JP2019047617A - Device for preventing false detection of individual operation and method for preventing false detection of individual operation in power conversion system - Google Patents
Device for preventing false detection of individual operation and method for preventing false detection of individual operation in power conversion system Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、分散型電源と系統電源が連系された分散型電源システムにおける、単独運転誤検出防止方法に関する。 The present invention relates to an isolated operation erroneous detection prevention method in a distributed power supply system in which a distributed power supply and a system power supply are interconnected.
従来、分散型電源システムにおいて、分散型電源の電力を交流の電力系統（系統電源）に供給する電力変換装置として、例えば図７に示すパワーコンディショナ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ；ＰＣＳ）が広く利用されている。 Conventionally, in a distributed power supply system, for example, a power conditioning system (PCS) shown in FIG. 7 has been widely used as a power conversion device that supplies power from a distributed power supply to an AC power system (system power supply). Yes.
図７において、１００は分散型電源であり、例えば一般家庭で使用される太陽光発電システムで構成されている。２００は分散型電源１００で発生された直流電力を交流電力に変換して交流の系統電源３００に供給するパワーコンディショナである。
In FIG. 7,
パワーコンディショナ２００は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２１０と、リアクトルＬおよびコンデンサＣから成るＬＣフィルタ２２０と、トランス２３０とを有している。４００は、パワーコンディショナ２００および系統電源３００の共通接続点に接続された負荷である。
The
尚、一般的に、パワーコンディショナ２００から電力系統に出力される電圧の波形などは、電力系統の電力状態が乱されることのないように、電力系統のものとほぼ一致するよう調整される。
In general, the waveform of the voltage output from the
図７のシステムを含めた従来の分散型電源システムでは、一般的に以下の機能を備えている。 The conventional distributed power supply system including the system of FIG. 7 generally has the following functions.
（１）系統停電時における運転継続機能
分散型電源システムにおいて、近年の再生可能エネルギーの普及により、電圧低下時における運転継続機能（Ｆａｕｌｔ Ｒｉｄｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ；ＦＲＴ）の導入が必須である。これは電圧低下時にパワーコンディショナが一斉解列することにより、系統電圧が撹乱するのを防止する機能である。
(1) Operation continuation function at the time of system power failure In the distributed power supply system, due to the recent spread of renewable energy, it is essential to introduce an operation continuation function (FRT) at the time of voltage drop. This is a function that prevents the system voltage from being disturbed by the simultaneous disconnection of the power conditioner when the voltage drops.
（２）系統停電時における単独運転防止機能
これは、系統が停電した場合に、パワーコンディショナが、系統が停電していると判断してパワーコンディショナを停止させ、感電事故の防止を図る機能である。
(2) Function to prevent isolated operation during system power failure This is a function that the power conditioner judges that the system is out of power when the system fails, and stops the power conditioner to prevent an electric shock accident. It is.
これに関して、前記パワーコンディショナにおいては、単独運転状態の発生に留意する必要がある。単独運転は、例えば電力系統が停電しているにも関わらず、分散型電源が電力供給を継続することである。安全性の観点などから、単独運転は極力回避されるべきであり、また単独運転状態が発生した場合には、分散電源を電力系統から速やかに切り離すといった措置が必要となる。 In this regard, in the power conditioner, it is necessary to pay attention to the occurrence of an isolated operation state. The isolated operation is, for example, that the distributed power source continues to supply power even though the power system has a power failure. From the viewpoint of safety, etc., isolated operation should be avoided as much as possible, and when an isolated operation state occurs, measures such as promptly disconnecting the distributed power source from the power system are required.
このためパワーコンディショナには、単独運転を検出する手段（単独運転状態が発生したか否かを判別する手段）が設けられており、単独運転状態が発生した場合には、分散型電源を電力系統から切り離すように構成されている。 For this reason, the power conditioner is provided with means for detecting isolated operation (means for determining whether or not an isolated operation state has occurred). It is configured to be disconnected from the grid.
単独運転を検出（判別）する方法としては、一般的に、受動的検出方式（単独運転に起因する電力系統の電気的変動を検出する方式）と、能動的検出方式（電力系統に能動的変化を与え、その電力状態が当該変化に追従するかを検出する方式）がある。パワーコンディショナなどの従来の電力変換装置では、受動的検出方式の機能と能動的検出方式の機能の両方を備えることが必要とされていた。なおこれらの機能は互いに関連性は無く、それぞれが独立して単独運転の検出に利用されていた。 In general, as a method of detecting (discriminating) an isolated operation, a passive detection method (a method for detecting electrical fluctuations in the power system caused by an isolated operation) and an active detection method (an active change in the power system). And detecting whether the power state follows the change). Conventional power conversion devices such as power conditioners have been required to have both a passive detection function and an active detection function. These functions are not related to each other, and each function is independently used for detecting an isolated operation.
前記受動的検出方式としては、単独運転時の周波数時間微分値の増加を検出する方式（周波数変化率検出方式）、電力系統の電圧の位相急変を検出する方式（電圧位相跳躍検出方式）、インバータ、トランス、インダクタンス負荷等から発生する３次高調波電圧の急増を検出する方式（３次高調波電圧歪急増検出方式）、および電力系統の電圧の振幅変動を検出する方式が挙げられる。 As the passive detection method, a method of detecting an increase in the frequency time differential value during single operation (frequency change rate detection method), a method of detecting a sudden phase change in the voltage of the power system (voltage phase jump detection method), an inverter , A method of detecting a rapid increase of the third harmonic voltage generated from a transformer, an inductance load, etc. (third harmonic voltage distortion rapid increase detection method) and a method of detecting an amplitude fluctuation of the voltage of the power system.
また、前記能動的検出方式は、例えば意図的に正常時の電力系統に整合しないようにした（能動的変化を与えておいた）電力を出力し、連系点の電力状態がこれに追従するかどうかを見ることにより、単独運転を検出（判別）する手法である。能動的検出方式によれば、受動的検出方式では単独運転が判別されない状態、例えば、分散型電源の発電量と電力系統上の負荷電力量が釣り合っている平衡状態であっても、単独運転を検出（判別）することが可能となる。 The active detection method outputs, for example, power that is intentionally not matched with the normal power system (having an active change), and the power state at the interconnection point follows this. This is a method for detecting (discriminating) an isolated operation by checking whether or not. According to the active detection method, a single operation is not performed even in a state where the single operation is not determined by the passive detection method, for example, in an equilibrium state where the power generation amount of the distributed power source and the load power amount on the power system are balanced. It is possible to detect (discriminate).
能動的検出方式の一つとしては、パワーコンディショナの出力電圧の周波数に能動的変化を与えておき、系統との連系点における電圧の周波数を検出することにより、単独運転を検出（判別）する手法が挙げられる。なお能動的変化は、例えば単独運転の発生が疑われるとき（つまり、電力系統に何らかの電気的変動が検出されたとき）に、与えられるようにする。 As one of the active detection methods, an independent change is detected (discrimination) by giving an active change to the frequency of the output voltage of the inverter and detecting the frequency of the voltage at the connection point with the system. The technique to do is mentioned. Note that the active change is given, for example, when the occurrence of an isolated operation is suspected (that is, when some electrical fluctuation is detected in the power system).
そして、系統との連系点の電圧の周波数がこの変化に追従せず、正常な周波数範囲を逸脱しなければ、単独運転は発生していないと判別される。逆に連系点の電圧の周波数がこの変化に追従し、正常な周波数範囲を逸脱すれば、単独運転が発生していると判別される。正常な周波数範囲は、例えば５０Ｈｚの電力系統の場合、５０±２Ｈｚの範囲（電力系統が正常な状態では、逸脱することが無いと想定される範囲）とされる。 If the frequency of the voltage at the connection point with the system does not follow this change and does not deviate from the normal frequency range, it is determined that no isolated operation has occurred. Conversely, if the frequency of the voltage at the interconnection point follows this change and deviates from the normal frequency range, it is determined that an isolated operation has occurred. For example, in the case of a 50 Hz power system, the normal frequency range is a range of 50 ± 2 Hz (a range that is assumed not to deviate when the power system is normal).
単独運転が発生していなければ、パワーコンディショナの出力の変化が電力系統に与える影響は微少であるため、連系点の電圧の周波数は正常な周波数範囲を逸脱しないが、そうでなければ、連系点の電圧の周波数は当該変化に追従し、正常な周波数範囲を逸脱することになる。そのため上述した能動的検出方式により、単独運転を検出（判別）することが可能である。 If the islanding operation has not occurred, the influence of the change in the output of the inverter is insignificant, so the voltage frequency at the interconnection point does not deviate from the normal frequency range. The frequency of the voltage at the interconnection point follows the change and deviates from the normal frequency range. Therefore, it is possible to detect (discriminate) isolated operation by the active detection method described above.
ここで、図７の分散型電源システムにおける、単独運転の能動的検出方式の従来例を図８、図９に示す。図８は周波数偏差算出回路であり、図９は図示省略の単独運転検出部が行う単独運転検出処理のフローチャートである。 Here, FIG. 8 and FIG. 9 show conventional examples of the active detection method for single operation in the distributed power supply system of FIG. FIG. 8 is a frequency deviation calculation circuit, and FIG. 9 is a flowchart of an isolated operation detection process performed by an isolated operation detection unit (not shown).
図８において、１１は、図７のパワーコンディショナ２００と系統電源３００の連系点の電圧を図示省略の電圧検出器により検出した系統電圧（ＲＳ相電圧）を入力とし、該系統電圧の信号がゼロレベルを交差するタイミングを検出し（１／２周期毎の信号を生成し）、系統電圧の周波数を測定するゼロクロス検出器である。
In FIG. 8, 11 is an input of a system voltage (RS phase voltage) obtained by detecting a voltage at the connection point between the
１２は、ゼロクロス検出器１１の出力信号（周波数信号）を１サイクル遅延させるサンプラ（ラッチ回路）である。１３は、ゼロクロス検出器１１から出力された現在の周波数信号とサンプラ１２により１サイクル遅延された周波数信号との偏差をとる減算器である。減算器１３の偏差出力は絶対値処理回路１４によって絶対値化され、系統電圧の周波数偏差として出力される。
A sampler (latch circuit) 12 delays the output signal (frequency signal) of the
図９において、ステップＳ１１では、図８の絶対値処理回路１４の出力である周波数偏差が、所定の閾値、すなわち設定した検出レベルを超えたか否かを判定する。周波数偏差が、設定した検出レベルを超えた場合はステップＳ１２においてカウンタのカウンタ値をインクリメントする。
In FIG. 9, in step S11, it is determined whether or not the frequency deviation that is the output of the absolute
周波数偏差が、設定した検出レベルを超えていない場合は、ステップＳ１３において、１回目検出から１．２５ｓ経過したか否かが判定される。１．２５ｓ経過している場合は、ステップＳ１４において前記カウンタをクリアする。 If the frequency deviation does not exceed the set detection level, it is determined in step S13 whether or not 1.25 s has elapsed since the first detection. If 1.25 seconds have elapsed, the counter is cleared in step S14.
前記ステップＳ１２の処理後、又はステップＳ１４の処理後、又はステップＳ１３の判定結果がＮＯである場合、ステップＳ１５にてカウンタのカウント値が所定の閾値、すなわち設定した検出回数を超えたか否かを判定する。 After the process of step S12, after the process of step S14, or when the determination result of step S13 is NO, whether or not the count value of the counter has exceeded a predetermined threshold value, that is, the set number of detections, in step S15. judge.
ステップＳ１５の判定結果が、ＮＯである場合は終了し、ＹＥＳである場合は、パワーコンディショナ２００の単独運転が検出されたとして、ステップＳ１６においてパワーコンディショナ２００の運転を停止させた後、終了する。
If the determination result in step S15 is NO, the process ends. If the determination result is YES, the operation of the
図９の単独運転検出処理は、処理が「終了」となった場合所定の演算周期で「開始」に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１６を繰返し実行するものである。 In the isolated operation detection process of FIG. 9, when the process is “finished”, the process returns to “start” at a predetermined calculation cycle, and steps S11 to S16 are repeatedly executed.
尚、従来、小規模系統における単独運転検出装置は例えば特許文献１に記載のものが提案され、電力変換装置の単独運転を判別する技術は例えば特許文献２、３に記載のものが提案されている。
Conventionally, an isolated operation detection device in a small-scale system has been proposed, for example, as described in
図７の分散型電源システムにおいて、太陽光発電システム用系統連系保護装置等の個別試験（ＪＥＴＧＲ０００３−１−３．１）を基に試験を実施するが、実際に発電所を建設すると、図１０に示すようにパワーコンディショナ２００から負荷４００までの配線インピーダンスＺの影響が大となる。
In the distributed power system of FIG. 7, the test is performed based on the individual test (JETGR0003-1-3.1) of the grid interconnection protection device for the photovoltaic power generation system, but when the power plant is actually constructed, As shown in FIG. 10, the influence of the wiring impedance Z from the
すなわち、配線インピーダンスＺ＋トランス２３０のリアクタンスとパワーコンディショナ２００内のＬＣフィルタ２２０のコンデンサＣのインピーダンス条件が変わり、負荷急変などの外乱により共振現象が発生し、周波数（系統電圧）が振動する虞がある。
That is, the reactance of the wiring impedance Z +
図８、図９を用いた従来の能動的単独運転の検出方式では、周波数偏差を監視し、単独運転の検出を行っているため、共振現象時の周波数（高い周波数）をパワーコンディショナ２００の単独運転と勘違いしてしまい、誤検出する虞がある。
In the conventional active islanding detection method using FIG. 8 and FIG. 9, the frequency deviation is monitored and the islanding operation is detected, so that the frequency (high frequency) at the time of the resonance phenomenon is determined by the
また、特許文献１に開示されているように離島に適用されているディーゼルエンジンからなる小規模系統では、負荷変動によって周波数が変動しやすいため、単独運転を誤検出しやすいという問題が生じる。
Moreover, in the small scale system which consists of the diesel engine currently applied to the remote island as disclosed by
すなわち、実際には単独運転が発生していないにも関わらず、何らかの原因によって電力系統の電圧の周波数がこのように（あたかも単独運転が発生したように）変動し、単独運転が発生したと誤って判別される虞がある。単独運転が誤って判別されることは、分散電源を電力系統から切り離す動作等が不必要に行われる事態を招くため、極力抑えられる必要がある。 In other words, the frequency of the power system voltage fluctuates in this way (as if an isolated operation has occurred) for some reason even though no isolated operation has actually occurred. May be discriminated. It is necessary to suppress the islanding operation as much as possible because erroneous determination of the isolated operation leads to a situation where the operation of disconnecting the distributed power source from the power system is performed unnecessarily.
また、特許文献２に記載の単独運転判別方法では、単独運転検出条件として、基本周波数、基本波電圧と高調波電圧の振幅の各条件を複合的に組み合わせ単独運転を判定している。 Further, in the isolated operation determination method described in Patent Document 2, the isolated operation is determined by combining the conditions of the fundamental frequency, the fundamental wave voltage, and the amplitude of the harmonic voltage in combination as the isolated operation detection condition.
また、特許文献３に記載の単独運転判別方法では、単独運転検出条件として、周波数変化量を３領域に区分けし、各領域内で条件を設け、単独運転か瞬時電圧低下かを判定している。 In addition, in the isolated operation determination method described in Patent Document 3, the frequency change amount is divided into three regions as the isolated operation detection condition, and a condition is set in each region to determine whether the isolated operation is an instantaneous voltage drop. .
いずれも煩雑な判定方法で誤検出を回避する方法であり、回路構成が複雑になり、判定フローも煩雑になることで回路に負担がかかるという問題が生じている。 Each of these is a method for avoiding erroneous detection by a complicated determination method, and there is a problem that the circuit configuration becomes complicated and the determination flow becomes complicated, which places a burden on the circuit.
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、簡易な構成、方法によって、単独運転が誤って判別されることをより確実に抑えることができる電力変換装置の単独運転誤検出防止装置、方法を提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and its object is to prevent an erroneous detection of an isolated operation of a power converter that can more reliably suppress an isolated operation from being erroneously determined by a simple configuration and method. It is to provide an apparatus and a method.
上記課題を解決するための請求項１に記載の電力変換装置の単独運転誤検出防止装置は、系統電源に連系接続され、分散型電源の電力を前記系統電源に供給する電力変換装置を備えた分散型電源システムにおいて、
前記系統電源との連系点の系統電圧を検出した系統検出電圧の周波数を所定周期前の周波数と比較して周波数偏差を求める周波数偏差算出手段と、
前記周波数偏差算出手段で求められた周波数偏差に基づいて前記電力変換装置の単独運転の有無を判別する処理を行う単独運転判別手段と、
前記系統検出電圧を３相／２相変換してｄ軸、ｑ軸系統電圧を算出し、該ｄ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差か、又は前記ｑ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差を求める系統電圧偏差算出手段と、
前記系統電圧偏差算出手段で求められた系統電圧偏差が閾値以上であるときに、前記単独運転判別手段の処理をキャンセルする誤検出回避手段と、を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the isolated operation erroneous detection preventing device for a power conversion device according to
A frequency deviation calculating means for calculating a frequency deviation by comparing a frequency of a system detection voltage obtained by detecting a system voltage at a connection point with the system power supply with a frequency before a predetermined period;
Isolated operation determining means for performing processing for determining the presence or absence of isolated operation of the power converter based on the frequency deviation obtained by the frequency deviation calculating means;
The system detection voltage is converted into three-phase / two-phase to calculate the d-axis and q-axis system voltage, and the system voltage deviation between the d-axis system voltage and its LPF output value or moving average value, or the q-axis A system voltage deviation calculating means for obtaining a system voltage deviation between the system voltage and its LPF output value or moving average value;
And an erroneous detection avoiding means for canceling the processing of the isolated operation determining means when the system voltage deviation obtained by the system voltage deviation calculating means is greater than or equal to a threshold value.
また、請求項２に記載の電力変換装置の単独運転誤検出防止方法は、系統電源に連系接続され、分散型電源の電力を前記系統電源に供給する電力変換装置を備えた分散型電源システムにおける、電力変換装置の単独運転誤検出防止方法であって、
周波数偏差算出手段が、前記系統電源との連系点の系統電圧を検出した系統検出電圧の周波数を所定周期前の周波数と比較して周波数偏差を求める周波数偏差算出ステップと、
単独運転判別手段が、前記周波数偏差算出手段で求められた周波数偏差に基づいて前記電力変換装置の単独運転の有無を判別する処理を行う単独運転判別ステップと、
系統電圧偏差算出手段が、前記系統検出電圧を３相／２相変換してｄ軸、ｑ軸系統電圧を算出し、該ｄ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差か、又は前記ｑ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差を求める系統電圧偏差算出ステップと、
誤検出回避手段が、前記系統電圧偏差算出ステップで求められた系統電圧偏差が閾値以上であるときに、前記単独運転判別ステップの処理の実行をキャンセルさせる誤検出回避ステップと、
を備えたことを特徴としている。
The method for preventing erroneous detection of isolated operation of a power conversion device according to claim 2 is a distributed power supply system including a power conversion device connected to a system power supply and supplying power from the distributed power supply to the system power supply. In the method for preventing erroneous detection of isolated operation of the power converter,
A frequency deviation calculating step for calculating a frequency deviation by comparing a frequency of a system detection voltage obtained by detecting a system voltage at a connection point with the system power supply with a frequency before a predetermined period;
An isolated operation determining step, wherein the isolated operation determining means performs a process of determining the presence or absence of an isolated operation of the power converter based on the frequency deviation obtained by the frequency deviation calculating means;
A system voltage deviation calculating means calculates the d-axis and q-axis system voltages by performing three-phase / two-phase conversion on the system detection voltage, and the system voltage between the d-axis system voltage and its LPF output value or moving average value A system voltage deviation calculating step for obtaining a system voltage deviation between the q-axis system voltage and its LPF output value or moving average value,
A false detection avoidance step, wherein the false detection avoidance means cancels the execution of the processing of the isolated operation determination step when the grid voltage deviation obtained in the grid voltage deviation calculation step is equal to or greater than a threshold;
It is characterized by having.
本発明によれば、簡易な構成、方法によって、電力系統の擾乱により系統の周波数が変動しても、誤って単独運転であると判定されることをより確実に抑えることができる。 According to the present invention, even if the frequency of the system fluctuates due to the disturbance of the power system, it can be more reliably suppressed that the operation is erroneously determined as a single operation by a simple configuration and method.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
本実施形態例では、分散型電源の電力を交流の電力系統に供給する電力変換装置（例えば図７のパワーコンディショナ２００）に適用される単独運転誤検出防止装置を、以下の実施例１、２のように、系統電源との連系点の系統電圧を３相／２相変換（ｄｑ変換）したｄ軸系統電圧、又はｑ軸系統電圧と、それぞれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差が、閾値以上であるときに、周波数偏差に基づく単独運転判別処理をキャンセルするように構成した。
In the present embodiment example, the isolated operation erroneous detection prevention device applied to a power conversion device (for example, the
図１は本実施例１による単独運転誤検出防止装置を示し、周波数偏差を算出する回路は図８と同様に構成されている。すなわち、１１は、図７のパワーコンディショナ２００と系統電源３００の連系点の電圧を図示省略の電圧検出器により検出した系統電圧（ＲＳ相電圧）を入力とし、該系統電圧の信号がゼロレベルを交差するタイミングを検出し（１／２周期毎の信号を生成し）、系統電圧の周波数を測定するゼロクロス検出器である。
FIG. 1 shows an isolated operation erroneous detection preventing apparatus according to the first embodiment, and a circuit for calculating a frequency deviation is configured in the same manner as in FIG. That is, 11 is input with a system voltage (RS phase voltage) obtained by detecting a voltage at the connection point between the
１２は、ゼロクロス検出器１１の出力信号（周波数信号）を１サイクル遅延させるサンプラ（ラッチ回路）である。１３は、ゼロクロス検出器１１から出力された現在の周波数信号とサンプラ１２により１サイクル遅延された周波数信号との偏差をとる減算器である。
A sampler (latch circuit) 12 delays the output signal (frequency signal) of the zero
減算器１３の偏差出力は絶対値処理回路１４によって絶対値化され、系統電圧の周波数偏差として出力され、この周波数偏差を基に、後述する図２のステップＳ１１〜Ｓ１６においてパワーコンディショナ２００の単独運転の有無が判別される。
The deviation output of the
上記ゼロクロス検出器１１、サンプラ１２、減算器１３および絶対値処理回路１４によって本発明の周波数偏差算出手段を構成している。
The zero
２１は、図７のパワーコンディショナ２００と系統電源３００の連系点の電圧を図示省略の電圧検出器により検出した系統電圧である、ＲＳ相電圧およびＳＴ相電圧が入力され、「系統電圧ＲＳ相＋系統電圧ＳＴ相＋系統電圧ＴＲ相＝０」の関係式から系統電圧ＴＲ相を演算して３相電圧（ＲＳ相、ＳＴ相、ＴＲ相）を求める２相／３相変換部である。
２２は、２相／３相変換部２１から出力された３相を２相に座標変換してｄ軸系統電圧、ｑ軸系統電圧を演算する３相／２相変換部である。尚、３相／２相変換部２２では、回転座標の周波数は定常の系統周波数と一致させて変換している。
３相／２相変換部２２で演算されたｄ軸系統電圧、ｑ軸系統電圧は瞬時値である。
The d-axis system voltage and the q-axis system voltage calculated by the three-phase / 2-
２３ｄは、前記ｄ軸系統電圧（瞬時値）を通過させてｄ軸系統電圧のローパスフィルタ（ＬＰＦ）値を出力するローパスフィルタである。
２４ｄは、前記ｄ軸系統電圧（瞬時値）とローパスフィルタ２３ｄの出力電圧（ｄ軸系統電圧（ＬＰＦ値））の偏差を求める減算器である。
減算器２４ｄの偏差出力は絶対値処理回路２５によって絶対値化され、ｄ軸系統電圧偏差として出力される。このｄ軸系統電圧偏差は、後述する図２のステップＳ１０ｄにおいて、単独運転判別処理を実行するか否かの判定要素（後述する、単独運転の誤検出回避が必要か否かの判定要素）として用いられる。
The deviation output of the
前記２相／３相変換部２１、３相／２相変換部２２、ローパスフィルタ２３ｄ、減算器２４ｄおよび絶対値処理回路２５によって、本発明の系統電圧偏差算出手段を構成している。
The 2-phase / 3-
図２は、本実施例１による単独運転誤検出防止方法の処理のフローチャートであり、図１の回路により算出された周波数偏差およびｄ軸系統電圧偏差を基に、図示省略の演算部が行う処理を示している。 FIG. 2 is a flowchart of the process of the isolated operation erroneous detection preventing method according to the first embodiment, and the process performed by the arithmetic unit (not shown) based on the frequency deviation and the d-axis system voltage deviation calculated by the circuit of FIG. Is shown.
図２のステップＳ１０ｄおよびＳ１１〜Ｓ１６の処理は、「終了」に進んだ後、所定の演算周期で繰返し実行されるものである。ステップＳ１１〜Ｓ１６は本発明の単独運転判別手段が行う、単独運転の有無を判別する処理を示し、図９の処理と同様の処理が行われる。 The processes in steps S10d and S11 to S16 in FIG. 2 are repeatedly executed at a predetermined calculation cycle after proceeding to “END”. Steps S11 to S16 indicate processing for determining whether or not there is an isolated operation performed by the isolated operation determining means of the present invention, and the same processing as the processing in FIG. 9 is performed.
まず最初に、ステップＳ１０ｄにおいて、本発明の誤検出回避手段が、単独運転の誤検出回避が必要か否かの判定を行う。すなわち、図１の絶対値処理回路２５の出力であるｄ軸系統電圧偏差が、所定の閾値、すなわち設定した電圧判定レベル未満であるか否かを判定する。
First, in step S10d, the erroneous detection avoidance means of the present invention determines whether it is necessary to avoid erroneous detection of isolated operation. That is, it is determined whether or not the d-axis system voltage deviation that is the output of the absolute
ｄ軸系統電圧偏差が電圧判定レベル未満である場合はステップＳ１１〜Ｓ１６の単独運転の有無を判別する処理を行うが、例えば電圧急変によりｄ軸系統電圧偏差が電圧判定レベル以上となった場合は、前記誤検出回避が必要であり、周波数偏差に基づく単独運転の有無を判別する処理は不要であるため、図２の処理の「終了」に進む（すなわち単独運転の誤検出をマスクする）。 When the d-axis system voltage deviation is less than the voltage determination level, processing for determining whether or not the single operation is performed in steps S11 to S16 is performed. For example, when the d-axis system voltage deviation exceeds the voltage determination level due to sudden voltage change, for example. Since the erroneous detection avoidance is necessary and the process of determining whether or not the single operation is performed based on the frequency deviation is unnecessary, the process proceeds to “end” of the process of FIG. 2 (that is, the erroneous detection of the single operation is masked).
ここで、系統電圧急変時の電圧波形の一例を図３に示す。図３（ａ）は図１の３相／２相変換部２２で変換されたｄ軸系統電圧、図３（ｂ）は図１のローパスフィルタ２３ｄから出力されるｄ軸系統電圧のＬＰＦ値（実効値平均）、図３（ｃ）は図１の絶対値処理回路２５の出力であるｄ軸系統電圧偏差（図３（ａ）と図３（ｂ）の偏差電圧）の各波形を示している。
Here, an example of the voltage waveform at the time of a system voltage sudden change is shown in FIG. 3A shows the d-axis system voltage converted by the three-phase / two-
図３（ｃ）の電圧偏差は系統電圧が急変した時に大きくなり、電圧急変位相によってはゼロクロスを跨いで発振することもある。 The voltage deviation in FIG. 3C increases when the system voltage suddenly changes, and depending on the sudden voltage change phase, oscillation may occur across the zero cross.
図３（ｃ）の閾値が図２のステップＳ１０ｄにおける電圧判定レベルであり、図３（ｃ）の電圧波形値が閾値以上となっている時刻ｔ１〜ｔ２が、擾乱が生じて系統電圧が急変している期間である。したがって図２の処理によれば、系統電圧が急変している時刻ｔ１〜ｔ２の期間は単独運転判別の処理がキャンセルされ（単独運転の検出がマスクされ）、単独運転の誤検出は防止される。 The threshold value in FIG. 3C is the voltage determination level in step S10d in FIG. 2, and disturbances occur at times t1 to t2 when the voltage waveform value in FIG. It is a period. Therefore, according to the process of FIG. 2, during the period from the time t1 to the time t2 when the system voltage is suddenly changed, the isolated operation determination process is canceled (detection of the isolated operation is masked), and erroneous detection of the isolated operation is prevented. .
ただし、前記ｄ軸系統電圧偏差と比較される閾値（電圧判定レベル）は、定常時に誤検出が発生しない値に設定しておくものである。 However, the threshold value (voltage determination level) to be compared with the d-axis system voltage deviation is set to a value at which no erroneous detection occurs in a steady state.
また、電圧急変時の配線インピーダンスによる振動は一般的に数十ｍｓの範囲内のため単独運転検出への影響は殆どない。また、ステップＳ１０ｄの電圧判定レベルを適切に設定していれば、定常時の影響はない。 In addition, the vibration due to the wiring impedance at the time of sudden voltage change is generally within a range of several tens of ms, so there is almost no influence on isolated operation detection. Further, if the voltage determination level in step S10d is appropriately set, there is no effect during steady state.
また、ステップＳ１０ｄの電圧判定レベル（閾値）によって誤検出回避時間が決められる。 Further, the erroneous detection avoidance time is determined by the voltage determination level (threshold value) in step S10d.
ステップＳ１０ｄの判定結果がＹＥＳの場合（ｄ軸系統電圧偏差が電圧判定レベル未満である場合）、ステップＳ１１において、図１の絶対値処理回路１４の出力である周波数偏差が、所定の閾値、すなわち設定した検出レベルを超えたか否かを判定する。周波数偏差が、設定した検出レベルを超えた場合はステップＳ１２においてカウンタのカウンタ値をインクリメントする。
When the determination result in step S10d is YES (when the d-axis system voltage deviation is less than the voltage determination level), in step S11, the frequency deviation that is the output of the absolute
周波数偏差が、設定した検出レベルを超えていない場合は、ステップＳ１３において、１回目検出から１．２５ｓ経過したか否かが判定される（経過時間は１．２５ｓに限らず他の時間に設定してもよい）。１．２５ｓ経過している場合は、ステップＳ１４において前記カウンタをクリアする。 If the frequency deviation does not exceed the set detection level, it is determined in step S13 whether or not 1.25 s has elapsed since the first detection (the elapsed time is not limited to 1.25 s but is set to another time). You may). If 1.25 seconds have elapsed, the counter is cleared in step S14.
前記ステップＳ１２の処理後、又はステップＳ１４の処理後、又はステップＳ１３の判定結果がＮＯである場合、ステップＳ１５にてカウンタのカウント値が所定の閾値、すなわち設定した検出回数を超えたか否かを判定する。 After the process of step S12, after the process of step S14, or when the determination result of step S13 is NO, whether or not the count value of the counter has exceeded a predetermined threshold value, that is, the set number of detections, in step S15. judge.
ステップＳ１５の判定結果が、ＮＯである場合は終了し、ＹＥＳである場合は、パワーコンディショナ２００の単独運転が検出されたとして、ステップＳ１６においてパワーコンディショナ２００の運転を停止させた後、終了する。
If the determination result in step S15 is NO, the process ends. If the determination result is YES, the operation of the
尚、図１のローパスフィルタ２３ｄの機能として、指定の時間範囲での移動平均値を使用するように構成してもよい。
Note that as a function of the low-
以上のように、図１の分散型電源システムのパワーコンディショナ２００では、系統のインピーダンスによりフィルタコンデンサと配線インピーダンスで系統電圧低下時または復帰時に系統電圧が共振する。従来の単独運転判別方法では、検出した系統電圧の周波数偏差を基に単独運転の有無を判別しているため、パワーコンディショナ２００が単独運転していると勘違いし、誤検出するが、本実施例を採用することにより、前記単独運転の誤検出は防止される。
As described above, in the
本実施例２では、単独運転の誤検出回避が必要か否かの判定を行うための閾値（電圧判定レベル）と比較する系統電圧偏差を、実施例１のｄ軸系統電圧偏差に代えてｑ軸系統電圧偏差を用いるように構成した。 In the second embodiment, the system voltage deviation to be compared with a threshold value (voltage determination level) for determining whether or not erroneous detection avoidance in isolated operation is necessary is replaced with the d-axis system voltage deviation in the first embodiment. The shaft system voltage deviation was used.
図４は本実施例２による単独運転誤検出防止装置の構成を示し、図１と同一部分は同一符号をもって示している。図４において図１と異なる点は、前記ローパスフィルタ２３ｄに代えて、３相／２相変換部２２で演算されたｑ軸系統電圧（瞬時値）を通過させてｑ軸系統電圧のローパスフィルタ（ＬＰＦ）値を出力するローパスフィルタ２３ｑを用い、前記減算器２４ｄに代えて、前記ｑ軸系統電圧（瞬時値）とローパスフィルタ２３ｑの出力電圧（ｑ軸系統電圧（ＬＰＦ値））の偏差を求める減算器２４ｑを用い、減算器２４ｑの偏差出力を絶対値処理回路２５によって絶対値化したｑ軸系統電圧偏差を出力する点にあり、その他の部分は図１と同一に構成されている。
FIG. 4 shows the configuration of the isolated operation erroneous detection preventing apparatus according to the second embodiment, and the same parts as those in FIG. 4 differs from FIG. 1 in that, instead of the low-
前記３相／２相変換部２２では、例えば相電圧をｃｏｓ（ωｔ）、ｃｏｓ（ωｔ−１２０）、ｃｏｓ（ωｔ−２４０）を定常値とし、回転座標軸の周波数は定常の系統周波数と一致させｄｑ軸変換する。変換するとｄ軸電圧は残り、ｑ軸電圧はゼロとなる。しかし位相の変化または系統周波数の変化が生じるとｑ軸成分が生成される。
In the three-phase / two-
ここで、３相交流に対するｄｑ軸変換の公知の演算式と、系統周波数の変化が生じることにより定常時ゼロであったｑ軸成分にｑ軸電圧が生じることを以下に説明する。 Here, a well-known arithmetic expression for dq-axis conversion with respect to three-phase alternating current and a fact that a q-axis voltage is generated in a q-axis component that is zero at the time of steady state due to a change in system frequency will be described below.
３相交流に対するｄｑ軸変換の演算式は下記式（１）〜（４）となる。 Calculation formulas for dq axis conversion with respect to the three-phase alternating current are the following formulas (1) to (4).
系統電源の電源周波数と回転座標の周波数が一致しているときは位相の項によりｄｑ値が決定される。多くの場合φ＝０とし、下記式（５）のようにｑ軸をゼロにする。 When the power supply frequency of the system power supply coincides with the frequency of the rotation coordinate, the dq value is determined by the phase term. In many cases, φ = 0 and the q-axis is set to zero as shown in the following formula (5).
位相にずれが生じると、ゼロであったｑ軸成分に、例えば上記式（６ｂ）に示すようなｑ軸電圧が生じる。ずれが小さい時は、ずれに比例したｑ軸電圧が生成される When a phase shift occurs, a q-axis voltage as shown in the above formula (6b) is generated in the zero q-axis component, for example. When the deviation is small, a q-axis voltage proportional to the deviation is generated.
電源周波数がω0⇒ωとなったとき、ω0−ωの周波数成分がｄ軸、ｑ軸に生成される。特に定常時に式（５）のようにゼロであったｑ軸成分に、上記式（８）に示す値が生じる。 When the power supply frequency becomes ω 0 → ω, frequency components of ω 0 −ω are generated on the d-axis and the q-axis. In particular, the value shown in the above equation (8) is generated in the q-axis component that is zero as in the equation (5) in the steady state.
本実施例２では、図４の回路において、上記のように周波数変化時に生じるｑ軸系統電圧とそれのＬＰＦ値との偏差によってｑ軸系統電圧偏差を算出している。 In the second embodiment, in the circuit of FIG. 4, the q-axis system voltage deviation is calculated based on the deviation between the q-axis system voltage generated when the frequency changes as described above and its LPF value.
図５は、本実施例２による単独運転誤検出防止方法の処理のフローチャートであり、図４の回路により算出された周波数偏差およびｑ軸系統電圧偏差を基に、図示省略の演算部が行う処理を示している。 FIG. 5 is a flowchart of the process of the isolated operation erroneous detection preventing method according to the second embodiment, and the process performed by the arithmetic unit (not shown) based on the frequency deviation and the q-axis system voltage deviation calculated by the circuit of FIG. Is shown.
図５のステップＳ１０ｑおよびＳ１１〜Ｓ１６の処理は、「終了」に進んだ後、所定の演算周期で繰返し実行されるものである。ステップＳ１１〜Ｓ１６は本発明の単独運転判別手段が行う、単独運転の有無を判別する処理を示し、図９の処理と同様の処理が行われる。 The processing of steps S10q and S11 to S16 in FIG. 5 is repeatedly executed at a predetermined calculation cycle after proceeding to “END”. Steps S11 to S16 indicate processing for determining whether or not there is an isolated operation performed by the isolated operation determining means of the present invention, and the same processing as the processing in FIG. 9 is performed.
まず最初に、ステップＳ１０ｑにおいて、本発明の誤検出回避手段が、単独運転の誤検出回避が必要か否かの判定を行う。すなわち、図４の絶対値処理回路２５の出力であるｑ軸系統電圧偏差が、所定の閾値、すなわち設定した電圧判定レベル未満であるか否かを判定する。
First, in step S10q, the erroneous detection avoidance means of the present invention determines whether or not it is necessary to avoid erroneous detection of isolated operation. That is, it is determined whether or not the q-axis system voltage deviation that is the output of the absolute
ｑ軸系統電圧偏差が電圧判定レベル未満である場合はステップＳ１１〜Ｓ１６の単独運転の有無を判別する処理を行うが、例えば系統の擾乱発生によりｑ軸系統電圧偏差が電圧判定レベル以上となった場合は、前記誤検出回避が必要であり、周波数偏差に基づく単独運転の有無を判別する処理は不要であるため、図５の処理の「終了」に進む（すなわち単独運転の誤検出をマスクする）。 When the q-axis system voltage deviation is less than the voltage determination level, the process of determining whether or not the single operation is performed in steps S11 to S16 is performed. For example, the q-axis system voltage deviation becomes equal to or higher than the voltage determination level due to the occurrence of the system disturbance. In this case, since it is necessary to avoid the erroneous detection and there is no need to determine whether or not there is an isolated operation based on the frequency deviation, the process proceeds to “end” of the process of FIG. 5 (that is, erroneous detection of the isolated operation is masked). ).
ここで、系統の擾乱発生時の電圧波形の一例を図６に示す。図６（ａ）は図４の３相／２相変換部２２で変換されたｑ軸系統電圧、図６（ｂ）は図４のローパスフィルタ２３ｑから出力されるｑ軸系統電圧のＬＰＦ値（実効値平均）、図６（ｃ）は図４の絶対値処理回路２５の出力であるｑ軸系統電圧偏差（図６（ａ）と図６（ｂ）の偏差電圧）の各波形を示している。
Here, FIG. 6 shows an example of the voltage waveform when the disturbance of the system occurs. 6A shows the q-axis system voltage converted by the three-phase / two-
図６（ｃ）の電圧判定レベル（閾値）が図５のステップＳ１０ｑにおける電圧判定レベルであり、図６（ｃ）の電圧波形値が電圧判定レベル以上となっている時刻ｔ１〜ｔ２が、擾乱が生じて系統電圧が急変している期間である。したがって図５の処理によれば、系統電圧が急変している時刻ｔ１〜ｔ２の期間は単独運転判別の処理がキャンセルされ（単独運転の検出がマスクされ）、単独運転の誤検出は防止される。 The voltage determination level (threshold value) in FIG. 6C is the voltage determination level in step S10q in FIG. 5, and the time t1 to t2 when the voltage waveform value in FIG. This is the period when the system voltage is changing suddenly. Therefore, according to the process of FIG. 5, the isolated operation determination process is canceled (detection of isolated operation is masked) during the period of time t1 to t2 when the system voltage is suddenly changed, and erroneous detection of isolated operation is prevented. .
ただし、前記ｑ軸系統電圧偏差と比較される閾値（電圧判定レベル）は、定常時に誤検出が発生しない値に設定しておくものである。 However, the threshold value (voltage determination level) to be compared with the q-axis system voltage deviation is set to a value at which no erroneous detection occurs during normal operation.
また、電圧急変時の配線インピーダンスによる振動は一般的に数十ｍｓの範囲内のため単独運転検出への影響は殆どない。また、ステップＳ１０ｑの電圧判定レベルを適切に設定していれば、定常時の影響はない。 In addition, the vibration due to the wiring impedance at the time of sudden voltage change is generally within a range of several tens of ms, so there is almost no influence on isolated operation detection. Moreover, if the voltage determination level of step S10q is set appropriately, there will be no influence during normal operation.
また、ステップＳ１０ｑの電圧判定レベル（閾値）によって誤検出回避時間が決められる。 Further, the erroneous detection avoidance time is determined by the voltage determination level (threshold value) in step S10q.
ステップＳ１０ｑの判定結果がＹＥＳの場合（ｑ軸系統電圧偏差が電圧判定レベル未満である場合）、実施例１の図２で説明した処理と同様にステップＳ１１〜Ｓ１６の処理が行われる。 When the determination result of step S10q is YES (when the q-axis system voltage deviation is less than the voltage determination level), the processes of steps S11 to S16 are performed in the same manner as the process described in FIG.
尚、図４のローパスフィルタ２３ｑの機能として、指定の時間範囲での移動平均値を使用するように構成してもよい。
Note that, as a function of the low-
従来の単独運転判別方法では、系統の擾乱発生時に、検出した系統電圧の周波数偏差を基に単独運転の有無を判別しているため、パワーコンディショナ２００が単独運転していると勘違いし、誤検出するが、本実施例を採用することにより、前記単独運転の誤検出は防止される。 In the conventional islanding determination method, when the disturbance of the system occurs, the presence or absence of the islanding operation is determined based on the detected frequency deviation of the system voltage. Although detected, by adopting the present embodiment, the erroneous detection of the isolated operation is prevented.
１１…ゼロクロス検出器
１２…サンプラ
１３、２４ｄ、２４ｑ…減算器
１４、２５…絶対値処理回路
２１…２相／３相変換部
２２…３相／２相変換部
２３ｄ、２３ｑ…ローパスフィルタ
１００…分散型電源
２００…パワーコンディショナ
２１０…インバータ
２２０…ＬＣフィルタ
２３０…トランス
３００…系統電源
４００…負荷
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記系統電源との連系点の系統電圧を検出した系統検出電圧の周波数を所定周期前の周波数と比較して周波数偏差を求める周波数偏差算出手段と、
前記周波数偏差算出手段で求められた周波数偏差に基づいて前記電力変換装置の単独運転の有無を判別する処理を行う単独運転判別手段と、
前記系統検出電圧を３相／２相変換してｄ軸、ｑ軸系統電圧を算出し、該ｄ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差か、又は前記ｑ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差を求める系統電圧偏差算出手段と、
前記系統電圧偏差算出手段で求められた系統電圧偏差が閾値以上であるときに、前記単独運転判別手段の処理をキャンセルする誤検出回避手段と、を備えたことを特徴とする電力変換装置の単独運転誤検出防止装置。 In a distributed power system including a power converter connected to a system power supply and supplying power from the distributed power supply to the system power supply,
A frequency deviation calculating means for calculating a frequency deviation by comparing a frequency of a system detection voltage obtained by detecting a system voltage at a connection point with the system power supply with a frequency before a predetermined period;
Isolated operation determining means for performing processing for determining the presence or absence of isolated operation of the power converter based on the frequency deviation obtained by the frequency deviation calculating means;
The system detection voltage is converted into three-phase / two-phase to calculate the d-axis and q-axis system voltage, and the system voltage deviation between the d-axis system voltage and its LPF output value or moving average value, or the q-axis A system voltage deviation calculating means for obtaining a system voltage deviation between the system voltage and its LPF output value or moving average value;
A single power conversion device comprising: a false detection avoidance unit that cancels the processing of the single operation determination unit when the system voltage deviation obtained by the system voltage deviation calculation unit is equal to or greater than a threshold value Driving error detection prevention device.
周波数偏差算出手段が、前記系統電源との連系点の系統電圧を検出した系統検出電圧の周波数を所定周期前の周波数と比較して周波数偏差を求める周波数偏差算出ステップと、
単独運転判別手段が、前記周波数偏差算出手段で求められた周波数偏差に基づいて前記電力変換装置の単独運転の有無を判別する処理を行う単独運転判別ステップと、
系統電圧偏差算出手段が、前記系統検出電圧を３相／２相変換してｄ軸、ｑ軸系統電圧を算出し、該ｄ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差か、又は前記ｑ軸系統電圧とそれのＬＰＦ出力値または移動平均値との系統電圧偏差を求める系統電圧偏差算出ステップと、
誤検出回避手段が、前記系統電圧偏差算出ステップで求められた系統電圧偏差が閾値以上であるときに、前記単独運転判別ステップの処理の実行をキャンセルさせる誤検出回避ステップと、
を備えたことを特徴とする電力変換装置の単独運転誤検出防止方法。 In a distributed power supply system including a power converter connected to a system power supply and supplying power from the distributed power supply to the system power supply, a single operation erroneous detection prevention method for the power converter,
A frequency deviation calculating step for calculating a frequency deviation by comparing a frequency of a system detection voltage obtained by detecting a system voltage at a connection point with the system power supply with a frequency before a predetermined period;
An isolated operation determining step, wherein the isolated operation determining means performs a process of determining the presence or absence of an isolated operation of the power converter based on the frequency deviation obtained by the frequency deviation calculating means;
A system voltage deviation calculating means calculates the d-axis and q-axis system voltages by performing three-phase / two-phase conversion on the system detection voltage, and the system voltage between the d-axis system voltage and its LPF output value or moving average value A system voltage deviation calculating step for obtaining a system voltage deviation between the q-axis system voltage and its LPF output value or moving average value,
A false detection avoidance step, wherein the false detection avoidance means cancels the execution of the processing of the isolated operation determination step when the grid voltage deviation obtained in the grid voltage deviation calculation step is equal to or greater than a threshold;
A method for preventing an isolated operation erroneous detection of a power conversion device.
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|---|---|---|---|---|
| JP6909549B1 (en) * | 2020-01-30 | 2021-07-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | System frequency detector |
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| WO2021152789A1 (en) * | 2020-01-30 | 2021-08-05 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | System frequency detector |
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