JP5239767B2 - System stabilization device - Google Patents
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Description
本発明は系統安定化装置に関し、配電系統に充放電特性(変動補償特性)の異なる複数の系統安定化装置を備えていても、系統安定化装置どうしの干渉を防止して安定した系統安定化制御ができると共に、系統安定化装置を単独運転しても最適な系統安定化制御ができるように工夫したものである。 The present invention relates to a system stabilization device, and even if a power distribution system includes a plurality of system stabilization devices having different charge / discharge characteristics (variation compensation characteristics), stable system stabilization is achieved by preventing interference between the system stabilization devices. In addition to being able to control, it is devised so that optimum system stabilization control can be performed even if the system stabilization device is operated alone.
<マイクログリッドの説明>
近年、太陽光や風力などの自然エネルギーによる発電が利用されてきている。
図3に、既存の電力系統(配電系統よりも上位の系統)1と配電系統(マイクログリッド)10とが、線路インピーダンスLsと遮断器2を介して接続された例を示す。
<Description of micro grid>
In recent years, power generation using natural energy such as sunlight and wind power has been used.
FIG. 3 shows an example in which an existing power system (system higher than the power distribution system) 1 and a power distribution system (microgrid) 10 are connected via a line impedance Ls and a circuit breaker 2.
マイクログリッドである配電系統10には、分散電源11と負荷12が接続されている。分散電源11は、図3では1つの発電機として図示しているが、実際には、自然エネルギーを利用した自然エネルギー型発電設備(太陽光発電や風力発電など)と、内燃機関により駆動される内燃機関型発電設備(ディーゼル発電機など)を含む分散した複数の発電設備により構成されている。また、負荷12も、実際には分散した複数の負荷である。
A
図3に示すようなマイクログリッド10では、自然エネルギー型発電設備を持っているため、天候や風速などにより、発電量が大きく変動する。
そこで、この発電量の変動を吸収する目的で系統安定化装置が用いられる。
Since the
Therefore, a system stabilizing device is used for the purpose of absorbing the fluctuation of the power generation amount.
また、内燃機関型発電設備では、ガバナ制御により出力電力の調整をしているが、ガバナ制御は応答が遅いため、負荷12で消費する電力が急に変動した場合には、このような電力の急変動(急な過不足)に対して内燃機関型発電設備では追従することができない。このような電力の急変動に応答性良く追従して内燃機関型発電設備をアシストし、電力の需要と供給のバランスをとるといった目的でも、系統安定化装置が用いられている。
Further, in the internal combustion engine type power generation equipment, the output power is adjusted by the governor control. However, since the response of the governor control is slow, when the power consumed by the
系統安定化装置は、電力蓄積機能を有する電力変換装置であり、配電系統に設置され、前述した電力補償を行なう装置である。 The system stabilization device is a power conversion device having a power storage function, and is a device that is installed in a distribution system and performs the above-described power compensation.
<1台の系統安定化装置を備えたマイクログリッドの説明>
図4は、図3に示す配電系統(マイクログリッド)10に、1台の系統安定化装置20を備えた例である。系統安定化装置20は、分散電源11及び負荷12に対して、並列に接続されている。
<Description of Microgrid with One System Stabilizer>
FIG. 4 is an example in which one system stabilizing device 20 is provided in the power distribution system (microgrid) 10 shown in FIG. The system stabilizing device 20 is connected to the
系統安定化装置20は、制御部21と、逆変換動作と順変換動作ができる電力変換器22と、電気二重層キャパシタや鉛蓄電池などの直流充電部23を有している。
電力変換器22は、制御部21から送られてくるゲート信号gに応じて動作し、順変換動作をするときには、配電系統10から得た交流電力を直流電力に変換してこの直流電力を直流充電部23に充電し、逆変換動作をするときには、直流充電部23に充電していた直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を配電系統10に送る。
The system stabilizing device 20 includes a
The
系統安定化装置20では、電力系統1から配電系統10に流入してくる系統電流Isを電流検出器24により検出し、配電系統10の電圧である系統電圧Vsを電圧検出器25により検出し、電力変換器22に対して入出力する変換器電流Iinvを電流検出器26により検出する。
In the system stabilization device 20, the system current Is flowing into the
この系統安定化装置20では、電力系統1に故障などが発生していない正常時には、遮断器2が接続状態となって、配電系統10が電力系統1に繋がった状態で運転を行なう「系統連系運転」が行なわれる。この系統連系運転時には、電力系統1と分散電源11と系統安定化装置20により、負荷12に電力が供給される。
In this system stabilizing device 20, when the
一方、電力系統1に故障が発生した異常時には、遮断器2が遮断状態となって、配電系統10が電力系統1から切り離された状態で運転を行なう「自立運転」が行なわれる。この自立運転時には、分散電源11と系統安定化装置20により負荷12に電力が供給される。
On the other hand, when an abnormality occurs in the
系統安定化装置20は、系統連系運転時と、自立運転時において、次のような動作をする。
(1)系統連系運転時には、系統安定化装置20は、配電系統10に流入する系統電流Isを検出し、この系統電流Isから系統電力を求めて、この系統電力の変動を抑制するように動作する。
(2)自立運転時には、系統安定化装置20は、配電系統10内の系統電圧Vsを検出し、この系統電圧Vsの電圧振幅と周波数が安定となるように補償動作を行なう。
The grid stabilization device 20 operates as follows during grid-connected operation and autonomous operation.
(1) At the time of grid connection operation, the grid stabilization device 20 detects the grid current Is flowing into the
(2) During the independent operation, the system stabilizing device 20 detects the system voltage Vs in the
<系統安定化装置の制御部の説明>
ここで、系統安定化装置20の制御部21の詳細を、図5を参照して説明する。
位相同期回路(PLL)101は、系統電圧Vsから系統電圧Vsの位相を示す基準位相信号θを出力する。正弦波発生器102は、基準位相信号θに同期した定格電圧となっている基準正弦波信号Kを出力する。
<Description of control unit of system stabilizing device>
Here, the detail of the
The phase synchronization circuit (PLL) 101 outputs a reference phase signal θ indicating the phase of the system voltage Vs from the system voltage Vs. The
切替スイッチ103は、系統連系運転時には図中で実線で示すように、可動接点103a,103bがA側に投入され、自立運転時には図中で点線で示すように、可動接点103a,103bがB側に投入される。
As shown by the solid line in the figure, the change-
次に、系統連系時に作動する各機能ブロックの説明と、系統連系時の制御動作を併せて説明する。 Next, description will be given of each functional block that operates during grid connection and control operations during grid connection.
dq変換部104は、系統電流Isを、基準位相信号θで示す位相で回転する回転座標系にdq変換して系統電流の有効分Isdと系統電流の無効分Isqを出力する。
The
第1の変動検出ブロック105は、dq軸上の系統電流の有効分Isdの変動分を検出してこれを有効分の電流指令Irefdとして出力し、第2の変動検出ブロック106は、dq軸上の系統電流の無効分Isqの変動分を検出してこれを無効分の電流指令Irefqとして出力する。
変動検出ブロック105,106は、微分機能とフィルタ機能を有するバンドバスフィルタであり、その構造の詳細は後述する。
The first
The
dq変換部107は、変換器電流Iinvを、基準位相信号θで示す位相で回転する回転座標系にdq変換して変換器電流の有効分Iinvdと変換器電流の無効分Iinvqを出力する。
The
減算部108は、有効分の電流指令Irefdから変換器電流の有効分Iinvdを減算して有効分の電流偏差Δdを出力する。減算部109は、無効分の電流指令Irefqから変換器電流の無効分Iinvqを減算して無効分の電流偏差Δqを出力する。
The
電流制御部110は、有効分の電流偏差Δdを比例積分(PI)制御して、有効分の電圧指令Vdを出力する。電流制御部111は、無効分の電流偏差Δqを比例積分(PI)制御して、無効分の電圧指令Vqを出力する。
The
dq逆変換部112は、有効分の電圧指令Vdと無効分の電圧指令Vqに対して、dq逆変換を施して固定座標系の電圧指令Voを出力する。加算部113は、dq逆変換部112から出力された固定座標系の電圧指令Voに、基準正弦波信号Kを加算して、固定座標系の電圧指令V*を出力する。
The dq
PWM(Pulse Width Modulation)変調器114は、電圧指令V*をPWM変調してゲート信号gを出力する。
このゲート信号gにより電力変換器22の動作制御が行なわれ、系統連系運転時において、系統電流Isの変動を抑制するために、電力変換器22から電力が出力される。
A PWM (Pulse Width Modulation)
Operation control of the
次に、自立運転時に作動する各機能ブロックの説明と、自立運転時の制御動作を併せて説明する。 Next, the description of each functional block that operates during the self-sustaining operation and the control operation during the self-sustaining operation will be described together.
周波数検出部121は、系統電圧Vsの周波数を検出して周波数信号Fを出力する。なお、系統電圧Vsの周波数は有効電力に対応しており、マイクログリッド内の有効電力が不足すると系統電圧Vsの周波数が低下し、マイクログリッド内の有効電力が過剰になると系統電圧Vsの周波数が増加する対応関係になっている。
The
振幅検出部122は、系統電圧Vsの振幅を検出して振幅信号Lを出力する。なお、系統電圧Vsの振幅は無効電力に対応しており、マイクログリッド内の無効電力が不足すると系統電圧Vsの振幅が低下し、マイクログリッド内の無効電力が過剰になると系統電圧Vsの振幅が増加する対応関係になっている。
The
第3の変動検出ブロック123は、周波数信号Fの変動分を検出してこれを有効分の電流指令Irefdとして出力し、第4の変動検出ブロック124は、振幅信号Lの変動分を検出してこれを無効分の電流指令Irefqとして出力する。
変動検出ブロック123,124は、微分機能とフィルタ機能を有するバンドバスフィルタであり、その構造の詳細は後述する。
The third
The
減算部108は、有効分の電流指令Irefdから変換器電流の有効分Iinvdを減算して有効分の電流偏差Δdを出力する。減算部109は、無効分の電流指令Irefqから変換器電流の無効分Iinvqを減算して無効分の電流偏差Δqを出力する。
The subtracting
電流制御部110は、有効分の電流偏差Δdを比例積分(PI)制御して、有効分の電圧指令Vdを出力する。電流制御部111は、無効分の電流偏差Δqを比例積分(PI)制御して、無効分の電圧指令Vqを出力する。
The
dq逆変換部112は、有効分の電圧指令Vdと無効分の電圧指令Vqに対して、dq逆変換を施して固定座標系の電圧指令Voを出力する。加算部113は、dq逆変換部112から出力された固定座標系の電圧指令Voに、基準正弦波信号Kを加算して、固定座標系の電圧指令V*を出力する。
The dq
PWM(Pulse Width Modulation)変調器114は、電圧指令V*をPWM変調してゲート信号gを出力する。
このゲート信号gにより電力変換器22の動作制御が行なわれ、自立運転時において、系統電圧Vsの電圧振幅と周波数の変動を抑制するために、電力変換器22から電力が出力される。
A PWM (Pulse Width Modulation)
Operation control of the
<系統安定化装置の制御部に組み込んだ変動検出ブロックの説明>
変動検出ブロック105,106,123,124は、前述したように、バンドパスフィルタにより構成されている。
ここで、変動検出ブロック105,106,123,124として用いることができる、従来のバンドパスフィルタ50の構成を図6を参照して説明する。なお図6においてsは微分機能を示すラプラス演算子である。
<Description of the fluctuation detection block incorporated in the control unit of the system stabilization device>
As described above, the fluctuation detection blocks 105, 106, 123, and 124 are configured by bandpass filters.
Here, a configuration of a conventional bandpass filter 50 that can be used as the fluctuation detection blocks 105, 106, 123, and 124 will be described with reference to FIG. In FIG. 6, s is a Laplace operator indicating a differentiation function.
図6に示すように、このバンドパスフィルタ50は、ローパスフィルタ51とローパスフィルタ52と減算器53とで構成されている。
なお、バンドパスフィルタ50の通過帯域周波数は、各変動検出ブロック105,106,123,124に要求されるフィルタリング特性に応じて決定される。また、決定された通過帯域周波数の高周波数側の遮断周波数をf1、低周波数側の遮断周波数をf2とし、遮断周波数をf1としたノイズ除去用ローパスフィルタの時定数をT1、遮断周波数をf2とした変動検出時間を設定するためのローパスフィルタの時定数をT2とする。
As shown in FIG. 6, the band pass filter 50 includes a
Note that the passband frequency of the bandpass filter 50 is determined in accordance with the filtering characteristics required for each
ローパスフィルタ51は、時定数が、ノイズ除去を目的として決定した時定数T1となっている、一次遅れ特性を有するフィルタである。
ローパスフィルタ52は、時定数が、変動検出する時間を設定する目的として決定した時定数T2となっている、一次遅れ特性を有するフィルタである。
両フィルタ51,52は、入力信号が入力されると、それぞれのフィルタ特性を利用して、入力信号をフィルタリングする。なお、入力信号とは、変動検出ブロック105であれば系統電流の有効分Isdであり、変動検出ブロック106であれば系統電流の無効分Isqであり、変動検出ブロック123であれば周波数信号Fであり、変動検出ブロック124であれば振幅信号Lである。
The low-
The low-
When the input signal is input, both
減算器53は、ローパスフィルタ51の出力信号から、ローパスフィルタ52の出力信号を減算した信号を出力する。この減算器53から出力される信号が、変動分信号である。
この変動分信号は、変動検出ブロック105であれば系統電流の有効分Isdの変動分である有効分の電流指令Irefdであり、変動検出ブロック106であれば系統電流の無効分Isqの変動分である無効分の電流指令Irefqであり、変動検出ブロック123であれば周波数信号Fの変動分である有効分の電流指令Irefdであり、変動検出ブロック124であれば振幅信号Lの変動分である無効分の電流指令Irefqである。
The
In the
<2台の系統安定化装置を備えたマイクログリッドの説明>
図7は、図3に示す配電系統(マイクログリッド)10に、2台の系統安定化装置20−1,20−2を備えた例である。系統安定化装置20−1,20−2は、分散電源11及び負荷12に対して、並列に接続されている。
<Description of microgrid with two system stabilization devices>
FIG. 7 shows an example in which the power distribution system (microgrid) 10 shown in FIG. 3 includes two system stabilizing devices 20-1 and 20-2. The system stabilizing devices 20-1 and 20-2 are connected in parallel to the distributed
系統安定化装置20−1,20−2は、図4に示す系統安定化装置20と同様な構成になっている。なお、系統安定化装置20−1に備えた直流充電部23−1は電気二重層キャパシタであり、系統安定化装置20−2に備えた直流充電部23−2は、鉛蓄電池である。 The system stabilizing devices 20-1 and 20-2 have the same configuration as the system stabilizing device 20 shown in FIG. The DC charging unit 23-1 provided in the system stabilizing device 20-1 is an electric double layer capacitor, and the DC charging unit 23-2 provided in the system stabilizing device 20-2 is a lead storage battery.
系統安定化装置20−1の制御部21−1は、図5に示す制御部21と同様な構成となっており、電流検出器24により検出した系統電流Isと、電圧検出器25−1により検出した系統電圧Vs1と、電流検出器26−1により検出した変換器電流Iinv1を取り込み、ゲート信号g1を出力する。電力変換器22−1は、ゲート信号g1に応じて、順変換動作をするときには、配電系統10から得た交流電力を直流電力に変換してこの直流電力を直流充電部(電気二重層キャパシタ)23−1に充電し、逆変換動作をするときには、直流充電部(電気二重層キャパシタ)23−1に充電していた直流電力を交流電力に変換してこの交流電力を配電系統10に送る。
なお、制御部21−1は、図5に示す制御部21と同様に、変動検出ブロック105,106,123,124を有している。
The control unit 21-1 of the system stabilizing device 20-1 has the same configuration as the
Note that the control unit 21-1 includes fluctuation detection blocks 105, 106, 123, and 124, similarly to the
系統安定化装置20−1の直流充電部23−1は、高速な充放電を行っても寿命に影響はないが、蓄電容量が小さい電気二重層キャパシタである。このため、直流充電部23−1として電気二重層キャパシタを用いた系統安定化装置20−1は、短時間で且つ高速な充放電を行って電力変動の補償を行っている。 The direct current charging unit 23-1 of the system stabilizing device 20-1 is an electric double layer capacitor having a small storage capacity, although it does not affect the life even when high-speed charging / discharging is performed. For this reason, the system stabilizing device 20-1 using an electric double layer capacitor as the DC charging unit 23-1 performs power charge compensation in a short time and compensates for power fluctuations.
系統安定化装置20−2の制御部21−2は、図5に示す制御部21と同様な構成となっており、電流検出器24により検出した系統電流Isと、電圧検出器25−2により検出した系統電圧Vs2と、電流検出器26−2により検出した変換器電流Iinv2を取り込み、ゲート信号g2を出力する。電力変換器22−2は、ゲート信号g2に応じて、順変換動作をするときには、配電系統10から得た交流電力を直流電力に変換してこの直流電力を直流充電部(鉛蓄電池)23−2に充電し、逆変換動作をするときには、直流充電部(鉛蓄電池)23−2に充電していた直流電力を交流電力に変換してこの交流電力を配電系統10に送る。
なお、制御部21−2は、図5に示す制御部21と同様に、変動検出ブロック105,106,123,124を有している。
The control unit 21-2 of the system stabilizing device 20-2 has the same configuration as the
Note that the control unit 21-2 includes fluctuation detection blocks 105, 106, 123, and 124, similarly to the
系統安定化装置20−2の直流充電部23−2は、長時間の充放電が可能であるが、短時間で深い充放電を行うと寿命を劣化させる鉛蓄電池である。このため、直流充電部23−2として鉛蓄電池を用いた系統安定化装置20−2は、短時間で且つ高速な充放電は行わずに、時間をかけて充放電を立ち上げ、長時間の充放電を行う。 The direct current charging unit 23-2 of the system stabilizing device 20-2 is a lead storage battery that can be charged and discharged for a long time, but deteriorates its life when deep charging and discharging are performed in a short time. For this reason, the system stabilizing device 20-2 using a lead storage battery as the DC charging unit 23-2 does not perform charging / discharging at high speed in a short time, and starts charging / discharging over time. Charge and discharge.
<2台の系統安定化装置を備えた場合の問題>
ところで図7に示すように、1つの配電系統10に、2台の系統安定化装置20−1,20−2を配置した場合には、両者を協調運転させなければ、系統安定化装置20−1の出力電力と、系統安定化装置20−2の出力電力とが干渉して、系統電流の変動を補償することができないという問題がある。
<Problem with two system stabilization devices>
By the way, as shown in FIG. 7, when two system stabilizing devices 20-1 and 20-2 are arranged in one
2台の系統安定化装置20−1,20−2が干渉することなく系統安定化制御をするためには、系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2と分散電源11の出力電力及び出力電流を監視して、系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2と分散電源11がそれぞれ出力すべき出力電力及び出力電流を指令して、各指令に応じて系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2と分散電源11を運転制御する必要がある。
In order to perform system stabilization control without interference between the two system stabilization apparatuses 20-1 and 20-2, the outputs of the system stabilization apparatus 20-1, the system stabilization apparatus 20-2, and the distributed
例えば特許文献1(特開2006−333563)には、複数種類の分散電源を協調運転する技術が開示されており、この特許文献1に示す技術を利用して、2台の系統安定化装置20−1,20−2と分散電源11を協調運転することは可能である。
For example, Patent Literature 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-333563) discloses a technology for cooperatively operating a plurality of types of distributed power supplies. By using the technology shown in
しかし、系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2と分散電源11の出力電力及び出力電流を監視するための監視手段や、各系統安定化装置や分散電源を監視結果に応じて運転制御するための制御手段が更に必要になってくるという問題がある。
However, the monitoring means for monitoring the output power and output current of the system stabilizing device 20-1, the system stabilizing device 20-2, and the distributed
<相互干渉を防止する系統安定化装置の制御部に組み込む変動検出ブロックの説明>
そこで本願発明者は、各系統安定化装置の出力電流を監視せずに、系統安定化装置相互の干渉を防止しつつ系統安定化制御を行う系統安定化装置を開発した。
即ち、図7に示す系統安定化装置20−1の制御部21−1に備える第1〜第4の変動検出ブロック105,106,123,124として、図8に示す変動検出ブロック200aを採用し、図7に示す系統安定化装置20−2の制御部21−2に備える第1〜第4の変動検出ブロック105,106,123,124として、図9に示す変動検出ブロック200bを採用した系統安定化装置を開発した。
<Description of fluctuation detection block incorporated in control unit of system stabilizing device for preventing mutual interference>
Accordingly, the inventor of the present application has developed a system stabilization device that performs system stabilization control while preventing interference between the system stabilization apparatuses without monitoring the output current of each system stabilization apparatus.
That is, the
なお図8に示す変動検出ブロック200aと、図9に示す変動検出ブロック200bは、その素子構成は同じであるが、
(1)図8に示す変動検出ブロック200a(電気二重層キャパシタを直流充電部とする系統安定化装置20−1側の変動検出ブロック)では、最終段の素子である出力スイッチ205が、α側に投入されており、
(2)図9に示す変動検出ブロック200b(鉛蓄電池を直流充電部とする系統安定化装置20−2側の変動検出ブロック)では、最終段の素子である出力スイッチ205が、β側に投入されている。
The
(1) In the
(2) In the
両変動検出ブロック200a,200bは、その素子構成が同じであるので、両者の構成及び動作を一緒に説明する。
なお以下の動作説明では、図10(a)に示すように、負荷電流の有効分ILdがステップ的に1p.u.増加したときの状態で説明する。この場合、「p.u.」は単位記号であり1p.u.は定格値を示す。
また、以下の説明では、変動検出ブロック200a,200bを第1の変動検出ブロック105として適用した例を説明するが、変動検出ブロック200a,200bを第2〜第3の変動検出ブロック106,123,124としても適用することができることは勿論である。
Since both of the
In the following description of the operation, as shown in FIG. 10A, the effective amount ILd of the load current is 1p. u. A description will be given of the state when the number increases. In this case, “pu” is a unit symbol and 1p. u. Indicates the rated value.
Further, in the following description, an example in which the
変動検出ブロック200a,200bは、ローパスフィルタ201と、減算器202と、増幅器203と、減算器204と、出力スイッチ205と、クッション回路210と、クッション回路220により構成されている。
クッション回路210は、リミッタ211と、遅延回路212と、減算器213と、加算器214とで構成されている。
クッション回路220は、リミッタ221と、遅延回路222と、減算器223と、加算器224とで構成されている。
The
The
The
ローパスフィルタ201は、時定数がT1となっている、一次遅れ特性を有するフィルタである。時定数T1は、ノイズ除去を目的として決定した時定数である。
ローパスフィルタ201は、入力信号(系統電流の有効分Isd)が入力されると、そのフィルタ特性を利用して、入力信号である系統電流の有効分Isdをフィルタリングする。
負荷電流の有効分ILdがステップ的に変化した場合には(図10(a)参照)、系統安定化装置20−1,20−2による系統安定化制御(変動補償)動作が行われるため、図10(b)に示すように、系統電流の有効分Isは、瞬時的に立ち上がった後、時間T3をかけて1p.u.まで直線的に増加(漸増)する。
The low-
When the input signal (effective amount Isd of system current) is input, the low-
When the effective amount ILd of the load current changes stepwise (see FIG. 10A), the system stabilization control (variation compensation) operation by the system stabilization devices 20-1 and 20-2 is performed. As shown in FIG. 10 (b), the effective amount Is of the system current rises instantaneously and then increases to 1p. u. It increases linearly (gradual increase).
クッション回路210のリミッタ211は、±(X・Ts/T3)となったリミット特性を有している。
なお、T3は、任意の時間に設定したクッション時間であり、Tsは1サンプル周期であり、Xはリミット値である。
なお、クッション時間T3により、鉛蓄電池による直流充電部23−2を備えた系統安定化装置20−2の充放電時間(変動補償時間)が設定される。
The
T3 is a cushion time set to an arbitrary time, Ts is one sample period, and X is a limit value.
In addition, the charge / discharge time (variation compensation time) of the system stabilization apparatus 20-2 provided with the DC charging unit 23-2 using a lead storage battery is set by the cushion time T3.
このリミッタ211は、1サンプル周期Tsあたりの変化量を制限するものである。リミッタ211は、リミッタ211に入力される信号の信号値が、+X(上限のリミット値)と−X(下限のリミット値)の間の値であるときには、入力信号の信号値をそのまま保持して出力し、リミッタ211に入力される信号の信号値が、+X(上限のリミット値)以上である場合には、所定の時間は値が一定の傾きで増加し、その後は値を+Xに制限し、リミッタ211に入力される信号の信号値が、−X(下限のリミット値)以下である場合には、所定の時間は値が一定の傾きで減少し、その後は値を−Xに制限する。
This
遅延回路212は、入力された信号を1サンプル周期Tsだけ遅延させて出力する特性を有している。この遅延回路212は、例えば、Z-1となった特性を有するZ変換回路などにより構成することができる。
The
減算器213は、ローパスフィルタ201の出力信号から、遅延回路212の出力信号を減算して、減算した信号をリミッタ211に送る。
つまり、遅延回路212の出力信号を、リミッタ211の前段で負帰還している。
The
That is, the output signal of the
加算器214は、リミッタ211から出力された信号と遅延回路212から出力された信号とを加算して出力する。
つまり、遅延回路212の出力信号を、リミッタ211の後段で正帰還している。
The
That is, the output signal of the
遅延回路212は、加算器214の出力信号を1サンプル周期Tsだけ遅延させて出力している。
The
このように、遅延回路212から出力された信号を、リミッタ211の前段で負帰還し、リミッタ211の後段で正帰還しているため、信号状態は次のようになる。
Thus, since the signal output from the
減算器213の出力は、「現在のサンプル値−1サンプル周期前のリミッタ処理後の値」となる。
したがって、ローパスフィルタ201から減算器213に入力される信号値が、+X以下で−X以上である場合には、リミッタ211から出力される信号値は0となる。
一方、ローパスフィルタ201から減算器213に入力される信号値が、+X以上または−X以下である場合には、リミッタ211から出力される信号値は、その上限値・下限値がリミット値(+X,−X)で制限された値となる。
The output of the
Therefore, when the signal value input from the low-
On the other hand, when the signal value input from the low-
加算器214の出力は、「リミッタの出力+1サンプル周期前のリミッタ処理後の値」となる。
したがって、ローパスフィルタ201から減算器213に入力される信号値が、+X以上または−X以下である場合には、加算器214から出力される信号値は、直線的に増加していく。即ち、加算器214から出力される信号値は、1サンプル周期Ts毎に、リミット値の値(+Xまたは−X)だけ段階的に変化(増加または減少)していく。
The output of the
Therefore, when the signal value input from the low-
結局、クッション回路210は、入力信号(系統電流の有効分Isd)の値に変化が生じたときに単位時間当たりの信号変化値を緩やかにしてクッション信号aを出力する。
したがって図10(c)に示すように、クッション信号aは時間T3をかけて1p.u.まで直線的に増加する信号となる。
Eventually, when the value of the input signal (system current effective portion Isd) changes, the
Therefore, as shown in FIG. 10C, the cushion signal a is 1p. u. The signal increases linearly.
減算器202は、一次遅れ特性のローパスフィルタ201の出力信号(フィルタリングされた系統電流の有効分Isd)から、加算器214(クッション回路210)の出力であるクッション信号aを減算して変動分信号を出力する。この変動分信号を、図10(d)に示す電流指令Irefd0とする。
The
増幅器203は、電流指令Irefd0を増幅して、図10(e)に示す電流指令Irefd00を出力する。このように増幅することにより、系統安定化装置20−1,20−2の2台分の合計の電流指令Irefd00を得ている。
The
クッション回路220は、リミッタ221と、遅延回路222と、減算器223と、加算器224とで構成されている。
The
クッション回路220のリミッタ221は、±(X・Ts/T4)となったリミット特性を有している。
なお、T4は、時間T3よりも短い任意の時間に設定したクッション時間であり、Tsは1サンプル周期であり、Xはリミット値である。
なお、クッション時間T4により、電気二重層キャパシタによる直流充電部23−1を備えた系統安定化装置20−1の充放電時間(変動補償時間)が設定される。
The
T4 is a cushion time set to an arbitrary time shorter than time T3, Ts is one sample period, and X is a limit value.
In addition, the charge / discharge time (variation compensation time) of the system stabilization apparatus 20-1 provided with the DC charging unit 23-1 by the electric double layer capacitor is set by the cushion time T4.
クッション回路220の動作は、クッション時間は違うが、基本的にクッション回路210と同様な動作をする。つまり、入力信号の値に変化が生じたときに単位時間当たりの信号変化値を前記クッション回路210の信号変化値よりも大きくしてクッション信号を出力する。
The operation of the
したがって、クッション回路220に電流指令Irefd00が入力されると、この電流指令Irefd00の信号変化を緩和したクッション信号b(図10(f)参照)が出力される。
Therefore, when the current command Irefd00 is input to the
本例では、クッション回路220の出力であるクッション信号bを、電流指令Irefd2(図10(h)参照)としている。
この電流指令Irefd2は、信号幅(時間軸の長さ)がT3と長く、時間T4をかけ電流指令Irefd00と等しくなるように直線的に増加した後、その後は電流指令Irefd00と同じ傾きで時間(T3−T4)をかけて直線的に零にまで減少する。
電流指令Irefd2はこのような特性となっているため、時間をかけて充放電を立ち上げて長時間の充放電を行う系統安定化装置20−2の電流指令として用いる。
In this example, the cushion signal b that is the output of the
This current command Irefd2 has a signal width (length of the time axis) as long as T3, increases linearly so as to be equal to the current command Irefd00 over time T4, and thereafter has the same slope as the current command Irefd00. It decreases linearly to zero over T3-T4).
Since the current command Irefd2 has such characteristics, the current command Irefd2 is used as a current command for the system stabilizing device 20-2 that starts charging / discharging over time and performs long-time charging / discharging.
このため、図7に示す系統安定化装置20−2の制御部21−2に備える第1〜第4の変動検出ブロック105,106,123,124として用いる変動検出ブロック200b(図9参照)では、出力スイッチ205をβ側に投入して、電流指令Irefd2を出力するようにしている。
For this reason, in the fluctuation |
減算器204は、電流指令Irefd00からクッション信号b(=電流指令Irefd2)を減算して、電流指令Irefd1を出力する。
この電流指令Irefd1は、図10(g)に示すように、信号幅(時間軸の長さ)がT4と短く、変動直後に1p.u.まで増加し、その後、時間T4をかけて零にまで立ち下がる特性となっている。
電流指令Irefd1は、このような特性となっているため、短時間で且つ高速な充放電を行う系統安定化装置20−1の電流指令として用いる。
The
This current command Irefd1 has a signal width (length of the time axis) as short as T4 as shown in FIG. u. And then falls to zero over time T4.
Since the current command Irefd1 has such characteristics, the current command Irefd1 is used as a current command for the system stabilizing device 20-1 that performs charging and discharging at high speed in a short time.
このため、図7に示す系統安定化装置20−1の制御部21−1に備える第1〜第4の変動検出ブロック105,106,123,124として用いる変動検出ブロック200a(図8参照)では、出力スイッチ205をα側に投入して、電流指令Irefd1を出力するようにしている。
For this reason, in the fluctuation |
図8,図9に示す変動検出ブロック200a,200bを方式を採用した場合には、同じ系統電流ISdを基に同じ演算を行うことで、2台の系統安定化装置の合計の電流指令Irefd00が等しくなり、この電流指令Irefd00を分割して、系統安定化装置20−1用の電流指令Irefd1と、系統安定化装置20−2用の電流指令Irefd2に分割しているため、2台の系統安定化装置20−1,20−2の干渉を完全に防ぐことができる。
When the
<2台の系統安定化装置のうちの一方を単独運転した場合の問題>
しかし、鉛蓄電池を直流充電部とした系統安定化装置20−2を停止させて、電気二重層キャパシタを直流充電部とした系統安定化装置20−1を単独運転させると、詳細は後述するが、系統安定化装置20−1における変動補償時間が大きく伸びてしまうという問題がある。このような問題が生じるのは、図8,図9に示す方式は、2台の系統安定化装置により協調運転を行うことを前提としているためである。
このため、系統安定化装置20−1を単独運転させた場合には、蓄電デバイスである電気二重層キャパシタ23−1の残存容量がすぐに不足してしまい、連続した連動補償ができなくなるという問題が生じる。
<Problem when one of the two system stabilizers is operated independently>
However, when the system stabilizing device 20-2 using the lead storage battery as the DC charging unit is stopped and the system stabilizing device 20-1 using the electric double layer capacitor as the DC charging unit is operated alone, details will be described later. There is a problem that the fluctuation compensation time in the system stabilizing device 20-1 is greatly increased. Such a problem occurs because the methods shown in FIGS. 8 and 9 are based on the premise that cooperative operation is performed by two system stabilizing devices.
For this reason, when the system stabilizing device 20-1 is operated alone, the remaining capacity of the electric double layer capacitor 23-1 that is an electricity storage device is insufficient immediately, and continuous interlocking compensation cannot be performed. Occurs.
ここで図11を参照して、電気二重層キャパシタを直流充電部とした系統安定化装置20−1を単独運転させたときの状態を説明する。 Here, with reference to FIG. 11, a state when the system stabilizing device 20-1 having the electric double layer capacitor as a DC charging unit is operated alone will be described.
図11(a)に示すように負荷電流の有効分ILdがステップ的に変化した場合には、系統安定化装置20−1による系統安定化制御(変動補償)動作は行われるが系統安定化装置20−2による系統安定化制御(変動補償)は行われないため、系統電流の有効分Isdは、図11(b)に示すように、瞬時的に立ち上がった後、直線的に急激に増加していき、時間T3よりも短い時間(例えばG×T4の時間)でその値が1p.u.になる。 When the effective amount ILd of the load current changes stepwise as shown in FIG. 11A, the system stabilization control (variation compensation) operation by the system stabilization apparatus 20-1 is performed, but the system stabilization apparatus Since the system stabilization control (variation compensation) by 20-2 is not performed, the effective amount Isd of the system current increases rapidly in a straight line after instantaneously rising, as shown in FIG. In a time shorter than the time T3 (eg, time of G × T4), the value is 1p. u. become.
したがって、系統電流の有効分Isdから、有効分Isdをクッション処理して得たクッション信号a(図11(c)参照)を減算した電流指令Irerd0は、図11(d)に示すように、変動検出時点から時間G×T4が経過するまでは漸増し、その後に漸減していく波形、つまり変動の大きな波形となる。 Therefore, the current command Irerr0 obtained by subtracting the cushion signal a (see FIG. 11C) obtained by cushioning the effective amount Isd from the effective amount Isd of the system current varies as shown in FIG. 11D. The waveform gradually increases until the time G × T4 elapses from the detection time point, and then gradually decreases, that is, a waveform having a large fluctuation.
このように変動の大きな電流指令Irefd0を、増幅器203で増幅した電流指令Irefd00は、図11(e)に示すように、非常に大きな値となる。
電流指令Irefd00が非常に大きな値であるため、電流指令Irefd00をクッション処理して得たクッション信号bも、図11(f)に示すように、非常に大きな値となる。
The current command Irefd00 obtained by amplifying the current command Irefd0 having such a large fluctuation by the
Since the current command Irefd00 is a very large value, the cushion signal b obtained by cushioning the current command Irefd00 is also a very large value as shown in FIG.
したがって、電流指令Irefd00からクッション信号bを減算して得た電流指令Irefd1は、図11(g)に示すように、瞬時的に立ち上がってから零になるまでに時間が掛かってしまう。例えば、瞬時的に立ち上がってから零になるまでに、G×T4の時間がかかる。 Therefore, the current command Irefd1 obtained by subtracting the cushion signal b from the current command Irefd00 takes time from instantly rising to zero as shown in FIG. 11 (g). For example, it takes G × T4 time from instantly rising to zero.
このように、変動補償時間が長い電流指令Irefd1により、電気二重層キャパシタを直流充電部とした系統安定化装置20−1を単独運転させると、系統安定化装置20−1の蓄電デバイスである電気二重層キャパシタ23−1の残存容量がすぐに不足してしまい、連続した連動補償ができなくなるという問題が生じるのである。 As described above, when the system stabilizing device 20-1 having the electric double layer capacitor as the DC charging unit is operated independently by the current command Irefd1 having a long fluctuation compensation time, the electricity that is the power storage device of the system stabilizing device 20-1 is obtained. The remaining capacity of the double layer capacitor 23-1 is insufficient immediately, and there is a problem that continuous interlock compensation cannot be performed.
本発明は、上記従来技術に鑑み、各系統安定化装置の出力電流または出力電圧を監視する必要がなく、更に、他の系統安定化装置が運転中でも停止中でも変動補償時間がほぼ等しくなる系統電流の変動補償を行うことができる系統安定化装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described prior art, the present invention eliminates the need to monitor the output current or output voltage of each system stabilizing device, and furthermore, the system current in which the fluctuation compensation time is substantially equal even when other system stabilizing devices are in operation or stopped. It is an object of the present invention to provide a system stabilizing device capable of compensating for fluctuations in the system.
上記課題を解決する本発明の構成は、
電力系統が正常であるときには前記電力系統に接続され、前記電力系統に異常が発生したときには前記電力系統から遮断されるとともに、分散電源と負荷が接続された配電系統に、複数の系統安定化装置が備えられており、しかも一の系統安定化装置の充放電時間が、他の系統安定化装置の充放電時間よりも短くなっている系統システムにおいて、
前記系統安定化装置は、制御部と、前記制御部から送られてくるゲート信号に応じて順変換動作と逆変換動作をする電力変換器を有し、
前記制御部は、
前記電力系統が正常であるときには、前記電力系統から前記配電系統に流入する系統電流から系統電流の有効分と系統電流の無効分を求め、第1の変動検出ブロックにより前記系統電流の有効分に含まれる変動分を求めてこの変動分を有効分の電流指令とし、第2の変動検出ブロックにより前記系統電流の無効分に含まれる変動分を求めてこの変動分を無効分の電流指令とし、更に、前記電力変換器が入出力する変換器電流から変換器電流の有効分と変換器電流の無効分を求め、前記有効分の電流指令と前記変換器電流の有効分との偏差である有効分の電流偏差を零とし、且つ、前記無効分の電流指令と前記変換器電流の無効分との偏差である無効分の電流偏差を零とするゲート信号を出力し、
前記電力系統に異常が発生したときには、前記配電系統の系統電圧から系統電圧の周波数を示す周波数信号と系統電圧の振幅を示す振幅信号を求め、第3の変動検出ブロックにより前記周波数信号に含まれる変動分を求めてこの変動分を有効分の電流指令とし、第4の変動検出ブロックにより前記振幅信号に含まれる変動分を求めてこの変動分を無効分の電流指令とし、更に、前記電力変換器が入出力する変換器電流から変換器電流の有効分と変換器電流の無効分を求め、前記有効分の電流指令と前記変換器電流の有効分との偏差である有効分の電流偏差を零とし、且つ、前記無効分の電流指令と前記変換器電流の無効分との偏差である無効分の電流偏差を零とするゲート信号を出力し、
しかも、前記一の系統安定化装置の第1から第4の変動検出ブロックは、
ノイズ除去を目的として決定した時定数が設定されているローパスフィルタ(201)と、
前記ローパスフィルタ(201)の出力信号が入力され、第1のクッション時間が設定されており、入力信号の値に変化が生じたときに単位時間当たりの信号変化値を第1のクッション時間の長さに応じて緩やかにして信号を出力する第1のクッション回路(210)と、
前記ローパスフィルタ(201)の出力信号から前記クッション回路(210)の出力信号を減算して電流指令(Irefd0)を出力する減算器(202)と、
前記減算器(202)から出力された電流指令(Irefd0)を増幅して増幅した電流指令(Irefd00)を出力する増幅器(203)と、
前記増幅器(203)の出力信号が入力され、第1のクッション時間より長く且つ設定時間が可変な第2のクッション時間が設定されており、入力信号の値に変化が生じたときに単位時間当たりの信号変化値を第2のクッション時間の長さに応じて緩やかにして信号を出力する第2のクッション回路(220)と、
前記電流指令(Irefd00)から前記クッション回路(220)の出力信号を減算して第1の電流指令(Irefd1)を出力する減算器(204)と、
前記減算器(204)から出力される第1の電流指令(Irefd1)と、第2のクッション回路(220)の出力信号である第2の電流指令(Irefd2)の何れかを選択して出力する出力スイッチ(205)と、
前記第1の電流指令(Irefd1)の傾きと大きさを基に、一の系統安定化装置が単独運転しているか否かを判定する単独運転判定部と、
前記単独運転判定部により一の系統安定化装置が単独運転していると判断されたときには、前記第2のクッション時間を予め決めた短い時間に設定し、前記単独運転判定部により一の系統安定化装置が単独運転していないと判断されたときには、前記第2のクッション時間を予め決めた長い時間に設定するクッション時間変更部と、
を有することを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
When the power system is normal, the system is connected to the power system. When an abnormality occurs in the power system, the system is disconnected from the power system, and a plurality of system stabilization devices are connected to the power distribution system to which the distributed power source and the load are connected. In a system system in which the charge / discharge time of one system stabilization device is shorter than the charge / discharge time of another system stabilization device,
The system stabilizing device includes a control unit and a power converter that performs a forward conversion operation and an inverse conversion operation according to a gate signal transmitted from the control unit,
The controller is
When the power system is normal, an effective part of the system current and an ineffective part of the system current are obtained from the system current flowing into the distribution system from the power system, and the effective part of the system current is obtained by the first fluctuation detection block. The variation included is determined as an effective current command, and the variation included in the invalid portion of the grid current is determined by the second variation detection block, and the variation is defined as an invalid current command. Further, an effective part of the converter current and an ineffective part of the converter current are obtained from the converter current input and output by the power converter, and an effective value which is a deviation between the effective current command and the effective part of the converter current is obtained. Output a gate signal with zero current deviation of zero and zero current deviation of the invalid part, which is a deviation between the current command of the invalid part and the invalid part of the converter current,
When an abnormality occurs in the power system, a frequency signal indicating the frequency of the system voltage and an amplitude signal indicating the amplitude of the system voltage are obtained from the system voltage of the distribution system, and are included in the frequency signal by a third fluctuation detection block A variation is obtained, and the variation is used as an effective current command. A variation included in the amplitude signal is obtained by a fourth variation detection block, and the variation is used as an invalid current command. Further, the power conversion The effective part of the converter current and the invalid part of the converter current are obtained from the converter current input and output by the converter, and the current deviation of the effective part which is the deviation between the current command of the effective part and the effective part of the converter current A gate signal is set to zero, and the current deviation of the reactive part, which is a deviation between the current command of the reactive part and the invalid part of the converter current, is set to zero,
In addition, the first to fourth fluctuation detection blocks of the one system stabilizing device are:
A low-pass filter (201) with a time constant determined for the purpose of noise removal;
When the output signal of the low-pass filter (201) is input and the first cushion time is set, and the value of the input signal changes, the signal change value per unit time is set to the length of the first cushion time. A first cushion circuit (210) that outputs a signal gently according to the length;
A subtractor (202) for subtracting the output signal of the cushion circuit (210) from the output signal of the low-pass filter (201) and outputting a current command (Irefd0);
An amplifier (203) for amplifying the current command (Irefd0) output from the subtractor (202) and outputting the amplified current command (Irefd00);
When the output signal of the amplifier (203) is input, a second cushion time that is longer than the first cushion time and variable in setting time is set, and when a change occurs in the value of the input signal, per unit time A second cushion circuit (220) for gradually outputting a signal change value according to the length of the second cushion time and outputting a signal;
A subtractor (204) for subtracting the output signal of the cushion circuit (220) from the current command (Irefd00) and outputting a first current command (Irefd1);
Either the first current command (Irefd1) output from the subtracter (204) or the second current command (Irefd2) which is the output signal of the second cushion circuit (220) is selected and output. Output switch (205),
An independent operation determination unit that determines whether one system stabilization device is operating independently based on the slope and magnitude of the first current command (Irefd1);
When the single operation determination unit determines that one system stabilization device is operating independently, the second cushion time is set to a predetermined short time, and the single operation determination unit sets one system stabilization. A cushion time changing unit that sets the second cushion time to a predetermined long time when it is determined that the control device is not operating alone;
It is characterized by having.
また本発明の構成は、前記系統安定化装置において、
前記単独運転判定部は、
前記第1の電流指令(Irefd1)が予め決めた正の値を越え、しかも、第1の電流指令(Irefd1)の傾きが、零未満で且つ予め決めた負の値を越える場合に判定信号を出力する第1の単独運転判定回路と、
前記第1の電流指令(Irefd1)が予め決めた負の値未満で、しかも、第1の電流指令(Irefd1)の傾きが、零を越え且つ予め決めた正の値未満である場合に判定信号を出力する第2の単独運転判定回路と、
前記第1の電流指令(Irefd1)が予め決めた正の値未満である場合に判定信号を出力する絶対値判定回路と、
第1の単独運転判定回路と第2の単独運転判定回路の少なくとも一方から判定信号が一旦出力されると前記絶対値判定回路から判定信号が出力されるまでは、単独運転であると判定し、
前記絶対値判定回路から判定信号が出力されると単独運転ではないと判定することを特徴とする。
Moreover, the configuration of the present invention is the system stabilizing device,
The islanding determination unit
When the first current command (Irefd1) exceeds a predetermined positive value and the slope of the first current command (Irefd1) is less than zero and exceeds a predetermined negative value, a determination signal is output. A first isolated operation determination circuit for outputting;
Determination signal when the first current command (Irefd1) is less than a predetermined negative value and the slope of the first current command (Irefd1) is greater than zero and less than a predetermined positive value A second islanding operation determination circuit that outputs
An absolute value determination circuit that outputs a determination signal when the first current command (Irefd1) is less than a predetermined positive value;
When a determination signal is once output from at least one of the first isolated operation determination circuit and the second isolated operation determination circuit, it is determined that the operation is independent until the determination signal is output from the absolute value determination circuit,
When a determination signal is output from the absolute value determination circuit, it is determined that the operation is not an independent operation.
本発明によれば、充放電時間の短い一の系統安定化装置と、充放電時間の長い他の系統安定化装置を配電系統に備えた系統システムにおいて、複数の系統安定化装置を動作させても相互干渉動作を抑制することができる。
また一の系統安定化装置が単独運転された時には、変動検出ブロックに設定するクッション回路のクッション時間を短くすることにより、電流制御指令の長さが不要に長くなることを防止でき、一の系統安定化装置により短時間で迅速な変動補償を行うことができ、直流充電部の過放電を防止することができる。
According to the present invention, in a system system including one distribution stabilization device with a short charge / discharge time and another distribution stabilization device with a long charge / discharge time in a distribution system, a plurality of system stabilization devices are operated. Can also suppress the mutual interference operation.
In addition, when one system stabilization device is operated independently, the cushion control circuit set in the fluctuation detection block can be shortened to prevent the current control command from becoming unnecessarily long. The stabilization device can perform quick fluctuation compensation in a short time, and can prevent overdischarge of the DC charging unit.
以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on examples.
図1は、本発明の実施例1に係る変動検出ブロック200cを示す。この変動検出ブロック200cは、電気二重層キャパシタを直流充電部とする系統安定化装置20−1の制御部21−1(図7参照)に組み込んだ、第1〜第4の変動検出ブロック105,106,123,124(図5参照)に適用するものである。
なお、鉛蓄電池を直流充電部とする系統安定化装置20−2の制御部21−2(図7参照)に組み込んだ、第1〜第4の変動検出ブロック105,106,123,124(図5参照)としては、図9に示す変動検出ブロック200bをそのまま使用する。
FIG. 1 shows a
In addition, the 1st-4th fluctuation | variation detection block 105,106,123,124 (FIG. 7) incorporated in the control part 21-2 (refer FIG. 7) of the system stabilization apparatus 20-2 which uses a lead acid battery as a direct current charging part. 5), the
本実施例は、図7に示すように、電気二重層キャパシタを直流充電部とするため充放電時間(変動補償時間)が短い系統安定化装置20−1と、鉛蓄電池を直流充電部とする充放電時間(変動補償時間)が長い系統安定化装置20−2を用いて、マイクログリッドの系統安定化制御を行うことを前提としたものである。 In the present embodiment, as shown in FIG. 7, in order to use the electric double layer capacitor as the DC charging unit, the system stabilizing device 20-1 with a short charge / discharge time (variation compensation time) and the lead storage battery as the DC charging unit are used. This is based on the premise that system stabilization control of the microgrid is performed using the system stabilization device 20-2 having a long charge / discharge time (variation compensation time).
<実施例1の変動検出ブロックの全体的説明>
実施例1に係る変動検出ブロック200cは、図8に示す変動検出ブロック200aに、単独運転判定部300とクッション時間変更部400を追加すると共に、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*を、クッション時間変更部400により変更できるようにしたものである。
そこで以下では、図8に示す変動検出ブロック200aと同一機能を果たす部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、実施例1に独得な部分を中心に説明をする。
<Overall Description of Variation Detection Block of
The
Therefore, in the following description, the same reference numerals are given to the portions having the same functions as those of the
単独運転判定部300は、出力スイッチ205から出力される電流指令Irefd1を基に、電気二重層キャパシタを直流充電部とする系統安定化装置20−1が単独運転しているか否かを判定する。
この単独運転判定部300の詳細構成及び動作は後述するが、単独運転判定部300は、次のようにして単独運転がされているか協調運転がされているかを判定する。
Based on the current command Irefd1 output from the
Although the detailed configuration and operation of the isolated
(1)電流指令Irefd1が正の値になっているときには、電流指令Irefd1の傾きΔIrefd1が、
0>ΔIrefd1>−1/2T4
となっており、且つ、
Irefd1>0.1p.u.
になっている場合に、系統安定化装置20−1が単独運転していると判定する。
なおT4は、電気二重層キャパシタを直流充電部とする系統安定化装置20−1による充放電時間(変動補償時間)として設定した時間である。
(1) When the current command Irefd1 is a positive value, the slope ΔIrefd1 of the current command Irefd1 is
0>ΔIrefd1> −1 / 2T4
And
Irefd1> 0.1 p. u.
When it becomes, it determines with the system stabilization apparatus 20-1 operating independently.
T4 is the time set as the charge / discharge time (variation compensation time) by the system stabilizing device 20-1 using the electric double layer capacitor as the DC charging unit.
(2)電流指令Irefd1が負の値になっているときには、電流指令Irefd1の傾きΔIrefd1が、
0<ΔIrefd1<1/2T4
となっており、且つ、
Irefd1<−0.1p.u.
になっている場合に、系統安定化装置20−1が単独運転していると判定する。
(2) When the current command Irefd1 is a negative value, the slope ΔIrefd1 of the current command Irefd1 is
0 <ΔIrefd1 <1 / 2T4
And
Irefd1 <-0.1 p. u.
When it becomes, it determines with the system stabilization apparatus 20-1 operating independently.
(3)電流指令Irefd1の絶対値が0.1p.u.未満になったら、系統安定化装置20−1の単独運転は行われておらず、系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2による協調運転が行われていると判断する。 (3) The absolute value of the current command Irefd1 is 0.1 p. u. If it becomes less than, it will be judged that the independent operation | movement of the system stabilization apparatus 20-1 is not performed, but the cooperative operation by the system stabilization apparatus 20-1 and the system stabilization apparatus 20-2 is performed.
クッション時間変更部400は、単独運転判定部300により系統安定化装置20−1が単独運転していると判定されたときには、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4/Gとする。
なおGは増幅器203に設定したゲインであり、G>1となっている。
また、クッション時間変更部400は、単独運転判定部300により系統安定化装置20−1,20−2が協調運転していると判定されたときには、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4とする。
The cushion
G is a gain set in the
Also, the cushion
このように、単独運転していると判定されたときに、クッション時間変更部400によりクッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4/Gと小さくすることにより、系統安定化装置20−1が単独運転していても、変動補償時間を長くすることなく、最適な系統安定化制御(変動補償動作)を行うことができる。
As described above, when it is determined that the vehicle is operating independently, the cushion
更に詳述すると、電流指令Irefd1の最適な傾きは、Irefd1の値が正の値になっているときには、その傾きΔIrefd1は、図10(g)に示すように−1/T4であり、Irefd1の値が負の値になっているときには、その傾きΔIrefd1は1/T4である。
単独運転の際に、従来と同様にクッション時間T4*がT4のままであったとすると、Irefd1の値が正の値になっているときには、その傾きΔIrefd1は、図11(g)に示すように−1/(G×T4)であり、Irefd1の値が負の値になっているときには、その傾きΔIrefd1は、1/(G×T4)であり、適正値の1/G倍になる。
More specifically, when the value of Irefd1 is a positive value, the optimum inclination of the current command Irefd1 is −1 / T4 as shown in FIG. When the value is a negative value, the slope ΔIrefd1 is 1 / T4.
Assuming that the cushion time T4 * remains T4 as in the prior art during the independent operation, when the value of Irefd1 is a positive value, the slope ΔIrefd1 is as shown in FIG. 11 (g). When −I / (G × T4) and the value of Irefd1 is a negative value, the slope ΔIrefd1 is 1 / (G × T4), which is 1 / G times the appropriate value.
本実施例1では、単独運転の際には、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4/Gと小さくすることにより、電流指令Irefd1の傾きΔIrefd1を、Irefd1の値が正の値のときには最適値である−1/T4に、Irefd1の値が負の値のときには最適値である1/T4にすることができる。
In the first embodiment, during the single operation, the slope ΔIrefd1 of the current command Irefd1 is set to be positive by reducing the cushion time T4 * set in the
このため、単独運転をしていても、電流指令Irefd1の傾きΔIrefd1を最適値である−1/T4または1/T4にして、電流指令Irefd1が出力される時間をT4と短くすること、つまり、系統安定化装置20−1による変動補償時間をT4にすることができる。
このように、系統安定化装置20−1による変動補償時間をT4にすることができるため、変動補償時間が延びる現象を回避することができ、電気二重層キャパシタ23−1の過放電を防止しつつ、系統安定化装置20−1により最適な系統安定化制御(変動補償)動作を行うことができる。
For this reason, even if the single operation is performed, the inclination ΔIrefd1 of the current command Irefd1 is set to the optimum value −1 / T4 or 1 / T4, and the time during which the current command Irefd1 is output is shortened to T4. The variation compensation time by the system stabilizing device 20-1 can be set to T4.
Thus, since the fluctuation compensation time by the system stabilizing device 20-1 can be set to T4, the phenomenon that the fluctuation compensation time is extended can be avoided, and overdischarge of the electric double layer capacitor 23-1 can be prevented. However, an optimal system stabilization control (variation compensation) operation can be performed by the system stabilization device 20-1.
一方、クッション時間変更部400は、単独運転判定部300により系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2とが協調運転していると判定されたときには、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4とする。
On the other hand, when the independent
このように、協調運転していると判定されたときに、クッション時間変更部400によりクッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*を、図8に示す従来と同様にT4とすることにより、図8,図9に示す従来技術と同様に、協調運転時に両系統安定化装置20−1,20−2間で情報のやりとりをすることなく、且つ、各系統安定化装置20−1,20−2の出力電流を監視することなく、系統安定化装置20−1と系統安定化装置20−2の干渉を完全に防止しつつ、最適な系統安定化制御(変動補償動作)を行うことができる。
As described above, when it is determined that the cooperative operation is performed, the cushion time T4 * set in the
<単独運転判定部の詳細説明>
ここで、単独運転判定部300の詳細について説明する。
単独運転判定部300は、第1の単独運転判定回路310と、第2の単独運転判定回路320と、絶対値判定回路330と、OR回路331と、フリップフロップ回路332とで構成されている。
<Detailed description of isolated operation determination unit>
Here, details of the isolated
The isolated
第1の単独運転判定回路310は、微分回路311と、傾き範囲判定回路312と、値判定回路313と、AND回路314により構成されている。
第1の単独運転判定回路310は、電流指令Irefd1が正の値になっているときに、系統安定化装置20−1が単独運転されているか否かを判定するものである。
The first isolated
The first isolated
即ち、微分回路311は、電流指令Irefd1を微分してその傾きΔIrefd1を求める。
傾き範囲判定回路312は、0>ΔIrefd1>−1/2T4の関係が成り立つか否かを判定し、この関係が成り立つときにハイレベル信号Hを出力する。
値判定回路313は、Irefd1>0.1p.u.の関係が成り立つか否かを判定し、この関係が成り立つときにハイレベル信号Hを出力する。
AND回路314は、傾き範囲判定回路312と値判定回路313から共にハイレベル信号Hが出力されたときに、ハイレベル信号Hを出力する。
That is, the differentiating
The inclination
The
The AND
AND回路314からハイレベル信号Hが出力されたとき、つまり、0>ΔIrefd1>−1/2T4の関係と、Irefd1>0.1p.u.の関係が成り立ったときには、電流指令Irefd1が正の値になっているときにおいて、系統安定化装置20−1が単独運転されていると判断している。
このように、両関係が成立したときに単独運転がされていると判断できる理由は、後述する。
When the high level signal H is output from the AND
As described above, the reason why it can be determined that the single operation is performed when both the relations are established will be described later.
第2の単独運転判定回路320は、微分回路321と、傾き範囲判定回路322と、値判定回路323と、AND回路324により構成されている。
The second isolated
第2の単独運転判定回路320は、電流指令Irefd1が負の値になっているときに、系統安定化装置20−1が単独運転されているか否かを判定するものである。
The second isolated
即ち、微分回路321は、電流指令Irefd1を微分してその傾きΔIrefd1を求める。
傾き範囲判定回路322は、0<ΔIrefd1<1/2T4の関係が成り立つか否かを判定し、この関係が成り立つときにハイレベル信号Hを出力する。
値判定回路323は、Irefd1<−0.1p.u.の関係が成り立つか否かを判定し、この関係が成り立つときにハイレベル信号Hを出力する。
AND回路324は、傾き範囲判定回路322と値判定回路323から共にハイレベル信号Hが出力されたときに、ハイレベル信号Hを出力する。
That is, the differentiating
The inclination
The
The AND
AND回路324からハイレベル信号Hが出力されたとき、つまり、0<ΔIrefd1<1/2T4の関係と、Irefd<−0.1p.u.の関係が成り立ったときには、電流指令Irefd1が負の値になっているときにおいて、系統安定化装置20−1が単独運転されていると判断している。
このように、両関係が成立したときに単独運転がされていると判断できる理由は、後述する。
When the high level signal H is output from the AND
As described above, the reason why it can be determined that the single operation is performed when both the relations are established will be described later.
OR回路331は、単独運転判定回路310と単独運転判定回路320の少なくとも一方がハイレベル信号Hを出力したとき、つまり、単独運転判定回路310と単独運転判定回路320の少なくとも一方により系統安定化装置20−1が単独運転していると判断したときに、ハイレベル信号Hを出力する。
The OR
フリップフロップ回路332は、その入力端子SにOR回路331からハイレベル信号Hが入力されると、その出力端子Qからハイレベル信号Hである単独運転判定信号Xを継続して出力する。
なお、フリップフロップ回路332は、その入力端子Sにハイレベル信号Hが一旦入力されると、その後に入力端子Sにハイレベル信号Hが入力されなくなっても、単独運転判定信号Xを継続して出力する。
そして、フリップフロップ回路332は、リセット端子Rにハイレベル信号Hが入力されるとリセット状態となり、単独運転判定信号Xの出力を停止する。
When the high level signal H is input from the
Note that once the high level signal H is input to the input terminal S, the flip-
Then, when the high level signal H is input to the reset terminal R, the flip-
絶対値判定回路330は、系統電流Irefd1の絶対値が0.1p.u.未満になるとハイレベル信号Hを出力する。絶対値判定回路330からハイレベル信号Hが出力されると、フリップフロップ回路332はリセットされ、単独運転判定信号Xの出力を停止する。
The absolute
クッション時間変更部400は、単独運転判定部300のフリップフロップ回路332から単独運転判定信号Xが出力されると、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4/Gとし、単独運転判定部300のフリップフロップ回路332から単独運転判定信号Xが出力されなくなると、クッション回路220のリミッタ221に設定するクッション時間T4*をT4に戻す。
When the single operation determination signal X is output from the flip-
<判定条件等の説明>
次に、第1の単独運転判定回路310において、
傾き範囲判定回路312により、0>ΔIrefd1>−1/2T4の関係(第1の関係)が成立したことを判定し、且つ、
値判定回路313により、Irefd1>0.1p.u.の関係(第2の関係)が成立したことを判定したときに、
系統安定化装置20−1の単独運転がされていると判断できる理由を説明する。
<Explanation of judgment conditions>
Next, in the first isolated
The inclination
By the
The reason why it can be determined that the system stabilizing device 20-1 is operating independently will be described.
Irefd1>0.1p.u.の関係(第2の関係)が成立したことにより、電流指令Irefd1が正の値になっていると判定する。 Irefd1> 0.1 p. u. When the relationship (second relationship) is established, it is determined that the current command Irefd1 has a positive value.
電流指令Irefd1が正の値になっているときにその値が零に近づいていくときの傾きΔIrefd1は、図10(g)に示すように−1/T4が適正な値である。しかし従来では、単独運転をすると傾きの値は、図11(g)に示すように、−1/GT4になる。
したがって、第1の関係では、傾きΔIrefd1の一方の閾値を−1/2T4としている。また傾きΔIrefd1が+の時はまだ負荷が変動している最中であると考え、単独運転の判断条件から除外するために、傾きΔIrefd1の他方の閾値を0としている。
As shown in FIG. 10G, −1 / T4 is an appropriate value for the slope ΔIrefd1 when the current command Irefd1 is a positive value and the value approaches zero. However, conventionally, when the single operation is performed, the value of the inclination is −1 / GT4 as shown in FIG.
Therefore, in the first relationship, one threshold value of the slope ΔIrefd1 is set to −1 / 2T4. Further, when the slope ΔIrefd1 is +, it is considered that the load is still fluctuating, and the other threshold value of the slope ΔIrefd1 is set to 0 in order to exclude it from the determination condition of the isolated operation.
第1の関係において「傾きΔIrefd1の他方の閾値を0としている」理由を更に説明する。
図10や図11の説明では、負荷が投入されて負荷電流がステップ的に増加した場合を示している。しかし、実際には負荷電流がある程度の時間をかけてゆっくりと増加する場合も考えられる。この負荷電流の増加時間が系統安定化装置20−1の変動補償時間よりも短い場合では、系統安定化装置20−1は負荷電流の増加に追従して自身の出力電流を増加させ、負荷電流の増加が止まったら自身の出力電流を減少させる、という動作をしなければならない。この動作は単独運転でも協調運転でも同じである。
The reason why “the other threshold value of the inclination ΔIrefd1 is 0” in the first relationship will be further described.
In the description of FIG. 10 and FIG. 11, a case where a load is applied and the load current increases stepwise is shown. However, in practice, the load current may increase slowly over a certain period of time. When the increase time of the load current is shorter than the fluctuation compensation time of the system stabilization device 20-1, the system stabilization device 20-1 increases its output current following the increase in the load current, and the load current is increased. When the increase in power stops, it must operate to reduce its own output current. This operation is the same in both independent operation and cooperative operation.
この動作を実現させるために「傾きが+の時はまだ負荷が変動している最中であると考え、単独運転の判断条件から除外する」機能、即ち、判定条件として「0>ΔIrefd1」を組み込んでいる。負荷電流が増加している最中は電流指令Irefd1も増加し傾きが+となるので、この時は単独運転ではないと判断している。 In order to realize this operation, a function of “excluding from the judgment condition of isolated operation considering that the load is still fluctuating when the slope is +”, that is, “0> ΔIrefd1” as the judgment condition Incorporated. While the load current is increasing, the current command Irefd1 is also increased and the slope becomes +, and at this time, it is determined that the operation is not an independent operation.
なお仮に、判定条件を「ΔIrefd1>−1/2T4」だけにすると、ある程度時間のかかる(変動補償時間T4よりも短い)負荷変動の発生により、単独運転判定部300が動作してしまう。そのため、系統安定化装置20−2との協調運転中でも、ある程度時間のかかる(変動補償時間T4よりも短い)負荷の変動が発生するだけで単独運転であると誤検出してしまい、協調運転動作がおかしくなってしまう。
このため第1の関係において、判定条件を「0>ΔIrefd1>−1/2T4」としているのである
If the determination condition is only “ΔIrefd1> −1 / 2T4”, the isolated
Therefore, in the first relationship, the determination condition is “0>ΔIrefd1> −1 / 2T4”.
次に、第2の単独運転判定回路320において、上記の第1の関係と、上記の第2の関係と同様な判定条件を、電流指令Irefd1が負のときの判定条件に適用できるようにするために、
傾き範囲判定回路322により、0<ΔIrefd1<1/2T4の関係(第3の関係)が成立したことを判定し、且つ、
値判定回路323は、Irefd1<−0.1p.u.の関係(第4の関係)が成立したことを判定したときに、
系統安定化装置20−1の単独運転がされていると判断するようにしている。
Next, in the second isolated
The inclination
The
It is determined that the system stabilizing device 20-1 is operating independently.
また絶対値判定回路330により系統電流Irefd1の絶対値が0.1未満になるとハイレベル信号Hを出力して、フリップフロップ回路332をリセットし、単独運転判定信号Xの出力を停止して、クッション時間変更部400によりクッション時間T4*をT4/GからT4に戻す理由を説明する。
When the absolute value of the system current Irefd1 becomes less than 0.1 by the absolute
この動作はリセット条件であり、電流指令Irefd1の値が零に近づいたことで変動補償が終了したと判断しクッション時間T4*をT4に戻している。判定は、小さな負荷変動が連続して発生している場合など、完全に電流指令Irefd1が零にならないことを考慮して幅をもたせている。
この方法では、負荷変動が発生するたびに単独運転の検出を行うことになる。しかし、変動検出のたびに検出を行うことにより、系統安定化装置20−2が復帰した場合でも系統安定化装置20−1を停止して手動でリセットをかける必要がなくなり、すぐに協調運転を行うことができるようになる、という利点がある。
This operation is a reset condition, and it is determined that the compensation for fluctuation has ended because the value of the current command Irefd1 approaches zero, and the cushion time T4 * is returned to T4. The determination is made in consideration of the fact that the current command Irefd1 does not become zero completely, such as when small load fluctuations occur continuously.
In this method, the isolated operation is detected every time a load change occurs. However, by detecting each time a change is detected, even when the system stabilization device 20-2 is restored, it is not necessary to stop the system stabilization device 20-1 and manually reset it. There is an advantage that it can be done.
次にフリップフロップ回路332について説明する。このフリップフロップ回路332は、SR型のフリップフロップ回路である。S=0,R=0ではQ=0である。S=1を入力するとQ=1となるが、ここでS=0に戻してもQ=1のまま保持される。R=1を入力するとリセットされて、Q=0に戻る。
Next, the flip-
本実施例では、負荷増加時の電流指令Irefd1の傾きは、適正な値が−1/T4、単独運転により異常な値になると約−1/GT4となることを考慮して、この異常な傾きを検出してクッション時間T4*をT4/Gに修正している。
しかし、クッション時間T4*をT4/Gに修正すると、電流指令Irefd1の傾きは適正な値−1/T4に戻ってしまうため、クッション時間T4*を元の値であるT4に戻してしまおうとする。そうするとクッション時間T4*の値が振動を始めてしまう。これを防ぐために、フリップフロップ回路332を追加して、クッション時間T4*をT4/Gに固定しているのである。
In this embodiment, considering that the slope of the current command Irefd1 when the load increases is an appropriate value of −1 / T4 and about −1 / GT4 when an abnormal value is obtained due to independent operation, this abnormal slope is considered. Is detected and the cushion time T4 * is corrected to T4 / G.
However, when the cushion time T4 * is corrected to T4 / G, the slope of the current command Irefd1 returns to an appropriate value -1 / T4, so the cushion time T4 * is returned to the original value T4 . . Then, the cushion time T4 * starts to vibrate. In order to prevent this, a flip-
図2は、本発明の実施例2に係る変動検出ブロック200dを示す。この変動検出ブロック200dは、実施例1の変動検出ブロック200cを改良したものである。
このため以降では、実施例1と同一機能を果たす部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、実施例2に独得な部分を中心に説明をする。
FIG. 2 shows a
For this reason, hereinafter, the same reference numerals are given to the portions having the same functions as those in the first embodiment, and the redundant description will be omitted, and the second embodiment will be described focusing on the unique portions.
実施例2の変動検出ブロック200dは、ノイズによる誤動作を防止するため、実施例1を改良したものである。
実施例2では、ローパスフィルタ401と、50Hzで信号サンプリングを行うサンプリング回路402を介して、電流指令Irefd1を、単独運転判定部300aに取り込んでいる。
単独運転判定部300aは、50Hzの周波数で単独運転の判定処理を行うようになっている。このように判定処理周波数を低周波数とすることができるため、演算負担を軽減することができる。
なお電源周波数は、本例では、50Hzである。
The
In the second embodiment, the current command Irefd1 is taken into the isolated
The isolated
The power supply frequency is 50 Hz in this example.
単独運転判定部300aの単独運転判定回路310aでは、遅延回路315と減算器316により傾き演算機能を実現している。つまり現在のサンプリング信号から1周期前のサンプリング信号を減算することにより、電流指令Irefd1の傾きΔIrefd1を演算している。
同様に、単独運転判定部300aの単独運転判定回路310bでは、遅延回路325と減算器326により傾き演算機能を実現している。つまり現在のサンプリング信号から1周期前のサンプリング信号を減算することにより、電流指令Irefd1の傾きΔIrefd1を演算している。
In the single
Similarly, in the isolated operation determination circuit 310b of the isolated
更に、単独運転判定部300aでは、OR回路331の信号を、タイマ回路333を介して、フリップフロップ回路332の入力端子Sに送っている。
タイマ回路333は、OR回路331から出力されるハイレベル信号Hが、予め設定した設定時間以上継続したときに、このハイレベル信号Hをフリップフロップ回路332に送るようにしている。
Further, the isolated
The
他の部分の構成は、図1に示す実施例1と同様である。 The configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
実施例1では単独運転の判定に微分演算を使用しているため、単独運転判定演算を、電流指令演算と同じ周期(約20μs〜100μs)で行う必要がある。また、微分演算を適用するとノイズの影響を受けやすくなってしまうという問題がある。
この対策としては、微分結果(傾き)をある周期で積分して平均値を求め、その傾きの平均値を使って単独運転の判定を行う手法が考えられる。ここではある周期を電源周期と同じ50Hzとした。
Since the differential operation is used for the determination of the isolated operation in the first embodiment, it is necessary to perform the isolated operation determination operation in the same cycle (about 20 μs to 100 μs) as the current command calculation. In addition, there is a problem that application of differential operation is likely to be affected by noise.
As a countermeasure, a method is considered in which an average value is obtained by integrating the differential result (slope) in a certain cycle, and the independent operation is determined using the average value of the slope. Here, a certain period is set to 50 Hz which is the same as the power supply period.
ここで、平均は期間を限定した積分と等価であると考えると、傾きの平均値を求めることは、微分したものを積分することになるため、「ある周期でサンプリングしてその差から傾きを求める」と簡略化することができる。そこで実施例2では、サンプリング回路402で電流指令Irefd1を取り込み、遅延回路315,325と減算器316,326を用いて、電流指令Irefd1の傾きを求めている。
しかし、このままではサンプリングと同じタイミングでノイズが混入することが考えられるため、実施例2ではローパスフィルタ401を追加した。
Here, assuming that the average is equivalent to integration over a limited period, finding the average value of the slope means integrating the differentiated one. It can be simplified. Therefore, in the second embodiment, the current command Irefd1 is acquired by the
However, since it is conceivable that noise is mixed at the same timing as sampling, the low-
実施例2は実施例1と比べると、微分回路を使用せずにローパスフィルタ401を追加することによりノイズの影響を低減でき、更に、単独運転の判定を50Hz周期で行えばよくなり演算負荷を低減することができる。
Compared with the first embodiment, the second embodiment can reduce the influence of noise by adding a low-
また実施例2では、タイマ回路333を追加している。このタイマ回路333は、「予め設定した設定時間を越えてハイレベル信号Hが入力された場合にのみ、ハイレベル信号Hを出力する」動作を行う。
実施例2ではローパスフィルタ401を追加しているが、ローパスフィルタ401でも除去しきれないほどの大きなノイズが入力された場合は、誤動作をしてしまう可能性がある。
そこで、タイマ回路333を追加してこの問題を解決している。タイマ回路333を備えたことにより、設定時間内に1,2回のノイズが混入したとしても、単独運転が行われていると誤判定することがなくなる。
In the second embodiment, a
Although the low-
Therefore, the
1 電力系統
2 遮断器
10 配電系統
11 分散電源
12 負荷
20,20−1,20−2 系統安定化装置
21,21−1,21−2 制御部
22,22−1,22−2 電力変換器
23,23−1,23−2 直流充電部
24,26,26−1,26−2 電流検出器
25,25−1,25−2 電圧検出器
105,106,123,124,200a〜200d 変動検出ブロック
201 ローパスフィルタ
202 減算器
203 増幅器
204 減算器
205 出力スイッチ
210,220 クッション回路
211,221 リミッタ
212,222 遅延回路
213,223 減算器
214,224 加算器
300 単独運転判定部
310,320 単独運転判定回路
311,321 微分回路
312,322 傾き範囲判定回路
313,323 値判定回路
314,324 AND回路
315,325 遅延回路
316,326 減算器
330 絶対値判定回路
331 OR回路
332 フリップフロップ回路
333 タイマ回路
400 クッション時間変更部
401 ローパスフィルタ
402 サンプリング回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記系統安定化装置は、制御部と、前記制御部から送られてくるゲート信号に応じて順変換動作と逆変換動作をする電力変換器を有し、
前記制御部は、
前記電力系統が正常であるときには、前記電力系統から前記配電系統に流入する系統電流から系統電流の有効分と系統電流の無効分を求め、第1の変動検出ブロックにより前記系統電流の有効分に含まれる変動分を求めてこの変動分を有効分の電流指令とし、第2の変動検出ブロックにより前記系統電流の無効分に含まれる変動分を求めてこの変動分を無効分の電流指令とし、更に、前記電力変換器が入出力する変換器電流から変換器電流の有効分と変換器電流の無効分を求め、前記有効分の電流指令と前記変換器電流の有効分との偏差である有効分の電流偏差を零とし、且つ、前記無効分の電流指令と前記変換器電流の無効分との偏差である無効分の電流偏差を零とするゲート信号を出力し、
前記電力系統に異常が発生したときには、前記配電系統の系統電圧から系統電圧の周波数を示す周波数信号と系統電圧の振幅を示す振幅信号を求め、第3の変動検出ブロックにより前記周波数信号に含まれる変動分を求めてこの変動分を有効分の電流指令とし、第4の変動検出ブロックにより前記振幅信号に含まれる変動分を求めてこの変動分を無効分の電流指令とし、更に、前記電力変換器が入出力する変換器電流から変換器電流の有効分と変換器電流の無効分を求め、前記有効分の電流指令と前記変換器電流の有効分との偏差である有効分の電流偏差を零とし、且つ、前記無効分の電流指令と前記変換器電流の無効分との偏差である無効分の電流偏差を零とするゲート信号を出力し、
しかも、前記一の系統安定化装置の第1から第4の変動検出ブロックは、
ノイズ除去を目的として決定した時定数が設定されているローパスフィルタ(201)と、
前記ローパスフィルタ(201)の出力信号が入力され、第1のクッション時間が設定されており、入力信号の値に変化が生じたときに単位時間当たりの信号変化値を第1のクッション時間の長さに応じて緩やかにして信号を出力する第1のクッション回路(210)と、
前記ローパスフィルタ(201)の出力信号から前記クッション回路(210)の出力信号を減算して電流指令(Irefd0)を出力する減算器(202)と、
前記減算器(202)から出力された電流指令(Irefd0)を増幅して増幅した電流指令(Irefd00)を出力する増幅器(203)と、
前記増幅器(203)の出力信号が入力され、第1のクッション時間より長く且つ設定時間が可変な第2のクッション時間が設定されており、入力信号の値に変化が生じたときに単位時間当たりの信号変化値を第2のクッション時間の長さに応じて緩やかにして信号を出力する第2のクッション回路(220)と、
前記電流指令(Irefd00)から前記クッション回路(220)の出力信号を減算して第1の電流指令(Irefd1)を出力する減算器(204)と、
前記減算器(204)から出力される第1の電流指令(Irefd1)と、第2のクッション回路(220)の出力信号である第2の電流指令(Irefd2)の何れかを選択して出力する出力スイッチ(205)と、
前記第1の電流指令(Irefd1)の傾きと大きさを基に、一の系統安定化装置が単独運転しているか否かを判定する単独運転判定部と、
前記単独運転判定部により一の系統安定化装置が単独運転していると判断されたときには、前記第2のクッション時間を予め決めた短い時間に設定し、前記単独運転判定部により一の系統安定化装置が単独運転していないと判断されたときには、前記第2のクッション時間を予め決めた長い時間に設定するクッション時間変更部と、
を有することを特徴とする系統安定化装置。 When the power system is normal, the system is connected to the power system. When an abnormality occurs in the power system, the system is disconnected from the power system, and a plurality of system stabilization devices are connected to the power distribution system to which the distributed power source and the load are connected. In a system system in which the charge / discharge time of one system stabilization device is shorter than the charge / discharge time of another system stabilization device,
The system stabilizing device includes a control unit and a power converter that performs a forward conversion operation and an inverse conversion operation according to a gate signal transmitted from the control unit,
The controller is
When the power system is normal, an effective part of the system current and an ineffective part of the system current are obtained from the system current flowing into the distribution system from the power system, and the effective part of the system current is obtained by the first fluctuation detection block. The variation included is determined as an effective current command, and the variation included in the invalid portion of the grid current is determined by the second variation detection block, and the variation is defined as an invalid current command. Further, an effective part of the converter current and an ineffective part of the converter current are obtained from the converter current input and output by the power converter, and an effective value which is a deviation between the effective current command and the effective part of the converter current is obtained. Output a gate signal with zero current deviation of zero and zero current deviation of the invalid part, which is a deviation between the current command of the invalid part and the invalid part of the converter current,
When an abnormality occurs in the power system, a frequency signal indicating the frequency of the system voltage and an amplitude signal indicating the amplitude of the system voltage are obtained from the system voltage of the distribution system, and are included in the frequency signal by a third fluctuation detection block A variation is obtained, and the variation is used as an effective current command. A variation included in the amplitude signal is obtained by a fourth variation detection block, and the variation is used as an invalid current command. Further, the power conversion The effective part of the converter current and the invalid part of the converter current are obtained from the converter current input and output by the converter, and the current deviation of the effective part which is the deviation between the current command of the effective part and the effective part of the converter current is obtained. A gate signal is set to zero, and the current deviation of the reactive part, which is a deviation between the current command of the reactive part and the invalid part of the converter current, is set to zero,
In addition, the first to fourth fluctuation detection blocks of the one system stabilizing device are:
A low-pass filter (201) with a time constant determined for the purpose of noise removal;
When the output signal of the low-pass filter (201) is input and the first cushion time is set, and the value of the input signal changes, the signal change value per unit time is set to the length of the first cushion time. A first cushion circuit (210) that outputs a signal gently according to the length;
A subtractor (202) for subtracting the output signal of the cushion circuit (210) from the output signal of the low-pass filter (201) and outputting a current command (Irefd0);
An amplifier (203) for amplifying the current command (Irefd0) output from the subtractor (202) and outputting the amplified current command (Irefd00);
When the output signal of the amplifier (203) is input, a second cushion time that is longer than the first cushion time and variable in setting time is set, and when a change occurs in the value of the input signal, per unit time A second cushion circuit (220) for gradually outputting a signal change value according to the length of the second cushion time and outputting a signal;
A subtractor (204) for subtracting the output signal of the cushion circuit (220) from the current command (Irefd00) and outputting a first current command (Irefd1);
Either the first current command (Irefd1) output from the subtracter (204) or the second current command (Irefd2) which is the output signal of the second cushion circuit (220) is selected and output. Output switch (205),
An independent operation determination unit that determines whether one system stabilization device is operating independently based on the slope and magnitude of the first current command (Irefd1);
When the single operation determination unit determines that one system stabilization device is operating independently, the second cushion time is set to a predetermined short time, and the single operation determination unit sets one system stabilization. A cushion time changing unit that sets the second cushion time to a predetermined long time when it is determined that the control device is not operating alone;
A system stabilizing device characterized by comprising:
前記単独運転判定部は、
前記第1の電流指令(Irefd1)が予め決めた正の値を越え、しかも、第1の電流指令(Irefd1)の傾きが、零未満で且つ予め決めた負の値を越える場合に判定信号を出力する第1の単独運転判定回路と、
前記第1の電流指令(Irefd1)が予め決めた負の値未満で、しかも、第1の電流指令(Irefd1)の傾きが、零を越え且つ予め決めた正の値未満である場合に判定信号を出力する第2の単独運転判定回路と、
前記第1の電流指令(Irefd1)が予め決めた正の値未満である場合に判定信号を出力する絶対値判定回路と、
第1の単独運転判定回路と第2の単独運転判定回路の少なくとも一方から判定信号が一旦出力されると前記絶対値判定回路から判定信号が出力されるまでは、単独運転であると判定し、
前記絶対値判定回路から判定信号が出力されると単独運転ではないと判定することを特徴とする系統安定化装置。 In the system stabilization device according to claim 1,
The islanding determination unit
When the first current command (Irefd1) exceeds a predetermined positive value and the slope of the first current command (Irefd1) is less than zero and exceeds a predetermined negative value, a determination signal is output. A first isolated operation determination circuit for outputting;
Determination signal when the first current command (Irefd1) is less than a predetermined negative value and the slope of the first current command (Irefd1) is greater than zero and less than a predetermined positive value A second islanding operation determination circuit that outputs
An absolute value determination circuit that outputs a determination signal when the first current command (Irefd1) is less than a predetermined positive value;
When a determination signal is once output from at least one of the first isolated operation determination circuit and the second isolated operation determination circuit, it is determined that the operation is independent until the determination signal is output from the absolute value determination circuit,
A system stabilization apparatus, wherein when a determination signal is output from the absolute value determination circuit, it is determined that it is not an independent operation.
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