JP5787871B2 - 風力発電施設及びその運転方法 - Google Patents
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Description
HVDCシステムは、発電施設側に設けられる交直変換器(送り出し変換器;SEC)と、グリッド側に設けられる直交変換器(受け取り変換器;REC)とを有している。交直変換器と直交変換器の間には、直流送電路が設けられる。交直変換器は、発電施設からの交流電力を直流電力に変換し、直流送電路を介して直交変換器に直流電力を供給する。直交変換器は、直流送電路を介して交直変換器から受け取った直流電力を交流電力に変換し、グリッドにこれを供給する。
この点、特許文献1には、直流送電路に設けられる遮断器を保護するための対策については何ら開示されていない。
風力発電施設では、直流送電路に異常が発生して風力発電装置から電力を出力できなくなると、例えば風車ロータの回転数が異常上昇し、風力発電装置に重大な損傷を及ぼす可能性がある。そこで、直流送電路の異常事象が発生した時に、風車異常検出部によって風力発電装置の状態を検出するようにしている。そして、風力発電装置に発生した異常が重大な損傷をもたらさない軽度異常事象であったり、あるいは、風力発電装置に異常が発生していない場合、直流送電路の電流が閾値以下になるのを待ってから直流遮断器を開く。これにより、風力発電装置に重大な損傷を及ぼすことなく、直流遮断器への負担を軽減して直流遮断器を開くことができる。一方、風力発電装置に発生した異常が重大な損傷をもたらしかねない重度異常事象であれば、直流遮断器を即座に開くことにより、風力発電装置から直流遮断器をすぐに切り離すことができ、風力発電装置の損傷を最小限に抑えることができる。
このように、風力発電装置に発生した異常が重大な損傷をもたらさない軽度異常事象であったり、あるいは、風力発電装置に異常が発生していない場合、直流送電路の電流が閾値以下になるのを待ってから直流遮断器を開くことで、風力発電装置に重大な損傷を及ぼすことなく、直流遮断器の負担を軽減できる。一方、風力発電装置に発生した異常が重大な損傷をもたらしかねない重度異常事象であれば、直流遮断器を即座に開くことにより、風力発電装置の損傷を最小限に抑えることができる。
同図に示すように、風力発電施設1は、少なくとも一つの風力発電装置3(3a,3b,…3x)を含むウィンドファーム2と、風力発電装置3とグリッド(系統)50とを接続するローカルグリッド4と、風力発電装置3とグリッド50との間に設けられる送電設備10とを備える。
幾つかの実施形態では、複数の風力発電装置3a,3b,…3xは、同一の連系点45に接続されることによって一つのウィンドファーム2を構成する。各風力発電装置3a,3b,…3xから出力される交流電力はローカルグリッド4に送り出され、ローカルグリッド4に設けられる送電設備10を経てグリッド50に供給される。なお、風力発電施設1において、風力発電装置3は少なくとも一つ設けられればよいが、図1には一例として、複数の風力発電装置3a,3b,…3xが設けられた構成を示している。
以下、風車制御部30及び遮断器制御部40について詳述する。
風力発電施設1の通常運転時(S1)、検出部34によって直流遮断器14,15の状態を監視し、直流送電路6,7に遮断を要する異常が発生したか否かを判定する(S2)。直流送電路6,7に遮断を要する異常が発生したとき(S2のYES判定)、風車異常検出部32によって風力発電装置3の状態を検出する(S3)。そして、風力発電装置3に軽度異常事象が発生しているか、あるいは、風力発電装置3に異常が発生していないかについて判定する(S4)。風力発電装置3に軽度異常事象が発生しているか、あるいは、風力発電装置3に異常が発生していない場合(S4のYES判定)、風車制御部30は風力発電装置3の出力を低下させる制御を行う(S5)。そして、風力発電装置3の出力が低下し、検出部34で検出される直流送電路6,7の電流値が閾値以下となったら(S6)、遮断器制御部30によって直流遮断器14,15を開いて直流送電路6,7をローカルグリッド4から切り離す(S7)。一方、風力発電装置3に発生した異常が重度異常事象である場合(S4のNO判定)には、風車制御部30は風力発電装置3を停止させる停止制御を開始すると共に、直流送電路6,7の直流電流の大きさにかかわらず直流遮断器14,15を即座に開く(S8)。
2 ウィンドファーム
3(3a,3b,…3x) 風力発電装置
4 ローカルグリッド
5(5a,5b,…5x),8,50 交流送電路
6(6a,6b,…6x),7,60 直流送電路
9 接続点
10 送電設備
12(12a,12b,…12x) 交直変換器
14(14a,14b,…14x),15 遮断器(開閉器)
16 直交変換器
18 変圧器
30 風車制御部
32 風車異常検出部
34 検出部
40 グリッド
45 連系点
Claims (7)
- 少なくとも一つの風力発電装置と、
前記少なくとも一つの風力発電装置からグリッドに電力を供給するための直流送電路と、
前記少なくとも一つの風力発電装置からの交流電力を直流電力に変換して前記直流送電路に供給するための交直変換器と、
前記直流送電路からの前記直流電力を交流電力に変換して前記グリッドに供給するための直交変換器と、
前記直流送電路に設けられた直流遮断器と、
前記直流送電路の異常事象発生時に、前記少なくとも一つの風力発電装置に発電出力を低減させるための風車制御部と、
前記直流送電路の異常事象発生時において、前記直流送電路の電流が閾値以下になったときに前記直流遮断器を開くように構成された遮断器制御部とを備えることを特徴とする風力発電施設。 - 前記少なくとも一つの風力発電装置の異常事象を検出するための風車異常検出部をさらに備え、
前記遮断器制御部は、
前記風車異常検出部によって前記少なくとも一つの風力発電装置の重度異常事象が検出されたとき、前記直流送電路の異常事象発生時において前記直流送電路の電流の大きさにかかわらず前記直流遮断器を即座に開き、
前記風車異常検出部によって前記少なくとも一つの風力発電装置の軽度異常事象が検出されたとき、または、前記風力発電装置の異常事象が検出されなかったとき、前記直流送電路の異常事象発生時において前記直流送電路の電流が閾値以下になったときに前記直流遮断器を開くように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の風力発電施設。 - 前記交直変換器と前記直交変換器との間の前記直流送電路に設けられ、該直流送電路において地絡又は短絡を含む前記異常事象が発生したことを検出する検出部をさらに備え、
前記風車制御部は、前記検出部による前記異常事象の検出結果に基づいて、前記少なくとも一つの風力発電装置の出力低減制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の風力発電施設。 - 前記直流遮断器は、前記直交変換器側に設けられた送り出し側遮断器と、前記交直変換器側に設けられた受け取り側遮断器と、を含み、
前記検出部は、前記送り出し側遮断器と前記受け取り側遮断器との間に位置することを特徴とする請求項3に記載の風力発電施設。 - 前記少なくとも一つの風力発電装置は、前記グリッドに対して並列に接続された複数の風力発電装置を含み、
前記複数の風力発電装置に対応して、互いに並列に設けられた複数の前記直流送電路のそれぞれに、前記検出部が設けられたことを特徴とする請求項3又は4に記載の風力発電施設。 - 少なくとも一つの風力発電装置と、前記少なくとも一つの風力発電装置からグリッドに電力を供給するための直流送電路と、前記少なくとも一つの風力発電装置からの交流電力を直流電力に変換して前記直流送電路に供給するための交直変換器と、前記直流送電路からの前記直流電力を交流電力に変換して前記グリッドに供給するための直交変換器と、前記直流送電路に設けられた直流遮断器とを備える風力発電施設の運転方法であって、
前記直流送電路の異常事象発生時に、前記少なくとも一つの風力発電装置に発電出力を低減させる出力低減ステップと、
前記直流送電路の異常事象発生時において、前記直流送電路の電流が閾値以下になったときに前記直流遮断器を開く遮断器開ステップとを備えることを特徴とする風力発電施設の運転方法。 - 前記遮断器開ステップでは、
前記少なくとも一つの風力発電装置の重度異常事象が検出されたとき、前記直流送電路の異常事象発生時において前記直流送電路の電流の大きさにかかわらず前記直流遮断器を即座に開き、
前記少なくとも一つの風力発電装置の軽度異常事象が検出されたとき、または、前記風力発電装置の異常事象が検出されなかったとき、前記直流送電路の異常事象発生時において前記直流送電路の電流が閾値以下になったときに前記直流遮断器を開くことを特徴とする請求項6に記載の風力発電施設の運転方法。
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