(57)【要約】【課題】３相系統に連系する回路において、いかなる電圧低下時の事故様相においても残電圧を推定する。【解決手段】位相同期回路１１により三相系統の線間電圧ＶRS，ＶSTに基づいて正相位相θPOSと逆相位相θnegを計算する。ＤＱ変換部１２ａ，１２ｂにおいて線間電圧ＶRS，ＶSTを正相位相θPOSと逆相位相θnegより回転座標変換して正相Ｄ軸成分ＶPOSD，正相Ｑ軸成分ＶPOSQ，逆相Ｄ軸成分ＶNEGD，逆相Ｑ軸成分ＶNEGQを計算する。絶対値演算部１３ａ，１３ｂにより正相Ｄ軸成分ＶPOSD，正相Ｑ軸成分ＶPOSQに基づき正相成分絶対値ＶＰＯＳを計算し逆相Ｄ軸成分ＶNEGD，逆相Ｑ軸成分ＶNEGQに基づき逆相成分絶対値ＶNEGを計算する。差分器１４により正相成分絶対値ＶPOSと逆相成分絶対値ＶNEGとの差から電圧低下時の事故様相によらない残電圧である非対称残電圧ＶDIPAを計算する。【選択図】図１
2015210136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相系統の線間電圧に基づいて正相位相と逆相位相を計算する位相同期回路と、
線間電圧を正相位相と逆相位相により回転座標変換して正相Ｄ軸成分，正相Ｑ軸成分，逆相Ｄ軸成分，逆相Ｑ軸成分を計算するＤＱ変換部と、
正相Ｄ軸成分，正相Ｑ軸成分，逆相Ｄ軸成分，逆相Ｑ軸成分をそれぞれローパスフィルタ処理により干渉成分を除去するローパスフィルタと、
前記干渉成分を除去した正相Ｄ軸成分，正相Ｑ軸成分に基づいて正相成分絶対値を計算し、前記干渉成分を除去した逆相Ｄ軸成分，逆相Ｑ軸成分に基づいて逆相成分絶対値を計算する絶対値演算部と、
正相成分絶対値と逆相成分絶対値との差から電圧低下時の事故様相によらない残電圧である非対称残電圧を計算する差分器と、を備えたことを特徴とする残電圧演算回路。
【請求項２】
前記正相成分絶対値と前記逆相成分絶対値の和から電圧低下時の事故様相が３相短絡時の残電圧である対称残電圧を計算する加算器を備えたことを特徴とする請求項１記載の残電圧演算回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２の残電圧演算回路で算出された前記非対称残電圧または前記対称残電圧の少なくとも何れか一方を用いることにより、系統の停電状態を判定することを特徴とする停電判定回路。
【請求項４】
請求項１〜３のうち何れか１項に記載の回路を備えた系統連系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相系統に連系する回路において、三相短絡や二相短絡などの事故様相によらず、残電圧を推定することができる残電圧演算回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に停電判定回路を有する系統連系装置１のブロック図を示す。図８において、２は系統、３は交流／直流電力変換を行う逆変換器、４は太陽電池などの直流電源を表す。
【０００３】
図８は、３相の相電圧ＶR，ＶS，ＶTを連系トランス５ａ，５ｂにより線間電圧ＶRS，ＶSTに変換する。この線間電圧ＶRS，ＶSTをＡＤ変換器６ａ，６ｂによりデジタル信号に変換後、線間電圧演算部７において線間電圧ＶRS，ＶSTから線間電圧ＶTRを計算する。実効値演算部８ａ，８ｂ，８ｃにより３つの線間電圧ＶRS，ＶST，ＶTRそれぞれに対して実効値演算を行い、比較器９ａ，９ｂ，９ｃによりその実効値と闘値電圧とを比較する。ＯＲ回路１０において、その比較結果の論理和を電圧低下状態の判定結果として逆変換器３を停止する停止信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５６９８６号公報
【特許文献２】特開平４−９５７７５号公報
【特許文献３】特開平６−２４５３８３号公報
【特許文献４】特開平１０−１５５２７６号公報
【特許文献５】特開２０１２−２５２４４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＪＥＡＣ９７０１−２０１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
系統連系規定（ＪＥＡＣ９７０１−２０１２）などに規定される運転継続（Ｆａｕｌｔ  Ｒｉｄｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）要件（以下、ＦＲＴ要件と称する）において、三相短絡時や二相短絡時における運転の継続性が求められている。これらの系統事故における様相の１例として、残電圧２０％における三相短絡、二相短絡における電圧のベクトル図を図９に示す。ここで、残電圧は正常時に対する事故発生時の電圧比率を示す。
【０００７】
図９において、（ａ）が三相短絡時の電圧ベクトル図、（ｂ）と（ｃ）は系統２で二相短絡事故が発生した場合の電圧ベクトル図である。図９の実線に、系統事故発生後の線間電圧ベクトルを示す。
【０００８】
事故後の線間電圧ベクトルの大きさは、系統のインピーダンスおよび連系トランス５ａ，５ｂの構成に依存する。上位系統で二相短絡事故が発生し、その時に事故点と系統連系装置１の受電点で連系トランス５ａ，５ｂの結線による位相のずれがない場合は（ｂ）の線間電圧ベクトルとなる。連系トランス５ａ，５ｂの結線により位相が３０°ずれる場合は（ｃ）の線間電圧ベクトルとなる。（ａ）と（ｂ）に示す事故様相では、線間電圧実効値の最低値から残電圧の低下を推定することができる。しかし、（ｃ）の場合では、線間電圧実効値の最低値が（ａ）（ｂ）と比較して大きいため線間電圧実効値の最低値から残電圧の推定が困難であり、運転継続の判定や制御の切り替えなどを実施する場合に問題となる。
【０００９】
以上示したようなことから、３相系統に連系する回路において、いかなる電圧低下時の事故様相においても残電圧を推定することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、三相系統の線間電圧に基づいて正相位相と逆相位相を計算する位相同期回路と、線間電圧を正相位相と逆相位相により回転座標変換して正相Ｄ軸成分，正相Ｑ軸成分，逆相Ｄ軸成分，逆相Ｑ軸成分を計算するＤＱ変換部と、正相Ｄ軸成分，正相Ｑ軸成分，逆相Ｄ軸成分，逆相Ｑ軸成分をそれぞれローパスフィルタ処理により干渉成分を除去するローパスフィルタと、前記干渉成分を除去した正相Ｄ軸成分，正相Ｑ軸成分に基づいて正相成分絶対値を計算し、前記干渉成分を除去した逆相Ｄ軸成分，逆相Ｑ軸成分に基づいて逆相成分絶対値を計算する絶対値演算部と、正相成分絶対値と逆相成分絶対値との差から電圧低下時の事故様相によらない残電圧である非対称残電圧を計算する差分器と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、その一態様として、前記正相成分絶対値と逆相成分絶対値の和から電圧低下時の事故様相が３相短絡時の残電圧である対称残電圧を計算する加算器を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記非対称残電圧または前記対称残電圧により系統の停電状態を判定してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、３相系統に連系する回路において、いかなる電圧低下時の事故様相においても残電圧を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１における残電圧演算回路を示すブロック図。
【図２】非対称残電圧と対称残電圧を示す電圧ベクトル図。
【図３】実施形態２における非対称／対称残電圧演算回路を示すブロック図。
【図４】定常状態における残電圧を示すタイムチャート。
【図５】３相短絡時における残電圧を示すタイムチャート。
【図６】２相短絡時（連系トランス：Ｙ／Ｙ結線）における残電圧を示すタイムチャート。
【図７】２相短絡時における（連系トランス：Ｙ／Δ結線）における残電圧を示すタイムチャート。
【図８】停電判定回路を有する系統連系装置を示すブロック図。
【図９】電圧低下時の電圧ベクトル図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、３相系統に連系する回路において、いかなる電圧低下時の事故様相においても残電圧を推定するための回路方式を提供するものである。
【００１６】
先に説明したとおり、線間電圧それぞれに対して電圧低下量の判定を行うと、事故様相によっては残電圧を推定することが困難である。そのため、電圧低下量を座標変換処理により一括で処理する方法により電圧低下量を推定する。
【００１７】
以下、本発明に係る残電圧演算回路における実施形態１〜２を図３〜図９に基づいて詳述する。
【００１８】
［実施形態１］ 
図１は、実施形態１における残電圧演算回路を示すブロック図である。
【００１９】
本実施形態１における残電圧演算回路は、図８に示す停電判定回路と線間電圧ＶRS，ＶSTをＡＤ変換器６ａ，６ｂによって取り込むまでは同一だが、それ以降の処理が異なる。
【００２０】
まず、図１に示すように、線間電圧ＶRS，ＶSTより位相同期回路１１により正相位相θpos（＝１次の位相成分）と逆相位相θneg（＝−１次の位相成分)を求める。次に、ＤＱ変換部１２ａ，１２ｂにおいて、これらの正相位相θpos，逆相位相θnegにより線間電圧ＶRS，ＶSTをＤＱ変換し、正相Ｄ軸成分ＶPOSD、正相Ｑ軸成分ＶPOSQ、逆相Ｄ軸成分VNEGD，逆相Ｑ軸成分ＶNEGQを求める。
【００２１】
正相Ｄ軸成分ＶPOSD，正相Ｑ軸成分ＶPOSQには逆相成分が、逆相Ｄ軸成分ＶNEGD，逆相Ｑ軸成分ＶNEGQには正相成分がそれぞれ２次高調波成分として重畳されているため、ローパスフィルタＬＰＦａ，ＬＰＦｂ、ＬＰＦｃ，ＬＰＦｄにより、ＬＰＦ処理（周期移動平均処理：特許文献５や、その他２次高調波成分を除去可能な処理）し、これを除去する。以上の技術は、特許文献１に開示されている。
【００２２】
次に、絶対値演算部１３ａ，１３ｂにおいて、正相と逆相それぞれのＤＱ軸成分の絶対値を演算することにより、正相成分絶対値ＶPOSと逆相成分絶対値ＶNEGを計算する。
【００２３】
この正相成分絶対値ＶPOSと逆相成分絶対値ＶNEGの差分を差分器１４において計算することにより、非対称残電圧ＶDIPAを計算することができる。この非対称残電圧ＶDIPAは系統事故の様相によらずに残電圧を計算することができるため、電圧判定が可能となり、ＦＲＴ要件などにおいてより適切な制御が可能となる。
【００２４】
以上示したように、本実施形態１によれば、３相の電力系統に連系する系統連系装置において、系統事故発生時の系統の残電圧と事故様相を推定することが可能となる。
【００２５】
また、停電回路において、この非対称残電圧ＶDIPAに基づいて、停電の判定を行うことも可能である。さらに、前記残電圧演算回路，停電判定回路を系統連系装置に適用可能である。
【００２６】
［実施形態２］
実施形態１において、非対称残電圧ＶDIPAを求める回路を示したが、非対称残電圧ＶDIPAは三相短絡と二相短絡いずれの事故様相においても残電圧を計算するため、例えば三相短絡時のみを検出したい場合などには別の方法を検討する必要がある。そこで、非対称成分によらず残電圧を計算する非対称残電圧ＶDIPAと３相対称で電圧が低下したときのみの残電圧の検出を目的として計算する対称残電圧ＶDIPBを図２に示すように電圧ベクトル図にて定義する。
【００２７】
図３に示すように、絶対値演算部１３ａ，１３ｂにおいて、正相成分絶対値ＶPOSと逆相成分絶対値ＶNEGを計算して、その差から非対称残電圧ＶDIPAを計算するところまでは実施形態１と同様である。本実施形態２では、加算器１５により、正相成分絶対値ＶPOSと逆相成分絶対値ＶNEGの和から対称残電圧ＶDIPBを計算している点が実施形態１と異なっている。
【００２８】
図２は、各事故様相における非対称残電圧ＶDIPAおよび対称残電圧ＶDIPBを示している。非対称残電圧ＶDIPAは何れのケースでも残電圧２０％を示す。対称残電圧ＶDIPBは、図２に示す事故様相において（ａ）の３相短絡ケースにおいてのみ残電圧２０％を示し、（ｂ）と（ｃ）の２相短絡においては残電圧１００％を示す。（ａ）の対称残電圧ＶDIPBと（ｂ）または（ｃ）の対称残電圧ＶDIPBは大きく異なるため、対称残電圧ＶDIPBを求めることによって、３相短絡状態のみを検出することができる。
【００２９】
また、三相短絡時は二相短絡時と比較して電圧の変化量が大きく、逆変換器３の損失の増大や連系トランス５ａ，５ｂの突入電流が大きくなるなどの問題がある。そのため、二相短絡時と比較してより素早く電圧低下を検出する必要がある。そこで、対称残電圧ＶDIPBを用いて電圧低下を検出することにより、３相短絡状態のみをより素早く検出することができる。
【００３０】
さらに、非対称残電圧ＶDIPAと対称残電圧ＶDIPBの比較により、電圧低下時の事故様相が三相短絡か二相短絡かを判定することが可能になり、事故様相による系統連系装置の制御の切り替えなどを実施することが可能になる。
【００３１】
以降の図４〜図７に定常状態、３相短絡時、２相短絡時（連系トランス：Ｙ結線），２相短絡時（連系トランス：Δ結線）における線間電圧ＶRS，ＶST，ＶTR，正相成分絶対値ＶPOS，逆相成分絶対値ＶNEG，非対称残電圧ＶDIPA，対称残電圧ＶDIPBの所定の条件におけるシミュレーション波形例を示す。
【００３２】
これらの波形例より、非対称残電圧ＶDIPAは図４の定常状態においては一定だが、図５，図６、図７における残電圧が２０％となる電圧低下時のいずれの状態でも２０％となることを確認できる。また、対称残電圧ＶDIPBでは図５の三相短絡時のみにおいて２０％となることを確認でき、三相短絡時のみの変化を確認できる。
【００３３】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００３４】
例えば、実施形態１，２では系統連系装置を例にとって説明したが、本発明は系統連系装置に限るものではない。三相信号において不平衡状態により制御を行う他の装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
５ａ，５ｂ…連系トランス
１１…位相同期回路
１２ａ，１２ｂ…ＤＱ変換部
１３ａ，１３ｂ…絶対値演算部
１４…差分器
１５…加算器
ＶR，ＶS，ＶT…相電圧
ＶRS，ＶST，ＶTR…線間電圧
θPOS，θneg…正相位相，逆相位相
ＶPOSD…正相Ｄ軸成分
ＶPOSQ…正相Ｑ軸成分
ＶNEGD…逆相Ｄ軸成分
ＶNEGQ…逆相Ｑ軸成分
ＶPOS…正相成分絶対値
ＶNEG…逆相成分絶対値
ＶDIPA…非対称残電圧
ＶDIPB…対称残電圧
【図１】
2015210136.tif 000003
【図２】
2015210136.tif 000004
【図３】
2015210136.tif 000005
【図４】
2015210136.tif 000006
【図５】
2015210136.tif 000007
【図６】
2015210136.tif 000008
【図７】
2015210136.tif 000009
【図８】
2015210136.tif 000010
【図９】
2015210136.tif 000011