JP2017195775A - Individual operation detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、商用電力系統に連系された分散型電源が単独運転となったことを検出する単独運転検出装置に関する。 The present invention relates to an isolated operation detection device that detects that a distributed power source connected to a commercial power system has been operated independently.
近年、需要家が管理する負荷に太陽光発電設備等の分散型電源を接続し、分散型電源の電力で負荷を賄うとともに、分散型電源と商用電力系統とを連系し、分散型電源において発電した電力が負荷で消費される電力より少ない場合に、不足した電力を商用電力系統から受電する系統連系が行われている。また、系統連系した分散型電源において、発電した電力が負荷で消費される電力より多い場合、分散型電源から商用電力系統に電力を供給(逆潮流)し売電することができる。 In recent years, distributed power sources such as photovoltaic power generation facilities have been connected to loads managed by customers, and the power of the distributed power sources is used to cover the load, and the distributed power source and the commercial power system are linked together. When the generated power is less than the power consumed by the load, grid interconnection is performed to receive the insufficient power from the commercial power system. Further, in a grid-connected distributed power source, when the generated power is larger than the power consumed by the load, power can be supplied (reverse power flow) from the distributed power source to the commercial power system for sale.
このような系統連系の下、商用電力系統側の停電等により商用電力系統側から電力の供給が停止すると、需要家が管理する負荷を含む、分散型電源に接続された全ての負荷の電力を、分散型電源のみで賄う単独運転となる。単独運転では、分散型電源に過負荷がかかってしまうおそれや、分散型電源から商用電力系統側へ逆充電されることにより、感電や需要家機器の破損等のおそれが生じる。このため、単独運転を検出して分散型電源を商用電力系統から解列する単独運転検出装置が設けられることがある。 Under such system interconnection, when the supply of power from the commercial power system side stops due to a power failure or the like on the commercial power system side, the power of all loads connected to the distributed power source, including the load managed by the customer This is a stand-alone operation that is covered only by a distributed power source In isolated operation, there is a risk of overloading the distributed power source, and reverse charging from the distributed power source to the commercial power system may cause electric shock or damage to consumer equipment. For this reason, an isolated operation detection device that detects isolated operation and disconnects the distributed power source from the commercial power system may be provided.
単独運転検出装置が単独運転を検出する方式として、能動的方式が知られている。能動的方式は、分散型電源の出力における電圧や周波数等の電気的パラメータに微小な変動を与え、単独運転時にはこの変動が増大することを利用して単独運転を判断する。能動的方式としては、例えば、周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式等の従来型能動的方式が用いられている。そして、例えばマンション等の、複数の分散型電源同士が接続され、その接続された複数の分散型電源の電力を共同して利用する予め定められた範囲(接続範囲)において、従来型能動的方式の1の単独運転検出装置が、複数の分散型電源全ての出力に変動を与える技術が知られている(例えば、特許文献1)。また、従来型能動的方式の1の単独運転検出装置が複数の分散型電源全ての出力に変動を与え、単独運転時に従来型能動的方式の1の単独運転検出装置が複数の分散型電源を解列する技術が知られている(例えば、特許文献2)。 An active method is known as a method in which the single operation detection device detects single operation. In the active method, a small change is given to electrical parameters such as voltage and frequency at the output of the distributed power source, and the single operation is determined by utilizing the increase in the change during the single operation. As the active method, for example, a conventional active method such as a frequency shift method, an active power fluctuation method, a reactive power fluctuation method, or the like is used. In a predetermined range (connection range) in which a plurality of distributed power sources such as an apartment are connected to each other and the power of the connected plurality of distributed power sources is jointly used (conventional active method) There is known a technique in which the single operation detection device of No. 1 gives fluctuations to the outputs of all of the plurality of distributed power sources (for example, Patent Document 1). In addition, the single active operation detection device of the conventional active method gives fluctuations to the outputs of all of the plurality of distributed power sources, and the single active operation detection device of the conventional active method supplies a plurality of distributed power sources during single operation. A technique for disconnecting is known (for example, Patent Document 2).
近年では、新型の能動的方式(新型能動的方式)の単独運転検出装置が開発されている。従来型能動的方式では、単独運転発生から分散型電源の解列までの時限は0.5秒〜1.0秒と規定されているが、新型能動的方式では、分散型電源を0.5秒未満で高速に解列することができる。かかる新型能動的方式としては、例えば、ステップ注入付周波数フィードバック方式が挙げられる。 In recent years, a new type active type (new type active type) islanding detection device has been developed. In the conventional active method, the time period from the occurrence of isolated operation to the disconnection of the distributed power source is defined as 0.5 to 1.0 seconds, but in the new active method, the distributed power source is set to 0.5 seconds. It can be disconnected at high speed in less than a second. An example of such a new active method is a frequency feedback method with step injection.
このような新型能動的方式の単独運転検出装置を分散型電源とともに新設する場合、接続範囲において未だ従来型能動的方式の単独運転検出装置が接続されており、新型能動的方式の単独運転検出装置と従来型能動的方式の単独運転検出装置とが混在する場合がある。 When such a new active type islanding detection device is newly installed together with a distributed power source, a conventional active type islanding detection device is still connected in the connection range, and a new active type islanding detection device is used. And a conventional active type isolated operation detector may be mixed.
新型能動的方式では、高速に分散型電源を解列することができるため、従来型能動的方式の単独運転検出装置を用いず、新型能動的方式の単独運転検出装置によって、接続範囲の全ての分散型電源を高速に解列させることが考えられる。しかし、特許文献1および2の技術では、1の単独運転検出装置が複数の分散型電源全てに変動を与えることを前提としているので、接続範囲の全ての分散型電源を解列させるためには、新型能動的方式の単独運転検出装置からの信号によって全ての分散型電源の出力が変動するように、既に設けられていた分散型電源を改造する必要がある。また、特許文献2の技術は同期発電機に限った技術であるため、太陽光発電設備等のパワーコンディショナを利用する分散型電源には応用できなかった。 In the new type active system, the distributed power source can be disconnected at high speed, so that all of the connection range of the new active type is not used by the new type active type islanding detection device. It can be considered that the distributed power supply is disconnected at high speed. However, since the technologies of Patent Documents 1 and 2 are based on the premise that one single operation detection device gives fluctuations to all of the plurality of distributed power sources, in order to disconnect all the distributed power sources in the connection range. Therefore, it is necessary to modify the existing distributed power supply so that the output of all the distributed power supplies fluctuates according to the signal from the new active type isolated operation detection device. Moreover, since the technique of patent document 2 is a technique limited to a synchronous generator, it could not be applied to a distributed power source using a power conditioner such as a solar power generation facility.
そこで、本発明はこのような課題に鑑み、分散型電源の単独運転を高速に検出して、複数の分散型電源を解列することが可能となる単独運転検出装置を提供することを目的としている。 Therefore, in view of such a problem, the present invention has an object to provide an isolated operation detection device that can detect isolated operation of a distributed power supply at high speed and disconnect a plurality of distributed power supplies. Yes.
上記課題を解決するために、本発明の単独運転検出装置は、商用電力系統に連系され、予め定められた接続範囲に属する、分散型電源の解列までに0.5秒〜1.0秒を要する他の単独運転検出装置に接続された分散型電源を含む複数の分散型電源全てを含まない少なくとも1の分散型電源の出力に変動を与える変動生成部と、系統連系点における所定の電気的パラメータの変動を検出し、変動生成部が与える変動によって所定の電気的パラメータが閾値を超えて変動した場合、複数の分散型電源と系統連系点とを結ぶ複数の遮断器を通じて複数の分散型電源を商用電力系統から0.5秒未満で解列するか、または、複数の分散型電源を0.5秒未満で停止する単独運転信号を出力する解列処理部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the isolated operation detection device of the present invention is connected to a commercial power system and belongs to a predetermined connection range. A variation generator for varying the output of at least one distributed power source that does not include all of the plurality of distributed power sources including the distributed power source connected to another isolated operation detection device that requires seconds, and a predetermined at the grid connection point When a predetermined electrical parameter fluctuates beyond a threshold value due to fluctuation given by the fluctuation generator, a plurality of circuit breakers connecting a plurality of distributed power sources and grid interconnection points are used. A discontinuous processing unit that disconnects the distributed power source from the commercial power system in less than 0.5 seconds or outputs a single operation signal for stopping a plurality of distributed power sources in less than 0.5 seconds. It is characterized by that.
本発明によれば、分散型電源の単独運転を高速に検出して、複数の分散型電源を解列することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect a single operation of a distributed power source at a high speed and disconnect a plurality of distributed power sources.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、商用電力系統110に複数台の分散型電源130が連系された状態を説明するための図である。図1に示すように、商用電力系統110は、系統電源112と遮断器114と配電線116とを含んで構成される。系統電源112は例えば電力会社の発電所に相当し、系統電源112が発電した電力は、遮断器114を介し、配電線116により、配電線116と接続した住宅120aおよび住宅120bに供給される。ここでは、住宅120aには分散型電源130が設けられており、住宅120bには分散型電源130が設けられていないとする。したがって、住宅120bの負荷122は、遮断器124を介して供給される系統電源112の電力で賄われる。
FIG. 1 is a diagram for explaining a state in which a plurality of
単独運転検出システム100は、分散型電源130と、負荷132と、単独運転検出装置140と、遮断器150、160とを含んで構成される。本実施形態において、分散型電源130の電力を共同して利用する予め定められた範囲(接続範囲)は住宅120aである。住宅120aは例えばマンション等の集合住宅であり、マンションの複数(本実施形態では3)の住戸それぞれにおいて分散型電源130が系統連系している。
The islanding
分散型電源130は、例えば太陽電池、燃料電池、エンジン発電機等で構成され、電力を生成し、生成した電力を負荷132に供給するとともに、系統連系することで、生成した電力を商用電力系統110側に供給(逆潮流)可能となっている。また、分散型電源130は単独運転検出装置140と接続している。ここで、従来型能動的方式の単独運転検出装置(以下、「第1単独運転検出装置」と呼ぶ)140aと接続した分散型電源130を分散型電源130a、新型能動的方式の単独運転検出装置(以下、「第2単独運転検出装置」と呼ぶ)140bと接続した分散型電源130を分散型電源130bとする。
The
第1単独運転検出装置140aは、従来型能動的方式(例えば、周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式等)により、分散型電源130aの出力における電圧や周波数といった電気的パラメータに変動を与え、分散型電源130aの単独運転を検出する。第2単独運転検出装置140bは新型能動的方式(例えば、ステップ注入付周波数フィードバック方式)により分散型電源130bの単独運転を検出する。新型能動的方式は、従来型能動的方式よりも新しく開発された能動的方式であり、従来型能動的方式よりも高速に分散型電源130を解列することができる。なお、分散型電源130を系統連系する場合、単独運転検出装置140の設置が必要となるため、分散型電源130aには第1単独運転検出装置140aが設けられているが、本実施形態にかかる単独運転検出システム100においては、第2単独運転検出装置140bを用いるので、第1単独運転検出装置140aは利用されない。
The first islanding
次に、第1単独運転検出装置140aおよび第2単独運転検出装置140bにおける、単独運転発生から分散型電源130(130a、130b)の解列までの速度について説明する。
Next, the speed from the occurrence of an isolated operation to the disconnection of the distributed power source 130 (130a, 130b) in the first isolated
例えば、分散型電源130の電力容量が50kW未満であって低圧連系する場合、高低圧混触事故の対策として、高低圧混触事故の発生時点から分散型電源130を解列する時点までに要する時間(例えば、1.0秒)が系統連系規程に定められている。
For example, when the power capacity of the
図2は、高低圧混触事故の発生時点から分散型電源130を解列するまでの時間の流れを説明するための図である。図2に示すように、高低圧混触事故の発生(時点T0)から系統電源112の解列、すなわち、系統電源112側の遮断器114(図1参照)の解放(時点T1)までは一般的に0.5〜0.9秒程度かかる。そして遮断器114が解放された時点T1より、分散型電源130は単独運転となる。したがって、第1単独運転検出装置140aおよび第2単独運転検出装置140bは、単独運転発生(時点T1)後、0〜0.5秒程度で分散型電源130aおよび分散型電源130bを解列、すなわち、遮断器150を解放(時点T2)する必要がある。
FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of time from the time of occurrence of a high / low pressure mixed accident until the
しかし、従来型能動的方式である第1単独運転検出装置140aにおいて、単独運転発生(時点T1)から遮断器150の解放(時点T2)までの時限は0.5〜1.0秒と規定されている。一方で、新型能動的方式である第2単独運転検出装置140bにおいては、単独運転発生(時点T1)から0.5秒未満で第1単独運転検出装置140aよりも高速に遮断器150を解放することができる。このため、第1単独運転検出装置140aでは規定された時間以上の時間を費やしてしまうことが理由で系統連系できなかった場合でも、第2単独運転検出装置140bでは短時間で済むので系統連系することが可能となる。
However, in the first isolated
次に、本実施形態にかかる単独運転検出システム100において、第2単独運転検出装置140bが分散型電源130(130a、130b)を解列させる構成について説明する。
Next, in the islanding
図1に戻って説明すると、第2単独運転検出装置140bは、変動生成部142と解列処理部144とを含んで構成される。変動生成部142は、入力線L1を通じ、分散型電源130と配電線116との接続点である系統連系点における電気的パラメータ(ステップ注入付周波数フィードバック方式では、例えば、周波数)を検出する。そして、検出した周波数に応じて、変動生成部142は、周波数の変動を助長させるように分散型電源130bの出力に電気的パラメータ(ステップ注入付周波数フィードバック方式では、例えば、無効電力)を注入する能動信号を出力線Mを通じて常時送信する。解列処理部144は、入力線L2を通じて系統連系点における周波数を検出する。解列処理部144が検出した周波数の変動が、予め定められた閾値を超えたとき、解列処理部144は、出力線N1、N2、N3を通じて遮断器150に単独運転信号を出力し遮断器150を解放させる。これにより、分散型電源130(130a、130b)が解列することとなる。なお、本実施形態においては変動生成部142が入力線L1を通じ、また、解列処理部144が入力線L2を通じてそれぞれが周波数を検出しているが、周波数を検出する構成を共通の構成とすることもできる。
Returning to FIG. 1, the second islanding
図3は、ステップ注入付周波数フィードバック方式における、単独運転時の分散型電源130bの出力の変動を説明するための図であり、図3(a)は縦軸が分散型電源130bの出力における無効電力Q(var)、横軸が時間t(s)を示した図であり、図3(b)は縦軸が分散型電源130bの出力における周波数f(Hz)、横軸が時間t(s)を示した図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining fluctuations in the output of the distributed
上述したように、ステップ注入付周波数フィードバック方式を採用した第2単独運転検出装置140bでは、常時、能動信号を送信し、分散型電源130bの出力に無効電力を注入する。しかしながら、図3(a)に示すように、高低圧混触事故が発生した時点T0から分散型電源130bが単独運転となる時点T1までは分散型電源130bの出力における無効電力の変動は小さい。したがって、図3(b)に示すように、時点T1までは分散型電源130bの出力における周波数の変動も小さくなる。これは、分散型電源130bの出力における無効電力の変動は、系統電源112側に吸収されるためである。
As described above, in the second isolated
分散型電源130bが単独運転となると(時点T1)、注入された無効電力が系統電源112側に吸収されなくなるため、第2単独運転検出装置140bにより注入される無効電力によって、分散型電源130bの出力における無効電力の変動が増大する(図3(a))。そして分散型電源130bの出力における無効電力の変動に伴い、周波数の変動が増大する(図3(b))。周波数の変動が予め定められた閾値H1に達したとき(時点Th1)、第2単独運転検出装置140bにより、分散型電源130bの出力に、それまでより急峻に無効電力が注入され、周波数の変動が促進される。その結果、周波数の変動が予め定められた閾値H2に達したとき(時点Th2)、第2単独運転検出装置140bは分散型電源130を解列させる(時点T2)。なお、図3では理解を容易にするため、時点Th2と時点T2との間を空けて記載しているが、第2単独運転検出装置140bは、周波数が閾値H2に達した後、瞬時に分散型電源130を解列させるため、時点Th2と時点T2は、ほぼ同時である。
When the distributed
第2単独運転検出装置140bを分散型電源130bとともに新設する場合、図1に示すように第1単独運転検出装置140aおよび第2単独運転検出装置140bが接続範囲において混在する場合がある。本実施形態にかかる単独運転検出システム100によれば、第1単独運転検出装置140aを改造することなく、分散型電源130aを、第2単独運転検出装置140bにより高速に解列させることが可能となる。
When the second islanding
また、上述したように、第1単独運転検出装置140aでは定められた時間(例えば、1.0秒)内に分散型電源130aを配電線116から解列することが困難であり、系統連系(低圧連系)できない場合があった。本実施形態にかかる単独運転検出システム100によれば、1の第2単独運転検出装置140bにより高速に複数の分散型電源130(130a、130b)を解列することができるため、第1単独運転検出装置140aでは、単独運転発生から検出までに、規定された時間以上の時間を費やしてしまうことが理由で系統連系(低圧連系)できなかった分散型電源130aでも、新たに第2単独運転検出装置140bを備えることなく系統連系することが可能となる。
Further, as described above, it is difficult for the first isolated
さらに、本実施形態にかかる単独運転検出システム100によれば、分散型電源130が同期発電機だけでなく、パワーコンディショナを備えた太陽光発電設備等にも利用することが可能である。
Furthermore, according to the isolated
また、分散型電源130の電力容量が50kW以上であって高圧連系する場合、地絡事故を検出するために地絡過電圧継電器(OVGR)を設ける必要がある。しかしながら、本実施形態にかかる単独運転検出システム100により単独運転を高速に検出できることで、OVGRが省略可能となり、OVGRにかかるコストを削減することができる。
Moreover, when the power capacity of the distributed
(変形例)
図4は変形例にかかる単独運転検出システム200を説明するための図である。なお、上述した実施形態の構成要素と実質的に機能が等しい構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略する。
(Modification)
FIG. 4 is a diagram for explaining an isolated
単独運転検出システム200は、分散型電源130と、負荷132と、第2単独運転検出装置140bと、遮断器160とを含んで構成される。単独運転検出システム200における第2単独運転検出装置140bの解列処理部144は、出力線N4を通じて単独運転信号を遮断器160に出力し、遮断器160を解放させる。遮断器160は、3の遮断器150よりも上流側(系統電源112側)に位置するため、遮断器160のみを解放することで、接続範囲における全ての分散型電源130が解列されることとなる。
The isolated
したがって、変形例にかかる単独運転検出システム200でも、第1単独運転検出装置140aを改造することなく、1の第2単独運転検出装置140bにより、3の分散型電源130を高速に解列することが可能となる。
Therefore, even in the isolated
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した実施形態および変形例において、第2単独運転検出装置140bは、ステップ注入付周波数フィードバック方式を採用している。しかしながら、第2単独運転検出装置140bは、新型能動的方式であり、かつ、系統電源112の解列から0.5秒未満で分散型電源130を解列することができる単独運転検出装置であればよい。
For example, in the above-described embodiments and modifications, the second islanding
また、上述した実施形態および変形例において、第2単独運転検出装置140bは、遮断器150、160を解放させることで分散型電源130を配電線116から解列するとした。しかしながら、第2単独運転検出装置140bは、分散型電源130がインバータを備える場合、ゲートブロックによってインバータの出力を停止させるとしてもよい。
In the above-described embodiment and modification, the second islanding
本発明は、商用電力系統に連系された分散型電源が単独運転となったことを検出する単独運転検出装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an isolated operation detection device that detects that a distributed power source linked to a commercial power system has been operated independently.
100、200 単独運転検出システム
110 商用電力系統
130 分散型電源
140b 第2単独運転検出装置(単独運転検出装置)
142 変動生成部
144 解列処理部
100, 200 Isolated
142
Claims (1)
系統連系点における所定の電気的パラメータの変動を検出し、前記変動生成部が与える前記変動によって該所定の電気的パラメータが閾値を超えて変動した場合、前記複数の分散型電源と該系統連系点とを結ぶ複数の遮断器を通じて該複数の分散型電源を前記商用電力系統から0.5秒未満で解列するか、または、該複数の分散型電源を0.5秒未満で停止する単独運転信号を出力する解列処理部と、
を備えることを特徴とする単独運転検出装置。 A distributed power source connected to another isolated operation detection device that is connected to a commercial power system and belongs to a predetermined connection range and requires 0.5 to 1.0 seconds until the distributed power source is disconnected. A fluctuation generating unit that fluctuates the output of at least one distributed power supply that does not include all of the plurality of distributed power supplies including;
When a change in a predetermined electrical parameter at a grid connection point is detected and the predetermined electrical parameter fluctuates beyond a threshold due to the fluctuation given by the fluctuation generation unit, the plurality of distributed power sources and the grid connection are Disconnect the plurality of distributed power sources from the commercial power system in less than 0.5 seconds through a plurality of circuit breakers connecting the system points, or stop the plurality of distributed power sources in less than 0.5 seconds A disconnection processing unit for outputting a single operation signal;
An isolated operation detection device comprising:
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JP7289748B2 (en) | 2019-07-23 | 2023-06-12 | 一般財団法人電力中央研究所 | Evaluation method for determining the islanding detection limit of a system connected to a PCS that does not use an active system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2017-08-07 JP JP2017152181A patent/JP2017195775A/en active Pending
Patent Citations (5)
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Title |
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系統連系規程 JEAC 9701−2010 [2011年 追補版 (その1)], vol. JESC E0019(2010), JPN6018014939, 2011, pages (全頁), ISSN: 0003833520 * |
Also Published As
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