(57)【要約】【課題】分散電源に接続された電力系統に蓄電装置を有する系統安定化装置を設け、電力系統に配設された変流器の検出信号に基づいて系統安定化装置の蓄電装置、電力変換器を介して電力系統の潮流の変動分を補償するものにおいては、その応答制御の高速化が要求される。【解決手段】変流器近辺の２次側に、検出された商用周波数の交流信号をそのまま入力して４〜２０mAに変換できる超高速演算の入力変換器を設置する。また、系統安定化装置の制御部に移動平均処理部を設け、入力変換器の出力信号に重畳したノイズをこの移動平均処理部にて除去することにより、設置場所の制約を受けることなく系統安定化装置の有する高速充放電という特性を維持する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散電源に接続された電力系統に蓄電装置を有する系統安定化装置を設け、電力系統に配設された変流器の検出信号に基づいて系統安定化装置の蓄電装置、電力変換器を介して電力系統の潮流の変動分を補償する電力安定化装置において、
前記変流器近辺の２次側に、検出された商用周波数の交流信号をそのまま入力して４〜２０mAの直流信号に変換できる超高速演算の入力変換器を接続し、この入力変換器により変換された直流信号を前記系統安定化装置の制御部に設けられた移動平均処理部に出力するよう構成したことを特徴とした電力安定化装置。
【請求項２】
前記蓄電装置は、電気二重層キャパシタよりなることを特徴とした請求項１記載の電力安定化装置。
【請求項３】
前記系統安定化装置の制御部は、有効・無効電流算出部と前記移動平均処理部及び電力変換器の制御信号を生成する制御演算部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の電力安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源を接続する電力系統の電力安定化装置に係り、特に潮流変動補償制御又はＣＶＣＦ（定電圧定周波）制御のための高速充放電を行う系統安定化装置の電流検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力の自由化に伴って、配電系統への分散電源の導入が進んでいる。その中でも、複数の分散電源を導入し、既存の電力会社による電力系統から独立して運転を行う小規模な電力系統の構築が注目されている。分散電源による小規模電力系統では、系統連系時には連系点の潮流を一定に保ち、自立時には自立範囲内に電力を安定供給するよう負荷追従制御が実行される。また、電力系統には、負荷が急激に変動した場合等の電力変動対策として、電力貯蔵装置を有する系統安定化装置が接続される。
【０００３】
このようなシステムとしては、特許文献１のようなものが公知となっている。この特許文献１のものは、受変電設備と自家発電設備との連系により電力需要を賄いつつ負荷変動を監視し、負荷変動時には変動量に対応しながら制御するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００５−１６０２８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３は分散電源を導入した電力系統の部分図を示したもので、電力系統に接続される系統安定化装置１０は、系統の電力変動に応じて高速に充放電を行ない、急峻な電力変動を補償するものであるため、制御遅れが生じないことが要望される。そのために、系統安定化装置１０の電流検出系としては図３で示すように変流器ＣＴの２次側の信号を直接取り込む方法が最も高速となり、望ましい方法である。
【０００５】
しかし、ＣＴの２次側開放による高電圧発生の危険性の観点から、ＣＴ２次側の信号線を長距離引き回すことは望ましくない。このため、ＣＴ２次側の信号を直接取り込む場合には、需要家高圧受電盤２０と接近させて系統安定化装置１０を設置しなければならないという制約を受ける。
【０００６】
また、変流器ＣＴの近くに系統安定化装置１０の設置スペースが確保できず、両者間の距離が長くなる場合には、危険性の観点でＣＴ２次側信号線の長距離引き回しが不可能なことから、図４で示すように、変成器ＰＴとＣＴの２次側にトランスデューサＴＲＤ−１，ＴＲＤ−２を配設し、４〜２０ｍＡの直流信号に変換して系統安定化装置１０に出力することが考えられる。その際、トランスデューサＴＲＤ−１で有効電力Ｐを演算し、トランスデューサＴＲＤ−２で無効電力Ｑを演算して４〜２０ｍＡの直流信号に変換することになる。
【０００７】
図５はトランスデューサＴＲＤ−１の構成図を示したもので、トランスデューサＴＲＤ−１に入力された電圧信号Ｖと電流信号Ｉは入力部２１を介してＰ演算部２２で有効電力Ｐの演算が実行され、信号変換部２３により４〜２０ｍＡの所定値に変換された後に出力部２４を通って系統安定化装置１０に出力されるため、４０ｍｓ程度の応答時間を要する。従来から存在するトランスデューサで有効電流や無効電流を信号変換すると、各々の実行値となる信号を出力するため、有効電流や無効電流の瞬時値出力ができず、系統安定化装置１０は高速に充放電することができない。
【０００８】
系統安定化装置１０側では、その制御部において有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧信号Ｖから有効・無効電流演算が実行されて系統安定化装置内の電力変換器の制御信号が生成される。
なお、トランスデューサＴＲＤ−２では５００ｍｓ程度の応答時間を要する。したがって、このトランスデューサＴＲＤの応答遅れによって系統安定化装置１０が持つ高速充放電機能の性能が十分に発揮できない問題を有している。
【０００９】
本発明が目的とするところは、トランスデューサを設置しても高速充放電機能を十分に発揮できる電力安定化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、分散電源に接続された電力系統に蓄電装置を有する系統安定化装置を設け、電力系統に配設された変流器の検出信号に基づいて系統安定化装置の蓄電装置、電力変換器を介して電力系統の潮流の変動分を補償する電力安定化装置において、
前記変流器近辺の２次側に、検出された商用周波数の交流信号をそのまま入力して４〜２０mAの直流信号に変換できる超高速演算の入力変換器を接続し、この入力変換器により変換された直流信号を前記系統安定化装置の制御部に設けられた移動平均処理部に出力するよう構成したことを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明の蓄電装置は、電気二重層キャパシタよりなることを特徴としたものである。
【００１２】
さらに本発明は、系統安定化装置の制御部は、有効・無効電流算出部と前記移動平均処理部及び電力変換器の制御信号を生成する制御演算部を備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のとおり、本発明によれば、変流器の近辺に設置され、変流器が検出した商用周波数の交流信号をそのまま入力して４〜２０mAに変換する超高速演算の入力変換器を接続し、この変換器による変換信号を系統安定化装置に出力するよう構成したことにより、系統安定化装置の有する高速充放電という特性を損なうことなく、且つ設置場所の制約を受けることがなくなるものである。
また、超高速演算の入力変換器を採用することによってノイズが重畳するという問題に対しては、系統安定化装置に設置した移動平均処理部を設けたことにより、装置性能の低下を解消して超高速演算の入力変換器の採用を可能としたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施例を示す構成図で、需要家高圧受電盤２０に配設する変換器として商用周波数の交流信号をそのまま入力して４〜２０mAに変換できる信号変換部を有する超高速演算の入力変換器２１，２２が採用される。系統安定化装置１０は、電気二重層キャパシタのような蓄電装置１と、この蓄電装置１に接続された三相インバータからなる電力変換器２、連系変圧器３、連系リアクトル４、キャリアリプル除去用コンデンサ５及び制御部６等を有している。
【００１５】
図２は制御部６の構成図を示したもので、入力変換器２１，２２により４〜２０mAに変換された電流信号は、入力部６１を介して有効・無効電流算出部６２にて有効・無効電流が算出され、移動平均処理部６３に出力される。移動平均処理部６３では、例えば、電力系統周波数の半周期分（商用周波数が５０Ｈｚであれば１０ｍｓ）のデータの移動平均をとることによってノイズ除去を実行する。ノイズ除去後のデータをもとに、制御演算部６４は電力変換器２を介して蓄電装置１を充放電するための制御信号の演算が行われる。
【００１６】
図１において、電力系統との連系運転時における系統安定化装置１０は、連系点潮流の変動補償を行う潮流変動補償制御が用いられる。この制御では、連系点の潮流変動分を求め、系統安定化装置１０はその電力変換器２の動作に基づいて変動分を補償するような出力を行う。
【００１７】
電力系統から独立した自立運転時には、系統安定化装置１０は負荷電力の変動補償を行う潮流変動補償制御と系統の電圧、周波数を一定にするＣＶＣＦ制御のどちらかを選択した制御を行う。自立運転制御での制御部６は、有効・無効電流算出部６２において負荷電流から負荷の有効、無効電流を演算して負荷電力の変動分を求め、系統安定化装置１０が変動分を補償するような制御信号を生成する。
【００１８】
一般に、需要家高圧受電盤２０に配設される入力変換器(トランスデューサを含む)としては、絶縁を確保しながら、遅れなく伝送するという２点を両立する手法が必要となる。絶縁が確保できれば、自ずと信号線を長距離引くことが可能となるが、この絶縁を確保するためには、トランスデューサに代表されるような変換器を採用することが考えられる。また、遅れなく伝送するためには、変換器内部での応答速度が非常に高速なものが必要になる。系統安定化装置用の変換器としては、この両者を実現するために応答速度が３０μｓ程度の変換器が望ましい。
【００１９】
図１で示す超高速直流入力変換器２１，２２は、その要求を満たすものである。そのため、この変換器２１、２２は、変流器ＣＴの２次側絶縁を確保するために、有効電力Ｐ、無効電力Ｑを演算するトランスデューサではなく、有効電力Ｐ、無効電力Ｑを演算せずに変流器ＣＴの検出信号に基づく商用周波数の交流信号をそのまま入力して４〜２０mAに変換して系統安定化装置１０に伝送することにより、３０μｓ程度の応答速度での伝送を可能としている。
【００２０】
なお、入力変換器２１，２２が超高速演算に基づくためにノイズを減衰することができない。このことは、入力変換器２１，２２から出力された交流信号を検証したことによりノイズが重畳されていることが確認された。このノイズにより、系統安定化装置１０の出力値も不正確となって装置自体の性能低下につながる虞れが生じる。本発明では、その対策として制御部６に移動平均処理部６３を設け、
データの移動平均をとることによってノイズ除去が実行される。
【００２１】
したがって、本発明によれば、設置場所の制約を受けることなく系統安定化装置の有する高速充放電という特性を維持することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に使用される制御部の構成図。
【図３】変流器の２次側電流を直接取り込む場合の従来の構成図。
【図４】トランスデューサ（入力変換器）を用いた場合の構成図。
【図５】従来のトランスデューサの構成図。
【符号の説明】
【００２３】
１…  蓄電装置（電気二重層キャパシタ）
２…  電力変換器
３…  連系変圧器
４…  連系リアクトル
５…  コンデンサ
６…  制御部
１０…  系統安定化装置
２０…  需要家高圧受電盤
６１…  入力部
６２…  有効・無効電流算出部
６３…  移動平均処理部
６４…  制御演算部
【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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