特開 2024-140754 同期投入装置及び同期投入方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140754

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】同期投入装置及び同期投入方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/42 20060101AFI20241003BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02J3/42

H02J3/38 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052071

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石黒 絢也

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 和樹

(72)【発明者】

【氏名】泉田 悠貴

【テーマコード（参考）】

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G066HA03

5G066HB09

5G066JB03

(57)【要約】

【課題】迅速に同期投入を実行することができる同期投入装置等を提供する。
【解決手段】第１の電源装置が接続される電力系統に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置を同期投入する同期投入装置であって、前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部を、備え、前記制御部は、前記第１の電源装置を制御して前記電力系統の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統に投入する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の電源装置が接続される電力系統に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置を同期投入する同期投入装置であって、
前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部を、備え、
前記制御部は、
前記第１の電源装置を制御して前記電力系統の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統に投入する同期投入装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記系統側同期制御において、前記電力系統の出力特性値が、時間当たりの変動量が制限されるように、前記第１の電源装置を制御する請求項１に記載の同期投入装置。

【請求項3】

前記第１の電源装置は、蓄電池とインバータとを含む蓄電システムであり、
前記第２の電源装置は、発電機であり、
前記制御部は、前記蓄電システムの前記インバータを制御する請求項１に記載の同期投入装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記第２の電源装置を制御して前記第２の電源装置の出力特性値を変化させ、前記電力系統の出力特性値との同期をとる装置側同期制御を実行し、
前記第２の電源装置の前記電力系統への同期接続時における前記第１の電源装置の状態に基づいて、前記系統側同期制御及び前記装置側同期制御の少なくとも一方を実行するか否かを判断する請求項１に記載の同期投入装置。

【請求項5】

第１の電源装置が接続される電力系統に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置を同期投入する同期投入装置によって実行される同期投入方法であって、
前記同期投入装置は、
前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部を、備え、
前記制御部が、
前記第１の電源装置を制御して前記電力系統の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統に投入することを、実行する同期投入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、同期投入装置及び同期投入方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、二つの異なる電力系統を連系する遮断器に対し、系統間の電圧差、位相差、周波数差を検出し、遮断器に同期投入指令を出力する同期検定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。同期検定装置は、電力系統側と発電機側から得られた電圧信号に基づいて同期投入指令を生成して遮断器に入力している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－００５８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、同期投入を行う場合、系統間の電圧、周波数、位相を一致させる必要がある。この場合、発電機側の系統を制御して、系統間の電圧、周波数、位相を一致させている。しかしながら、発電機側の系統を制御する場合、出力応答性が低いことから、系統間の電圧、周波数、位相を一致させるまでに時間がかかり、同期投入までの時間を要してしまうことがある。例えば、電力系統の出力を、蓄電システムにより維持している場合、発電機の同期投入が遅れてしまうと、蓄電システムによる給電時間が増えてしまう。これにより、蓄電システムの給電時間が長いと、必要となる蓄電システムの電池容量が増大したり、蓄電システムのみの系統維持の時間が長くなるため、脆弱性が高くなったり、蓄電システムで賄えない電気負荷の復旧時間が長くなったりする。

【0005】

そこで、本開示は、迅速に同期投入を実行することができる同期投入装置及び同期投入方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の同期投入装置は、第１の電源装置が接続される電力系統に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置を同期投入する同期投入装置であって、前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部を、備え、前記制御部は、前記第１の電源装置を制御して前記電力系統の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統に投入する。

【0007】

本開示の同期投入方法は、第１の電源装置が接続される電力系統に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置を同期投入する同期投入装置によって実行される同期投入方法であって、前記同期投入装置は、前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部を、備え、前記制御部が、前記第１の電源装置を制御して前記電力系統の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統に投入することを、実行する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、迅速に同期投入を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第一実施形態に係る同期投入装置を備えた電力システムの動作に関する説明図である。

【図2】図２は、第一実施形態に係る同期投入装置を備えた電力システムの概略構成図である。

【図3】図３は、第一実施形態に係る同期投入装置の制御部に関する一例の図である。

【図4】図４は、第一実施形態に係る同期投入装置の制御部に関する一例の図である。

【図5】図５は、第二実施形態に係る同期投入装置の制御部に関する一例の図である。

【図6】図６は、第二実施形態に係る同期投入装置の制御部に関する一例の図である。

【図7】図７は、第三実施形態に係る同期投入装置を備えた電力システムの動作に関する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0011】

［第一実施形態］
本実施形態に係る同期投入装置２０は、電力システム１０に設けられ、解列した発電機１５を電力系統１２に同期投入するための装置である。

【0012】

図１は、第一実施形態に係る同期投入装置を備えた電力システムの動作に関する説明図である。図２は、第一実施形態に係る同期投入装置を備えた電力システムの概略構成図である。図３及び図４は、第一実施形態に係る同期投入装置の制御部に関する一例の図である。先ず、図１を参照して、電力システム１０について説明する。

【0013】

（電力システム）
図１に示すように、電力システム１０は、電力系統１２に、給電元となる発電機１５及び蓄電システム１６が接続されるシステムとなっている。電力システム１０には、給電先となる負荷１７が接続されている。電力システム１０は、例えば、移動体に設けられるマイクログリッド、陸上に設けられるマイクログリッド等の設備である。なお、マイクログリッドは、外部の電力系統から切り離しても独立して運用可能な電力系統である。電力システム１０は、発電機１５及び蓄電システム１６が電力系統１２に接続されている状態（図１の下側）において、負荷１７に対して発電機１５及び蓄電システム１６から給電を行う。

【0014】

電力システム１０において、発電機１５の保守または故障等により、発電機１５と電力系統１２とを接続する遮断器１８が開状態となって発電機１５が解列する（図１の上側）と、電力システム１０は、負荷１７に対して蓄電システム１６から給電を行う。また、電力システム１０において、発電機１５が復帰して、発電機１５と電力系統１２とを接続する遮断器１８が閉状態となって発電機１５が投入（接続）される（図１の下側）と、負荷１７に対して発電機１５及び蓄電システム１６から給電を行う。

【0015】

次に、図２を参照して、第一実施形態の電力システム１０について具体的に説明する。電力システム１０は、電力系統１２と、発電機（第２の電源装置）１５と、蓄電システム（第１の電源装置）１６と、負荷１７と、同期投入装置２０と、を備えている。

【0016】

電力系統１２は、送電網１４と、遮断器１８と、を有している。送電網１４は、電源となる発電機１５及び蓄電システム１６から送電先へ電力を供給する電路となっている。遮断器１８は、閉状態において、送電網１４と発電機１５とを接続し、開状態において、送電網１４と発電機１５とを解列する。

【0017】

発電機１５は、電力供給源（電源）であり、交流電力となる電源装置となっている。発電機１５は、機械式であることから、機械特性（慣性力）による影響で、蓄電システム１６に比して出力応答性が低いものとなっている。

【0018】

蓄電システム１６は、電力供給源（電源）であり、蓄電池２４とインバータ２５とを含む電源装置となっている。蓄電池２４は、直流電力を出力し、インバータ２５によりＤＣ／ＡＣ変換（電力変換）を行って交流電力を出力する。蓄電システム１６は、発電機１５に比して出力応答性が高いものとなっている。

【0019】

負荷１７は、例えば、電力系統１２に接続される電気機器である。なお、電力系統１２と負荷１７との間に、分電盤を設けてもよい。

【0020】

（同期投入装置）
同期投入装置２０は、解列状態の発電機１５を電力系統１２に同期投入する装置である。同期投入装置２０は、２つの電圧検出器３１ａ、３１ｂと、制御部３２と、を有している。

【0021】

２つの電圧検出器３１ａ、３１ｂは、遮断器１８の給電側と送電側とにそれぞれ設けられている。２つの電圧検出器３１ａ、３１ｂは、制御部３２にそれぞれ接続され、制御部３２に電圧値を入力する。

【0022】

制御部３２は、２つの電圧検出器３１ａ、３１ｂに基づいて、電力系統１２と発電機１５との同期をとり、同期後に遮断器１８を閉状態にして、発電機１５を電力系統１２に同期投入する。制御部３２は、電圧検出器３１ａから電力系統１２の出力特性値としての電圧を取得し、また、電圧検出器３１ｂから発電機１５の出力特性値としての電圧を取得する。そして、制御部３２は、取得した電力系統１２の電圧及び発電機１５の電圧に基づいて、蓄電システム１６を制御する。

【0023】

具体的に、制御部３２は、蓄電システム１６のインバータ２５の出力制御を実行し、電力系統１２の電圧を変化させることで、発電機１５との同期制御を実行する。なお、同期制御は、電圧、周波数、位相を一致させる制御となっている。

【0024】

ここで、図３及び図４を参照して、制御部３２によるインバータ制御について説明する。図３は、同期投入前のインバータ制御を示す図であり、図４は、同期投入時のインバータ制御を示す図である。先ず、図３を参照して、同期投入前のインバータ制御について説明する。インバータ２５は、三相インバータである。図３に示すように、制御部３２は、ｄ軸及びｑ軸のそれぞれの系統において、第１の減算器４１ａ、４１ｂと、ＰＩ制御器４２ａ、４２ｂと、電流／電圧変換増幅器４３ａ、４３ｂと、第１の加算器４４ａ、４４ｂと、第２の加算器４５ａ、４５ｂと、ｄｑ／三相変換部４６と、を有している。

【0025】

なお、図３における記号は、下記のとおりである。
Ｖｄ*：ｄ軸電圧指令値
Ｖｄ：ｄ軸電圧（インバータ出力）
Ｖｑ*：ｑ軸電圧指令値
Ｖｑ：ｑ軸電圧（インバータ出力）
Ｉｄ：ｄ軸電流（インバータ出力）
Ｉｑ：ｑ軸電流（インバータ出力）
Ｖｇｒｉｄｄ：ｄ軸電圧（系統）
Ｖｇｒｉｄｑ：ｑ軸電圧（系統）
ω：角周波数

【0026】

第１の減算器４１ａ、４１ｂは、ｄ軸及びｑ軸のそれぞれの系統において、電圧指令値からインバータ出力の電圧を減算して、差分電圧を出力する回路である。ＰＩ制御器４２ａ、４２ｂは、第１の減算器４１ａ、４１ｂから入力される差分電圧が０に収束するように制御する。電流／電圧変換増幅器４３ａ、４３ｂは、ｄ軸電流がｑ軸電流に及ぼす影響及び、ｑ軸電流がｄ軸電流に及ぼす影響を打ち消す制御器となっている。第１の加算器４４ａ、４４ｂは、ｄ軸及びｑ軸のそれぞれの系統において、ＰＩ制御器４２ａ、４２ｂから出力された電圧に、電流／電圧変換増幅器４３ａ、４３ｂから出力された電圧を加算する。第２の加算器４５ａ、４５ｂは、ｄ軸及びｑ軸のそれぞれの系統において、第１の加算器４４ａ、４４ｂから出力された電圧に、電力系統１２における電圧を加算する。ｄｑ／三相変換部４６は、第２の加算器４５ａ、４５ｂから入力されるｄ軸及びｑ軸のそれぞれの電圧に基づいて、ｄｑ直交２軸回転座標系における電圧を、ＵＶＷ三相静止座標系における電圧（Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*）に変換する処理を行う。なお、ｄｑ／三相変換部４６には、インバータ２５が生成する電圧の基準位相角ωｔが入力され、基準位相角ωｔに基づいて変換処理が実行される。ｄｑ／三相変換部４６から出力された電圧（Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*）は、インバータ２５を制御するためのＰＷＭ(Pulse width modulation)信号の生成に用いられる。

【0027】

次に、図４を参照して、同期投入時のインバータ制御について説明する。図４に示すように、制御部３２は、図３の構成に加え、第３の加算器４７ａ、４７ｂと、第４の加算器４８と、乗算器４９と、第５の加算器５０と、をさらに有している。

【0028】

なお、図４における記号は、図３に示す記号の他は下記のとおりである。
Ｖｄｄｅｆ*：ｄ軸電圧指令値（遮断器前後の電圧の差分）
Ｖｑｄｅｆ*：ｑ軸電圧指令値（遮断器前後の電圧の差分）
ω*：遮断器前後の角周波数の差分
θ*：遮断器前後の位相角の差分

【0029】

第３の加算器４７ａ、４７ｂは、ｄ軸及びｑ軸のそれぞれの系統において、第１の減算器４１ａ、４１ｂの入力側に接続され、ｄ軸電圧指令値に、遮断器１８前後の電圧の差分を加算して出力する回路である。遮断器１８前後の電圧の差分は、電圧検出器３１ａ、３１ｂにより計測した電圧の差分である。電圧検出器３１ａにより計測したｄ軸及びｑ軸のそれぞれの電圧をＶｄ１、Ｖｑ１とし、電圧検出器３１ｂにより計測したｄ軸及びｑ軸のそれぞれの電圧をＶｄ２、Ｖｑ２とすると、Ｖｄｄｅｆ*及びＶｑｄｅｆ*は、下記の（１）式及び（２）式のとおりとなる。
Ｖｄｄｅｆ*＝Ｖｄ２－Ｖｄ１ ・・・（１）
Ｖｑｄｅｆ*＝Ｖｑ２－Ｖｑ１ ・・・（２）

【0030】

これにより、ｄｑ／三相変換部４６に入力される電圧は、電力系統１２の電圧と、発電機１５の電圧との差分を考慮した電圧となる。

【0031】

第４の加算器４８は、基準位相角ωｔにおける角周波数ωに、遮断器１８前後の角周波数の差分を加算して出力する回路である。遮断器１８前後の角周波数の差分は、電圧検出器３１ａ、３１ｂにより計測した電圧に基づいて得られる角周波数の差分である。電力系統１２側の角周波数を、ω１とし、発電機１５側の角周波数を、ω２とすると、ω*は、下記の（３）式のとおりとなる。
ω*＝ω２－ω１ ・・・（３）

【0032】

乗算器４９は、第４の加算器４８から入力される角周波数に、時間ｔを乗算して位相角θを算出する回路である。第５の加算器５０は、乗算器４９から入力される位相角θに、遮断器１８前後の位相角の差分を加算して出力する回路である。遮断器１８前後の位相角の差分は、電圧検出器３１ａ、３１ｂにより計測した電圧に基づいて得られる位相角の差分である。電力系統１２側の位相角を、θ１とし、発電機１５側の位相角を、θ２とすると、θ*は、下記の（４）式のとおりとなる。
θ*＝θ２－θ１ ・・・（４）

【0033】

ｄｑ／三相変換部４６には、第５の加算器５０から出力される位相角が入力され、位相角に基づいて変換処理が実行される。これにより、ｄｑ／三相変換部４６は、電力系統１２の位相角と、発電機１５の位相角との差分を考慮した位相角となる。

【0034】

（同期投入方法）
上記のような同期投入装置２０において、制御部３２は、同期投入時において、電圧検出器３１ａ、３１ｂの計測結果を考慮して、ｄｑ／三相変換部４６から電圧（Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*）を出力し、電圧（Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*）に基づいてインバータ２５を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。制御部３２は、生成したＰＷＭ信号を用いて、蓄電システム１６を制御して電力系統１２の電圧を変化させ、発電機１５の電圧との同期をとる系統側同期制御を実行する。制御部３２は、同期後、遮断器１８を閉状態として、発電機１５を電力系統１２に投入する。

【0035】

なお、第一実施形態では、電源として、蓄電システム１６を適用したが、発電機１５よりも出力応答性が高い電源であれば、何れであってもよく、例えば、キャパシタを用いたシステムであってもよいし、インバータを介して接続されるものであってもよい。

【0036】

［第二実施形態］
次に、図５及び図６を参照して、第二実施形態について説明する。図５は、第二実施形態に係る同期投入装置の制御部に関する一例の図である。なお、第二実施形態では、重複した記載を避けるべく、第一実施形態と異なる部分について説明し、第一実施形態と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。

【0037】

第二実施形態の同期投入装置２０は、同期投入時における蓄電システム１６のインバータ制御（系統側同期制御）において、電力系統１２の電圧の変化が緩慢となるように、ランプ回路６５、７５を有する制御部３２としている。

【0038】

制御部３２は、第一実施形態の構成に加え、遮断器１８前後の角周波数の差分ω*に対して、時間当たりの変動量を制限する図５のランプ回路６５を付加している。また、制御部３２は、第一実施形態の構成に加え、遮断器１８前後の位相角の差分θ*に対して、時間当たりの変動量を制限する図６のランプ回路７５を付加している。なお、第二実施形態では、ランプ回路６５、７５を適用したが、この構成に特に限定されず、時間当たりの変動量を制限する構成であれば、何れの構成であってもよい。

【0039】

図５に示す回路６０は、ランプ特性を付与した角周波数の差分ω*を算出する回路である。具体的に、回路６０は、２つのタイマー６１、６２と、ステップ回路６３と、第２の減算器６４と、ランプ回路６５と、積分器６６と、第３の減算器６７と、乗算器６８と、切り替えスイッチ６９とを有している。

【0040】

２つのタイマー６１、６２は、時間ｔｒをカウントする。ステップ回路６３は、タイマー６２の出力側に設けられる。ステップ回路６３は、同期制御開始前（例えば、ｔ＝０から５）において、一定の値（例えば、０）を出力し、同期制御開始（ｔ＝５）以降において、一定の値（例えば、１）を出力する。第２の減算器６４は、タイマー６１がカウントした時間ｔｒから、タイマー６２からステップ回路６３を経て出力される時間ｔｒを減算して出力する回路である。ランプ回路６５は、入力される時間ｔｒの増加に応じて、角周波数の差分ω*が比例的に増加するように制御しており、時間０からｔｒまでの間において出力を制限する回路となっている。積分器６６は、角周波数の差分ω*に対する偏差がゼロとなるように制御する。つまり、積分器６６から出力される値をＸとすると、値Ｘは、同期制御開始時に「０＜Ｘ≦１」となるように、差分ω*の出力を抑制し、同期制御開始後においては最終的に「Ｘ＝１」となるように、差分ω*の出力を制御する。第３の減算器６７は、発電機１５側の角周波数ω２から、電力系統１２側の角周波数ω１を減算して、角周波数の差分ω*を算出する回路である。乗算器６８は、積分器６６から出力された値と、第３の減算器６７から出力された角周波数の差分ω*とを乗算して、ランプ特性が付与された角周波数の差分ω*を算出する。切り替えスイッチ６９は、同期制御の実行の可否を切り替えるスイッチであり、ランプ回路６５の入力側に設けられている。切り替えスイッチ６９は、同期制御なしの場合、時間ｔｒ＝０が入力されるように切り替える一方で、同期制御ありの場合、第２の減算器６４に接続するように切り替える。

【0041】

また、図６に示す回路７０は、ランプ特性を付与した位相角の差分θ*を算出する回路である。なお、回路７０は、回路６０とほぼ同様の構成であり、２つのタイマー７１、７２と、ステップ回路７３と、第２の減算器７４と、ランプ回路７５と、積分器７６と、第３の減算器７７と、乗算器７８と、切り替えスイッチ７９とを有している。

【0042】

２つのタイマー７１、７２は、時間ｔｒをカウントする。ステップ回路７３は、タイマー６２の出力側に設けられる。ステップ回路７３は、同期制御開始（ｔ＝０）以降において、一定の値（例えば、１）を出力する。第２の減算器７４は、タイマー７１がカウントした時間ｔｒから、タイマー７２からステップ回路７３を経て出力される時間ｔｒを減算して出力する回路である。ランプ回路７５は、入力される時間ｔｒの増加に応じて、位相角の差分θ*が比例的に増加するように制御する。積分器７６は、位相角の差分θ*に対する偏差がゼロとなるように制御する。第３の減算器７７は、発電機１５側の位相角θ２から、電力系統１２側の位相角θ１を減算して、位相角の差分θ*を算出する回路である。乗算器７８は、積分器７６から出力された値と、第３の減算器７７から出力された位相角の差分θ*とを乗算して、ランプ特性が付与された位相角の差分θ*を算出する。切り替えスイッチ７９は、同期制御の実行の可否を切り替えるスイッチであり、ランプ回路７５の入力側に設けられている。切り替えスイッチ７９は、同期制御なしの場合、時間ｔｒ＝０が入力されるように切り替える一方で、同期制御ありの場合、第２の減算器７４に接続するように切り替える。

【0043】

［第三実施形態］
次に、図７を参照して、第三実施形態について説明する。図７は、第三実施形態に係る同期投入装置を備えた電力システムの動作に関する説明図である。なお、第三実施形態では、重複した記載を避けるべく、第一及び第二実施形態と異なる部分について説明し、第一及び第二実施形態と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。

【0044】

第三実施形態の同期投入装置２０は、蓄電システム１６の出力を制御して同期制御を実行する系統側同期制御の他、発電機１５の出力を制御して同期制御を実行する装置側同期制御を実行可能となっている。制御部３２は、同期投入時において、蓄電システム１６の状態、例えば、蓄電池２４の充電率（SoC：State of Charge）に基づいて、系統側同期制御及び装置側同期制御の少なくとも一方を実行するか否かを判断する。例えば、制御部３２は、蓄電池２４の充電率が規定値以下となる場合、迅速な同期投入を実行すべく、系統側同期制御を実行する。一方で、例えば、制御部３２は、蓄電池２４の充電率が規定値よりも大きくなる場合、系統出力が安定する同期投入を実行すべく、装置側同期制御を実行する。なお、制御部３２は、蓄電池２４の状態に応じて、系統側同期制御及び装置側同期制御の両方を実行してもよい。

【0045】

以上のように、第一実施形態から第三実施形態に記載の同期投入装置２０及び同期投入方法は、例えば、以下のように把握される。

【0046】

第１の態様に係る同期投入装置２０は、第１の電源装置（蓄電システム１６）が接続される電力系統１２に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置（発電機１５）を同期投入する同期投入装置２０であって、前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部３２を、備え、前記制御部３２は、前記第１の電源装置を制御して前記電力系統１２の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統１２の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統１２に投入する。

【0047】

この構成によれば、出力応答性の高い第１の発電装置を制御して電力系統１２の出力特性値（電圧）を、第２の発電装置の出力特性値（電圧）に同期させることができる。このため、電力系統１２に第２の発電装置を迅速に同期投入することができる。

【0048】

第２の態様として、第１の態様に係る同期投入装置２０において、前記制御部３２は、前記系統側同期制御において、前記電力系統１２の出力特性値が、時間当たりの変動量が制限されるように、前記第１の電源装置を制御する。

【0049】

この構成によれば、電力系統１２の出力特性値の変動を抑制することができるため、系統擾乱の発生を抑制することができる。

【0050】

第３の態様として、第１または第２の態様に係る同期投入装置２０において、前記第１の電源装置は、蓄電池２４とインバータ２５とを含む蓄電システム１６であり、前記第２の電源装置は、発電機１５であり、前記制御部３２は、前記蓄電システム１６の前記インバータ２５を制御する。

【0051】

この構成によれば、蓄電システム１６と発電機１５とを備える電力システム１０に適用することができ、同期投入前において、蓄電池２４だけで給電する給電時間を減らすことができる。このため、蓄電池２４の電池容量を減らすことができ、脆弱性を改善することができ、電力システム１０に接続される負荷１７の復旧時間を早めたりすることができる。

【0052】

第４の態様として、第１から第３のいずれか１つの態様に係る同期投入装置２０において、前記制御部３２は、前記第２の電源装置を制御して前記第２の電源装置の出力特性値を変化させ、前記電力系統１２の出力特性値との同期をとる装置側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の前記電力系統への同期接続時における前記第１の電源装置の状態に基づいて、前記系統側同期制御及び前記装置側同期制御の少なくとも一方を実行するか否かを判断する。

【0053】

この構成によれば、第１の電源装置の状態に応じて、適切な同期制御を実行することができる。

【0054】

第５の態様に係る同期投入方法は、第１の電源装置が接続される電力系統１２に、前記第１の電源装置よりも出力応答性の低い第２の電源装置を同期投入する同期投入装置２０によって実行される同期投入方法であって、前記同期投入装置２０は、前記第２の電源装置の出力特性値を取得し、取得した前記出力特性値に基づいて、前記第１の電源装置を制御する制御部３２を、備え、前記制御部３２が、前記第１の電源装置を制御して前記電力系統１２の出力特性値を変化させ、前記第２の電源装置の出力特性値との同期をとる系統側同期制御を実行し、前記第２の電源装置の出力特性値と前記電力系統１２の出力特性値との同期後、前記第２の電源装置を前記電力系統１２に投入することを、実行する。

【0055】

この構成によれば、出力応答性の高い第１の発電装置を制御して電力系統１２の出力特性値（電圧）を、第２の発電装置の出力特性値（電圧）に同期させることができる。このため、電力系統１２に第２の発電装置を迅速に同期投入することができる。

【符号の説明】

【0056】

１０ 電力システム
１２ 電力系統
１４ 送電網
１５ 発電機
１６ 蓄電システム
１７ 負荷
１８ 遮断器
２０ 同期投入装置
２４ 蓄電池
２５ インバータ
３１ａ、３１ｂ 電圧検出器
３２ 制御部
４１ａ、４１ｂ 第１の減算器
４２ａ、４２ｂ ＰＩ制御器
４３ａ、４３ｂ 電流／電圧変換増幅器
４４ａ、４４ｂ 第１の加算器
４５ａ、４５ｂ 第２の加算器
４６ ｄｑ／三相変換部
４７ａ、４７ｂ 第３の加算器
４８ 第４の加算器
４９ 乗算器
５０ 第５の加算器
６０ 回路
６５ ランプ回路
７０ 回路
７５ ランプ回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】