ディーゼル発電機（汎用）

回路図エディタのディーゼル発電機（汎用）コンポーネントの説明。

注:ここで説明する概念や機能のインタラクティブな概要は、 HIL アカデミーのHIL スペシャリスト 2.0 認定プログラムの一部として、またビデオ ナレッジベースでも入手できます。

表1に示すディーゼル発電機（汎用）コンポーネントは、マイクログリッドライブラリの分散エネルギーリソースセクションにある回路図エディタライブラリブロックです。アイソクロナス、ドループ、グリッド追従モードで動作可能です。

表1 .回路図エディタコアライブラリのディーゼル発電機（汎用）コンポーネント
成分 コンポーネントダイアログウィンドウ コンポーネントパラメータ

ディーゼル発電機（汎用）
  • プロパティタブ:
    • 1 - 一般
    • 2 - DG
    • 3 - 特典

ディーゼル発電機（汎用）ブロック図

このコンポーネントは、高レベル制御サブシステムと、電力ステージおよび必要な測定が含まれた低レベル制御サブシステムの 2 つの主要部分で構成されます。

図1ディーゼル発電機（汎用）のブロック図

高レベルの制御には次のものが含まれます。

  • ランピング要素- 有効電力指令値、無効電力指令値、電圧指令値、および周波数指令値のROC（変化率）を制限します。各機能の変化率は、対応する入力信号によって設定されます。
  • 周波数ドループ機能- ドループ制御モードが有効な場合に周波数基準信号を計算します。この制御ユニットについては、汎用DERコンポーネントの周波数ドループに関するドキュメントに記載されています。
  • 電圧ドループ機能- ドループ制御モードが有効な場合、電圧リファレンス信号を計算します。この制御ユニットについては、「汎用DERコンポーネントにおける電圧ドループ」で説明されています。
  • メインステートマシン- プラント全体の機能を制御およびチェックします。プラントの稼働状態については表6に示されています。

低レベル制御サブシステムの主要部分:

  • 同期制御ブロック- 電圧の大きさと周波数に関して発電機を既存の電力網に同期させるために必要なロジックとコントローラで構成されます。
  • PQ制御ブロック- ディーゼル発電機が系統に接続されている場合、有効電力と無効電力を制御するためのレギュレータを備えています。PQ制御ブロックは、変圧器後（系統側）の電力指令値と測定電力を受け取ります。この制御ブロックは、系統追従モードで動作します。
  • 電圧/周波数制御- 発電機の電圧と周波数出力を直接制御するためのレギュレータを備えています。制御ブロックへの入力信号は、発電機固定子（変圧器前）の電圧と周波数の基準値と測定値です。この制御ブロックは、発電機が系統形成制御またはドループ制御運転モードで動作しているときに有効です。
  • 故障状態マシン- すべての測定値をチェックし、故障状態を通知し、警報メッセージを送信します。また、故障が検出されると、MCB（主回路遮断器）を直ちに開きます。実装されている故障の一覧は表7に示されています。

ディーゼル発電機（汎用）パワーステージ

パワーステージは 図2主な要素には、同期発電機、変圧器、およびプラントを系統に接続するMCBのVBRモデルが含まれます。変圧器は不要な場合は電力段から除外できます。電力段の要素は、コンポーネントダイアログボックスからパラメータ設定できます。

図2ディーゼル発電機（汎用）のパワーステージ

ディーゼル発電機（汎用）の入力と出力

このコンポーネントには、ユーザーインターフェース入力が1つ、ユーザーインターフェース出力が1つ、外部入力が1つあります。ユーザーインターフェース入力とユーザーインターフェース出力はそれぞれ40要素の配列で、外部入力は5要素の配列です。 表2 入力信号とその順序を記述し、 表3 出力信号とその順序について説明します。最後に、 表4 外部ディーゼル発電機の入力信号とその順序について説明します。

これらの信号はすべて、表 5に示すように、組み込みのプローブ(出力信号用) とScada 入力(入力信号用) を備えた対応するDiesel Genset (Generic) UIサブシステムでも定義されています。これらの信号は、適切に構成されたDER (Generic) Output Split コンポーネントとDER (Generic) Control Joinコンポーネントによって分割および結合されています。Diesel Genset (Generic) UI サブシステムは、回路図エディター ライブラリ内で Diesel Genset (Generic) コンポーネントと同じ場所にあり、ライブラリからリンクを解除して、特定のニーズに合わせて採用することができます。単位 [pu] は公称値に関連付けられており、一般タブ パラメーターとして挿入されるか、公称値から派生します。

表2ディーゼル発電機（汎用）のユーザーインターフェース入力
番号 入力 説明 信号範囲 デフォルト値
0 有効にする 発電機の動作を有効にするデジタル入力。入力値が「ハイ」のとき、発電機は動作を開始します。 0または1 0
1 アラームをリセットする 発電機に障害が発生した場合にアラームをリセットするデジタル入力 0または1 0
2 好み 有効電力のリファレンスとなるアナログ入力。このリファレンスは、グリッド追従モードおよびドループモードで有効です。[pu] 0
3 Qref 無効電力の参照値を設定するアナログ入力。この参照値は、グリッド追従モードおよびドループモードで有効です。[pu] 0
4 動作モード 発電機の動作モードを設定するアナログ入力。使用可能なモードとそれぞれのコードは次のとおりです。
  • グリッド追従モード（コード2）
  • ドループ（コード0）
  • アイソクロナス（コード1）
 0または1または2 0
5 Vrms_ref 電圧リファレンスを設定するアナログ入力。このリファレンスはアイソクロナス動作モードで有効です。[pu] > 0 1
6 フレフ 周波数基準を設定するアナログ入力。この基準はアイソクロナス動作モードで有効です。[pu] > 0 1
7 周波数ドループオフセット 周波数ドループ制御モードで周波数のオフセットを設定するアナログ入力。[pu] 0
8 周波数ドループ係数 周波数ドループ制御モードの周波数ドループ係数を設定するアナログ入力[%] [0, 100] 2
9 電圧降下係数 電圧降下制御モードの電圧降下係数を設定するアナログ入力[%] [0, 100] 4
10 好みの変化率 有効電力基準ランプの変化率を設定するアナログ入力。[pu/s] >= 0.001 0.1
11 Qref変化率 無効電力基準ランプの変化率を設定するアナログ入力。[pu/s] >= 0.001 0.1
12 Vrms_ref変化率 電圧リファレンスのランプ変化率を設定するアナログ入力。[pu/s] >= 0.001 0.1
13 Fref変化率 周波数基準ランプの変化率を設定するアナログ入力。[pu/s] >= 0.0001 0.02
14 Iアラーム上限* 過電流保護の上限値 [pu] >= 1 1.5
15 アラームタイムアウト* 過電流保護の相対タイムアウト期間。[pu] **絶対タイムアウト期間（秒）は、この入力値を公称周波数で割った値に等しくなります。 > 0 10
16 Vアラーム下限* グリッド電圧範囲外エラーの下限値。[pu] [0, 1) 0.5
17 ドリフトアラーム周波数の制限* 周波数ドリフト誤差の周波数境界値。[pu] [0, 1] 0.2
18 同期タイムアウト* 同期タイムアウトエラーの同期時間制限。[秒] > 0 20
19 電圧降下オフセット 電圧降下制御モードで電圧のオフセットを設定するアナログ入力。[pu] 0
20～39歳 予約済みイン 使用されない入力。 0

* 入力 14 ～ 18 の値がすべてゼロの場合、デフォルト値が使用されます。

表3ディーゼル発電機（汎用）のユーザーインターフェース出力
番号 出力 説明
0 Enable_fb 発電機の有効/無効状態を示すデジタル出力。出力がハイの場合、発電機は有効です。
1 優先ファブkW 発電機に印加された電力基準の瞬時値を示すアナログ出力。[kW]
2 Qref_fb_kVAr 発電機に適用された無効電力基準の瞬時値を示すアナログ出力。[kVAr]
3 Vrms_ref_fb_V 基準電圧のRMS値に関するフィードバック情報を含むアナログ出力。[V]
4 周波数fbHz 基準周波数値に関するフィードバック情報を含むアナログ出力。[Hz]
5 Pnom_kW 発電機の公称有効電力の値を示すアナログ出力。[kW]
6 Qnom_kVAr 発電機の公称無効電力の値を示すアナログ出力。[kVAr]
7 スノム_kVA 発電機の公称皮相電力の値を示すアナログ出力。[kVA]
8 Fmeas_Hz グリッド電圧周波数の値を報告するアナログ出力。[Hz]
9 Vgrid_rms_meas_kV 変圧器のグリッド側で測定されたグリッド電圧のRMS値を報告するアナログ出力。[kV]
10 Pmeas_kW 発電機の三相有効電力出力の瞬時値を報告するアナログ出力。[kW]
11 Qmeas_kVAr 発電機の三相無効電力出力の瞬時値を報告するアナログ出力。[kVAr]
12 平均kVA 発電機の三相皮相電力出力の瞬時値を報告するアナログ出力。[kVA]
13 PFmeas 発電機出力力率の値を報告するアナログ出力。
14 Vgen_rms_meas_V 変圧器の発電機側で測定された発電機電圧のRMS値を報告するアナログ出力。[V]
15 発電機速度RPM 発電機の速度。[RPM]
16 MCB_ステータス メイン回路遮断器（コンタクタ）の状態に関する情報を報告するデジタル出力。値が高い場合、コンタクタは閉じています。
17 州 発電機の状態のコードを報告するアナログ出力。
18 アラームメッセージ アラームメッセージの値を通知するアナログ出力。アラームが発報された後、発電機を通常運転に戻すには、すべてのアラームをリセットする必要があります。
19 コンバーターモードfb コンバータが動作している制御モードを示すアナログ出力。
20～39歳 予約済みアウト 使用されていない出力。
表4ディーゼル発電機（汎用）の外部入力
番号 入力 説明 信号範囲
0-4 予約済み拡張子 使用されない入力。
表5ディーゼル発電機（汎用）UIサブシステム
ディーゼル発電機（汎用）UI ディーゼル発電機（汎用）UI内部

ディーゼル発電機（汎用）の動作状態

表6メインステートマシンの状態
コード 説明
1 同期アップ状態- 有効信号のアクティブ化の瞬間からコンバータの動作開始の瞬間までの間の発電機の状態（例：同期時間）を表します。
2 動作状態- 発電機が制御モードの 1 つで正常に動作している状態を表します。
3 無効状態– 発電機が無効になっていて切断されている状態を表します。
4 故障状態– 故障が発生した場合の発電機の状態を表します。発電機がこの状態になった場合は、アラームをリセットする必要があります。
表7 .障害/アラームメッセージ
コード 説明
0 警報は鳴っていない
1 過電流保護。この障害状態は、ステータ電流の大きさが公称周波数の指定されたタイムアウトサイクル数の最大値を超えたときに発生します。
2 グリッド電圧が範囲外です。グリッド電圧が規定値を下回ると保護機能が作動します。この保護機能はグリッド追従モードで作動します。
3 回転子不安定。この故障は、回転子のデルタ角（発電機の逆起電力と固定子電圧の位相角）が75度を超えると発生します。この故障は、系統追従モードでのみ発生します。
4 同期タイムアウト。この障害は、発電機が指定された時間内にグリッドとの同期に失敗した場合に表示されます。
5 周波数ドリフトは、同期が達成される速度に対して発電機の速度が指定された境界から外れたときに発生します。たとえば、この障害は、グリッドが切断され、マシンがアクティブに電力出力を提供している場合によく発生し、その結果、加速または減速を引き起こす過剰なエネルギーが発生します。

コンポーネントダイアログボックスとパラメータ

ディーゼル発電機（汎用）コンポーネントのダイアログボックスは、コンポーネントのパラメータを指定するための4つのタブで構成されています。単位[pu]は、汎用タブパラメータとして挿入されるか、そこから導出される公称値に関連付けられています。

タブ：「1 - 一般」

このコンポーネント タブでは、ディーゼル グネセットとグリッドの一般的なパラメータを指定できます。

図3ディーゼル発電機（一般）「1 - 一般」パラメータ
表8ディーゼル発電機（一般）「1-一般」パラメータの説明
パラメータ コードネーム 説明
公称有効電力 プノン ディーゼル発電機の公称有効電力[W]
公称皮相電力 スノム ディーゼル発電機の公称皮相電力。[VA]
公称コンバータ線間電圧 Vnom_LL ディーゼル発電機の公称線間電圧（変圧器の一次側）[V]
公称周波数 フノム ディーゼル発電機の公称周波数[Hz]
トランスフォーマーを含める include_transformer ディーゼル発電機の電力ステージ モデルに変圧器を含めます。
公称グリッドライン電圧 Vnom_sec_LL 系統（変圧器の二次側）の公称線間電圧[V]

タブ:「2 - DG」

このコンポーネント タブでは、ディーゼル発電機の発電機システム部分に関連するパラメータを指定できます。

図4ディーゼル発電機（汎用）「2-DG」パラメータ
表9ディーゼル発電機（汎用）「2-DG」パラメータの説明
パラメータ コードネーム 説明
公称機械速度 オメガノム 発電機の公称速度。[RPM]

タブ:「3 - 追加機能」

このコンポーネント タブでは、ディーゼル発電機に関連する追加のパラメータを指定できます。

図5ディーゼル発電機（汎用）「3 - 追加機能」パラメータ
表10ディーゼル発電機（汎用）「3 - 変換エクストラ」パラメータの説明
パラメータ コードネーム 説明
追加の直列インピーダンス wL_pu 発電機の固定子巻線に追加の直列インピーダンスを加えます。[pu]
変圧器のインピーダンス Zt_n 変圧器のインピーダンスを決定します。この変圧器の位置は図2に示されています。[pu]
シャント抵抗 Rshunt_pu コンバータ入力における相電圧の測定に使用されるシャント抵抗の値。シャントの位置は図2に示されています。[pu]
より速い実行速度 朝食 コンポーネント内部の信号処理の一部を実行する高速実行速度。低速実行速度の約5～10倍の速度である必要があります。[秒]
実行速度が遅い ツロウ コンポーネントの内部信号処理の一部が実行される低速実行速度。この実行速度は接続されたUIサブシステムに継承されます。高速実行速度の約5～10倍遅くする必要があります。[秒]

例

全体的な動作と制御方法論は、次の例を使用するとよりよく理解できます。

モデル名:ディーゼル発電機 gen.tse

SCADAインターフェース：ディーゼル発電機 gen.cus

パス: /examples/models/microgrid/diesel genset/diesel genset (generic)