JP7233279B2 - Grid connection device - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置を電力系統に連系する系統連系装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a grid connection device that connects a power supply device to a power grid.
特許文献1(特開2010-262468号公報)には、複数の分散型電源設備(発電設備2)と、それら複数の分散型電源設備との間で通信回線を介して情報の送受信を行うことができるサーバー装置(51)とを備える分散型電源管理システムが記載されている。特許文献1に記載のシステムは、サーバー装置で分散型電源設備の運転状態を遠隔監視してその異常等を迅速に検知するといった目的のために利用されている。
In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-262468), a plurality of distributed power supply equipment (power generation equipment 2) and information transmission and reception via a communication line between the plurality of distributed power supply equipment A distributed power management system is described comprising a server device (51) capable of The system described in
分散型電源設備には、電力を電力系統へ供給(逆潮流)できるように構成されたシステムもある。但し、多くの分散型電源設備が電力系統に連系され、それら分散型電源設備から電力系統への供給電力が大きくなると、電力系統の系統電圧が上昇するという問題が生じる。 Distributed power supply facilities also include systems configured to supply power to the power system (reverse power flow). However, when many distributed power supply facilities are connected to the power system and the power supplied from the distributed power supply facilities to the power system increases, the system voltage of the power system rises.
そのような問題に鑑みて、特許文献2(特開2013-172495号公報)には、分散型電源設備が、系統電圧と予め定められた閾値電圧との比較に基づいて、電力の逆潮流を停止させ、または、逆潮流する電力を低減させる制御を行うことが記載されている。特許文献2では、このような電圧上昇抑制制御により、系統電圧の上昇を抑制しようとしている。
In view of such a problem, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-172495), a distributed power supply facility detects a reverse power flow of power based on a comparison between the system voltage and a predetermined threshold voltage. It is described that control is performed to stop or reduce reverse power flow. In
特許文献2に記載のシステムのように、分散型電源設備が電力の逆潮流を停止させる又は逆潮流する電力を低減させる制御を行った場合、その分散型電源設備の運用者は、売電によって得ることができるはずであった経済的メリットを得ることができなくなる。また、そのような制御を行うためには、電源装置の出力電力を例えば定格電力よりも低下させる必要がある。つまり、電源装置を高効率な状態では運転できないため、高い省エネルギ性を得ることができなくなる。
As in the system described in
尚、同一の変圧器の二次側の電力系統での系統電圧は例えばその変圧器の二次側の電力系統での電力の需給バランスによって増減する。そのため、一つの分散型電源設備が特許文献2に記載のように電力の逆潮流を停止するなどしても、同一の変圧器の二次側の電力系統に連系されている他の分散型電源設備による供給電力及び他の負荷による負荷電力によっては、系統電圧が低下せずに高い値で維持される可能性もある。
It should be noted that the system voltage in the power system on the secondary side of the same transformer fluctuates depending on, for example, the power supply and demand balance in the power system on the secondary side of the transformer. Therefore, even if one distributed power supply facility stops reverse power flow as described in
また、同一の変圧器の二次側の電力系統での系統電圧は、その電力系統の全て箇所で同一になる訳ではなく、例えば分散型電源設備が数多く連系されている地域等や集合住宅等では局所的に系統電圧が高くなり、分散型電源設備が殆ど連系されていない地域等では局所的に系統電圧が低くなる可能性もある。そのため、一つの分散型電源設備が電力の逆潮流を停止しても、他の地域では系統電圧がそれほど高くなっておらず、それらの地域に連系されている他の分散型電源設備は電力の逆潮流を停止していない可能性もある。 In addition, the system voltage in the power system on the secondary side of the same transformer is not the same at all points in the power system. There is a possibility that the system voltage will be locally high in such areas, and that the system voltage will be locally low in areas where distributed power supply facilities are rarely interconnected. Therefore, even if one distributed power supply facility stops reverse power flow, the system voltage in other areas does not rise so much, and other distributed power supply facilities connected to those areas There is also the possibility that the reverse power flow has not been stopped.
このように、一つの分散型電源設備が電力の逆潮流を停止するなどしても、系統電圧が高い状態を解消できず、電力系統の電力品質を良好に保つことができないという問題がある。また、系統電圧などの電力品質を良い状態に保つ必要があるという課題は、同一の変圧器の二次側の電力系統に連系されている全ての分散型電源設備に共通する課題であるにも関わらず、少数の分散型電源設備のみが電力の逆潮流を停止するなどして経済的メリット等を得られないという問題もある。 As described above, even if one distributed power supply facility stops reverse power flow, the high system voltage cannot be resolved, and the power quality of the power system cannot be maintained satisfactorily. In addition, the need to keep power quality such as system voltage in good condition is a common problem for all distributed power supply facilities that are connected to the power system on the secondary side of the same transformer. In spite of this, there is also the problem that only a small number of distributed power supply facilities stop the reverse power flow of electric power, and thus economic benefits cannot be obtained.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統の電力品質を良好に保つことができる系統連系装置を提供する点にある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a grid interconnection device capable of maintaining good power quality of a power system.
上記目的を達成するための本発明に係る系統連系装置の特徴構成は、電源装置を電力系統に連系する系統連系装置であって、
前記電源装置が出力する出力電力を所定の電力に変換する電力変換部と、
前記電力系統に接続される第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の交流線と前記電力変換部との接続状態を、前記第1電圧線と前記中性線とに前記電力変換部を接続し且つ前記第2電圧線には接続しない第1接続状態と、前記第2電圧線と前記中性線と前記電力変換部を接続し且つ前記第1電圧線には接続しない第2接続状態との間で切り替えることができる接続状態切替部とを備え、
前記接続状態切替部は、所定のタイミングで、前記第1接続状態及び前記第2接続状態のうち、ランダムに決定された方の接続状態に切り替える切替処理を行う点にある。
A feature configuration of a grid interconnection device according to the present invention for achieving the above object is a grid interconnection device that connects a power supply device to a power system,
a power conversion unit that converts the output power output by the power supply device into a predetermined power;
A connection state between a single-phase three-wire AC line having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line connected to the electric power system and the power conversion unit is defined as a state of connection between the first voltage line and the neutral line. a first connection state in which the power conversion unit is connected to a line and is not connected to the second voltage line; and a first connection state in which the second voltage line, the neutral line and the power conversion unit are connected and the first voltage line a connection state switching unit capable of switching between a second connection state in which connection is not made to the
The connection state switching unit performs a switching process of switching to a randomly determined one of the first connection state and the second connection state at a predetermined timing.
上記特徴構成によれば、接続状態切替部により、電源装置の供給電力の供給先を、必要に応じて第1電圧線又は第2電圧線に変更できる。つまり、電源装置の供給電力は、何れか一方の電圧線に対して固定的に供給される構成にはなっていない。その結果、例えば第1電圧線及び第2電圧線の一方の電圧が高くなる状況が発生したとしても、接続状態切替部が動作することで、そのような高電圧の状況を改善することができる。また、電力系統の高電圧の状況を改善することができるので、電源装置の運転を継続し続けることによる経済的メリットを得ることができる。 According to the above-described characteristic configuration, the connection state switching unit can change the supply destination of the power supplied from the power supply device to the first voltage line or the second voltage line as needed. In other words, the power supplied from the power supply device is not configured to be fixedly supplied to any one of the voltage lines. As a result, for example, even if the voltage of one of the first voltage line and the second voltage line becomes high, such a high voltage situation can be improved by operating the connection state switching unit. . Moreover, since the high voltage condition of the electric power system can be improved, it is possible to obtain an economic merit by continuing the operation of the power supply device.
加えて、上記特徴構成によれば、接続状態切替部により、電源装置の供給電力の供給先が固定されず、所定のタイミングでランダムに変更される。その結果、例えば第1電圧線及び第2電圧線の一方の電圧が高くなる状況が発生したとしても、接続状態切替部が動作することで、そのような高電圧の状況が固定化されることを回避できる。 In addition, according to the above characteristic configuration, the connection state switching unit does not fix the supply destination of the power supply of the power supply device, but randomly changes it at a predetermined timing. As a result, for example, even if a situation occurs in which the voltage of one of the first voltage line and the second voltage line becomes high, such a high voltage situation can be fixed by operating the connection state switching unit. can be avoided.
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る分散型電源システムについて説明する。
図1は、系統連系装置20が設けられる分散型電源システムの構成を示す図である。図示するように、分散型電源システムでは、電源装置8が系統連系装置20を介して電力系統1に連系される。系統連系装置20は、電力変換部7と接続状態切替部6とを備える。
A distributed power supply system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a distributed power supply system provided with a
電力系統1には、第1電圧線2a及び第2電圧線2b及び中性線2cを有する単相3線式の交流線2が接続されている。そして、第1電圧線2aに100V負荷としての電力消費装置3が接続されて、第1電圧線2aに供給される電力を消費する。また、第2電圧線2bに100V負荷としての電力消費装置4が接続されて、第2電圧線2bに供給される電力を消費する。
A single-phase three-
電源装置8は、発電装置や充放電装置などを用いて構成される。例えば、発電装置としては、燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などの様々な装置を用いることができる。充放電装置としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの蓄電池(化学電池)や、キャパシタ、フライホイールなどの様々な装置を用いることができる。
The
図1に示す例では、電源装置8は、電力変換部7と接続状態切替部6と開閉器5とを介して交流線2に接続される。電源装置8及び電力変換部7及び接続状態切替部6及び開閉器5の動作は制御部9が制御する。
In the example shown in FIG. 1 , the
電力変換部7は、電源装置8が出力する出力電力を所定の電力、例えば所望の電圧、周波数、位相の電力に変換するインバータなどの回路を用いて実現される。本実施形態では、電力変換部7は、電源装置8の出力電力を交流100Vの電力に変換して接続状態切替部6へと出力する。
The
開閉器5は、開作動及び閉作動を切り替えることで、電源装置8及び電力変換部7を交流線2に接続した状態と、電源装置8及び電力変換部7を交流線2に接続していない状態とを切り替えることができる。
The
図1に示す分散型電源システムでは、第1電圧線2aの電圧を測定する第1電圧測定部10と、第2電圧線2bの電圧を測定する第2電圧測定部11とが設けられている。第1電圧測定部10及び第2電圧測定部11の測定結果は制御部9に伝達される。
The distributed power supply system shown in FIG. 1 includes a first
接続状態切替部6は、電力系統1に接続される第1電圧線2a及び第2電圧線2b及び中性線2cを有する単相3線式の交流線2と電力変換部7との接続状態を、第1電圧線2aと中性線2cとに電力変換部7を接続し且つ第2電圧線2bには接続しない第1接続状態と、第2電圧線2bと中性線2cと電力変換部7を接続し且つ第1電圧線2aには接続しない第2接続状態との間で切り替えることができる。
The connection
本実施形態の接続状態切替部6は切替器6aを有する。切替器6aでは、電力変換部7に接続される共通接点Cが、第1電圧線2aに接続される接点A、又は、第2電圧線2bに接続される接点Bに接続される。また、接続状態切替部6では、交流線2の中性線2cが電力変換部7に接続される。従って、切替器6aにおいて共通接点Cが接点Aに接続された場合、電力変換部7の交流100V出力は、交流線2の第1電圧線2a及び中性線2cに供給される。また、切替器6aにおいて共通接点Cが接点Bに接続された場合、電力変換部7の交流100V出力は、交流線2の第2電圧線2b及び中性線2cに供給される。
The connection
次に、制御部9が行う接続状態切替部6の切替処理について説明する。
図2は、接続状態切替部6の切替処理(切替処理A)を説明するフローチャートである。図2では、接続状態切替部6は、所定のタイミングで、第1接続状態及び第2接続状態のうち、ランダムに決定された方の接続状態に切り替える切替処理を行う。具体的に説明すると、工程#10において制御部9は、接続状態切替部6の切替処理を行う切替タイミングであるか否かを判定する。
例えば、制御部9は、電源装置8の運転開始時に、この切替処理を行う切替タイミングであると判定する。
或いは、制御部9は、前回切替処理を行ってからの経過時間が設定期間に到達すると、この切替処理を行う切替タイミングであると判定する。
また或いは、制御部9は、第1電圧測定部10で測定される第1電圧線2aの電圧又は第2電圧測定部11で測定される第2電圧線2bの電圧が設定値以上になると、この切替処理を行う切替タイミングであると判定する。この場合の設定値は、例えば、電圧上昇抑制制御が開始される電圧値や、それよりも低い電圧値などに設定できる。
Next, switching processing of the connection
FIG. 2 is a flowchart for explaining switching processing (switching processing A) of the connection
For example, the
Alternatively, when the elapsed time from the previous switching process reaches the set period, the
Alternatively, when the voltage of the
そして、制御部9は、工程#10において切替タイミングであると判定した場合(工程#10において「Yes」の場合)、工程#11に移行して、第1接続状態及び第2接続状態のうち、ランダムに決定された方の接続状態に切り替える切替処理を行う。
それに対して、制御部9は、工程#10において切替タイミングではないと判定した場合(工程#10において「No」の場合)、このフローチャートの最初にリターンする。
Then, when the
On the other hand, when the
このように、図2に示した切替処理Aが行われる場合、電源装置8の供給電力の供給先が固定されず、所定のタイミングでランダムに変更される。その結果、例えば第1電圧線2a及び第2電圧線2bの一方の電圧が高くなる状況が発生したとしても、接続状態切替部6が動作することで、そのような高電圧の状況が固定化されることを回避できる。
In this way, when the switching process A shown in FIG. 2 is performed, the power supply destination of the
図3は、接続状態切替部6の別の切替処理(切替処理B)を説明するフローチャートである。接続状態切替部6は、所定のタイミングで、第1接続状態及び第2接続状態のうち、それまでとは異なる方の接続状態に切り替える切替処理を行う
具体的に説明すると、工程#20において制御部9は、接続状態切替部6の切替処理を行う切替タイミングであるか否かを判定する。切替タイミングであるか否かの判定内容は上述したのと同様である。
FIG. 3 is a flowchart for explaining another switching process (switching process B) of the connection
そして、制御部9は、工程#20において切替タイミングであると判定した場合、工程#21に移行して、第1接続状態及び第2接続状態のうち、それまでとは異なる方の接続状態に切り替える切替処理を行う。
それに対して、制御部9は、工程#20において切替タイミングではないと判定した場合、このフローチャートの最初にリターンする。
Then, when the
On the other hand, when the
このように、図3に示した切替処理Bが行われる場合、電源装置8の供給電力の供給先が固定されず、所定のタイミングで、それまでとは異なる方の接続状態に切り替えられる。その結果、例えば第1電圧線2a及び第2電圧線2bの一方の電圧が高くなる状況が発生したとしても、接続状態切替部6が動作することで、そのような高電圧の状況が固定化されることを回避できる。
As described above, when the switching process B shown in FIG. 3 is performed, the power supply destination of the
図4は、接続状態切替部6の別の切替処理(切替処理C)を説明するフローチャートである。接続状態切替部6は、所定のタイミングで、第1電圧線2aの電圧が第2電圧線2bの電圧よりも低い場合には第1接続状態に切り替え、第2電圧線2bの電圧が第1電圧線2aの電圧よりも低い場合には第2接続状態に切り替える切替処理を行う
具体的に説明すると、工程#30において制御部9は、接続状態切替部6の切替処理を行う切替タイミングであるか否かを判定する。切替タイミングであるか否かの判定内容は上述したのと同様である。
FIG. 4 is a flowchart for explaining another switching process (switching process C) of the connection
そして、制御部9は、工程#30において切替タイミングであると判定した場合、工程#31に移行して、第1電圧線2aの電圧が第2電圧線2bの電圧よりも低い場合には第1接続状態に切り替え、第2電圧線2bの電圧が第1電圧線2aの電圧よりも低い場合には第2接続状態に切り替える切替処理を行う。この切替処理が行われることで、第1接続状態に切り替えられると、相対的に電圧の低い第1電圧線2aに電源装置8の出力が供給され、第2接続状態に切り替えられると、相対的に電圧の低い第2電圧線2bに電源装置8の出力が供給される。
それに対して、制御部9は、工程#30において切替タイミングではないと判定した場合、このフローチャートの最初にリターンする。
When the
On the other hand, when the
このように、図4に示した切替処理Cが行われる場合、接続状態切替部6により、電源装置8の供給電力の供給先が固定されず、所定のタイミングで、それまでとは異なる方の接続状態に切り替えられる。その結果、例えば第1電圧線2a及び第2電圧線2bの一方の電圧が高くなる状況が発生したとしても、接続状態切替部6が動作することで、そのような高電圧の状況が固定化されることを回避できる。
In this way, when the switching process C shown in FIG. 4 is performed, the connection
以上のように、本実施形態の系統連系装置20では、接続状態切替部6により、電源装置8の供給電力の供給先を、必要に応じて第1電圧線2a又は第2電圧線2bに変更できる。つまり、電源装置8の供給電力は、何れか一方の電圧線に対して固定的に供給される構成にはなっていない。その結果、例えば第1電圧線2a及び第2電圧線2bの一方の電圧が高くなる状況が発生したとしても、接続状態切替部6が動作することで、そのような高電圧の状況を改善することができる。また、電力系統1の高電圧の状況を改善することができるので、電源装置8の運転を継続し続けることによる経済的メリットを得ることができる。
As described above, in the
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、本発明の系統連系装置20の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、接続状態切替部6の構成は上記実施形態で説明したものに限定されず、適宜変更可能である。
<Another embodiment>
<1>
Although the configuration of the
For example, the configuration of the connection
<2>
上記実施形態において、切替処理A及び切替処理B及び切替処理Cのうちの何れか一つの切替処理を毎回の切替タイミングで行ってもよい。或いは、切替処理A及び切替処理B及び切替処理Cのうちの何れか二つ又は三つを各切替タイミングで順次行ってもよい。
<2>
In the above embodiment, any one of switching processing A, switching processing B, and switching processing C may be performed at each switching timing. Alternatively, any two or three of the switching process A, the switching process B, and the switching process C may be sequentially performed at each switching timing.
<3>
上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
<3>
The configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments, the same applies hereinafter) can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments unless there is a contradiction, and the configurations disclosed in this specification The embodiments are exemplifications, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
本発明は、電力系統の電力品質を良好に保つことができる系統連系装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a system interconnection device capable of maintaining good power quality in a power system.
1 電力系統
2 交流線
2a 第1電圧線
2b 第2電圧線
2c 中性線
3 電力消費装置
4 電力消費装置
5 開閉器
6 接続状態切替部
7 電力変換部
8 電源装置
9 制御部
10 第1電圧測定部
11 第2電圧測定部
1
Claims (1)
前記電源装置が出力する出力電力を所定の電力に変換する電力変換部と、
前記電力系統に接続される第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の交流線と前記電力変換部との接続状態を、前記第1電圧線と前記中性線とに前記電力変換部を接続し且つ前記第2電圧線には接続しない第1接続状態と、前記第2電圧線と前記中性線と前記電力変換部を接続し且つ前記第1電圧線には接続しない第2接続状態との間で切り替えることができる接続状態切替部とを備え、
前記接続状態切替部は、所定のタイミングで、前記第1接続状態及び前記第2接続状態のうち、ランダムに決定された方の接続状態に切り替える切替処理を行う系統連系装置。 A system interconnection device that connects a power supply device to a power system,
a power conversion unit that converts the output power output by the power supply device into a predetermined power;
A connection state between a single-phase three-wire AC line having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line connected to the electric power system and the power conversion unit is defined as a state of connection between the first voltage line and the neutral line. a first connection state in which the power conversion unit is connected to a line and is not connected to the second voltage line; and a first connection state in which the second voltage line, the neutral line and the power conversion unit are connected and the first voltage line a connection state switching unit capable of switching between a second connection state in which connection is not made to the
The connection state switching unit is a system interconnection device that performs switching processing to switch to a randomly determined connection state of the first connection state and the second connection state at a predetermined timing.
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