JPH1169664A - 瞬低対策機能付き分散電源装置 - Google Patents
瞬低対策機能付き分散電源装置Info
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- JPH1169664A JPH1169664A JP9222737A JP22273797A JPH1169664A JP H1169664 A JPH1169664 A JP H1169664A JP 9222737 A JP9222737 A JP 9222737A JP 22273797 A JP22273797 A JP 22273797A JP H1169664 A JPH1169664 A JP H1169664A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for DC systems
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 商用電源系に、高速限流遮断装置３１を用い
て、コジェネシステム等の分散電源系を連系させるよう
にした分散電源装置において、装置コストおよび定常時
における損失を抑えつつ、故障時の瞬時電圧低下を抑制
する。 【解決手段】 前記高速限流遮断装置３１を、２つの交
流端子がそれぞれ系統に接続される単相整流回路４２
と、前記単相整流回路４２の直流端子間に接続される直
流リアクトル４３とを含んで構成し、商用電源系の故障
４９の発生時における母線３６の許容電圧低下率をＡと
し、分散電源系の等価インダクタンスをＬｓとすると
き、前記直流リアクトル４３のインダクタンスＬｄｃ
を、前記等価インダクタンスＬｓの（１−Ａ）／Ａ倍に
選ぶ。これによって、故障発生時の母線３６の電圧は、
系統電圧のＬｄｃ／（Ｌｄｃ＋Ｌｓ）倍となり、無停電
電源装置を用いることなく、所望とする範囲に電圧低下
を抑制することができる。
て、コジェネシステム等の分散電源系を連系させるよう
にした分散電源装置において、装置コストおよび定常時
における損失を抑えつつ、故障時の瞬時電圧低下を抑制
する。 【解決手段】 前記高速限流遮断装置３１を、２つの交
流端子がそれぞれ系統に接続される単相整流回路４２
と、前記単相整流回路４２の直流端子間に接続される直
流リアクトル４３とを含んで構成し、商用電源系の故障
４９の発生時における母線３６の許容電圧低下率をＡと
し、分散電源系の等価インダクタンスをＬｓとすると
き、前記直流リアクトル４３のインダクタンスＬｄｃ
を、前記等価インダクタンスＬｓの（１−Ａ）／Ａ倍に
選ぶ。これによって、故障発生時の母線３６の電圧は、
系統電圧のＬｄｃ／（Ｌｄｃ＋Ｌｓ）倍となり、無停電
電源装置を用いることなく、所望とする範囲に電圧低下
を抑制することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源系に連系
して運転され、後述するような各種の電源および重要負
荷を備える分散電源装置に関し、特に、連系にあたっ
て、瞬時電圧低下対策を施し、前記重要負荷を、停電に
止まらず、瞬時電圧低下からも保護するようにした分散
電源装置に関する。
して運転され、後述するような各種の電源および重要負
荷を備える分散電源装置に関し、特に、連系にあたっ
て、瞬時電圧低下対策を施し、前記重要負荷を、停電に
止まらず、瞬時電圧低下からも保護するようにした分散
電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来からの分散電源装置を説明
するための電力系統の単相結線図である。この分散電源
装置は、電源７として、いわゆる新エネルギ電源の一例
であるコジェネレーションシステムを構成するディーゼ
ル発電機やガス発電機などの自家発電装置を備えて構成
されており、電源２を備える商用電源系と交流で並列に
連系して運転される。
するための電力系統の単相結線図である。この分散電源
装置は、電源７として、いわゆる新エネルギ電源の一例
であるコジェネレーションシステムを構成するディーゼ
ル発電機やガス発電機などの自家発電装置を備えて構成
されており、電源２を備える商用電源系と交流で並列に
連系して運転される。
【０００３】商用電源系の電源２から需要家内に引込ま
れた商用電源線３は、受電母線４に接続される。この受
電母線４には、一般負荷に接続される多数の配電線５が
接続されている。また、分散電源系の母線６へは、電源
線１０を介して前記電源７が接続されるとともに、たと
えば自家発電容量の６０〜７０％を占める重要負荷への
配電線８が接続されている。前記受電母線４と母線６と
は、遮断器１によって相互に接続されている。
れた商用電源線３は、受電母線４に接続される。この受
電母線４には、一般負荷に接続される多数の配電線５が
接続されている。また、分散電源系の母線６へは、電源
線１０を介して前記電源７が接続されるとともに、たと
えば自家発電容量の６０〜７０％を占める重要負荷への
配電線８が接続されている。前記受電母線４と母線６と
は、遮断器１によって相互に接続されている。
【０００４】前記電源７にはまた、前記ディーゼル発電
機やガス発電機などの他に、２次電池、燃料電池、太陽
光発電システム、フライホイール、風力発電システムお
よびＵＰＳと称される無停電電源装置など、多種類の電
源を考えることができる。
機やガス発電機などの他に、２次電池、燃料電池、太陽
光発電システム、フライホイール、風力発電システムお
よびＵＰＳと称される無停電電源装置など、多種類の電
源を考えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような分散電源系
と商用電源系とを連系運転するにあたって、従来技術で
は、分散電源系に前記遮断器１が設置されている。ま
た、連系のガイドラインに従い、必要に応じて、リアク
トルなどの短絡電流対策が施されていることもある。し
かしながら、商用電源系に参照符９で示すような地絡や
相間短絡などの故障が発生すると、分散電源系から故障
電流が流れ、該分散電源系に電圧低下が発生する。
と商用電源系とを連系運転するにあたって、従来技術で
は、分散電源系に前記遮断器１が設置されている。ま
た、連系のガイドラインに従い、必要に応じて、リアク
トルなどの短絡電流対策が施されていることもある。し
かしながら、商用電源系に参照符９で示すような地絡や
相間短絡などの故障が発生すると、分散電源系から故障
電流が流れ、該分散電源系に電圧低下が発生する。
【０００６】このような故障の対策として、商用電源線
３の電圧を電圧変成器によって検出し、その検出結果か
ら不足電圧継電器によって電圧低下の可否を判定し、所
定の整定値以下の電圧低下が判定されると、前記遮断器
１の遮断駆動を行うように構成されている。また、連系
電流を電流変成器で検出し、その検出結果から過電流継
電器によって電流増加の可否を判定し、所定の整定値以
上の過電流が検出されると、前記遮断器１の遮断駆動を
行うように構成される場合等もある。
３の電圧を電圧変成器によって検出し、その検出結果か
ら不足電圧継電器によって電圧低下の可否を判定し、所
定の整定値以下の電圧低下が判定されると、前記遮断器
１の遮断駆動を行うように構成されている。また、連系
電流を電流変成器で検出し、その検出結果から過電流継
電器によって電流増加の可否を判定し、所定の整定値以
上の過電流が検出されると、前記遮断器１の遮断駆動を
行うように構成される場合等もある。
【０００７】しかしながら、遮断器１が開放するまでの
間（ＪＥＣ２３００規格では、２、３または５サイクル
の３種類）は、分散電源系の電圧が低下したままとなっ
てしまう。図５に、前記遮断器１として真空遮断器を用
いた場合の電圧低下の補償範囲と、負荷の動作補償範囲
とを示す。図５は、電圧低下率と電圧低下の継続時間と
に対して、各負荷毎に影響の現れる閾値を示すものであ
り、参照符α１は、前記真空遮断器による電圧低下の補
償範囲である。
間（ＪＥＣ２３００規格では、２、３または５サイクル
の３種類）は、分散電源系の電圧が低下したままとなっ
てしまう。図５に、前記遮断器１として真空遮断器を用
いた場合の電圧低下の補償範囲と、負荷の動作補償範囲
とを示す。図５は、電圧低下率と電圧低下の継続時間と
に対して、各負荷毎に影響の現れる閾値を示すものであ
り、参照符α１は、前記真空遮断器による電圧低下の補
償範囲である。
【０００８】この図５で示すように、配電線８に接続さ
れる負荷のほとんどはその補償範囲外となり、電圧低下
による影響が生じてしまう。すなわち、図４で示す分散
電源装置は、系統に分散電源を連系させることで、前記
重要負荷に対する停電対策は講じられているけれども、
瞬時電圧低下に対しては、何ら効果を期待することがで
きない。このため、従来から、参照符１２で示されるよ
うに、一部の最重要負荷には、無停電電源装置（ＵＰ
Ｓ）が介在されている。
れる負荷のほとんどはその補償範囲外となり、電圧低下
による影響が生じてしまう。すなわち、図４で示す分散
電源装置は、系統に分散電源を連系させることで、前記
重要負荷に対する停電対策は講じられているけれども、
瞬時電圧低下に対しては、何ら効果を期待することがで
きない。このため、従来から、参照符１２で示されるよ
うに、一部の最重要負荷には、無停電電源装置（ＵＰ
Ｓ）が介在されている。
【０００９】この無停電電源装置は、母線６からの電力
を、充電器によってＡＣ／ＤＣ変換および整流・平滑化
して蓄電器に蓄えておき、該蓄電器に蓄えられている電
力をＤＣ／ＡＣ変換して負荷へ出力する。したがって、
半導体スイッチング素子等を必要とし、高価であるとと
もに、常時、大きな変換ロスが発生するという問題があ
り、前記一部の最重要負荷に対して用いられる。したが
って、広範囲に用いられる電磁開閉器を有するほとんど
の負荷は、前記瞬時電圧低下に対して無防備のままであ
る。
を、充電器によってＡＣ／ＤＣ変換および整流・平滑化
して蓄電器に蓄えておき、該蓄電器に蓄えられている電
力をＤＣ／ＡＣ変換して負荷へ出力する。したがって、
半導体スイッチング素子等を必要とし、高価であるとと
もに、常時、大きな変換ロスが発生するという問題があ
り、前記一部の最重要負荷に対して用いられる。したが
って、広範囲に用いられる電磁開閉器を有するほとんど
の負荷は、前記瞬時電圧低下に対して無防備のままであ
る。
【００１０】一方、分散電源装置を商用電源系に連系さ
せるために、図６で示すように、相互に逆並列接続した
サイリスタを用いる連系装置１１も用いられるようにな
ってきている。なお、図６において図４の構成に対応す
る部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略す
る。しかしながら、この連系装置１１によっても、電圧
低下の検知とサイリスタを消弧することができる零クロ
ス通過までに、１サイクルを要することもある。
せるために、図６で示すように、相互に逆並列接続した
サイリスタを用いる連系装置１１も用いられるようにな
ってきている。なお、図６において図４の構成に対応す
る部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略す
る。しかしながら、この連系装置１１によっても、電圧
低下の検知とサイリスタを消弧することができる零クロ
ス通過までに、１サイクルを要することもある。
【００１１】このため、該サイリスタを用いる連系装置
１１での電圧低下の補償範囲は、前記図５において参照
符α２で示すようになる。したがって、ＯＡ機器や医療
用電気機器などの多くの動作を補償することができるよ
うになるけれども、依然として、重要な負荷への配電線
に介在される電磁開閉器や、重要な負荷に含まれている
可変速モータへの影響は避けられないという問題があ
る。
１１での電圧低下の補償範囲は、前記図５において参照
符α２で示すようになる。したがって、ＯＡ機器や医療
用電気機器などの多くの動作を補償することができるよ
うになるけれども、依然として、重要な負荷への配電線
に介在される電磁開閉器や、重要な負荷に含まれている
可変速モータへの影響は避けられないという問題があ
る。
【００１２】したがって、このようにサイリスタを用い
た連系装置１１によっても補償することができない（図
５において参照符α２で示す範囲外の）負荷のうち、重
要なものに対しては、前記無停電電源装置１２が必要と
なる。
た連系装置１１によっても補償することができない（図
５において参照符α２で示す範囲外の）負荷のうち、重
要なものに対しては、前記無停電電源装置１２が必要と
なる。
【００１３】また、分散電源系を商用電源系に連系させ
ると、短絡容量が増大し、負荷側の各遮断器を短時間遮
断容量の大きなものに取換えたり、その遮断器に接続さ
れているケーブルを電流容量の大きいものに交換する必
要が生じる。さらにまた、故障時に系統の遮断に時間が
かかってしまうと、電源７が停止し、分散電源系も全停
状態になってしまうという問題もある。
ると、短絡容量が増大し、負荷側の各遮断器を短時間遮
断容量の大きなものに取換えたり、その遮断器に接続さ
れているケーブルを電流容量の大きいものに交換する必
要が生じる。さらにまた、故障時に系統の遮断に時間が
かかってしまうと、電源７が停止し、分散電源系も全停
状態になってしまうという問題もある。
【００１４】本発明の目的は、商用電源系に分散電源系
を連系させるにあたって、停電および瞬時電圧低下に対
して有効な瞬低対策機能付き分散電源装置を提供するこ
とである。
を連系させるにあたって、停電および瞬時電圧低下に対
して有効な瞬低対策機能付き分散電源装置を提供するこ
とである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る瞬
低対策機能付き分散電源装置は、１または複数の電源を
備え、瞬低および停電を回避すべき重要負荷が接続さ
れ、商用電源系に交流で並列に連系して運転される瞬低
対策機能付き分散電源装置において、整流性素子から成
る単相整流回路と直流リアクトルとを備える高速限流遮
断装置であって、前記単相整流回路の交流端子が前記商
用電源系と分散電源系との対応する相の母線にそれぞれ
接続され、直流端子間に前記直流リアクトルが接続さ
れ、該直流リアクトルのインダクタンスを、商用電源系
の故障発生時に分散電源系で許容することができる電圧
低下率をＡとするとき、分散電源系の内部インピーダン
スに相当する等価インダクタンスの（１−Ａ）／Ａ倍よ
り大きい値のリアクタンスを有するように形成する、そ
のような高速限流遮断装置を各相毎に有することを特徴
とする。
低対策機能付き分散電源装置は、１または複数の電源を
備え、瞬低および停電を回避すべき重要負荷が接続さ
れ、商用電源系に交流で並列に連系して運転される瞬低
対策機能付き分散電源装置において、整流性素子から成
る単相整流回路と直流リアクトルとを備える高速限流遮
断装置であって、前記単相整流回路の交流端子が前記商
用電源系と分散電源系との対応する相の母線にそれぞれ
接続され、直流端子間に前記直流リアクトルが接続さ
れ、該直流リアクトルのインダクタンスを、商用電源系
の故障発生時に分散電源系で許容することができる電圧
低下率をＡとするとき、分散電源系の内部インピーダン
スに相当する等価インダクタンスの（１−Ａ）／Ａ倍よ
り大きい値のリアクタンスを有するように形成する、そ
のような高速限流遮断装置を各相毎に有することを特徴
とする。
【００１６】上記の構成によれば、前記単相整流回路
が、たとえばダイオードブリッジによって構成される場
合、２つの系統の母線間に該ダイオードブリッジと遮断
器との直列回路が介在され、また前記単相整流回路がサ
イリスタブリッジなどの半導体スイッチング素子を備え
て構成される場合には、前記母線間に該単相整流回路が
介在され、前記単相整流回路の直流端子間に直流リアク
トルを接続するようにした高速限流遮断装置は、商用電
源系の故障発生時には、前記直流リアクトルが大きなイ
ンピーダンスを呈して分散電源系の電圧低下を抑制し、
かつ短絡電流を抑制する。こうして、電圧低下が抑制さ
れている間に、保護継電器によって前記遮断器が開放さ
れ、または半導体スイッチング素子が消弧されて、分散
電源系が商用電源系から遮断される。
が、たとえばダイオードブリッジによって構成される場
合、２つの系統の母線間に該ダイオードブリッジと遮断
器との直列回路が介在され、また前記単相整流回路がサ
イリスタブリッジなどの半導体スイッチング素子を備え
て構成される場合には、前記母線間に該単相整流回路が
介在され、前記単相整流回路の直流端子間に直流リアク
トルを接続するようにした高速限流遮断装置は、商用電
源系の故障発生時には、前記直流リアクトルが大きなイ
ンピーダンスを呈して分散電源系の電圧低下を抑制し、
かつ短絡電流を抑制する。こうして、電圧低下が抑制さ
れている間に、保護継電器によって前記遮断器が開放さ
れ、または半導体スイッチング素子が消弧されて、分散
電源系が商用電源系から遮断される。
【００１７】このように構成される高速限流遮断装置に
おいて、商用電源系で故障が発生すると、分散電源系の
母線電圧は、該分散電源系の等価インダクタンスと、前
記直流リアクトルのインダクタンスとによって、系統電
圧が分圧された値になる。このため、直流リアクトルの
インダクタンスをＬｄｃ、分散電源系の等価インダクタ
ンスをＬｓとすると、許容することができる電圧低下率
Ａから、上記のように、 Ｌｄｃ／Ｌｓ＞（１−Ａ）／Ａ を満足するように選ぶ。すなわち、たとえば前記電圧低
下率Ａを５０％とするときには、直流リアクトルのイン
ダクタンスＬｄｃを、分散電源系の等価インダクタンス
Ｌｓの１倍に設定することによって、電圧低下率を前記
Ａの範囲内に抑制することができる。また、たとえば前
記電圧低下率Ａを２５％とすると、（１−０．２５）／
０．２５から、直流リアクトルのインダクタンスＬｄｃ
を、分散電源系の等価インダクタンスＬｓの３倍に設定
すればよい。
おいて、商用電源系で故障が発生すると、分散電源系の
母線電圧は、該分散電源系の等価インダクタンスと、前
記直流リアクトルのインダクタンスとによって、系統電
圧が分圧された値になる。このため、直流リアクトルの
インダクタンスをＬｄｃ、分散電源系の等価インダクタ
ンスをＬｓとすると、許容することができる電圧低下率
Ａから、上記のように、 Ｌｄｃ／Ｌｓ＞（１−Ａ）／Ａ を満足するように選ぶ。すなわち、たとえば前記電圧低
下率Ａを５０％とするときには、直流リアクトルのイン
ダクタンスＬｄｃを、分散電源系の等価インダクタンス
Ｌｓの１倍に設定することによって、電圧低下率を前記
Ａの範囲内に抑制することができる。また、たとえば前
記電圧低下率Ａを２５％とすると、（１−０．２５）／
０．２５から、直流リアクトルのインダクタンスＬｄｃ
を、分散電源系の等価インダクタンスＬｓの３倍に設定
すればよい。
【００１８】このようにして、故障発生時に分散電源系
に許容される電圧低下率Ａと、該分散電源系の等価イン
ダクタンスＬｓとに対応して直流リアクトルのインダク
タンスＬｄｃを設定するだけで、無停電電源装置を用い
なくても、重要な負荷への電磁開閉器や可変速モータな
どの瞬時電圧低下の影響を受け易い機器の動作も補償す
ることができる。これによって、連系運転にあたっての
信頼性を向上することができるとともに、分散電源への
ストレスを低減することができる。また、直流リアクト
ルの限流作用によって短絡電流が抑制されるので、連系
にあたって、負荷側の遮断器やケーブルを不所望に容量
の大きなものに交換する必要もない。
に許容される電圧低下率Ａと、該分散電源系の等価イン
ダクタンスＬｓとに対応して直流リアクトルのインダク
タンスＬｄｃを設定するだけで、無停電電源装置を用い
なくても、重要な負荷への電磁開閉器や可変速モータな
どの瞬時電圧低下の影響を受け易い機器の動作も補償す
ることができる。これによって、連系運転にあたっての
信頼性を向上することができるとともに、分散電源への
ストレスを低減することができる。また、直流リアクト
ルの限流作用によって短絡電流が抑制されるので、連系
にあたって、負荷側の遮断器やケーブルを不所望に容量
の大きなものに交換する必要もない。
【００１９】また、請求項２の発明に係る瞬低対策機能
付き分散電源装置は、前記分散電源系における電源を、
回転機とすることを特徴とする。
付き分散電源装置は、前記分散電源系における電源を、
回転機とすることを特徴とする。
【００２０】上記の構成によれば、分散電源系における
電源を回転機とすると、短絡事故中には、大きな短絡電
流が流れるにも拘らず、回路電圧、すなわち発電機の出
力電圧が零となって、発電機と原動機との間のストレス
が開放され、シャフトに機械的振動が生じ、また短絡事
故が解除されるときには、発電機は自己容量を超える負
荷を背負うことになり、該発電機に急激な制動トルクが
発生し、前記シャフトに過大な振動トルクが生じる。こ
のように、短絡故障時には発電機からの過渡的な過大電
流の流出によるストレス（タービン発電機の場合にはシ
ェアービン断裂など）が発生するのに対して、上記のよ
うに短絡電流を抑えることによって、該ストレスを回避
することができる。
電源を回転機とすると、短絡事故中には、大きな短絡電
流が流れるにも拘らず、回路電圧、すなわち発電機の出
力電圧が零となって、発電機と原動機との間のストレス
が開放され、シャフトに機械的振動が生じ、また短絡事
故が解除されるときには、発電機は自己容量を超える負
荷を背負うことになり、該発電機に急激な制動トルクが
発生し、前記シャフトに過大な振動トルクが生じる。こ
のように、短絡故障時には発電機からの過渡的な過大電
流の流出によるストレス（タービン発電機の場合にはシ
ェアービン断裂など）が発生するのに対して、上記のよ
うに短絡電流を抑えることによって、該ストレスを回避
することができる。
【００２１】さらにまた、請求項３の発明に係る瞬低対
策機能付き分散電源装置は、前記分散電源系における電
源を、インバータを使用する静止形の電源とすることを
特徴とする。
策機能付き分散電源装置は、前記分散電源系における電
源を、インバータを使用する静止形の電源とすることを
特徴とする。
【００２２】上記の構成によれば、前記静止形の電源
は、回転機のように慣性がなく、すぐに停止して停電と
なってしまうので、特に好適に実施することができる。
は、回転機のように慣性がなく、すぐに停止して停電と
なってしまうので、特に好適に実施することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１〜図３および前述の図５に基づいて説明すれば以下
の通りである。
図１〜図３および前述の図５に基づいて説明すれば以下
の通りである。
【００２４】図１は、本発明の実施の一形態の分散電源
装置を説明するための電力系統の単相結線図である。商
用電源系の電源３２から需要家内に引込まれた商用電源
線３３は、受電母線３４に接続されている。この受電母
線３４には、一般負荷に接続される多数の配電線３５が
接続されている。また、分散電源系の母線３６は、電源
線３７を介して、コジェネレーションシステムなどの電
源３８と接続されている。母線３６にはまた、重要負荷
への多数の配電線４０が接続されている。この分散電源
装置に備えられている高速限流遮断装置３１は、前記受
電母線３４と母線３６とを相互に接続し、商用電源系と
分散電源系との連系運転を可能とするものである。
装置を説明するための電力系統の単相結線図である。商
用電源系の電源３２から需要家内に引込まれた商用電源
線３３は、受電母線３４に接続されている。この受電母
線３４には、一般負荷に接続される多数の配電線３５が
接続されている。また、分散電源系の母線３６は、電源
線３７を介して、コジェネレーションシステムなどの電
源３８と接続されている。母線３６にはまた、重要負荷
への多数の配電線４０が接続されている。この分散電源
装置に備えられている高速限流遮断装置３１は、前記受
電母線３４と母線３６とを相互に接続し、商用電源系と
分散電源系との連系運転を可能とするものである。
【００２５】この高速限流遮断装置３１は、遮断器４１
と、単相整流回路４２と、直流リアクトル４３とを備え
て構成されている。単相整流回路４２は、２つの交流端
子のうち、少くともいずれか一方（図１の例では遮断器
４１側）にサイリスタを接続するようにした半導体整流
素子のブリッジ回路によって構成されている。これによ
って、故障時には、１／２サイクル（５０Ｈｚで１０ｍ
ｓｅｃ）以内での遮断駆動が可能となり、その後、遮断
器４１が遮断する。前記単相整流回路４２の２つの交流
端子のうち、一方は母線３６に接続され、他方は遮断器
４１を介して受電母線３４に接続される。また、この単
相整流回路４２の２つの直流端子間には、直流リアクト
ル４３が接続されている。
と、単相整流回路４２と、直流リアクトル４３とを備え
て構成されている。単相整流回路４２は、２つの交流端
子のうち、少くともいずれか一方（図１の例では遮断器
４１側）にサイリスタを接続するようにした半導体整流
素子のブリッジ回路によって構成されている。これによ
って、故障時には、１／２サイクル（５０Ｈｚで１０ｍ
ｓｅｃ）以内での遮断駆動が可能となり、その後、遮断
器４１が遮断する。前記単相整流回路４２の２つの交流
端子のうち、一方は母線３６に接続され、他方は遮断器
４１を介して受電母線３４に接続される。また、この単
相整流回路４２の２つの直流端子間には、直流リアクト
ル４３が接続されている。
【００２６】電源線３３，３７の電圧は、それぞれ電圧
変成器４５，４６を介して、不足電圧継電器４７，４８
によって検知されており、この不足電圧継電器４７，４
８は、前記電源線３３，３７の電圧が、定格電圧に対し
て所定の整定値、たとえば８５％以下となると故障が発
生しているものと判定し、前記サイリスタを消弧すると
ともに、遮断器４１を遮断駆動する。
変成器４５，４６を介して、不足電圧継電器４７，４８
によって検知されており、この不足電圧継電器４７，４
８は、前記電源線３３，３７の電圧が、定格電圧に対し
て所定の整定値、たとえば８５％以下となると故障が発
生しているものと判定し、前記サイリスタを消弧すると
ともに、遮断器４１を遮断駆動する。
【００２７】このように構成される高速限流遮断装置３
１において、電源３８側の系統インピーダンスはほぼＬ
として見え、該電源３８の内部インピーダンスに相当す
る等価インダクタンスをＬｓとするとき、本発明では、
分散電源系に許容される電圧低下率をＡとするとき、該
分散電源系の等価インダクタンスＬｓに対して、直流リ
アクトル４３のインダクタンスＬｄｃを、 Ｌｄｃ／Ｌｓ＞（１−Ａ）／Ａ …（１） の関係を満足するように選ぶ。
１において、電源３８側の系統インピーダンスはほぼＬ
として見え、該電源３８の内部インピーダンスに相当す
る等価インダクタンスをＬｓとするとき、本発明では、
分散電源系に許容される電圧低下率をＡとするとき、該
分散電源系の等価インダクタンスＬｓに対して、直流リ
アクトル４３のインダクタンスＬｄｃを、 Ｌｄｃ／Ｌｓ＞（１−Ａ）／Ａ …（１） の関係を満足するように選ぶ。
【００２８】ここで、参照符４９で示すように、商用電
源系で地絡故障が生じた場合を考えると、母線３６の電
圧は、系統電圧Ｖを、等価インダクタンスＬｓと直流リ
アクトル４３のインダクタンスＬｄｃとで分圧した値と
なる。したがって、故障後の系統電圧Ｖ’は、 Ｖ’＝Ｌｄｃ／（Ｌｄｃ＋Ｌｓ）×Ｖ …（２） で求めることができる。
源系で地絡故障が生じた場合を考えると、母線３６の電
圧は、系統電圧Ｖを、等価インダクタンスＬｓと直流リ
アクトル４３のインダクタンスＬｄｃとで分圧した値と
なる。したがって、故障後の系統電圧Ｖ’は、 Ｖ’＝Ｌｄｃ／（Ｌｄｃ＋Ｌｓ）×Ｖ …（２） で求めることができる。
【００２９】したがって、たとえば前記許容電圧低下率
Ａが５０％であるときには、前記式１から、前記インダ
クタンスＬｄｃを、ほぼ等価インダクタンスＬｓに等し
い電源３８のインダクタンスに等しくすることによっ
て、商用電源系で前記参照符４９で示すように故障が発
生した場合、該分散電源系での電圧低下を系統電圧Ｖの
５０％までに抑えることができる。また、たとえば前記
許容電圧低下率Ａが２５％であるときには、前記式１か
ら、倍数Ｌｄｃ／Ｌｓは３より大きくなり、前記電源３
８のインダクタンスに対して、直流リアクトル４３のイ
ンダクタンスＬｄｃを３倍に設定することによって、電
圧低下を系統電圧Ｖの７５％までに抑えることができ
る。
Ａが５０％であるときには、前記式１から、前記インダ
クタンスＬｄｃを、ほぼ等価インダクタンスＬｓに等し
い電源３８のインダクタンスに等しくすることによっ
て、商用電源系で前記参照符４９で示すように故障が発
生した場合、該分散電源系での電圧低下を系統電圧Ｖの
５０％までに抑えることができる。また、たとえば前記
許容電圧低下率Ａが２５％であるときには、前記式１か
ら、倍数Ｌｄｃ／Ｌｓは３より大きくなり、前記電源３
８のインダクタンスに対して、直流リアクトル４３のイ
ンダクタンスＬｄｃを３倍に設定することによって、電
圧低下を系統電圧Ｖの７５％までに抑えることができ
る。
【００３０】なお、上式から明らかなように、直流リア
クトル４３のインダクタンスＬｄｃを大きく設定する
程、電圧低下を小さく抑えることができるけれども、故
障時に得られる電圧が、前記不足電圧継電器４８の整定
値以下であることが望ましい。
クトル４３のインダクタンスＬｄｃを大きく設定する
程、電圧低下を小さく抑えることができるけれども、故
障時に得られる電圧が、前記不足電圧継電器４８の整定
値以下であることが望ましい。
【００３１】図２および図３に故障発生時における本発
明の分散電源装置と、前述の分散電源装置との動作の解
析結果をそれぞれ示す。図２（ａ）は母線３６の母線電
圧であり、図２（ｂ）は高速限流遮断装置３１を介して
流れる連系電流であり、図３（ａ）は母線６の母線電圧
であり、図３（ｂ）は連系装置１１を介して流れる連系
電流である。なお、地絡故障の発生タイミングは零クロ
ス点とし、本発明の高速限流遮断装置３１における直流
リアクトル４３のインダクタンスＬｄｃは、電源３８の
インダクタンスの１倍に設定している。
明の分散電源装置と、前述の分散電源装置との動作の解
析結果をそれぞれ示す。図２（ａ）は母線３６の母線電
圧であり、図２（ｂ）は高速限流遮断装置３１を介して
流れる連系電流であり、図３（ａ）は母線６の母線電圧
であり、図３（ｂ）は連系装置１１を介して流れる連系
電流である。なお、地絡故障の発生タイミングは零クロ
ス点とし、本発明の高速限流遮断装置３１における直流
リアクトル４３のインダクタンスＬｄｃは、電源３８の
インダクタンスの１倍に設定している。
【００３２】図２（ａ）と図３（ａ）とを比較して明ら
かなように、本発明では電圧低下が５０％以下に抑制さ
れており、また図２（ｂ）と図３（ｂ）とを比較して明
らかなように、連系電流も１／２以下に抑制されてい
る。
かなように、本発明では電圧低下が５０％以下に抑制さ
れており、また図２（ｂ）と図３（ｂ）とを比較して明
らかなように、連系電流も１／２以下に抑制されてい
る。
【００３３】このように本発明に従う分散電源装置で
は、高速限流遮断装置３１の直流リアクトル４３のイン
ダクタンスＬｄｃを、許容電圧低下率Ａと等価インダク
タンスＬｓとに基づいて設定することによって、商用電
源系の故障時における電圧低下を所望とするレベルに抑
制することができる。
は、高速限流遮断装置３１の直流リアクトル４３のイン
ダクタンスＬｄｃを、許容電圧低下率Ａと等価インダク
タンスＬｓとに基づいて設定することによって、商用電
源系の故障時における電圧低下を所望とするレベルに抑
制することができる。
【００３４】たとえば、前記許容電圧低下率Ａを５０％
に設定した場合、図５において電圧低下の補償範囲は参
照符α３で示すようになり、パワーエレクトロニクス応
用の可変速モータや、重要負荷の接続される電磁開閉器
３９（図１参照）の安定動作を補償することができる。
に設定した場合、図５において電圧低下の補償範囲は参
照符α３で示すようになり、パワーエレクトロニクス応
用の可変速モータや、重要負荷の接続される電磁開閉器
３９（図１参照）の安定動作を補償することができる。
【００３５】これによって、無停電電源装置を用いるこ
となく、低損失および低コストに、可変速モータや電磁
開閉器の動作を補償することができる。これによって、
連系運転にあたっての信頼性を向上することができると
ともに、分散電源へのストレスを低減することができ
る。また、直流リアクトル４３の限流作用およびサイリ
スタによる高速電流遮断作用によって、負荷側の電磁開
閉器３９の短絡容量をむやみに大きくする必要はなく、
分散電源系を商用電源系に連系させるにあたって、配電
線４０や、この電磁開閉器３９の交換の必要もなくすこ
とができる。
となく、低損失および低コストに、可変速モータや電磁
開閉器の動作を補償することができる。これによって、
連系運転にあたっての信頼性を向上することができると
ともに、分散電源へのストレスを低減することができ
る。また、直流リアクトル４３の限流作用およびサイリ
スタによる高速電流遮断作用によって、負荷側の電磁開
閉器３９の短絡容量をむやみに大きくする必要はなく、
分散電源系を商用電源系に連系させるにあたって、配電
線４０や、この電磁開閉器３９の交換の必要もなくすこ
とができる。
【００３６】なお、前記高速限流遮断装置３１は、単相
整流回路４２を、上述のようなサイリスタとダイオード
との混合ブリッジだけでなく、サイリスタブリッジまた
はダイオードブリッジで構成されてもよい。前記混合ブ
リッジおよびサイリスタブリッジで構成されるときに
は、遮断器４１は省略されてもよい。
整流回路４２を、上述のようなサイリスタとダイオード
との混合ブリッジだけでなく、サイリスタブリッジまた
はダイオードブリッジで構成されてもよい。前記混合ブ
リッジおよびサイリスタブリッジで構成されるときに
は、遮断器４１は省略されてもよい。
【００３７】
【発明の効果】請求項１の発明に係る瞬低対策機能付き
分散電源装置は、以上のように、各相毎に整流性素子か
ら成る単相整流回路と直流リアクトルとを有し、故障発
生時に直流リアクトルが大きなインピーダンスを呈して
電圧低下を抑制する高速限流遮断装置を用いて商用電源
系に連系するようにした瞬低対策機能を有する分散電源
装置において、商用電源系の故障発生時に、分散電源系
で許容することができる電圧低下率をＡとするとき、前
記直流リアクトルのインダクタンスＬｄｃを、分散電源
系の等価インダクタンスＬｓの（１−Ａ）／Ａ倍より大
きい値とする。
分散電源装置は、以上のように、各相毎に整流性素子か
ら成る単相整流回路と直流リアクトルとを有し、故障発
生時に直流リアクトルが大きなインピーダンスを呈して
電圧低下を抑制する高速限流遮断装置を用いて商用電源
系に連系するようにした瞬低対策機能を有する分散電源
装置において、商用電源系の故障発生時に、分散電源系
で許容することができる電圧低下率をＡとするとき、前
記直流リアクトルのインダクタンスＬｄｃを、分散電源
系の等価インダクタンスＬｓの（１−Ａ）／Ａ倍より大
きい値とする。
【００３８】それゆえ、商用電源系で故障が発生する
と、分散電源系の母線電圧は、該等価インダクタンスＬ
ｓと前記直流リアクトルのインダクタンスＬｄｃとによ
って系統電圧が分圧された値となり、電圧低下率を前記
許容電圧低下率Ａ以内とすることができる。これによっ
て、故障発生時に許容される電圧低下率Ａと、等価イン
ダクタンスＬｓとに対応して直流リアクトルのインダク
タンスＬｄｃを設定するだけで、無停電電源装置を用い
ることなく、低損失および低コストに、重要な負荷への
電磁開閉器や可変速モータなどの瞬時電圧低下の影響を
受け易い機器の動作も補償することができる。これによ
って、連系運転にあたっての信頼性を向上することがで
きるとともに、分散電源へのストレスを低減することが
できる。また、直流リアクトルの限流作用によって短絡
電流を抑制することができ、連系にあたって、負荷側の
遮断器やケーブルを不所望に容量の大きなものに交換す
る必要もない。
と、分散電源系の母線電圧は、該等価インダクタンスＬ
ｓと前記直流リアクトルのインダクタンスＬｄｃとによ
って系統電圧が分圧された値となり、電圧低下率を前記
許容電圧低下率Ａ以内とすることができる。これによっ
て、故障発生時に許容される電圧低下率Ａと、等価イン
ダクタンスＬｓとに対応して直流リアクトルのインダク
タンスＬｄｃを設定するだけで、無停電電源装置を用い
ることなく、低損失および低コストに、重要な負荷への
電磁開閉器や可変速モータなどの瞬時電圧低下の影響を
受け易い機器の動作も補償することができる。これによ
って、連系運転にあたっての信頼性を向上することがで
きるとともに、分散電源へのストレスを低減することが
できる。また、直流リアクトルの限流作用によって短絡
電流を抑制することができ、連系にあたって、負荷側の
遮断器やケーブルを不所望に容量の大きなものに交換す
る必要もない。
【００３９】また、請求項２の発明に係る瞬低対策機能
付き分散電源装置は、以上のように、前記分散電源系に
おける電源を、回転機とすることを特徴とする。
付き分散電源装置は、以上のように、前記分散電源系に
おける電源を、回転機とすることを特徴とする。
【００４０】それゆえ、発電機からの過渡的な過大電流
の流出によるストレスを回避することができる。
の流出によるストレスを回避することができる。
【００４１】さらにまた、請求項３の発明に係る瞬低対
策機能付き分散電源装置は、以上のように、前記分散電
源系における電源を、インバータを使用する静止形の電
源とする。
策機能付き分散電源装置は、以上のように、前記分散電
源系における電源を、インバータを使用する静止形の電
源とする。
【００４２】それゆえ、前記静止形の電源は、回転機の
ように慣性がなく、すぐに停止してしまうので、特に好
適に実施することができる。
ように慣性がなく、すぐに停止してしまうので、特に好
適に実施することができる。
【図１】本発明の実施の一形態の分散電源装置を説明す
るための電力系統の単相結線図である。
るための電力系統の単相結線図である。
【図２】図１で示す本発明に従う分散電源装置の動作を
説明するためのシミュレーション波形図である。
説明するためのシミュレーション波形図である。
【図３】図６で示す従来技術の分散電源装置の動作を説
明するためのシミュレーション波形図である。
明するためのシミュレーション波形図である。
【図４】典型的な従来技術の分散電源装置を説明するた
めの電力系統の単相結線図である。
めの電力系統の単相結線図である。
【図５】本発明および従来技術による分散電源装置の電
圧低下の補償範囲と負荷の動作補償範囲との関係を説明
するためのグラフである。
圧低下の補償範囲と負荷の動作補償範囲との関係を説明
するためのグラフである。
【図６】他の従来技術の分散電源装置を説明するための
電力系統の単相結線図である。
電力系統の単相結線図である。
３１ 高速限流遮断装置 ３２ 電源 ３３ 商用電源線 ３４ 受電母線 ３５，４０ 配電線 ３６ 母線 ３７ 電源線 ３８ 電源 ４１ 遮断器 ４２ 単相整流回路 ４３ 直流リアクトル ４５，４６ 電圧変成器 ４７，４８ 不足電圧継電器
Claims (3)
- 【請求項１】１または複数の電源を備え、瞬低および停
電を回避すべき重要負荷が接続され、商用電源系に交流
で並列に連系して運転される瞬低対策機能付き分散電源
装置において、 整流性素子から成る単相整流回路と直流リアクトルとを
備える高速限流遮断装置であって、前記単相整流回路の
交流端子が前記商用電源系と分散電源系との対応する相
の母線にそれぞれ接続され、直流端子間に前記直流リア
クトルが接続され、該直流リアクトルのインダクタンス
を、商用電源系の故障発生時に分散電源系で許容するこ
とができる電圧低下率をＡとするとき、分散電源系の内
部インピーダンスに相当する等価インダクタンスの（１
−Ａ）／Ａ倍より大きい値のリアクタンスを有するよう
に形成する、そのような高速限流遮断装置を各相毎に有
することを特徴とする瞬低対策機能付き分散電源装置。 - 【請求項２】前記分散電源系における電源は、回転機で
あることを特徴とする請求項１記載の瞬低対策機能付き
分散電源装置。 - 【請求項３】前記分散電源系における電源は、インバー
タを使用する静止形の電源であることを特徴とする請求
項１記載の瞬低対策機能付き分散電源装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222737A JP2998711B2 (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 瞬低対策機能付き分散電源装置 |
| CA002267304A CA2267304A1 (en) | 1997-08-19 | 1997-10-17 | System interconnection device and distributed power supply device including the same having instantaneous voltage drop counter-measure function |
| PCT/JP1997/003758 WO1999009631A1 (fr) | 1997-08-19 | 1997-10-17 | Dispositif d'interconnexion de systeme et alimentation decentralisee equipee d'un tel dispositif et pourvue d'une fonction de prevention de la chute de tension instantanee |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9222737A JP2998711B2 (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 瞬低対策機能付き分散電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1169664A true JPH1169664A (ja) | 1999-03-09 |
| JP2998711B2 JP2998711B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=16787119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9222737A Expired - Fee Related JP2998711B2 (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 瞬低対策機能付き分散電源装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2998711B2 (ja) |
| CA (1) | CA2267304A1 (ja) |
| WO (1) | WO1999009631A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2947261B1 (ja) * | 1998-04-08 | 1999-09-13 | 日新電機株式会社 | 系統連系装置およびその設計方法 |
| RU2180982C2 (ru) * | 1999-05-24 | 2002-03-27 | ОАО "Ростовэнерго" | Устройство электроснабжения |
| WO2001061838A1 (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-23 | Powerline Ges Pty Ltd | An energy generating and supply system |
| CN100433490C (zh) * | 2002-12-19 | 2008-11-12 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于输配电网的故障限流电路 |
| CN100370667C (zh) * | 2002-12-19 | 2008-02-20 | 中国科学院电工研究所 | 一种故障限流电路 |
| CN100370668C (zh) * | 2002-12-19 | 2008-02-20 | 中国科学院电工研究所 | 一种限流电路 |
| US10284008B2 (en) * | 2016-09-13 | 2019-05-07 | Abb Schweiz Ag | Isolated parallel ups system with fault location detection |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55131280A (en) * | 1979-03-29 | 1980-10-11 | Fuji Electric Co Ltd | Inverter |
| JPS5826533A (ja) * | 1981-08-10 | 1983-02-17 | 株式会社明電舎 | 電力系統の負荷平衡装置 |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP9222737A patent/JP2998711B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-17 WO PCT/JP1997/003758 patent/WO1999009631A1/ja not_active Ceased
- 1997-10-17 CA CA002267304A patent/CA2267304A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2267304A1 (en) | 1999-02-25 |
| JP2998711B2 (ja) | 2000-01-11 |
| WO1999009631A1 (fr) | 1999-02-25 |
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