JPH1141819A - 単独運転検出装置及び単独運転検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】どのような負荷状態であっても確実に単独運転
状態を検出することを可能にする。 【解決手段】発電設備を電源として系統と連系し、連系
点の力率を一定に制御する系統連系システムにおいて、
システムの運転周波数を系統の周波数に対して所定の方
向にシフトさせる周波数シフト部３６と、現時点の系統
の周波数を取り込んで、この系統周波数に基づいて周波
数がシフトしているか否かを検出する周波数シフト検出
部３０と、周波数シフト検出部３０による周波数シフト
の検出結果に応じて、周波数シフト部３６による周波数
のシフトの方向を変更（反転）させる周波数シフト反転
部３４とを具備し、周波数異常検出部３８によって周波
数異常を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、系統連系システム
において能動的に単独運転を検出する単独運転検出装置
及び単独運転検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自家発電設備を持つ電力需要家が発電設
備を電源として系統連系する場合には、系統連系システ
ムによって系統連系を制御している。図４には、系統連
系システム１０の機能構成の一例を示している。

【０００３】系統連系システム１０は、構内に設けられ
た自家発電を行なう発電設備１２を電源として系統と連
結させるもので、その際、力率一定制御部１４によって
連系点の力率を一定に制御している。系統連系システム
１０は、系統の周波数を周波数検出部１５によって検出
しながら、発電設備１２で発電した電力を、インバータ
１６から連系リアクトル１７を介して構内負荷を含めた
系統へ供給する。

【０００４】また、系統連系システム１０は、系統に停
電等の異常が発生した際に、連系を遮断するために、停
電であることを認識する機能が必要となる。複数の需要
家からなる系統内の１ブロックが系統から解放された場
合、切り離されたブロックに、図４に示すような発電設
備１２を保有している需要家がある場合、発電設備１２
によって発電している電力の出力とブロック内負荷の状
態が大きく崩れていれば電圧や周波数に変動が現れるた
め停電であることが認識でき、連系を遮断することがで
きる。

【０００５】一方、発電設備１２による発電出力とブロ
ック内負荷がおおむね平衡している場合には、電圧や周
波数の変動が少なく、停電であることが認識できず、系
統と遮断されないまま単独運転状態が継続してしまう。

【０００６】これを防ぐために従来では、例えば、日本
電気協会発行の「分散型電源系統連系技術指針」では、
システムの運転周波数を系統の周波数に対して常時、僅
かにシフトさせて運転する方法が提案されている。

【０００７】この場合、系統連系システム１０には、運
転周波数をシフトさせる周波数シフト部１９が設けられ
る。図５は周波数シフト制御（連系運転時）を説明する
ための図である。通常時には、系統連系システム１０
は、系統の周波数に対して僅かにシフトさせた状態、す
なわち図４（ｂ）に示すシフト方向がマイナス、あるい
は図４（ｃ）に示すシフト方向がプラスの状態で同期し
て運転される。

【０００８】これに対して、図６に示すように、一旦、
単独運転状態になるとインバータ１６の出力電力と負荷
とが均衡している場合においても、周波数シフトの正帰
還がかかり、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、系統周波
数が徐々にずれてゆき系統周波数異常が現れて単独運転
を検出できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の系統
連系システム１０では、系統の周波数に対して僅かにシ
フトさせた状態で同期して運転することで、発電設備１
２による発電出力と負荷１８がおおむね平衡している場
合であっても、単独運転状態になると系統周波数異常が
現れて単独運転を検出することができる。

【００１０】しかしながら、系統連系システム１０が力
率一定制御部１４によって力率一定で制御されている場
合、負荷１８の状態によっては、力率一定制御と周波数
シフト運転が干渉しあって周波数が一定値で安定してし
まうことがあった。

【００１１】すなわち、運転周波数をシフトしても周波
数が変化しないために系統周波数異常を起こすことがで
きず、単独運転状態を検出できなくなってしまうことが
あった。この場合には、連系を遮断することができなく
なってしまう。

【００１２】本発明は前記のような事情を考慮してなさ
れたもので、どのような負荷状態であっても確実に単独
運転状態を検出することが可能な単独運転検出装置及び
単独運転検出方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、発電設備を電
源として系統と連系し、連系点の力率を一定に制御する
系統連系システムにおいて、システムの運転周波数を前
記系統の周波数に対して所定の方向にシフトさせる周波
数シフト手段と、現時点の前記系統の周波数を取り込ん
で、この系統周波数に基づいて周波数がシフトしている
か否かを検出する周波数シフト検出手段と、前記周波数
シフト検出手段による周波数シフトの検出結果に応じ
て、前記周波数シフト手段による周波数のシフトの方向
を変更させる周波数シフト反転手段とを具備したことを
特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本実施形態に係わる
単独運転検出装置２０の構成を示すブロック図である。
図１に示す単独運転検出装置２０は、図４におけるイン
バータ１６の周波数シフト部１９に代えて設けられるも
のである。系統連系システム１０の基本的な構成につい
ては、図４を用いて説明した構成と同じものとして説明
する。

【００１５】本実施形態における単独運転検出装置２０
は、図１に示すように、周波数シフト検出部３０、タイ
マ３２、周波数シフト反転部３４、周波数シフト部３
６、及び周波数異常検出部が３８設けられている。

【００１６】周波数シフト検出部３０は、タイマ３２が
所定の状態となった場合に応じて、現時点の系統周波数
を取り込んで、この系統周波数に基づいて周波数がシフ
トしているか否かを検出するもので、比較部３０ａと前
回周波数記憶部３０ｂの機能が設けられている。

【００１７】比較部３０ａは、現時点の系統周波数と、
前回周波数記憶部３０ｂに記憶された前回に取り込んだ
系統周波数とを比較して、その偏差が予め設定された所
定値以上であるか否かを判定する。前回周波数記憶部３
０ｂは、前回に取り込んだ系統周波数を記憶するための
もので、系統周波数が取り込まれる毎に更新される。

【００１８】タイマ３２は、周波数シフト検出部３０が
系統周波数を取り込むタイミングを決定するために所定
時間を計測するものである。本実施形態では周期的に、
周波数シフト検出部３０による系統周波数の取り込みが
行なわれるものとする。

【００１９】周波数シフト反転部３４は、周波数シフト
検出部３０による周波数シフトの検出結果に応じて、周
波数シフト部３６による周波数シフトの方向を反転させ
るものである。

【００２０】周波数シフト部３６は、単独運転状態の検
出のためにシステムの運転周波数を系統の周波数に対し
て所定の方向に所定分シフトさせるもので、周波数シフ
ト反転部３４による指示に応じてシフトの方向を変更
（反転）させることができる。

【００２１】周波数異常検出部３８は、系統の周波数が
本来の周波数よりも予め設定されている値だけ変動した
場合に系統異常として検出することで、単独運転の状態
を検出する。

【００２２】次に、本実施形態における単独運転検出装
置２０の動作について、図２に示すフローチャートを参
照しながら説明する。単独運転検出装置２０は、図２の
フローチャートの手順に従って、動的に単独運転の状態
を検出することができる。

【００２３】本実施形態では、周期的に系統周波数がシ
フトしているか否かを検出するために、タイマ３２によ
って所定時間の経過をカウントしている（ステップＳ
１，Ｓ２）。

【００２４】タイマ３２は、所定時間が経過（タイムア
ップ）すると、カウントをクリアすると共に、周波数シ
フト検出部３０に所定時間が経過したことを通知する
（ステップＳ３）。

【００２５】周波数シフト検出部３０は、所定時間が経
過したことがタイマ３２より通知されると、現時点の系
統周波数を取り込む（ステップＳ４）。比較部３０ａ
は、取り込んだ現時点の系統周波数と、前回周波数記憶
部３０ｂに記憶された前回に取り込んだ系統周波数とを
比較して、その偏差が予め設定された所定値以上である
か否かを判定し、その判定結果を周波数シフト反転部３
４に通知する（ステップＳ５）。

【００２６】ここで、現時点の系統周波数に対する前回
の系統周波数の偏差が大きい（所定値以上の）場合、周
波数シフト反転部３４は、周波数シフト部３６によるシ
フト方向を固定する。すなわち、通常運転から単独運転
に状態が変化したために、系統周波数の偏差が大きくな
った場合、周波数シフト部３６による周波数シフトによ
り正帰還がかかり周波数がずれてゆき周波数異常検出部
３８によって単独運転状態にあることを検出することが
できる。

【００２７】一方、現時点の系統周波数に対する前回の
系統周波数の偏差が小さい場合、周波数シフト反転部３
４は、周波数シフト部３６に対して周波数のシフトによ
る周波数シフトの方向を変更（反転）させる（ステップ
Ｓ６）。

【００２８】すなわち、系統周波数の偏差が小さい場合
というのは、通常運転時、及びある負荷状態によって力
率一定制御と周波数シフト運転が干渉しあって周波数が
一定値で安定している時がある。

【００２９】通常運転時では、周波数シフト反転部３４
によってシフト方向を反転させても、系統の周波数に対
して反対方向でシフトされた状態で同期した状態のまま
となるので周波数異常が周波数異常検出部３８によって
検出されない。

【００３０】これに対し、力率一定制御と周波数シフト
運転が干渉しあって周波数が一定値で安定している時で
は、現在の周波数シフトにおいて安定状態にあるため、
シフト方向が反転されることで均衡が崩れてしまう。従
って、周波数シフト部３６による周波数シフトにより正
帰還がかかり周波数がずれてゆき周波数異常検出部３８
によって単独運転を検出することができる。

【００３１】図３には系統異常検出時の電圧波形を示し
ている。図３に示すように、連系運転から単独運転の状
態に移った際に、周波数シフト及び力率一定制御の干渉
によって周波数異常が発生しなかったとしても、シフト
方向が変更されることで周波数が徐々に変化して、ある
時点で周波数異常として検出される。

【００３２】このようにして、通常運転から単独運転に
状態が変化した場合には、どのような負荷状態であって
も周波数が一定値で安定することがないので、正帰還に
より周波数がシフトされ、周波数異常により単独運転検
出が可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、発
電設備を電源として系統と連系し、連系点の力率を一定
に制御する系統連系システムにおいて、システムの運転
周波数を前記系統の周波数に対して所定の方向にシフト
させる周波数シフト手段と、現時点の前記系統の周波数
を取り込んで、この系統周波数に基づいて周波数がシフ
トしているか否かを検出する周波数シフト検出手段と、
前記周波数シフト検出手段による周波数シフトの検出結
果に応じて、前記周波数シフト手段による周波数のシフ
トの方向を変更させる周波数シフト反転手段とを具備す
ることにより、単独運転状態になると、どのような負荷
状態であっても周波数異常が現れるので、確実に単独運
転状態を検出することが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる単独運転検出装置２
０の構成を示すブロック図。

【図２】本実施形態における単独運転検出装置２０の動
作について説明するためのフローチャート。

【図３】本実施形態における系統異常検出時の電圧波形
の一例を示す図。

【図４】系統連系システムの機能構成の一例を示す図。

【図５】連系運転時の周波数シフト制御を説明するため
の図。

【図６】単独運転時の周波数シフト制御を説明するため
の図。

【符号の説明】

１０ 系統連系システム ２０ 単独運転検出装置 ３０ 周波数シフト検出部 ３０ａ 比較部 ３０ｂ 前回周波数記憶部 ３２ タイマ ３４ 周波数シフト反転部 ３６ 周波数シフト部 ３８ 周波数異常検出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電設備を電源として系統と連系し、連
   系点の力率を一定に制御する系統連系システムにおい
   て、 システムの運転周波数を前記系統の周波数に対して所定
   の方向にシフトさせる周波数シフト手段と、 現時点の前記系統の周波数を取り込んで、この系統周波
   数に基づいて周波数がシフトしているか否かを検出する
   周波数シフト検出手段と、 前記周波数シフト検出手段による周波数シフトの検出結
   果に応じて、前記周波数シフト手段による周波数のシフ
   トの方向を変更させる周波数シフト反転手段とを具備し
   たことを特徴とする単独運転検出装置。
2. 【請求項２】 発電設備を電源として系統と連系し、連
   系点の力率を一定に制御する系統連系システムにおける
   単独運転検出方法であって、 システムの運転周波数を前記系統の周波数に対して所定
   の方向にシフトして運転し、 現時点の前記系統の周波数を取り込んで、この系統周波
   数に基づいて周波数がシフトしているか否かを検出し、 この周波数シフトの検出結果に応じて、前記運転周波数
   のシフトの方向を変更することを特徴とする単独運転検
   出方法。