(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力系統の有効電力変動を抑制する電力安定化システムであって、
電力を貯蔵し、前記交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
前記交流電力系統の有効電力変動に応じて前記電力変換器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、
前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、
前記周波数補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
を有し、
前記周波数変動補償演算部は、前記系統周波数の変動成分に第１の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記周波数変動補償量を求め、
前記制御装置は、
前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した回数を第１の逸脱回数としてカウントする第１の逸脱回数カウント部と、
前記第１の逸脱回数に応じて前記第１の比例ゲインを設定する第１の比例ゲイン設定部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項２】
交流電力系統の有効電力変動を抑制する電力安定化システムであって、
電力を貯蔵し、前記交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
前記交流電力系統の有効電力変動に応じて前記電力変換器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、
前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流補償量を求める電力潮流補償演算部と、
前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
を有し、
前記電力潮流変動補償演算部は、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記電力潮流変動補償量を求め、
前記制御装置は、
前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した回数を第２の逸脱回数としてカウントする第２の逸脱回数カウント部と、
前記第２の逸脱回数に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第２の比例ゲイン設定部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、
前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流補償量を求める電力潮流補償演算部と、
をさらに有し、
前記電力変換器制御部は、前記周波数補償量および前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項４】
請求項２に記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、
前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、
をさらに有し、
前記電力変換器制御部は、前記周波数補償量および前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項５】
請求項３に記載の電力安定化システムであって、
前記電力潮流変動補償演算部は、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記電力潮流変動補償量を求め、
前記制御装置は、
前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した回数を第２の逸脱回数としてカウントする第２の逸脱回数カウント部と、
前記第２の逸脱回数に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第２の比例ゲイン設定部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項６】
交流電力系統の有効電力変動を抑制する電力安定化システムであって、
電力を貯蔵し、前記交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
前記交流電力系統の有効電力変動に応じて前記電力変換器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、
前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、
前記周波数補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
を有し、
前記周波数変動補償演算部は、前記系統周波数の変動成分に第１の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記周波数変動補償量を求め、
前記制御装置は、
前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した時間を第１の逸脱時間として計測する第１の逸脱時間計測部と、
前記第１の逸脱時間に応じて前記第１の比例ゲインを設定する第３の比例ゲイン設定部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項７】
交流電力系統の有効電力変動を抑制する電力安定化システムであって、
電力を貯蔵し、前記交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
前記交流電力系統の有効電力変動に応じて前記電力変換器を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、
前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流補償量を求める電力潮流補償演算部と、
前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
を有し、
前記電力潮流変動補償演算部は、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記電力潮流変動補償量を求め、
前記制御装置は、
前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した時間を第２の逸脱時間として計測する第２の逸脱時間計測部と、
前記第２の逸脱時間に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第４の比例ゲイン設定部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項８】
請求項６に記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、
前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流補償量を求める電力潮流補償演算部と、
前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項９】
請求項７に記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、
前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、
前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、
前記周波数補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の電力安定化システムであって、
前記電力潮流変動補償演算部は、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記電力潮流変動補償量を求め、
前記制御装置は、
前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した時間を第２の逸脱時間として計測する第２の逸脱時間計測部と、
前記第２の逸脱時間に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第４の比例ゲイン設定部と、
をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１１】
請求項１、３〜６、８〜１０の何れかに記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、前記交流電力系統の状態を示す系統情報を取得し、当該取得した系統情報に基づいて、前記周波数変動補償演算部の制御定数を変更する状態監視部をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１２】
請求項２、３〜５、７〜１０の何れかに記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、前記交流電力系統の状態を示す系統情報を取得し、当該取得した系統情報に基づいて、前記電力潮流変動補償演算部の制御定数を変更する状態監視部をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１３】
請求項１、３〜６、８〜１０の何れかに記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、前記交流電力系統の状態を示す系統情報を取得し、当該取得した系統情報に基づいて、前記周波数逸脱補償演算部の制御定数を変更する状態監視部をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１４】
請求項２、３〜５、７〜１０の何れかに記載の電力安定化システムであって、
前記制御装置は、前記交流電力系統の状態を示す系統情報を取得し、当該取得した系統情報に基づいて、前記電力潮流逸脱補償演算部の制御定数を変更する状態監視部をさらに有することを特徴とする電力安定化システム。
【請求項１５】
電力を貯蔵し、交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
ともに用いられ、前記交流電力系統の有効電力変動を抑制すべく前記電力変換器を制御する制御装置であって、
前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、前記系統周波数の変動成分に第１の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、
前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、
前記周波数補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した回数を第１の逸脱回数としてカウントする第１の逸脱回数カウント部と、
前記第１の逸脱回数に応じて前記第１の比例ゲインを設定する第１の比例ゲイン設定部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１６】
電力を貯蔵し、交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
ともに用いられ、前記交流電力系統の有効電力変動を抑制すべく前記電力変換器を制御する制御装置であって、
前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、
前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流補償量を求める電力潮流補償演算部と、
前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した回数を第２の逸脱回数としてカウントする第２の逸脱回数カウント部と、
前記第２の逸脱回数に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第２の比例ゲイン設定部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１７】
電力を貯蔵し、交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
ともに用いられ、前記交流電力系統の有効電力変動を抑制すべく前記電力変換器を制御する制御装置であって、
前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、前記系統周波数の変動成分に第１の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、
前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、
前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、
前記周波数補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した時間を第１の逸脱時間として計測する第１の逸脱時間計測部と、
前記第１の逸脱時間に応じて前記第１の比例ゲインを設定する第３の比例ゲイン設定部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１８】
電力を貯蔵し、交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、
前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、
ともに用いられ、前記交流電力系統の有効電力変動を抑制すべく前記電力変換器を制御する制御装置であって、
前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、
前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、
前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流補償量を求め
る電力潮流補償演算部と、
前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した時間を第２の逸脱時間として計測する第２の逸脱時間計測部と、
前記第２の逸脱時間に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第４の比例ゲイン設定部と、
を有することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力安定化システムおよび制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、風力や太陽光などの自然エネルギーを利用した風力発電機や太陽電池などの分散型電源の商用電力系統への連系が増加している。しかしながら、自然エネルギーを利用した分散型電源は、風速や天候などの自然条件に応じて時々刻々と出力が変動するため、特に僻地や離島などの弱い電力系統では系統周波数の変動が生じ、系統運用上の問題となる場合がある。また、強い電力系統においても、自然エネルギーの導入量が増加するにつれて、分散型電源の出力変動により、系統周波数の大きな変動が生じる可能性が懸念される。【０００３】
上記のような自然エネルギーによる系統周波数の変動に対しては、例えば回転機を増設して、ガバナフリー制御による周波数調整容量を増加させることによって、周波数変動を抑制することができる。しかしながら、この場合には、ガバナフリー制御により、周波数調整のために定格出力を下回る出力で発電機を運転する分だけ、発電効率が低下する。また、その分だけ、自然エネルギーの導入による二酸化炭素排出量の削減効果は相殺されることとなる。【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、フライホイール発電電動機を電力貯蔵装置として用いて、電力の吸収または放出を行うことにより、電力系統の系統周波数の変動を抑制する周波数変動抑制装置が開示されている。例えば、分散型電源（風力発電機や太陽電池など）の発電出力が増加した場合には、電力貯蔵装置による電力の放出を減少させる、または電力の吸収を増大させることにより、電力系統への連系点における周波数変動を抑制することができる。一方、分散型電源の発電出力が減少した場合には、電力貯蔵装置による電力の吸収を減少させる、または電力の放出を増大させることにより、電力系統への連系点における周波数変動を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６６０１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、僻地や離島などの弱い電力系統では、需要家負荷の変動の割合が大きく、発電機の台数や容量も小さいため、需要家負荷の大きさに応じて、自動負荷制御装置により稼働させる発電機の台数を切り替えている。そして、稼働させる発電機の台数が変化することにより、電力系統の周波数特性も変化する。【０００７】
ここで、発電機出力の変動分をΔＰGとし、系統周波数の変動分をΔＦとすると、発電機の周波数特性定数ＫGは、以下の式（１）のように表される。
[数1]
0006020721.tif 000002
また、需要家負荷の変動分をΔＰLとすると、負荷の周波数特性定数ＫLは、以下の式（２）のように表される。
[数2]
0006020721.tif 000003
したがって、電力系統における電力の変動分をΔＰとすると、電力系統の系統周波数特性定数Ｋは、
[数3]
0006020721.tif 000004
となり、発電機の台数が変化することにより、発電機群全体の周波数特性が変化し、電力系統の周波数特性も変化する。【０００８】
一方、フライホイール発電電動機や二次電池などの電力貯蔵装置や、電力貯蔵装置により吸収または放出される電力を変換する電力変換器は、系統周波数特性定数Ｋがほとんど変化しない状況を想定して制御定数を決定している。そのため、系統周波数特性定数Ｋが大きく変化する可能性がある僻地や離島などの弱い電力系統では、電力貯蔵装置による補償制御は、補償不足あるいは過補償の状態になる可能性がある。【０００９】
例えば、自然エネルギーを利用した分散型電源の出力変動と需要家負荷の変動とが重畳すると、想定以上に大きな周波数変動が一時的に生じる場合がある。このとき、電力貯蔵装置や電力変換器の制御定数が固定されていると、十分な補償が行なわれず、系統周波数が目標範囲を逸脱する可能性がある。【００１０】
また、電力貯蔵装置による充放電や、電力変換器による電力の変換では、電力の損失が発生する。そのため、電力貯蔵装置による補償制御が過剰になると、電力の損失が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決する主たる本発明は、交流電力系統の有効電力変動を抑制する電力安定化システムであって、電力を貯蔵し、前記交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、前記交流電力系統の有効電力変動に応じて前記電力変換器を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記交流電力系統の系統周波数を周波数計測値として検出する周波数検出部と、前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を周波数変動補償量として求める周波数変動補償演算部と、前記周波数計測値に基づいて、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を周波数逸脱補償量として求める周波数逸脱補償演算部と、前記周波数変動補償量と前記周波数逸脱補償量とを加算して周波数補償量を求める周波数補償演算部と、前記周波数補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、を有し、前記周波数変動補償演算部は、前記系統周波数の変動成分に第１の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記周波数変動補償量を求め、前記制御装置は、前記系統周波数に設定された不感帯を前記系統周波数が逸脱した回数を第１の逸脱回数としてカウントする第１の逸脱回数カウント部と、前記第１の逸脱回数に応じて前記第１の比例ゲインを設定する第１の比例ゲイン設定部と、をさらに有することを特徴とする電力安定化システムである。
【００１２】
また、前述した課題を解決するその他の主たる本発明は、交流電力系統の有効電力変動を抑制する電力安定化システムであって、電力を貯蔵し、前記交流電力系統との間で電力の吸収または放出を行う電力貯蔵装置と、前記交流電力系統と前記電力貯蔵装置との間で吸収または放出される電力を相互に変換する電力変換器と、前記交流電力系統の有効電力変動に応じて前記電力変換器を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記交流電力系統の電力潮流を電力潮流計測値として検出する電力潮流検出部と、前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流の変動成分を抽出し、当該抽出した変動成分を補償する電力量を電力潮流変動補償量として求める電力潮流変動補償演算部と、前記電力潮流計測値に基づいて、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出し、当該抽出した逸脱量を補償する電力量を電力潮流逸脱補償量として求める電力潮流逸脱補償演算部と、前記電力潮流変動補償量と前記電力潮流逸脱補償量とを加算して電力潮流
補償量を求める電力潮流補償演算部と、前記電力潮流補償量に応じて前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、を有し、前記電力潮流変動補償演算部は、前記電力潮流の変動成分に第２の比例ゲインを乗算し、位相補償を行って前記電力潮流変動補償量を求め、前記制御装置は、前記電力潮流に設定された不感帯を前記電力潮流が逸脱した回数を第２の逸脱回数としてカウントする第２の逸脱回数カウント部と、前記第２の逸脱回数に応じて前記第２の比例ゲインを設定する第２の比例ゲイン設定部と、をさらに有することを特徴とする電力安定化システムである。
【００１３】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、系統周波数の変動を抑制する際の補償不足や過補償を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１ないし第３実施形態における制御装置を備えた電力安定化システムの構成を示すブロック図である。
【図２】交流電力系統および電力安定化システムの具体的な接続状態の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態における周波数変動補償演算部、周波数逸脱補償演算部、および周波数補償演算部の構成を示すブロック図である。
【図５】不感帯制御を行わない補償演算部の構成を示すブロック図である。
【図６】太陽光発電の出力変動による電力系統の周波数変動の一例を示す模式図である。
【図７】図５に示した補償演算部による周波数変動の抑制動作の一例を示す模式図である。
【図８】図５に示した補償演算部による周波数変動の抑制動作の一例を示す模式図である。
【図９】図５に示した補償演算部による周波数変動の抑制動作の一例を示す模式図である。
【図１０】図５に示した補償演算部による周波数変動の抑制動作の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１実施形態における制御装置による周波数変動の抑制動作の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第１実施形態における制御装置による周波数変動の抑制動作の一例を示す模式図である。
【図１３】本発明の第２実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第４実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】比例ゲイン設定部１１４３における比例ゲインＫｆｆの設定方法を説明する図である。
【図１７】本発明の第５実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】比例ゲイン設定部１１４４における比例ゲインＫｆｆの設定方法を説明する図である。
【図１９】本発明の第６実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第６実施形態における状態監視部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１７】
＝＝＝電力安定化システムの構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、後述する第１ないし第３実施形態における制御装置を備えた電力安定化システムの構成について説明する。なお、図１および図２においては、電力線を実線で示し、信号線を破線で示している。
【００１８】
図１に示されている電力安定化システム１は、交流電力系統９の有効電力変動、特に系統周波数の変動を抑制するためのシステムである。交流電力系統９には、自然エネルギーを利用した分散型電源として、例えば太陽光発電所５に設置された太陽電池モジュール５０、および風力発電所６に設置された風力発電機６０がそれぞれ電力変換器５１および６１を介して連系されている。また、交流電力系統９には、その他の発電所７の発電機（不図示）も連系されている。ここで、その他の発電所７としては、風速や天候などの自然条件による出力変動を伴わない火力発電所や原子力発電所、水力発電所などを含み得る。さらに、交流電力系統９には、需要家負荷８が接続されている。
【００１９】
電力安定化システム１は、制御装置１０、計器用変圧器１５、電力貯蔵装置２０、および電力変換器２１を含んで構成されている。
【００２０】
電力貯蔵装置２０は、電力変換器２１を介して交流電力系統９に連系されている。ここで、電力貯蔵装置２０は、例えばフライホイール発電電動機や二次電池など、種類は問わず、電力を貯蔵し、交流電力系統９との間で電力の吸収または放出を行う能力を有していればよい。また、電力変換器２１は、交流電力系統９と電力貯蔵装置２０との間で吸収／放出される電力を相互に変換する機能を有している。
【００２１】
制御装置１０は、計器用変圧器１５を介して交流電力系統９に接続されている。また、制御装置１０には、交流電力系統９の状態を示す系統情報が入力されている。そして、制御装置１０は、計器用変圧器１５により得られた、または系統情報として得られた交流電力系統９の状態に応じて、交流電力系統９の有効電力変動（系統周波数の変動）を抑制すべく電力変換器２１を制御する。
【００２２】
図２は、交流電力系統９および電力安定化システム１の具体的な接続状態の一例を示している。
【００２３】
図２においては、自然エネルギーを利用した分散型電源の一例として太陽電池モジュール５０が示され、当該太陽電池モジュール５０は、電力変換器５１および（電力用）変圧器５２を介して交流電力系統９に連系されている。また、その他の発電所７の発電機の一例として、複数の小容量ディーゼル発電機からなるディーゼル発電機群７０が示され、当該ディーゼル発電機群７０は、変圧器７２を介して交流電力系統９に連系されている。さらに、需要家負荷８は、変圧器８２を介して交流電力系統９に接続されている。
【００２４】
図２においては、電力貯蔵装置２０の一例として蓄電池が示され、当該蓄電池２０は、電力変換器２１および変圧器２２を介して交流電力系統９に連系されている。また、制御装置１０には、系統情報の一例として、各ノードの電圧・電流データまたは電力潮流データや、ディーゼル発電機群７０の運転情報が入力されている。
【００２５】
＜第１実施形態＞
＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
以下、図３および図４（ａ）を参照して、第１の実施形態における制御装置の構成について説明する。なお、図３においては、電力線を実線で示し、信号線を破線で示している。
【００２６】
図３に示されている制御装置１０ａは、周波数検出部１１１、周波数変動補償演算部１１２、周波数逸脱補償演算部１１３、周波数補償演算部１１４、および電力変換器制御部１１５を含んで構成されている。
【００２７】
周波数検出部１１１は、計器用変圧器１５を介して交流電力系統９に接続されている。また、周波数検出部１１１からは、周波数偏差Δｆが出力されている。そして、周波数偏差Δｆは、周波数変動補償演算部１１２および周波数逸脱補償演算部１１３に入力されている。さらに、周波数変動補償演算部１１２からは、周波数変動補償量Ｗｆ１が出力されている。一方、周波数逸脱補償演算部１１３からは、周波数逸脱補償量Ｗｆ２が出力されている。
【００２８】
周波数補償演算部１１４には、周波数変動補償量Ｗｆ１および周波数逸脱補償量Ｗｆ２が入力されている。また、周波数補償演算部１１４から電力変換器制御部１１５には、周波数補償量Ｗｆが入力されている。そして、電力変換器制御部１１５からは、電力変換器２１の制御信号Ｃｆが出力されている。
【００２９】
図４（ａ）は、本実施形態における周波数変動補償演算部１１２、周波数逸脱補償演算部１１３、および周波数補償演算部１１４の構成を示している。
【００３０】
図４（ａ）に示されている周波数変動補償演算部１１２は、ハイパスフィルタ１１２１、比例ゲイン１１２２、および位相補償部１１２３を含んで構成されている。また、周波数逸脱補償演算部１１３は、不感帯制御部１１３１および比例ゲイン１１３２を含んで構成されている。さらに、周波数補償演算部１１４は、加算部として構成されている。
【００３１】
周波数変動補償演算部１１２のハイパスフィルタ１１２１には、周波数偏差Δｆが入力されている。また、ハイパスフィルタ１１２１の出力値は、比例ゲイン１１２２に入力されている。ここで、比例ゲイン１１２２の値をＫｆｆとする。さらに、比例ゲイン１１２２の出力値は、位相補償部１１２３に入力されている。そして、位相補償部１１２３からは、周波数変動補償量Ｗｆ１が出力されている。
【００３２】
周波数逸脱補償演算部１１３の不感帯制御部１１３１には、周波数偏差Δｆが入力されている。また、不感帯制御部１１３１の出力値は、比例ゲイン１１３２に入力されている。ここで、比例ゲイン１１３２の値をＫｄｆとする。そして、比例ゲイン１１３２からは、周波数逸脱補償量Ｗｆ２が出力されている。
【００３３】
周波数補償演算部（加算部）１１４には、周波数変動補償量Ｗｆ１および周波数逸脱補償量Ｗｆ２が入力されている。そして、周波数補償演算部１１４からは、周波数補償量Ｗｆが出力されている。
【００３４】
＝＝＝制御装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における制御装置の動作について説明する。
【００３５】
周波数検出部１１１は、計器用変圧器１５により得られる交流電力系統９の電圧波形に基づいて、交流電力系統９の系統周波数を周波数計測値ｆ１として検出する。そして、周波数検出部１１１は、周波数計測値ｆ１と基準周波数ｆ０との周波数偏差Δｆを出力する。なお、周波数検出部１１１は、周波数計測値ｆ１をそのまま出力してもよい。
【００３６】
周波数変動補償演算部１１２は、まず、ハイパスフィルタ１１２１により、周波数偏差Δｆ（または周波数計測値ｆ１）から系統周波数の変動成分を抽出する。そして、当該抽出した変動成分に比例ゲインＫｆｆ（第１の比例ゲイン）を乗算し、位相補償部１１２３により位相補償（位相進み補償または位相遅れ補償）を行って、変動成分を補償する電力量に相当する周波数変動補償量Ｗｆ１を求める。ハイパスフィルタ１１２１の伝達関数をＨ１とし、位相補償部１１２３の伝達関数をＨ２とすると、周波数変動補償量Ｗｆ１は、
[数4]
0006020721.tif 000005
と表される。ここで、ｓはラプラス変換子であり、Ｆｄ（ｓ）は周波数偏差Δｆのラプラス変換である。また、Ｔf1，Ｔf2，Ｔf3は時定数である。
【００３７】
周波数逸脱補償演算部１１３は、まず、不感帯制御部１１３１により、周波数偏差Δｆ（または周波数計測値ｆ１）から、設定された不感帯を系統周波数が逸脱した逸脱量を抽出する。例えば、系統周波数の基準周波数ｆ０＝６０Ｈｚの場合に、不感帯を±０．１５Ｈｚに設定すると、周波数偏差Δｆが±０．１５Ｈｚを逸脱した逸脱量（または周波数計測値ｆ１が６０Ｈｚ±０．１５Ｈｚを逸脱した逸脱量）を抽出する。そして、当該抽出した逸脱量に比例ゲインＫｄｆを乗算して、逸脱量を補償する電力量に相当する周波数逸脱補償量Ｗｆ２を求める。
【００３８】
周波数補償演算部（加算部）１１４は、周波数変動補償量Ｗｆ１と周波数逸脱補償量Ｗｆ２とを加算して周波数補償量Ｗｆを求める。そして、電力変換器制御部１１５は、周波数補償量Ｗｆに応じて制御信号Ｃｆを出力し、電力変換器２１の電力変換動作を制御する。
【００３９】
＝＝＝周波数変動の抑制動作の具体例＝＝＝
以下、図５ないし図１２を適宜参照して、本実施形態における制御装置による周波数変動の抑制動作の具体例について説明する。
【００４０】
まず、比較例として、本実施形態の周波数逸脱補償演算部１１３による不感帯制御を行わない従来の補償演算部の構成を図５に示す。図５に示されている補償演算部１３２は、ハイパスフィルタ１０２１、比例ゲイン１０２２、および位相補償部１０２３を含んで構成され、本実施形態の周波数変動補償演算部１１２と同様の変動補償制御のみを行って、位相補償部１０２３の出力値をそのまま周波数補償量Ｗｆとして出力している。
【００４１】
ここで、太陽光発電の出力変動による電力系統の周波数変動の一例を図６に示す。図６においては、一例として、図２に示すシステムにおいて、時刻ｔ１〜ｔ２の期間に交流電力系統に連系されている発電機容量（本例では、ディーゼル発電機群７０の発電機容量）に対して５％の出力変動を太陽電池モジュール５０が起こした場合の、太陽電池モジュール５０の出力電力波形と電力系統周波数波形を示している。この場合において、ディーゼル発電機群７０のガバナフリー制御では十分に周波数調整を行うことができず、交流電力系統９の系統周波数は、６０Ｈｚ±０．２Ｈｚに設定された目標範囲を大きく逸脱している。
【００４２】
これに対して、図５に示した補償演算部１３２の出力値（周波数補償量Ｗｆ）に応じて電力変換器２１を制御すると、例えば図７に示すように、蓄電池２０による充放電（電力の吸収／放出）が行われ、周波数変動を目標範囲内に収めることができる。しかしながら、例えば図８に示すように、太陽電池モジュール５０の出力変動が生じる前の系統周波数が６０．１Ｈｚであった場合には、図７の場合と同じ制御定数のままでは、周波数変動を目標範囲内に収めることができない。
【００４３】
一方、補償演算部１３２の制御定数を変更することにより、例えば図９に示すように、系統周波数が６０．１Ｈｚの状態から太陽電池モジュール５０の出力変動が生じても、周波数変動を目標範囲内に収めることができる。しかしながら、このように制御定数を設定した場合には、例えば図１０に示すように、系統周波数が６０．０Ｈｚの状態から太陽電池モジュール５０の出力変動が生じると、図９の場合と同様の蓄電池２０による充放電が行われる。そのため、過剰に周波数変動を抑制することとなり、蓄電池２０による充放電や電力変換器２１による電力変換に伴う電力の損失が大きくなる。
【００４４】
本実施形態の制御装置１０ａでは、周波数変動補償演算部１１２による変動補償制御と周波数逸脱補償演算部１１３による不感帯制御とを並列に用いている。そして、周波数変動補償量Ｗｆ１と周波数逸脱補償量Ｗｆ２とを加算した周波数補償量Ｗｆに応じて電力変換器２１を制御する。これにより、例えば図１１に示すように、系統周波数が６０．０Ｈｚの状態から太陽電池モジュール５０の出力変動が生じた場合には、過補償になることなく、周波数変動を抑制することができる。また、例えば図１２に示すように、系統周波数が６０．１Ｈｚの状態から太陽電池モジュール５０の出力変動が生じた場合には、補償不足になることなく、周波数変動を目標範囲内に収めることができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
＝＝＝制御装置の構成＝＝＝
以下、図１３および図４（ｂ）を参照して、第２の実施形態における制御装置の構成について説明する。なお、図１３においては、電力線を実線で示し、信号線を破線で示している。
【００４６】
図１３に示されている制御装置１０ｂは、電力潮流検出部１２１、電力潮流変動補償演算部１２２、電力潮流逸脱補償演算部１２３、電力潮流補償演算部１２４、および電力変換器制御部１２５を含んで構成されている。
【００４７】
電力潮流検出部１２１には、交流電力系統９の系統情報が入力されている。また、電力潮流検出部１２１からは、電力潮流偏差Δｐが出力されている。そして、電力潮流偏差Δｐは、電力潮流変動補償演算部１２２および電力潮流逸脱補償演算部１２３に入力されている。さらに、電力潮流変動補償演算部１２２からは、電力潮流変動補償量Ｗｐ１が出力されている。一方、電力潮流逸脱補償演算部１２３からは、電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２が出力されている。
【００４８】
電力潮流補償演算部１２４には、電力潮流変動補償量Ｗｐ１および電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２が入力されている。また、電力潮流補償演算部１２４から電力変換器制御部１２５には、電力潮流補償量Ｗｐが入力されている。そして、電力変換器制御部１２５からは、電力変換器２１の制御信号Ｃｐが出力されている。
【００４９】
図４（ｂ）は、本実施形態における電力潮流変動補償演算部１２２、電力潮流逸脱補償演算部１２３、および電力潮流補償演算部１２４の構成を示している。
【００５０】
図４（ｂ）に示されている電力潮流変動補償演算部１２２は、第１実施形態の周波数変動補償演算部１１２と同様に、ハイパスフィルタ１２２１、比例ゲイン１２２２、および位相補償部１２２３を含んで構成されている。また、電力潮流逸脱補償演算部１２３は、第１実施形態の周波数逸脱補償演算部１１３と同様に、不感帯制御部１２３１および比例ゲイン１２３２を含んで構成されている。さらに、電力潮流補償演算部１２４は、第１実施形態の周波数補償演算部１１４と同様に、加算部として構成されている。
【００５１】
電力潮流変動補償演算部１２２のハイパスフィルタ１２２１には、電力潮流偏差Δｐが入力されている。また、ハイパスフィルタ１２２１の出力値は、比例ゲイン１２２２に入力されている。さらに、比例ゲイン１２２２の出力値は、位相補償部１２２３に入力されている。そして、位相補償部１２２３からは、電力潮流変動補償量Ｗｐ１が出力されている。
【００５２】
電力潮流逸脱補償演算部１２３の不感帯制御部１２３１には、電力潮流偏差Δｐが入力されている。また、不感帯制御部１２３１の出力値は、比例ゲイン１２３２に入力されている。そして、比例ゲイン１２３２からは、電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２が出力されている。
【００５３】
電力潮流補償演算部（加算部）１２４には、電力潮流変動補償量Ｗｐ１および電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２が入力されている。そして、電力潮流補償演算部１２４からは、電力潮流補償量Ｗｐが出力されている。
【００５４】
＝＝＝制御装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における制御装置の動作について説明する。
【００５５】
電力潮流検出部１２１は、入力される系統情報に基づいて、交流電力系統９の電力潮流を電力潮流計測値ＰＬ１として検出する。例えば、系統情報として各ノードの電圧・電流データが入力され、これらのデータから電圧値，位相角や、さらに有効電力，無効電力などを求める。また、電力潮流検出部１２１には、各ノードの電力潮流データが直接入力されてもよい。そして、電力潮流検出部１２１は、電力潮流計測値ＰＬ１と電力潮流目標値ＰＬ０との電力潮流偏差Δｐを出力する。なお、電力潮流検出部１２１は、電力潮流計測値ＰＬ１をそのまま出力してもよい。
【００５６】
電力潮流変動補償演算部１２２は、まず、ハイパスフィルタ１２２１により、電力潮流偏差Δｐ（または電力潮流計測値ＰＬ１）から電力潮流の変動成分を抽出する。そして、当該抽出した変動成分に比例ゲインＫｆｐ（第２の比例ゲイン）を乗算し、位相補償部１２２３により位相補償を行って、変動成分を補償する電力量に相当する電力潮流変動補償量Ｗｐ１を求める。この電力潮流変動補償量Ｗｐ１は、上記の式（４）と同様に、
[数5]
0006020721.tif 000006
と表される。ここで、Ｐｄ（ｓ）は電力潮流偏差Δｐのラプラス変換である。また、Ｔp1，Ｔp2，Ｔp3は時定数である。
【００５７】
電力潮流逸脱補償演算部１２３は、まず、不感帯制御部１２３１により、電力潮流偏差Δｐ（または電力潮流計測値ＰＬ１）から、設定された不感帯を電力潮流が逸脱した逸脱量を抽出する。そして、当該抽出した逸脱量に比例ゲインＫｄｐを乗算して、逸脱量を補償する電力量に相当する電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２を求める。
【００５８】
電力潮流補償演算部（加算部）１２４は、電力潮流変動補償量Ｗｐ１と電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２とを加算して電力潮流補償量Ｗｐを求める。そして、電力変換器制御部１２５は、電力潮流補償量Ｗｐに応じて制御信号Ｃｐを出力し、電力変換器２１の電力変換動作を制御する。
【００５９】
本実施形態の制御装置１０ｂでは、電力潮流変動補償演算部１１２による変動補償制御と電力潮流逸脱補償演算部１１３による不感帯制御とを並列に用いている。そして、電力潮流変動補償量Ｗｐ１と電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２とを加算した電力潮流補償量Ｗｐに応じて電力変換器２１を制御する。これにより、補償不足や過補償になることなく、電力潮流の変動を抑制することができ、その結果、系統周波数の変動を抑制することができる。
【００６０】
＜第３実施形態＞
＝＝＝制御装置の構成および動作＝＝＝
以下、図１４を参照して、第３の実施形態における制御装置の構成および動作について説明する。なお、図１４においては、電力線を実線で示し、信号線を破線で示している。
【００６１】
図１４に示されている制御装置１０ｃは、第１実施形態における周波数補償量Ｗｆを求める構成と、第２実施形態における電力潮流補償量Ｗｐを求める構成との両方を備えている。すなわち、制御装置１０ｃは、周波数検出部１１１、周波数変動補償演算部１１２、周波数逸脱補償演算部１１３、周波数補償演算部１１４、電力潮流検出部１２１、電力潮流変動補償演算部１２２、電力潮流逸脱補償演算部１２３、および電力潮流補償演算部１２４を含んで構成されている。そして、制御装置１０ｃは、指令値生成部１３４および電力変換器制御部１３５をさらに含んで構成されている。
【００６２】
指令値生成部１３４は、周波数補償量Ｗｆおよび電力潮流補償量Ｗｐに基づいて制御指令値Ｗ０を求める。そして、電力変換器制御部１３５は、制御指令値Ｗ０に応じて制御信号Ｃ０を出力し、電力変換器２１の電力変換動作を制御する。
【００６３】
本実施形態の制御装置１０ｃでは、第１実施形態の周波数補償量Ｗｆおよび第２実施形態の電力潮流補償量Ｗｐの両方に応じて電力変換器２１を制御する。これにより、補償不足や過補償になることなく、系統周波数の変動を抑制することができる。
【００６４】
なお、指令値生成部１３４は、周波数補償量Ｗｆまたは電力潮流補償量Ｗｐの何れか一方を制御指令値Ｗ０として選択して出力することができる。また、指令値生成部１３４は、周波数補償量Ｗｆおよび電力潮流補償量Ｗｐに対して加算，減算，乗算，除算などの演算を行って制御指令値Ｗ０を算出してもよい。例えば、周波数補償量Ｗｆおよび電力潮流補償量Ｗｐの平均値を制御指令値Ｗ０として算出することができる。また、例えば、周波数補償量Ｗｆおよび電力潮流補償量Ｗｐの加重平均をとって制御指令値Ｗ０を算出してもよい。
【００６５】
＜第４実施形態＞
＝＝＝制御装置の構成および動作＝＝＝
以下、図１５および図１６を参照して、第４の実施形態における制御装置の構成および動作について説明する。なお、図１５（ａ）は、周波数偏差Δｆから周波数補償量Ｗｆを求める構成のみを示しており、当該構成は、第１または第３実施形態の制御装置に対して適用可能である。また、図１５（ｂ）は、電力潮流偏差Δｐから電力潮流補償量Ｗｐを求める構成のみを示しており、当該構成は、第２または第３実施形態の制御装置に対して適用可能である。
【００６６】
本実施形態の制御装置は、図１５（ａ）に示すように、図４（ａ）に示した第１または第３実施形態の構成に対して、逸脱回数カウント部１１４１および比例ゲイン設定部１１４３をさらに含んで構成されている。また、図１５（ｂ）に示すように、図４（ｂ）に示した第２または第３実施形態の構成に対して、逸脱回数カウント部１２４１および比例ゲイン設定部１２４３をさらに含んで構成されている。
【００６７】
不感帯制御部１１３１は、系統周波数が不感帯を逸脱すると、逸脱フラグＦＬを出力する。また、逸脱回数カウント部１１４１は、逸脱フラグＦＬに応じて、逸脱した回数を第１の逸脱回数ＣＮとしてカウントする。そして、第１の比例ゲイン設定部１１４３は、所定期間における第１の逸脱回数ＣＮに応じて、第１の比例ゲインＫｆｆを設定する。例えば図１６に示すように、比例ゲイン設定部１１４３は、カウントした逸脱回数ＣＮと設定される比例ゲインＫｆｆとを対応付けた設定テーブルを参照して、比例ゲインＫｆｆを設定する。
【００６８】
不感帯制御部１２３１は、電力潮流が不感帯を逸脱すると、逸脱フラグＦＬを出力する。また、逸脱回数カウント部１２４１は、逸脱フラグＦＬに応じて、逸脱した回数を第２の逸脱回数ＣＮとしてカウントする。そして、第２の比例ゲイン設定部１２４３は、所定期間における第２の逸脱回数ＣＮに応じて、第２の比例ゲインＫｆｐを設定する。例えば上記第１の比例ゲインＫｆｆと同様に、比例ゲイン設定部１２４３は、カウントした逸脱回数ＣＮと設定される比例ゲインＫｆｐとを対応付けた設定テーブルを参照して、比例ゲインＫｆｐを設定する。
【００６９】
本実施形態の制御装置では、不感帯を逸脱した逸脱回数ＣＮに応じて変動補償制御の比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを設定する。これにより、例えば頻繁に不感帯を逸脱するような時間帯や曜日などに、比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを変更して変動補償制御の補償量を調整することができる。
【００７０】
＜第５実施形態＞
＝＝＝制御装置の構成および動作＝＝＝
以下、図１７および図１８を参照して、第５の実施形態における制御装置の構成および動作について説明する。なお、図１７（ａ）は、周波数偏差Δｆから周波数補償量Ｗｆを求める構成のみを示しており、当該構成は、第１または第３実施形態の制御装置に対して適用可能である。また、図１７（ｂ）は、電力潮流偏差Δｐから電力潮流補償量Ｗｐを求める構成のみを示しており、当該構成は、第２または第３実施形態の制御装置に対して適用可能である。
【００７１】
本実施形態の制御装置は、図１７（ａ）に示すように、図４（ａ）に示した第１または第３実施形態の構成に対して、逸脱時間計測部１１４２および比例ゲイン設定部１１４４をさらに含んで構成されている。また、図１７（ｂ）に示すように、図４（ｂ）に示した第２または第３実施形態の構成に対して、逸脱時間計測部１２４２および比例ゲイン設定部１２４４をさらに含んで構成されている。
【００７２】
不感帯制御部１１３１は、系統周波数が不感帯を逸脱すると、逸脱フラグＦＬを出力する。また、逸脱時間計測部１１４２は、逸脱フラグＦＬに応じて、逸脱した時間を第１の逸脱時間Ｔとして計測する。そして、第３の比例ゲイン設定部１１４４は、所定期間における第１の逸脱時間Ｔに応じて、第１の比例ゲインＫｆｆを設定する。例えば図１８に示すように、比例ゲイン設定部１１４４は、計測した逸脱時間Ｔと設定される比例ゲインＫｆｆとを対応付けた設定テーブルを参照して、比例ゲインＫｆｆを設定する。
【００７３】
不感帯制御部１２３１は、電力潮流が不感帯を逸脱すると、逸脱フラグＦＬを出力する。また、逸脱時間計測部１２４２は、逸脱フラグＦＬに応じて、逸脱した時間を第２の逸脱時間Ｔとして計測する。そして、第４の比例ゲイン設定部１２４４は、所定期間における第２の逸脱時間Ｔに応じて、第２の比例ゲインＫｆｐを設定する。例えば上記第１の比例ゲインＫｆｆと同様に、比例ゲイン設定部１２４４は、計測した逸脱時間Ｔと設定される比例ゲインＫｆｐとを対応付けた設定テーブルを参照して、比例ゲインＫｆｐを設定する。
【００７４】
本実施形態の制御装置では、不感帯を逸脱した逸脱時間Ｔに応じて変動補償制御の比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを設定する。これにより、第４実施形の制御装置と同様に、例えば頻繁に不感帯を逸脱するような時間帯や曜日などに、比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを変更して変動補償制御の補償量を調整することができる。
【００７５】
＜第６実施形態＞
＝＝＝制御装置の構成および動作＝＝＝
以下、図１９および図２０を参照して、第６の実施形態における制御装置の構成および動作について説明する。なお、図１９（ａ）は、周波数偏差Δｆから周波数補償量Ｗｆを求める構成のみを示しており、当該構成は、第１または第３実施形態の制御装置に対して適用可能である。また、図１９（ｂ）は、電力潮流偏差Δｐから電力潮流補償量Ｗｐを求める構成のみを示しており、当該構成は、第２または第３実施形態の制御装置に対して適用可能である。
【００７６】
本実施形態の制御装置は、図１９（ａ）に示すように、図４（ａ）に示した第１または第３実施形態の構成に対して、状態監視部１０１をさらに含んで構成されている。状態監視部１０１には、交流電力系統９の系統情報が入力されている。また、状態監視部１０１からは、ハイパスフィルタ１１２１、比例ゲイン１１２２、１１３２、位相補償部１１２３、および不感帯制御部１１３１の各部に対して、制御定数を変更する設定変更指令値が出力されている。また、図１９（ｂ）に示すように、図４（ｂ）に示した第２または第３実施形態の構成に対して、状態監視部１０１をさらに含んで構成されている。状態監視部１０１には、交流電力系統９の系統情報が入力されている。また、状態監視部１０１からは、ハイパスフィルタ１２２１、比例ゲイン１２２２、１２３２、位相補償部１２２３、および不感帯制御部１２３１の各部に対して、制御定数を変更する設定変更指令値が出力されている。
【００７７】
図２０は、本実施形態における状態監視部１０１の構成を示している。図２０に示されている状態監視部１０１は、系統周波数特性推定部１０１１および制御定数選択テーブル１０１２を含んで構成されている。系統周波数特性推定部１０１１は、系統情報として、例えば周波数計測値ｆ１や、ディーゼル発電機群７０の出力値、稼働台数などを取得し、当該取得した系統情報から交流電力系統９の系統周波数特性定数Ｋを推定する。そして、推定した系統周波数特性定数Ｋと設定される各部の制御定数とを対応付けた制御定数選択テーブル１０１２を参照して、各部の制御定数に対する設定変更指令値を出力する。
【００７８】
本実施形態の制御装置では、交流電力系統９の系統情報に応じて、変動補償制御および／または不感帯制御の制御定数を変更する。これにより、例えばディーゼル発電機群７０の出力値や稼働台数に応じて変化する交流電力系統９の周波数特性に応じて、変動補償制御および／または不感帯制御の補償量を調整することができる。なお、系統周波数特性推定部１０１１により系統周波数特性定数Ｋを推定する代わりに、周波数計測値ｆ１や、ディーゼル発電機群７０の出力値、稼働台数などの系統情報を各部の制御定数と直接対応付けた制御定数選択テーブルを用いることもできる。
【００７９】
前述したように、制御装置１０ａを備えた電力安定化システムにおいて、交流電力系統９の系統周波数の変動成分を補償する電力量に相当する周波数変動補償量Ｗｆ１と、設定された不感帯を系統周波数が逸脱した逸脱量を補償する電力量に相当する周波数逸脱補償量Ｗｆ２とを求め、これらを加算した周波数補償量Ｗｆに応じて、電力変換器２１による交流電力系統９と電力貯蔵装置２０との間での電力変換動作を制御することによって、補償不足や過補償になることなく、系統周波数の変動を抑制することができる。その結果、周波数変動を確実に目標範囲内に収めることができるとともに、充放電や電力変換に伴う電力の損失を抑えることができる。
【００８０】
また、前述したように、制御装置１０ｂを備えた電力安定化システムにおいて、交流電力系統９の電力潮流の変動成分を補償する電力量に相当する電力潮流変動補償量Ｗｐ１と、設定された不感帯を電力潮流が逸脱した逸脱量を補償する電力量に相当する電力潮流逸脱補償量Ｗｐ２とを求め、これらを加算した電力潮流補償量Ｗｐに応じて、電力変換器２１の電力変換動作を制御することによって、補償不足や過補償になることなく、電力潮流の変動を抑制することができ、その結果、系統周波数の変動を抑制することができる。
【００８１】
また、制御装置１０ｃを備えた電力安定化システムにおいて、周波数補償量Ｗｆを求める構成と電力潮流補償量Ｗｐを求める構成との両方を備えることによって、これらの何れか一方を選択した制御指令値Ｗ０に応じて電力変換器２１を制御したり、これらに対して演算を行って算出した制御指令値Ｗ０に応じて電力変換器２１を制御したりすることができる。
【００８２】
また、図１５に示した制御装置を備えた電力安定化システムにおいて、不感帯を逸脱した逸脱回数ＣＮに応じて変動補償制御の比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを設定することによって、頻繁に不感帯を逸脱するような時間帯などに、比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを変更して変動補償制御の補償量を調整することができる。
【００８３】
また、図１７に示した制御装置を備えた電力安定化システムにおいて、不感帯を逸脱した逸脱時間Ｔに応じて変動補償制御の比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを設定することによって、頻繁に不感帯を逸脱するような時間帯などに、比例ゲインＫｆｆまたはＫｆｐを変更して変動補償制御の補償量を調整することができる。
【００８４】
また、図１９に示した制御装置を備えた電力安定化システムにおいて、交流電力系統９の系統情報に応じて、変動補償制御および／または不感帯制御の制御定数を変更することによって、交流電力系統９の周波数特性に応じて、変動補償制御および／または不感帯制御の補償量を調整することができる。
【００８５】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１          電力安定化システム
５          太陽光発電所
６          風力発電所
７          発電所
８          需要家負荷
９          交流電力系統
１０（１０ａ〜１０ｃ）  制御装置
１５        計器用変圧器
２０        電力貯蔵装置（蓄電池）
５０        太陽電池モジュール
６０        風力発電機
７０        ディーゼル発電機群
２１、５１、６１  電力変換器
２２、５２、７２、８２  （電力用）変圧器
１０１      状態監視部
１１１      周波数検出部
１１２      周波数変動補償演算部
１１３      周波数逸脱補償演算部
１１４      周波数補償演算部（加算部）
１２１      電力潮流検出部
１２２      電力潮流変動補償演算部
１２３      電力潮流逸脱補償演算部
１２４      電力潮流補償演算部
１３４      指令値生成部
１１５、１２５、１３５  電力変換器制御部
１０１１    系統周波数特性推定部
１０１２    制御定数選択テーブル
１１２１、１２２１  ハイパスフィルタ
１１２３、１２２３  位相補償部
１１３１、１２３１  不感帯制御部
１１２２、１１３２、１２２２、１２３２  比例ゲイン
１１４１、１２４１  逸脱回数カウント部
１１４２、１２４２  逸脱時間計測部
１１４３、１１４４、１２４３、１２４４  比例ゲイン設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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