JP5990863B2 - Isolated operation detection device and method, power conditioner, and distributed power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出装置、ならびにそれを備えたパワーコンディショナ、分散型電源システムに関する。 The present invention relates to an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a distributed power source, a power conditioner including the same, and a distributed power system.
従来、太陽電池、燃料電池等の分散型電源と、パワーコンディショナとを備えた分散型電源システムが利用されている。分散型電源は、分散型電源が発電する直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを介して、商用電源を受電設備に供給するための電力系統に接続される。このような構成により、分散型電源により発電された電力は、商用電源から供給される電力と一体で用いられる。 Conventionally, a distributed power system including a distributed power source such as a solar cell or a fuel cell and a power conditioner has been used. The distributed power source is connected to a power system for supplying commercial power to the power receiving equipment via a power conditioner that converts DC power generated by the distributed power source into AC power. With such a configuration, the power generated by the distributed power source is used integrally with the power supplied from the commercial power source.
分散型電源が連系している電力系統において事故や緊急作業等が発生した場合、当該電力系統の全部もしくは一部が、商用電源から切り離されることがある。このような商用電源から切り離された電力系統に対して、分散型電源が電力供給している状態を、単独運転という。商用電源から切り離された電力系統は本来無電圧であるべきだが、単独運転が発生すれば分散型電源によって商用電源から切り離された電力系統が充電された状態となり、人身や設備に対する保安上の問題が生じる。そのため、分散型電源が単独運転に陥った場合、当該分散型電源を電力系統から速やかに切り離す(解列する)必要がある。 When an accident, emergency work, or the like occurs in a power system connected to a distributed power source, all or part of the power system may be disconnected from a commercial power source. A state in which the distributed power source supplies power to such a power system disconnected from the commercial power source is referred to as an independent operation. The power system disconnected from the commercial power supply should be essentially voltage-free, but if a single operation occurs, the power system disconnected from the commercial power supply is charged by the distributed power supply, which is a security issue for personnel and equipment. Occurs. Therefore, when a distributed power source falls into an isolated operation, it is necessary to quickly disconnect (disconnect) the distributed power source from the power system.
単独運転を検出するために、わが国では系統連系規定により、パワーコンディショナは、受動的方式と能動的方式とについて、それぞれ1種類以上を備えることとなっている(非特許文献1)。受動的方式としては、単独運転時の系統電圧あるいは電圧周波数の変動、または、電圧位相の跳躍を検出する方式が多く用いられている。また、能動的方式としては、周波数シフト方式や周波数フィードバック方式等が用いられている。周波数シフト方式、周波数フィードバック方式はいずれも、電圧周波数の基準周波数からのずれ(周波数偏差)が拡大するようにパワーコンディショナが無効電力を電力系統に注入することで、単独運転時には電圧周波数の変化が増大するように制御するものである。 In order to detect islanding, in Japan, the power conditioner is provided with at least one of a passive method and an active method according to the grid connection regulations (Non-Patent Document 1). As the passive method, a method of detecting a change in system voltage or voltage frequency or a voltage phase jump at the time of single operation is often used. As an active method, a frequency shift method, a frequency feedback method, or the like is used. In both the frequency shift method and the frequency feedback method, the power conditioner injects reactive power into the power system so that the deviation of the voltage frequency from the reference frequency (frequency deviation) increases, so that the voltage frequency changes during single operation. Is controlled to increase.
しかしながら、分散型電源の供給電力と負荷の消費電力とがつりあっている場合、分散型電源が単独運転に移行しても電圧周波数の変化が起きない。そのため、周波数シフト方式では分散型電源が単独運転に移行したことが検出できない。そこで、基本波電圧の変動や高調波電圧の変動を検出すると電力系統に無効電流を注入する周波数変化助長機能が、周波数フィードバック方式の一部として用いられている(特許文献1参照)。単独運転の発生時には、電圧周波数の変化が起きなくても、基本波電圧の変動や高調波電圧の変動が起きることがある。そのため、基本波電圧の変動や高調波電圧の変動を検出したときに電力系統に無効電力を注入して電圧周波数の変化を引き起こせば、周波数フィードバック方式によって単独運転を検出できるからである。 However, when the supply power of the distributed power supply and the power consumption of the load are balanced, the voltage frequency does not change even when the distributed power supply shifts to the single operation. Therefore, the frequency shift method cannot detect that the distributed power source has shifted to the single operation. Therefore, a frequency change facilitating function that injects a reactive current into the electric power system when a change in fundamental voltage or a change in harmonic voltage is detected is used as part of the frequency feedback system (see Patent Document 1). When a single operation occurs, even if the voltage frequency does not change, the fundamental voltage fluctuation and the harmonic voltage fluctuation may occur. For this reason, when a change in fundamental wave voltage or a change in harmonic voltage is detected, reactive power is injected into the power system to cause a change in voltage frequency, so that an isolated operation can be detected by a frequency feedback method.
パワーコンディショナが無効電力を電力系統に注入すれば、無効電力の大きさだけパワーコンディショナが出力できる有効電力が低下する。そのため、分散型電源が単独運転に移行していない場合に、パワーコンディショナが周波数変化助長のための無効電力を出力することは望ましくない。
しかしながら、電力系統の高調波は、単独運転に起因する高調波のみならず、パワーコンディショナが定常的に出力している高調波や、IH(Induction Heating)調理器などの負荷が発生させる高調波などの、平常時にも存在する高調波を含む。単独運転に起因する高調波の有無を検出するためには、平常時の高調波を取り除く必要があり、単独運転に起因する高調波の有無を判定するための条件が複雑である。例えば、特許文献1の技術では、基本波の各1周期における高調波歪電圧に対して、(1)3周期前から5周期前までの高調波歪電圧それぞれと、3周期前から5周期前までの高調波歪電圧の平均値との差の絶対値が、それぞれ0.5V未満、(2)2周期前の高調波歪電圧の、3周期前から5周期前までの高調波歪電圧の平均値に対する差が−0.5Vより大きい、(3)1周期前および現在の高調波歪電圧それぞれの、3周期前から5周期前までの高調波歪電圧の平均値に対する差がそれぞれ2.0Vより大きい、の3条件全てを満たせば単独運転に起因する高調波があると判定している。
If the power conditioner injects reactive power into the power system, the effective power that can be output by the power conditioner is reduced by the amount of reactive power. Therefore, it is not desirable for the power conditioner to output reactive power for facilitating frequency change when the distributed power source has not shifted to single operation.
However, the harmonics of the power system are not limited to harmonics resulting from isolated operation, but are harmonics that are steadily output by the power conditioner and harmonics that are generated by loads such as IH (Induction Heating) cookers. Including harmonics that exist in normal times. In order to detect the presence or absence of harmonics resulting from an isolated operation, it is necessary to remove the normal harmonics, and the conditions for determining the presence or absence of harmonics resulting from an isolated operation are complicated. For example, in the technique of
そこで、本明細書において開示される技術は、分散型電源が単独運転時に生じる高調波のみを精度よく検出し、高調波変動の誤検出を防ぐことにより、周波数変化助長のための無効電力が不必要な場合の注入を抑制することが可能な単独運転検出装置を提供することを目的とする。 Therefore, the technology disclosed in this specification accurately detects only the harmonics generated when the distributed power supply is operating alone, and prevents false detection of harmonic fluctuations, thereby reducing reactive power for frequency change promotion. An object of the present invention is to provide an isolated operation detection device capable of suppressing injection when necessary.
上記課題を解決するために、本明細書において開示される単独運転検出装置は、分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記分散型電源が系統連系された電力系統の交流電圧を検出する電圧検出部と、前記電力系統の交流電圧の1周期に相当する時間長を有する第1の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさと、前記第1の期間と同じ時間長を有し前記第1の期間の終了より所定時間後に開始される第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさとの差分値を求める高調波差分算出部と、前記高調波差分算出部で算出された差分値がしきい値以上である場合、周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給し、前記差分値が前記しきい値未満である場合、前記周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給しない無効電力供給制御部とを備える。 In order to solve the above-described problem, an isolated operation detection device disclosed in the present specification is an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a distributed power source, and is an electric power system in which the distributed power source is interconnected. A voltage detection unit that detects the AC voltage of the power system, and a harmonic component of the AC voltage in the first period having a time length corresponding to one period of the AC voltage of the power system, and the same as the first period A harmonic difference calculation unit for obtaining a difference value with a magnitude of a harmonic component of the AC voltage in a second period having a time length and starting after a predetermined time from the end of the first period; and the harmonic difference When the difference value calculated by the calculation unit is greater than or equal to a threshold value, reactive power for promoting frequency change is supplied to the power system, and when the difference value is less than the threshold value, the frequency change To encourage The reactive power and a reactive power supply control unit is not supplied to the electric power system.
本明細書において開示される単独運転検出装置によれば、第1の期間の高調波の大きさと第2の期間の高調波の差を用いるから、分散型電源が単独運転状態であるか否かに係らず存在する高調波の影響を排除して、単独運転によって生じる高調波の有無を検出することができるため、高調波変動の誤検出による、周波数変化助長のための無効電力が不必要な場合の注入を抑制することができる。 According to the isolated operation detection device disclosed in the present specification, since the difference between the harmonics in the first period and the harmonics in the second period is used, whether or not the distributed power source is in the isolated operation state. Regardless of the frequency, it is possible to detect the presence or absence of harmonics caused by isolated operation, eliminating the need for reactive power to promote frequency changes due to false detection of harmonic fluctuations. In some cases, injection can be suppressed.
(実施の形態)
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
≪構成≫
図1は、実施の形態1に係る分散型電源システムの構成を示す図である。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
≪Configuration≫
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a distributed power supply system according to the first embodiment.
分散型電源システムは、分散型電源101とパワーコンディショナ100とを備える。
分散型電源101は、例えば、太陽電池、燃料電池、または、二次電池からなる直流電源である。二次電池は、例えば、ニッケル水素蓄電池や、リチウムイオン蓄電池である。
パワーコンディショナ100は、端子Taおよび端子Tbを有している。分散型電源101は、パワーコンディショナ100の端子Taに接続されている。電力系統102および負荷103は、パワーコンディショナ100の端子Tbに接続されている。パワーコンディショナ100は、電力系統102に連系した形態で使用され、分散型電源101が発電した電力を電力系統102と負荷103とに出力する。
The distributed power supply system includes a
The
The
電力系統102は、例えば、電力会社の発電所から分散型電源システムまでを結ぶ配電系統である。
負荷103は、電力系統102に接続された、家庭内、商業施設内、あるいは、工場内に存在する電気機器である。
パワーコンディショナ100は、インバータ104、連系リレー105と、計測部106と、系統連系保護装置107と、インバータ駆動装置110とを備える。
The
The
The
インバータ104は、分散型電源101から入力された直流電力を交流電力に変換する。インバータ104は、例えば、ブリッジ接続された複数のトランジスタと、各トランジスタに逆並列に接続されたダイオードと、ゲートドライバとを備える。系統連系保護装置107はインバータ104に対してゲートブロック信号Sbを出力する。インバータ104は、ゲートブロック信号Sbが入力されている間、各スイッチング素子のON/OFF動作を停止させることによりゲートブロックを行い、端子Tb側へ出力する電流を停止させて分散型電源101の解列を行う。ゲートブロック信号Sbが入力されていない場合、インバータ104は、インバータ駆動装置110が出力するゲート信号Sgに従ってスイッチング動作を行い、交流電力を端子Tb側に出力する。
The
連系リレー105は、インバータ104と端子Tbを繋ぐラインに挿入されている。連系リレー105は、系統連系保護装置107から解列信号Srを受けると開いて、分散型電源101を電力系統102から解列する。
計測部106は、端子Tbにおける電圧の瞬時値を計測し、計測された値を所定のサンプリング周波数(例えば17.5kHz)でA/D変換したデジタル信号を電圧値Vsとして系統連系保護装置107とインバータ駆動装置110とに出力する。また、計測部106は、端子Tbを介してパワーコンディショナ100から電力系統102に流れる電流値を計測し、同様に、計測された値を17.5HzでA/D変換したデジタル信号を電流値Isとしてインバータ駆動装置110に出力する。
The
The measuring
インバータ駆動装置110は、計測部106より得た電圧値Vsと電流値Is、および、分散型電源101の直流電圧の検出値Veと、直流電流の検出値Ieと、系統連系保護装置107より得た位相シフト量θsftとを用いてゲート信号Sgを生成する。ゲート信号Sgは、インバータ104の各スイッチング素子のON/OFFを制御するパルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)信号である。インバータ駆動装置110は、位相シフト量θsftが0であるときはインバータ104の力率が1となるように、位相シフト量θsftが正の値であるときは電圧値Vsの位相に対して電流値Isの位相がθsftだけ進むように、θsftが負の値であるときは電圧値Vsの位相に対して電流値Isの位相が|θsft|だけ遅れるように、それぞれPWM信号を生成する。すなわち、インバータ104は、位相シフト量θsftに依存した大きさの無効電力を出力する。
The
系統連系保護装置107は、電圧値Vsに基づき、単独運転またはその他の異常(周波数/電圧異常など)を検出すると、分散型電源101を電力系統102から解列するため、インバータ104へのゲートブロック信号Sbの送出、および、連系リレー105へのリレー解列信号Srの送出を行う。以下、系統連系保護装置107についてより詳細に説明する。
When the grid
(系統連系保護装置107の構成)
図2は、本実施の形態に係る系統連系保護装置107の構成を示すブロック図である。系統連系保護装置107は、単独運転検出装置120と、周波数リレー206と、電圧リレー207とを備えている。なお、系統連系保護装置107は、計測部106が電圧値Vsを出力する周期、すなわち17.5kHzの周期で処理を行う。
(Configuration of grid interconnection protection device 107)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the grid
単独運転検出装置120は、座標変換部201と、周波数検出部202と、位相検出部203と、受動的単独運転検出部204と、位相シフト設定部205とを備えている。
座標変換部201は、電圧値Vsを、系統電圧の基本波の周波数(例えば、50Hz)の回転速度を有する直交座標であるdq座標上の二成分に変換し、系統電圧Vsのd軸成分であるVd、およびq軸成分であるVqを出力する。
The islanding
The coordinate
周波数検出部202は、座標変換部201より取得したベクトル(Vd,Vq)を用いて系統電圧の周波数fvを検出し、検出された周波数fvを出力する。
位相検出部203は、周波数検出部202より取得した周波数fvを用いて系統電圧の位相θvを検出し、検出された位相θvを出力する。
受動的単独運転検出部204は、系統電圧の位相θvを監視し、単独運転によって生じる電圧位相跳躍を検出する。受動的単独運転検出部204は、電圧位相跳躍を検出するとインバータ104に含まれるゲート回路209へゲートブロック信号Sbを送出する。
The
The
Passive
位相シフト設定部205は、座標変換部201よりベクトル(Vd,Vq)を、周波数検出部202より系統電圧の周波数fvをそれぞれ取得し、位相シフト量θsftをインバータ駆動装置110に出力する。詳細は後述する。
周波数リレー206は、系統電圧の周波数fvの上限値と下限値、検出時限を保持しており、系統電圧の周波数fvが上限値を上回った(周波数上昇)、または、下限値を下回った(周波数低下)ことの検出を行う。検出時限を超えて継続する周波数上昇、または、検出時限を超えて継続する周波数低下があった場合には、周波数リレー206は、インバータ104に含まれるゲート回路209に対してゲートブロック信号Sbを送出し、および、連系リレー105に対して解列信号Srの送出を行う。
The phase
電圧リレー207は、電圧値Vsの上限値と下限値、検出時限を保持しており、電圧値Vsが上限値を上回った(過電圧)、または、下限値を下回った(不足電圧)ことの検出を行う。検出時限を超えて継続する過電圧、または、検出時限を超えて継続する不足電圧があった場合には、電圧リレー207は、インバータ104に含まれるゲート回路209に対してゲートブロック信号Sbを送出し、および、連系リレー105に対して解列信号Srの送出を行う。
以下、位相シフト設定部205についてより詳細に説明する。
(位相シフト設定部205の構成)
図3は、本実施の形態に係る位相シフト設定部205の構成を示すブロック図である。位相シフト設定部205は、高調波検出部310と、高調波急増判定部320と、基本波検出部330と、基本波急増判定部340と、ORゲート350と、周波数偏差検出部360と、無効電力供給制御部370とを備える。
Hereinafter, the phase
(Configuration of phase shift setting unit 205)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of phase
高調波検出部310は、座標変換部201より取得したベクトル(Vd,Vq)から、電圧値Vsの基本波のある1周期(第1の期間)における高調波と、基本波の他の1周期(第2の期間)における高調波との差分高調波の振幅ΔVnmaxを算出する。第1の期間の終了から第2の期間の開始までの時間(所定時間)は、基本波の1周期に相当する時間である。高調波検出部310は、HPF(High Pass Filter)301と、差分ベクトル算出部302と、差分ベクトル積分部303とを備える。
The
HPF301は、座標変換部201より取得したベクトル(Vd,Vq)から高調波成分である高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)を抽出するためのフィルタである。
差分ベクトル算出部302は、高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)と、高調波ベクトルVnが取得された時刻からちょうど電圧値Vsの基本波の2周期だけ前の時刻における高調波ベクトルVn2との差分ベクトルΔVn(ΔVnd,ΔVnq)を算出する。差分ベクトル算出部302は、d成分遅延器304と、d成分減算器305と、q成分遅延器306と、q成分減算器307とを備える。
The
Differential
差分ベクトル積分部303は、差分ベクトル算出部302より取得した差分ベクトルΔVn(ΔVnd,ΔVnq)を第2の期間で積分し、積分結果を高調波振幅の最大値ΔVnmaxに変換する。差分ベクトル積分部303は、ベクトル積分器308と振幅値変換器309とを備える。
高調波急増判定部320は、高調波振幅の最大値ΔVnmaxと、予め設定されたしきい値Aとを比較し、高調波振幅の最大値ΔVnmaxがしきい値Aより大きい場合、ORゲート350に高調波急増検出信号を送出する。
The harmonic surge
基本波検出部330は、座標変換部201より取得したベクトル(Vd,Vq)から基本波を抽出して基本波振幅V0を出力するためのフィルタであり、例えば、LPF(Low Pass Filter)である。
基本波急増判定部340は、基本波振幅V0と、予め設定されたしきい値Cとを比較し、基本波振幅V0がしきい値Cより大きい場合、ORゲート350に基本波急増検出信号を送出する。本実施の形態において、しきい値Cは、基本波振幅V0の2.5V増加とし、系統電圧である単相100Vに対して、しきい値Cは102.5Vとする。
The fundamental
The fundamental wave sudden
ORゲート350は、高調波急増検出信号と基本波急増検出信号とのうち少なくとも一方を受信している間、高調波等急増検出信号を出力する。すなわち、ORゲート350は、検出あり:1、検出なし:0、とした場合の論理和をとる。
周波数偏差検出部360は、周波数検出部202より系統電圧の周波数fvを取得して、周波数fvの基準周波数fsからの差分値(周波数偏差)Δf(Δf=fv−fs)を出力する。
While receiving at least one of the harmonic rapid increase detection signal and the fundamental rapid increase detection signal, the
The
無効電力供給制御部370は、高調波等急増検出信号と周波数偏差Δfとを用いて、位相シフト量θsftを生成して出力する。無効電力供給制御部370は、高調波等急増検出信号を受信すると、周波数変化を助長させるための位相シフト量θsft1を予め定められた期間、予め定められている固定値F(F≠0)と決定し、それ以外の場合はθsft1を0に決定する。併せて、無効電力供給制御部370は、スリップモード周波数シフト、または周波数フィードバック機能による位相シフト量θsft2をΔfから生成する。最後に、無効電力供給制御部370は、周波数変化を助長させるための位相シフト量θsft1を位相シフト量θsft2に加算し、θsftとして出力する。
The reactive power
≪動作≫
(位相シフト付加部205の動作)
図4は、位相シフト付加部205の、基本波の1周期における動作を示すフローチャートである。
位相シフト付加部205は座標変換部201から取得したベクトル(Vd,Vq)を高調波検出部310に入力する。高調波検出部310は高調波の変動量を示す、差分高調波の振幅を検出し、高調波急増判定部320は高調波の急増があるか否かを検出する(S101)。高調波急増判定部320は高調波の急増があると判定すると、ORゲート350に高調波急増検出信号を送出する。詳しくは後述する。
<< Operation >>
(Operation of the phase shift adding unit 205)
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the phase
The phase
また、位相シフト付加部205は座標変換部201から取得したベクトル(Vd,Vq)のd成分Vdを基本波検出部330に入力する。基本波検出部330は基本波振幅V0を抽出して、基本波急増判定部340は基本波の急増があるか否かを検出する(S102)。基本波急増判定部340は、基本波振幅V0と、予め設定されたしきい値Cとを比較し、基本波振幅V0がしきい値Cより大きい場合、ORゲート350に基本波急増検出信号を送出する。
The phase
次に、位相シフト付加部205は、ORゲート350により、高調波急増または基本波急増の少なくとも一方が発生した否かを判定する(S103)。ORゲート350は、高調波成分急増検出信号と基本波成分急増検出信号との少なくとも一方を受信すると、無効電力供給制御部370に高調波等急増検出信号を送出する(S104)。また、ORゲート350は、高調波成分急増検出信号と基本波成分急増検出信号とのいずれも受信しない場合は、無効電力供給制御部370に高調波等急増検出信号を送出しない(S105)。
Next, the phase
また、位相シフト付加部205は、周波数偏差検出部360により、周波数偏差Δfを検出する(S106)。
次に、位相シフト付加部205は、無効電力供給制御部370により、スリップモード周波数シフト、または周波数フィードバック機能による位相シフト量θsft2を算出する(S107)。
Further, the phase
Next, the phase
最後に、位相シフト付加部205は、無効電力供給制御部370により、インバータ104が出力する無効電力を示す、位相シフト量θsftを決定して出力する(S108)。無効電力供給制御部370は、高調波等急増検出信号を受信してから所定期間、本実施の形態では基本波の3周期に相当する期間、位相シフト量θsft1を所定の固定値Fと設定し、それ以外の場合は位相シフト量θsft1を0と設定する。無効電力供給制御部370は、位相シフト量θsft2に位相シフト量θsft1を加算した値を、位相シフト量θsftとして出力する。
Finally, the phase
(高調波成分急増の検出)
図5は、高調波検出部310と高調波急増判定部320とが行う、S101の詳細を示すフローチャートであり、計測部106が電圧値Vsを1つ出力したときの動作を示す。
まず、高調波検出部310は、HPF301を用いてベクトル(Vd,Vq)から高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)を抽出する(S201)。
(Detection of sudden increase in harmonic components)
Figure 5 performs the
First, the
図6にベクトル(Vd,Vq)を示す。図6(a)は、αβ座標平面上のd軸とq軸と、基本波ベクトルV0と、高調波ベクトルVnとを示している。基本波ベクトルV0のαβ平面に対する回転速度f0と、d軸およびq軸のαβ平面に対する回転速度f0とは、いずれも基本波周波数(例えば、50Hz)であるから、dq座標上では基本波ベクトルV0はd軸上のベクトルとなる。一方、高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)は、図6(b)に示すように、次数によって固有の軌跡を示し、その最大半径は高調波成分の振幅に依存する。 FIG. 6 shows vectors (V d , V q ). FIG. 6A shows the d-axis and q-axis on the αβ coordinate plane, the fundamental wave vector V 0, and the harmonic vector V n . A rotational speed f 0 for αβ plane of the fundamental wave vector V 0, and the rotational speed f 0 for αβ plane of the d-axis and q-axis, because it is both the fundamental frequency (e.g., 50 Hz), basic on dq coordinates The wave vector V 0 is a vector on the d axis. On the other hand, as shown in FIG. 6B, the harmonic vector V n (Vn d , Vn q ) shows a unique locus depending on the order, and its maximum radius depends on the amplitude of the harmonic component.
次に、高調波検出部310は、差分ベクトル算出部302を用いて、高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)と、高調波ベクトルVnが取得された時刻からちょうど電圧値Vsの基本波の2周期だけ前の時刻における高調波ベクトルVn2(Vnd2,Vnq2)との差分高調波ベクトルΔVn(ΔVnd,ΔVnq)を算出する(S202)。
Next, the
一方、203の積分を開始してから基本波の1周期に相当する期間が経過した場合(S204でYes)、高調波検出部310は、ベクトル積分器308に積分を終了させてSΔVnを出力させる。振幅値変換器309は、ベクトル積分器308が出力した積分結果SΔVnを差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxに変換し、ΔVnmaxを高調波急増判定部320に出力する。
On the other hand, if a period of time corresponding to one period of the fundamental wave has passed from the start of the integration of the 203 (Yes in S204), the
(差分高調波ベクトルΔVnの算出についての補足説明)
上述したS202において、差分ベクトル算出部302は、高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)と、高調波ベクトルVnが取得された時刻からちょうど電圧値Vsの基本波の2周期だけ前の時刻における高調波ベクトルVn2(Vnd2,Vnq2)との差分を差分高調波ベクトルΔVnとしているが、その理由について、図6と図7とを用いて説明する。
(Supplementary explanation about calculation of differential harmonic vector ΔVn)
In S202 described above, the differential
単独運転が発生していない場合の系統電圧は、上述したように、基本波成分と、平常時の高調波成分からなる。単独運転が発生すると、系統電圧の成分として、さらに単独運転に起因する高調波が加わる。したがって、単独運転を検出するためには、高調波から平常時の高調波成分を取り除き、単独運転に起因する高調波の有無を精度よく検出することが重要である。 As described above, the system voltage when the islanding operation is not generated includes a fundamental wave component and a normal harmonic component. When isolated operation occurs, harmonics resulting from isolated operation are further added as a component of the system voltage. Therefore, in order to detect an isolated operation, it is important to remove the harmonic component in normal times from the harmonics and accurately detect the presence or absence of harmonics resulting from the isolated operation.
まず、高調波ベクトルVn2が、Vnよりちょうど基本波のm周期だけ前(mは整数)の時刻である理由について説明する。高調波ベクトルVnと高調波ベクトルVn2との差分を取る理由は、高調波ベクトルVnから平常時の高調波である高調波ベクトルVn2を取り除くためである。したがって、同一の振幅と周波数を有する高調波が、高調波ベクトルVnと高調波ベクトルVn2とにおいて、同一の大きさと向きを持つベクトルである必要がある。しかしながら、図6(b)に示されるように、基本波の1周期に相当する時間において、高調波ベクトルVnの向きおよび大きさは一定ではない。そのため、同一の周波数、振幅、および位相を持つ高調波が同一の向きおよび大きさを持つ高調波ベクトルとなるように、高調波ベクトルVnと高調波ベクトルVn2との時差は、任意の次数の高調波に対して高調波の1周期に相当する期間の整数倍となるように、ちょうど基本波のm周期に相当する時間である必要がある。 First, the reason why the harmonic vector Vn 2 is the time just before the Vn by m periods of the fundamental wave (m is an integer) will be described. The reason for taking the difference between the harmonic vector Vn and the harmonic vector Vn 2 is to remove the harmonic vector Vn 2 , which is a normal harmonic, from the harmonic vector Vn. Accordingly, harmonics with the same amplitude and frequency, in the harmonic vector Vn harmonic vector Vn 2 Prefecture, there must be a vector having the same magnitude and direction. However, as shown in FIG. 6B, the direction and magnitude of the harmonic vector Vn are not constant during the time corresponding to one period of the fundamental wave. Therefore, the time difference between the harmonic vector Vn and the harmonic vector Vn 2 is of an arbitrary order so that harmonics having the same frequency, amplitude, and phase become harmonic vectors having the same direction and magnitude. The time just needs to correspond to the m period of the fundamental wave so as to be an integral multiple of the period corresponding to one period of the harmonic with respect to the harmonic.
次に、高調波ベクトルVn2が、Vnより基本波の2周期前である理由について説明する。図7は、系統電圧の構成要素を時間ごとに示している。T0、T1、T2、T3、T4、T5はそれぞれ、基本波の1周期に相当する期間であり、かつ、ベクトル積分器308の積分期間である。なお、T0からT5までは連続した期間である。また、図7は、期間T2に分散型電源101が単独運転に移行した場合を示している。
Next, the reason why the harmonic vector Vn 2 is two periods before the fundamental wave from Vn will be described. FIG. 7 shows components of the system voltage for each time. T0, T1, T2, T3, T4, and T5 are periods corresponding to one period of the fundamental wave, and are integration periods of the
仮に、高調波ベクトルVn2が、Vnより基本波の1周期前であるとする。この場合、ベクトル積分器308は、第2の期間である期間T1の間、第2の期間である期間T1における高調波ベクトルVnと、第1の期間である期間T0における高調波ベクトルVn2との差分高調波ベクトルΔVnを積分する。ここで、平常時の高調波はほとんど変化しないので、ΔVnはゼロベクトルと見なしてよく、高調波振幅の最大値ΔVnmaxは0である(図7(a))。
Suppose that the harmonic vector Vn 2 is one period before the fundamental wave from Vn. In this case, the
次に、ベクトル積分器308は、期間T2の間、期間T2における高調波ベクトルVnと、期間T1における高調波ベクトルVn2との差分高調波ベクトルΔVnを積分する。差分高調波ベクトルΔVnは、単独運転が発生するまではゼロベクトルであり、単独運転が発生した後は単独運転に起因する高調波ベクトルである。しかしながら、T2には単独運転が発生していない期間と、単独運転が発生している期間とが含まれている。算出される差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxは、差分高調波ベクトルΔVnの大きさの2乗の、T2における時間平均であるため、単独運転に起因する高調波振幅の最大値より小さくなる。例えば、分散型電源101が単独運転に移行した時刻がT2の開始から基本波の1/4周期に相当する時間後であった場合には、算出される差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxは、単独運転に起因する高調波振幅の最大値の3/4となってしまい、単独運転に起因する高調波の振幅がしきい値Aを超えているか否かを正しく判定できない(図7(b))。
Next, during the period T2, the
次に、ベクトル積分器308は、T3の期間中、期間T3における高調波ベクトルVnと、期間T2における高調波ベクトルVn2との差分高調波ベクトルΔVnを積分する。差分高調波ベクトルΔVnは、分散型電源101が単独運転に移行した時刻より基本波の1周期後までは単独運転に起因する高調波ベクトルである。しかしながら、分散型電源101が単独運転に移行した時刻より基本波の1周期後以降は、単独運転に起因する高調波も平常時の高調波として取り除かれるため、差分高調波ベクトルΔVnはゼロベクトルとなる。そのため、算出される差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxは単独運転に起因する高調波振幅の最大値より小さくなり、単独運転に起因する高調波の振幅がしきい値Aを超えているか否かを正しく判定できない(図7(c))。なお、T4以降においては同様に、単独運転に起因する高調波ベクトルが平常時の高調波として取り除かれるため、単独運転に起因する高調波を検出することが不可能となる。
Next,
以上の理由から、高調波ベクトルVn2が、Vnより基本波の1周期前であるとした場合、分散型電源101が単独運転に移行した時刻がベクトル積分器308の積分期間の境界と一致、またはきわめて近くなければ、単独運転に起因する高調波ベクトルを検出できないことになる。
一方、高調波ベクトルVn2が、Vnより基本波の2周期前であるとすれば、上述のような問題を回避できる。ベクトル積分器308は、T2の期間中、期間T2における高調波ベクトルVnと、期間T0における高調波ベクトルVn2との差分高調波ベクトルΔVnを積分する。この場合、上述の図7(b)と同じ問題が起き、単独運転に起因する高調波の振幅がしきい値Aを超えているか否かを正しく判定できない(図7(d))。
For the above reason, when the harmonic vector Vn 2 is one cycle before the fundamental wave from Vn, the time when the distributed
On the other hand, if the harmonic vector Vn 2 is two cycles before the fundamental wave from Vn, the above-described problem can be avoided.
しかしながら、T3の期間中、ベクトル積分器308は、期間T3における高調波ベクトルVnと、期間T1における高調波ベクトルVn2との差分高調波ベクトルΔVnを積分する。このとき、T3の期間中、差分高調波ベクトルΔVnは、常に、単独運転に起因する高調波ベクトルを指す。そのため、算出される差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxは、単独運転に起因する高調波振幅の最大値となるので、単独運転に起因する高調波の振幅がしきい値Aを超えているか否かを判定することができる(図7(e))。
However, during the period T3, the
なお、T4においては上述の図7(c)と同様の問題があり、T5以降においては単独運転に起因する高調波が平常時の高調波と見なされてしまうため、単独運転に起因する高調波を検出することが不可能となる(図7(f))。しかしながら、既に単独運転に起因する高調波を検出した後の動作であるから、単独運転に起因する高調波を検出する動作に支障はない。 In T4, there is a problem similar to that of FIG. 7C described above, and after T5, harmonics resulting from isolated operation are regarded as normal harmonics. Cannot be detected (FIG. 7F). However, since the operation has already been performed after detecting the harmonics resulting from the single operation, there is no problem in the operation of detecting the harmonics resulting from the single operation.
重要なのは、第1の期間の終了後に分散型電源101が単独運転に移行し、さらにその後に、第2の期間が開始されることである。このようにすることで、第2の期間の高調波ベクトルVnには単独運転によって生じる高調波が常に含まれ、第1の期間の高調波ベクトルVn2には単独運転によって生じる高調波が常に含まれないので、算出される差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxは、単独運転に起因する高調波振幅の最大値を含むからである。したがって、高調波ベクトルVn2の時刻は、Vnよりちょうど基本波の2周期前の時刻に限られず、Vnよりちょうど基本波のm周期だけ前(mは2以上の整数)の時刻である、としてもよい。なお、平常時の高調波の時間変動を差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxに含ませないため、mは100以下の整数である必要があり、望ましくは10以下である。
What is important is that the distributed
≪まとめ≫
以上説明したように、本実施形態においては、座標変換によって得られる電圧ベクトルのd軸成分Vd、q軸成分Vqから高調波振幅を計算し、少なくとも2周期以上前との差分をとることにより、単独運転によって生じる高調波のみを抽出することができる。座標変換を用いることで、従来用いられている、離散フーリエ変換を用いる高調波検出方法と比べると、(1)計算負荷が小さい、(2)、各次数の高調波(2次高調波、5次高調波等)に対応するベクトルを全て合成したものを高調波ベクトルとして得られるので、高調波の次数を考慮する必要なく容易に高調波振幅を得られる、との2つの利点が得られる。また、所定時間だけ間隔を設けてある2つの基本波の1周期に相当する期間の間で、高調波ベクトルの大きさの積分値を比較することにより、平常時の高調波や瞬時電力脈動の影響を容易に取り除くことができ、高精度で単独運転に起因する高調波の有無を検出することが可能となる。
≪Summary≫
As described above, in this embodiment, the harmonic amplitude is calculated from the d-axis component V d and the q-axis component V q of the voltage vector obtained by coordinate transformation, and the difference from at least two cycles or more is taken. Thus, it is possible to extract only the harmonics generated by the single operation. By using coordinate transformation, compared with the conventional harmonic detection method using discrete Fourier transform, (1) the calculation load is small, (2) harmonics of each order (second harmonics, 5 Since a vector obtained by synthesizing all vectors corresponding to the second harmonic, etc., can be obtained as a harmonic vector, two advantages can be obtained that the harmonic amplitude can be easily obtained without considering the harmonic order. In addition, by comparing the integrated values of the magnitudes of the harmonic vectors during a period corresponding to one period of two fundamental waves that are spaced by a predetermined time, normal harmonics and instantaneous power pulsations can be obtained. The influence can be easily removed, and it is possible to detect the presence or absence of harmonics resulting from isolated operation with high accuracy.
したがって、単独運転によって生じる高調波を精度よく検出でき、高調波急増の誤検出を防ぎ、周波数変化助長のための無効電力が不必要な場合の注入を抑制することができる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、第2の期間の高調波と第1の期間の高調波との差分を算出するために、第2の期間に含まれる、ある瞬間の高調波ベクトルと、第1の期間に含まれ、ちょうど当該瞬間より2周期前の瞬間の高調波ベクトルとの差分ベクトルの積分を行う。
Therefore, it is possible to accurately detect the harmonics generated by the single operation, prevent erroneous detection of harmonic surges, and suppress injection when reactive power for frequency change promotion is unnecessary.
(Embodiment 2)
In
本実施の形態は、第2の期間の高調波と第1の期間の高調波との差分を算出するために、高調波ベクトルを第2の期間で積分した結果と、高調波ベクトルを第1の期間で積分した結果との差分を用いることを特徴とする。
≪構成≫
本実施の形態に係るパワーコンディショナは、単独運転検出装置が備える位相シフト設定部が高調波積分部310に代えて高調波積分部400を備える以外は、パワーコンディショナ100と同様の構成である。以下、実施の形態1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
In this embodiment, in order to calculate the difference between the harmonic in the second period and the harmonic in the first period, the result of integrating the harmonic vector in the second period and the harmonic vector in the first period It is characterized in that a difference from the result of integration in the period of is used.
≪Configuration≫
The power conditioner according to the present embodiment has the same configuration as that of the
高調波積分部400は、差分ベクトル積分部302と差分ベクトル積分部303とに代えて、高調波積分部410と積分値差分算出部420とを備える。
高調波積分部410は、第1の期間、第2の期間のそれぞれにおいて高調波ベクトルVnを積分し、積分結果を高調波振幅の最大値Vnmaxに変換して積分結果を保持する。高調波積分部410は、ベクトル積分器と振幅値変換器とのセットを4つと、積分結果保持部405を備える。
The
The
積分値差分検出部420は、第1の期間における高調波振幅の最大値Vna_maxと、第2の期間における高調波振幅の最大値Vnb_maxとを高調波積分部410から取得し、その差分最大値ΔVnmaxを算出して出力する。
≪動作≫
本実施の形態に係るパワーコンディショナの動作は、高調波急増の検出動作がS101と異なることを除き、パワーコンディショナ100の動作と同一である。そのため、S101に代えて行う、高調波検出部400の動作のみについて説明する。
Integral value
<< Operation >>
The operation of the power conditioner according to the present embodiment is the same as the operation of the
(高調波検出部400の動作)
高調波検出部400の、計測部106が電圧値Vsを1つ出力したときの動作を説明する。
高調波検出部400は、S201と同じく、HPF301を用いてベクトル(Vd,Vq)から高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)を抽出する。
(Operation of harmonic detection unit 400)
The
次に、高調波検出部400は、高調波積分部410のベクトル積分器群を用いて、高調波ベクトルを基本波の1周期に相当する期間Tで積分する。具体的には、高調波ベクトルVnの大きさの2乗を算出して積分する。各ベクトル積分器は、積分が開始されていないときは、高調波ベクトルVnを受け取った時刻から積分を開始し、既に積分が開始しているときは、高調波ベクトルVnの大きさの2乗と、計測部106が電圧値Vsを出力する間隔に相当する時間との積を、既に積算されている積分値に加算して積分を続行する。
Next, the
なお、図9に示すように、ベクトル積分器401、402、403、404の積分の開始タイミングは、基本波の1/4周期ずつずれている。つまり、ベクトル積分器401の積分が開始されてから基本波の1/4周期後にベクトル積分器402の積分が開始される。さらにその基本波の1/4周期後にベクトル積分器403の積分が開始され、さらにその基本波の1/4周期後にベクトル積分器404の積分が開始される。さらにその基本波の1/4周期後は、前の積分を終えたベクトル積分器401が次の積分を開始する。
As shown in FIG. 9, the integration start timings of the
一方、いずれかの積分器が積分を開始してから基本波の1周期に相当する期間が経過した場合、高調波検出部400は、当該積分器に積分を終了させてSVnを出力させたのち、対応する振幅値変換器を用いて、積分結果SVnを全高調波振幅の最大値Vnmaxに変換し、Vnmaxを積分結果保持部405に出力する。
On the other hand, when a period corresponding to one period of the fundamental wave has elapsed since any of the integrators started integration, the
(差分高調波ベクトルΔVnの算出についての補足説明)
上述の説明において、高調波判定部400は、最新の全高調波振幅の最大値Vna_maxと、基本波の5/4周期前に受け取った全高調波振幅の最大値Vnb_maxとの差分を算出している。この理由について、図9を用いて説明する。
本実施の形態では、第1の期間と第2の期間との間の所定時間を、基本波の1/4周期としている。本実施の形態では、高調波ベクトルの積分をしてから差分算出を行っているので、所定時間が基本波の1周期、または、その整数倍である必要はない。基本波の1周期は、どの次数の高調波に対しても、高調波の1周期の整数倍である。したがって、定常的な高調波を基本波の1周期分積分した値は、積分の開始時刻とは無関係に一定であるからである。すなわち、図9の期間1D、2A、2B、2Cにおける平常時の高調波の積分値の総量と、期間3A、3B、3C、3Dにおける平常時の高調波の積分値の総量とは等しい。そのため、図9に示すような比較を行うことで、平常時の高調波を取り除くことが可能である。図9は、期間2Dの間に単独運転が発生した場合を示しており、(f)の差分算出によって単独運転による高調波を検出することが可能である。
(Supplementary explanation about calculation of differential harmonic vector ΔVn)
In the above description, the harmonic determining
In the present embodiment, the predetermined time between the first period and the second period is set to ¼ period of the fundamental wave. In the present embodiment, since the difference calculation is performed after the harmonic vector is integrated, the predetermined time does not need to be one period of the fundamental wave or an integral multiple thereof. One period of the fundamental wave is an integral multiple of one period of the harmonic for any order of harmonics. Therefore, the value obtained by integrating stationary harmonics for one period of the fundamental wave is constant regardless of the integration start time. That is, the total amount of normal harmonic integrated values in
なお、実施の形態1においても説明したように、重要なのは、第1の期間の終了後に単独運転が発生し、単独運転の発生後に第2の期間が開始されることである。したがって、所定時間がゼロではないことと、複数の所定時間が連続していることとが重要である。例えば、図9の比較を1つおきにのみ行う場合、(a)、(c)、(e)、(g)のみを行うと所定時間が不連続となって単独運転を検出できない。つまり、ベクトル積分器と振幅値変換器とが4セット、所定時間が基本波の1/4周期に限られず、例えば、積分器と振幅値変換器とが3セット、所定時間が基本波の1/3周期としてもよいが、所定時間(第1の期間と第2の期間との間隔)が不連続になるような第1期間と第2期間との設定の方法は許容されない。 As described in the first embodiment, what is important is that the single operation occurs after the end of the first period, and the second period starts after the single operation occurs. Therefore, it is important that the predetermined time is not zero and that a plurality of predetermined times are continuous. For example, when only the comparison in FIG. 9 is performed, if only (a), (c), (e), and (g) are performed, the predetermined time becomes discontinuous and the isolated operation cannot be detected. That is, four sets of vector integrators and amplitude value converters, and the predetermined time is not limited to a quarter cycle of the fundamental wave. For example, three sets of integrators and amplitude value converters, and the predetermined time is 1 of the fundamental wave. Although it may be set to / 3 period, a method of setting the first period and the second period in which the predetermined time (the interval between the first period and the second period) is discontinuous is not permitted.
また、実施の形態1においても説明したように、所定時間は基本波の100周期に相当する時間以下、望ましくは基本波の10周期に相当する時間以下であれば任意の時間であってよい。
≪まとめ≫
以上説明したように、本実施の形態では、第1の期間と第2の期間とでそれぞれ高調波ベクトルの積分を行ってから、差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxの算出を行っている。このようにすることで、第1の期間と第2の期間との間隔である所定時間を基本波の1周期よりも短くすることができ、より高速に単独運転に起因する高調波を検出することが可能となる。
Further, as described in the first embodiment, the predetermined time may be any time as long as it is equal to or shorter than the time corresponding to 100 cycles of the fundamental wave, and preferably equal to or shorter than the time corresponding to 10 cycles of the fundamental wave.
≪Summary≫
As described above, in the present embodiment, after the harmonic vectors are integrated in the first period and the second period, the maximum value ΔVn max of the difference harmonic amplitude is calculated. By doing in this way, the predetermined time which is an interval between the first period and the second period can be made shorter than one period of the fundamental wave, and higher harmonics resulting from the independent operation are detected at a higher speed. It becomes possible.
(変形例)
実施の形態1と実施の形態2とで、それぞれ異なる差分高調波ベクトルΔVnの算出方法を示したが、それぞれに利点と欠点を有している。
実施の形態2の方法では、ベクトル積分器は平常時の高調波成分も積分の対象とするため、全高調波振幅の最大値Vnmaxには平常時の高調波の振幅が含まれている。そのため、単独運転に起因する高調波の振幅に対して平常時の高調波の振幅が大きい場合、演算精度が低下し、差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxの誤差が大きくなる問題がある。
(Modification)
In the first embodiment and the second embodiment, different calculation methods of the differential harmonic vector ΔVn are shown, but each has advantages and disadvantages.
In the method according to the second embodiment, since the vector integrator also integrates the normal harmonic component, the maximum value Vn max of the total harmonic amplitude includes the amplitude of the normal harmonic. For this reason, when the amplitude of the harmonic in the normal state is larger than the amplitude of the harmonic due to the single operation, there is a problem that the calculation accuracy is lowered and the error of the maximum value ΔVn max of the difference harmonic amplitude is increased.
一方、実施の形態1の方法では、差分高調波ベクトルΔVnの算出のため、ちょうど2周期前の高調波ベクトルVn2を常に保持している必要があり、積分後の値を保持する場合と比べて保持しておくべき情報量が大きくなる問題がある。
そこで、本変形例では、高調波ベクトルの大きさに応じて算出方法を変更することを特徴とする。
On the other hand, in the method of the first embodiment, it is necessary to always hold the harmonic vector Vn 2 just before two cycles in order to calculate the differential harmonic vector ΔVn, compared with the case where the value after integration is held. There is a problem that the amount of information to be retained increases.
Therefore, this modification is characterized in that the calculation method is changed according to the magnitude of the harmonic vector.
≪構成≫
本変形例に係るパワーコンディショナは、位相シフト設定部が高調波検出部400に代えて高調波検出部500を備えるほかは、実施の形態2と同様の構成である。
図10に、本変形例に係るパワーコンディショナが備える高調波検出部500の構成を示す。高調波検出部500は、高調波振幅判定部501と、差分ベクトル算出部302と、差分ベクトル積分部303と、高調波積分部410と、積分値差分算出部420と、セレクタ502とを備えている。
≪Configuration≫
The power conditioner according to this modification has the same configuration as that of the second embodiment except that the phase shift setting unit includes a
In FIG. 10, the structure of the
高調波振幅判定部501は、高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)から高調波ベクトルの大きさを算出し、差分ベクトル算出部302と高調波積分部410とのいずれに高調波ベクトルVnを出力するか決定し、セレクタ502を操作する。
セレクタ502は、高調波振幅判定部501の指示により、差分ベクトル積分部303と積分値差分算出部420とのいずれかが出力した差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxを高調波急増判定部320に出力する。
Harmonic
The
≪動作≫
本実施の形態に係るパワーコンディショナの動作は、高調波急増の検出動作がS101と異なることを除き、パワーコンディショナ100の動作と同一である。そのため、S101に代えて行う、高調波検出部500の動作のみについて説明する。
(高調波検出部500の動作)
高調波検出部500は、S201と同じく、HPF301を用いてベクトル(Vd,Vq)から高調波ベクトルVn(Vnd,Vnq)を抽出する。
<< Operation >>
The operation of the power conditioner according to the present embodiment is the same as the operation of the
(Operation of harmonic detection unit 500)
次に、高調波検出部500は、高調波振幅判定部501において、高調波ベクトルVnの大きさを判定する。具体的には、上述の数5を用いて高調波ベクトルVnの大きさの2乗を算出し、予め設定されたしきい値Dと比較する。本変形例において、しきい値Dは、しきい値Aの100倍、すなわち400V2とする。
高調波ベクトルVnの大きさの2乗がしきい値D以上、すなわち400V2以上である場合、高調波振幅判定部501はセレクタ502に差分ベクトル積分部303を高調波急増判定部320と接続させ、高調波ベクトルVnを差分ベクトル算出部302に出力する。以降の動作は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
Next, the
When the square of the magnitude of the harmonic vector Vn is not less than the threshold value D, that is, not less than 400 V 2 , the harmonic
一方、高調波ベクトルVnの大きさの2乗がしきい値D未満、すなわち400V2未満である場合、高調波振幅判定部501はセレクタ502に積分値差分算出部420を高調波急増判定部320と接続させ、高調波ベクトルVnを高調波積分部410に出力する。以降の動作は、実施の形態2と同様であるので説明を省略する。
高調波検出部500は、差分ベクトル算出部303と積分値差分算出部420とのうち選択された側が、セレクタ502を介して高調波急増判定部320に差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxを出力すると、再度、高調波振幅判定部501により高調波ベクトルVnの大きさを判定し、「差分ベクトル算出部302と差分ベクトル積分部303との組み合わせ」と、「高調波積分部410と、積分値差分算出部420との組み合わせ」の何れを使用するか決定する。
On the other hand, when the square of the magnitude of the harmonic vector Vn is less than the threshold value D, that is, less than 400 V 2 , the harmonic
In the
≪まとめ≫
以上説明したように、本変形例では、高調波ベクトルVnの積分値の差分を算出する方法と、差分高調波ベクトルΔVnの積分値を算出する方法とを、高調波ベクトルVnの大きさにより使い分ける。このようにすることで、平常時の高調波の振幅が大きい場合は、精度の高い差分高調波ベクトルΔVnの積分値を算出する方法を用いて単独運転に起因する高調波を高精度で抽出するとともに、平常時の高調波の振幅が小さい場合は、高調波ベクトルVnの積分値の差分を算出する方法を用いることで、保持しておくべき情報量の削減と、単独運転に起因する高調波検出の高速化とを図ることができる。
≪Summary≫
As described above, in this modification, the method for calculating the difference between the integrated values of the harmonic vector Vn and the method for calculating the integrated value of the differential harmonic vector ΔVn are selectively used depending on the magnitude of the harmonic vector Vn. . In this way, when the amplitude of the harmonics in normal times is large, the harmonics resulting from the single operation are extracted with high accuracy using a method of calculating the integral value of the differential harmonic vector ΔVn with high accuracy. At the same time, when the amplitude of the harmonics in normal times is small, a method for calculating the difference between the integral values of the harmonic vectors Vn can be used to reduce the amount of information to be retained and the harmonics resulting from the single operation. The detection speed can be increased.
(実施の形態3)
実施の形態1、2および変形例において、高調波急増、または、基本波急増を検出したとき、周波数変化を助長させるための位相シフト量を、予め定められたθsft1と決定する場合について説明した。本実施の形態は、高調波急増、または、基本波急増を検出したとき、差分高調波の振幅、または、基本波振幅の増大量に依存した大きさの無効電力をパワーコンディショナが出力することを特徴とする。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments and the modification, the case where the phase shift amount for promoting the frequency change is determined as the predetermined θ sft1 when the harmonic surge or the fundamental surge is detected has been described. . In this embodiment, when a harmonic surge or a fundamental surge is detected, the power conditioner outputs reactive power having a magnitude depending on the amplitude of the differential harmonic or the increase in the fundamental amplitude. It is characterized by.
≪構成≫
本実施の形態に係るパワーコンディショナは、単独運転検出装置が位相シフト設定部205に代えて位相シフト設定部600を備える他は、パワーコンディショナ100と同様の構成である。
図11は、本実施の形態に係る位相シフト設定部600の構成を示す。位相シフト設定部600は、無効電力供給制御部370に代えて、高調波検出部310と基本波検出部330とにも接続されている無効電力供給制御部610を備え、ORゲート350がなく高調波急増判定部320と基本波急増判定部340とが直接、無効電力供給制御部610と接続されていることを特徴とする。その他の構成は、位相シフト設定部205と同様の構成である。
≪Configuration≫
The power conditioner according to the present embodiment has the same configuration as that of the
FIG. 11 shows a configuration of phase
無効電力供給制御部610は、周波数変化を助長させるための位相シフト量θsft1とスリップモード周波数シフト、または周波数フィードバック機能による位相シフト量θsft2とを生成し、その合算値を位相シフト量θsftとして出力する(θsft=θsft1+θsft2)。
(動作)
本実施の形態に係るパワーコンディショナの動作は、無効電力の大きさの決定処理であるS108の動作を除いて、パワーコンディショナ100の動作と同一である。そのため、S108に代えて行う、無効電力の大きさの決定処理のみについて説明する。
The reactive power
(Operation)
The operation of the power conditioner according to the present embodiment is the same as the operation of the
図12は、無効電力供給制御部610がS108に代えて行う動作のうち、周波数助長のための無効電力を決定する処理を示したフローチャートである。
以下、周波数助長のための無効電力を決定する処理について説明する。
無効電力供給制御部610は、高調波急増検出信号を受信したか否かを判定する(S301)。
FIG. 12 is a flowchart showing a process of determining reactive power for frequency promotion among operations performed by reactive power
Hereinafter, processing for determining reactive power for frequency promotion will be described.
The reactive power
無効電力供給制御部610は、高調波急増検出信号を受信している場合には、さらに、基本波急増検出信号を受信しているか否かを判定する(S302)。
無効電力供給制御部610は、高調波急増検出信号と、基本波急増検出信号の双方を受信している場合は、差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxとしきい値Aとの差分、基本波の振幅V0としきい値Cとの差分を比較する(S303)。
The reactive power
The reactive power
差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxとしきい値Aとの差分が、基本波の振幅V0としきい値Cとの差分より大きい場合(S303でYes)、または、高調波急増信号を受信しているが基本波急増信号を受信していない場合(S302でNo)、無効電力供給制御部610は、次の式を用いて周波数助長のための無効電力に対応する位相シフト量を決定する(S304)。
When the difference between the maximum value ΔVn max of the difference harmonic amplitude and the threshold A is larger than the difference between the amplitude V 0 of the fundamental wave and the threshold C (Yes in S303), or when a harmonic sudden increase signal is received However, when the fundamental wave sudden increase signal is not received (No in S302), the reactive power
一方、無効電力供給制御部610は、高調波急増信号を受信していない場合、基本波急増信号を受信したか否かを検出する(S306)。
On the other hand, the reactive power
差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxとしきい値Aとの差分が、基本波の振幅V0としきい値Cとの差分より小さい場合(S303でNo)、または、基本波急増信号を受信しているが高調波急増信号を受信していない場合(S306でNo)、無効電力供給制御部610は、次の式を用いて周波数助長のための無効電力に対応する位相シフト量を決定する(S305)。
When the difference between the maximum value ΔVn max of the difference harmonic amplitude and the threshold A is smaller than the difference between the amplitude V 0 of the fundamental wave and the threshold C (No in S303), or when a fundamental wave sudden increase signal is received However, when the harmonic surge signal is not received (No in S306), the reactive power
なお、高調波急増信号も基本波急増信号も受信していない場合(S306でNo)、無効電力供給制御部610は、周波数助長のための無効電力に対応する位相シフト量をゼロと決定する(S307)。
θsft1=0
以上の動作により、無効電力供給制御部610は、周波数助長のための無効電力に対応する位相シフト量θsft1を決定する。
If neither the harmonic surge signal nor the fundamental surge signal is received (No in S306), the reactive power
θ sft1 = 0
With the above operation, the reactive power
最後に、無効電力供給制御部610は、算出したθsft1と、スリップモード周波数シフト、または周波数フィードバック機能による位相シフト量θsft2とを合算し、その合算値を位相シフト量θsftとして出力する
≪まとめ≫
以上説明したように、本実施の形態においては、周波数助長のための無効電力に対応する位相シフト量θsft1を、差分高調波振幅の最大値ΔVnmax、および、基本波振幅V0に基づいて算出する。
Finally, the reactive power
As described above, in the present embodiment, the phase shift amount θ sft1 corresponding to the reactive power for frequency promotion is determined based on the maximum value ΔVn max of the differential harmonic amplitude and the fundamental wave amplitude V 0. calculate.
差分高調波振幅の最大値ΔVnmax、および、基本波振幅V0の少なくとも一方が大きい場合には、分散型電源101が単独運転の状態にある可能性が高い。このような場合に、周波数助長のための無効電力として大きな無効電力を注入させることにより、単独運転である場合には、スリップモード周波数シフト機能、または、周波数フィードバック機能による周波数変動をいち早く生じさせ、単独運転をより早く検出することが可能になる。
When at least one of the maximum value ΔVn max of the difference harmonic amplitude and the fundamental wave amplitude V 0 is large, there is a high possibility that the distributed
また、差分高調波振幅の最大値ΔVnmax、および、基本波振幅V0がいずれも小さい場合には、平常時の高調波の変動を単独運転に起因する高調波と誤検出した可能性が高く分散型電源101が単独運転の状態にある可能性が低いため、このような場合に、不必要に大きな無効電流の注入が行われることを抑止することができる。
<実施の形態に係るその他の変形例>
(1)実施の形態1または3において、高調波検出部310は、座標変換部201より取得したベクトル(Vd,Vq)から高調波ベクトルVnを抽出するためのHPF301を備えるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、高調波検出部310はHPF301を備えていなくてもよい。基本波ベクトル(V0,0)の変動がなければ、ベクトル(Vd,Vq)と、ちょうど基本波の2周期前のベクトル(Vd,Vq)との差分を取ることにより、差分高調波ベクトルΔVnが得られるからである。
If the maximum value ΔVn max of the difference harmonic amplitude and the fundamental wave amplitude V 0 are both small, there is a high possibility that the fluctuation of the normal harmonic is erroneously detected as a harmonic caused by an isolated operation. Since there is a low possibility that the distributed
<Other Modifications According to Embodiment>
(1) In the first or third embodiment, the
ここで、基本波ベクトル(V0,0)の変動があれば差分高調波ベクトルΔVnに差分基本ベクトルが混入することになるが、そのような場合は基本波急増が発生しているため(S103でYes、または、S302もしくはS306がYes)、周波数助長のための無効電力として大きな無効電力を注入する必要がある状況であり、高調波急増を誤検出したとしても、無効電力供給制御部370または610の動作に大きな影響を与えない。
Here, if there is a variation in the fundamental wave vector (V 0 , 0), the difference fundamental vector is mixed into the difference harmonic vector ΔVn. In such a case, the fundamental wave suddenly increases (S103). Yes, or S302 or S306 is Yes), it is necessary to inject a large reactive power as a reactive power for frequency promotion, and even if a rapid increase in harmonics is erroneously detected, the reactive power
なお、実施の形態2においても、高調波検出部400または500はHPF301を備えていなくてもよいが、積分結果SVnに基本波成分の積分結果が加算されるため、Vna_max、Vnb_maxがΔVnmaxに対して粗大となり、桁落ち等による精度低下が発生しやすくなることに留意する必要がある。
(2)実施の形態1において、高調波ベクトルVn2がVnよりちょうど基本波のm周期だけ前(mは2以上の整数)の時刻である、としたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。mは定数に限られず、例えば、mの値は、基本波の1周期ごとに、2、3、2、3と周期的に変化してもよい。このようにすることで、保持しておくべき高調波ベクトルVn2の情報量を削減することができる。
In the second embodiment, the
(2) In the first embodiment, the harmonic vector Vn 2 is the time just before the Vn by m cycles of the fundamental wave (m is an integer of 2 or more), but the present invention is not limited to this case. Not. m is not limited to a constant. For example, the value of m may periodically change to 2, 3, 2, 3 for each period of the fundamental wave. By doing so, it is possible to reduce the amount of information of the harmonic vector Vn 2 should be retained.
(3)実施の形態2において、ベクトル積分器と振幅値変換器とが4セット、所定時間が基本波の1/4周期の場合について説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、ベクトル積分器と振幅値変換器とがpセット、所定時間が基本波の1/p周期に相当する時間(pは1以上の整数)としてもよい。また、各積分器の積分開始時刻は基本波の1/p周期ごとのずれに限られず、所定時間に含まれない時刻が存在しないような設定であれば、任意に設定することが可能である。なお、複数の所定時間は、互いに重複していてもよい。 (3) In the second embodiment, the case where four sets of vector integrators and amplitude value converters are set and the predetermined time is ¼ period of the fundamental wave has been described, but the present invention is not necessarily limited to this case. For example, the vector integrator and the amplitude value converter may be p sets, and the predetermined time may be a time corresponding to a 1 / p period of the fundamental wave (p is an integer of 1 or more). Further, the integration start time of each integrator is not limited to the deviation of every 1 / p period of the fundamental wave, and can be arbitrarily set as long as there is no time not included in the predetermined time. . Note that the plurality of predetermined times may overlap each other.
(4)実施の形態1〜3において、ベクトル積分器の出力SVnまたはSΔVnを振幅値変換器がVnmaxまたはΔVnmaxに変換するものとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、高調波積分部は振幅値変換器を含まず、高調波急増判定部320は、例えば、第1の期間のSVnと第2の期間のSVnとの差分値、または、SΔVnが予め定められたしきい値以上であるか否かを判定してもよい。この場合、しきい値は、上述のしきい値Aに数4または数7で示された係数の逆数(2T/π)を織り込んでおくことで、本実施の形態1〜3と同様の動作を行うことができる。また同様に、例えば、ベクトル積分器は、積分期間における高調波ベクトルVnまたは差分高調波ベクトルΔVnの大きさの2乗の積算値(=SVnまたはSΔVnに、計測部106のA/D変換周波数を乗じたもの)を出力し、高調波急増判定部320は、差分高調波ベクトルΔVnの大きさの2乗の積算値、または、第1の期間における高調波ベクトルVnの大きさの2乗の積算値と第2の期間における高調波ベクトルVnの大きさの2乗の積算値との差分値が予め定められたしきい値以上であるか否かを判定してもよい。
(4) In the first to third embodiments, although the output SVn or Esuderuta Vn vector integrator amplitude converter was assumed to be converted to Vn max or .DELTA.Vn max, the present invention is not necessarily limited to this case. For example, the harmonic integration unit does not include an amplitude value converter, the harmonic
なお、実施の形態2において、例えば、高調波積分部410は、振幅値変換器402、412、422、432を含まず、積分結果保持部405と積分値差分算出部420の間に振幅値変換器を備えるとしてもよいし、あるいは、振幅値変換器は積分値差分算出部420に含まれるとしてもよい。
(5)実施の形態3において、高調波急増と基本波急増との双方を検出した場合、差分高調波振幅の最大値ΔVnmaxとしきい値Aとの差分、基本波の振幅V0としきい値Cとの差分、のいずれか大きい側に基づいて位相シフト量θsft1を決定するとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、S304とS305とは上述の式に限られず、ΔVnmaxまたはV0が大きくなるほどθsft1が大きくなる任意の関数を用いてよい。あるいは、例えば、S304とS305とのいずれか一方において、θsft1を固定値としてもよい。
In the second embodiment, for example, the
(5) In the third embodiment, when both the harmonic surge and the fundamental surge are detected, the difference between the maximum value ΔVn max of the differential harmonic amplitude and the threshold A, the fundamental amplitude V 0 and the threshold Although the phase shift amount θ sft1 is determined based on the larger of the difference from C, the present invention is not necessarily limited to this case. For example, S304 and S305 are not limited to the above formulas, and any function that increases θ sft1 as ΔVn max or V 0 increases may be used. Alternatively, for example, θ sft1 may be a fixed value in either one of S304 and S305.
また、例えば、高調波急増を検出した時点でΔVnmaxに基づく位相シフト量θsft1を算出し、基本波急増を検出した時点ではV0に基づく位相シフト量θsft1を算出し、高調波急増と基本波急増との双方を検出した場合には、ΔVnmaxに基づく位相シフト量θsft1とV0に基づく位相シフト量θsft1とのいずれか大きい値、あるいは、平均値もしくは合算値を位相シフト量θsft1として用いてもよい。 Further, for example, the phase shift amount θ sft1 based on ΔVn max is calculated when a harmonic surge is detected, and the phase shift amount θ sft1 based on V 0 is calculated when a fundamental surge is detected. If both the fundamental wave sudden increase is detected, the phase shift amount θ sft1 based on ΔVn max and the phase shift amount θ sft1 based on V 0 , whichever is larger, or the average value or the sum value is used as the phase shift amount. It may be used as θ sft1 .
(6)実施の形態3において、位相シフト設定部600は高調波検出部310を備えるとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、位相シフト設定部600は、高調波検出部310に代えて実施の形態2に係る高調波検出部400、または変形例に係る高調波検出部500を備えていてもよい。この場合、上述の(1)〜(4)を適用してもよいのは勿論である。
(6) Although the phase
(7)実施の形態1〜3において、高調波成分急増検出(S101またはその代用動作)と、基本波成分急増検出(S102)とをこの順に実施するものとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、S102の基本波成分急増検出をS101(またはその代用動作)に先行して行ってもよいし、高調波成分急増検出(S101またはその代用動作)と基本波成分急増検出(S102)とを並行して行ってもよい。 (7) In the first to third embodiments, the harmonic component rapid increase detection (S101 or its substitute operation) and the fundamental component rapid increase detection (S102) are performed in this order. It is not limited to. For example, the fundamental component rapid increase detection in S102 may be performed prior to S101 (or its substitute operation), or the harmonic component rapid increase detection (S101 or its substitute operation) and the fundamental component rapid increase detection (S102) are performed. You may do it in parallel.
また、S106〜S108は基本波の1周期ごとに行うものとしたが、例えば、S106〜S108は、計測部106が電圧値Vsを1つ出力するごとに行い、S108においてθsft1の値の更新だけを基本波の1周期ごとに行うものとしてもよい。なお、S102〜S105も計測部106が電圧値Vsを1つ出力するごとに行い、高調波急増判定部320は高調波の急増を検出してから基本波の1周期の間、高調波検出信号を送出し続けるとしてもよい。
Further, S106 to S108 has been assumed to be performed for each one period of the fundamental wave, for example, S106 to S108, the
(8)実施の形態1〜3において、受動的単独運転検出部204は、電圧位相の跳躍を検出するとゲート回路209にゲートブロック信号Sbを送出するものとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、受動的単独運転検出部204は、周波数変化率がしきい値以上であることを検出するとゲート回路209にゲートブロック信号Sbを送出するとしてもよい。なお、受動的単独運転検出部204は、周波数変化率に限られず、任意の受動的単独運転検出方法を用いてよい。
(8) In the first to third embodiments, the passive
(9)実施の形態1〜3において、位相シフト設定部205、600はインバータ駆動装置110に位相シフト量θsftを出力するものとしたが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、位相シフト設定部205または600は無効電力の向き(進み、または、遅れ)と大きさを直接出力してもよいし、無効電力の向きとインバータ104の力率(=cos θsft)を出力してもよい。あるいは、例えば、インバータ駆動装置110は周波数検出部202と位相検出部203とを単独運転検出装置120と共有し、インバータ駆動装置110は単独運転検出装置120から電圧位相θvと位相シフト量θsftとの加算値と、周波数fvとを受け取るとしてもよい。
(9) In the first to third embodiments, the phase
(10)実施の形態1〜3において、計測部106が所定の周波数17.5kHzで系統電圧値Vs、出力電流値IsをA/D変換する場合について説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。A/D変換の周波数は、電圧周波数の周波数検出と位相検出、電流値の座標変換が行え、かつ、分散型電源101が単独運転になった際に解列時限内に解列が行うことができればよく、例えば、20kHzであってもよい。
(10) In the first to third embodiments, the case where the
(11)実施の形態1〜3において、周波数リレー206、および、電圧リレー207が、ゲートブロック信号Sbと解列信号Srとの両方を送出する場合について説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。例えば、周波数リレー206は、検出時限以上継続して周波数上昇を検出した際にゲートブロック信号Sbのみを送出するとしてもよい。なお、周波数リレー206および電圧リレー207がゲートブロック信号Sbのみを送出するかゲートブロック信号Sbと解列信号Srとの両方を送出するかは、電圧の整定値(上限値、下限値)と周波数の整定値とそれぞれに対して個別に定めてもよい。また、周波数上限値と周波数下限値とのそれぞれに対して個別に定めてもよい。
(11) Although the case where the
(12)実施の形態1〜3の位相シフト決定部、単独運転検出装置、系統連系保護装置のそれぞれは、典型的には集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてよい。各回路を個別に1チップとしてもよいし、全ての回路又は一部の回路を含むように1チップ化されてもよい。例えば、リレー動作設定装置は他の回路部とともに同一の集積回路に系統連系保護装置として集積されてもよいし、別の集積回路としてもよい。 (12) Each of the phase shift determination unit, the isolated operation detection device, and the grid interconnection protection device of the first to third embodiments may be typically realized as an LSI (Large Scale Integration) that is an integrated circuit. Each circuit may be individually configured as one chip, or may be integrated into one chip so as to include all or some of the circuits. For example, the relay operation setting device may be integrated as a system interconnection protection device in the same integrated circuit together with other circuit units, or may be a separate integrated circuit.
ここでは、LSIとして記載したが、集積度の違いにより、IC(Integrated Circuit)、システムLSI、スーパLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラム化することが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
Although described here as LSI, depending on the degree of integration, it may also be called IC (Integrated Circuit), system LSI, super LSI, or ultra LSI.
Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。
(13)実施の形態1〜3の説明は本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができる。
(補足)
以下に、実施の形態に係る単独運転検出装置および単独運転検出方法の構成および効果について説明する。
Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology.
(13) The description of the first to third embodiments is merely an example of the present invention, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
(Supplement)
Below, the structure and effect of the isolated operation detection apparatus and isolated operation detection method which concern on embodiment are demonstrated.
(1)実施の形態に係る単独運転検出装置は、分散型電源の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記分散型電源が系統連系された電力系統の交流電圧を検出する電圧検出部と、前記電力系統の交流電圧の1周期に相当する時間長を有する第1の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさと、前記第1の期間と同じ時間長を有し前記第1の期間の終了より所定時間後に開始される第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさとの差分値を求める高調波差分算出部と、前記高調波差分算出部で算出された差分値がしきい値以上である場合、周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給し、前記差分値が前記しきい値未満である場合、前記周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給しない無効電力供給制御部とを備える。 (1) An isolated operation detection device according to an embodiment is an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a distributed power source, and a voltage that detects an AC voltage of a power system in which the distributed power source is interconnected. The detection unit, the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the first period having a time length corresponding to one period of the AC voltage of the power system, and the same time length as the first period A harmonic difference calculation unit that obtains a difference value from the harmonic component magnitude of the AC voltage in a second period that starts a predetermined time after the end of the period of 1, and the difference calculated by the harmonic difference calculation unit When the value is greater than or equal to the threshold value, reactive power for promoting frequency change is supplied to the power system, and when the difference value is less than the threshold value, reactive power for promoting the frequency change is provided. To the power grid And a reactive power supply controller, not.
また、実施の形態に係る単独運転検出方法は、周波数変化を助長するために無効電力の供給量を変動させる処理を行う単独運転検出方法であって、分散型電源が系統連系された電力系統の交流電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電力系統の交流電圧の1周期に相当する時間長を有する第1の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさと、前記第1の期間と同じ時間長を有し前記第1の期間の終了より所定時間後に開始される第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさとの差分値を求める高調波差分算出ステップと、前記高調波差分算出ステップで算出された差分値がしきい値以上である場合、周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給し、前記差分値が前記しきい値未満である場合、前記周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給しない無効電力供給制御ステップとを含む。 In addition, the isolated operation detection method according to the embodiment is an isolated operation detection method for performing a process of changing the amount of reactive power supplied to promote frequency change, and is a power system in which distributed power sources are connected to the grid. A voltage detection step for detecting the AC voltage of the power system, and the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the first period having a time length corresponding to one period of the AC voltage of the power system, the same as in the first period A harmonic difference calculating step for obtaining a difference value with a magnitude of a harmonic component of the AC voltage in a second period having a time length and starting a predetermined time after the end of the first period; and the harmonic difference When the difference value calculated in the calculation step is greater than or equal to a threshold value, reactive power for promoting frequency change is supplied to the power system, and when the difference value is less than the threshold value, the frequency And a reactive power supply control step is not supplied to the power system reactive power to promote reduction.
このようにすることで、分散型電源が単独運転状態であるか否かに係らず存在する高調波の影響を排除して、単独運転によって生じる高調波の有無を検出することができるため、高調波変動の誤検出による周波数変化助長のための無効電力の注入が不必要な場合の注入を抑止することができる。
(2)また、実施の形態に係る上記(1)の単独運転検出装置は、前記高調波差分算出部は、前記交流電圧の瞬時値を前記交流電圧の基本波周期で回転するdq座標系にdq座標変換を行って求めたベクトルと、これより前記所定時間だけ前の前記交流電圧の瞬時値に前記dq座標変換を行って求めたベクトルとの差分ベクトルを、前記第2の期間において複数回算出する差分ベクトル算出部と、前記差分ベクトルの大きさを前記第2の期間で積分した結果を用いて前記差分値を算出する差分ベクトル積分部とを含む、としてもよい。
In this way, it is possible to detect the presence or absence of harmonics generated by an isolated operation by eliminating the influence of existing harmonics regardless of whether or not the distributed power source is in an isolated operation state. It is possible to suppress injection when reactive power injection is unnecessary to promote frequency change due to erroneous detection of wave fluctuations.
(2) Further, in the isolated operation detection device according to (1) according to the embodiment, the harmonic difference calculation unit has a dq coordinate system that rotates an instantaneous value of the AC voltage at a fundamental wave period of the AC voltage. A difference vector between the vector obtained by performing the dq coordinate transformation and the vector obtained by performing the dq coordinate transformation on the instantaneous value of the alternating voltage just before the predetermined time is calculated a plurality of times in the second period. A difference vector calculation unit for calculating and a difference vector integration unit for calculating the difference value using a result obtained by integrating the magnitude of the difference vector in the second period may be included.
このようにすることで、第2の期間に含まれる瞬間のベクトルから、第1の期間における平常時の高調波成分を取り除くことができるので、所定時間中に分散型電源が単独運転に移行した場合に、差分ベクトルの大きさの2乗を積分した結果は単独運転に起因する高調波成分だけを含み、単独運転に起因する高調波成分を高精度で検出することができる。
(3)また、実施の形態に係る上記(2)の単独運転検出装置は、前記所定時間は、前記第1の期間の時間長のn倍(nは1以上の整数)である、としてもよい。
By doing in this way, the normal harmonic component in the first period can be removed from the instantaneous vector included in the second period, so that the distributed power source has shifted to a single operation during a predetermined time. In this case, the result of integrating the square of the magnitude of the difference vector includes only the harmonic component resulting from the single operation, and the harmonic component resulting from the single operation can be detected with high accuracy.
(3) In the isolated operation detection device according to (2) according to the embodiment, the predetermined time may be n times the time length of the first period (n is an integer of 1 or more). Good.
このようにすることで、第2の期間に含まれる瞬間のベクトルから、第1の期間に含まれ、かつ、周波数、位相、及び振幅を同じくする高調波ベクトルを確実に取り除くことができ、差分ベクトルを単独運転に起因する高調波ベクトルだけにすることができる。
(4)また、実施の形態に係る上記(1)の単独運転検出装置は、前記高調波差分算出部は、前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第1の期間で積分し、前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第2の期間で積分する高調波積分部と、前記高調波積分部が算出した前記第2の期間における積分値と、前記高調波積分部が算出した前記第1の期間における積分値との差を用いて、前記差分値を算出する積分値差分算出部とを含む、としてもよい。
In this way, the harmonic vector included in the first period and having the same frequency, phase, and amplitude can be surely removed from the instantaneous vector included in the second period, and the difference The vector can be only the harmonic vector resulting from islanding.
(4) In the isolated operation detection device according to (1) according to the embodiment, the harmonic difference calculation unit integrates the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage in the first period. A harmonic integration unit that integrates the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage in the second period, an integration value in the second period calculated by the harmonic integration unit, and the harmonic It is good also as including the integrated value difference calculation part which calculates the said difference value using the difference with the integral value in the said 1st period which the wave integration part calculated.
このようにすることで、第1の期間に関する情報は積分値のみ保持すればよいので、単独運転検出装置が保持すべき情報量を削減することができる。また、所定時間が第1の期間の時間長のn倍に限られず、より短い時間とすることができ、高速に単独運転に起因する高調波を検出することができる。
(5)また、実施の形態に係る上記(1)の単独運転検出装置は、前記高調波差分算出部は、前記交流電圧の瞬時値に座標変換を行って求めたベクトルと、これより前記所定時間だけ前の前記交流電圧の瞬時値に座標変換を行って求めたベクトルとの差分ベクトルを、前記第2の期間において複数回算出する差分ベクトル算出部と、前記差分ベクトルの大きさの2乗を前記第2の期間で積分した結果を用いて前記差分値を算出する差分ベクトル積分部と、前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第1の期間で積分し、前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第2の期間で積分する高調波積分部と、前記高調波積分部が算出した前記第2の期間における積分値と、前記高調波積分部が算出した前記第1の期間における積分値との差を用いて、前記差分値を算出する積分値差分算出部とを含み、前記第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさが基準値以上の場合、前記差分ベクトル算出部と前記差分ベクトル積分部とを用いて前記差分値を算出し、前記第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさが前記基準値未満の場合、前記高調波積分部と前記積分値差分算出部とを用いて前記差分値を算出する、としてもよい。
By doing in this way, since the information regarding the 1st period should just hold an integral value, the amount of information which an isolated operation detection device should hold can be reduced. Moreover, the predetermined time is not limited to n times the time length of the first period, and can be set to a shorter time, and harmonics resulting from the single operation can be detected at high speed.
(5) Further, in the isolated operation detection device of (1) according to the embodiment, the harmonic difference calculation unit calculates a vector obtained by performing coordinate conversion on the instantaneous value of the AC voltage, and the predetermined value based on the vector. A difference vector calculation unit that calculates a difference vector from a vector obtained by performing coordinate transformation on the instantaneous value of the AC voltage just before time in the second period, and a square of the magnitude of the difference vector A difference vector integration unit that calculates the difference value using the result obtained by integrating the result of the AC voltage in the second period, and the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage is integrated in the first period, and the AC a harmonic integration section for integrating the square of the amplitude of the harmonic component of the voltage in the second period, the integral value in the second period in which the harmonic integration section has been calculated, the harmonic integration section The calculated integral value in the first period; Using the difference, it said comprising an integration value difference calculation section that calculates a difference value, if the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the second period is equal to or larger than the reference value, the said difference vector calculating portion The difference vector integration unit is used to calculate the difference value. When the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the second period is less than the reference value, the harmonic integration unit and the integration value difference calculation The difference value may be calculated using a unit.
このようにすることで、平常時の高調波の振幅が小さい場合は、積分値の差を用いる方法により保持すべき情報量の削減と単独運転に起因する高調波検出の高速化を図り、平常時の高調波の振幅が大きい場合は、差分ベクトルを積分する方法により、桁落ち等の演算精度の低下を防ぐことで単独運転に起因する高調波検出の高精度化を図ることができる。
(6)また、実施の形態に係る上記(1)の単独運転検出装置は、前記無効電力供給制御部は、前記差分値の大きさに応じて、前記無効電力の大きさを決定する、としてもよい。
In this way, when the amplitude of the harmonics at normal times is small, the amount of information to be retained is reduced by the method using the difference between the integral values, and the harmonic detection due to the single operation is speeded up. When the amplitude of the harmonics of the hour is large, the method of integrating the difference vector can prevent the deterioration of the calculation accuracy such as the digit loss, and the harmonic detection due to the single operation can be made highly accurate.
(6) In the isolated operation detection apparatus according to (1) according to the embodiment, the reactive power supply control unit determines the magnitude of the reactive power according to the magnitude of the difference value. Also good.
このようにすることで、平常時の高調波の変動を単独運転に起因する高調波と誤検出した可能性が高い場合に負荷に供給する無効電力の大きさを小さくし、不要な無効電力の注入を抑止することができる。 This reduces the amount of reactive power supplied to the load when there is a high possibility that a fluctuation in harmonics during normal operation is erroneously detected as a harmonic caused by isolated operation. Injection can be suppressed.
本明細書において開示される単独運転検出装置、および、高調波の検出方法は、例えば、電力系統と連系した分散型電源等において有用である。 The isolated operation detection device and the harmonic detection method disclosed in the present specification are useful in, for example, a distributed power source that is connected to an electric power system.
100 パワーコンディショナ
101 分散型電源
102 電力系統
103 負荷
104 インバータ
105 連系リレー
106 計測部
107,200 パワーコンディショナ制御装置
110 インバータ駆動装置
120,220 系統連系保護装置
130,210 リレー動作設定装置
111,112 座標変換部
113 有効電流制御部
114 無効電流制御部
115 PWM信号生成部
116 ゲート回路
121 周波数検出部
122 位相検出部
123 受動的単独運転検出部
124,224 位相シフト付加部
125 角加速度算出部
126 保護リレー設定決定部
127 周波数リレー
128 電圧リレー
221 符号変化カウント部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記分散型電源が系統連系された電力系統の交流電圧を検出する電圧検出部と、
前記電力系統の交流電圧の1周期に相当する時間長を有する第1の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさと、前記第1の期間と同じ時間長を有し前記第1の期間の終了より所定時間後に開始される第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさとの差分値を求める高調波差分算出部と、
前記高調波差分算出部で算出された差分値がしきい値以上である場合、周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給し、前記差分値が前記しきい値未満である場合、前記周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給しない無効電力供給制御部と
を備える単独運転検出装置。 An isolated operation detection device for detecting isolated operation of a distributed power source,
A voltage detection unit for detecting an AC voltage of a power system in which the distributed power source is grid-connected;
The magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the first period having a time length corresponding to one cycle of the AC voltage of the power system, and the same time length as the first period. A harmonic difference calculation unit for obtaining a difference value with the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in a second period starting after a predetermined time from the end;
When the difference value calculated by the harmonic difference calculation unit is greater than or equal to a threshold value, the reactive power for promoting frequency change is supplied to the power system, and the difference value is less than the threshold value An isolated operation detection device comprising: a reactive power supply control unit that does not supply reactive power for facilitating the frequency change to the power system.
前記交流電圧の瞬時値を前記交流電圧の基本波周期で回転するdq座標系にdq座標変換を行って求めたベクトルと、これより前記所定時間だけ前の前記交流電圧の瞬時値に前記dq座標変換を行って求めたベクトルとの差分ベクトルを、前記第2の期間において複数回算出する差分ベクトル算出部と、
前記差分ベクトルの大きさを前記第2の期間で積分した結果を用いて前記差分値を算出する差分ベクトル積分部とを含む
請求項1に記載の単独運転検出装置。 The harmonic difference calculation unit
A vector obtained by performing dq coordinate transformation on the dq coordinate system rotating the instantaneous value of the AC voltage with the fundamental wave period of the AC voltage, and the dq coordinate to the instantaneous value of the AC voltage a predetermined time before A difference vector calculation unit that calculates a difference vector from the vector obtained by performing the conversion a plurality of times in the second period;
The isolated operation detection device according to claim 1, further comprising: a difference vector integration unit that calculates the difference value using a result obtained by integrating the magnitude of the difference vector in the second period.
請求項2に記載の単独運転検出装置。 The isolated operation detection device according to claim 2, wherein the predetermined time is n times the time length of the first period (n is an integer of 1 or more).
前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第1の期間で積分し、前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第2の期間で積分する高調波積分部と、
前記高調波積分部が算出した前記第2の期間における積分値と、前記高調波積分部が算出した前記第1の期間における積分値との差を用いて、前記差分値を算出する積分値差分算出部とを含む
請求項1に記載の単独運転検出装置。 The harmonic difference calculation unit
A harmonic integrator that integrates the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage in the first period, and integrates the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage in the second period; ,
Integral value difference for calculating the difference value using the difference between the integrated value calculated in the second period calculated by the harmonic integrating unit and the integrated value calculated in the first period calculated by the harmonic integrating unit. The isolated operation detection device according to claim 1, further comprising: a calculation unit.
前記交流電圧の瞬時値に座標変換を行って求めたベクトルと、これより前記所定時間だけ前の前記交流電圧の瞬時値に座標変換を行って求めたベクトルとの差分ベクトルを、前記第2の期間において複数回算出する差分ベクトル算出部と、
前記差分ベクトルの大きさの2乗を前記第2の期間で積分した結果を用いて前記差分値を算出する差分ベクトル積分部と、
前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第1の期間で積分し、前記交流電圧の高調波成分の振幅値の2乗を前記第2の期間で積分する高調波積分部と、
前記高調波積分部が算出した前記第2の期間における積分値と、前記高調波積分部が算出した前記第1の期間における積分値との差を用いて、前記差分値を算出する積分値差分算出部とを含み、
前記第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさが基準値以上の場合、前記差分ベクトル算出部と前記差分ベクトル積分部とを用いて前記差分値を算出し、
前記第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさが前記基準値未満の場合、前記高調波積分部と前記積分値差分算出部とを用いて前記差分値を算出する
請求項1に記載の単独運転検出装置。 The harmonic difference calculation unit
A difference vector between a vector obtained by performing coordinate conversion on the instantaneous value of the alternating voltage and a vector obtained by performing coordinate conversion on the instantaneous value of the alternating voltage just before the predetermined time is obtained as the second vector. A difference vector calculation unit that calculates a plurality of times in a period;
A difference vector integration unit that calculates the difference value using a result obtained by integrating the square of the magnitude of the difference vector in the second period;
A harmonic integrator that integrates the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage in the first period, and integrates the square of the amplitude value of the harmonic component of the AC voltage in the second period; ,
Using the difference between the integral value in the first period and the integral value, the harmonic integration unit is calculated in the second period in which the harmonic integration section has been calculated, the integral value difference to calculate the difference value Including a calculation unit,
When the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the second period is greater than or equal to a reference value, the difference value is calculated using the difference vector calculation unit and the difference vector integration unit ,
The difference value is calculated using the harmonic integration unit and the integral value difference calculation unit when the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the second period is less than the reference value. The isolated operation detection device described.
請求項1に記載の単独運転検出装置。 The islanding operation detection device according to claim 1, wherein the reactive power supply control unit determines the magnitude of the reactive power according to the magnitude of the difference value.
前記無効電力供給制御部の指示に従って負荷に無効電力を供給する電力供給部と
を備えるパワーコンディショナ。 The isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 6,
A power conditioner comprising: a power supply unit that supplies reactive power to a load in accordance with an instruction from the reactive power supply control unit.
発電した電力を前記電力供給部に供給する分散型電源と
を備える分散型電源システム。 A power conditioner according to claim 7;
A distributed power supply system comprising: a distributed power supply that supplies generated power to the power supply unit.
分散型電源が系統連系された電力系統の交流電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電力系統の交流電圧の1周期に相当する時間長を有する第1の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさと、前記第1の期間と同じ時間長を有し前記第1の期間の終了より所定時間後に開始される第2の期間における前記交流電圧の高調波成分の大きさとの差分値を求める高調波差分算出ステップと、
前記高調波差分算出ステップで算出された差分値がしきい値以上である場合、周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給し、前記差分値が前記しきい値未満である場合、前記周波数変化を助長させるための無効電力を前記電力系統に供給しない無効電力供給制御ステップと
を含む単独運転検出方法。 An isolated operation detection method for performing a process of varying the amount of reactive power supplied to promote frequency change,
A voltage detection step for detecting an AC voltage of a power system in which a distributed power source is interconnected;
The magnitude of the harmonic component of the AC voltage in the first period having a time length corresponding to one cycle of the AC voltage of the power system, and the same time length as the first period. A harmonic difference calculating step for obtaining a difference value with the magnitude of the harmonic component of the AC voltage in a second period starting after a predetermined time from the end;
When the difference value calculated in the harmonic difference calculation step is greater than or equal to a threshold value, reactive power for promoting frequency change is supplied to the power system, and the difference value is less than the threshold value And a reactive power supply control step of not supplying reactive power for promoting the frequency change to the power system.
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