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公開番号2025177248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024083892
出願日2024-05-23
発明の名称電力系統安定化装置および電力系統安定化方法
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02J 3/32 20060101AFI20251128BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】インバータ機器ごとの有効電力を把握することなく、過不足の無い制御量を演算可能な周波数安定化制御アルゴリズムを備えた電力系統安定化装置および電力系統安定化方法を提供する。
【解決手段】有効電力制御機能を備えるインバータを使用するインバータ機器が複数接続された電力系統における電力系統安定化装置であって、インバータ機器の制御対象を求める制御対象決定部と、制御対象のデータおよび系統計測情報を用いて電源脱落または負荷脱落または系統分離のいずれか1種類以上の系統故障を想定したときの電力系統の安定度計算を実行する安定度計算部と、安定度計算部の結果に基づき、有効電力の指令値の制御パラメータと許容脱落量の関係を表す制御パラメータ特性式を求める制御パラメータ特性式算出部を備え、制御パラメータ特性式を出力する出力部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
有効電力制御機能を備えるインバータを使用するインバータ機器が複数接続された電力系統における電力系統安定化装置であって、
前記インバータ機器の制御対象を求める制御対象決定部と、前記制御対象のデータおよび系統計測情報を用いて電源脱落または負荷脱落または系統分離のいずれか１種類以上の系統故障を想定したときの電力系統の安定度計算を実行する安定度計算部と、前記安定度計算部の結果に基づき、有効電力の指令値の制御パラメータと許容脱落量の関係を表す制御パラメータ特性式を求める制御パラメータ特性式算出部を備え、前記制御パラメータ特性式を出力する出力部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
周波数計測データに基づき前記系統故障の発生を検出する故障検出部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記系統故障に伴う電力需給の不均衡発生量を推定する需給不均衡量推定部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力系統安定化装置であって、
前記不均衡発生量の推定結果と前記制御パラメータ特性式に基づき前記インバータ機器に対する制御パラメータを決定する制御パラメータ決定部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力系統安定化装置であって、
前記制御パラメータを前記インバータ機器の制御対象の有効電力指令値に反映する送信部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記許容脱落量は、電源脱落故障、負荷脱落故障に対しては、系統周波数を目標範囲内に維持できる最大の脱落量を示すことを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記許容脱落量は、系統分離故障に対しては、系統分離前の事故線路の電力潮流量を電源脱落量とみなし、周波数最低値を目標範囲内に維持できる最大の脱落量を示すことを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項８】
請求項４に記載の電力系統安定化装置であって、
前記制御パラメータ決定部は、前記制御対象のすべてに共通する制御パラメータを求めることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項９】
請求項５に記載の電力系統安定化装置であって、
前記制御パラメータ特性式を系統故障前に事前演算する中央演算装置と、前記制御パラメータの決定と反映を系統故障発生後に実行するローカル制御装置から構成されることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記制御対象決定部は、系統故障前に前記インバータ機器から取得したインバータ運転状況データを入力として実行されることを特徴とする電力系統安定化装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の安定度（安定性）を維持するための、電力系統安定化装置および電力系統安定化方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統の脱炭素化のため、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー電源（ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＳｏｕｒｃｅ：ＲＥＳ）の導入拡大が進んでいる。これに伴って、火力発電などの同期発電機が電力系統を占める割合は減少傾向にある。一般的に、同期発電機は自らの回転エネルギーとその慣性力によって、電力系統の周波数を維持する能力をもつ。
【０００３】
一方で、再生可能エネルギー電源ＲＥＳの多くはインバータ電源（非同期電源）であり、自ら回転力を生み出さないため、同期発電機に対して慣性力が小さい。そのため、同期発電機の割合が減少すると、電源脱落時などの緊急時の周波数安定性が低下する恐れがある。
【０００４】
こうした課題に対し、近年では再生可能エネルギー電源ＲＥＳに疑似的な慣性供給機能をもたせる検討が進められているが、さらなる調整力の確保のため、今後普及が見込まれる電気自動車（ＥＶ）や家庭用蓄電池（ＢＥＳＳ）などの需要側インバータに周波数安定性維持に資する制御機能をもたせることも有効な対策と考えられている。
【０００５】
その一例として、特許文献１は、周波数計測情報に基づき各電気自動車ＥＶ、家庭用蓄電池ＢＥＳＳの充電電力の制御量を算出し指令することで周波数安定性を向上させることを目的としたものである。具体的には、系統計測情報および電気自動車ＥＶや家庭用蓄電池ＢＥＳＳの充電状況に基づき制御可能な総充電電力を算出し、周波数ドループ制御および周波数計測情報から、充電電力の制御量を算出して各電気自動車ＥＶ、家庭用蓄電池ＢＥＳＳに配分する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許出願公開第２０２２／０３４００３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の周波数ドループ制御では、系統故障時の周波数偏差や周波数変化率（ＲａｔｅｏｆＣｈａｎｇｅｏｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲｏＣｏＦ）に比例した充電電力の制御量を算出し、それらを制御対象の電気自動車ＥＶ、家庭用蓄電池ＢＥＳＳに配分することで周波数安定性の維持を図っている。
【０００８】
周波数変動の抑制に必要となる制御量は、周波数変動の量だけでなく、その時々の電源構成や系統故障の度合い（電源脱落量など）や、制御対象でない他の設備（同期発電機や再生可能エネルギー電源ＲＥＳなど）による周波数安定化制御の有無によっても変化する。周波数ドループ制御を用いて必要な制御量を求める場合は、上述の系統条件も加味して制御の比例ゲイン（ドループ特性の傾き）を調整することが重要であるが、特許文献１ではこの調整方法に関する記載は無いため、制御量に過不足が生じる可能性がある。
【０００９】
系統周波数は、一般的に５０Ｈｚ／６０Ｈｚ付近の目標範囲内に維持し続ける運用となっているため、周波数変動に対して制御量に過不足が生じることは、系統周波数が目標範囲を逸脱する要因となり、運用上望ましくない。
【００１０】
そのため、電気自動車ＥＶ、家庭用蓄電池ＢＥＳＳなどの有効電力制御量に過不足が生じないように、電源構成や系統故障の度合い、非制御対象による周波数安定化制御なども考慮して制御量を調整できる方法が求められる。
（【００１１】以降は省略されています）

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