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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-05
(45)【発行日】2024-12-13
(54)【発明の名称】配電システム障害制御装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H02J 3/24 20060101AFI20241206BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20241206BHJP
H02J 3/46 20060101ALI20241206BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20241206BHJP
【ＦＩ】
H02J3/24
H02J3/38 110
H02J3/46
H02J13/00 301A
H02J13/00 311R
【請求項の数】
23
(21)【出願番号】P 2023519308
(86)(22)【出願日】2021-09-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-13
(86)【国際出願番号】 EP2021076705
(87)【国際公開番号】W WO2022064073
(87)【国際公開日】2022-03-31
【審査請求日】2023-05-24
(31)【優先権主張番号】17/034,912
(32)【優先日】2020-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】523380173
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チントゥール，メフメト・ヘ
(72)【発明者】
【氏名】イーシェンコ，ドミトリー
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１３９３４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－００４５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０２５５４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０２１８４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１１９１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２６４８２４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ３／２４
Ｈ０２Ｊ ３／３８
Ｈ０２Ｊ ３／４６
Ｈ０２Ｊ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出することであって、前記配電網は、グリッドインターフェースを介して前記グリッドに接続されている配電フィーダと、前記配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）と、前記グリッドインターフェースに隣接し、前記複数のＤＥＲに関連付けられた適用可能性基準点（ＲＰＡ）とを含む、検出することと、前記障害を検出したことに応答して、前記ＲＰＡにおける誤差電圧を決定することと、前記誤差電圧を誤差信号に変換することと、前記誤差信号を前記複数のＤＥＲにブロードキャストすることと、前記誤差信号に基づいて、前記複数のＤＥＲから前記配電フィーダに複数の電流を注入することによって前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することとを含む、方法。
【請求項2】
前記誤差電圧を前記誤差信号に変換することが、前記ＲＰＡにおいて、前記誤差電圧の正シーケンス成分を前記誤差電圧の負シーケンス成分から分離することと、
前記ＲＰＡにおいて、前記正シーケンス成分に基づく第１の成分と、前記正シーケンス成分及び前記負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む前記誤差信号を生成することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の成分が、前記障害中の前記配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、前記第２の成分が、前記障害中の前記配電網の電圧不平衡を示す値を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することが、前記第１の成分に基づいて、前記複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、前記配電網の電圧を上昇させること、及び
前記第２の成分に基づいて、前記複数のＤＥＲに負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、前記配電網の不平衡電圧を緩和することのうちの少なくとも一方を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記グリッドの前記障害を検出することが、前記グリッドの３つの相のうちの少なくとも１つの相の不平衡障害を検出することを含み、前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することが、動的電圧サポート（ＤＶＳ）制御方式を前記複数のＤＥＲに適用することによって注入される前記複数の電流を決定することを含み、前記ＤＶＳ制御方式を適用することが、前記複数の電流を前記配電フィーダに注入することによって、前記複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させることと、前記複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記複数のＤＥＲの前記障害相及び前記非障害相が、連続動作モード、強制動作モード、一時停止モード、及びトリップモードを含むモードで動作するように構成され、前記複数のＤＥＲの前記障害相の前記電圧を上昇させることが、強制的に前記障害相が前記一時停止モードを離れて前記強制動作モードに入るようにすることを含み、
前記複数のＤＥＲの前記非障害相の前記不平衡電圧を緩和することが、強制的に前記非障害相が前記強制動作モードを離れて前記連続動作モードに入るようにすることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記複数のＤＥＲの前記障害相の前記電圧を上昇させ、前記複数のＤＥＲの前記非障害相の前記不平衡電圧を緩和することにより、前記複数のＤＥＲの前記障害相及び前記非障害相が前記トリップモードに入るのを防ぐことを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することが、前記誤差信号に基づいて、前記配電網に電流を注入するように前記複数のＤＥＲを協調させることであって、前記複数のＤＥＲを協調させることが、前記複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を前記複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを含む、協調させること、
前記誤差信号に基づいて、前記配電網に電流を注入するように前記複数のＤＥＲを協調させることであって、前記複数のＤＥＲを協調させることが、前記複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を前記複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させること、及び
前記複数のＤＥＲに分散目標追跡制御方式を適用することであって、前記分散目標追跡制御方式を適用することが、前記複数のＤＥＲ間の通信が前記複数のＤＥＲの各々によって注入される電流を協調させるようにすることによって、前記分散目標追跡制御方式の下で注入される前記複数の電流を決定することのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記誤差信号を前記複数のＤＥＲにブロードキャストすることが、前記誤差信号を前記複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲにブロードキャストすることであって、前記第１のＤＥＲが前記ＲＰＡに直接的に結合されている、ブロードキャストすることと、前記誤差信号を前記複数のＤＥＲのうちの前記第１のＤＥＲから第２のＤＥＲに転送することであって、前記第２のＤＥＲが前記ＲＰＡに間接的に結合されている、転送することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
グリッドに結合されており、グリッドインターフェースを介して前記グリッドに接続されている配電フィーダ、前記配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）及び前記グリッドインターフェースに隣接した適用可能性基準点（ＲＰＡ）を備える、配電網と、前記ＲＰＡに結合されており、プログラムによって、前記グリッドの障害を検出し、
前記障害の検出に応答して、前記ＲＰＡにおける誤差電圧を決定し、前記誤差電圧を誤差信号に変換するように構成されているＲＰＡコントローラと、
前記ＲＰＡコントローラに結合されており、前記誤差信号を前記複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成されている第１の通信デバイスと、
前記複数のＤＥＲのそれぞれのＤＥＲに結合されており、前記誤差信号に基づいて、前記配電フィーダに複数の電流を注入することによって前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減するようにそれぞれの前記ＤＥＲを制御するように、プログラミングによって構成されている複数のＤＥＲコントローラとを備える、システム。
【請求項11】
前記ＲＰＡコントローラが、前記プログラムによって、前記誤差電圧の正シーケンス成分を前記誤差電圧の負シーケンス成分から分離し、前記正シーケンス成分に基づく第１の成分と、前記正シーケンス成分及び前記負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む誤差信号を生成するように構成されており、前記第１の成分が、前記障害中の前記配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、
前記第２の成分が、前記障害中の前記配電網の電圧不平衡を示す値を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記第１の成分に基づいて、前記複数のＤＥＲコントローラが、前記プログラミングによって、前記複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、前記配電網の電圧を上昇させるように構成され、前記第２の成分に基づいて、前記複数のＤＥＲコントローラが、前記プログラミングによって、前記複数のＤＥＲに負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、前記配電網の不平衡電圧を緩和するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記複数のＤＥＲコントローラが、前記プログラミングによって、前記複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させ、前記複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和するように前記複数のＤＥＲを制御するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項14】
前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することが、前記複数のＤＥＲコントローラが、前記プログラミングによって、前記複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を前記複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを通じて、前記配電網に電流を注入するように前記複数のＤＥＲを協調させるように構成されること、及び
前記複数のＤＥＲコントローラが、前記プログラミングによって、前記複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を前記複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを通じて、前記配電網に電流を注入するように前記複数のＤＥＲを協調させるように構成されることのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項15】
前記複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲに結合されている第２の通信デバイスであって、前記第１のＤＥＲが前記ＲＰＡに直接的に結合されている、第２の通信デバイスと、前記複数のＤＥＲのうちの第２のＤＥＲに結合されている第３の通信デバイスであって、前記第２のＤＥＲが前記ＲＰＡに間接的に結合されている、第３の通信デバイスとを更に備え、
前記第２の通信デバイスが、前記第１の通信デバイスによってブロードキャストされる前記誤差信号を受信し、前記誤差信号を前記第３の通信デバイスに転送するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項16】
複数のインバータを更に含み、前記複数のインバータのうちの１つが、前記複数のＤＥＲの各々と前記配電フィーダとの間に結合されており、前記誤差信号に基づいて、前記複数のインバータが、前記配電フィーダに注入される前記複数の電流を生成するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項17】
適用可能性基準点（ＲＰＡ）コントローラであって、グリッドインターフェースを介してグリッドに接続されている配電フィーダ、前記配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）、及び前記グリッドインターフェースに隣接したＲＰＡを備える配電網に結合されている制御装置を備え、前記制御装置が、前記ＲＰＡに直接的に結合されており、前記制御装置が、
命令を含むプログラムを記憶するメモリと、
前記メモリに結合されており、前記プログラムを実行するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサに結合されている第１の通信デバイスとを備え、
前記命令が、実行されると、前記プロセッサに、前記配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出させ、前記障害の検出に応答して、前記ＲＰＡにおける誤差電圧を決定させ、前記誤差電圧を誤差信号に変換させ、前記誤差信号を前記第１の通信デバイスに送信させ、前記第１の通信デバイスが、前記誤差信号を前記複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成されている、適用可能性基準点（ＲＰＡ）コントローラ。
【請求項18】
前記複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲが、第２の通信デバイスに結合されており、前記第１のＤＥＲが、前記ＲＰＡに直接的に結合されており、前記複数のＤＥＲのうちの第２のＤＥＲが、第３の通信デバイスに結合されており、前記第２のＤＥＲが、前記ＲＰＡに間接的に結合されており、前記第２の通信デバイスが、前記第１の通信デバイスによってブロードキャストされる前記誤差信号を受信し、前記誤差信号を前記第３の通信デバイスに転送するように構成されており、
前記複数のＤＥＲが、複数のＤＥＲコントローラに結合されており、前記誤差信号に基づいて、前記複数のＤＥＲコントローラが、プログラミングによって、複数の電流を前記配電フィーダに注入することによって前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減するようにそれぞれのＤＥＲを制御するように構成されている、請求項１７に記載のＲＰＡコントローラ。
【請求項19】
前記プロセッサが、前記プログラムによって、前記誤差電圧の正シーケンス成分を前記誤差電圧の負シーケンス成分から分離し、前記正シーケンス成分に基づく第１の成分と、前記正シーケンス成分及び前記負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む誤差信号を生成するように構成されており、前記第１の成分が、前記障害中の前記配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、
前記第２の成分が、前記障害中の前記配電網の電圧不平衡を示す値を含む、請求項１７に記載のＲＰＡコントローラ。
【請求項20】
グリッドインターフェースを介してグリッドに接続されている配電フィーダ、前記配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）、及び前記グリッドインターフェースに隣接した適用可能性基準点（ＲＰＡ）を備える配電網に結合されている複数のＤＥＲコントローラを備え、前記複数のＤＥＲコントローラの各々が、前記複数のＤＥＲの対応するＤＥＲに結合されており、前記複数のＤＥＲコントローラの各々が、命令を含むプログラムを記憶するメモリと、
前記メモリに結合されており、前記プログラムを実行するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサに結合されている通信デバイスとを備え、
前記命令が、前記複数のＤＥＲコントローラの各々において実行されると、前記複数のＤＥＲコントローラに、前記ＲＰＡに直接的に結合されているＲＰＡコントローラから誤差信号を受信させ、前記複数のＤＥＲに制御信号を送信させ、前記制御信号のうちの１つが、前記複数のＤＥＲのうちの１つに送信され、前記複数のＤＥＲによって受信される前記制御信号が、前記複数のＤＥＲから前記配電フィーダに複数の電流を注入することによって、前記ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するように構成されている、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）制御システム。
【請求項21】
前記誤差電圧が、正シーケンス成分及び負シーケンス成分を含み、前記誤差信号が、前記正シーケンス成分に基づく第１の成分と、前記正シーケンス成分及び前記負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含み、前記第１の成分が、前記配電網に結合されているグリッド内の障害中の前記配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、
前記第２の成分が、前記障害中の前記配電網の電圧不平衡を示す値を含む、請求項２０に記載のＤＥＲ制御システム。
【請求項22】
前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することが、前記第１の成分に基づいて、前記複数のＤＥＲコントローラが、前記複数のＤＥＲコントローラの各々において前記命令を実行することによって、前記複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、前記配電網の電圧を上昇させるように構成されること、及び
前記第２の成分に基づいて、前記複数のＤＥＲコントローラが、前記複数のＤＥＲコントローラの各々において前記命令を実行することによって、前記複数のＤＥＲに負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、前記配電網の不平衡電圧を緩和することのうちの少なくとも一方を含む、請求項２１に記載のＤＥＲ制御システム。
【請求項23】
前記ＲＰＡにおける前記誤差電圧を低減することが、前記複数のＤＥＲコントローラが、前記複数のＤＥＲコントローラの各々において前記命令を実行することによって、前記複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を前記複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを通じて、前記配電網に電流を注入するように前記複数のＤＥＲを協調させるように構成されること、及び 前記複数のＤＥＲコントローラが、前記複数のＤＥＲコントローラの各々において前記命令を実行することによって、前記複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を前記複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを通じて、前記配電網に電流を注入するように前記複数のＤＥＲを協調させるように構成されることのうちの少なくとも１つを含む、請求項２０に記載のＤＥＲ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エネルギー省によって授与された契約番号ＤＥ－ＯＥ００００８９６の下で米国政府の支援を受けてなされた。米国政府は本発明において一定の権利を有する。
【0002】
技術分野
本発明は、一般に、配電システムにおける分散型エネルギー資源を制御する障害制御装置及び方法に関する。
本発明は、一般に、配電システムにおける分散型エネルギー資源を制御する障害制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0003】
背景
電力グリッドは、石炭火力、ガス及び原子力パワープラントなどの従来の発電所と、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）とを備える。従来の発電所は集中型であり、電気エネルギーを長距離にわたって伝送する必要がある。ＤＥＲは、エネルギーが消費される負荷の中又はその近くに位置する小型でモジュール式の非集中型グリッド接続エネルギーシステムである。ＤＥＲ及び負荷は、電力グリッドに結合されている分散電力網を形成する。
電力グリッドは、石炭火力、ガス及び原子力パワープラントなどの従来の発電所と、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）とを備える。従来の発電所は集中型であり、電気エネルギーを長距離にわたって伝送する必要がある。ＤＥＲは、エネルギーが消費される負荷の中又はその近くに位置する小型でモジュール式の非集中型グリッド接続エネルギーシステムである。ＤＥＲ及び負荷は、電力グリッドに結合されている分散電力網を形成する。
【0004】
動作中、電力グリッドに障害が発生する可能性がある。グリッド障害は、配電網の電圧を低下させ、ＤＥＲの感応性トリップをもたらす可能性がある。トリップされたＤＥＲは、広い地理的領域にわたってエネルギー供給の大規模な損失を引き起こす。短期間での予期しないエネルギー供給損失は、電力グリッドの送電線の過負荷及び障害に起因する電圧回復遅延（ＦＩＤＶＲ）などのより複雑な結果をもたらす可能性がある。ＦＩＤＶＲは、障害の正常な解消に後続する電圧のその公称値への回復における予期しない遅延を指す。障害が解消された後、配電網の電圧は数秒間にわたって著しく低下したレベルのままであり、その後低速に許容可能レベルに戻る。このようなグリッド信頼性の懸念を克服するために、フォルトライドスルー機能を実装するためにＤＥＲが必要とされる。
【0005】
フォルトライドスルーは、障害中にＤＥＲが接続されたままであることができるように、ＤＥＲがトリップモードに入るのを防ぐことを目的とした１つの要件である。ＤＥＲはまた、動的電圧サポート（ＤＶＳ）に関与する必要がある。現在、ＤＥＲの電力変換器の柔軟な制御における最近の前例のない進歩により、高度なＤＶＳ機能が可能である。しかしながら、協調的にこの柔軟性を利用するための効率的な方法は、依然としてオープンな研究領域である。したがって、刻々と変化する電力システムの要件を満たすように、配電網におけるＤＶＳ制御を改善する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
概要
一実施形態によれば、方法は、配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出することであって、配電網は、配電フィーダと、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）と、複数のＤＥＲに関連付けられた適用可能性基準点（ＲＰＡ）とを含む、検出することと、障害を検出したことに応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定することと、誤差電圧を誤差信号に変換することと、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストすることと、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲから配電フィーダに複数の電流を注入することによってＲＰＡにおける誤差電圧を低減することとを含む。
一実施形態によれば、方法は、配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出することであって、配電網は、配電フィーダと、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）と、複数のＤＥＲに関連付けられた適用可能性基準点（ＲＰＡ）とを含む、検出することと、障害を検出したことに応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定することと、誤差電圧を誤差信号に変換することと、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストすることと、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲから配電フィーダに複数の電流を注入することによってＲＰＡにおける誤差電圧を低減することとを含む。
【0007】
別の実施形態によれば、システムは、グリッドに結合されており、配電フィーダ、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）及び適用可能性基準点（ＲＰＡ）を備える、配電網と、ＲＰＡに結合されており、プログラムによって、グリッドの障害を検出し、障害の検出に応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換するように構成されているＲＰＡコントローラと、ＲＰＡコントローラに結合されており、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成されている第１の通信デバイスと、複数のＤＥＲのそれぞれのＤＥＲに結合されており、誤差信号に基づいて、配電フィーダに複数の電流を注入することによってＲＰＡにおける誤差電圧を低減するようにそれぞれの前記ＤＥＲを制御するように、プログラミングによって構成されている複数のＤＥＲコントローラとを備える。
【0008】
更に別の実施形態によれば、適用可能性基準点（ＲＰＡ）コントローラは、配電フィーダ、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）、及びＲＰＡを備える配電網に結合されている制御装置を備え、制御装置はＲＰＡに直接的に結合されており、制御装置は、命令を含むプログラムを記憶するメモリと、メモリに結合されており、プログラムを実行するように構成されているプロセッサと、プロセッサに結合されている第１の通信デバイスとを備え、命令は、実行されると、プロセッサに、配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出させ、障害の検出に応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定させ、誤差電圧を誤差信号に変換させ、誤差信号を第１の通信デバイスに送信させ、第１の通信デバイスは、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成されている。
【0009】
更に別の実施形態によれば、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）制御システムは、配電フィーダ、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）、及び適用可能性基準点（ＲＰＡ）を備える配電網に結合されている複数のＤＥＲコントローラを備え、複数のＤＥＲコントローラの各々は、複数のＤＥＲの対応するＤＥＲに結合されており、複数のＤＥＲコントローラの各々は、命令を含むプログラムを記憶するメモリと、メモリに結合されており、プログラムを実行するように構成されているプロセッサと、プロセッサに結合されている通信デバイスとを備え、命令は、複数のＤＥＲコントローラの各々において実行されると、複数のＤＥＲコントローラに、ＲＰＡに直接的に結合されているＲＰＡコントローラから誤差信号を受信させ、複数のＤＥＲに制御信号を送信させ、制御信号のうちの１つは、複数のＤＥＲのうちの１つに送信され、複数のＤＥＲによって受信される制御信号は、複数のＤＥＲから配電フィーダに複数の電流を注入することによって、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するように構成されている。
【0010】
上記は、以下の本開示の詳細な説明がよりよく理解され得るように、本開示の特徴及び技術的利点をかなり広く概説した。本開示の特許請求の範囲の主題を形成する本開示のさらなる特徴及び利点を以下に説明する。開示された概念及び特定の実施形態は、本開示の同じ目的を実行するための他の構造又はプロセスを修正又は設計するための基礎として容易に利用され得ることが当業者によって理解されるべきである。また、当業者であれば、そのような均等な構造は、添付の特許請求の範囲に記載された本開示の思想及び範囲から逸脱しないことを理解されたい。
【0011】
図面の簡単な説明
ここで、本開示及びその利点のより完全な理解のために、以下の説明を添付の図面と併せて参照する。
ここで、本開示及びその利点のより完全な理解のために、以下の説明を添付の図面と併せて参照する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の様々な実施形態による、配電網のブロック図である。
【図2】不平衡障害の下で、本開示の様々な実施形態による配電網のＤＥＲが様々な動作モードで動作するように構成されていることを示す図である。
【図4】本開示の様々な実施形態による、非干渉二重同期基準座標系ＰＬＬ（ＤＤＳＲＦ－ＰＬＬ）制御方式を実装する制御システムを示す図である。
【図7】本開示の様々な実施形態による、分散協調動的電圧サポート制御方式を実装する制御システムを示す図である。
【図9】本開示の様々な実施形態によるシステムのブロック図である。
【図10】本開示の様々な実施形態によるＲＰＡコントローラのブロック図である。
【図11】本開示の様々な実施形態によるＤＥＲ制御システムのブロック図である。
【図12】本開示の様々な実施形態による処理システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
異なる図における対応する数及び記号は、別途指示しない限り、一般に対応する部分を指す。図は、様々な実施形態の関連する態様を明確に示すために描かれており、必ずしも原寸に比例して描かれていない。
【0014】
例示的な実施形態の詳細な説明
現在好ましい実施形態の作成及び使用を下記に詳細に説明する。しかしながら、本開示は、多種多様な特定の状況で具体化することができる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。説明される特定の実施形態は、本開示を作成及び使用するための特定の方法の単なる例示であり、本開示の範囲を限定するものではない。
現在好ましい実施形態の作成及び使用を下記に詳細に説明する。しかしながら、本開示は、多種多様な特定の状況で具体化することができる多くの適用可能な発明概念を提供することを理解されたい。説明される特定の実施形態は、本開示を作成及び使用するための特定の方法の単なる例示であり、本開示の範囲を限定するものではない。
【0015】
本開示は、特定のコンテキストにおける好ましい実施形態、すなわち、配電システム内の分散型エネルギー資源を制御するための障害制御装置及び方法に関して説明される。しかしながら、本開示は、様々な電力システムに適用することもできる。以下において、添付図面を参照して、様々な実施形態を詳細に説明する。
【0016】
図１は、本開示の様々な実施形態による、配電網のブロック図を示す。配電網１００は、電力グリッド１１０に接続されている。配電網１００は、配電フィーダ１２５を備える。配電フィーダ１２５は、グリッドインターフェース１０５を通じてグリッド１１０に結合されている配電バスである。配電網１００は、複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）１２２、１２４及び１２６を更に備える。いくつかの実施形態では、ＤＥＲ１２２、１２４及び１２６は、光起電力パネル、電池エネルギー貯蔵システム、他の適切な再生可能エネルギー源、及びそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【0017】
ＤＥＲ１２２、１２４及び１２６は、配電フィーダ１２５に結合されている。図１に示すように、各ＤＥＲは、接続点（ＰＯＣ）を通じて配電フィーダ１２５に接続されている。図１に示すように、ＤＥＲ１２２は、ＰＯＣ１５２を通じて配電フィーダ１２５に接続されている。ＤＥＲ１２４は、ＰＯＣ１５４を通じて配電フィーダ１２５に接続されている。ＤＥＲ１２６は、ＰＯＣ１５６を通じて配電フィーダ１２５に接続されている。ＤＥＲの詳細な構造及び動作原理は、図３に関して下記に説明される。各ＤＥＲは、ＤＥＲコントローラを装備している。図１に示すように、ＤＥＲコントローラ１３２がＤＥＲ１２２に結合されている。ＤＥＲ１２４には、ＤＥＲコントローラ１３４が接続されている。ＤＥＲ１２６には、ＤＥＲコントローラ１３６が接続されている。ＤＥＲコントローラの詳細な構造及び動作原理は、図６に関して下記に説明される。
【0018】
配電網１００は、適用可能性基準点（ＲＰＡ）１０７と、ＲＰＡ１０７に結合されているＲＰＡコントローラ１２０とを更に備える。適用可能性基準点（ＲＰＡ）は、ＩＥＥＥ１５４７において、ＤＥＲ回路の特性、特に集約ＤＥＲ容量及びインポート／エクスポートによって定義される。これは、ＤＥＲ端子にあってもよく、又は、いくつかのＤＥＲが電力グリッドに接続する点にあってもよい。図１に関して、ＲＰＡ１５７は、ＤＥＲ（１２２、１２４、．．．１２６）のいずれかと電力グリッド（１１０）との間の接続点である。ＲＰＡ１０７は、グリッドインターフェース１０５に隣接していてもよい。ＲＰＡコントローラ１２０は、電力グリッド１１０の障害を検出するように構成される。障害の検出に応答して、ＲＰＡコントローラ１２０は、ＲＰＡ１０７における誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換するように構成される。ＲＰＡコントローラ１２０の詳細な構造及び動作原理は、図５に関して下記に説明される。
【0019】
配電網１００は、配電フィーダ１２５に結合されている複数の負荷１４２、１４４及び１４６を更に備える。いくつかの実施形態では、負荷１４２、１４４及び１４６は、住宅負荷、回転負荷（例えば、誘導モータ）、及びそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【0020】
動作中、不平衡障害などの障害が電力グリッド１１０に発生する可能性がある。ＲＰＡコントローラ１２０は、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換するように構成される。ＲＰＡにおいて、ＰＲＡコントローラ１２０は更に、誤差電圧の正シーケンス成分を誤差電圧の負シーケンス成分から分離し、正シーケンス成分に基づく第１の成分と、正シーケンス成分及び負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む誤差信号を生成する。誤差信号の第１の成分は、障害中の配電網１００の振幅ブースト要件を示す値を含む。誤差信号の第２の成分は、障害中の配電網１００の電圧不平衡を示す値を含む。本発明のコンテキストにおいて、第１の成分は正電圧シーケンス誤差であってもよく、第２の成分は負電圧シーケンス誤差であってもよい。
【0021】
ＲＰＡコントローラ１２０は、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストする。特に、ＲＰＡコントローラ１２０は、適切な通信リンクを通じてＲＰＡに直接的に結合されているＤＥＲに誤差信号をブロードキャストする。ＲＰＡに直接的に結合されているＤＥＲは、ＲＰＡに間接的に結合されているＤＥＲに誤差信号を転送する。
【0022】
配電網１００において、誤差信号の第１の成分に基づいて、複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の電圧が上昇する。誤差信号の第２の成分に基づいて、複数のＤＥＲに負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の不平衡電圧を緩和することができる。
【0023】
障害は、グリッドの３相のうちの少なくとも１相で発生する不平衡障害である。障害が発生する相が、障害相である。障害が発生していない相は、非障害相である。ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するために、動的電圧サポート（ＤＶＳ）制御方式が複数のＤＥＲに適用される。ＤＶＳ制御方式を適用することは、複数の電流を配電フィーダに注入することによって、複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させることと、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することとを含む。
【0024】
配電網において、複数のＤＥＲに対して分散目標追跡制御方式が適用される。分散目標追跡制御方式を適用することは、ＤＥＲ間の通信が、複数のＤＥＲの各々によって注入される電流を協調させるようにすることによって、分散目標追跡制御方式の下で注入される複数の電流を決定することを含む。誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲが、配電網に電流を注入するように協調させられる。これは、例えば、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を、複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを含め、複数のＤＥＲを協調させることによって、速度マッチングアルゴリズムによって達成され得る。これは、群集中化アルゴリズムによって、例えば、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを含め、複数のＤＥＲを協調させることによって、更に達成され得る。
【0025】
図２は、不平衡障害の下で、本開示の様々な実施形態による配電網のＤＥＲが様々な動作モードで動作するように構成されていることを示す。第１の動作チャート２０２は、従来の制御方式の下で、ライドスルー中の障害に応答して、配電網のＤＥＲが４つの異なるモードで動作することを示す。第２の動作チャート２０４は、本開示の制御方式の下で、ライドスルー中の障害に応答して、配電網のＤＥＲが４つの異なるモードで動作することを示す。第３の動作チャート２０３は、従来の制御方式の下でのＤＥＲの相電圧応答と、本開示の制御方式の下でのＤＥＲの相電圧応答との間の比較を示す。
【0026】
第１の動作チャート２０２、第２の動作チャート２０４及び第３の動作チャート２０３の水平軸は時間間隔を表す。単位は秒である。第１の動作チャート２０２、第２の動作チャート２０４及び第３の動作チャート２０３の垂直軸はＤＥＲの電圧を表す。電圧は単位系で表される。単位系は、規定の基本単位量の分数としてのシステム量の表現である。電圧の基本値は、ＤＥＲと配電フィーダとの間に結合されているインバータの定格電圧である。ＤＥＲの電圧は、代替的に、印加可能電圧を指してもよい。
【0027】
第１の動作チャート２０２及び第２の動作チャート２０４に示すように、ＤＥＲは、ライドスルー中の異常電圧状態（例えば、グリッドに障害が発生した後の電圧摂動）に応じて、異なる４つのモードで動作することが可能であるように設計されている。各ＤＥＲは、４つの動作モード、すなわち、連続動作モード、強制動作モード、一時停止モード、及びトリップモードのうちの１つにあることができる。トリップモードは、代替的に、トリップ警告モードとして参照される場合がある。
【0028】
連続動作モードでは、ＤＥＲは動作したままであり、少なくともその外乱前レベルと同じ大きさの利用可能な有効電力を送達し続ける。送達される電力は、その電圧が公称未満である場合、リース相電圧の単位当たり電圧によって比例配分され得る。言い換えれば、印加可能電圧が指定された制限（図２に示すように０．９～１．１）内にある間、ＤＥＲは正常な挙動をしている。
【0029】
強制動作モードでは、規定された大きさ及び持続時間の制限内で、ＤＥＲは、電圧摂動が終わるまで耐え、グリッドを支持するように構成される。図２に示すように、印加可能電圧が０．５～０．９であるとき、２０秒の持続時間制限内で、ＤＥＲは強制動作モードで動作するように構成される。ＤＥＲは、印加可能電圧が連続動作モードの電圧範囲に戻ると、直ちに正常に戻ることができる。他方、ＤＥＲは、持続時間制限（２０秒）が満了した後に強制動作モードを離れ、トリップモードに入ることができる。
【0030】
一時停止モードでは、ＤＥＲは、配電網への通電を一時的に停止する。ＤＥＲは、印加可能電圧が連続動作モードの電圧範囲に戻ると、直ちに正常に戻ることができる。一方、ＤＥＲは、持続時間制限が満了した後にトリップモードに入ることができる。図２に示すように、印加可能電圧が１．２～１．３である場合、持続時間制限は０．１秒である。同様に、印加可能電圧が１．１～１．２である場合、持続時間制限は２０秒である。印加可能電圧が０～０．５である場合、持続時間制限は１秒である。
【0031】
トリップ動作モードでは、ＤＥＲは配電網への通電を停止する。代替的に、ＤＥＲは、配電網から接続切断されてもよい。
【0032】
動作時、不平衡障害が、グリッドの３相のうちの少なくとも１相で発生する。例えば、グリッドの相Ａにおいて障害が発生する。この障害を有する結果として、相Ａは障害相になる。他の２つの相（相Ｂ及び相Ｃ）は非障害相である。第１の動作チャート２０２は、従来の制御方式の下で、ＤＥＲの位相が過電圧を導入し得ることを示す。障害に応答して、ＤＥＲの３相の電圧は、配電網に電流を注入することを通じて上昇する。障害相（相Ａ）の電圧は、約０．８から約０．９５に増大する。一方の非障害相（相Ｂ）の電圧は、約０．９５から約１．０５に増大される。他の非障害相（相Ｃ）の電圧は、約０．９５から約１．１５に増大する。相Ｃは過電圧を導入し、一時停止モードに入る。
【0033】
第２の動作チャート２０４は、本開示の制御方式の下で、ＤＥＲの三相が、強制動作モード又は連続動作モードのいずれかに留まることを示している。不平衡障害に応答して、動的電圧サポート（ＤＶＳ）制御方式が複数のＤＥＲに適用される。複数のＤＥＲは、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するために、複数の電流を配電フィーダに注入する。より詳細には、複数の電流を配電フィーダに注入することによって、複数のＤＥＲの障害相の電圧が上昇し、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することができる。障害相の電圧を上昇させ、非障害相の不平衡電圧を緩和することは、式（１１）～（１３）に関して下記に更に論じられる。
【0034】
図２に示すように、複数のＤＥＲの障害相と非障害相の両方が、第２の動作チャート２０４に示すように、連続動作モード、強制動作モード、一時停止モード、及びトリップモードを含むモードで動作するように構成される。破線２０６によって示すように、複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させることは、障害相を強制的に一時停止モードから離れさせて強制動作モードに入らせることを含む。破線２０８によって示すように、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することは、非障害相を強制的に強制動作モードから離れさせて連続動作モードに入らせることを含む。複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させ、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することにより、本開示の制御方式は、複数のＤＥＲの障害相及び非障害相がトリップモードに入るのを防ぐことができる。
【0035】
第２の動作チャート２０４に示すように、本開示の制御方式の１つの潜在的に有利な特徴は、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することであり、非障害相に過電圧を導入する可能性を低減するのに役立ち、それによってオーバーシュートのリスクを低減する。
【0036】
第３の動作チャート２０３は、６本の電圧曲線を示す。第１の曲線２３１は、障害が発生し、ＤＥＲが従来の制御方式の下で制御された後の障害相（例えば、相Ａ）の電圧応答を表す。第２の曲線２３２は、障害が発生し、ＤＥＲが従来の制御方式の下で制御された後の非障害相（例えば、相Ｂ）の電圧応答を表す。第３の曲線２３３は、障害が発生し、ＤＥＲが従来の制御方式の下で制御された後の別の非障害相（例えば、相Ｃ）の電圧応答を表す。第４の曲線２３４は、障害が発生し、ＤＥＲが本開示の制御方式の下で制御された後の障害相（例えば、相Ａ）の電圧応答を表す。第５の曲線２３５は、障害が発生し、ＤＥＲが本開示の制御方式の下で制御された後の非障害相（例えば、相Ｂ）の電圧応答を表す。第６の曲線２３６は、障害が発生し、ＤＥＲが本開示の制御方式の下で制御された後の別の非障害相（例えば、相Ｃ）の電圧応答を表す。図２に示すように、従来の制御方式の下では、１つの非障害相（例えば、相Ｃ）の電圧は最大１．１まで増大する。第１の動作チャート２０２に示すように、相Ｃは連続動作モードを離れ、強制停止モードに入る。対照的に、本開示の制御方式の下では、非障害相（例えば、相Ｃ及び相Ｂ）の電圧は１．１未満である。更に、第４の曲線２３４及び第１の曲線２３１は、本開示の制御方式の下での障害相の回復速度が従来の制御方式の下での回復速度よりも速いことを示す。
【0037】
図３は、本開示の様々な実施形態による、図１に示すＤＥＲ及び配電フィーダの単純化されたモデルを示す。ＤＥＲ１２２は、電力源３０２と、出力キャパシタＣｄｃと、グリッド接続電圧源コンバータ（ＶＳＣ）と、ＬＣＬフィルタとを備える。電力源３０２は、ＰＶパネルとして実装されてもよい。グリッド接続ＶＳＣは、インバータとして実装されてもよい。ＬＣＬフィルタは、第１のインダクタＬｃｆと、キャパシタＣｆと、第２のインダクタＬｇｆとを備える。ＤＥＲ１２２は、ＰＯＣにおいて配電網に接続されている。配電フィーダは、直列抵抗ＲＬ及び直列インピーダンスＺＬとしてモデル化されている。ＰＯＣと配電フィーダとの間には、Ｙ－Δ変圧器が配置されている。ＰＯＣ電圧センサが、ＰＯＣの電圧（ＶＰＯＣ）を検出するために利用される。電流センサが、配電フィーダを流れる電流（ｉｇ）を検出するために利用される。グリッド電圧センサが、研削の電圧（Ｖｇｒｉｄ）を検出するために利用される。
【0038】
動作中、グリッドに不平衡障害が発生すると、正、負、及びゼロのシーケンス成分が優勢になる。障害タイプに応じて、結果として生じる電圧の大きさが異なり得る。例えば、２Ｌ－Ｇ障害中、非障害相に大きな電圧効果は観察されない。障害相をサポートする意図で正シーケンスのみによって電圧サポートが有効にされる場合、非障害相の大きさの大きさは所定のしきい値を超える。そのような結果を回避するために、電圧サポートは、正及び負のシーケンスのサポートを同時に組み込むことができる。
【0039】
図３において、ＰＯＣ（ＶＰＯＣ）とグリッド電圧（ＶＧ）との間の数学的関係は以下の通りである。
【0040】
【数1】
【0041】
式（１）において、Ｒは配電フィーダの等価抵抗である。Ｌは配電フィーダの等価インダクタンスである。
【0042】
この電力変換器（例えば、ＶＳＣ３０４）は、正（I+)及び負(I-)の両方のシーケンスの電流を注入することができる。対称成分の大きさを使用することにより、正及び負のシーケンスの情報を以下のように表すことができる。
【0043】
【数2】
【0044】
式（２．１）及び（２．２）は、配電網のインピーダンスに基づいて書き換えることができる。ネットワークインピーダンスが高誘導性である場合、方程式の抵抗部分は無視することができる。式（２．１）及び（２．２）は、以下のように書き換えることができる。
【0045】
【数3】
【0046】
式（３．１）及び（３．２）は、正シーケンス無効電流を誘導インピーダンスが支配的なグリッドに注入することによって正シーケンス電圧を上昇させることができることを示唆している。他方、負シーケンス無効電流を注入することは、電圧不平衡を緩和するのに役立ち得る。式（３．１）及び（３．２）は、グリッド電圧サポートが２つの方法で実現され得ることを示す。不平衡障害下で正シーケンス無効電力のみが注入される場合、ＰＯＣ電圧はグリッド電圧と比較して各相において等しく上昇する。ＰＯＣにおける不平衡電圧は、負シーケンス無効電力を注入することによって補償することができる。
【0047】
不平衡緩和は、障害相と非障害相との間の電圧振幅ギャップを低減することによって達成することができる。不平衡電圧を緩和する結果として、非障害相は電圧オーバーシュートを回避することができる。
【0048】
グリッドインピーダンスがより抵抗性であるため、低電圧グリッドについて式（２．１）及び（２．２）を書き換えることもできる。誘導要素を無視することによって、式を書き換えることができる。式（２．１）及び（２．２）は、以下のように書き換えることができる。
【0049】
【数4】
【0050】
式（４．１）及び（４．２）は、正シーケンス有効電力を注入することにより、ＰＯＣにおける正シーケンス電圧を上昇させることができ、一方で、負シーケンス有効電力の量を低減することが、抵抗回路網のＰＯＣ電圧不平衡を緩和するのに役立つことを示唆している。
【0051】
不平衡条件中に電力変換器（例えば、ＶＳＣ３０４）を制御するために、式（１）を二重同期基準座標系（ＤＳＲＦ）において表すことができる。静止基準座標系（αβ）において、式（１）は以下のように表現することができる。
【0052】
【数5】
【0053】
不平衡障害中、静止基準座標系（αβ）内の電圧変数（Ｖ）は、（ｄｑ）座標系内の正シーケンス成分及び負シーケンス成分に分解することができる。
【0054】
【数6】
【0055】
式（６）において、Vαβは、Ｖのａｂｃ自然量から以下のように算出される。
【0056】
【数7】
【0057】
（ｄｑ）座標系内の分解シーケンスモデルは、（６）を（５）に代入することによって取得することができる。
【0058】
【数8】
【0059】
【数9】
【0060】
【数10】
【0061】
非干渉二重同期基準座標系ＰＬＬ（ＤＤＳＲＦ－ＰＬＬ）制御方式が、正シーケンス成分及び負シーケンス成分を独立して制御するために使用される。ＤＤＳＲＦ－ＰＬＬは当該技術分野において知られているため、詳細には論じない。ＤＤＳＲＦ－ＰＬＬ制御方式が適用された後、電力変換器（例えば、ＶＳＣ３０４）の制御方程式は、以下のように表現することができる。
【0062】
【数11】
【0063】
上記の制御式は、電力変換器を制御するために使用される。制御式は、ＤＥＲコントローラに実装されてもよい。上記の制御式の詳細な実施態様は、図４に関して下記に説明される。
【0064】
グリッドに障害が発生した後、ライドスルー要件は、２次元不平衡電圧回復方式を含む。この２次元不平衡電圧回復方式の第１の態様は、電圧振幅上昇のための正シーケンス電流注入を協調させることである。この２次元不平衡電圧回復方式の第２の態様は、電圧不平衡緩和のための負シーケンス電流注入を協調させることである。ＲＰＡにおける要件は、誤差信号を通じて配電網にブロードキャストされる。電力変換器（例えば、ＶＳＣ３０４）の各々は、この誤差信号を解釈し、他のＤＥＲと協働し、時間フレームにわたって局所的に増分電流注入を生成することができる。ＲＰＡにおける電圧変化は、以下のように表現することができる。
【0065】
【数12】
【0066】
【数13】
【0067】
ＲＰＡによってブロードキャストされる誤差信号は、第１の成分及び第２の成分を含む。第１の成分は、障害中の配電網の振幅ブースト要件を示す値を含む。第２の成分は、障害中の配電網の電圧不平衡を示す値を含む。第１の成分は、以下のように表現することができる。
【0068】
【数14】
【0069】
ＲＰＡにおいて、ＲＰＡ電圧（ＶＲＰＡ）の正シーケンス成分（ＶＲＰＡ
＋）は、ＲＰＡ電圧の負シーケンス成分（ＶＲＰＡ
－）から分離される。式（１２）は、誤差信号の第１の成分がＲＰＡ電圧の正シーケンス成分に基づくことを示している。
【0070】
誤差信号の第２の成分は、以下のように表現することができる。
【0071】
【数15】
【0072】
式（１３）は、誤差信号の第２の成分がＲＰＡ電圧の正シーケンス成分と負シーケンス成分の両方に基づくことを示している。
【0073】
ＲＰＡは、式（１２）及び式（１３）に示す誤差信号を配電網のＤＥＲにブロードキャストする。ブロードキャストされた誤差信号は、ＤＥＲによって、それぞれの電力変換器を制御するための電流基準を生成するために使用される。
【0074】
図４は、本開示の様々な実施形態による、非干渉二重同期基準座標系ＰＬＬ制御方式を実装する制御システムを示す図である。式（１０．１）、（１０．２）、（１０．３）、及び（１０．４）に示す制御式は、各ＤＥＲコントローラに実装されている。単純化のために、ＤＥＲコントローラの関連部分のみが図４に示されている。ＤＥＲコントローラは、ＲＰＡによってブロードキャストされた誤差信号を受信し、誤差信号に基づいて電流基準を生成するように構成される。ＤＥＲコントローラはまた、動作パラメータも受信する（例えば、ＤＥＲコントローラに結合されているインバータの電流及び電圧）。ＤＤＳＲＦ－ＰＬＬ制御方式は、電流基準及び検出された動作パラメータを処理し、インバータの電流注入を制御するための制御信号を生成するために利用される。
【0075】
図４に示すＤＥＲコントローラは、変圧部１６８を含む。変圧部１６８において、三相測定電圧が、当該技術分野において理解されるように、ＶＰＯＣの三相信号（線ａｂｃ）をｄｑ同期基準座標系内のそれらの対応する信号に変換する第１の変換ブロック１６０に提供される。
【0076】
ｄｑ電圧信号はＤＤＳＲＦ－ＰＬＬシーケンス抽出ブロック１６２に供給され、そこで正シーケンスｄｑ電圧Ｖｄｑ
＋及び負ｄｑ電圧Ｖｄｑ
－が計算される。正シーケンスｄｑ電圧Ｖｄｑ
＋は、正シーケンス直流電圧成分Ｖｄ
＋及び正シーケンス直交電圧成分Ｖｑ
＋を含む。負シーケンスｄｑ電圧Ｖｄｑ
－は、負シーケンス直流電圧成分Ｖｄ
－及び負シーケンス直交電圧成分Ｖｑ
－を含む。更に、ＤＤＳＲＦ－ＰＬＬシーケンス抽出ブロック１６２は、φ＋及びφ－信号を生成するように構成される。φ＋及びφ－信号は、それぞれ電圧ＶＰＯＣの正シーケンス及び負シーケンスの位相角を表す。
【0077】
インバータの測定電流（ｉｆ）は、第２の変換ブロック１６４及び第３の変換ブロック１６６にそれぞれ提供される。測定電流及び正シーケンス位相角φ＋に基づいて、第２の変換ブロック１６４は、正シーケンスｄｑ電流ｉｄｑ
＋を生成するように構成される。正シーケンスｄｑ電流Ｉｄｑ
＋は、正シーケンス直流電流成分Ｉｄ
＋及び正シーケンス直交電流成分Ｉｑ
＋を含む。測定電流及び負シーケンス位相角φ－に基づいて、第３の変換ブロック１６６は、負シーケンスｄｑ電流ｉｄｑ
＋を生成するように構成される。負シーケンスｄｑ電流Ｉｄｑ
－は、負シーケンス直流電流成分Ｉｄ
－及び負シーケンス直交電流成分Ｉｑ
－を含む。
【0078】
図４に示すように、コントローラは、４つの電流処理分岐、すなわち正シーケンス直流電流処理分岐１９１、正シーケンス直交電流処理分岐１９２、負シーケンス直流電流処理分岐１９３及び負シーケンス直交電流処理分岐１９４を備える。
【0079】
正シーケンス直流電流処理分岐１９１において、正シーケンス直流電流ｉｄ
＋が合計ユニット１８１に供給される。合計ユニット１８１は、正シーケンス直流基準電流ｉｄ
＋＊と正シーケンス直流電流ｉｄ
＋との間の差を計算する。この差は、代替的に正シーケンス直流電流誤差として参照される場合がある。正シーケンス直流基準電流ｉｄ
＋＊は、ＲＰＡによってブロードキャストされる誤差信号に基づいて生成されることに留意されたい。
【0080】
図４に示すように、正シーケンス直流電流誤差は比例積分（ＰＩ）コントローラ１８２に供給される。ＰＩコントローラ１８２の出力は、電流誤差値の合計と電流誤差値の積分とに基づいて生成される。ＰＩ制御は当該技術分野で周知であり、したがって論じない。ＰＩコントローラ１８２の出力は、合計ユニット１８３に供給される。図４に示すように、合計ユニット１８３はまた、後述する第１の交差結合信号も受信する。
【0081】
合計ユニット１８３が受信する第１の交差結合信号は、以下のようにして生成される。正シーケンス直交電流ｉｑ
＋は乗算器１８５に供給され、そこで、それにωＬが乗算される。乗算器１８５の出力は、ｉｑ
＋×ωＬに等しい。乗算器１８５の出力は、第１の交差結合信号として、合計ユニット１８３に供給される。合計ユニット１８３は、正シーケンス直流基準電圧Ｖｄ
＋＊を生成する。
【0082】
正シーケンス直交電流処理分岐１９２において、正シーケンス直交電流ｉｑ
＋が合計ユニット１８６に供給される。合計ユニット１８６は、正シーケンス直交基準電流ｉｑ
＋＊と正シーケンス直交電流ｉｑ
＋との間の差を計算する。この差は、代替的に正シーケンス直交電流誤差として参照される場合がある。正シーケンス直交基準電流ｉｑ
＋＊は、ＲＰＡによってブロードキャストされる誤差信号に基づいて生成されることに留意されたい。
【0083】
図４に示すように、正シーケンス直交電流誤差はＰＩコントローラ１８７に供給される。ＰＩコントローラ１８７の出力は、電流誤差値の合計と電流誤差値の積分とに基づいて生成される。ＰＩコントローラ１８７の出力は、合計ユニット１８８に供給される。図４に示すように、合計ユニット１８８はまた、第２の交差結合信号も受信する。
【0084】
合計ユニット１８８が受信する第２の交差結合信号は、以下のようにして生成される。正シーケンス直流電流ｉｄ
＋は乗算器１８４に供給され、そこで、それにωＬが乗算される。乗算器１８４の出力は、ｉｄ
＋×ωＬに等しい。乗算器１８４の出力は、第２の交差結合信号として、合計ユニット１８８に供給される。合計ユニット１８８は、正シーケンス直交基準電圧Ｖｑ
＋＊を生成する。
【0085】
合計ユニット１８３及び１８８の出力はそれぞれ正シーケンス直流基準電圧Ｖｄ
＋＊及び正シーケンス直交基準電圧Ｖｑ
＋＊であり、これらは変換ブロック１９６に供給され、そこで、正シーケンス直流基準電圧及び直交基準電圧はａｂｃ系における基準電圧に変換される。
【0086】
負シーケンス直流電流処理分岐１９３は、正シーケンス直流電流処理分岐１９１と同様であり、したがって詳細には論じない。同様に、負シーケンス直交電流処理分岐１９４は、正シーケンス直交電流処理分岐１９２と同様であり、したがって詳細には論じない。図４に示すように、合計ユニットの出力はそれぞれ負シーケンス直流基準電圧Ｖｄ
－＊及び負シーケンス直交基準電圧Ｖｑ
－＊であり、これらは変換ブロック１９８に供給され、そこで、負シーケンス直流基準電圧及び直交基準電圧はａｂｃ系における基準電圧に変換される。
【0087】
正シーケンス及び負シーケンス基準電圧は、合計ユニット１９７において組み合わされて、基準電圧信号Ｖａｂｃ
＋＊を提供する。基準電圧信号Ｖａｂｃ
＋＊は、インバータのオンオフ切り替えコマンドを生成するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラに提供される。ＰＷＭコントローラは、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の一部であってもよい。
【0088】
図５は、本開示の様々な実施形態による、図１に示すＲＰＡコントローラのブロック図を示す。図５に示すように、ＲＰＡコントローラ１２０は、アナログ－デジタル変換器５０２と、メモリ５０４と、デジタルプロセッサ５０６と、通信デバイス５０８とを含む。図５に示すように、アナログ－デジタル変換器５０２は、電圧Ｖｇｒｉｄを受信し、電圧をデジタルプロセッサ５０６に適したデジタル信号に変換するように構成される。制御命令が、メモリ５０４に記憶される。デジタルプロセッサ５０６は、メモリ５０４から制御命令をロードする。制御命令は、アナログ－デジタル変換器５０２からのデジタル信号を処理するためにデジタルプロセッサ５０６内で実行される。デジタル信号が処理された後、デジタルプロセッサ５０６は誤差信号を生成するように構成される。誤差信号は、第１の成分及び第２の成分を含む。第１の成分は、グリッド内の障害中の配電網の振幅ブースト要件を示す値を含む。第２の成分は、障害中の配電網の電圧不平衡を示す値を含む。誤差信号は、通信デバイス５０８に供給される。通信デバイス５０８は、誤差信号をＤＥＲにブロードキャストするように構成される。
【0089】
いくつかの実施形態では、デジタルプロセッサ５０６は、ＤＳＰなどの高速プロセッサとして実装される。ＤＳＰは、式（１１）及び（１２）に示す制御方法のデジタル制御実施態様を可能にする。図５は、制御方法がデジタルプロセッサ内で完全に実装され得ることを示す。これは単なる例であり、これは特許請求項の範囲を過度に限定すべきではない。当業者であれば、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。例えば、制御方法の一部は、論理回路、アナログ回路などのような任意の他の適した処理回路によって実装されてもよい。
【0090】
図６は、本開示の様々な実施形態による、図１に示すＤＥＲコントローラのブロック図を示す。図６に示すように、ＤＥＲコントローラ１３２は、アナログ－デジタル変換器６０２と、メモリ６０４と、デジタルプロセッサ６０６と、通信デバイス６０８とを含む。図６に示すように、アナログ－デジタル変換器６０２は、インバータの出力電圧、ＰＯＣ電圧、及びＰＯＣ電流を含む複数の動作パラメータを受け取るように構成される。アナログ－デジタル変換器６０２は、動作パラメータをデジタルプロセッサ６０６に適したデジタル信号に変換する。通信デバイス６０８は、ＲＰＡによってブロードキャストされた誤差信号を受信し、誤差信号をデジタルプロセッサ６０６に供給するように構成される。
【0091】
制御命令が、メモリ６０４に記憶される。デジタルプロセッサ６０６は、メモリ６０４から制御命令をロードする。制御命令は、アナログ－デジタル変換器５０２からのデジタル信号及び通信デバイス６０８からの誤差信号を処理するためにデジタルプロセッサ６０６内で実行される。デジタル信号及び誤差信号が処理された後、デジタルプロセッサ６０６はインバータ制御信号を生成するように構成される。インバータ制御信号は、このＤＥＲコントローラに関連付けられたＤＥＲからの電流注入を制御するために使用される。
【0092】
図７は、本開示の様々な実施形態による、分散協調動的電圧サポート（ＤＣＤＶＳ）制御方式を実装する制御システムを示す図である。図１に示す配電網は、図７に示すようなマルチエージェントシステムとしてモデル化することができる。ＲＰＡが、主導エージェント１７１である。主導エージェント１７１は、代替的に、ＲＰＡエージェント又は主導ＲＰＡエージェントとして参照される場合がある。ＤＥＲは、主導ＲＰＡエージェント１７１に結合されているエージェント１７２～１７９である。
【0093】
動作時、ＲＰＡ（エージェント１７１）は、ＲＰＡに直接的に結合されているＤＥＲ（例えば、エージェント１７２、１７３、１７８及び１７９）に誤差信号をブロードキャストする。ＲＰＡに直接的に結合されているＤＥＲは、ＲＰＡに間接的に結合されているＤＥＲ（例えば、エージェント１７４、１７５、１７６及び１７７）に誤差信号を転送する。
【0094】
動作時、複数のＤＥＲ（エージェント１７２～１７２）に対して分散目標追跡制御方式が適用される。分散目標追跡制御方式を適用することは、ＤＥＲ（エージェント１７２～１７２）間の通信が、複数のＤＥＲの各々によって注入される電流を協調させるようにすることによって、分散目標追跡制御方式の下で注入される電流を決定することを含む。
【0095】
エージェントは、全体的な目的を達成するために互いに通信する。各ＤＥＲエージェントの全体的な目的は、主導ＲＰＡエージェント１７１からの要件（例えば、誤差信号）を満たすことである。各ＤＥＲエージェントは、局所的応答特性を実現するだけでなく、他のＤＥＲエージェントとも協働する。この特徴は、エージェントが、主導エージェントからの要求を満足しながら、局所的な自律性を有することを保証する。ＲＰＡ（主導エージェント）は、イベントベースの要求（例えば、障害が発生した後の誤差信号）をネットワークエージェント（ＤＥＲ）にブロードキャストして、ＲＰＡにおいて特定の応答を達成するために集約ＤＣＤＶＳサポートを提供するように、それらに要求することができる。ＲＰＡの接続性は残りのエージェントがオンラインのままであるために不可欠であるため、この要求はすべてのネットワークエージェントにとって共通の関心事である。
【0096】
図７のエージェント（エージェント１７２～１７９）は群を形成する。群において、エージェントは、個々のエージェント間の局所的な相互作用を有し、全体的な目的を達成するための集団運動を示す。エージェントは、標的に向かう質量中心の高度に秩序化された高速収束を分割、再結合、及び形成することができる。エージェント（ＤＥＲ）は、他の近隣のＤＥＲとローカルに対話しながら、主導エージェント（ＲＰＡ）によってブロードキャストされる全体的な目標に到達することができる。３つの制御方式が、エージェントの行動を制御するために利用される。
【0097】
第１の制御方式は、群の速度マッチング挙動に基づく。エージェントは、それらの速度をそれらの近隣者に合わせて調整しようとする（整合）。この挙動は、過電圧をもたらす可能性がある制御されない電流注入を回避するのに役立つ。
【0098】
第２の制御方式は、群の群集中化挙動に基づく。各エージェントは、その近隣者の近くに留まろうとする（凝集）。この特徴は、電圧プロファイルを平滑に保ち、フィーダに沿った大きい差を回避するのに役立つ。
【0099】
第３の制御方式は、群の衝突回避挙動に基づく。エージェントは、それらの近隣者との衝突を回避する（分離）。この挙動は、各ＤＥＲの電流注入が重複する可能性があるため、必ずしも電力システムドメインにおいて実施される必要はない。
【0100】
本開示では、第１の制御方式及び第２の制御方式を利用してＤＥＲを制御する。第１の制御方式下では、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲが、配電網に電流を注入するように協調させられる。複数のＤＥＲを協調させることは、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を、複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを含む。いくつかの実施形態では、複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲは、隣接するＤＥＲである。例えば、ＤＥＲ（図７に示すエージェント１７４）の電流変動は、隣接するＤＥＲ（エージェント１７２、１７３、１７５）の電流変動と整合される。
【0101】
第２の制御方式下では、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲが、配電網に電流を注入するように協調させられる。複数のＤＥＲを協調させることは、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を、複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを含む。
【0102】
図７に示すマルチエージェントシステムは、生物学的ネットワークとして機能する。この生物学的ネットワークでは、最も情報を得たエージェントが、その情報をそれらの速度へと調節する傾向がある。例えば、魚群の中で最も情報を得ている魚は、それが危険と感じたときに、より速く動く。エージェントは、動きの速い近隣者により注意を払い、それらにより大きな重みを割り当てる必要がある。ＤＣＤＶＳ制御方式がマルチエージェントシステムに適用される場合、生物学的ネットワークの挙動は２つの様態でモデル化することができる。第１の手法は、加速挙動を障害の観察された重大度にリンクすることである。エージェントが障害点に近い場合、このエージェントの加速はより速くなる。第２の手法は、エージェントがＲＰＡと直接的に通信し、それらの近隣者から動作モデルを学習する他のエージェントとは異なり、より少ないノイズで情報にアクセスできるか否かである。
【0103】
エージェントは、ノイズの多い通信環境における障害条件中に、及びその後に、自己組織化能力を保持する。ＤＥＲ間の制約された局所的な相互作用は、障害後の安定性を保証するための全体的な応答パターンを含む。ＤＥＲは、受信した情報の品質に応じてリンクに関連付けられた重みを適合させることによって、リアルタイムでトポロジを調整することができる。ＤＥＲは、同じ平衡に収束する必要はない。代わりに、ネットワークにわたるデータの時間及び空間的多様性が活用されて、ノードがそれらのデータの品質を評定及び評価する際にある程度のレベルの個別性を有することが可能になる。
【0104】
障害中、グリッド摂動が発生する。ＲＰＡの電圧レベルが強制動作状態に遷移する場合（強制動作モード）、ＲＰＡは、εunbalance及びεmag値を含む誤差信号を未知のネットワークにわたってＤＥＲにブロードキャストする。群内のＤＥＲは、誤差信号を追跡して、ＤＥＲに関連付けられた電力変換器を制御するための基準値を生成する。特に、電力変換器は、それぞれの基準値に基づいて電流を注入する。
【0105】
周知の分散目標追跡理論によれば、各エージェントは未知の目標位置に関連している。エージェントは、周知の拡散組み合わせ－適合（ＣＴＡ）戦略を介して協働して、未知の目標位置を追跡及び推定する。この未知位置追跡方法により、ＲＰＡ又はネットワーク内の任意の他の情報を得たエージェントから情報を直接的に受信することができる。
【0106】
【数16】
【0107】
図８は、本開示の様々な実施形態による、図１に示す配電網を制御するための方法のフローチャートを示す。図８に示すこのフローチャートは単なる例であり、これは特許請求項の範囲を過度に限定すべきではない。当業者であれば、多くの変形、代替、及び修正を認識するであろう。例えば、図８に示す様々なステップは、追加、削除、置換、再配列、及び反復されてもよい。
【0108】
配電網は、配電フィーダに結合されている複数の負荷を備える。分散電力網はグリッドに結合される。各ＤＥＲの電力源は、インバータを通じて配電フィーダに結合されている。配電網は、ＲＰＡを更に備える。ＲＰＡは、グリッドと配電網との間のインターフェースに隣接するノードである。グリッドに障害が発生すると、ＲＰＡは、ＲＰＡノード上の検出された電圧に基づいて誤差信号を生成することができる。ＲＰＡは、ＲＰＡ通信デバイスを備える。各ＤＥＲは、ＤＥＲ通信デバイスを装備している。ＲＰＡ通信デバイスは、それぞれのＤＥＲ通信デバイスを通じて複数のＤＥＲに誤差信号をブロードキャストするために利用される。
【0109】
【0110】
ステップ８０４において、障害の検出に応答して、ＲＰＡは、誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換し、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成される。誤差信号に基づいて、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するために、複数のＤＥＲからの複数の電流が配電フィーダに注入される。これは、上記において、様々な実施形態、例えば図２～図４において更に説明されている。ステップ８０４を有することの潜在的に有利な特徴の１つは、ＤＥＲが、誤差信号に基づいて、障害中に配電フィーダに電流を注入することである。注入された電流は、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するのを助け、それによってＲＰＡにおける所定の電圧プロファイルを維持する。
【0111】
図９は、本開示の様々な実施形態によるシステムのブロック図を示す。配電網１００は、グリッド１１０に接続されている。配電網１００は、配電フィーダ１２５と、配電フィーダ１２５に結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）１２２～１２６と、適用可能性基準点（ＲＰＡ）１２１と、ＲＰＡ１２１に結合されているＲＰＡコントローラ１２０とを備える。ＲＰＡコントローラ１２０は、プログラムによって、例えば図２に関して説明したように、グリッド１１０の障害を検出するように構成される。障害の検出に応答して、ＲＰＡコントローラ１２０は、プログラムによって、例えば図３に関して説明したように、ＲＰＡ１２１における誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換するように構成される。第１の通信デバイス１２３は、例えば図５に関して説明したように、ＲＰＡコントローラ１２０に結合されている。第１の通信デバイス１２３は、例えば、図５に関して説明したように、複数のＤＥＲ１２２～１２６に誤差信号をブロードキャストするように構成される。複数のＤＥＲコントローラ１３２～１３６は、例えば図１に関して説明したように、複数のＤＥＲ１２２～１２６のそれぞれのＤＥＲに結合されている。誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲコントローラ１３２～１３６は、プログラミングによって、例えば、図１に関して説明したように、複数の電流を配電フィーダ１２５に注入することによってＲＰＡ１２１における誤差電圧を低減するようにそれぞれのＤＥＲを制御するように構成される。
【0112】
図１０は、本開示の様々な実施形態によるＲＰＡコントローラのブロック図を示す。ＲＰＡコントローラは、配電網に結合されている制御装置を備える。配電網は、配電フィーダと、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）と、ＲＰＡとを備える。制御装置はＲＰＡに直接的に結合される。図１０に示すように、制御装置は、命令を含むプログラムを記憶するメモリ５０４と、メモリ５０４に結合されているプロセッサ５０６と、プロセッサ５０６に結合されている第１の通信デバイス５０８とを備える。プロセッサ５０６及び第１の通信デバイス５０８は、それぞれ図５に示すデジタルプロセッサ及び通信デバイスと同様である。プロセッサ５０６は、プログラムを実行するように構成される。命令は、実行されると、プロセッサ５０６に、例えば図２に関して説明したように、配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出させる。障害の検出に応答して、プロセッサ５０６は、例えば、図２～図４に関して説明したように、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換し、誤差信号を第１の通信デバイス５０８に送信する。第１の通信デバイス５０８は、例えば、図５～図６に関して説明したように、複数のＤＥＲに誤差信号をブロードキャストするように構成される。
【0113】
図１１は、本開示の様々な実施形態によるＤＥＲ制御システムのブロック図を示す。ＤＥＲ制御システムは、図１１に示すように複数のＤＥＲコントローラを備える。複数のＤＥＲコントローラは、配電フィーダと、配電フィーダに結合されている複数のＤＥＲと、ＲＰＡとを備える配電網に結合されている。複数のＤＥＲコントローラの各々は、複数のＤＥＲのうちの対応するＤＥＲに結合されている。複数のＤＥＲコントローラの各々は、命令を含むプログラムを記憶するメモリ６０４と、メモリ６０４に結合されているプロセッサ６０６と、プロセッサ６０６に結合されている通信デバイス６０８とを備える。プロセッサ６０６は、プログラムを実行するように構成される。命令は、複数のＤＥＲコントローラの各々において実行されると、複数のＤＥＲコントローラに、例えば図２～図４及び図７に関して説明したように、ＲＰＡに直接的に結合されているＲＰＡコントローラから誤差信号を受信させ、複数のＤＥＲに制御信号を送信させる。制御信号のうちの１つは、複数のＤＥＲのうちの１つに送信される。複数のＤＥＲによって受信される制御信号は、例えば、図１～図４に関して説明したように、複数のＤＥＲから配電フィーダに複数の電流を注入することによって、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するように構成される。
【0114】
図１２は、本開示の様々な実施形態による処理システムのブロック図である。処理システム１２００は、実施形態の配電網の一部及び／又は実施形態の配電網にインターフェース接続された外部コンピュータ若しくは処理デバイスを実装するために使用することができる汎用プラットフォーム並びに一般的な構成要素及び機能を示す。例えば、処理システム１２００を使用して、図１０に示すコントローラの一部を実装することができる。いくつかの実施形態では、処理システム１２００を使用して、実施形態の動作パラメータを決定及び評価し、動作パラメータに基づいて配電網の誤差信号を決定することができる。
【0115】
処理システム１２００は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）１２０２と、バス１２０８に接続されたメモリ１２０４とを含むことができ、上述したプロセスを実行するように構成することができる。処理システム１２００は、所望又は必要に応じて、ローカルディスプレイ１２１２への接続を提供するディスプレイアダプタ１２１０と、マウス、キーボード、フラッシュドライブなどのような１つ又は複数の入出力装置１２１６のための入出力インターフェースを提供する入出力（Ｉ／Ｏ）アダプタ１２１４とを更に含むことができる。
【0116】
処理システム１２００はまた、ネットワークインターフェース１２１８を含むことができ、これは、ネットワークケーブル、ＵＳＢインターフェースなどのような有線リンク、及び／又はネットワーク１２２０と通信するための無線／セルラリンクに結合されるように構成されたネットワークアダプタを使用して実装することができる。ネットワークインターフェース１２１８はまた、無線通信のための適した受信機及び送信機を備えることができる。処理システム１２００は、他の構成要素を含むことができることに留意されたい。例えば、処理システム１２００は、外部に実装される場合、ハードウェア構成要素電源、ケーブル、マザーボード、取り外し可能記憶媒体、ケースなどを含むことができる。他のこれらの構成要素は、図示されていないが、処理システム１２００の一部と考えられる。いくつかの実施形態では、処理システム１２００は、単一のモノリシック半導体集積回路及び／又は他の開示されたシステム構成要素と同じモノリシック半導体集積回路上に実装されてもよい。
【0117】
本開示の例示的な実施形態をここに要約する。他の実施形態も、本明細書及び本明細書に添付された特許請求の範囲の全体から理解することができる。
【0118】
オーバーシュートリスクを低減することが有利であり得る。より良好に対処するために、本発明の実施例１では、配電網に結合されているグリッドの障害を検出することを含む方法が提示され、配電網は、配電フィーダと、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）と、複数のＤＥＲに関連付けられる適用可能性基準点（ＲＰＡ）とを含む。本方法は、障害を検出したことに応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定することと、誤差電圧を誤差信号に変換することと、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストすることと、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲから配電フィーダに複数の電流を注入することによってＲＰＡにおける誤差電圧を低減することとを含む。
【0119】
誤差電圧の正シーケンス成分を誤差電圧の負シーケンス成分から分離することに基づいて２次元不平衡電圧回復目標を達成することが有利であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例２において、誤差電圧を誤差信号に変換することが、ＲＰＡにおいて、誤差電圧の正シーケンス成分を誤差電圧の負シーケンス成分から分離することと、ＲＰＡにおいて、正シーケンス成分に基づく第１の成分と、正シーケンス成分及び負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む誤差信号を生成することとを含む、実施例１の方法。
【0120】
電圧振幅上昇のための協調正シーケンス電流注入及び不平衡電圧緩和のための協調負シーケンス電流注入を達成することが有利であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例３、実施例１又は２のうちの一方の方法において、第１の成分が、障害中の配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、第２の成分が、障害中の配電網の電圧不平衡を示す値を含む。
【0121】
実施例４ＲＰＡにおける誤差電圧を低減することが、第１の成分に基づいて、複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の電圧を上昇させることを含む、実施例１～３のうちの１つの方法。
【0122】
実施例５ＲＰＡにおける誤差電圧を低減することが、第２の成分に基づいて、複数のＤＥＲに対して負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の不平衡電圧を緩和することを含む、実施例１～４のうちの１つの方法。
【0123】
非障害相の不平衡電圧を緩和することを通じて、非障害相に過電圧を導入する可能性を低減することが有利であり得る。より良好に対処するために、本発明の実施例６において、グリッドの障害を検出することが、グリッドの３つの相のうちの少なくとも１つの相の不平衡障害を検出することを含み、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減することが、動的電圧サポート（ＤＶＳ）制御方式を複数のＤＥＲに適用することによって注入される複数の電流を決定することを含み、ＤＶＳ制御方式を適用することば、複数の電流を配電フィーダに注入することによって、複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させることと、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することとを含む、実施例１～５のうちの１つの方法。
【0124】
実施例７複数のＤＥＲの障害相及び非障害相が、特に、連続動作モード、強制動作モード、一時停止モード、及びトリップモードから成ることを含むモードで動作するように構成され、複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させることが、強制的に障害相が一時停止モードを離れて強制動作モードに入るようにすることを含み、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することが、非障害相が強制的に強制動作モードを離れて連続動作モードに入るようにすることを含む、実施例１～６のうちの１つに記載の方法。
【0125】
実施例８複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させ、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和することにより、複数のＤＥＲの障害相及び非障害相がトリップモードに入るのを防ぐことを更に含む、実施例１～７のうちの１つの方法。
【0126】
電流変動の整合を通じて、協調していない電流注入を回避するようにＤＥＲを協調させることができることが有利な特徴であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例９において、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減することが、誤差信号に基づいて、配電網に電流を注入するように複数のＤＥＲを協調させることを含み、複数のＤＥＲを協調させることが、例えば、上述したような速度整合アルゴリズム及び／又は第１の制御方式によって、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを含む、実施例１～８のうちの１つの方法。
【0127】
ＤＥＲの電圧を整合させることによって、ＲＰＡ電圧プロファイルをサポートするようにＤＥＲを協調させることができることが有利な特徴であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例１０において、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減することが、誤差信号に基づいて、配電網に電流を注入するように複数のＤＥＲを協調させることを含み、複数のＤＥＲを協調させることが、例えば、上述したような速度整合アルゴリズム及び／又は第２の制御方式によって、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを含む、実施例１～９のうちの１つの方法。
【0128】
下記のブロードキャストメカニズムを通じて、すべてのＤＥＲがＲＰＡから誤差信号を確実に受信することができることが有利な特徴であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例１１において、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストすることが、誤差信号を複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲにブロードキャストすることであって、第１のＤＥＲがＲＰＡに直接的に結合されている、ブロードキャストすることと、誤差信号を複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲから第２のＤＥＲに転送することであって、第２のＤＥＲがＲＰＡに間接的に結合されている、転送することとを含む、実施例１～１０のうちの１つの方法。
【0129】
分散目標追跡制御方式の下で、ＤＥＲが、協調的な挙動を通じて、障害リッジ中及び障害リッジ後のＲＰＡ電圧プロファイルをサポートし、協調していない電流注入を回避することができることが有利な特徴であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例１２において、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減することが、複数のＤＥＲに分散目標追跡制御方式を適用することを含み、複数のＤＥＲに分散目標追跡制御方式を適用することが、ＤＥＲ間の通信が複数のＤＥＲの各々によって注入される電流を協調させるようにすることによって、分散目標追跡制御方式の下で注入される複数の電流を決定することを含む、実施例１～１１のうちの１つの方法。
【0130】
オーバーシュートリスクを低減することが有利であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例１３において、システムが提示され、システムは、グリッドに結合されており、配電フィーダ、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）及び適用可能性基準点（ＲＰＡ）を含む、配電網と、ＲＰＡに結合されており、プログラムによって、グリッドの障害を検出し、障害の検出に応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定し、誤差電圧を誤差信号に変換するように構成されているＲＰＡコントローラと、ＲＰＡコントローラに結合されており、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成されている第１の通信デバイスとを含む。システムは、複数のＤＥＲのそれぞれのＤＥＲに結合されている複数のＤＥＲコントローラを含み、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲコントローラは、プログラミングによって、複数の電流を配電フィーダに注入することによってＲＰＡにおける誤差電圧を低減するようにそれぞれのＤＥＲを制御するように構成される。
【0131】
実施例１４ＲＰＡコントローラが、プログラムによって、誤差電圧の正シーケンス成分を誤差電圧の負シーケンス成分から分離し、正シーケンス成分に基づく第１の成分と、正シーケンス成分及び負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む誤差信号を生成するように構成されており、第１の成分が、障害中の配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、第２の成分が、障害中の配電網の電圧不平衡を示す値を含む、実施例１３のシステム。
【0132】
実施例１５第１の成分に基づいて、複数のＤＥＲコントローラが、プログラミングによって、複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の電圧を上昇させるように構成され、第２の成分に基づいて、複数のＤＥＲコントローラが、プログラミングによって、複数のＤＥＲに負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の不平衡電圧を緩和するように構成される、実施例１３又は１４のうちの一方のシステム。
【0133】
実施例１６複数のＤＥＲコントローラが、プログラミングによって、複数のＤＥＲの障害相の電圧を上昇させ、複数のＤＥＲの非障害相の不平衡電圧を緩和するように複数のＤＥＲを制御するように構成されている、実施例１３～１５のうちの１つのシステム。
【0134】
実施例１７複数のＤＥＲコントローラが、例えば、上述したような速度整合アルゴリズム及び／又は第１の制御方式によって、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを通じて、配電網に電流を注入するように複数のＤＥＲを協調させるように構成されている、実施例１３～１６のうちの１つのシステム。
【0135】
実施例１８複数のＤＥＲコントローラが、例えば、上述したような群集中化アルゴリズム及び／又は第２の制御方式によって、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを通じて、配電網に電流を注入するように複数のＤＥＲを協調させるように構成されている、実施例１３～１７のうちの１つのシステム。
【0136】
実施例１９複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲに結合されている第２の通信デバイスであって、第１のＤＥＲがＲＰＡに直接的に結合されている、第２の通信デバイスと、複数のＤＥＲのうちの第２のＤＥＲに結合されている第３の通信デバイスであって、第２のＤＥＲがＲＰＡに間接的に結合されている、第３の通信デバイスとを更に含み、第２の通信デバイスが、第１の通信デバイスによってブロードキャストされる誤差信号を受信し、誤差信号を第３の通信デバイスに転送するように構成されている、実施例１３～１８のうちの１つのシステム。
【0137】
実施例２０複数のインバータを更に含み、複数のインバータのうちの１つが、複数のＤＥＲの各々と配電フィーダとの間に結合されており、誤差信号に基づいて、複数のインバータが、配電フィーダに注入される複数の電流を生成するように構成されている、実施例１３～１９のうちの１つのシステム。
【0138】
オーバーシュートリスクを低減することが有利であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例２１において、システム適用可能性基準点（ＲＰＡ）コントローラが提示され、これは、配電フィーダ、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）、及びＲＰＡを含む配電網に結合されている制御装置を含み、制御装置はＲＰＡに直接的に結合されており、制御装置は、命令を含むプログラムを記憶するメモリと、メモリに結合されており、プログラムを実行するように構成されているプロセッサと、プロセッサに結合されている第１の通信デバイスとを備え、命令は、実行されると、プロセッサに、配電網に結合されているグリッドにおける障害を検出させ、障害の検出に応答して、ＲＰＡにおける誤差電圧を決定させ、誤差電圧を誤差信号に変換させ、誤差信号を第１の通信デバイスに送信させ、第１の通信デバイスは、誤差信号を複数のＤＥＲにブロードキャストするように構成されている。
【0139】
実施例２２複数のＤＥＲのうちの第１のＤＥＲが、第２の通信デバイスに結合されており、第１のＤＥＲが、ＲＰＡに直接的に結合されており、複数のＤＥＲのうちの第２のＤＥＲは第３の通信デバイスに結合されており、第２のＤＥＲが、ＲＰＡに間接的に結合されており、第２の通信デバイスが、第１の通信デバイスによってブロードキャストされる誤差信号を受信し、誤差信号を第３の通信デバイスに転送するように構成されており、複数のＤＥＲが、複数のＤＥＲコントローラに結合されており、誤差信号に基づいて、複数のＤＥＲコントローラが、プログラミングによって、複数の電流を配電フィーダに注入することによってＲＰＡにおける誤差電圧を低減するようにそれぞれのＤＥＲを制御するように構成されている、実施例２１のＲＰＡコントローラ。
【0140】
実施例２３プロセッサが、プログラムによって、誤差電圧の正シーケンス成分を誤差電圧の負シーケンス成分から分離し、正シーケンス成分に基づく第１の成分と、正シーケンス成分及び負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含む誤差信号を生成するように構成されており、第１の成分が、障害中の配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、第２の成分が、障害中の配電網の電圧不平衡を示す値を含む、実施例２１又は２２のうちの一方のＲＰＡコントローラ。
【0141】
オーバーシュートリスクを低減することが有利であり得る。これにより良好に対処するために、本発明の実施例２４において、分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）制御システムが提示され、これは、配電フィーダ、配電フィーダに結合されている複数の分散型エネルギー資源（ＤＥＲ）、及び適用可能性基準点（ＲＰＡ）を含む配電網に結合されている複数のＤＥＲコントローラを含み、複数のＤＥＲコントローラの各々は、複数のＤＥＲの対応するＤＥＲに結合されており、複数のＤＥＲコントローラの各々は、命令を含むプログラムを記憶するメモリと、メモリに結合されており、プログラムを実行するように構成されているプロセッサと、プロセッサに結合されている通信デバイスとを含み、命令は、複数のＤＥＲコントローラの各々において実行されると、複数のＤＥＲコントローラに、ＲＰＡに直接的に結合されているＲＰＡコントローラから誤差信号を受信させ、複数のＤＥＲに制御信号を送信させ、制御信号のうちの１つは、複数のＤＥＲのうちの１つに送信され、複数のＤＥＲによって受信される制御信号は、複数のＤＥＲから配電フィーダに複数の電流を注入することによって、ＲＰＡにおける誤差電圧を低減するように構成されている。
【0142】
実施例２５誤差電圧が、正シーケンス成分及び負シーケンス成分を含み、誤差信号が、正シーケンス成分に基づく第１の成分と、正シーケンス成分及び負シーケンス成分の両方に基づく第２の成分とを含み、第１の成分が、配電網に結合されているグリッド内の障害中の配電網の振幅上昇要件を示す値を含み、第２の成分が、障害中の配電網の電圧不平衡を示す値を含む、実施例２４のＤＥＲ制御システム。
【0143】
実施例２６第１の成分に基づいて、複数のＤＥＲコントローラが、複数のＤＥＲコントローラの各々において命令を実行することによって、複数のＤＥＲに対して正シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の電圧を上昇させるように構成され、第２の成分に基づいて、複数のＤＥＲコントローラが、複数のＤＥＲコントローラの各々において命令を実行することによって、複数のＤＥＲに負シーケンス電流注入制御方式を適用することによって、配電網の不平衡電圧を緩和するように構成される、実施例２４又は２５のうちの一方のＤＥＲ制御システム。
【0144】
実施例２７複数のＤＥＲコントローラが、複数のＤＥＲコントローラの各々において命令を実行することによって、例えば、上述したような速度整合アルゴリズム及び／又は第１の制御方式によって、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電流変動を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電流変動と整合させることを通じて、配電網に電流を注入するように複数のＤＥＲを協調させるように構成されており、複数のＤＥＲコントローラが、複数のＤＥＲコントローラの各々において命令を実行することによって、例えば、上述したような群集中化アルゴリズム及び／又は第２の制御方式によって、複数のＤＥＲのうちの１つのＤＥＲの電圧を複数のＤＥＲのうちの残りのＤＥＲの電圧と整合させることを通じて、配電網に電流を注入するように複数のＤＥＲを協調させるように構成されている、実施例２４～２６のうちの１つのＤＥＲ制御システム。
【0145】
本開示の実施形態及びその利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換および改変を行うことができることを理解されたい。
【0146】
更に、本出願の範囲は、本明細書に記載されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者であれば本開示の開示から容易に理解するように、本明細書において説明されている対応する実施形態と実質的に同じ機能を果たすか、又は実質的に同じ結果を達成する、現在存在する又は後に開発されるであろうプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又はステップを、本開示に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求項は、そのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又はステップをその範囲内に含むことが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】