JP6769564B2 - Power system and relay - Google Patents
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Description
本発明は、電力システムおよび継電器に関するものである。 The present invention relates to power systems and relays.
従来、例えば日本特開2015−065719号公報に記載されているように、太陽光発電部、パワーコンディショナ、および連系保護装置を備えた太陽光発電設備用の系統連系装置が知られている。この系統連系装置では、パワーコンディショナと配電系統の間に、連係保護装置が設けられている。連係保護装置は開閉器を含んでおり、開閉器によって配電系統からパワーコンディショナおよび太陽光発電部を切り離すことができる。この公報の段落0060では、開閉器に保護動作を行わせるために必要な保護継電器を設けてもよいことが僅かに言及されている。 Conventionally, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-065719, a grid interconnection device for a photovoltaic power generation facility including a photovoltaic power generation unit, a power conditioner, and an interconnection protection device has been known. There is. In this grid interconnection device, an linkage protection device is provided between the power conditioner and the distribution system. The linkage protection device includes a switch, which can separate the power conditioner and the photovoltaic unit from the distribution system. Paragraph 0060 of this publication slightly mentions that the switch may be provided with a protective relay necessary to perform a protective operation.
エネルギー源として化石エネルギーと非化石エネルギーがあり、非化石エネルギーは原子力と再生可能エネルギーに分類される。近年では再生可能エネルギーを利用した電力システムの普及がますます進められている。再生可能エネルギー電力システムと、それ以外の化石エネルギー等の電力システムとを並列運転させる、いわゆる系統連系システムが普及している。また、再生可能エネルギー電力システムのみで構成され、系統連系を行わない、いわゆる独立電源システムも実用化されている。 There are fossil energy and non-fossil energy as energy sources, and non-fossil energy is classified into nuclear power and renewable energy. In recent years, electric power systems using renewable energy have become more and more popular. A so-called grid interconnection system, in which a renewable energy power system and other power systems such as fossil energy are operated in parallel, is widespread. In addition, a so-called independent power supply system, which is composed only of a renewable energy power system and does not perform grid interconnection, has also been put into practical use.
再生可能エネルギー電力システムは、パワーコンディショナを含んでいる。パワーコンディショナは、内蔵したインバータ回路を駆動することで、直流電力を所望の交流電力に変換する。 Renewable energy power systems include power conditioners. The power conditioner converts DC power into desired AC power by driving a built-in inverter circuit.
再生可能エネルギー電力システムの電力も、既設の電力系統と同様に、送電網の送電線を介して需要家へと供給される。一般的に、送電線に事故があったときのために、送電網には保護継電器が設けられている。送電線保護用の保護継電器には、送電線上の電気的物理量を根拠として事故検出を行うものも多い。このような保護継電器では、送電線上の電気的物理量が予め定めたふるまいを見せたときに送電線に事故が発生したとみなされる。例えば、送電線に地絡事故が発生した場合は通常であれば過大な地絡電流が流れるはずなので、そのような電流の増大を根拠として事故発生を検出することができる。 The power of the renewable energy power system is also supplied to the consumers through the transmission lines of the transmission network, like the existing power system. Generally, the grid is equipped with protective relays in case of an accident on the transmission line. Many protective relays for power transmission line protection detect accidents based on the electrical physical quantity on the power transmission line. In such a protective relay, it is considered that an accident has occurred in the transmission line when the electrical physical quantity on the transmission line shows a predetermined behavior. For example, when a ground fault occurs in a transmission line, an excessive ground fault current should normally flow, so that the accident can be detected based on the increase in such current.
パワーコンディショナは、自己の出力側の電圧に応じて、出力電流を制限する機能を持っている。この出力電流制限によってパワーコンディショナが出力電流を抑制すると、送電線に過大な地絡電流が流れることは防止される。しかしながら、この出力電流抑制は、パワーコンディショナを含まない従来の電力システムで短絡事故が発生したときの電流挙動とは異なるものである。パワーコンディショナの出力電流抑制が、従来の継電器にとって予定外の電流挙動を引き起こしてしまう。パワーコンディショナを含む電力システムでは、パワーコンディショナ特有の電流制御が生ずることによって継電器の事故検出精度を低下させるおそれがあるという問題があった。 The power conditioner has a function of limiting the output current according to the voltage on the output side of the power conditioner. When the power conditioner suppresses the output current by this output current limitation, it is possible to prevent an excessive ground fault current from flowing in the transmission line. However, this output current suppression is different from the current behavior when a short-circuit accident occurs in a conventional power system that does not include a power conditioner. Suppression of the output current of the power conditioner causes unplanned current behavior for conventional relays. In a power system including a power conditioner, there is a problem that the accident detection accuracy of the relay may be lowered due to the current control peculiar to the power conditioner.
この出願は、上述のような課題を解決するためになされたもので、パワーコンディショナを含む電力システムにおいても事故検出を正確に行うことができる継電器および電力システムを提供することを目的とする。 This application has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a relay and a power system capable of accurately detecting an accident even in a power system including a power conditioner.
本願の第一発明にかかる電力システムは、
直流電源からの直流電力を交流電力に変換し且つ前記交流電力を送電線に供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力側の電圧が予め定めた条件に合致したときに前記インバータ回路の出力電流を抑制又は停止させる電流制限制御を実行可能に構築された制御回路と、を有するパワーコンディショナと、
前記電流制限制御が実行されているか否かに基づいて前記送電線の事故発生を検出する継電器と、
を備える。The electric power system according to the first invention of the present application is
The output current of the inverter circuit that converts the DC power from the DC power supply into AC power and supplies the AC power to the transmission line, and the output current of the inverter circuit when the voltage on the output side of the inverter circuit meets predetermined conditions. A power conditioner having a control circuit constructed to enable current limit control to suppress or stop the inverter.
A relay that detects the occurrence of an accident on the transmission line based on whether or not the current limit control is executed, and
To be equipped.
本願の第二発明にかかる継電器は、
パワーコンディショナの制御内容を示す信号を受信するための第一入力部と、
送電線の電圧の大きさに応じた信号を受信するための第二入力部と、
前記パワーコンディショナが予め定めた電流制限制御を実行したことを示す特定信号を前記第一入力部から受信しかつ前記送電線の電圧が予め定めた電圧以下となった場合に、前記送電線の事故発生を検出する判定部と、
を備える。The relay according to the second invention of the present application is
The first input section for receiving a signal indicating the control content of the power conditioner, and
A second input unit for receiving signals according to the magnitude of the voltage of the transmission line,
When a specific signal indicating that the power conditioner has executed a predetermined current limit control is received from the first input unit and the voltage of the transmission line becomes equal to or lower than the predetermined voltage, the transmission line of the transmission line Judgment unit that detects the occurrence of an accident and
To be equipped.
上記電力システムまたは上記継電器によれば、パワーコンディショナの電流制限制御が行われているか否かを事故検出の条件に含ませることができる。これにより、送電線上の電気的物理量がパワーコンディショナの制御によって影響を受けても、事故発生を正確に検出することができる。 According to the power system or the relay, whether or not the current limit control of the power conditioner is performed can be included in the accident detection condition. As a result, even if the electrical physical quantity on the transmission line is affected by the control of the power conditioner, the occurrence of an accident can be accurately detected.
図1は、実施の形態1にかかる電力システム1および継電器73を示す回路図である。電力システム1は、系統連系発電部2と、系統連系発電部2の発電電力を受ける第一母線6と、第一母線6と接続した送電網7と、送電網7を介して電力を受け取る第二母線9と、第二母線9と接続した負荷8と、を備えている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a
系統連系発電部2は、回転機発電機4と、第一遮断器5と、太陽電池アレイ3と、電力変換装置であるパワーコンディショナシステム12と、を備えている。「パワーコンディショナシステム」を、「PCS」とも略称する。
The grid interconnection power generation unit 2 includes a rotary generator 4, a
回転機発電機4は、第一遮断器5を介して第一母線6に接続している。回転機発電機4は、第一母線6を通じて、送電線70に電力を供給する。回転機発電機4は、化石エネルギー発電機あるいは原子力発電機に搭載された回転機発電機である。回転機発電機4は、太陽電池アレイ3およびPCS12で構成される太陽光発電システムとともに系統連系運転をする。
The rotary generator 4 is connected to the first bus 6 via the
PCS12は、図2に示されているとおり、インバータ回路22と、電力変換制御装置40とを備えている。PCS12は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。インバータ回路22は、太陽電池アレイ3からの直流電力を交流電力に変換する。インバータ回路22が出力する交流電力は、第一母線6を介して送電線70に供給される。電力変換制御装置40は、インバータ回路22の動作を制御するものであり、具体的にはインバータ回路22に含まれるスイッチング素子のスイッチングを制御する。電力変換制御装置40は、定常制御とは別に、「電流制限制御」を実行可能に構築されている。実施の形態1にかかる「電流制限制御」は、インバータ回路の出力側の電圧が予め定めた条件に合致したときにインバータ回路の出力電流を抑制又は停止させるものである。PCS12の詳細な構造は、図2を参照しつつ後ほど説明する。
As shown in FIG. 2, the PCS 12 includes an
電力システム1は、計器用変流器69と、第二遮断器71と、継電器73と、計器用変圧器75と、を備えている。送電網7は、送電線70を備えている。送電線70の一端が第一母線6と接続し、送電線70の他端が第二母線9に接続している。送電線70と第一母線6との接続部付近には、計器用変流器69および計器用変圧器75が設けられている。計器用変流器69で計測された電流Iと、計器用変圧器75で計測された電圧Vとが、継電器73に入力される。なお、符号76は、送電線70に地絡事故76が発生した状況を模式的に表したものである。
The
継電器73は、距離継電器である。継電器73は、送電線70のインピーダンスが予め定めた所定インピーダンス条件に合致したか否かに基づいて送電線70の事故を検出することができる。継電器73は、送電線70のインピーダンスが所定インピーダンス条件に合致した場合と上記の電流制限制御の実行があった場合の少なくとも一方の場合に、送電線70に事故が発生したことを検出する。
The
一般的に、保護継電器は、発電所あるいは変電所に設置されるのが普通である。送電線70を保護するための保護継電器には、送電線70上の電気的物理量を根拠として事故検出を行うものも多い。このような保護継電器では、送電線70上の電気的物理量が予め定めたふるまいを見せたときに送電線70に事故が発生したとみなされる。例えば、送電線70に地絡事故が発生した場合は通常であれば過大な地絡電流が流れるはずなので、そのような電流の増大を根拠として事故検出を行うことができる。このような保護継電器の一例として「距離継電器」がある。実施の形態1にかかる継電器73も、距離継電器と同様の構造を備えている。継電器73は送電線70のインピーダンスを監視することによって事故が発生しているか否かを検出する。また、インピーダンスは送電線70の距離を決める電気的尺度となる。継電器73は送電線70のインピーダンスに基づいて事故点までの距離を知ることもできる。
In general, protective relays are usually installed in power plants or substations. Many protective relays for protecting the
第一母線6には、回転機発電機4と、送電網7の送電線70と、PCS12と、が接続している。第一母線6には、回転機発電機4とPCS12とが並列接続されており、送電線70はこれらの発電設備の出力電力を受け取る。第一母線6は、変電所の母線である。
The rotary generator 4, the
図2は、実施の形態1にかかる電力システム1のPCS12を示す回路図である。PCS12は、電力変換部であるインバータ回路22と、連系トランス23と、コンデンサ24と、直流リアクトル25と、直流電圧検出器26と、直流電流検出器27と、交流電圧検出器28と、交流電流検出器29と、電力変換制御装置40と、を備えている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing PCS12 of the
主回路21は、太陽電池アレイ3により発電された電力を第一母線6に供給する回路である。主回路21には、インバータ回路22、連系トランス23、コンデンサ24、及び直流リアクトル25が設けられている。
The
インバータ回路22は、太陽電池アレイ3から供給される直流電力を第一母線6の交流電源と同期する交流電力に変換する。インバータ回路22は、変換した交流電力を第一母線6に供給するために出力する。
The
連系トランス23は、インバータ回路22の出力側(交流側)に設けられている。連系トランス23は、インバータ回路22から出力される交流電圧を第一母線6に供給するための電圧に変圧する。
The
コンデンサ24及び直流リアクトル25は、交流フィルタを構成する。交流フィルタは、連系トランス23の交流側に設けられている。交流フィルタは、インバータ回路22から第一母線6に流出する高調波電流を抑制する。
The
直流電圧検出器26は、インバータ回路22の入力側(直流側)に設けられている。直流電圧検出器26は、太陽電池アレイ3から入力される直流電圧を検出する。直流電圧検出器26は、検出した直流電圧を電力変換制御装置40に出力する。
The DC voltage detector 26 is provided on the input side (DC side) of the
直流電流検出器27は、インバータ回路22の入力側に設けられている。直流電流検出器27は、太陽電池アレイ3から入力される直流電流を検出する。直流電流検出器27は、検出した直流電流を電力変換制御装置40に出力する。
The DC
交流電圧検出器28は、直流リアクトル25の出力側(交流側)に設けられている。交流電圧検出器28は、インバータ回路22から出力される交流電圧を検出する。交流電圧検出器28は、検出した交流電圧を電力変換制御装置40に出力する。
The
交流電流検出器29は、直流リアクトル25の出力側に設けられている。交流電流検出器29は、インバータ回路22から出力される交流電流を検出する。交流電流検出器29は、検出した交流電流を電力変換制御装置40に出力する。
The AC
電力変換制御装置40は、インバータ回路22を制御する制御装置である。電力変換制御装置40は、直流電圧計測部41と、直流電流計測部42と、交流電圧計測部43と、交流電流計測部44、電力制御部45と、PWM(Pulse Width Modulation)制御部46とを備えている。
The power
直流電圧計測部41は、直流電圧検出器26により検出された直流電圧により、太陽電池アレイ3から入力される直流電圧を計測する。直流電圧計測部41は、計測した直流電圧を電力制御部45に出力する。
The DC
直流電流計測部42は、直流電流検出器27により検出された直流電流により、太陽電池アレイ3から入力される直流電流を計測する。直流電流計測部42は、計測した直流電流を電力制御部45に出力する。
The DC current measuring unit 42 measures the DC current input from the
交流電圧計測部43は、交流電圧検出器28により検出された交流電圧により、第一母線6の系統電圧(インバータ回路22の出力電圧)を計測する。交流電圧計測部43は、計測した交流電圧を電力制御部45に出力する。
The AC
交流電流計測部44は、交流電流検出器29により検出された交流電流により、インバータ回路22から出力される交流電流を計測する。交流電流計測部44は、計測した交流電流を電力制御部45に出力する。
The AC current measuring unit 44 measures the AC current output from the
電力制御部45は、直流電圧計測部41により計測された直流電圧、直流電流計測部42により計測された直流電流、交流電圧計測部43により計測された交流電圧、及び交流電流計測部44により計測された交流電流に基づいて、インバータ回路22から出力させる電気量(電流、電圧、電力など)を制御するための演算処理をする。電力制御部45は、演算された電気量をインバータ回路22に対する出力指令値として、PWM制御部46に出力する。
The
PWM制御部46は、電力制御部45から入力された出力指令値に基づいて、インバータ回路22をPWM制御するためのゲート信号を生成する。PWM制御部46は、生成したゲート信号により、インバータ回路22を駆動制御する。これにより、インバータ回路22から、所望の周波数を持つ交流電力を出力することができる。
The PWM control unit 46 generates a gate signal for PWM control of the
PCS12は、インバータ回路22の出力側の電圧に応じて、インバータ回路22の出力電流を制限する機能を持っている。PCS12の電流制限機能の一つは、FRT(Fault Ride Through)と呼ばれるものである。FRTによれば、負荷8側の電圧つまりPCS12の出力側の電圧が低下しても、一定時間は出力電流を絞りつつ流し続けるようにPCS12が電流制御を行う。PCS12の電流制限機能の他の一つは、自己の出力側の電圧が予め定めた所定電圧以下になるとPCS12が出力電流をシャットダウンするという機能である。所定電圧は、例えば送電線70の定常電圧の20%程度に設定されてもよい。PCS12は、電流制限制御の実行に応じて、継電器73に電流制御フラグ信号UCCを送信するように構築されている。これにより、PCS12が行っている電流制御の情報を、継電器73に伝えることができる。
The
図3は、実施の形態1にかかるPCS12の動作を説明するためのグラフである。図3は、FRT機能の検証波形の一例であり、ミニモデルによる検証波形を示している。矢印Q0が指し示す区間100msの領域では、PCS12の出力する交流電圧の大きさが突然かつ極端に低下している。このような電圧低下が起きると、FRTが作動する。PCS出力電流波形のうち矢印Q1で指し示された部分は、PCS12からの電流出力がFRTによって継続されている様子を表している。PCS12に入力される直流電圧のうち矢印Q2で指し示された部分は、矢印Q0で指し示した出力電力の低下により直流電圧が上昇している様子を表している。矢印Q2にかかる直流電圧上昇は、太陽電池の特性によるものである。
FIG. 3 is a graph for explaining the operation of the
継電器73は、PCS12から制御情報を受け取ったうえで、電流制限制御が実行されているか否かに基づいて送電線70の事故を検出する。継電器73は、複数の入力部と、トリップ命令信号Str2を出力する判定論理回路74と、インピーダンス判定部77と、フェールセーフ継電器部78と、を備えている。図1では、便宜上、インピーダンス判定部を「Z判定部」とも称し、フェールセーフ継電器部を「FS継電器部」としている。継電器73が備える複数の入力部は、計器用変流器69で計測された電流値信号Iを取得する電流値入力部と、計器用変圧器75で計測された送電線70の電圧の大きさに応じた電圧値信号Vを受信するための電圧値入力部と、PCS12と通信することで電流制御フラグ信号UCCを受信するための通信入力部と、第一遮断器5のトリップ状態を示すトリップ状態信号Str1を取得するためのトリップ状態入力部と、を含む。判定論理回路74は、電流値入力部、電圧値入力部、通信入力部、およびトリップ状態入力部に入力される複数の信号と、インピーダンス判定部77の出力するインピーダンスフラグ信号UZと、フェールセーフ継電器部78の出力するフェールセーフフラグ信号UFSとに基づいて、第二遮断器71に対してトリップ命令信号Str2を出力する。
The
継電器73の具体的な内部回路構造は、公知の各種の距離継電器をベースとすることができる。実施の形態1では、継電器73が判定論理回路74を備えている。判定論理回路74は、第一論理積ゲート74aと、論理和ゲート74bと、第二論理積ゲート74cと、を含んでいる。判定論理回路74は、下記の第一演算ステップ〜第三演算ステップを行うように構築されている。第一演算ステップとして、第一論理積ゲート74aは、電流制御フラグ信号UCCと、トリップ状態信号Str1と、の論理積を出力する。第一論理積ゲート74aの出力を出力信号U0とする。インピーダンスフラグ信号UZは、インピーダンス判定部77が後述する図3の動作を実行することによって決定される。第二演算ステップとして、論理和ゲート74bは、インピーダンスフラグ信号UZと、第一論理積ゲート74aの出力信号U0との論理和を出力する。論理和ゲート74bの論理和出力が、フラグ信号U1である。第三演算ステップとして、第二論理積ゲート74cは、フラグ信号U1とフェールセーフフラグ信号UFSとの論理積を出力する。
The specific internal circuit structure of the
PCS12が電流制限制御を実行すると、PCS12から電流制御フラグ信号UCCが継電器73に与えられる。継電器73は、電流制御フラグ信号UCCの内容を上記の第一演算ステップ〜第三演算ステップに取り込んでいるので、PCS12の制御の情報を送電線70の事故検出のための情報として利用することができる。
When the
以下、図1に加えて図4〜図5を更に参照しつつ、継電器73の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
図4は、実施の形態1にかかる継電器73の動作を説明するためのグラフである。図4は、回転機発電機4の運転中に送電線70に事故があった場合を表している。以下、図4を用いて、「継電器が見るインピーダンス」について説明する。ただし、個々で説明する事項は既に公知の距離継電器で実施されている内容であり、新規な事項ではない。このため、必要事項を中心に説明し、説明を簡略化する。図4には、インピーダンスを表す複素数平面に、送電線70のインピーダンス直線81と、継電器73の動作範囲80と、動作範囲80が持つオフセット82およびオフセット83と、負荷インピーダンス85と、が図示されている。なお、RX直交座標の原点Oは、図1では継電器73の設置付近に対応している。図1では便宜上、送電線70上における計器用変流器69の取り付け位置を、原点Oに対応付けている。また、RX直交座標で、インピーダンス直線81と動作範囲80との交点Pが、継電器73の保護範囲の末端を表している。図1では、便宜上、送電線70と第二母線9との接続点を、交点Pと対応付けている。
FIG. 4 is a graph for explaining the operation of the
継電器73は、送電線70に流れる電流と第一母線6の電圧に基づいて、送電線70のインピーダンスの大きさを測っている。事故の発生していない通常の運転では、原点Oから遠方にある負荷インピーダンス85が支配的である。通常の運転では、継電器73から見て相当な遠方に負荷インピーダンス85が存在している状態となる。一方、保護区間内で事故が生ずることで継電器73が見るインピーダンスが送電線70の線路インピーダンスのみとなると、インピーダンスが極端に小さな値となる。継電器73が見るインピーダンスは、図4の矢印84に示すように、遠方から、継電器73の動作範囲80内へ移動する。その結果、送電線70に事故があったことが検出される。インピーダンス判定部77は、上述の内容を実行することで、動作範囲80内に入るほどにインピーダンスが小さくなったことを根拠として保護区間内に事故が生じたか否かを判定する。インピーダンスに基づく事故検出がなされ、第二遮断器71が速やかにトリップされる。
The
一般的に、計器用変流器69、継電器73および計器用変圧器75は、変電所内に設置されている。継電器73は、計器用変圧器75を介して送電線70の電圧値を取り込み、計器用変流器69を介して送電線70の電流値を取り込む。図1では、第一母線6と第二遮断器71の間に計器用変流器69が設置されている。
Generally, an
送電線70の保護は、複数の継電器の論理和に基づいて事故を検出するいわゆるOR運用によって行われることが好ましい。これは保護の確実性を重視するためである。複数の継電器は、例えば短絡差動継電器と短絡インピーダンス継電器とを含んでいる。短絡作動継電器には、例えば主保護のために87S継電器が選定される。短絡インピーダンス継電器には、例えば後備保護のために44S継電器が選定される。一例として、44S継電器の第一段44SXあるいは送電線70の全長の80%程度の範囲が、保護範囲として取り扱われる。また、44S継電器が検知する電圧は、継電器73の設置点近傍での事故に対しては、ゼロになる。仮に動作範囲80がR軸のプラス側およびX軸のプラス側のみで設定されている場合、44S継電器が検知する電圧がゼロになると正常動作ができないおそれがある。そこで、動作範囲80にオフセット82およびオフセット83が設定されることが好ましい。なお、「87S」および「44S」は、JIS規格あるいはJEM規格で定められているデバイス種類および短絡/地絡の別を表しており、公知技術に属する情報なので詳細な説明は省略する。また、JIS規格と、海外規格であるIEC規格とではデバイス種類と数字との対応が一部異なり、JIS規格の44番はIECでは21番に対応している。
The protection of the
図5は、実施の形態1にかかる継電器73の動作を説明するためのグラフである。図5は、回転機発電機4が休止中であり且つ太陽電池アレイ3のみで発電が行われている場合において、送電線70に事故があった場合を表している。第一母線6の電圧が低下すると、FRTが作動することでPCS12が出力電流の大きさを制限する。PCS12が電流制限を行うと、継電器73が正確なインピーダンス測距を実施できなくなるおそれがある。継電器73のインピーダンス測距が実施されるよりも早く、PCS12のFRTが作動するからである。この場合、電圧は低下しているものの、図5の矢印86のようにインピーダンスが動作範囲80の内側に到達できないので、短絡事故判断が働かないという不具合が生じる。その結果、継電器73が事故点を誤計測してしまう。
FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the
図4のように継電器73のインピーダンス測距機能が正常動作していれば問題は無い。しかし図5のようにインピーダンス測距機能が妨げられることもありうる。そこで、実施の形態1では、継電器73に、PCS12の電流出力制限状態を入力している。継電器73は、PCS12の電流出力制限状態を事故判定情報として取り入れつつ、事故発生を検出した場合には送電線70の第二遮断器71に対して開放指令すなわちトリップ指令を出力する。第二遮断器71をトリップさせることにより、送電線70の事故に対して速やかに対策を施すことができる。
If the impedance ranging function of the
実際には、継電器73は、複数の事故検出条件が満たされた場合に事故発生を検出するように構築されることが好ましい。第一事故検出条件の一例としては、回転機発電機4が運転しておらず、尚且つPCS12のFRT機能が働いていることを条件とすることが好ましい。この第一事故検出条件の他に、フェールセーフのための第二事故検出条件も課せられることが好ましい。第二事故検出条件の一例として、フェールセーフ継電器部を継電器73に内蔵させることで、送電線70の電圧が予め定めた所定電圧以下であるときに事故発生を検出するという条件を加えてもよい。フェールセーフ継電器部は、例えば、27S不足電圧継電器を用いてもよい。なお、「27S」は、JIS規格あるいはJEM規格で定められているデバイス種類および短絡/地絡の別を表しており、公知技術に属する情報なので詳細な説明は省略する。
Actually, it is preferable that the
図1を参照しつつ、判定論理回路74の具体的動作についてより詳細に説明する。FRTの作動に応じて電流制御フラグ信号UCCがハイとなり、第一遮断器5が遮断状態にあることでトリップ状態信号Str1がハイとなっていると、第一論理積ゲート74aの出力信号U0がハイとなる。図4で説明したように継電器73が見るインピーダンスが動作範囲80内に入った場合には、インピーダンス判定部77がインピーダンスフラグ信号UZをハイとする。出力信号U0とインピーダンスフラグ信号UZの少なくとも一方がハイになると、フラグ信号U1がハイとなる。実施の形態1では、計器用変圧器75で計測した送電線70の電圧が、予め定めた所定電圧以下となったときに、フェールセーフフラグ信号UFSがハイとなる。インピーダンスフラグ信号UZまたは電流制御フラグ信号UCCがハイとなり、かつフェールセーフフラグ信号UFSがハイとなった場合に、第一論理積ゲート74aがトリップ命令信号Str2をハイ出力とする。電流制御フラグ信号UCCとインピーダンスフラグ信号UZの両方がローである場合には、第一論理積ゲート74aはトリップ命令信号Str2をローに保持する。また、フェールセーフフラグ信号UFSがローであれば、第一論理積ゲート74aはトリップ命令信号Str2をローに保持する。以上の動作によれば、送電線70に事故が発生したことを正確に検出し、それにより第二遮断器71を正確に作動させることができる。継電器73によれば、電流制限制御が行われているか否かを事故検出の条件に含ませることができるので、送電線70上の電気的物理量がPCS12の制御によって影響を受けても、正確な事故検出を行うことができる。トリップ命令信号Str2の出力がハイとなったときに継電器73の外部に報知信号を出力してもよい。これにより送電線70で事故が検出されたことを外部に報知してもよい。
The specific operation of the
なお、継電器73は次のように変形してもよい。実施の形態1では一例として論理回路によって継電器73が事故検出を行っているが、変形例として論理回路の代わりにマイコン上で判定プログラムを実行させてもよい。距離継電器などの保護継電器として、ディジタル保護継電器が普及している。ディジタル保護継電器は、CPU、アナログフィルタ、A/Dコンバータ、ディジタルフィルタ、およびメモリを備えている。CPUが、メモリに記憶された事故検出プログラムおよび保護動作プログラムを実行することで継電器の機能が発揮されている。上記の判定論理回路74で行われる上記第1演算ステップ〜第3演算ステップをソフトウェア上で構築すればよい。
The
なお、実施の形態1にかかる電力システム1では、回転機発電機4が運転されている場合には、送電線70に事故が発生しても回転機発電機4が急停止せずに一定期間は発電を続ける。この一定期間の発電に伴う電流を利用して、継電器73がインピーダンスに基づく事故点測距を行うことができる。その一方で、回転機発電機4による発電が停止している場合には、太陽電池アレイ3およびPCS12を介して得られる再生可能エネルギー発電電力のみが送電線70へ供給される。この場合にも、実施の形態1にかかる継電器73は、インピーダンスに基づく事故検出に代えて、電流制御フラグ信号UCCを利用した事故検出を行うことができる。従って、実施の形態1によれば、距離継電器によるインピーダンス事故点測距と、電流制御フラグ信号UCCを利用した事故検出とを、状況に応じて使い分けることができる。
In the
なお、実施の形態1では、電流制限制御がFRTを含んでいるので、PCS12はFRTの実行に応じて継電器73に電流制御フラグ信号UCCを送信する。継電器73は、電流制御フラグ信号UCCに基づいて事故検出を行っている。一方、変形例として、仮に電流制限制御にFRTが含まれずシャットダウン制御のみである場合には、PCS12はシャットダウン制御の実行に応じて継電器73に電流制御フラグ信号UCCを送信するようにしてもよい。
In the first embodiment, since the current limit control includes the FRT, the
図6は、実施の形態1の変形例にかかる電力システム1および継電器73を示す回路図である。図6では、太陽電池アレイ3に代えて、蓄電池13がPCS12に接続されている。図7に示すように、蓄電池13に代えて、風力発電システム14がPCS12に接続されてもよい。風力発電システム14は、風力発電機15および電力変換装置16を含んでいる。風力発電機15の発電する交流電力は、風の強さに左右される。風の強さは時々刻々と変化するので、風力発電機15の発電する交流電力は安定しにくい。そこで、電力変換装置16により風力発電機15からの交流電力を一定の直流電圧に変換し、さらにこの直流電圧をPCS12で安定した交流電力に変換することが好ましい。他の変形例として、太陽電池アレイ3、蓄電池13、および風力発電システム14からなる直流電源システム群から二つ以上の直流電源システムを選択してもよく、複数のPCS12を介してこの選択した直流電源システムをそれぞれ第一母線6に接続してもよい。これにより複数の直流電源システムを並行運転させてもよい。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a
実施の形態2.
図8は、実施の形態2にかかる電力システム101および継電器173を示す回路図である。実施の形態2の電力システム101が実施の形態1と異なる点としては、次の二点がある。第一の相違点として、第一母線6に回転機発電機4が接続されておらず、第一母線6にPCS12および太陽電池アレイ3の直列回路のみが接続されている。第二の相違点として、実施の形態2では継電器73が継電器173に置換されている。継電器173は、判定論理回路74に代えて、判定論理回路174を備えている。これらの点を除いて、実施の形態2の電力システム101は、実施の形態1と同様の構成を備えている。Embodiment 2.
FIG. 8 is a circuit diagram showing the
判定論理回路174は、第四論理積ゲート174aを備える。インピーダンスフラグ信号UZが使用されないので、継電器173は計器用変流器69を用いた電流取込を行わなくともよい。第四論理積ゲート174aは、電流制御フラグ信号UCCと、フェールセーフフラグ信号UFSとの論理積を演算する。これにより、FRTの作動に応答して電流制御フラグ信号UCCがハイとなり、かつ送電線70の電圧低下に応じてフェールセーフフラグ信号UFSがハイとなった場合に、第四論理積ゲート174aがトリップ命令信号Str2をハイとすることができる。従って、実施の形態1と同様に、電流制限制御が行われているか否かを事故検出の条件に含ませることができるので、送電線70上の電気的物理量がPCS12の制御によって影響を受けても、正確な事故検出を行うことができる。実施の形態1とは異なりインピーダンスフラグ信号Zが不要なので、継電器173の構造は距離継電器以外の各種の保護継電器の内部構成をベースとして作られても良い。
The
実施の形態1と同様の変形を適用しても良い。判定論理回路174をソフトウェアで実現しても良いことは、実施の形態1と同様である。図6および図7のように蓄電池13または風力発電システム14を第一母線6に接続してもよい。太陽電池アレイ3、蓄電池13、および風力発電システム14からなる直流電源システム群から選択した二つ以上の直流電源システムを、第一母線6に接続してもよい。
The same modifications as in the first embodiment may be applied. The
1、101 電力システム、2 系統連系発電部、3 太陽電池アレイ、4 回転機発電機、5 第一遮断器、6 第一母線、7 送電網、8 負荷、9 第二母線、12 パワーコンディショナシステム(PCS)、13 蓄電池、14 風力発電システム、15 風力発電機、16 電力変換装置、21 主回路、22 インバータ回路、23 連系トランス、24 コンデンサ、25 直流リアクトル、26 直流電圧検出器、27 直流電流検出器、28 交流電圧検出器、29 交流電流検出器、40 電力変換制御装置、41 直流電圧計測部、42 直流電流計測部、43 交流電圧計測部、44 交流電流計測部、45 電力制御部、46 PWM制御部、69 計器用変流器、70 送電線、71 第二遮断器、73、173 継電器、74、174 判定論理回路、74a 第一論理積ゲート、74b 論理和ゲート、74c 第二論理積ゲート、75 計器用変圧器、76 地絡事故、77 インピーダンス判定部、78 フェールセーフ継電器部、80 動作範囲、81 インピーダンス直線、82、83 オフセット、85 負荷インピーダンス、173 継電器、174a 第四論理積ゲート、Str1 トリップ状態信号、Str2 トリップ命令信号、U0 出力信号、U1 フラグ信号、UCC 電流制御フラグ信号、UFS フェールセーフフラグ信号、UZ インピーダンスフラグ信号 1,101 Power system, 2 grid interconnection power generation unit, 3 solar cell array, 4 rotary generator, 5 1st breaker, 6 1st bus, 7 transmission network, 8 load, 9 2nd bus, 12 power condition System (PCS), 13 storage battery, 14 wind power generation system, 15 wind power generator, 16 power converter, 21 main circuit, 22 inverter circuit, 23 interconnection transformer, 24 capacitors, 25 direct current reactor, 26 direct current voltage detector, 27 DC current detector, 28 AC voltage detector, 29 AC current detector, 40 power conversion controller, 41 DC voltage measurement unit, 42 DC current measurement unit, 43 AC voltage measurement unit, 44 AC current measurement unit, 45 power Control unit, 46 PWM control unit, 69 instrument transformer, 70 transmission line, 71 second breaker, 73, 173 relay, 74, 174 judgment logic circuit, 74a first logic product gate, 74b logic sum gate, 74c Second logical product gate, 75 instrument transformer, 76 ground fault, 77 impedance judgment unit, 78 fail-safe AC unit, 80 operating range, 81 impedance straight line, 82, 83 offset, 85 load impedance, 173 AC relay, 174a Four logic product gate, Str1 trip state signal, Str2 trip command signal, U0 output signal, U1 flag signal, UCC current control flag signal, UFS fail-safe flag signal, UZ impedance flag signal
Claims (3)
前記電流制限制御が実行されているか否かに基づいて前記送電線の事故発生を検出する継電器と、
を備える電力システム。The output current of the inverter circuit that converts the DC power from the DC power supply into AC power and supplies the AC power to the transmission line, and the output current of the inverter circuit when the voltage on the output side of the inverter circuit meets predetermined conditions. A power conditioner having a control circuit constructed to enable current limit control to suppress or stop the inverter.
A relay that detects the occurrence of an accident on the transmission line based on whether or not the current limit control is executed, and
Power system with.
前記継電器は、前記送電線のインピーダンスが予め定めた所定インピーダンス条件に合致したか否かに基づいて前記送電線の事故を検出する距離継電器であり、
前記距離継電器は、前記インピーダンスが前記所定インピーダンス条件に合致した場合と前記電流制限制御の実行があった場合の少なくとも一方の場合に、前記送電線に事故が発生したことを検出する請求項1に記載の電力システム。Further equipped with a rotary generator that supplies electric power to the transmission line,
The relay is a distance relay that detects an accident on the transmission line based on whether or not the impedance of the transmission line meets a predetermined impedance condition.
According to claim 1, the distance relay detects that an accident has occurred in the transmission line when the impedance meets the predetermined impedance condition and at least one of the cases where the current limit control is executed. The power system described.
送電線の電圧の大きさに応じた信号を受信するための第二入力部と、
前記パワーコンディショナが予め定めた電流制限制御を実行したことを示す特定信号を前記第一入力部から受信しかつ前記送電線の電圧が予め定めた電圧以下となった場合に、前記送電線の事故発生を検出する判定部と、
を備える継電器。The first input section for receiving a signal indicating the control content of the power conditioner, and
A second input unit for receiving signals according to the magnitude of the voltage of the transmission line,
When a specific signal indicating that the power conditioner has executed a predetermined current limit control is received from the first input unit and the voltage of the transmission line becomes equal to or lower than the predetermined voltage, the transmission line of the transmission line Judgment unit that detects the occurrence of an accident and
A relay equipped with.
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