WO2020110256A1 - 電力供給システム、制御装置、および電力供給方法 - Google Patents

電力供給システム、制御装置、および電力供給方法 Download PDF

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voltage
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current
inverter power
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鳥羽　廣次
駿介 河内
照久 松井
容子 坂内
大悟 橘高
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株式会社 東芝
東芝エネルギーシステムズ株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a power supply system, a control device, and a power supply method.
  • Renewable energy power sources such as solar power generation and wind power generation are often connected to an AC power system by a power converter (inverter), and such power sources are called inverter power sources.
  • the inverter power supply also includes a storage battery installed to suppress output fluctuations of the renewable energy power supply.
  • the power supply system including the inverter power supply is provided with an overcurrent protection function for the inverter power supply.
  • the protection system on the power system side also deals with the accident by detecting an overcurrent and disconnecting the transmission line or distribution line in the accident section.
  • the magnitude of the fault current may fall below the fault detection level of the power system protection system.
  • lowering the current detection level of the system protection system may cause erroneous detection due to the inrush current of the load or the transformer.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a power supply system capable of supplying a current necessary for fault detection to the system side when a system fault occurs.
  • a power supply system is connected to each of a plurality of power transmission lines provided in a power system, and outputs a voltage controlled mode that outputs a voltage controlled by a voltage command value or a current controlled by a current command value.
  • Multiple inverter power supplies that can operate in the current control mode, multiple detectors that individually detect the output status of multiple inverter power supplies, and multiple inverter power supplies that are individually controlled based on the detection results of each detector
  • a plurality of control devices for controlling Each control device determines the output state of the inverter power supply to be controlled based on the detection result, and the voltage command value based on the determination result of the determination part, the minimum value that can be operated in the voltage control mode. Or change the current command value to the maximum value that can be operated in the current control mode, and the voltage command value or current command value changed by the setting change unit to the inverter power supply to be controlled. And a command unit for outputting.
  • the current required for fault detection can be supplied to the system side.
  • FIG. 3 is a control flow of an inverter power supply in a current control mode in the first embodiment.
  • 3 is a control flow of the inverter power supply in the voltage control mode in the first embodiment. It is a control flow of the inverter power supply in the voltage control mode in the second embodiment. It is a control flow of the inverter power supply in the current control mode in the third embodiment. It is a control flow of the inverter power supply in the current control mode in the fourth embodiment. It is a control flow of the inverter power supply in the voltage control mode in the fourth embodiment. It is a control flow regarding the control mode switching of the inverter power supply in the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power supply system according to the first embodiment.
  • the power supply system shown in FIG. 1 includes inverter power supplies 10a to 10d, transformers 20a to 20d, detectors 30a to 30d, and control devices 40a to 40d.
  • the power supply system 1 according to the present embodiment is connected to, for example, a small-scale power system installed on a remote island or the like, a so-called off-grid system.
  • the power system shown in FIG. 1 is provided with power transmission lines 100a to 100f and loads 200a to 200c.
  • the power of the power supply system 1 is supplied to the loads 200a to 200c via the power transmission lines 100a to 100f.
  • a protective relay (not shown) for detecting a fault current in the power supply system is provided between the power transmission lines 100a to 100f and the loads 200a to 200c.
  • the inverter power supplies 10a to 10d are a DC power supply (not shown) that outputs DC power generated by renewable energy such as solar power generation or wind power generation, or a power converter (not shown) that converts the DC power of the DC power supply into AC power. (Shown) and the like.
  • This power converter has a semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Direct-current power is converted into alternating-current power by the switching operation of the semiconductor elements provided in the inverter power supplies 10a to 10d.
  • the inverter power supplies 10a to 10d can be operated in the voltage control mode or the current control mode.
  • the inverter power supply 10a operates in the voltage control mode in which the voltage controlled by the voltage command value input from the control device 40a is output.
  • the inverter power supplies 10b to 10d operate in the current control mode in which the currents controlled by the current command values input from the control devices 40b to 40d are output.
  • the transformers 20a to 20d transform the voltages of the AC power output from the inverter power supplies 10a to 10d, respectively.
  • the AC power after the transformation is supplied to the power transmission lines 100a to 100d, respectively.
  • the detectors 30a to 30d individually detect the output states of the inverter power supplies 10a to 10d.
  • the detectors 30a to 30d detect output voltages (in other words, self-end voltage) and output currents of the inverter power supplies 10a to 10d, and output detection results to the control devices 40a to 40d.
  • Each of the control devices 40a to 40d has a determination unit 41, a setting change unit 42, and a command unit 43.
  • the determination unit 41 determines the output state of the controlled inverter power supply based on the detection result of any of the detectors 30a to 30d.
  • the setting changing unit 42 changes the voltage command value or the current command value of the controlled inverter power supply based on the determination result of the determination unit 41.
  • the command unit 43 outputs the voltage command value or the current command value changed by the setting change unit 42 to the controlled inverter power supply.
  • the determination unit 41, the setting change unit 42, and the command unit 43 may be configured as hardware or software.
  • the control device 40a controls the inverter power supply 10a in the voltage control mode in order to establish the voltage and frequency of the power system.
  • the inverter power supply 10a operates as a voltage source.
  • the control devices 40b to 40d control the inverter power supplies 10b to 10d in the current control mode.
  • the AC power output from the inverter power supplies 10a to 10d is supplied to the loads 200a to 200c via the transformers 20a to 20d and the power transmission lines 100a to 100f, respectively.
  • control devices 40b to 40d control the inverter power supplies 10b to 10d in the current control mode based on the flowchart shown in FIG.
  • Fig. 2 shows the control flow of the inverter power supply operating in the current control mode when a system fault occurs.
  • the output voltage of the inverter power supplies 10b to 10d decreases.
  • the determination unit 41 of the control devices 40b to 40d determines whether or not the output voltages detected by the detectors 30b to 30d are equal to or lower than the first threshold value (step S11).
  • the first threshold value is, for example, larger than a settling value at which a voltage drop protection relay, a so-called UV (Under Voltage) relay provided in each of the inverter power supplies 10a to 10d operates, and is higher than a normal voltage value during normal operation. It is preset to a small value.
  • the determination unit 41 outputs the determination result to the setting change unit 42.
  • the setting change unit 42 sets the current command value of each inverter power supply to the maximum value that can be operated in the current control mode (step S12).
  • the maximum value is, for example, an upper limit value that does not exceed a set value at which an overcurrent protection relay provided in each of the inverter power supplies 10a to 10d, a so-called OC (Overcurrent) relay operates.
  • the command unit 43 outputs the current command value set by the setting change unit 42 to the inverter power supplies 10b to 10d operating in the current control mode (step S13).
  • the inverter power supplies 10b to 10d continue to operate in the current control mode.
  • control device 40a controls the inverter power supply 10a in the voltage control mode based on the flowchart shown in FIG.
  • FIG. 3 is a control flow of the inverter power supply that is operating in the voltage control mode when a system fault occurs.
  • the determination unit 41 of the control device 40a determines whether the output voltage of the inverter power supply 10a detected by the detector 30a is equal to or lower than the first threshold value described in step S11. Is determined (step S21).
  • the setting change unit 42 changes the voltage command value to the minimum value that can be operated in the voltage control mode (step S22).
  • the minimum value is set in advance, for example, to a lower limit value that is not less than the set value of the voltage drop protection relay (UV relay) provided in the inverter power supply 10a.
  • the command unit 43 outputs the voltage command value set by the setting change unit 42 to the inverter power supply 10a (step S23).
  • the inverter power supply 10a operates to reduce the output voltage based on the voltage command value while maintaining the voltage control mode.
  • the inverter power supplies 10b to 10d operating in the current control mode when an accident occurs in the power system, the inverter power supplies 10b to 10d operating in the current control mode output the maximum output current within the operable range.
  • the inverter power supply 10a operating in the voltage control mode outputs the current suppressed to less than the overcurrent by limiting the output voltage to the minimum.
  • the fault current is supplied not only from the inverter power supply 10a operating in the voltage control mode but also from the inverter power supply 10b to 10d operating in the current control mode, so that a fault current sufficient for fault detection is supplied to the power system. it can.
  • the remaining inverter power supplies 10b to 10d operating in the current control mode will be sufficient. Fault current is supplied. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the fault current cannot be detected on the power system side.
  • control flow of the inverter power supply 10a that is operating in the voltage control mode when a system fault occurs is different from that in the first embodiment.
  • this control flow will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a control flow of the inverter power supply in the voltage control mode in the second embodiment.
  • the output current of the inverter power supply 10a operating in the voltage control mode sharply increases.
  • the detector 30a detects the output current of the inverter power supply 10a and outputs the detection result to the control device 40a.
  • the increase rate of the output current per unit time is calculated, and the determination unit 41 determines whether or not the current increase rate is equal to or higher than the first predetermined value (step S31).
  • the first predetermined value is, for example, an increasing rate at which a steep current increase that occurs only when a system fault occurs.
  • the control device 40a When the current increase rate is equal to or higher than the first predetermined value, the control device 40a operates similarly to the first embodiment. That is, the setting change unit 42 changes the voltage command value to the minimum value that can be operated in the voltage control mode (step S32), and then the command unit 43 outputs the changed voltage command value to the inverter power supply 10a. Yes (step S33).
  • the inverter power supply 10a operating in the voltage control mode can detect the occurrence of a system fault from its own output current.
  • the inverter power supplies 10b to 10d operating in the current control mode output the maximum output current within the operable range, as in the first embodiment.
  • a sufficient fault current for fault detection can be supplied to the power system.
  • control flow of the inverter power supplies 10b to 10d operating in the current control mode when a system fault occurs is different from that in the first embodiment.
  • this control flow will be described with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a control flow of the inverter power supply in the current control mode in this embodiment.
  • the detectors 30b to 30d detect the output voltages of the inverter power supplies 10b to 10d and output the detection results to the control devices 40b to 40d, respectively.
  • the determination unit 41 determines whether the output voltages detected by the detectors 30b to 30d are equal to or less than the first threshold value described in the first embodiment (step S41).
  • the setting change unit 42 of the control devices 40b to 40d switches the control mode of the inverter power supplies 10b to 10d from the current control mode to the voltage control mode (step S42). At the same time, the setting changing unit 42 sets the voltage command value to the minimum value that can be operated in the voltage control mode.
  • the command unit 43 outputs the voltage command values set by the setting change unit 42 to the inverter power supplies 10b to 10d, respectively.
  • the control mode of the inverter power supplies 10b to 10d is switched from the current control mode to the voltage control mode, and the inverter power supplies 10b to 10d are operated with a minimum output voltage.
  • the control device 40a has the control flow (see FIG. 3) described in the first embodiment or the control flow described in the second embodiment. The operation based on (FIG. 4) is performed.
  • the fault current is supplied from the inverter power sources 10b to 10d in addition to the inverter power source 10a operating in the voltage control mode, it is possible to supply a sufficient current for fault detection.
  • the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the configuration of the power supply system according to this embodiment and the operation content in normal times are the same as those in the above-described first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted.
  • FIG. 6 is a control flow of the inverter power supply in the current control mode when removing the system fault.
  • the inverter power supplies 10b to 10d in the current control mode operate with the current command value changed to the maximum value. After that, when the accident is eliminated on the power system side, the output voltages of the inverter power supplies 10b to 10d start to rise.
  • the determination unit 41 of the control devices 40b to 40d determines whether the output voltages of the inverter power supplies 10b to 10d detected by the detectors 30b to 30d are equal to or higher than the second threshold value. Is determined (step S51).
  • the second threshold value is a value with which it can be determined that the output voltage is within the normal voltage range, and is preset to, for example, ⁇ 5% of the rated voltage of the inverter power supplies 10b to 10d.
  • the setting change unit 42 When the output voltage of the inverter power supplies 10b to 10d is equal to or higher than the second threshold value, the setting change unit 42 returns the current command value to the normal value that is the value before the change (step S52). Then, the command unit 43 outputs the normal value to the inverter power supplies 10b to 10d. As a result, the inverter power supplies 10b to 10d return to the operation in the normal current control mode.
  • control device 40a controls the inverter power supply 10a which is operated by changing the voltage command value to the minimum value when an accident occurs, based on the control flow shown in FIG.
  • FIG. 7 is a control flow of the inverter power supply in the voltage control mode when the system fault is removed.
  • the detector 30a detects the output current of the inverter power supply 10a, and the control device 40a calculates the rate of decrease of the output current per unit time.
  • the determination unit 41 determines whether or not the rate of decrease of the output current is equal to or greater than the preset second predetermined value (step S61).
  • the second predetermined value is, for example, a current reduction rate that captures a steep current reduction that occurs only when an accident is removed.
  • the setting change unit 42 When the decrease rate of the output current is equal to or higher than the second predetermined value, the setting change unit 42 returns the voltage command value to the normal value that is the value before the change (step S62). Then, the command part 43 outputs a normal value to the inverter power supply 10a (step S63). As a result, the inverter power supply 10a returns to the normal voltage control mode operation.
  • the inverter power supply can be quickly returned to normal operation after the accident is removed.
  • the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the power supply system according to this embodiment and the operation content in normal times are the same as those in the above-described first embodiment. Therefore, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicate description will be omitted.
  • Fig. 8 is a control flow for switching the control mode of the inverter power supply when eliminating a system fault.
  • the control mode of the inverter power supplies 10b to 10d is switched from the current control mode to the voltage control mode. After that, when the accident is eliminated on the power system side, the reduction rate of the output current of the inverter power supplies 10b to 10d changes.
  • the detectors 30b to 30d detect the output currents of the inverter power supplies 10b to 10d, and the reduction rates of the output currents per unit time are calculated by the control devices 40b to 40d, respectively. Subsequently, the determination unit 41 of each control device determines whether or not the output current decrease rate is equal to or higher than the second predetermined value described in the fourth embodiment (step S71).
  • the setting change unit 42 returns the control mode of the inverter power supplies 10b to 10d from the voltage control mode to the current control mode (step S72). At this time, the current command value in the current control mode is set to the value before switching the control mode. Then, the command unit 43 outputs the current command value to the inverter power supplies 10b to 10d (step S73). As a result, the inverter power supplies 10b to 10d return to the operation in the normal current control mode.
  • the control device 40a operates based on the control flow (see FIG. 7) described in the fourth embodiment. As a result, the inverter power supply 10a returns to the normal voltage control mode operation.
  • the inverter power supply can be quickly returned to normal operation after the accident is removed.
  • each control device determines whether or not to return to the normal operation based on the reduction rate of the output voltage or the output current of the controlled inverter power supply.
  • the determination method is not limited to this.
  • each control device may return the inverter power supply to be controlled to a normal operation when a predetermined time has elapsed after changing the current command value or the voltage command value. Further, each control device may return the controlled inverter power supply to the normal operation by detecting that the protection relay provided on the system side has switched the current path.

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Abstract

一実施形態に係る電力供給システムは、電力系統に設けられた複数の送電線にそれぞれ接続され、電圧指令値で制御された電圧を出力する電圧制御モードまたは電流指令値で制御された電流を出力する電流制御モードで運転可能な複数のインバータ電源と、複数のインバータ電源の出力状態を個別に検知する複数の検知器と、検知結果に基づいて複数のインバータ電源を個別に制御する複数の制御装置を備える。各制御装置は、検知結果に基づいて制御対象のインバータ電源の出力状態を判定する判定部と、判定結果に基づいて電圧指令値を電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更するか、または電流指令値を電流制御モードで運転可能な最大限の値に変更する設定変更部と、電圧指令値または電流指令値を制御対象のインバータ電源へ出力する指令部を有する。

Description

電力供給システム、制御装置、および電力供給方法
　本発明の実施形態は、電力供給システム、制御装置、および電力供給方法に関する。
　太陽光発電や風力発電に代表される再生可能エネルギー電源は、電力変換器（インバータ）により交流の電力系統に接続されることが多く、こうした電源はインバータ電源と呼ばれる。また、再生可能エネルギー電源の出力変動を抑制するために設置される蓄電池などもインバータ電源に含まれる。
　上記電力系統において短絡等の事故が発生すると、インバータ電源に設けられている半導体素子は、定格を超えた電流により短時間で破壊する可能性がある。そのため、インバータ電源を備える電力供給システムには、インバータ電源の過電流保護機能が設けられている。
特許第２５００８７７号公報
　電力系統で事故が発生すると、電力系統側でも、保護システムが過電流などを検出して事故区間の送電線や配電線を解列することによって、事故に対処している。
　しかし、インバータ電源の過電流保護機能によって、系統事故時に事故点に流れる事故電流が制限されると、事故電流の大きさが電力系統の保護システムの事故検出レベルを下回るおそれがある。この問題に対処するために、系統保護システムの電流検出レベルを下げると負荷や変圧器の突入電流に起因する誤検出が生じる可能性がある。
　本発明が解決しようとする課題は、系統事故発生時に、事故検出に必要な電流を系統側に供給可能な電力供給システムを提供することである。
　一実施形態に係る電力供給システムは、電力系統に設けられた複数の送電線にそれぞれ接続され、電圧指令値で制御された電圧を出力する電圧制御モードまたは電流指令値で制御された電流を出力する電流制御モードで運転可能な複数のインバータ電源と、複数のインバータ電源の出力状態を個別に検知する複数の検知器と、各検知器の検知結果に基づいて、複数のインバータ電源を個別に制御する複数の制御装置と、を備える。各制御装置は、検知結果に基づいて、制御対象のインバータ電源の出力状態を判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、電圧指令値を電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更するか、または電流指令値を電流制御モードで運転可能な最大限の値に変更する設定変更部と、設定変更部で変更された電圧指令値または電流指令値を制御対象のインバータ電源へ出力する指令部と、を有する。
　一実施形態によれば、系統事故発生時に、事故検出に必要な電流を系統側に供給可能となる。
第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態における電流制御モードのインバータ電源の制御フローである。 第１実施形態における電圧制御モードのインバータ電源の制御フローである。 第２実施形態における電圧制御モードのインバータ電源の制御フローである。 第３実施形態における電流制御モードのインバータ電源の制御フローである。 第４実施形態における電流制御モードのインバータ電源の制御フローである。 第４実施形態における電圧制御モードのインバータ電源の制御フローである。 第５実施形態におけるインバータ電源の制御モード切替に関する制御フローである。
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。図１に示す電力供給システムは、インバータ電源１０ａ～１０ｄと、変圧器２０ａ～２０ｄと、検知器３０ａ～３０ｄと、制御装置４０ａ～４０ｄと、を備える。本実施形態に係る電力供給システム１は、例えば、離島などに設置される小規模な電力系統、いわゆるオフグリッドシステムに接続される。図１に示す電力系統には、送電線１００ａ～１００ｆおよび負荷２００ａ～２００ｃが設けられている。電力供給システム１の電力は、送電線１００ａ～１００ｆを介して負荷２００ａ～２００ｃに供給される。なお、送電線１００ａ～１００ｆと負荷２００ａ～２００ｃとの間には、電源系統の事故電流を検出するための保護リレー（不図示）が設けられている。
　インバータ電源１０ａ～１０ｄは、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーで生成された直流電力を出力する直流電源（不図示）や、直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換器（不図示）等を有する。この電力変換器は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を有する。インバータ電源１０ａ～１０ｄに設けられた半導体素子がスイッチング動作することによって、直流電力が交流電力に変換される。
　また、インバータ電源１０ａ～１０ｄは、電圧制御モードまたは電流制御モードで運転可能である。本実施形態では、インバータ電源１０ａが、制御装置４０ａから入力される電圧指令値で制御された電圧を出力する電圧制御モードで運転する。また、インバータ電源１０ｂ～１０ｄが、制御装置４０ｂ～４０ｄからそれぞれ入力される電流指令値で制御された電流を出力する電流制御モードで運転する。
　変圧器２０ａ～２０ｄは、インバータ電源１０ａ～１０ｄからそれぞれ出力された交流電力の電圧をそれぞれ変圧する。変圧後の交流電力は、送電線１００ａ～１００ｄにそれぞれ供給される。
　検知器３０ａ～３０ｄは、インバータ電源１０ａ～１０ｄの出力状態を個別に検知する。検知器３０ａ～３０ｄは、インバータ電源１０ａ～１０ｄの出力電圧（換言すると自端電圧）や出力電流等を検知して、検知結果を制御装置４０ａ～４０ｄに出力する。
　制御装置４０ａ～４０ｄの各々は、判定部４１と、設定変更部４２と、指令部４３と、を有する。判定部４１は、検知器３０ａ～３０ｄのいずれかの検知結果に基づいて、制御対象のインバータ電源の出力状態を判定する。設定変更部４２は、判定部４１の判定結果に基づいて、制御対象のインバータ電源の電圧指令値または電流指令値を変更する。指令部４３は、設定変更部４２で変更された電圧指令値または電流指令値を制御対象のインバータ電源へ出力する。なお、制御装置４０ａ～４０ｄにおいて、判定部４１、設定変更部４２、および指令部４３は、ハードウェアとして構成されてもよいし、ソフトウェアとして構成されていてもよい。
　以下、本実施形態に係る電力供給システム１の動作について説明する。
　平常時、すなわち電力系統で事故が発生していない時には、制御装置４０ａは、電力系統の電圧と周波数を確立するためにインバータ電源１０ａを電圧制御モードで制御する。これにより、インバータ電源１０ａは電圧源として動作する。制御装置４０ａの制御動作と同時に、制御装置４０ｂ～４０ｄは、インバータ電源１０ｂ～１０ｄを電流制御モードで制御する。インバータ電源１０ａ～１０ｄから出力された交流電力は、変圧器２０ａ～２０ｄおよび送電線１００ａ～１００ｆを介して負荷２００ａ～２００ｃへそれぞれ供給される。
　送電線１００ａ～１００ｆなどにおいて地絡や短絡といった系統事故が発生すると、制御装置４０ｂ～４０ｄは、図２に示すフローチャートに基づいて、電流制御モードのインバータ電源１０ｂ～１０ｄを制御する。
　図２は、系統事故の発生時に電流制御モードで運転中のインバータ電源の制御フローである。送電線１００ａ～１００ｆまたはこれらの連結箇所で短絡等の事故が発生すると、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電圧は低下する。
　本実施形態では、まず、制御装置４０ｂ～４０ｄの判定部４１が、検知器３０ｂ～３０ｄでそれぞれ検知された出力電圧が第１しきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。第１しきい値は、例えば、インバータ電源１０ａ～１０ｄにそれぞれ設けられている電圧低下保護リレー、いわゆるＵＶ（Under Voltage）リレーが作動する整定値よりも大きく、平常運転時の正常電圧値よりも小さい値に予め設定されている。判定部４１は、判定結果を設定変更部４２へ出力する。
　インバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電圧が第１しきい値以下である場合、設定変更部４２は、各インバータ電源の電流指令値を電流制御モードで運転可能な最大限の値に設定する（ステップＳ１２）。最大限の値は、例えば、インバータ電源１０ａ～１０ｄにそれぞれ設けられている過電流保護リレー、いわゆるＯＣ（Over Current）リレーが作動する整定値を超えない上限値である。
　続いて、指令部４３が、設定変更部４２で設定された電流指令値を電流制御モードで運転中のインバータ電源１０ｂ～１０ｄに出力する（ステップＳ１３）。これにより、インバータ電源１０ｂ～１０ｄは、電流制御モードのまま運転を継続する。
　一方、上述した系統事故の発生時に、制御装置４０ａは、図３に示すフローチャートに基づいて、電圧制御モードのインバータ電源１０ａを制御する。
　図３は、系統事故の発生時に電圧制御モードで運転中のインバータ電源の制御フローである。上述した系統事故が発生すると、インバータ電源１０ａの出力電圧も低下する。そこで、本実施形態では、まず、制御装置４０ａの判定部４１が、検知器３０ａで検知されるインバータ電源１０ａの出力電圧が、上記ステップＳ１１で説明した第１しきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
　インバータ電源１０ａの出力電圧が第１しきい値以下である場合、設定変更部４２は、電圧指令値を電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更する（ステップＳ２２）。最小限の値は、例えば、インバータ電源１０ａに設けられた電圧低下保護リレー（ＵＶリレー）の整定値以下とならない下限値に予め設定される。
　続いて、指令部４３が、設定変更部４２で設定された電圧指令値をインバータ電源１０ａに出力する（ステップＳ２３）。これにより、インバータ電源１０ａは、電圧制御モードを維持したまま電圧指令値に基づいて出力電圧を下げるように動作する。
　以上説明した本実施形態によれば、電力系統で事故が発生したとき、電流制御モードで運転中のインバータ電源１０ｂ～１０ｄは、運転可能な範囲で最大限の出力電流を出力する。同時に、電圧制御モードで運転中のインバータ電源１０ａは、出力電圧を最小限に制限することにより過電流未満に抑制された電流を出力する。これにより、電圧制御モードで運転中のインバータ電源１０ａだけではなく電流制御モードで運転中のインバータ電源１０ｂ～１０ｄからも事故電流が供給されるので、事故検出に十分な事故電流を電力系統に供給できる。
　また、仮に、電圧制御モードのインバータ電源１０ａの出力電流が、過電流保護レベルに達してインバータ電源１０ａが停止したとしても、電流制御モードで運転している残りのインバータ電源１０ｂ～１０ｄから十分な事故電流が供給される。そのため、電力系統側で事故電流を検出ができない事態を回避できる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態について説明する。本実施形態に係る電力供システムの構成および平常時の動作内容は、上述した第１実施形態と同様である。そのため第１実施形態と同一の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
　本実施形態では、系統事故の発生時に電圧制御モードで運転中のインバータ電源１０ａの制御フローが第１実施形態と異なる。以下、この制御フローについて図４を参照して説明する。
　図４は、第２実施形態における電圧制御モードのインバータ電源の制御フローである。電力系統で事故が発生すると、電圧制御モードで運転中のインバータ電源１０ａの出力電流は急激に増加する。
　本実施形態では、検知器３０ａは、インバータ電源１０ａの出力電流を検知して検知結果を制御装置４０ａへ出力する。制御装置４０ａでは、出力電流の単位時間当たりの増加率が算出され、判定部４１が、その電流増加率が第１所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。第１所定値は、例えば、系統事故の発生時のみに起こる急峻な電流増加を捉えられる増加率である。
　電流増加率が第１所定値以上である場合、制御装置４０ａは、第１実施形態と同様に動作する。すなわち、設定変更部４２が、電圧指令値を電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更し（ステップＳ３２）、その後、指令部４３が、変更後の電圧指令値をインバータ電源１０ａに出力する（ステップＳ３３）。
　以上説明した本実施形態によれば、電圧制御モードで動作しているインバータ電源１０ａは、自身の出力電流から系統事故の発生を検知することが可能となる。系統事故の発生が検知されると、第１実施形態と同様に、電流制御モードで運転中のインバータ電源１０ｂ～１０ｄは、運転可能な範囲で最大限の出力電流を出力する。これにより、事故検出に十分な事故電流を電力系統に供給できる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態について説明する。本実施形態に係る電力供システムの構成および平常時の動作内容は、上述した第１実施形態と同様である。そのため第１実施形態と同一の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
　本実施形態では、系統事故の発生時に電流制御モードで運転中のインバータ電源１０ｂ～１０ｄの制御フローが第１実施形態と異なる。以下、この制御フローについて図５を参照して説明する。
　図５は、本実施形態における電流制御モードのインバータ電源の制御フローである。本実施形態では、検知器３０ｂ～３０ｄが、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電圧を検知して検知結果を制御装置４０ｂ～４０ｄにそれぞれ出力する。
　制御装置４０ｂ～４０ｄでは、まず、判定部４１が、検知器３０ｂ～３０ｄでそれぞれ検知された出力電圧が第１実施形態で説明した第１しきい値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。
　出力電圧が第１しきい値以下である場合、制御装置４０ｂ～４０ｄの設定変更部４２は、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの制御モードを、電流制御モードから電圧制御モードへ切り替える（ステップＳ４２）。同時に、設定変更部４２は、電圧指令値を電圧制御モードで運転可能な最小限の値に設定する。
　続いて、指令部４３が、設定変更部４２により設定された電圧指令値をインバータ電源１０ｂ～１０ｄへそれぞれ出力する。これにより、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの制御モードは、電流制御モードから電圧制御モードに切り替わり、最小限の出力電圧で運転される。
　一方、系統事故の発生時に電圧制御モードで運転していたインバータ電源１０ａについては、制御装置４０ａは、第１実施形態で説明した制御フロー（図３参照）または第２実施形態で説明した制御フロー（図４）に基づいた動作を行う。
　以上説明した本実施形態によれば、系統事故の発生時に電流制御モードで運転中のインバータ電源１０ｂ～１０ｄは、電圧制御モードへ移行するので、複数のインバータ電源が電圧制御モードとなる。これにより、電圧制御モードで運転しているインバータ電源１０ａに加えてインバータ電源１０ｂ～１０ｄからも事故電流が供給されるので、事故検出に十分な電流を供給することが可能となる。
　また、仮に、電圧制御モードで動作しているインバータ電源の出力電流を、過電流の検出レベルに抑制できなくて当該インバータ電源が停止したとしても、残りの電圧制御モードで運転している複数のインバータ電源から十分な事故電流が供給される。これにより、事故検出ができないリスクを低減できる。
　（第４実施形態）
　第４実施形態について、図６および図７を用いて説明する。本実施形態に係る電力供システムの構成および平常時の動作内容は、上述した第１実施形態と同様である。そのため第１実施形態と同一の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
　図６は、系統事故除去時における電流制御モードのインバータ電源の制御フローである。第１実施形態で説明したように、系統事故が発生すると電流制御モードのインバータ電源１０ｂ～１０ｄは、最大限の値に変更された電流指令値で運転する。その後、電力系統側で事故が除去されると、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電圧は上昇し始める。
　そこで、本実施形態では、まず、制御装置４０ｂ～４０ｄの判定部４１が、検知器３０ｂ～３０ｄでそれぞれ検知されたインバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電圧が第２しきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１）。第２しきい値は、出力電圧が正常電圧範囲内であると判定できる値であり、例えばインバータ電源１０ｂ～１０ｄの定格電圧の－５％に予め設定される。
　インバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電圧が第２しきい値以上である場合、設定変更部４２は、電流指令値を変更前の値である通常値に戻す（ステップＳ５２）。続いて、指令部４３が、通常値をインバータ電源１０ｂ～１０ｄへ出力する。これにより、インバータ電源１０ｂ～１０ｄは、通常の電流制御モードの運転に戻る。
　一方、事故発生時に電圧指令値を最小限の値に変更して運転しているインバータ電源１０ａについては、制御装置４０ａが図７に示す制御フローに基づいて制御する。
　図７は、系統事故除去時における電圧制御モードのインバータ電源の制御フローである。電力系統側で事故が除去されると、インバータ電源１０ａの出力電流の減少率が変化する。そこで、本実施形態では、検知器３０ａがインバータ電源１０ａの出力電流を検知し、その出力電流の単位時間当たりの減少率が制御装置４０ａで算出される。続いて、判定部４１が、出力電流の減少率が、予め設定された第２所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。第２所定値は、例えば事故除去時のみに発生するような急峻な電流減少を捉えられた電流減少率である。
　出力電流の減少率が第２所定値以上である場合、設定変更部４２は、電圧指令値を変更前の値である通常値に戻す（ステップＳ６２）。続いて、指令部４３が、通常値をインバータ電源１０ａへ出力する（ステップＳ６３）。これにより、インバータ電源１０ａは、通常の電圧制御モードの運転に戻る。
　以上説明した本実施形態によれば、上述した第１実施形態および第２実施形態と同様に、系統事故の発生時に事故検出に必要な電流を系統側に供給できる。さらに、本実施形態では、事故除去後に、速やかにインバータ電源を通常の動作へ戻すことができる。
　（第５実施形態）
　第５実施形態について、図８を用いて説明する。本実施形態に係る電力供システムの構成および平常時の動作内容は、上述した第１実施形態と同様である。そのため第１実施形態と同一の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
　図８は、系統事故除去時におけるインバータ電源の制御モード切替に関する制御フローである。第３実施形態で説明したように、系統事故が発生するとインバータ電源１０ｂ～１０ｄの制御モードは、電流制御モードから電圧制御モードに切り替わる。その後、電力系統側で事故が除去されると、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電流の減少率が変化する。
　そこで、本実施形態では、検知器３０ｂ～３０ｄがインバータ電源１０ｂ～１０ｄの出力電流を検知し、その出力電流の単位時間当たりの減少率が制御装置４０ｂ～４０ｄでそれぞれ算出される。続いて、各制御装置の判定部４１が、出力電流の減少率が、第４実施形態で説明した第２所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７１）。
　出力電流の減少率が第２所定値以上である場合、設定変更部４２は、インバータ電源１０ｂ～１０ｄの制御モードを電圧制御モードから電流制御モードへ戻す（ステップＳ７２）。このとき、電流制御モードの電流指令値は、制御モード切替前の値に設定される。続いて、指令部４３が、電流指令値をインバータ電源１０ｂ～１０ｄに出力する（ステップＳ７３）。これにより、インバータ電源１０ｂ～１０ｄは、通常の電流制御モードの運転に戻る。
　一方、事故発生時に電圧指令値を最小限の値に設定されているインバータ電源１０ａについては、制御装置４０ａが、第４実施形態で説明した制御フロー（図７参照）に基づいた動作を行う。これにより、インバータ電源１０ａは、通常の電圧制御モードの動作に戻る。
　以上説明した本実施形態によれば、上述した第３実施形態と同様に、系統事故の発生時に事故検出に必要な電流を系統側に供給できる。さらに、本実施形態では、第４実施形態と同様に、事故除去後に、速やかにインバータ電源を通常の動作へ戻すことができる。
　なお、本実施形態または上述した第４実施形態では、各制御装置が、制御対象のインバータ電源の出力電圧や出力電流の減少率に基づいて、通常の動作へ戻すか否かを判定しているが、判定方法はこれに限定されない。例えば、各制御装置は、電流指令値または電圧指令値を変更してから所定時間が経過したときに、制御対象のインバータ電源を通常の動作へ戻してもよい。また、各制御装置は、系統側に設けられた保護リレーが電流経路の切り替え動作を行ったこと検知することによって、制御対象のインバータ電源を通常の動作へ戻してもよい。
　以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法、プログラム、及びシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法、プログラム、及びシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

Claims (8)

  1. 　電力系統に設けられた複数の送電線にそれぞれ接続され、電圧指令値で制御された電圧を出力する電圧制御モードまたは電流指令値で制御された電流を出力する電流制御モードで運転可能な複数のインバータ電源と、
    　前記複数のインバータ電源の出力状態を個別に検知する複数の検知器と、
    　各検知器の検知結果に基づいて、前記複数のインバータ電源を個別に制御する複数の制御装置と、を備え、
    　各制御装置は、
    　前記検知結果に基づいて、制御対象のインバータ電源の出力状態を判定する判定部と、
    　前記判定部の判定結果に基づいて、前記電圧指令値を前記電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更するか、または前記電流指令値を前記電流制御モードで運転可能な最大限の値に変更する設定変更部と、
    　前記設定変更部で変更された前記電圧指令値または前記電流指令値を前記制御対象のインバータ電源へ出力する指令部と、
    を有する、電力供給システム。
  2. 　前記検知器は、前記制御対象のインバータ電源の出力電圧を検知し、
    　前記判定部は、前記出力電圧が予め設定された第１しきい値以下であるか否かを判定し、
    　前記出力電圧が前記第１しきい値以下である場合、前記設定変更部は、前記電圧制御モードで運転中の前記インバータ電源に対して前記電圧指令値を前記最小限の値に変更し、前記電流制御モードで運転中の前記インバータ電源に対して前記電流指令値を前記最大限の値に変更する、請求項１に記載の電力供給システム。
  3. 　前記検知器は、前記電圧制御モードで運転中のインバータ電源の出力電流を検知し、
    　前記判定部は、前記出力電流の増加率が予め設定された第１所定値以上であるか否かを判定し、
    　前記増加率が前記第１所定値以上である場合、前記設定変更部は、前記インバータ電源に対して前記電圧指令値を前記最小限の値に変更する、請求項１に記載の電力供給システム。
  4. 　前記検知器は、前記電流制御モードで運転中のインバータ電源の出力電圧を検知し、
    　前記判定部は、前記出力電圧が予め設定された第１しきい値以下であるか否かを判定し、
    　前記出力電圧が前記第１しきい値以下である場合、前記設定変更部は、前記インバータ電源の制御モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替えて前記電圧指令値を前記最小限の値に設定する、請求項１に記載の電力供給システム。
  5. 　前記電圧指令値が前記最小限の値に変更された後に前記出力電圧が予め設定された第２しきい値以上になった場合、前記設定変更部は、前記電流指令値を変更前の値に戻す、請求項２に記載の電力供給システム。
  6. 　前記インバータ電源の制御モードが前記電流制御モードから前記電圧制御モードに切り替わった後に前記検知器で検知された前記インバータ電源の出力電流の減少率が予め設定された第２所定値以上になった場合、前記設定変更部は、前記インバータ電源の制御モードを前記電圧制御モードから前記電流制御モードに戻し、かつ、前記電圧制御モードのまま運転していたインバータ電源の電圧設定値を変更前の値に戻す、請求項４に記載の電力供給システム。
  7. 　電力系統に設けられた複数の送電線にそれぞれ接続され、電圧指令値で制御された電圧を出力する電圧制御モードまたは電流指令値で制御された電流を出力する電流制御モードで運転可能なインバータ電源を、当該インバータ電源の出力状態の検知結果に基づいて制御する制御装置であって、
    　前記検知結果に基づいて、前記インバータ電源の出力状態を判定する判定部と、
    　前記判定部の判定結果に基づいて、前記電圧指令値を前記電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更するか、または前記電流指令値を前記電流制御モードで運転可能な最大限の値に変更する設定変更部と、
    　前記設定変更部で変更された前記電圧指令値または前記電流指令値を前記インバータ電源へ出力する指令部と、
    を備える、制御装置。
  8. 　電力系統に設けられた複数の送電線にそれぞれ接続され、電圧指令値で制御された電圧を出力する電圧制御モードまたは電流指令値で制御された電流を出力する電流制御モードで運転可能な複数のインバータ電源の出力状態を個別に検知し、
    　前記出力状態の検知結果に基づいて、制御対象のインバータ電源の出力状態を判定し、
    　前記出力状態の判定結果に基づいて、前記電圧指令値を前記電圧制御モードで運転可能な最小限の値に変更するか、または前記電流指令値を前記電流制御モードで運転可能な最大限の値に変更し、
    　変更後の前記電圧指令値または前記電流指令値を前記複数のインバータ電源へ出力する、
    　電力供給方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06133556A (ja) * 1992-10-19 1994-05-13 Canon Inc 系統連系インバーター
WO2017010388A1 (ja) * 2015-07-14 2017-01-19 三菱電機株式会社 電力変換装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3432882B2 (ja) * 1994-02-25 2003-08-04 三洋電機株式会社 単独運転検出方法
JP5376860B2 (ja) 2008-08-05 2013-12-25 株式会社東芝 電力供給システム
JP6127824B2 (ja) 2013-08-07 2017-05-17 日新電機株式会社 太陽光発電用パワーコンディショナシステム
US10069304B2 (en) 2014-06-11 2018-09-04 Sinewatts, Inc. System and method for islanding detection and prevention in distributed generation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06133556A (ja) * 1992-10-19 1994-05-13 Canon Inc 系統連系インバーター
WO2017010388A1 (ja) * 2015-07-14 2017-01-19 三菱電機株式会社 電力変換装置

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