JP2005094897A - Single operation prevention device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は商用電力系統に連系する分散電源設備が連系遮断となった場合に単独運転状態となることを防止する単独運転防止装置に関する。 The present invention relates to an isolated operation preventing device that prevents an isolated operation state when a distributed power supply facility connected to a commercial power system is disconnected.
図7は単独運転を説明する概要図であり、これによって説明する。図7において1は商用電力系統、2は変圧器2次遮断器、3A,3Bは系統側負荷、3Cは構内負荷、4は変電所母線、5は送電線、6は連系点遮断器、7は受電遮断器、8は分散型電源である。 FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the single operation, which will be described. In FIG. 7, 1 is a commercial power system, 2 is a transformer secondary circuit breaker, 3A and 3B are system side loads, 3C is a premise load, 4 is a substation bus, 5 is a transmission line, 6 is a connection point circuit breaker, 7 is a power receiving breaker, and 8 is a distributed power source.
上記構成において、系統が運転中であったとき、連系遮断器6が何らかの原因で開放したとすると、分散型電源8は負荷3B,3Cを負い、発電力と負荷とのバランスがとれてしまうと、分散型電源8はそのまま運転継続してしまう。
In the above configuration, when the
即ち、この状態がいわゆる単独運転である。この状態では送電線5は活線状態であるため、商用系統への系統並列に時間を要するほか、復旧に際して作業員に危険を伴い、また長時間継続すれば、地絡事故検出ができないため建造物に損傷を与える可能性もある。
That is, this state is a so-called single operation. In this state, the
ここで、連系遮断器6が開放する何らかの原因とは、送電線5に発生した異常により、送電線保護装置が動作して連系遮断器6を開放する場合のほか、運転員の操作による解放、機器の不具合による自然開放などである。
Here, some cause of the
従来このような単独運転を防止する装置は、分散電源を設置した場所で単独系統になったことを検出して、分散電源自ら停止するか、遮断器7などの開閉器を開放して、分散型電源から送電線5への電力の供給を停止する方法が採用されてきた。一例として分散電源が同期発電機の場合を図8に例示するが、その技術的内容は特許文献1に詳細な内容が記載されているので参照されたい。
しかし、分散電源側で自らの単独系統の検出は、必ずしも確実とは言えない。例えば特許文献1の場合では、このような装置を設けた分散型電源が、一つの送電線に複数接続されていた場合、相互干渉して単独系統が検出できないという可能性もある。この場合、単独運転が継続してしまう。
However, the detection of its own single system on the distributed power supply side is not necessarily reliable. For example, in the case of
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、系統側で単独運転を防止することの可能な単独運転防止装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an isolated operation preventing apparatus capable of preventing isolated operation on the system side.
本発明の請求項1に係る単独運転防止装置は、商用電力系統とひとつ以上の分散型電源設備とが遮断器を介して互いに連系母線に接続して並列運転し、線路遮断に際して前記分散型電源の単独運転を防止する単独運転防止装置において、線路の異状を線路の電圧あるいは電流あるいは周波数あるいはこれらの組み合わせによって検出する第1の手段と、前記第1の手段の検出が所定の時間継続したことを確認する第2の手段と、前記第2の手段の検出によって単独系統が発生したことを検出する第3の手段と、前記第3の手段の動作を確認して接地用開閉器を投入する第4の手段とを備えた。
The isolated operation prevention apparatus according to
本発明の請求項2に係る単独運転防止装置は、商用電力系統と一つ以上の分散型電源設備とが遮断器を介して互いに連系母線に接続して並列運転し、線路遮断に際して前記分散型電源の単独運転を防止する単独運転防止装置において、線路の異状を線路の電圧あるいは電流あるいは周波数あるいはこれらの組み合わせによって検出する第1の手段と、前記第1の手段の検出が所定の時間継続したことを確認する第2の手段と、前記第2の手段の検出によって単独系統が発生したことを検出する第3の手段と、前記第3の手段の検出後、所定の連系点遮断器を開放する第4の手段と、前記第4の手段の動作を確認して接地用開閉器を投入する第5の手段とを備えた。
The isolated operation prevention apparatus according to
本発明の請求項3に係る単独運転防止装置は、商用電力系統と一つ以上の分散型電源設備とが遮断器を介して互いに連系母線に接続して並列運転し、線路遮断に際して前記分散型電源の単独運転を防止する単独運転防止装置において、線路の遮断器が開放したことを検出する第1の手段と、前記第1の手段の検出後、線路の電圧ありを検出する第2の手段と、前記手段1と手段2の論理積条件が一定時間経過したことを検出する第3の手段と、前記第3の手段が確認された場合に単独系統発生を検出する第4の手段と、前記第4の手段の動作を確認し接地用開閉器を投入する第5の手段とを備えた。
The isolated operation prevention apparatus according to
本発明の請求項4に係る単独運転防止装置は、請求項1乃至請求項3において、接地用開閉器の投入後において、前記投入動作後の指定時間の検出を待って、前記接地用開閉器を開放する手段を備えた。
The isolated operation prevention apparatus according to
以上説明したように、本発明によれば何らかの原因で系統が単独運転となった場合、系統に接地を施して人工短絡を発生させ、運転が継続している発電機を速やかに解列に導くことができる。 As described above, according to the present invention, when a system is operated independently for some reason, the system is grounded to generate an artificial short circuit, and the generator that is continuously operated is quickly led to disconnection. be able to.
また、何らかの原因で系統が単独運転となった場合、電圧・電流・周波数の変化から本装置が保護範囲とする系統の連系点遮断器を開放することにより、単独系統の系統規模を縮小し、この保護範囲の系統に接地を施して人工短絡を発生させ、保護範囲の系統内で運転が継続している発電機を速やかに解列に導くことができる。 In addition, when the system becomes independent operation for some reason, the system scale of the single system is reduced by opening the interconnection breaker of the system that is protected by this device from the change in voltage, current, and frequency. The protection range system can be grounded to generate an artificial short circuit, and the generator operating continuously in the protection range system can be promptly led to disconnection.
また、何らかの原因で連系点遮断器が開放してしまった場合において、本装置が保護範囲とする系統の電圧がある状態が指定時間以上継続してしまった場合、単独運転が発生していると判断できるので、保護範囲の系統に接地を施して人工短絡を発生させ、保護範囲の系統内で運転が継続している発電機を速やかに解列に導くことができる。 In addition, when the connection point breaker is opened for some reason, if the voltage of the system that is the protection range of this device continues for more than the specified time, the isolated operation has occurred. Therefore, it is possible to ground the protection range system to generate an artificial short circuit, and to promptly disconnect the generator that continues to operate in the protection range system.
また、本装置の、指定時間経過後投入した接地用開閉器を開放する動作によって迅速な系統の再送電を可能とする。 In addition, the system can quickly re-transmit power by opening the grounding switch that is turned on after the specified time has elapsed.
本発明の基本的な考え方を説明する。例えば分散型電源を含む系統が事故など何らかの原因で単独運転状態となった場合を考える。
通常 発電機には、系統に短絡が発生したことを検出する目的で、あるいは自身の過負荷・逆潮流を検出する目的で過電流継電器が設置されており、系統に短絡事故が発生した場合はこれが動作して保護対象の発電機を停止させる。
The basic concept of the present invention will be described. For example, let us consider a case where a system including a distributed power source is in an isolated operation state for some reason such as an accident.
Normally, the generator is equipped with an overcurrent relay for the purpose of detecting the occurrence of a short circuit in the system or for the purpose of detecting its own overload / reverse power flow. This works to stop the generator to be protected.
またインバータ型発電機では、系統に短絡が発生すると著しい電圧低下が発生するため、素子保護のためにゲートブロック動作(以下GBと記す)をする。または転流失敗を起こして発電を停止する。しかし単独系統となった系統内において、事故が無いか地絡事故で地絡過電圧を検出する装置をもたない場合、系統内の線間電圧は変化しないため、系統内の需給バランスがとれれば単独運転が継続してしまう。 In addition, in the inverter type generator, when a short circuit occurs in the system, a significant voltage drop occurs, so a gate block operation (hereinafter referred to as GB) is performed to protect the element. Or, commutation failure occurs and power generation is stopped. However, in a single system, if there is no accident or there is no device to detect a ground fault overvoltage due to a ground fault, the line voltage in the system does not change, so if the supply and demand balance in the system is balanced Independent operation will continue.
つまり単独運転が継続していれば、連系点遮断器が開放しているにもかかわらず対象系統の電圧が無くならない。本装置はこれを検出することによって単独運転状態と判断し、ある所定の時限をもって当該系統に接続された接地用開閉器を投入するようにしている。 That is, if the isolated operation is continued, the voltage of the target system does not disappear even though the connection point breaker is open. By detecting this, the present apparatus determines that it is in an isolated operation state, and turns on a grounding switch connected to the system with a predetermined time period.
つまり系統に単独運転が発生すると、通常、分散型電源は各発電機側に設置された単独運転防止装置が動作して発電機を解列させるが、本装置は単独系統内に残された各発電機が自立的に解列していくのを待ち、所定の時間までに解列しきらなかったとき、即ち、当該系統の電圧がなくならなかったとき(例えば定格電圧の30%以上の電圧があるとき、電圧有りと判定)、当該系統に対して強制的に接地を施し、人工短絡させることによって、単独系統内の各発電機に設置された過電流継電器の動作を促し、またインバータのGB動作を促し、当該系統内発電機を解列に導く。 In other words, when a single operation occurs in the system, normally, the distributed power source operates the single operation prevention device installed on each generator side to disconnect the generator, but this device remains in each single system. Waiting for the generator to disconnect independently, and when it has not been disconnected by a predetermined time, that is, when the voltage of the system has not disappeared (for example, a voltage of 30% or more of the rated voltage) When there is a voltage, it is judged that there is voltage), forcibly grounding the relevant system and artificially shorting it facilitates the operation of the overcurrent relay installed in each generator in the single system, and Encourage GB operation and guide the generator in the system to disconnect.
当該連系点遮断器以外の遮断器開放によって、保護対象系統を含む系統が単独系統となってしまった場合、周波数変化あるいは電圧変化・電流変化によって単独運転状態を検出する。つまり、系統周波数の大きな変化、例えば基準周波数50Hzに対して±2Hz以上の変動があり、これが所定の時間以上継続した場合、単独系統と判断することができる。 When the system including the protection target system becomes a single system due to opening of the circuit breaker other than the connection point circuit breaker, the single operation state is detected by frequency change, voltage change / current change. That is, if there is a large change in the system frequency, for example, a fluctuation of ± 2 Hz or more with respect to the reference frequency of 50 Hz, and this continues for a predetermined time or more, it can be determined that the system is a single system.
また、インバータ型発電機は、力率1の定力率運転が一般的であるが、これらが単独運転となり需給バランスが取れなくなると、その影響は系統電圧に現れ、負荷が過剰なら系統電圧は低下し、不足なら系統電圧は上昇する。
そこで、例えば定格電圧の±20%以上の逸脱を所定の時間継続した場合、単独運転と判断することができる。
Inverter-type generators are generally operated at a constant power factor of
Therefore, for example, when a deviation of ± 20% or more of the rated voltage is continued for a predetermined time, it can be determined that the operation is independent.
また、連系遮断器を通過する電流・電圧から、連系点遮断器のインピーダンスローカス(脱調センター)の変化が所定の値、例えば四辺形特性の範囲内を通過した場合、系統に不安定が生じていると判断できる。本装置は、この様な状態を検出すると連系点遮断器を開放し、以降は先に述べた機能によって、保護対象としている当該系統に接地を施し、当該系統内発電機を速やかに解列に導く。 In addition, if the change in the impedance locus (step-out center) of the connection point breaker passes through a predetermined value, for example, within the range of the quadrilateral characteristics, from the current / voltage passing through the connection breaker, the system becomes unstable. Can be determined. When this device detects such a state, it opens the interconnection point breaker, and thereafter, using the functions described above, the system to be protected is grounded, and the generator in the system is quickly disconnected. Lead to.
以上の動作を実施した後、本装置は所定の時間経過を待って、投入した接地用開閉器を開放する。これはその後に施されるであろう再閉路リレーや、系統操作による送電のための準備を行うもので、停止した当該系統を速やかに充電するためのものである。 After carrying out the above operation, the apparatus waits for a predetermined time to open the grounded switch. This is for re-closing relay that will be performed after that and preparation for power transmission by system operation, and for charging the stopped system promptly.
図1は単独運転防止装置の実施の形態を説明する全体構成図であり、図1において100は単独運転防止装置本体で、入力部101と演算部102と、出力部103とからなる。そして入力部101には系統の電圧・電流・周波数情報と、遮断部(CB)の開閉情報とが入力される。演算部102での演算内容は前記各入力情報をもとに単独運転状態であるか否かを判定し、単独運転であると判定したとき接地用開閉器を強制的に投入し、指定時間後に開放する処理を行なうようにしたものである。
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an embodiment of an isolated operation preventing apparatus. In FIG. 1,
ここで本発明での単独運転判定の第1は、遮断器の開放がなされた後に、依然として線路側に所定の電圧が存在することを骨子とするものである。つまり系統からの電圧・電流・周波数情報とCB情報とを入力し、これらの各情報をもとに前記単独運転判定に関する一連の処理を行なってその判定結果を出力するものである。 Here, the first independent operation determination in the present invention is based on the fact that a predetermined voltage still exists on the line side after the circuit breaker is opened. That is, voltage / current / frequency information and CB information from the system are input, a series of processing relating to the islanding determination is performed based on each information, and the determination result is output.
図2は具体的な回路例を挙げて単独系統発生による処理内容を説明するものである。図2において、1は商用電力系統、2は連系遮断器、3は系統側負荷、4は変電所母線、5は送電線、6は連系点遮断器、7は受電遮断器、8は分散型電源である。又点線で囲まれた範囲は連系点遮断器(以後単に遮断器と言う)6が何らかの原因で遮断した場合の単独系統発生の範囲を示す。更に100は単独運転防止装置である。 FIG. 2 is a diagram for explaining processing contents by generation of a single system with a specific circuit example. In FIG. 2, 1 is a commercial power system, 2 is an interconnection breaker, 3 is a system load, 4 is a substation bus, 5 is a transmission line, 6 is an interconnection point breaker, 7 is a receiving breaker, and 8 is a receiving breaker. Distributed power source. A range surrounded by a dotted line indicates a range where a single system is generated when the interconnection breaker (hereinafter simply referred to as a breaker) 6 is broken for some reason. Further, 100 is an isolated operation prevention device.
図3(a)は処理内容を示すフローチャートである。今、遮断器6が何らかの原因で開放すると、なお、何らかの原因とは、送電線5に発生した異常により、送電線保護装置が動作して遮断器6を開放する場合のほか、運転員の操作による解放、機器の不具合による自然開放などであるが、ステップS31が遮断器開放を検出し、ステップS32へ移って線路電圧「有」を検出する。
FIG. 3A is a flowchart showing the processing contents. Now, when the
ステップS33では指定時間Aだけ経過したか否かを判定し、これがYesであれば単独運転判定装置100の演算部102はステップS34にて単独運転発生と判定し、出力部103はステップS35にて接地用開閉器(単独運転防止装置100内にある図示された接点を閉路させる)を強制的に投入する。
In step S33, it is determined whether or not the specified time A has elapsed. If this is Yes, the
これにより分散型電源の図示しない発電機保護装置が動作し、受電用遮断器7が動作して、分散型電源を解列する。又、インバータによる分散電源の場合は、電圧が無くなることで転流失敗により解列する。以上説明したように本実施の形態によれば単独運転発生を系統側の検出で防止できる。
As a result, a generator protection device (not shown) of the distributed power supply operates, and the
図3(b)は他の処理内容を示すフローチャートであり、本処理内容の特徴点は、ステップS36にある。つまり一旦接地用開閉器を強制投入した後、指定時間B経過後に前記接地用開閉器を開放するようにしたものである。この処理はその後に行なわれるであろう再閉路リレーや、系統操作による送電のための準備を行なうもので、停止した当該系統を速やかに充電するためのものである。 FIG. 3B is a flowchart showing other processing contents, and the feature point of the processing contents is in step S36. That is, once the grounding switch is forcibly turned on, the grounding switch is opened after a specified time B has elapsed. This process prepares for a reclosing relay that will be performed later and power transmission by system operation, and is for quickly charging the stopped system.
ここで本発明での単独運転判定の第2は、線路の異常を線路の電圧あるいは電流あるいは周波数あるいはこれらの組み合わせによって検出し、これが所定時間継続したことを確認したことにより単独系統発生と判定する。このとき本装置は、所定の連系遮断器を開放する。この動作後もし保護範囲の系統の電圧が無くならなければ先に説明した機能によって保護範囲単独運転と判定し、先の動作によって単独運転となった発電機を速やかに解列に導くことができる。 Here, the second of the independent operation determination in the present invention is that the abnormality of the line is detected by the voltage, current or frequency of the line or a combination thereof, and it is determined that the single system is generated by confirming that this has continued for a predetermined time. . At this time, this apparatus opens a predetermined interconnection breaker. If the voltage of the system in the protection range does not disappear after this operation, it is determined that the protection range is operated independently by the function described above, and the generator that has been operated independently by the previous operation can be quickly led to disconnection.
図4は他の実施の形態を説明する回路例であり、図2で説明した当該遮断器6以外の他の遮断器10の開放で単独系統が発生した場合を示す。この場合において単独系統発生による影響範囲は点線で囲まれた範囲である。なお、図4の符号は図2と同一部分は同一であるため、その説明は省略している。
FIG. 4 is a circuit example illustrating another embodiment, and shows a case where a single system is generated by opening the
今、遮断器10が何らかの原因で開放すると、商用系統が遮断されるため、点線で囲まれた範囲が単独運転になったとする。この場合、単独系統内で需要のアンバランスがあったり、単独系統内の発電機間で安定な運転ができずに動揺を生じた場合、本装置は遮断器6を流れる系統の電圧・電流・周波数の変化から単独運転と判定し、遮断器6を開放する。さらに、遮断器6の解放後、保護対象系統の単独運転が継続してしまうと、演算部102では遮断器開放を検出、線路電圧有り(分散型電源接続により)検出、所定時間経過、の一連の処理を経由して単独系統発生を認識し、接地用開閉器を強制的に投入する。その後の処理は図2と同様であり、又、接地用開閉器の開放も上記と同様である。本実施の形態によれば単独系統発生を系統側の検出によって防止できる。
Now, if the
図5は更に他の実施の形態を説明する回路例である。本実施の形態では単独運転防止装置100を上位系統に設置することにより、一台で単独系統全体を停止するようにしたものである。なお、図中の11は上位系統の遮断器7、71は分散型電源の遮断器であり、点線は上位系統の遮断器10の開放で影響を受ける範囲である。
FIG. 5 is a circuit example illustrating still another embodiment. In this embodiment, the single
次に作用について説明する。今、上位系統に設置された遮断器10が何らかの原因で開放した場合を考える。本装置は遮断器11に流れる電圧・電流・周波数の変化から単独運転を検出すると遮断器11を開放する。この状態で変圧器1次電圧が所定の時間無くならなければ保護区間の系統が単独運転と判定する。つまり遮断器11の開放前において、分散型電源8,81が依然として発電を継続しつづけていた場合、需給アンバランスを生じれば、その影響が電圧や周波数に現れる。本装置においては接続された変圧器1次の電圧、周波数情報を単独運転防止装置100の入力部を介して演算部102に入力される。
Next, the operation will be described. Consider a case where the
そこで演算部102では図3(a)により、単独系統発生と判定して接地用開閉器を強制的に投入する。これにより各分散型電源8,81の図示しない発電機保護装置が動作し、受電用遮断器7,71を開放する。その結果、残存していた電圧を消滅させる。これにより単独運転が防止される。
Therefore, the
図6は更に他の実施の形態を説明する回路例である。本実施の形態では遮断器が開放していなくても、系統不安定その他の要因による系統の異常を検出すれば、速やかに系統分離を行ない、保護区間を停止に導くものである。本実施の形態において図5と同一符号部分については同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 6 is a circuit example illustrating still another embodiment. In this embodiment, even if the circuit breaker is not open, if a system abnormality due to system instability or other factors is detected, the system is quickly separated and the protection section is brought to a stop. In the present embodiment, the same reference numerals as those in FIG.
本実施の形態では遮断器6を通過する電流・電圧からインピーダンスローカス(脱調軌跡)の変化が例えば四辺形特性の範囲内を通過した場合、系統が脱調状態にあると判定されると、遮断器を開放する。
In the present embodiment, when a change in impedance locus (step-out locus) from the current / voltage passing through the
それ以降は既に説明した通り、接地用開閉器を強制的に接地し、図示しない発電機保護装置により分散型電源8を解列する。そして以上の動作を実施した後、所定の時間経過を待って、投入した接地用開閉器を開放する。本実施の形態によれば遮断器の開放には無関係に、系統不安定時であっても、分散型電源を解列して系統分離を可能とする。
Thereafter, as described above, the grounding switch is forcibly grounded, and the distributed
分散電源が連系する電力系統で、分散電源の単独運転を系統側で検出でき、かつ検出と同時に分散電源を自動的に解列できるので、近年、急速に普及されてきた電力系統分野に適用できる。 In a power system connected to a distributed power source, it can be detected on the system side when a single operation of the distributed power source is detected, and the distributed power source can be automatically disconnected simultaneously with the detection. it can.
1 電力系統
2 連系遮断器
3 系統側負荷
4 連系母線
5 自家用発電設備(分散型電源)
6 並列遮断器
7 受電用遮断器
8 同期発電器
9 自己の需要家負荷
10 開放する対象遮断器
100 単独運転防止装置
101 入力部
102 演算部
103 出力部
DESCRIPTION OF
6
10 Target circuit breaker to be opened
100 Islanding prevention device
101 Input section
102 Calculation unit
103 Output section
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A02 | Decision of refusal |
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