(57)【要約】      （修正有）【課題】定格運転中もガバナフリー制御を行い、短期的な電力変動を抑制できる分散電源装置。【解決手段】系統連系した発電機と、発電機の電力を検出する電力検出部と、所定電力から電力検出部で検出した電力を減算したものを入力として速度指令操作量１を求める電力コントローラと、周波数偏差を検出する周波数偏差検出部と、リミッタ回路からの電力操作量より速度指令操作量２を求める速度指令演算部と、前記速度指令操作量２と前記速度指令操作量１を加算して原動機の回転速度を制御するガバナ速度制御部を備え、リミッタ回路は、正の周波数偏差の場合は負の電力操作量を出力し、負の周波数偏差の場合は正の電力操作量を出力し、さらに電力操作量を発電機の出力余力以上にならないように制限をかけるので、定格運転中でもガバナフリー制御を行うことができ、アンシラリーサービスの負担を軽減可能な系統連系をする分散電源装置が提供できる。【選択図】図１
2006149150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変電所と配電線を介して系統連系した発電機と、前記発電機を駆動する原動機と、前記発電機の電力を検出する電力検出部と、あらかじめ設定された所望の電力から前記電力検出部で検出した電力を減算したものを入力として速度指令操作量１を求める電力コントローラと、系統の周波数を検出する周波数検出部と、前記周波数検出部にて検出した周波数からその周波数を移動平均処理したものを減算して周波数偏差を検出する周波数偏差検出部と、前記周波数偏差検出部の周波数偏差を入力とし電力操作量を出力するリミッタ回路と、前記リミッタ回路からの電力操作量より速度指令操作量２を求める速度指令演算部と、前記速度指令演算部にて求めた速度指令操作量２と前記電力コントローラで求めた速度指令操作量１を加算して前記原動機の回転速度を制御するガバナ速度制御部を具備し、前記リミッタ回路は、正の周波数偏差が入力された場合は負の電力操作量を出力し、負の周波数偏差が入力された場合は正の電力操作量を出力し、さらに電力操作量を前記発電機の出力余力以上にならないように制限をかけることを特徴とする系統連系をする分散電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の系統連系をする分散電源装置において、前記周波数偏差検出部は、前記周波数検出部にて検出した周波数をハイパスフィルタのみを介し周波数偏差を検出することを特徴とする系統連系をする分散電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の系統連系をする分散電源装置において、前記リミッタ回路の出力である電力操作量とあらかじめ設定された所望の電力を加算し、さらに前記電力検出部で検出した電力を減算したものを前記電力コントローラに入力し、速度指令操作量１を求めることを特徴とする系統連系をする分散電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系する分散電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分散電源装置を、図６の構成図を参照して説明する。
図６において、１７は分散電源装置であり、配電線５を介し変電所４と系統連系を行う。電力検出部６は発電機１０の出力電力を検出する。電力コントローラ７は、あらかじめ設定された所望の電力（Ｐ*）から検出した電力（Ｐ）を減算したものを入力として速度指令操作量１（ΔＮ１）を求める。ガバナ速度指令制御部８は、指令として速度指令操作量１（ΔＮ１）を受け取り原動機９の回転速度を制御する。
【０００３】
近年、分散電源装置１７のような分散電源装置を系統に連系する事例が増加している。これに対して、電力会社は、電力系統の安定及び電力品質の維持のため行っているアンシラリーサービスにかかる代価を分散電源装置設置者に対し求めている。現在、分散電源装置設置者は特別高圧電線路に接続する場合は、アンシラリーサービス料金を電力会社に支払わなければならない。さらに、平成１７年からは、高圧電線路に接続する場合にもその対象となる。
【０００４】
このような背景により、分散電源設置者側でも電力会社が行っているアンシラリーサービスの負担を軽減し系統の安定及び電力品質の維持に寄与する必要性が出てきた。
なお、分散電源装置に関する文献としては、例えば以下に示す特許文献がある。
【特許文献１】特開２００１−９５１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は系統の電力変動のイメージ図であり、横軸が時間、縦軸が系統の負荷電力を示している。またΔｔは数十秒の短い周期を示す。この短い周期の負荷電力の変動により発生する系統の周波数変動を、発電機１０の電力を調整することで抑制したい。
【０００６】
しかしながら、発電機１０は、ロードリミット運転をしており、定格出力で運転している。ロードリミット運転は、図８のドループ特性において黒丸の箇所にて動作させることである。同図において、横軸が電力、縦軸が周波数を示している。○印方向には電力を変動（低下）させることができても、×方向には電力を変動（上昇）させることができない。したがって、定格電力（Ｐ0）よりも電力を上昇させないロードリミット運転の場合、発電機１０から所望の電力を得ることができない。
【０００７】
本発明は、上記情況に対処するためになされたもので、その課題は定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動の系統への影響を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる分散電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、変電所と配電線を介して系統連系した発電機と、前記発電機を駆動する原動機と、前記発電機の電力を検出する電力検出部と、あらかじめ設定された所望の電力から前記電力検出部で検出した電力を減算したものを入力として速度指令操作量１を求める電力コントローラと、系統の周波数を検出する周波数検出部と、前記周波数検出部にて検出した周波数からその周波数を移動平均処理したものを減算して周波数偏差を検出する周波数偏差検出部と、前記周波数偏差検出部の周波数偏差を入力とし、電力操作量を出力するリミッタ回路と、前記リミッタ回路からの電力操作量より速度指令操作量２を求める速度指令演算部と、前記速度指令演算部にて求めた速度指令操作量２と前記電力コントローラで求めた速度指令操作量１を加算して前記原動機の回転速度を制御するガバナ速度制御部を具備し、前記リミッタ回路は、正の周波数偏差が入力された場合は負の電力操作量を出力し、負の周波数偏差が入力された場合は正の電力操作量を出力し、さらに電力操作量を前記発電機の出力余力以上にならないように制限をかけることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の系統連系をする分散電源装置において、
前記周波数偏差検出部は、前記周波数検出部にて検出した周波数をハイパスフィルタのみを介し周波数偏差を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１ないし２に記載の系統連系をする分散電源装置において、
前記リミッタ回路の出力である電力操作量とあらかじめ設定された所望の電力を加算し、さらに前記電力検出部で検出した電力を減算したものを前記電力コントローラに入力し、速度指令操作量１を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分散電源装置によると、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減可能な系統連系をする分散電源装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施形態を図を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の構成図であり、既に説明した図６の従来例と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００１３】
図１において、図６に示した従来の分散電源装置と異なる構成は、系統の周波数を検出する周波数検出部１１と、その周波数（ｆ）からその周波数（ｆ）を移動平均処理部１２１にて移動平均処理したものを減算器１２３にて減算して周波数偏差（Δｆ）を検出する周波数偏差検出部１２と、周波数偏差（Δｆ）より電力操作量（ΔＰ）を出力するリミッタ回路１３と、電力操作量（ΔＰ）より速度指令操作量２（ΔＮ２）を求める速度指令演算部１４と、速度指令操作量２（ΔＮ２）と速度指令操作量１（ΔＮ１）を加算する加算器１５とを備えた点にある。
【００１４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
周波数検出部１１が系統の周波数を検出し、周波数偏差検出部１２が系統の周波数（ｆ）からその周波数（ｆ）を移動平均処理部１２１にて移動平均処理したものを減算して周波数偏差（Δｆ）を検出する。リミッタ回路１３は、周波数偏差（Δｆ）より電力操作量（ΔＰ）を出力し、速度指令演算部１４において、速度指令操作量２（ΔＮ２）を求める。
【００１５】
以下にリミッタ回路１３と速度指令演算部１４の動作及び演算式を示す。
図２は第１，２，３の実施形態におけるドループ特性の例を表す図である。一般的に発電機は定格電力（Ｐ0）よりも数％の余力がある。その余力分を利用してガバナフリー制御を行う。図２において、定格電力をＰ0とし、余力をｘ％と仮定すると、電力はＰ0＋ｘＰ0／100まで変化させることができる。また、最大周波数をｆm、定格周波数をｆ0とすると、ガバナフリー制御時の周波数偏差Δｆと電力操作量ΔＰの関係式は(1)式となる。
【数１】
2006149150.tif 000003
【００１６】
これらのことから図１のリミッタ回路１３は図３の特性をとるように設計する。
【数２】
2006149150.tif 000004
【００１７】
また、一般的に周波数ｆと回転数Ｎの関係式は、ｐを発電機１０の極数とすると以下のように表すことができる。
【数３】
2006149150.tif 000005
【００１８】
(1)式と(2)式より電力操作量ΔＰと速度指令操作量２（ΔＮ２）の関係式は
【数４】
2006149150.tif 000006
上記(3)式となる。そして、速度指令演算部１４にて(3)式の演算を行う。その後、加算器１５にて、速度指令操作量１（ΔＮ１）と速度指令操作量２（ΔＮ２）の加算を行い、ガバナ速度制御部８の指令とする。
【００１９】
以上述べたように、本実施形態による分散電源装置では、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる。
【００２０】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００２１】
図４において、図１に示した第１実施形態の構成図と異なる構成は、周波数偏差検出部１２において、周波数検出部１１にて検出した周波数（ｆ）からその周波数（ｆ）を移動平均処理部１２１にて移動平均処理したものを減算器１２３にて減算して周波数偏差（Δｆ）を検出する代りに、本実施形態では周波数検出部１１にて検出した周波数（ｆ）をハイパスフィルタ１２２のみを介し周波数偏差を検出するようにした点である。
【００２２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
周波数検出部１１が系統の周波数を検出し、周波数偏差検出部１２において、周波数検出部１１にて検出した周波数（ｆ）をハイパスフィルタ１２２を介し周波数偏差（Δｆ）を検出する。なお、ハイパスフィルタ１２２は、図７に示すような数十秒程度の短い周期の変動のみを検出するように選定する。
【００２３】
リミッタ回路１３は、周波数偏差（Δｆ）より電力操作量（ΔＰ）を出力し、速度指令演算部１４において、速度指令操作量２（ΔＮ２）を求める。そして、速度指令演算部１４にて(3)式の演算を行う。その後、加算器１５にて、速度指令操作量１（ΔＮ１）と速度指令操作量２（ΔＮ２）の加算を行い、ガバナ速度制御部８の指令とする。
【００２４】
以上述べたように、本実施形態による分散電源装置では、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる。
【００２５】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態の構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００２６】
図５において、図１に示した第１実施形態と異なる構成は、リミッタ回路１３からの電力操作量Ｐより速度指令操作量２（ΔＮ２）を求める速度指令演算部１４を取り除き、本実施形態ではリミッタ回路１３の出力である電力操作量Ｐを加算器１６に入力として加えるようにした点である。
【００２７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
周波数検出部１１が系統の周波数を検出し、周波数偏差検出部１２において、周波数検出部１１にて検出した周波数（ｆ）より周波数偏差（Δｆ）を検出する。リミッタ回路１３は、周波数偏差（Δｆ）より電力操作量（ΔＰ）を出力し、加算器１６は、リミッタ回路１３の出力である電力操作量（ΔＰ）とあらかじめ設定された所望の電力（Ｐ*）を加算し、さらに電力検出部６で検出した電力（Ｐ）を減算する。電力コントローラ７は、加算器１６の出力より速度指令操作量１（ΔＮ１）を求め、ガバナ速度制御部８の指令とする。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態による分散電源装置では、定格運転中においてもガバナフリー制御を行うことができ、短期的な電力変動を抑制することで、電力会社が行っている系統の安定、及び電力品質の維持に寄与し、アンシラリーサービスの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態の構成図。
【図２】本発明の実施形態におけるドループ特性を表す図。
【図３】本発明の実施形態におけるリミッタ回路の詳細図。
【図４】本発明の第２実施形態の構成図。
【図５】本発明の第３実施形態の構成図。
【図６】従来の分散電源装置の構成図。
【図７】系統の電力変動のイメージ図。
【図８】従来の分散電源装置におけるドループ特性を表す図。
【符号の説明】
【００３０】
１…系統電源、２…変圧器、３…遮断器、４…変電所、５…配電線、６…電力検出部、７…電力コントローラ、８…ガバナ速度制御部、９…原動機、１０…発電機、１１…周波数検出部、１２…周波数偏差検出部、１３…リミッタ回路、１４…速度指令演算部、１５，１６…加算器、１７…分散電源装置、１２１…移動平均処理部、１２２…ハイパスフィルタ、１２３…減算器、ｆ…周波数、Δｆ…周波数偏差、ｆm…最大周波数、ｆ0…定格周波数、Ｐ…電力、Ｐ*…あらかじめ設定された所望の電力、ΔＰ…電力操作量、Ｐ0…定格電力、ΔＮ１…速度指令操作量１、ΔＮ２…速度指令操作量２。
【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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