b)
における期間b〕と同期したタイミングでもって監視す
るようにしている。これにより、外乱発生ではなく、他
の要因、例えば負荷急変などによる位相跳躍を誤検出す
る確率を低くし、確実な検出を可能とする。また、この
位相跳躍検出回路13では、前記出力電流位相変動タイ
ミングの期間bにおいて、検出信号の位相跳躍αが複数
回発生したとしても一つの位相跳躍αが発生したものと
みなす。これにより、検出時間が変動タイミングの整数
倍となり正確な検出時間を設定することができる。
【0020】更に、上述した実施例では、インバータ2
の出力電流Iの位相を負荷電圧Vと同相にした期間aと
前記出力電流Iの位相を負荷電圧Vに対して約10°遅
らせた期間bとを同一にしたデューティー比で設定した
場合について説明したが、期間bを期間aよりも小さく
すれば、インバータ2から出力される無効電力分が少な
くなるため、力率を1に近付けることができて好適であ
る。
【0021】また、上述した場合のようにインバータ2
の出力電流Iの位相を負荷電圧Vに対して遅らせて一方
向だけに振動させるだけでなく、前記出力電流Iの位相
を交互に遅らせたり進めたりして両方向に振動させるよ
うにしてもよく、この場合、力率に関係なく前記デュー
ティー比を設定することが可能である。
【0022】尚、上記実施例では、直流電源として太陽
電池1を持つ太陽光発電システムに適用した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されることなく、燃
料電池などの他の直流電源からなる分散電源を持つシス
テムに適用可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、インバータの出力電流
の位相を周期的に、かつ、一定の変動幅で常に振動さ
せ、系統解列時に意図的に周期的な位相跳躍を誘発させ
るようにした新たな能動方式の単独運転検出手段を提供
することができ、一般的に技術的に困難とされている単
独運転の検出に一つの新たな手段が追加されることにな
り、系統解列時のインバータの単独運転をより一層確実
に検出することが実現容易となり、安全性及び信頼性が
大幅に向上する。また、位相跳躍の検出も、簡単な回路
構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を太陽光発電システムに適用した単独運
転検出装置の概略構成を示すブロック図
【図2】図1の外乱発生部の回路構成を示すブロック図
【図3】図1の位相跳躍検出部の回路構成を示すブロッ
ク図
【図4】(a)はインバータの出力電流を周期的に、か
つ、一定の変動幅で振動させた場合を示すベクトル図、
(b)はインバータの出力電流に基づく出力電流指令値
による出力電流位相変動タイミングを示すタイミングチ
ャート、(c)は位相跳躍検出信号を示すタイミングチ
ャート
【図5】太陽光発電システムの概略構成を示すブロック
【符号の説明】
1 直流電源〔太陽電池〕 2 インバータ 3 分散電源 4 系統連系スイッチ 5 系統電源 6 負荷 7 外乱発生部 8 単独運転検出部 V 負荷電圧 I インバータの出力電流 IO 出力電流指令値 S1,S2 単独運転の検出信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02J 3/38 R 9470−5G S 9470−5G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源及びその直流電源の発電電力を
    交流変換するインバータからなる分散電源を系統連系ス
    イッチを介して系統電源と連系させ、系統解列によるイ
    ンバータの単独運転を外乱発生に基づく負荷電圧の位相
    跳躍から検出する能動方式の単独運転検出装置におい
    て、 前記負荷電圧を基準としてインバータの出力電流の位相
    を周期的に、かつ、一定の変動幅で常に振動させるよう
    な出力電流指令値を生成し、その出力電流指令値により
    分散電源の出力電流位相を周期的に変動させ、それによ
    り系統解列時の負荷電圧の位相跳躍を誘発させる外乱発
    生部と、その外乱発生部から出力されるインバータの出
    力電流位相変動タイミングと同期させて負荷電圧の位相
    跳躍を検出し、その位相跳躍が系統解列により所定の設
    定値以上となり、かつ、所定の回数前記タイミングと同
    期して連続した場合に単独運転の検出信号を出力する単
    独運転検出部とを具備したことを特徴とする分散電源の
    単独運転検出装置。
JP6219671A 1994-09-14 1994-09-14 分散電源の単独運転検出装置 Withdrawn JPH0888980A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100622352B1 (ko) * 2004-08-27 2006-09-19 노의철 위상 제어가 가능한 전력 품질 외란 발생 장치
JP2008061356A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Omron Corp 単独運転検出装置およびその単独運転検出方法、単独運転検出装置を内蔵したパワーコンディショナー
KR101027066B1 (ko) * 2009-10-20 2011-04-11 한국에너지기술연구원 전류 크기 변동에 따른 상관관계 기반의 단독운전 검출 방법
US8456878B2 (en) 2010-02-26 2013-06-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Power storage system and method of controlling the same

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