JP4776475B2 - 電力系統連系システム - Google Patents

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Description

本発明は、基幹電力系統と、この基幹連系線と連系する小規模電力系統とを有し、前記小規模電力系統は、電力負荷とこの電力負荷に対する電源装置とをそれぞれ有する複数の子小規模電力系統が、それぞれ子連系線により相互に連系されている電力系統連系システムに関する。
近年、複数の分散電源により構築される小規模電力系統を、電力会社などが提供する大規模の基幹電力系統と連携し、安定運用させる電力系統連系システムが用いられるようになってきた。すなわち、分散電源の低価格、汎用化、電力自由化の進展に伴い、デーゼル、ガス、太陽光、風力等の小型分散電源により発電力をまかなう、小規模電力系統(マイクログリッドとも呼ばれる)が増加しつつある。
この小規模電力系統は、前述のように、電力会社の商用電力系統である基幹電力系統と通常一点で連系(一点連系)されている。このため、基幹電力系統側で事故等による停電等の電力供給障害が発生すると、無対策の場合、小規模電力系統も全停電となる場合が生じる。また、小規模電力系統も、更に幾つかの子小規模電力系統で構成されるケースも今後増え、小規模電力系統への波及停電を防止する制御が困難となりつつある。
このような分散電源を用いた電力系統における連系制御やそれらの運用に関する提案もいくつか見られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特許文献1は、自家発系統の重要負荷を瞬低から防止するもので、商用系統で瞬低が発生するとこれを検知し、重要負荷を自家発系統側に切り替えている。すなわち、商用系統の瞬低を対象にし、重要負荷を自家発系統側に切り替えてはいる。しかし、小規模電力系統の停電拡大防止のアルゴリズムについては考慮されていない。また、特許文献2は、小規模電力系統内の分散電源をもつ需要家の管理に関するもので、所定条件に合致した需要家を組み合わせ、経済電力融通を行っている。しかし、小規模電力系統の停電拡大防止のアルゴリズムについては、やはり考慮されていない。
一方、電力会社の基幹電力系統においては、連系線によって連系される部分電力系統がある場合、連系線事故等による連系線遮断時に部分電力系統内の発電機を緊急遮断もしくは負荷を緊急遮断させ、全停電を防止する安定化装置(SSC: System Stabilizing ControllerまたはTSC: Transient Stability Controller)が実用化されている。
しかし、このような方式では、多くの発電機や負荷の情報を、伝送系を通じて監視する必要があり、非常に多くの伝送系や端末、監視するための複雑なオンライン演算、多数の制御端末、遮断器が必要となる。このため、群管理型の小規模電力系統へ適用するには効率的ではない。
特開2004−15883号公報 特開2004−15882号公報
そこで、本出願人より、商用系統と一点連係した小規模電力系統(マイクログリッド)で、さらに幾つかの子小規模電力系統(子マイクログリッド)で構成される場合、商用系統停電発生時、これを検知し、停電前の子マイクログリッド間の連系線潮流のパターンが、例えば、最小の連系線を遮断して子マイクログリッドを生き残らせることが考えられた。
この方法は、全停電を防止する効率的な制御方法として有効であるが、全連系線潮流等の常時集中監視を必要とする。また、事故発生時の制御のためのコンピュータや伝送系、監視・制御端末も必要とする。また、人為的に子マイクログリッドを独立系統化したい場合には、分離後の電力変動や周波数変動抑制のためのロジックやこれを用いた制御を必要とする。
本発明の目的は、基幹商用系統側で停電等の電力供給障害が発生した場合、人為的に子マイクログリッドを独立系統化したい場合にも簡単なアルゴリズムで子マイクログリッドを安全に独立系統化する機能をもつ電力系統連系システムを提供することにある。
本発明の電力系統連系システムは、基幹電力系統と、この基幹電力系統と基幹連系線により連系する小規模電力系統とを有し、前記小規模電力系統は、電力負荷とこの電力負荷に対する電源装置とをそれぞれ有する複数の子小規模電力系統が、それぞれ子連系線により直列に連系され、かつこの直列連系された複数の子小規模電力系統のうち両端に位置する子小規模電力系統が、前記基幹連系線との連系点に接続している電力系統連系システムであって、前記各子小規模電力系統に設けられ、前記子連系線の潮流の大きさを監視し、これら子連系線の潮流から対応する子小規模電力系統内の需給アンバランス量を求め、この需給アンバランス量が、対応する子小規模電力系統の周波数耐量などによって決まる基準範囲以内となるように対応する子小規模電力系統の前記電力負荷量及び前記電源装置の発電量のいずれか又は双方を制御する監視制御手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の電力系統連系システムでは、監視制御手段は、需給アンバランス量が、対応する子小規模電力系統の周波数耐量などによって決まる基準範囲以内となるように対応する子小規模電力系統の前記電力負荷量及び前記電源装置の発電量のいずれか又は双方を制御するように構成してもよい。
また、本発明の電力系統連系システムでは、電源装置として、その一部に充・放電可能な二次電池を用い、監視制御手段は、需給アンバランスが、発電量超過の場合は二次電池を充電制御し、負荷量超過の場合は二次電池を放電制御するように構成してもよい。
また、本発明の電力系統連系システムでは、電源装置として、その一部に充・放電可能な二次電池を用い、監視制御手段は、他の子小規模電力系統との子連系線の遮断有無を監視する機能を有し、対応する子連系線の遮断を検出すると、そのときの需給アンバランスが、発電量超過の場合は二次電池を充電制御し、負荷量超過の場合は二次電池を放電制御するように構成してもよい。
また、本発明の電力系統連系システムでは、電力負荷として、その一部に負荷量超過時に緊急遮断可能な負荷を設け、電源装置として、その一部に発電量超過時に緊急遮断可能な発電機を設け、監視制御手段は、他の子小規模電力系統との子連系線の遮断有無を監視する機能を有し、対応する子連系線の遮断を検出すると、そのときの需給アンバランスが、発電量超過の場合は前記緊急遮断可能な発電設備を遮断させ、負荷量超過の場合は前記緊急遮断可能な負荷を緊急遮断させる緊急遮断機能を有するように構成してもよい。
また、本発明の電力系統連系システムでは、小規模電力系統を構成する複数の子小規模電力系統に対して、接続可能に構成され、接続された子小規模電力系統の需給アンバランスに応じて発電量が制御される共用の電源装置を有するように構成してもよい。
また、本発明の電力系統連系システムでは、共用の電源装置の一部に充・放電可能な二次電池が用いられ、この二次電池は、接続された子小規模電力系統の需給アンバランスに応じて、充・放電制御されるように構成してもよい。
さらに、本発明の電力系統連系システムでは、小規模電力系統を構成する複数の子小規模電力系統に対して、接続可能に構成され、接続された子小規模電力系統の需給アンバランスに応じて充・放電制御される共用の二次電池を有するように構成してもよい。
本発明によれば、基幹商用系統側で停電等の電力供給障害が発生したため、人為的に子マイクログリッドを独立系統化する場合、簡単なアルゴリズムで電圧や周波数の大幅な変動を生じることもなく、子マイクログリッドを安全に独立系統化することができる。
以下、本発明による電力系統連系システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
先ず、図1により本発明が適用される電力系統を説明する。図1において、2は基幹電力系統で、電力会社などが提供する大規模な商用系統である。この基幹電力系統2は、基幹連系線遮断器4を有する基幹連系線3により、小規模電力系統1と連系する。前記小規模電力系統(以下、マイクログリッドと呼ぶ)1は、複数(図の例では、5つ)の子小規模電力系統(以下、子マイクログリッドと呼ぶ)5を有する。これら、複数の子マイクログリッド5は、図示のようにそれぞれ分散電源を有し、子連系線遮断器7を有する子連系線6により直列に連系されている。これら直列連系された複数の子マイクログリッド5のうち両端に位置する子マイクログリッド5は、それぞれ子連系線遮断器7を有する子連系線6により、基幹連系線3との連系点に接続している。
ここで、上述したマイクログリッド1は、電力会社の電力系統である基幹電力系統2と、連系線3を介して接続された小規模な電力系統であり、前述のように、子ともいうべき幾つかの小規模電力系統、すなわち、子マイクログリッド5によって構成される。各子マイクログリッド5は、前述のように分散電源と呼ばれる小規模発電機を有し、マイクログリッド1内の需要家負荷には、連系された電力会社の基幹電力系統2及び、マイクログリッド1内の分散電源により電力が供給されている。
上記マイクログリッド1は、上述のように5つの子マイクログリッド5から構成される。これら5つの子マイクログリッド5を、子マイクログリッド51、子マイクログリッド52、子マイクログリッド53、子マイクログリッド54、子マイクログリッド55と記す。また、それぞれの子マイクログリッド51〜55は子連系線6によって接続されている。これら子連系線6のうち、連系線3と子マイクログリッド51を結ぶ子連系線を601、子マイクログリッド51と子マイクログリッド52を結ぶ子連系線を612、子マイクログリッド52と子マイクログリッド54を結ぶ子連系線を624、子マイクログリッド54と子マイクログリッド55を結ぶ子連系線を645、子マイクログリッド55と子マイクログリッド53を結ぶ子連系線を653、子マイクログリッド53と連系線3を結ぶ子連系線を603とする。また、各子連系線6を入り切りする遮断器7を子連系線遮断器とする。そして、子連系線601に設けられた子連系線遮断器を701とし、以下同様に、子連系線612に設けられた子連系線遮断器を712、子連系線624に設けられた子連系線遮断器を724、子連系線645に設けられた子連系線遮断器を745、子連系線653に設けられた子連系線遮断器を753、子連系線603に設けられた子連系線遮断器を703とする。
上記構成において、電力会社などによる基幹電力系統2で停電が発生すると、基幹電力系統2の電圧は零となり、そのままでは小規模電力系統1側から基幹電力系統2へ潮流が逆向きに流れてしまう(逆潮と呼ばれる)。この逆潮を防止するため、連系線遮断器4が遮断される。連系線遮断器4は、通常、基幹電力系統2の電圧と、潮流の向きにより、図示しない保護リレーが動作することにより遮断される。
この連系線遮断器4の遮断後、放置すると、マイクログリット1内の周波数や電圧が急変し、マイクログリット1内に設置された図示しない電圧リレーまたは周波数リレーが連鎖動作し、全停電に及ぶ場合が多い。
この場合、例えば、マイクログリッド1内の各子連系線601,612,624,645,653,603のうち、後述する条件を満足する2つの子連系線6を選定し、これら選定された2つの子連系線6に設けられた子連系線遮断器7を遮断させることがある。このことにより、この2つの遮断点間に含まれる子マイクログリッド5を切り離し、全停電を防止する。
例えば、子マイクログリッド52と子マイクログリッド54の間の子連系線遮断器724と、子マイクログリッド54と子マイクログリッド55の間の子連系線遮断器745を遮断すると、この遮断点間に含まれる子マイクログリッド54を分離し、その停電を防止することになり、停電波及によるマイクログリッド1の全停電は免れる。
上記遮断点の選定条件は、各子連系線601,612,624,645,653,603における潮流値に基いて決定される。したがって、各子連系線601,612,624,645,653,603には、対応する子連系線の潮流の大きさを検出するために、図示しないが潮流検出装置が設けられる。
このように潮流値に基づいて判断するためには、中央の制御システムに、停電発生前における連系線3及び各子連系線6の潮流を周期的に取り込み、記録する必要がある。また、各子マイクログリッド5の電力需要を把握するため、分散電源の出力等も入力する。そして、記録された連系線3、各子連系線6の停電発生前の最も新しい潮流の情報から、全停電を防止するために遮断するに適切な子連系線6を選定する。
このため、各子連系線601,612,624,645,653,603における潮流値に基き、遮断対象として適切な2つの子連系線6の組み合わせを選定し、これら選定された2つの子連系線6に設けられた子連系線遮断器7を遮断させて、この2つの遮断点間に含まれる子マイクログリッド5を切り離し、全停電を防止する。すなわち、各子連系線6の中から、遮断潮流が少ない2つの子連系線6の組み合わせで選ぶ。なぜなら、遮断潮流が少ないほど、遮断された子マイクログリッド5の周波数、電圧変動が小さく、停電防止できる確率が大きいからである。
上記方法は、本件出願人により考えられたもので、全停電を防止する効率的な制御方法として有効であるが、全連系線潮流等の常時集中監視や、事故発生時の制御のためのコンピュータや伝送系、監視・制御端末を必要とする。また、人為的に子マイクログリッド5を独立系統化したい場合には、分離後の電力変動や周波数変動抑制のためのロジックやこれを用いた制御を必要とする。すなわち、適切な遮断すべき子マイクログリッド間連系遮断器7を選定するには、データ収集手段や、遮断連系線計算手段が必要であり、これらにより、定期的なデータ収集や、演算を行う必要がある。
ところが、もし、マイクログリッド1内の任意の子マイクログリッド間連系遮断器7を遮断しても、遮断後の子マイクログリッド5において周波数や電圧が急変することなく、安全に独立系統化することが可能であれば、データ収集手段や、遮断連系線計算手段の機能を非常に簡素化することができる。
例えば、図2で示すように、連系線遮断器4が遮断された状態(図示×印)において、マイクログリッド1の全ての子マイクログリッド間連系遮断器7を遮断した場合、事前に、どの子マイクログリッド間連系遮断器7を遮断しても、遮断後の子マイクログリッド5が安全に独立系統化することが可能なように制御してあれば、図2に示した全ての子マイクログリッド5は、安全に独立系統化することが可能となる。
このことは、図3で示すように、小規模電力系統1の、連系線3につながる子マイクログリッド間連系遮断器701,703を遮断した場合でも同じである。すなわち、図2のように、事前に、どの個々の子マイクログリッド5の子マイクログリッド間連系遮断器7を遮断しても、遮断後の子マイクログリッド5が安全に独立系統化することが可能なように制御してあれば、連系線遮断器4に近い、2つの子マイクログリッド間連系遮断器701,703を遮断しても、遮断された全ての子マイクログリッド51,52,53,54,55を集団として安全に独立系統化することができる。
また、図4のように、例えば、子マイクログリッド51と52との間と、子マイクログリッド55と53との間の子マイクログリッド間連系遮断器712,753を遮断すると、子マイクログリッド52,54,55と、子マイクログリッド51、53とはそれぞれ独立系統となる。この場合も、前述のように、事前に、どの個々の子マイクログリッド5間の連系遮断器7を遮断しても、遮断後の全ての子マイクログリッド5が安全に独立系統化することが可能なように制御してあれば、図4で説明した2つの独立系統はそれぞれ安全に独立系統化することが可能となる。
さらに、図5で示すように連系遮断器4だけが遮断された状態(電気的には図3と同等)でも、事前に、どの子マイクログリッド間連系遮断器7を遮断しても、遮断後の子マイクログリッド5が安全に独立系統化することが可能なように制御してあれば、適切な遮断すべき子マイクログリッド間連系遮断器7を選定するための、データ収集手段や、遮断連系線計算手段が不要となり、定期的なデータ収集や、演算制御は不要となる。
そこで、本発明は、連系遮断時において、マイクログリッド1側における子連系線間遮断器7の遮断を必要としない状態に各子マイクログリッド5を制御する。以下、具体的に説明する。
図6はマイクログリッド1内のひとつの子マイクログリッドを示す概念図である。子マイクログリッド(例えば、54として説明するが他の子マイクログリッドであっても同じである)は、各種の電力負荷27と、これら電力負荷27に対する電源装置26とをそれぞれ有し、さらに、これらの需給状態を監視制御する監視制御システム30を有する。この監視制御システム30は、各子マイクログリッド5に対してそれぞれ個別に設けられる。また、電源装置26は、後述するように各種の発電機により構成される。
また、この子マイクログリッド54には他のマイクログリッドとの連系線(この例では624,645)が接続され、これら連系線には子マイクログリッド間連系線遮断器724,745が設けられている。また、これら連系線624,645には、他の子マイクログリッドとの間の潮流を測定するため、図示していないが潮流検出装置がそれぞれ設けられている。そして、それらによって検出された潮流の値P24、P45が前記監視制御システム30に入力される。
なお、潮流検出装置は、CT、PT等の計器用変成器を有し、対応する連系線に設置されたCT、PT等によって測定点の電圧、電流等の電気量を抽出することにより潮流値及びその方向を求める。
前記監視制御システム30は、前述のように、各子マイクログリッド5に設けられ、他の子マイクログリッド5との子連系線(この例では624,645)の潮流P24、P45の大きさ及び方向を監視する。そして、これら子連系線624,645の潮流P24、P45から対応する子マイクログリッド(この例では54)内の需給アンバランス量を求める。そして、この需給アンバランス量が極力ゼロになるように対応する子マイクログリッド54の前記電力負荷27の負荷量及び電源装置26の発電量のいずれか又は双方を制御する。
すなわち、図6で示す子マイクログリッド54は、2つの子マイクログリッド間連系線624,645によって他の子マイクログリッド5と接続している。2つの子マイクログリッド間連系線624,645に流れる潮流を、一方の子マイクログリッド間連系線潮流P24、他方の子マイクログリッド間連系線潮流P45とする。同図に示す子マイクログリッド間連系遮断器724,745を遮断後に、子マイクログリッド54が安全に独立系統化するためには、子マイクログリッド54内の遮断前の需給バランスがとれていることが必要である。需給バランスがうまくとれてなと前述したように周波数や電圧動揺が発生し、安全に独立系統化することができない。
需給バランスとは、遮断前の子マイクログリッド内負荷27の総量と、子マイクログリッド内電源装置26の総量とのバランスをいう。遮断前の子マイクログリッド内電力負荷27の総量と、子マイクログリッド内電源設備26による発電総量とのほぼ差分が子マイクログリッド間連系線624,645を流れる潮流P24,P45の和となる。図6では、潮流P24と潮流P45との向きを、子マイクログリッド54に入り込む方向を正としている。このため、子マイクログリッド内電力負荷27の総量が子マイクログリッド内電源装置26の発電総量より多ければ、これら潮流P24と潮流P45との和は正となり、その逆では負となる。
よって、需給アンバランス量は、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45とを計測し、その和をとれば計算できる。したがって、子マイクログリッド監視制御システム30は、子マイクログリッド間連系線潮流P24,P45の和を極力零とするための監視と制御を行う。このため、常時、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45とを計測して、その和を計算し、この計算値が正であれば子マイクログリッド内電源装置26の出力を増やすための出力増加指令を出し、計算値が負であれば子マイクログリッド内電源装置26の出力を減らすための出力減少指令を出す。
通常、子マイクログリッド5内の電源装置26は複数の小型発電機(分散電源ともいう)をもっており、経済性を加味して、ベースロード用26A、負荷追従用26B、連系線一定制御を目的とした微調整用26Cに大別できる。
図7は、一日の子マイクログリッド内電力負荷27の総量を需要曲線27Rで表し、ベースロード用発電機26A、負荷追従用発電機26B、微調整用発電機27Cによる出力分担を示している。ベースロード用発電機26Aは経済性を考慮して最も効率の高い出力を保持し余り大きな出力変化は行わない。負荷追従用発電機26Bは需要予測や実際の負荷の変動を考慮した比較的ゆっくりした負荷追従の発電出力を行う。微調整用発電機26Cは、応答性の良い比較的小型の発電機で、短時間の連系線潮流変動を吸収する。
図8は、図6で示した子マイクログリッド監視制御システム30における子マイクログリッド間連系線潮流の和を零にすることによる需給バランス制御を行うための概略シーケンス図である。制御システム30は、その連系線潮流量収集手段37により、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45の潮流量を収集する(ステップ801)。需給アンバランス量計算手段38は、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45との和を計算する(ステップ802)。そして、計算された子マイクログリッド間連系線潮流の和、すなわち、需給アンバランス量が正負いずれかを判断する(ステップ803)。その結果、需給アンバランス量が正であれば(ステップ803:YES)、微調整用発電機26Cの出力増加指令を行う(ステップ804)。需給アンバランス量が負であれば(ステップ803:NO)、微調整用発電機26Cの出力減少指令を行う(ステップ805)。
このように、常に各子マイクログリッド5において、内部電力負荷27の総量と内部電源装置26の発電総量とのアンバランス、すなわち、需給アンバランス量が極力ゼロになるように電源装置26の発電量を制御している。このため、各子マイクログリッド内の需給アンバランス量は常にほぼゼロであり、基幹系統2側の事故により連携線遮断器4を遮断しても、マイクログリッド1側への影響はほとんどなく、どの連系線間遮断器7を遮断させてもマイクログリッド1側の電圧や周波数が大きく変動して全停電に至ることはない。
図9は、一日の子マイクログリッド内電力負荷27の総量を需要曲線27Rとし、ベースロード用発電機26A、負荷追従用発電機26Bの出力分担状態と、図7で示した微調整用発電機26Cに代って二次電池26Dによる需給バランス制御状態とを示している。
この場合も、ベースロード用発電機26Aは経済性を考慮して最も効率の高い出力を保持し、余り大きな出力変化は行わない。負荷追従用発電機26Bも需要予測や実際の負荷の変動を考慮した比較的ゆっくりした負荷追従の発電出力を行う。二次電池26Dは、その充放電をインバータ制御できるため応答性が非常に速く、短時間の連系線潮流変動を吸収する。
図10は、上述した二次電池26Dを用いた場合の、子マイクログリッド監視制御システム30における制御を説明する概略シーケンスを表している。この場合も、制御システム30は、その連系線潮流量収集手段37により、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45の潮流量を収集する(ステップ1001)。需給アンバランス量計算手段38は、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45との和を計算する(ステップ1002)。そして、計算された子マイクログリッド間連系線潮流の和、すなわち、需給アンバランス量が正負いずれかを判断する(ステップ1003)。その結果、需給アンバランス量が正(負荷量超過)であれば(ステップ1003:YES)、二次電池26Dに対し放電指令を出力する(ステップ1004)。需給アンバランス量が負(発電量超過)であれば(ステップ1003:NO)、二次電池26Dに対し充電指令を出力する(ステップ1005)。
このように、本実施の形態によれば、子マイクログリッド間連系線潮流の和で示される需給アンバランス量を極力小さくでき(ほぼゼロ)、任意の複数の子マイクログリッド間連系線6を遮断しても、遮断された子マイクログリッド5は安全に独立系統化できる。
次に、別の実施の形態を説明する。図11は、いずれかの子マイクログリッド間連系遮断器7を遮断した場合の、遮断された子マイクログリッド5における周波数の変動例を示している。この例では、遮断された子マイクログリッド5に、ガバナーフリー運転(発電機による周波数制御)している発電機があるものと仮定した。
ここで、子マイクログリッド間連系遮断器7が遮断される子マイクログリッド5において、遮断前における電源装置26の発電量が電力負荷27の負荷量より超過の場合、すなわち、需給アンバランス量<0のとき、遮断後、周波数は上昇する。また、逆に需給アンバランス量>0のとき、遮断後、周波数は下降する。周波数の上昇、下降の程度は、需給アンバランス量の絶対値の大きさの程度による。需給アンバランス量の絶対値が大きいほど、周波数は大きく上昇、下降する。
このような子マイクログリッド5には、周波数上昇限界値40と、周波数下降限界値41が設定されている。これらの限界値40,41は、電力負荷27の特性や、電源装置26における発電機の特性、周波数リレーの整定値等によって決まる。周波数上昇限界値40は周波数上昇側の限界値で、子マイクログリッド5の周波数が周波数上昇限界値40を一定時間以上上廻ると、子マイクログリッド5は安定運用をできなくなり、停電に至る場合が多い。周波数下降限界値41は周波数下降側の限界値で、子マイクログリッド5の周波数が周波数下降限界値41を一定時間以上下廻ると、この場合も、子マイクログリッド5は安定運用をできなくなり、停電に至る場合が多い。
周波数上昇や、周波数下降の程度は、需給アンバランス量の程度によってきまる。このため、子マイクログリッド間連系遮断器7の遮断により、子マイクログリッド5の周波数が周波数上昇限界値40や周波数下降限界値41を超えないように、常に、電力需給アンバランス量を所定範囲内に保つ必要がある。
周波数上昇限界値40を上廻るような需給アンバランス量の限界値を周波数上昇側限界需給アンバランス量、周波数下降限界値41を下廻るような需給アンバランス量の限界値を周波数下降側限界需給アンバランス量と呼ぶ。この実施形態では、子マイクログリッド監視制御システム30は、子マイクログリッド間連系遮断器7が遮断しても、子マイクログリッド5の周波数が周波数上昇限界値40や周波数下降限界値41を越えないように、電力需給アンバランス量を制御する。その概略シーケンスを図12で説明する。
この場合も、制御システム30は、その連系線潮流量収集手段37により、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45の潮流量を収集する(ステップ1201)。需給アンバランス量計算手段38は、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45との和を計算する(ステップ1202)。そして、計算された子マイクログリッド間連系線潮流の和、すなわち、需給アンバランス量が、周波数下降側限界需給アンバランス量より大きいかを判断する(ステップ1203)。その結果、周波数下降側限界需給アンバランス量より大きければ(ステップ1203:YES)、微調整用発電機26Cの出力増加指令を行う(ステップ1204)。一方、周波数下降側限界需給アンバランス量より小さければ(ステップ1203:NO)、需給アンバランス量が、周波数上昇側限界需給アンバランス量より大きいかを判断する(ステップ1205)。その結果、周波数上昇側限界需給アンバランス量より大きければ(ステップ1205:YES)、微調整用発電機26Cの出力減少指令を行う(ステップ1205)。
すなわち、この実施の形態では、子連系線6の潮流の大きさを監視し、これら子連系線6の潮流から対応する子マイクログリッド5内の需給アンバランス量を求め、この需給アンバランス量が、対応する子マイクログリッド5の周波数耐量などによって決まる基準範囲以内となるように対応する子マイクログリッド5の電源装置26の発電量を制御している。
図13は、微調整用発電機26Cの代わりに二次電池26Dを用いた場合の子マイクログリッド監視制御システム30における概略シーケンス図である。この概略シーケンスにおけるステップ1301乃至1303及びステップ1305の処理は、図12におけるステップ1201乃至1203及びステップ1205の処理と同じである。ステップ1304では、前段の判断結果(1303:YES)から周波数を上げる必要があり、二次電池26Dを放電させるべく制御する。一方、ステップ1306では、前段の判断結果(1305:YES)から周波数を下げる必要があり二次電池26Dを充電させるべく制御する。
図14は、電源装置26として、微調整用発電機26Cと、二次電池26Dが混在した子マイクログリッド5における制御システム30の概略シーケンス図である。この概略シーケンスにおけるステップ1401乃至1403及び1405の処理も、図12におけるステップ1201乃至1203及びステップ1205の処理と同じである。ステップ1403では、需給アンバランス量と周波数下降側限界需給アンバランス量との比較を行う。すなわち、|需給アンバランス量|>|周波数下降側限界需給アンバランス量|の判定を行い、YESの場合は、需給アンバランス下降側超過分を配分機能44により二次電池26Dと微調整用発電機26Cに分担させる(ステップ1413)。すなわち、二次電池26Dの放電指令(ステップ1423)と、微調整用発電機26Cの出力増加指令を行う(ステップ1433)。通常、ゆっくりした周期で、微調整用発電機26Cの出力増加指令を行い、速い周期で、二次電池26Dの放電指令を行う。
これに対し、ステップ1403の判定結果がNOであれば、ステップ1405にて、需給アンバランス量と周波数上昇側限界需給アンバランス量との比較を行う。すなわち、|需給アンバランス量|>|周波数上昇側限界需給アンバランス量|の判定を行い、YESの場合は、需給アンバランス上昇側超過分を配分機能44により二次電池26Dと微調整用発電機26Cに分担させる(ステップ1415)。すなわち、二次電池26Dの充電指令(ステップ1425)と、微調整用発電機26Cの出力減少指令を行う(ステップ1435)。この場合も、ゆっくりした周期で、微調整用発電機26Cの出力減少指令を行い、速い周期で、二次電池26Dの充電指令を行う。
このように、本実施の形態によれば、子マイクログリッド5の周波数耐量で決まる基準範囲を設け、子マイクログリッド間連系線潮流で示される需給アンバランス量を、基準範囲を超えないように制御するので、任意の複数の子マイクログリッド間連系線6を遮断しても、遮断された子マイクログリッド5は安全に独立系統化できる。また、前記実施の形態による需給アンバランス量を極力零にする制御に対し、基準範囲を超えないように制御するので、余裕を持たせた制御が可能となる。
この実施の形態では、対応する子連系線6の遮断を検出したときの制御について説明したが、このような場合に限定されず、常時、子マイクログリッド5内の需給アンバランスが基準範囲を越えないように制御してもよい。
図15は、子マイクログリッド5の電源装置26の一部として用いられる二次電池26Dの容量に余裕がある場合や、他に予備の二次電池26Dがある場合の概略シーケンス図である。この図15の概略シーケンスは、上述した図14の概略シーケンスに対し、ステップ1503とステップ1505における判断基準が異なるのみであり、他のステップにおける処理は図14と同じである。二次電池26Dは、前述したように、インバータ制御により瞬時に充放電制御することができる。したがって、子マイクログリッド間連系遮断器7の遮断直後に、容量に余裕のある二次電池26Dに、緊急充放電を行わせることができる。言い換えると、二次電池26Dの充電余裕量と放電余裕量の分だけ、周波数下降側限界需給アンバランス量及び周波数上昇側限界需給アンバランス量の範囲を拡大できることになる。
したがって、ステップ1503の判断式は、|需給アンバランス量|>|周波数下降側限界需給アンバランス量+二次電池充電余裕量|となり、ステップ1505の判断式は、|需給アンバランス量|>|周波数上昇側限界需給アンバランス量+二次電池放電余裕量|となる。そして、ステップ1503の判定結果がYESの場合、二次電池充電余裕量が加わった需給アンバランス下降側超過分を配分機能44により配分させ、二次電池26Dの放電指令と、微調整用発電機35の出力増加指令を行う。この場合、二次電池26Dに対しては速い周期で、二次電池充電余裕量を含む分担量の放電指令を行う。また、微調整用発電機26Cに対しては、ゆっくりした周期で出力増加指令を行う。
これに対し、ステップ1503の判定結果がNOの場合、ステップ1505で判定を行い、その判定結果がYESの場合、二次電池放電余裕量が加わった需給アンバランス上昇側超過分を配分機能44により配分させ、二次電池26Dの充電指令と、微調整用発電機26Cの出力増加指令を行う。この場合、二次電池26Dに対しては速い周期で、二次電池放電余裕量を含む分担量の充電指令を行う。また、微調整用発電機26Cに対しては、ゆっくりした周期で出力減少指令を行う。
このように、本実施の形態によれば、二次電池26に充放電余裕量を持たせたので、さらに一層、余裕を持たせた制御が可能となる。
図16は、子マイクログリッド間連系遮断器7遮断後、これを検出して、発電機遮断または、負荷遮断を行った場合の周波数変動を示す図である。子マイクログリッド間連系遮断器7遮断前のマイクログリッド5における需給状態が、需給アンバランス量<0の場合、すなわち、発電量が超過の場合、遮断器7遮断後、周波数は上昇する。反対に、需給アンバランス量>0の場合、すなわち、負荷量が超過の場合、遮断器7遮断後、周波数は下降する。そこで、需給アンバランス量<0の場合は、適量の発電量を遮断すれば周波数は回復し、需給アンバランス量>0の場合は、適量の負荷量を遮断すれば周波数は回復する。
図16の例では、需給アンバランス量<0の場合、発電機遮断なしでは周波数上昇限界値40を超えるに対し、発電機遮断ありでは周波数上昇限界値40以内に周波数は収まっている。また、需給アンバランス量>0の場合、負荷遮断なしでは周波数下降限界値41を下廻るに対し、負荷遮断ありでは周波数下降限界値41以内に周波数は収まっている。
このように、発電機遮断機能、負荷遮断機能があれば、需給アンバランス量の絶対値が大きくなっても、周波数上昇限界値40や、周波数下降限界値41を超えることなく安定に独立系統化が可能となる。
図17は、子マイクログリッド5にある緊急発電機・負荷遮断機能(以下、緊急遮断機能と呼ぶ)48を示す。この緊急遮断機能48は、図6で示した子マイクログリッド監視制御システム30における一つの機能として実現される。この緊急遮断機能48は、発電機26、負荷27、連系線6から、常時例えば、2〜3分周期で、子マイクログリッド間連系線潮流値、子マイクログリッド内負荷量、子マイクログリッド内発電量を入力する入力手段500を有する。子マイクログリッド間連系遮断器7が遮断されると、子マイクログリッド間連系線遮断信号が、子マイクログリッド間連系線遮断検知手段501に送られ、子マイクログリッド5が単独系統になったことが検知される。
単独系統になった子マイクログリッド5内の周波数は、需給アンバランス状態に応じて上昇または下降する。子マイクログリッド5内の電源装置26が二次電池26Dを持っていれば、緊急電池制御手段502により、前述のように需給アンバランス状態に応じて充電または放電制御する。二次電池26の容量が小容量の場合、上記周波数変動を抑えきれず、周波数は限界値40または41を越えようとする。
このとき、前記入力手段500により入力された前述の潮流値、負荷量、発電量から現状が負荷量超過か発電量超過かを判断できる。そして、負荷量超過の場合は、緊急負荷遮断手段503により、遮断前の子マイクログリッド間連系線潮流分、負荷を緊急遮断する。また、発電量超過の場合は、緊急発電機遮断手段504により、遮断前の子マイクログリッド間連系線潮流分の発電機を緊急遮断する。
すなわち、本実施の形態では、電力負荷27としてその一部に負荷超過時に緊急遮断可能な負荷を設け、電源装置26としてその一部に発電量超過時に緊急遮断可能な発電設備を設けている。監視制御システム30により実現される監視制御手段は、他の子マイクログリッド5との子連系線6における子連系遮断器7の遮断有無を監視する機能を有し、対応する子連系線6の遮断を検出すると、そのときの需給アンバランス状態が、発電量が多い場合は、電源装置26中の緊急遮断可能な発電機を遮断させ、負荷量が多い場合は、電力負荷27中の緊急遮断可能な負荷を緊急遮断させている。
このように、本実施の形態によれば、子マイクログリッド5が遮断された後の二次電池26Dの充放電制御に加え、緊急負荷遮断や緊急発電機遮断を行うことにより、より確実な制御が可能となる。
次に、図18で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、マイクログリッド1の基本構成は図1と同じであるが、このマイクログリッド1を構成する複数の子マイクログリッド5に対して、共用の電源装置56を設けている。この共用電源装置56は、各子マイクログリッド5と遮断器8により接続可能に構成され、接続された子マイクログリッド5における需給アンバランス量に応じて発電量が制御されるように構成されている。この共用電源装置56としては、微調整用発電機56Cと充・放電制御可能な二次電池56Dとが用いられる。
ここで、前述した各実施の形態は、マイクログリッド1を構成する各子マイクログリッド5毎に、それぞれの子マイクログリッド間連系線潮流を極力零にする、或いは所定範囲内に収めるように、それぞれ固有の電源装置26の二次電池26Dや、微調整用発電機26Cを制御していた。しかし、子マイクログリッド5内の電力負荷27のどのような負荷量急変時にも、子マイクログリッド間連系線潮流49を極力零にする、或いは所定範囲内に収めるように様に制御するためには、各子マイクログリッド5内の電源装置26内の微調整用発電機26Cや二次電池26Dの容量を、最大負荷量急変時を想定して大きくする必要がある。或いは、微調整用発電機26Cや二次電池26Dの最大負荷量急変時分の予備力を確保した運転が必要となる。また、微調整用発電機26Cや二次電池26Dを保守のために停止や、故障発生を考慮すると、予備の微調整用発電機26Cや二次電池26Dが必要となる。
しかし、一般的に、マイクログリッド1の、それぞれの子マイクログリッド5で負荷量急変が同時に起きることや、微調整用発電機26Cや二次電池26Dが同時に故障することは稀である。また、微調整用発電機26Cや二次電池26Dを保守のために停止する時期は、子マイクログリッド5毎にずらすことも可能である。これらを考慮すると、子マイクログリッド5毎に最大負荷量急変時を想定して微調整用発電機26Cや二次電池26Dの容量を大きくしたり、微調整用発電機26Cや二次電池26Dの最大負荷量急変時分の予備力を確保して運転したり、予備の微調整用発電機26Cや二次電池26Dを設置したりするよりは、各子マイクログリッド5に共用できる微調整用発電機や二次電池を設置し、必要な子マイクログリッド5に対して電力制御した方が経済的な場合がある。
そこで、図18で示したように、マイクログリッド1を構成する子マイクログリッド5のうち、例えば、マイクログリッド51,54,55に対する共用電源装置56を設ける。この共用電源装置56としては、共用二次電池56Dと共用微調整用発電機56Cとを設置している。
図18の例では、共用二次電池56Dと共用微調整用発電機56Cは、子マイクログリッド51に、遮断器8を介して接続されている。他の接続可能な子マイクログリッド54,55は、遮断器8が開いている(図示×印)ことにより共用電源装置56とは接続されていない。
図19は、共用電源装置56と接続可能な子マイクログリッド51の制御システム30で実現される概略シーケンスを示している。この概略シーケンスにおけるステップ1901,1902及び1903の処理は、図8におけるステップ801,802及び803の処理と同じである。すなわち、連系線潮流量収集手段37により、子マイクログリッド間連系線潮流(この場合はP01とP12)の潮流量を収集する(ステップ1901)。需給アンバランス量計算手段38は、子マイクログリッド間連系線潮流P01とP12との和を計算する(ステップ1902)。そして、計算された子マイクログリッド間連系線潮流の和、すなわち、需給アンバランス量が正負いずれかを判断する(ステップ1903)。
その結果、需給アンバランス量>0のときは、需給アンバランス分(電力不足分)を配分機能44により各電源装置に分担させる(1904)。すなわち、先ず、子マイクログリッド51内の電源装置26の二次電池26Dと微調整用発電機26Cに分担させるべく二次電池26Dに対する放電指令(ステップ1906)と、微調整用発電機26Cの出力増加指令(ステップ1907)を行う。そして、これらの分担によっても、供給電力が未だ不足する場合は、この不足分を共用電源56に分担させる。すなわち、共用二次電池56Dの放電指令(ステップ1907)、共用微調整用発電機56Cの出力増加指令(ステップ1908)を行う。
これに対し、需給アンバランス量<0のときは、需給アンバランス分(電力過剰分)を配分機能44により各電源装置に分担させる(ステップ1909)。すなわち、先ず、子マイクログリッド51内の電源装置26の二次電池26Dと微調整用発電機26Cに分担させるべく二次電池26Dに対する充電指令(ステップ1910)と、微調整用発電機26Cの出力減少指令(ステップ1911)を行う。そして、これらの分担によっても、供給電力過剰の場合は、この過剰分を共用電源56に分担させる。すなわち、共用二次電池56Dの充電指令(ステップ1912)、共用微調整用発電機56Cの出力減少指令(ステップ1913)を行う。
このように、本実施の形態によれば、共用二次電池56Dや共用微調整用発電機56Cを設け、これらの充放電指令や発電機出力の増加・減少指令を行うことにより、より経済的で、より柔軟に、需給アンバランス量が極力ゼロとなるような制御が可能となる。
上記実施の形態では、需給アンバランス量を0と比較し、需給アンバランス量が極力ゼロとなるように、共用電源装置56を含めて制御しているが、図14で説明した実施の形態のように、需給アンバランス量が所定の基準範囲内に収まるように、共用電源装置56を含めて制御してもよい。
すなわち、図14の実施の形態では、ステップ1403で需給アンバランス量と周波数下降側限界需給アンバランス量との比較を行い、|需給アンバランス量|>|周波数下降側限界需給アンバランス量|がYESの場合(電力不足の場合)は、需給アンバランス下降側超過分を配分機能44により二次電池26Dと微調整用発電機26Cに分担させる(ステップ1413)。すなわち、二次電池26Dの放電指令(ステップ1423)と、微調整用発電機26Cの出力増加指令(ステップ1433)を行っているが、これらの処理によっても需給アンバランス量が基準範囲に入らない場合は、不足電力分を共用電源装置56に分担させるべく、共用二次電池56Dの放電指令、共用微調整用発電機56Cの出力増加指令を行う。
これに対し、ステップ1403の判定結果で、|需給アンバランス量|>|周波数下降側限界需給アンバランス量|がNOであれば、ステップ1405にて、|需給アンバランス量|>|周波数上昇側限界需給アンバランス量|の判定を行う。その結果、YESの場合(電力過剰の場合)は、需給アンバランス上昇側超過分を配分機能44により二次電池26Dと微調整用発電機26Cに分担させる(ステップ1415)。すなわち、二次電池26Dの充電指令(ステップ1425)と、微調整用発電機26Cの出力減少指令(ステップ1435)を行っているが、これらの処理によっても需給アンバランス量が基準範囲に入らない場合は、過剰電力分を共用電源装置56に分担させるべく、共用二次電池56Dの充電指令、共用微調整用発電機56Cの出力減少指令を行う。
このように、本実施の形態によれば、共用二次電池56Dや共用微調整用発電機56Cを設け、これらの充放電指令や発電機出力の増加・減少指令を行うことにより、より経済的で、より柔軟に、需給アンバランス量を基準範囲内に制御することができる。
次に、図20で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、共用電源装置56として二次電池56Dを用いている。この場合、常時は、遮断器8を開いて(図示×印)、共用二次電池56Dを待機させている。そして、子マイクログリッド間連系線6の子マイクログリッド間連系遮断器7が遮断され、ある子マイクログリッド5が独立系統となったとき、この状況を、対応する子マイクログリッド間連系遮断器7の遮断情報により検知する。そして、共用二次電池56Dを独立系統となった子マイクログリッド5に接続し、共用二次電池56Dの緊急放電または、緊急充電を行う。
図21は、上述した、ある子マイクログリッド5が独立系統となったとき、これを検出し、共用二次電池56Dの緊急放電または、緊急充電を行うまでの処理を概略シーケンスで示している。図21において、例えば、子マイクログリッド54の制御システム30では、その連系線潮流量収集手段37により、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45の潮流量を収集する(ステップ2101)。需給アンバランス量計算手段38は、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45との和、すなわち、需給アンバランス量を計算する(ステップ2102)。
子マイクログリッド間連系線6(この場合、624,645)の遮断器7(この場合、724,745)が遮断されたことを検知すると(ステップ2103:YES)、需給アンバランス量が正か負かを判断する(ステップ2104)。その結果、需給アンバランス量>0のとき(電力不足の場合)は、配分機能44により各電源装置に不足電力を分担させる(ステップ2105)。すなわち、先ず、遮断された子マイクログリッド54の電源装置26の二次電池26Dに対する放電指令を行う(ステップ2106)とともに、共用二次電池56Dへの線路に設けられた遮断器8を投入して共用二次電池56Dを接続する(ステップ2107)。そして、接続された共用二次電池56Dに対する放電指令を行う(ステップ2108)。二次電池26Dと共用二次電池56Dとの放電分担比は、それらの放電容量から配分機能44により決定する。
これに対し、需給アンバランス量<0のとき(電力過剰の場合)は、配分機能44により各電源装置に過剰電力を分担させる(ステップ2109)。すなわち、先ず、遮断された子マイクログリッド54の電源装置26の二次電池26Dに対する充電指令を行う(ステップ2110)とともに、共用二次電池56Dへの線路に設けられた遮断器8を投入して共用二次電池56Dを接続する(ステップ2111)。そして、接続された共用二次電池56Dに対する充電指令を行う(ステップ2112)。二次電池26Dと共用二次電池56Dとの充電分担比は、それらの充電容量から配分機能44により決定する。
このように、本実施の形態によれば、共用二次電池56Dを設け、子マイクログリッド5が遮断されたとき、これを検知し、共有二次電池56による緊急二次電池充放電を行うことにより、より確実、より柔軟な制御を可能とする。
上記実施の形態では、子マイクログリッド5が独立系統となったとき、これを検出して、共用二次電池56Dの緊急放電または、緊急充電を行ったが、これに加え、緊急負荷遮断及び緊急発電機遮断を行ってもよい。
図22は、子マイクログリッド5が独立系統となったとき、これを検出し、共用二次電池56の緊急放電または緊急充電を行った後、必要に応じて緊急負荷遮断または緊急発電機遮断を行うまでの処理を示す概略シーケンス図である。
この実施の形態では、図17で説明した入力手段500と同じ入力手段500を有し、発電機26、負荷26、連系線6から、常時、例えば、2〜3分周期で、子マイクログリッド間連系線潮流値、子マイクログリッド内負荷量、子マイクログリッド内発電量を入力する(ステップ2201)。
ここで、例えば、子マイクログリッド54を例にとって説明すると、その制御システム30では、前記入力手段500により入力した、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45とを用いて、需給アンバランス量計算手段38により、子マイクログリッド間連系線潮流P24とP45との和、すなわち、需給アンバランス量を計算する(ステップ2202)。
子マイクログリッド間連系線6(この場合、624,645)の遮断器7(の場合、724,745)が遮断されたことを検知すると(ステップ2203:YES)、需給アンバランス量が正か負かを判断する(ステップ2204)。その結果、需給アンバランス量>0のとき(電力不足の場合)は、配分機能44により不足電力を分担させる(ステップ2205)。すなわち、先ず、遮断された子マイクログリッド54の電源装置26の二次電池26Dに対する放電指令を行う(ステップ2206)とともに、共用二次電池56Dへの線路に設けられた遮断器8を投入して共用二次電池56Dを接続する(ステップ2207)。そして、接続された共用二次電池56Dに対する放電指令を行う(ステップ2208)。これら二次電池26D及び共用二次電池56Dの放電分担比は、それらの放電容量から配分機能44により決定する。さらに、これら二次電池26Dと共用二次電池56Dの緊急放電によっても需給アンバランス状態が解消しない場合は、緊急負荷遮断手段503により、負荷を緊急遮断する(ステップ2209)。
これに対し、需給アンバランス量<0のとき(電力過剰の場合)は、配分機能44により過剰電力を分担させる(ステップ2210)。すなわち、先ず、遮断された子マイクログリッド54の電源装置26の二次電池26Dに対する充電指令を行う(ステップ2211)とともに、共用二次電池56Dへの線路に設けられた遮断器8を投入して共用二次電池56Dを接続する(ステップ2212)。そして、接続された共用二次電池56Dに対する充電指令を行う(ステップ2213)。これら二次電池26Dと共用二次電池56Dとの充電分担比は、それらの充電容量から配分機能44により決定する。さらに、これら二次電池26Dと共用二次電池56Dの緊急充電によっても需給アンバランス状態が解消しない場合は、緊急発電機遮断手段504により、発電機を緊急遮断する(ステップ2214)。
このように、本実施の形態によれば、子マイクログリッド5が遮断されたとき、これを検知し、共有二次電池56による緊急二次電池充放電を行うことに加え、更に、負荷遮断や発電機遮断の機能を設けたことにより、より確実、より柔軟な制御を可能とする。
本発明による電力系統連系システムの一実施の形態を示す概念系統図である。 図1で示した電力系統の各連系線遮断器を全て遮断した状態を示す概念系統図である。 図1で示した電力系統の基幹系統との連系線及び小規模電力系統側の、主幹系統との2箇所の連系線遮断器を遮断した状態を示す概念系統図である。 図1で示した電力系統の基幹系統との連系線及び小規模電力系統側の、各子連系線2箇所を遮断して小規模電力系統内を故障電力系統による2つのグループに分離した状態を示す概念系統図である。 図1で示した電力系統の基幹系統との連系線遮断器を遮断した状態を示す概念系統図である。 図1における1つの子小規模電力系統の構成を説明する概念構成図である。 図6で示した電源装置の各種発電機による負荷分担状態を示す特性図である。 図6で示した子小規模電力系統における需給アンバランスを極力ゼロにするための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図7で示した微調整用発電機に変わって二次電池の充放電により需要アンバランスを吸収する状態を示す特性図である。 図6で示した子小規模電力系統における需給アンバランスを、二次電池を用いて極力ゼロにするための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図6で示した子小規模電力系統において子マイクログリッド間連系遮断器を遮断した時の需給アンバランスと周波数変動との関係を説明する特性図である。 図6で示した子小規模電力系統における需給アンバランスを、微調整用発電機により所定範囲に収めるための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図6で示した子小規模電力系統における需給アンバランスを、二次電池の充放電により所定範囲に収めるための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図6で示した子小規模電力系統における需給アンバランスを、二次電池の充放電と微調整用発電機とにより所定範囲に収めるための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図6で示した子小規模電力系統における需給アンバランスを、余裕量を持たせた二次電池の充放電と微調整用発電機とにより所定範囲に収めるための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図6で示した子小規模電力系統において子マイクログリッド間連系遮断器を遮断した時の需給アンバランスと周波数変動との関係及び緊急発電機/負荷遮断を行った場合の周波数の変化を説明する特性図である。 本発明で用いる緊急発電機/負荷遮断機能を説明する機能ブロック図である。 図1で示した複数の子小規模電力系統に対して、共用の電源装置(二次電池、微調整用発電機)を用いた場合を説明する概念系統図である。 図18の共用電源装置を用いて子小規模電力系統の需給アンバランスを極力ゼロにするための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図1で示した複数の子小規模電力系統に対して、共用の電源装置(二次電池)を用いた場合を説明する概念系統図である。 図20の共用二次電池を用いて子小規模電力系統の需給アンバランスを極力ゼロにするための制御シーケンスを表すフローチャートである。 図20で示した電力系統において、子マイクログリッド間連系遮断器を遮断した時の、ある子小規模電力系統における需給アンバランスを共用二次電池の充放電制御及び緊急発電機/負荷遮断制御により所定範囲に収めるための制御シーケンスを表すフローチャートである。
符号の説明
1 小規模電力系統(マイクログリッド)
2 基幹系統
3 連系線
4 連系線遮断器
5 子小規模電力系統(子マイクログリッド)
6 子小規模電力系統間連系線
7 子小規模電力系統間連系遮断器
26 電源装置
26C 微調整用発電機
26D 二次電池
30 監視制御手段を機能として有する監視制御システム
48 緊急遮断機能
56 共用電源装置
56C 共用微調整用発電機
56D 共用二次電池

Claims (8)

  1. 基幹電力系統と、この基幹電力系統と基幹連系線により連系する小規模電力系統とを有し、前記小規模電力系統は、電力負荷とこの電力負荷に対する電源装置とをそれぞれ有する複数の子小規模電力系統が、それぞれ子連系線により直列に連系され、かつこの直列連系された複数の子小規模電力系統のうち両端に位置する子小規模電力系統が、前記基幹連系線との連系点に接続している電力系統連系システムであって、
    前記各子小規模電力系統に設けられ、前記子連系線の潮流の大きさを監視し、これら子連系線の潮流から対応する子小規模電力系統内の需給アンバランス量を求め、この需給アンバランス量が極力ゼロになるように対応する子小規模電力系統の前記電力負荷量及び前記電源装置の発電量のいずれか又は双方を制御する監視制御手段を備えたことを特徴とする電力系統連系システム。
  2. 基幹電力系統と、この基幹電力系統と基幹連系線により連系する小規模電力系統とを有し、前記小規模電力系統は、電力負荷とこの電力負荷に対する電源装置とをそれぞれ有する複数の子小規模電力系統が、それぞれ子連系線により直列に連系され、かつこの直列連系された複数の子小規模電力系統のうち両端に位置する子小規模電力系統が、前記基幹連系線との連系点に接続している電力系統連系システムであって、
    前記各子小規模電力系統に設けられ、前記子連系線の潮流の大きさを監視し、これら子連系線の潮流から対応する子小規模電力系統内の需給アンバランス量を求め、この需給アンバランス量が、対応する子小規模電力系統の周波数耐量などによって決まる基準範囲以内となるように対応する子小規模電力系統の前記電力負荷量及び前記電源装置の発電量のいずれか又は双方を制御する監視制御手段を備えたことを特徴とする電力系統連系システム。
  3. 電源装置として、その一部に充・放電可能な二次電池を用い、監視制御手段は、需給アンバランスが、発電量超過の場合は二次電池を充電制御し、負荷量超過の場合は二次電池を放電制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電力系統連系システム。
  4. 電源装置として、その一部に充・放電可能な二次電池を用い、監視制御手段は、他の子小規模電力系統との子連系線の遮断有無を監視する機能を有し、対応する子連系線の遮断を検出すると、そのときの需給アンバランスが、発電量超過の場合は二次電池を充電制御し、負荷量超過の場合は二次電池を放電制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電力系統連系システム。
  5. 電力負荷として、その一部に負荷量超過時に緊急遮断可能な負荷を設け、電源装置として、その一部に発電量超過時に緊急遮断可能な発電機を設け、監視制御手段は、他の子小規模電力系統との子連系線の遮断有無を監視する機能を有し、対応する子連系線の遮断を検出すると、そのときの需給アンバランスが、発電量超過の場合は前記緊急遮断可能な発電設備を遮断させ、負荷量超過の場合は前記緊急遮断可能な負荷を緊急遮断させる緊急遮断機能を有することを特徴とする請求項1、請求項2、請求項4のいずれかに記載の電力系統連系システム。
  6. 小規模電力系統を構成する複数の子小規模電力系統に対して、接続可能に構成され、接続された子小規模電力系統の需給アンバランスに応じて発電量が制御される共用の電源装置を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電力系統連系システム。
  7. 共用の電源装置の一部に充・放電可能な二次電池が用いられ、この二次電池は、接続された子小規模電力系統の需給アンバランスに応じて、充・放電制御されることを特徴とする請求項6に記載の電力系統連系システム。
  8. 小規模電力系統を構成する複数の子小規模電力系統に対して、接続可能に構成され、接続された子小規模電力系統の需給アンバランスに応じて充・放電制御される共用の二次電池を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電力系統連系システム。
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