JP4666507B2

JP4666507B2 - 単独運転検出装置の試験装置および試験方法

Info

Publication number: JP4666507B2
Application number: JP2006054328A
Authority: JP
Inventors: 山下　　明; 隆雄緒方
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2006-03-01
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-03-01
Also published as: JP2007236101A

Description

本発明は、商用系統に連系運転される自家発電設備に備える単独運転検出装置を試験する単独運転検出装置の試験装置における解列点での潮流を自動的に判別して解列点での系統解列を行う装置および方法に関する。

コージェネレーションシステムなどの自家発電設備は、電力系統と連系をとり運転することが一般的である。この場合に、停電等により電力系統側が解列しても、自家発電設備が負荷に電力の供給を継続する「単独運転」が発生すると、感電事故や復電時の機器破損といった事故が発生する危険があり、「電気設備の技術基準の解釈」（旧系統連系ガイドライン）により、単独運転検出装置などの保護継電器を設置し、単独運転を防止することが定められている。

すなわち、図４に示すように、電力系統４から電力線５１を介して負荷３０に電力供給されている系統において、自家発電設備２は、受電用遮断器１１の負荷側に接続される。単独運転検出装置は、色々な方式があり、設置方式も自家発電設備に内蔵されるタイプと、別置きタイプがあるが、電圧や周波数などの情報により単独運転を検出し、発電機に解列指令を与える。

商用系統に連系される発電設備は、単独運転検出装置を備えることにより「電気設備の技術基準の解釈」を満足する場合で、１基の柱上変圧器に２台以上の自家発電設備を連系させる場合には、一般にそれぞれの単独運転検出装置が正常に動作するかを確認する試験を行うことが求められている。すなわち、単独運転検出装置の解列時間が所定時間内であることの試験は、自家発電設備の発電出力と負荷がバランスしている状態、すなわち潮流がない状態で単独運転状態を作り出して、単独運転開始時から解列するまでに要する時間である解列時間を測定する試験である。

図３に、単独運転検出装置の解列時間を測定する試験装置を示す。この試験装置は、例えば複数の自家発電設備２と、模擬負荷３と、商用電源（ＵＰＳ等による模擬電源）４と、解列遮断器４１と、連系点５９の各電力を表示する電力計７と、解列遮断器４１が解列してから単独運転検出装置が働き、自家発電設備が解列するまでの時間を測定する解列時間測定部６１とを有して構成される。各自家発電設備２と負荷３を連系点５９で接続し、さらに、連系点５９と商用電源４とを、解列遮断器４１を介して接続して構成される。この図は、単独運転検出装置１が発電機内に内蔵されているケースを示す。

それぞれの自家発電設備２は、燃料電池や太陽光などによる自家発電装置２１からなり、各自家発電装置２１は、それぞれ電力制御装置（パワコン）２２を介して連系点５９に接続される。模擬負荷３は、Ｒ負荷３１、Ｌ負荷３２、Ｃ負荷３３、モータ負荷３４などからなる。

この試験装置は、自家発電設備２の出力と模擬負荷３の負荷量を調整して、解列点４１の潮流分有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３を予め設定した値に調整して安定した状態で、解列遮断器４１を解列して単独運転状態を作り出し、解列時間を測定している。潮流の調整においては、図示を省略した電力計６を用いて連系点５９における有効電力Ｐと無効電力Ｑの自家発電分有効電力１Ｐと無効電力Ｑ１、負荷分有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３を確認して、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３がそれぞれ予め設定した値例えば０となったときに手動によって系統遮断器４１を解列している。

自家発電設備２の出力は微小であるが、常に変動しており、また、模擬負荷３の抵抗は、温度により変化する。したがって、連系点５９の潮流を安定に調整した状態においても、解列点の有効電力Ｐ３および無効電力Ｑ３は、常に変動が生じることから、手動によって解列遮断器４１を解列する時刻では設定値から潮流がずれてしまうことがある。また、発電電力量が大きくなればなるほど変動は大きくなり、電力計を監視して目視によって潮流ゼロのポイントを確認するのが、困難となる。したがって、解列点４１を解列した時に潮流が予め設定した値からずれてしまうことがあった。このことから、同じ試験を複数回実施し、設定値における解列が生じるようにしている。
特開２００１−１１２１７６号公報

本発明は、単独運転検出装置の試験において、潮流の所定の設定値において、確実に解列することを可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、解列点における有効電力Ｐおよび無効電力Ｑを計測し、それらの値によって潮流が設定値になる時刻を予測して自動的に解列遮断器４１を解列することにより、潮流の調整が容易になり、試験の精度が向上する。

上記課題を解決するために、本発明は、上記課題を解決するために、本発明は、自家発電設備と模擬負荷とが解列遮断器を介して電力系統に連系されており、解列遮断器を解列してから単独運転検出装置が検出し自家発電設備が解列するまでの時間を計測する単独運転検出装置の試験装置において、自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を検出する手段と、解列するための条件を設定する条件設定部と、この条件設定部の設定値に基づいて前記模擬負荷の有効電力と無効電力を制御する模擬負荷制御部と、前記条件設定部で設定した値となる時刻を予測する潮流電力予測部と、この潮流電力予測部で予測して該時刻に前記解列遮断器を解列する解列遮断器解列部を備えた。

上記単独運転検出装置の試験装置において、解列遮断器が解列してから、単独運転検出装置が動作するまでの時間を計測する解列時間測定部を備えた。

自家発電設備と模擬負荷とが電力系統に連系されている回路において、解列遮断器を解列することによって生じる単独運転を検出する単独運転検出装置の試験方法であって、自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を検出し、解列するための条件を設定するとともに、この設定値に基づいて前記模擬負荷の有効電力と無効電力を制御し、自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を監視して設定した値となる時刻を予測して該時刻に当該解列遮断器を解列し、連系解列時から単独運転検出装置が動作し自家発電装置が解列するまでの時間を計測する。

自家発電設備と模擬負荷とが解列遮断器を介して電力系統に連系されており、解列遮断器を解列してから単独運転検出装置が検出し自家発電設備が解列するまでの時間を計測する単独運転検出装置の試験方法において、連系点における自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を検出し、検出した各電力から解列遮断器を解列する時刻を予測して予測した時刻に当該解列遮断器を解列し、解列時から単独運転検出装置が動作し自家発電装置が解列するまでの時間を計測する。

本発明にかかる単独運転検出装置の試験装置は、自家発電設備２と、模擬負荷３と、商用電源（ＵＰＳ等による模擬電源）４と、解列遮断器４１と、連系点５９の各電力から、解列点の潮流が所定値になる時刻を予測してその予測した時刻で解列遮断器４１を解列する系統解列時予測部６２と、解列遮断器４１が解列してから自家発電設備が解列するまでの時間を測定する解列時間測定部６１とを有して構成される。自家発電設備２と模擬負荷３を連系点５９で接続し、さらに、連系点５９と商用電源４とを、解列遮断器４１を介して接続して構成される。単独運転検出装置１は、自家発電設備に内蔵されるタイプと別置きタイプがあるが自家発電機２１と連系点５９との間に挿入されて試験が実施される。

自家発電設備２は、燃料電池や太陽光などによる自家発電装置２１からなり、各自家発電装置２１は、それぞれ電力制御装置（パワコン）２２を介して連系点５９に接続される。模擬負荷３は、Ｒ負荷３１、Ｌ負荷３２、Ｃ負荷３３、モータ負荷３４などからなり、模擬負荷制御部６２２からの負荷制御指令によって負荷分有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２が制御される。

本発明にかかる単独運転検出装置の試験装置は、自家発電設備２の出力と模擬負荷３の負荷量を調整して、模擬負荷の有効電力Ｐ２および無効電力Ｑ２を予め設定した値に調整して安定した状態、すなわち、解列点の有効電力Ｐ３および無効電力Ｑ３が所定の値に達する時刻を予測して、予測した時刻で解列遮断器４１を解列して単独運転状態を作り出し、解列から自家発電解列までの時間を測定する。潮流の調整においては、連系点５９における自家発電分の有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ１、および負荷分の有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２、ならびに解列点の有効電力Ｐおよび無効電力Ｑ３を取得して、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３が、それぞれ０または所定の値となる時刻を予測して、その時刻で解列遮断器４１を解列する。

系統解列時予測部６２は、連系点５９における自家発電分の有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ１と、負荷分の有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２と、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３が入力され、自家発電分の有効電力Ｐ１とび無効電力Ｑ２に対応するように負荷分の有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２を調整して潮流が目標状態になるように設定し、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３の変動を監視し、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３の変動パターンから、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３が所定の値、例えば“０”になる時刻を予測し、その時刻に解列遮断器４１を解列する信号（解列遮断器解列指令）を出力して解列遮断器４１を解列する。

このような働きをするために、図２に示すように、系統解列時予測部６２は、解列するための条件を設定する条件設定部６２１と、この設定に基づいて模擬負荷３の有効電力Ｐ２とＰ無効電力Ｑ２を解列点（潮流分）の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３が所定値になるように制御する模擬負荷制御部６２２と、解列点の有効電力Ｐ３と無効電力Ｑ３が所定の値になる時刻を予測する潮流電力予測部６２３と、値前記予測した時刻に解列遮断器４１を動作させて、商用電力を解列する解列遮断器解列部６２４とを有している。

以上のように、本発明によれば、
ア．解列操作を行う人が不要となり、計器を観測する必要がなくなる。
イ．解列点における潮流の電力の値の設定をゼロ以外にも容易に設定することができる。
ウ．機械により自動的に潮流の電力を測定して解列を行うので、瞬時に動作し、おなじ解列条件でのデータ取得が可能となり、データ精度の向上が図れる。これにより、正確な条件で動作させるための複数回の試験を設定する必要がなくなるという効果をことができる。

本発明にかかる単独運転検出装置の試験装置の構成の概要を説明する図。本発明にかかる単独運転検出装置の試験装置の系統解列時予測部の構成の概要を説明する図。従来の単独運転検出装置の試験装置の構成の概要を説明する図。電力系統に連系される自家発電設備における単独運転検出装置の設置状態を説明する図。

符号の説明

１：単独運転検出装置、１１：受電用遮断器、１２：電流測定用ＣＴ、１３：逆電力遮断機、１４：周波数不足遮断器、２：自家発電設備、２１：自家発電装置、２２：電力制御装置、３：模擬負荷、３０：負荷、３１：Ｒ負荷、３２：Ｌ負荷、３３：Ｃ負荷、３４：モータ負荷、４：電力系統、４１：解列遮断器（解列点）、５１：電力線、５２：発電機用遮断器、５３：配電用遮断器、５４：電力需要モニタ、５９：連系点、６１：解列時間測定部、６２：系統解列時予測部、６２１：条件設定部、６２２：模擬負荷制御部、６２３：潮流電力予測部、６２４：解列遮断器解列部、７：電力計。

Claims

自家発電設備と模擬負荷とが解列遮断器を介して電力系統に連系されている回路において、解列遮断器を解列することによって生じる単独運転を検出する単独運転検出装置の試験を行う単独運転検出装置の試験装置であって、
自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を検出する手段と、
解列するための条件を設定する条件設定部と、
この条件設定部の設定値に基づいて前記模擬負荷の有効電力と無効電力を制御する模擬負荷制御部と、
前記条件設定部で設定した値となる時刻を予測する潮流電力予測部と、
この潮流電力予測部で予測して該時刻に前記解列遮断器を解列する解列遮断器解列部を備えた
ことを特徴とする単独運転検出装置の試験装置。
請求項１記載の単独運転検出装置の試験装置において、
解列遮断器が解列してから、単独運転検出装置が動作するまでの時間を計測する解列時間測定部を備えた
ことを特徴とする単独運転検出装置の試験装置。
自家発電設備と模擬負荷とが電力系統に連系されている回路において、解列遮断器を解列することによって生じる単独運転を検出する単独運転検出装置の試験方法であって、
自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を検出し、
解列するための条件を設定するとともに、
この設定値に基づいて前記模擬負荷の有効電力と無効電力を制御し、
自家発電分有効電力と無効電力、および模擬負荷分の有効電力と無効電力ならびに解列点の有効電力と無効電力を監視して設定した値となる時刻を予測して該時刻に当該解列遮断器を解列し、
連系解列時から単独運転検出装置が動作し自家発電装置が解列するまでの時間を計測する
ことを特徴とする単独運転検出装置の試験方法。