JP2006149150A - Distributed power supply arrangement for grid connection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力系統に連系する分散電源装置に関する。 The present invention relates to a distributed power supply device interconnected with a power system.
従来の分散電源装置を、図6の構成図を参照して説明する。
図6において、17は分散電源装置であり、配電線5を介し変電所4と系統連系を行う。電力検出部6は発電機10の出力電力を検出する。電力コントローラ7は、あらかじめ設定された所望の電力(P*)から検出した電力(P)を減算したものを入力として速度指令操作量1(ΔN1)を求める。ガバナ速度指令制御部8は、指令として速度指令操作量1(ΔN1)を受け取り原動機9の回転速度を制御する。
A conventional distributed power supply apparatus will be described with reference to the block diagram of FIG.
In FIG. 6,
近年、分散電源装置17のような分散電源装置を系統に連系する事例が増加している。これに対して、電力会社は、電力系統の安定及び電力品質の維持のため行っているアンシラリーサービスにかかる代価を分散電源装置設置者に対し求めている。現在、分散電源装置設置者は特別高圧電線路に接続する場合は、アンシラリーサービス料金を電力会社に支払わなければならない。さらに、平成17年からは、高圧電線路に接続する場合にもその対象となる。
In recent years, there are an increasing number of cases in which a distributed power supply device such as the distributed
このような背景により、分散電源設置者側でも電力会社が行っているアンシラリーサービスの負担を軽減し系統の安定及び電力品質の維持に寄与する必要性が出てきた。
なお、分散電源装置に関する文献としては、例えば以下に示す特許文献がある。
In addition, as literature regarding the distributed power supply device, for example, there are the following patent documents.
図7は系統の電力変動のイメージ図であり、横軸が時間、縦軸が系統の負荷電力を示している。またΔtは数十秒の短い周期を示す。この短い周期の負荷電力の変動により発生する系統の周波数変動を、発電機10の電力を調整することで抑制したい。
FIG. 7 is an image diagram of system power fluctuation, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the load power of the system. Δt indicates a short period of several tens of seconds. It is desirable to suppress the frequency fluctuation of the system caused by the fluctuation of the load power with a short cycle by adjusting the power of the
しかしながら、発電機10は、ロードリミット運転をしており、定格出力で運転している。ロードリミット運転は、図8のドループ特性において黒丸の箇所にて動作させることである。同図において、横軸が電力、縦軸が周波数を示している。○印方向には電力を変動(低下)させることができても、×方向には電力を変動(上昇)させることができない。したがって、定格電力(P0)よりも電力を上昇させないロードリミット運転の場合、発電機10から所望の電力を得ることができない。
However, the
本発明は、上記情況に対処するためになされたもので、その課題は定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動の系統への影響を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる分散電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to cope with the above situation, and the problem is that governor-free control can be performed even during rated operation, and by suppressing the influence of short-term power fluctuations on the system, An object of the present invention is to provide a distributed power supply apparatus that contributes to system stability and power quality maintenance performed by a company and can reduce the burden of ancillary service.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、変電所と配電線を介して系統連系した発電機と、前記発電機を駆動する原動機と、前記発電機の電力を検出する電力検出部と、あらかじめ設定された所望の電力から前記電力検出部で検出した電力を減算したものを入力として速度指令操作量1を求める電力コントローラと、系統の周波数を検出する周波数検出部と、前記周波数検出部にて検出した周波数からその周波数を移動平均処理したものを減算して周波数偏差を検出する周波数偏差検出部と、前記周波数偏差検出部の周波数偏差を入力とし、電力操作量を出力するリミッタ回路と、前記リミッタ回路からの電力操作量より速度指令操作量2を求める速度指令演算部と、前記速度指令演算部にて求めた速度指令操作量2と前記電力コントローラで求めた速度指令操作量1を加算して前記原動機の回転速度を制御するガバナ速度制御部を具備し、前記リミッタ回路は、正の周波数偏差が入力された場合は負の電力操作量を出力し、負の周波数偏差が入力された場合は正の電力操作量を出力し、さらに電力操作量を前記発電機の出力余力以上にならないように制限をかけることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 detects a power generator connected to a substation and a distribution line, a prime mover driving the power generator, and power of the power generator. A power detection unit, a power controller that obtains a speed command manipulated variable 1 as an input obtained by subtracting power detected by the power detection unit from desired power set in advance, a frequency detection unit that detects a system frequency, A frequency deviation detector that detects a frequency deviation by subtracting a moving average processed frequency from the frequency detected by the frequency detector, and inputs the frequency deviation of the frequency deviation detector, and outputs a power operation amount A speed command operation unit for obtaining a speed command operation amount 2 from a power operation amount from the limiter circuit, a speed command operation amount 2 obtained by the speed command calculation unit, and the power A governor speed control unit that controls the rotational speed of the prime mover by adding the speed command operation amount 1 obtained by the controller, and the limiter circuit generates a negative power operation amount when a positive frequency deviation is input. When a negative frequency deviation is input, a positive power operation amount is output, and further, the power operation amount is limited so as not to exceed the output capacity of the generator.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の系統連系をする分散電源装置において、
前記周波数偏差検出部は、前記周波数検出部にて検出した周波数をハイパスフィルタのみを介し周波数偏差を検出することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a distributed power supply device having grid interconnection according to claim 1,
The frequency deviation detector detects the frequency deviation of the frequency detected by the frequency detector only through a high-pass filter.
請求項3に記載の発明は、請求項1ないし2に記載の系統連系をする分散電源装置において、
前記リミッタ回路の出力である電力操作量とあらかじめ設定された所望の電力を加算し、さらに前記電力検出部で検出した電力を減算したものを前記電力コントローラに入力し、速度指令操作量1を求めることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a distributed power supply device that performs grid connection according to the first or second aspect of the present invention.
A speed command manipulated variable 1 is obtained by adding the power manipulated variable output from the limiter circuit and a preset desired power and further subtracting the power detected by the power detecting unit to the power controller. It is characterized by that.
本発明の分散電源装置によると、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減可能な系統連系をする分散電源装置が提供できる。 According to the distributed power supply device of the present invention, governor-free control can be performed even during rated operation, and by suppressing short-term power fluctuations, it contributes to the stability of the system performed by the power company and the maintenance of power quality. In addition, it is possible to provide a distributed power supply device that is connected to the grid and can reduce the burden of ancillary service.
以下、本発明の最良の実施形態を図を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の構成図であり、既に説明した図6の従来例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. The same parts as those of the conventional example of FIG. 6 already described are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here.
図1において、図6に示した従来の分散電源装置と異なる構成は、系統の周波数を検出する周波数検出部11と、その周波数(f)からその周波数(f)を移動平均処理部121にて移動平均処理したものを減算器123にて減算して周波数偏差(Δf)を検出する周波数偏差検出部12と、周波数偏差(Δf)より電力操作量(ΔP)を出力するリミッタ回路13と、電力操作量(ΔP)より速度指令操作量2(ΔN2)を求める速度指令演算部14と、速度指令操作量2(ΔN2)と速度指令操作量1(ΔN1)を加算する加算器15とを備えた点にある。
In FIG. 1, the configuration different from the conventional distributed power supply device shown in FIG. 6 includes a
次に、本実施形態の作用を説明する。
周波数検出部11が系統の周波数を検出し、周波数偏差検出部12が系統の周波数(f)からその周波数(f)を移動平均処理部121にて移動平均処理したものを減算して周波数偏差(Δf)を検出する。リミッタ回路13は、周波数偏差(Δf)より電力操作量(ΔP)を出力し、速度指令演算部14において、速度指令操作量2(ΔN2)を求める。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The
以下にリミッタ回路13と速度指令演算部14の動作及び演算式を示す。
図2は第1,2,3の実施形態におけるドループ特性の例を表す図である。一般的に発電機は定格電力(P0)よりも数%の余力がある。その余力分を利用してガバナフリー制御を行う。図2において、定格電力をP0とし、余力をx%と仮定すると、電力はP0+xP0/100まで変化させることができる。また、最大周波数をfm、定格周波数をf0とすると、ガバナフリー制御時の周波数偏差Δfと電力操作量ΔPの関係式は(1)式となる。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of droop characteristics in the first, second, and third embodiments. In general, the generator has a margin of several percent of the rated power (P 0 ). The governor-free control is performed using the remaining power. 2, when the rated power and P 0, assuming reserve capacity and x%, power can be varied to P 0 + xP 0/100. Further, when the maximum frequency is f m and the rated frequency is f 0 , the relational expression between the frequency deviation Δf and the power manipulated variable ΔP during the governor-free control is expressed by equation (1).
これらのことから図1のリミッタ回路13は図3の特性をとるように設計する。
また、一般的に周波数fと回転数Nの関係式は、pを発電機10の極数とすると以下のように表すことができる。
(1)式と(2)式より電力操作量ΔPと速度指令操作量2(ΔN2)の関係式は
以上述べたように、本実施形態による分散電源装置では、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる。 As described above, in the distributed power supply device according to the present embodiment, governor-free control can be performed even during rated operation, and by suppressing short-term power fluctuations, the stability of the system performed by the power company, This contributes to the maintenance of power quality and can reduce the burden of ancillary services.
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態の構成図であり、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram of the second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Only different parts will be described here.
図4において、図1に示した第1実施形態の構成図と異なる構成は、周波数偏差検出部12において、周波数検出部11にて検出した周波数(f)からその周波数(f)を移動平均処理部121にて移動平均処理したものを減算器123にて減算して周波数偏差(Δf)を検出する代りに、本実施形態では周波数検出部11にて検出した周波数(f)をハイパスフィルタ122のみを介し周波数偏差を検出するようにした点である。
In FIG. 4, the configuration different from the configuration diagram of the first embodiment shown in FIG. 1 is that the frequency
次に、本実施形態の作用について説明する。
周波数検出部11が系統の周波数を検出し、周波数偏差検出部12において、周波数検出部11にて検出した周波数(f)をハイパスフィルタ122を介し周波数偏差(Δf)を検出する。なお、ハイパスフィルタ122は、図7に示すような数十秒程度の短い周期の変動のみを検出するように選定する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The
リミッタ回路13は、周波数偏差(Δf)より電力操作量(ΔP)を出力し、速度指令演算部14において、速度指令操作量2(ΔN2)を求める。そして、速度指令演算部14にて(3)式の演算を行う。その後、加算器15にて、速度指令操作量1(ΔN1)と速度指令操作量2(ΔN2)の加算を行い、ガバナ速度制御部8の指令とする。
The
以上述べたように、本実施形態による分散電源装置では、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる。 As described above, in the distributed power supply device according to the present embodiment, governor-free control can be performed even during rated operation, and by suppressing short-term power fluctuations, the stability of the system performed by the power company, This contributes to the maintenance of power quality and can reduce the burden of ancillary services.
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態の構成図であり、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram of the third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Only different parts will be described here.
図5において、図1に示した第1実施形態と異なる構成は、リミッタ回路13からの電力操作量Pより速度指令操作量2(ΔN2)を求める速度指令演算部14を取り除き、本実施形態ではリミッタ回路13の出力である電力操作量Pを加算器16に入力として加えるようにした点である。
In FIG. 5, the configuration different from that of the first embodiment shown in FIG. 1 is that the speed
次に、本実施形態の作用について説明する。
周波数検出部11が系統の周波数を検出し、周波数偏差検出部12において、周波数検出部11にて検出した周波数(f)より周波数偏差(Δf)を検出する。リミッタ回路13は、周波数偏差(Δf)より電力操作量(ΔP)を出力し、加算器16は、リミッタ回路13の出力である電力操作量(ΔP)とあらかじめ設定された所望の電力(P*)を加算し、さらに電力検出部6で検出した電力(P)を減算する。電力コントローラ7は、加算器16の出力より速度指令操作量1(ΔN1)を求め、ガバナ速度制御部8の指令とする。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The
以上述べたように、本実施形態による分散電源装置では、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる。 As described above, in the distributed power supply device according to the present embodiment, governor-free control can be performed even during rated operation, and by suppressing short-term power fluctuations, the stability of the system performed by the power company, This contributes to the maintenance of power quality and can reduce the burden of ancillary services.
1…系統電源、2…変圧器、3…遮断器、4…変電所、5…配電線、6…電力検出部、7…電力コントローラ、8…ガバナ速度制御部、9…原動機、10…発電機、11…周波数検出部、12…周波数偏差検出部、13…リミッタ回路、14…速度指令演算部、15,16…加算器、17…分散電源装置、121…移動平均処理部、122…ハイパスフィルタ、123…減算器、f…周波数、Δf…周波数偏差、fm…最大周波数、f0…定格周波数、P…電力、P*…あらかじめ設定された所望の電力、ΔP…電力操作量、P0…定格電力、ΔN1…速度指令操作量1、ΔN2…速度指令操作量2。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... System power supply, 2 ... Transformer, 3 ... Circuit breaker, 4 ... Substation, 5 ... Distribution line, 6 ... Electric power detection part, 7 ... Electric power controller, 8 ... Governor speed control part, 9 ... Motor | power_engine, 10 ...
Claims (3)
3. The distributed power supply apparatus for grid connection according to claim 1 or 2, wherein a power operation amount that is an output of the limiter circuit and a preset desired power are added, and the power detected by the power detection unit A distributed power supply apparatus for grid interconnection, characterized in that a speed command manipulated variable 1 is obtained by inputting a value obtained by subtracting the value into the power controller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004338900A JP2006149150A (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Distributed power supply arrangement for grid connection |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004338900A JP2006149150A (en) | 2004-11-24 | 2004-11-24 | Distributed power supply arrangement for grid connection |
Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010166666A (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Power load control device, power load control method, and power load control program |
-
2004
- 2004-11-24 JP JP2004338900A patent/JP2006149150A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010166666A (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Power load control device, power load control method, and power load control program |
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