JP3873564B2 - 励磁制御装置及び励磁制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統における電圧の安定化を図る励磁制御装置及び励磁制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の励磁制御装置では、例えば、特開平４−７９７９８号公報に記載されているように、電力系統の安定性の向上に寄与するため、変圧器の高圧側電圧を検出し、この検出結果に基づいて、変圧器の高圧側電圧が一定になるように制御していた。
【０００３】
図２３は上記特開平４−７９７９８号公報に記載された従来の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。図に示すように、同期機１０１の出力端子電圧Ｖ_Gを計器用変圧器（ＰＴ）１０２により検出し、電圧設定器１０３により設定された目標電圧ｒ_Gからこの検出された出力端子電圧Ｖ_Gを減算器１０４で減算する。そして、低減ゲイン回路１０５によりこの減算結果にゲインβを乗算する。
【０００４】
一方、送電母線１０６の送電電圧Ｖ_H（遮断器１０７を介して送電母線１０６に接続された変圧器１０８の高圧側電圧）を電圧変成器（ＰＤ）１０９により検出し、高圧側電圧設定器１１０により設定された目標電圧ｒ_Hからこの検出された送電電圧Ｖ_Hを減算器１１１で減算する。そして、高圧側ゲイン回路１１２によりこの減算結果にゲインＫ_Hを乗算する。
【０００５】
次に、加算器１１３で、低減ゲイン回路１０５の乗算結果と高圧側ゲイン回路１１２の乗算結果を加算し、この加算結果に基づいて、ＡＶＲ１１４が励磁機１１５の整流タイミングを制御するタイミング信号を生成し、励磁機１１５がこのタイミング信号を受けると、そのタイミング信号にしたがって、同期機１０１の界磁巻線１１６に界磁電流を供給する。
【０００６】
このように、変圧器の高圧側電圧を検出し、この検出した高圧側電圧に基づいて、送電母線５の電圧が一定になるように制御している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の励磁制御装置は、上記のようになされていたので、変圧器の高圧側電圧を一定にするのには適しているが、通常、ＡＶＲや加算器を搭載する励磁制御盤とは別に、高圧側電圧設定器、電圧検出器、基準値補正回路等を搭載する制御盤を配置する必要があり、制御盤を２つ配置する必要があった。
【０００８】
また、送電母線は発電所建屋の遠方にあるため、その発電所に配置される励磁制御盤と送電母線近傍に設置されるＰＤを接続するケーブルのケーブル長が長くなり、その結果、ノイズを受け易く、信頼性が低下するという問題点があった。
【０００９】
さらに、送電母線の送電電圧を検出する必要があるため、高価なＰＤを設置しなければならず、製造コストが上昇するという問題点があった。
【００１０】
また、自動タップ制御機能を有する負荷時タップ切替付変圧器を用いた場合には、負荷時タップ切替付変圧器のタップを変更すると変圧比が変化するために、発電機端子電圧を定格付近に、送電母線の電圧を一定に制御することが困難になるという問題点があった。
【００１１】
また、変圧器のタップの変更に伴って変圧器のリアクタンスＸ_tが変化し、変圧器のリアクタンスＸ_tに対して横流の抑制分に対応するリアクタンスＸ_DRの割合が変化するために、複数の発電機を並列して運転する際に個々の変圧比が異なると横流が流れるという問題点もあった。
【００１２】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、送電母線の電圧を検出することなく、発電機端子電圧を定格付近に、送電母線の電圧を一定に制御することが可能な励磁制御装置及び励磁制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る励磁制御装置は、負荷時タップ切替付変圧器を介して送電系統に接続された同期機が出力する無効電流を検出する無効電流検出器と、上記同期機の端子電圧に応じて上記負荷時タップ切替付変圧器のタップ比を設定するタップ制御装置と、上記負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の目標電圧、上記タップ制御装置で設定されたタップ比、及び上記無効電流検出器で検出された無効電流に基づいて、上記負荷時タップ切替付変圧器の同期機側の設定電圧を設定する電圧設定器と、上記電圧設定器で設定された設定電圧に基づいて、上記同期機の励磁系を制御する制御器とを備えている。
【００１４】
また、電圧設定器において、目標電圧をタップ比で除算し、無効電流に応じて求まるタップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求めるようにしてもよい。
【００１５】
また、送電系統は、他の同期機を接続し、電圧設定器において、負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値と横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求めるようにしていもよい。
【００１６】
また、電圧設定器において、目標電圧をタップ比に対応した昇圧比で除算し、上記タップ比に対応したリアクタンス変化比に基づいて算出した負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求めるようにしてもよい。
【００１７】
また、送電系統は、他の同期機を接続し、電圧設定器において、昇圧比、リアクタンス変化比、及び横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求めるようにしてもよい。
【００１８】
さらに、電圧設定器において、無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定電圧を設定してもよい。
【００１９】
また、本発明に係る励磁制御方法は、負荷時タップ切替付変圧器を介して送電系統に接続された同期機が出力する無効電流と、上記負荷時タップ切替付変圧器のタップ比と、上記負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の目標電圧とに基づいて、上記負荷時タップ切替付変圧器の同期機側の設定電圧を設定し、この設定電圧に基づいて上記同期機の励磁系を制御するようにしている。
【００２０】
また、目標電圧をタップ比で除算し、無効電流に応じて求まるタップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求めるようにしてもよい。
【００２１】
また、負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値と横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求めるようにしてもよい。
【００２２】
また、タップ比に対応した昇圧比とリアクタンス変化比を求め、目標電圧を上記昇圧比で除算し、上記リアクタンス変化比に基づいて算出した負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求めるようにしてもよい。
【００２３】
また、昇圧比、リアクタンス変化比、及び横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求めるようにしてもよい。
【００２４】
また、無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定電圧を設定するようにしてもよい。
【００２５】
また、負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の電圧値に応じて基準値を設定するようにしてもよい。
【００２６】
また、変更前及び変更後の目標電圧の偏差と送電系統側の送電線のリアクタンス値とに応じて基準値を設定するようにしてもよい。
【００２７】
さらに、送電系統側の送電線のリアクタンス値を推定した値にしてもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１による励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。図２は図１に示した電力システムの系統図である。図において、１は同期機、２は同期機１の端子電圧に応じてタップ比の切り替えが可能な負荷時タップ切替付変圧器、３は同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを検出する計器用変圧器（以下、ＰＴという）、４はＰＴ３により検出した出力端子電圧Ｖ_Gに応じて負荷時タップ切替付変圧器２のタップ比ｎを制御するタップ制御装置、５は遮断器、６は送電線、７は発電所の送電母線、８は同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを検出する計器用変圧器（以下、ＰＴという）、９は同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qを検出する無効電流検出器である計器用変成器（以下、ＣＴという）である。
【００２９】
１０はＣＴ９により検出された無効電流Ｉ_Qとタップ制御装置４により制御されたタップ比ｎと負荷時タップ切替付変圧器２の送電系統側（高圧側）の目標電圧Ｖ_Hrefとに基づいて、負荷時タップ切替付変圧器２の同期機１側の設定電圧Ｖ_Gref（同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Gref）を設定する電圧設定器である。
【００３０】
１１は電圧設定器１０により設定された設定電圧Ｖ_GrefからＰＴ８により検出された出力端子電圧Ｖ_Gを減算して、その偏差信号を出力する減算器、１２は減算器１１が出力する偏差信号を入力条件にして、励磁機１３の整流タイミングを制御する自動電圧調整装置であるＡＶＲ、１３はＡＶＲ１２の指示にしたがって同期機１の界磁巻線１４に界磁電流を供給する励磁機で、これらＡＶＲ１２、励磁機１３により同期機の励磁系を制御するようになっている。１４は同期機１の界磁巻線である。なお、図２におけるＸ_tは負荷時タップ切替付変圧器２のリアクタンス、Ｘ_Lは送電線のリアクタンス、Ｖｓは無限大母線電圧である。
【００３１】
図３は図１に示した電圧設定器１０の構成を示す図である。図において、１０ａは演算器、１０ｂはメモリで、このメモリ１０ｂには目標電圧Ｖ_Href、負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値Ｘ_t等が記憶され、演算器１０ａで設定電圧Ｖ_Grefを演算するようになっている。
【００３２】
なお、電圧設定器１０は、図３に示したものに限定するものではなく、図４に示すように、除算器１０ｃ、乗算器１０ｄ、加算器１０ｅ等でハード的に構成してもよい。
【００３３】
次に動作について説明する。図５はこの実施の形態１による励磁制御方法を示すフローチャートである。
まず、ＰＴ８が同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを検出するとともに（ステップＳＴ１１）、ＣＴ９により同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qを検出する（ステップＳＴ１２）。そして、電圧設定器１０は、検出した無効電流Ｉ_Q、タップ制御装置４により制御されたタップ比ｎ、及び負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefから同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを式（１）に従って計算し、設定電圧Ｖ_Grefを設定する（ステップＳＴ１３）。なお、目標電圧Ｖ_Hrefは、従来と同様に発電所毎の所望の運転条件に応じて設定するようにすればよい。
【００３４】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href／ｎ＋Ｘ_t・Ｉ_Q … （１）
ただし、Ｘ_tは負荷時タップ切替付変圧器２のリアクタンス値である。
【００３５】
このようにして、電圧設定器１０が同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定すると、減算器１１が電圧設定器１０により設定された設定電圧Ｖ_GrefからＰＴ８により検出された同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを減算して、その減算結果である偏差信号を出力する（ステップＳＴ１４）。
【００３６】
ＡＶＲ１２は、減算器１１の出力である偏差信号を入力信号として、励磁機１３の整流タイミングを制御するタイミング信号を生成する（ステップＳＴ１５）。励磁機１３は、ＡＶＲ１２からタイミング信号を受けると、そのタイミング信号にしたがって同期機１の界磁巻線１４に界磁電流を供給する（ステップＳＴ１６）。
【００３７】
なお、減算器１１が出力する偏差信号が正値であれば、界磁巻線１４に供給する界磁電流が増加して、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gが高くなり、減算器１１が出力する偏差信号が負値であれば、界磁巻線１４に供給する界磁電流が減少して、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gが低くなる。これにより、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gが設定電圧Ｖ_Grefと一致するように制御される。
【００３８】
また、図２に示す系統図において、負荷時タップ切替付変圧器２のタップ比がｎである時には、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gと負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hとは式（２）の関係があることから、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gと、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hとは、高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefを用いてそれぞれ式（３）、式（４）のように表わされる。
【００３９】
Ｖ_H＝ｎ（Ｖ_G−Ｘ_t・Ｉ_Q） … （２）
Ｖ_G＝Ｖ_Href／ｎ＋Ｘ_t・Ｉ_Q … （３）
Ｖ_H＝Ｖ_Href … （４）
【００４０】
したがって、ある運転状態において同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gが高い時にはタップ制御装置４によりタップ比ｎを大きく（ｎ＞１）設定することで同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御し、かつタップ比が変化した時にも負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hは設定電圧Ｖ_Hrefと一致するように制御できる。
【００４１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qと、負荷時タップ切替付変圧器２のタップ比ｎと、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefとから同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定し、その設定電圧Ｖ_Grefと出力端子電圧Ｖ_Gの偏差に基づいて同期機１の界磁巻線１４に供給する界磁電流を制御するように構成したので、負荷時タップ切替付変圧器のタップを変更することで変圧比が変化しても、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に維持するとともに、送電母線７の電圧を一定に維持することができるようになり、その結果、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができるため、電圧安定性を大幅に向上させることができる効果が得られる。
【００４２】
また、変圧器の高圧側電圧を検出する必要がないので、同期機近傍に励磁制御盤を１つ設けるだけでよく、従来のように制御盤を２つ配置する必要がなくなり、省スペース化が図られる。
【００４３】
また、変圧器の高圧側電圧を検出する必要がないので、ＡＶＲや加算器を搭載する励磁制御盤と送電母線とをケーブル等で接続する必要がなくなる。そのため、このケーブルによるノイズの影響がなくなり、信頼性が向上する。
【００４４】
さらに、変圧器の高圧側電圧を検出するための高価なＰＤを設置しなくともよいので、製造コストを抑えることができる。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態１では、送電系統に１つの同期機のみが接続された場合について説明したが、この実施の形態では、送電系統に複数の同期機が接続された場合について説明する。
【００４６】
図６はこの実施の形態２による励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。図７は図６に示した電力システムの系統図である。図において、１ａは送電系統６に接続された、同期機１ａとは異なる他の同期機、２ａは負荷時タップ切替付変圧器２とは異なる他の負荷時タップ切替付変圧器、５ａは遮断器である。その他は、電圧設定器１０において同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定する手法が異なる以外は図１に示した励磁制御装置と同様であるので説明は省略する。
【００４７】
なお、電圧設定器１０をハード的に構成する場合には、図８に示すように、図３の構成に、除算器１０ｆ、減算器１０ｇを加えた構成のものにすればよい。
【００４８】
次に動作について説明する。図９はこの実施の形態２による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、図５に示したステップＳＴ１３をステップＳＴ２３に変更している点以外は図５に示した各ステップと同様であるので説明は省略する。
【００４９】
ステップＳＴ２３において、電圧設定器１０は、検出した無効電流Ｉ_Q、タップ制御装置４により制御されたタップ比ｎ、及び負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefから同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを式（５）に従って計算し、設定電圧Ｖ_Grefを設定する。
【００５０】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href／ｎ＋（Ｘ_t−Ｘ_DR／ｎ）・Ｉ_Q … （５）
ただし、式（５）におけるＸ_tは負荷時タップ切替付変圧器２のリアクタンス値、Ｘ_DRは複数の同期機１が送電系統に接続されている場合に流れる横流の抑制分に対応するリアクタンス値である。
【００５１】
式（５）に示すように、横流の抑制分に対応するリアクタンス値Ｘ_DRを考慮して設定電圧Ｖ_Grefを設定するようにしているので、送電系統に複数の同期機が接続されても、同期機に横流が流れることがなく、端子電圧Ｖ_Gが設定電圧Ｖ_Grefと一致するように制御される。
【００５２】
また図７に示す系統図において、負荷時タップ切替付変圧器２のタップ比がｎである時には、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gと負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hは式（６）の関係があることから、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gと、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hは、高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefを用いてそれぞれ式（７）、式（８）のように表わされる。
【００５３】
Ｖ_H＝ｎ（Ｖ_G−Ｘ_t・Ｉ_Q） … （６）
Ｖ_G＝Ｖ_Href／ｎ＋（Ｘ_t−Ｘ_DR／ｎ）・Ｉ_Q … （７）
Ｖ_H＝Ｖ_Href−Ｘ_DR・Ｉ_Q … （８）
【００５４】
したがって、ある運転状態において同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gが高い時にはタップ制御装置４によりタップ比ｎを大きく（ｎ＞１）設定することで同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御し、かつタップ比が変化した時にも負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hは目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように制御できる。
【００５５】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、横流の抑制分に対応するリアクタンスＸ_DRを考慮して設定電圧を設定しているので、複数の発電機を並列して運転する際に個々の変圧比が異なる場合にでも、横流が流れるのを防止することができる。
【００５６】
実施の形態３．
実施の形態２では、同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qと、負荷時タップ切替付変圧器２のタップ比ｎと、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefとから式（５）を用いて同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを計算するようにしている。このように、式（５）を用いて同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを計算する場合には、横流防止用リアクタンス値Ｘ_DRを考慮しているため、無効電流Ｉ_Qが０の時に負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hが目標電圧Ｖ_Hrefに一致することになる（式（８）参照）。しかし、通常、発電機が運転状態にあるときにはＩ_Q≠０であることから、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hは目標電圧Ｖ_Hrefに完全には一致しないことになる。
【００５７】
そこで、この実施の形態３では、発電機が通常運転状態にあるときに、高圧側電圧Ｖ_Hと目標電圧Ｖ_Hrefとを完全に一致させることができるように、同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qが０以外の基準値Ｉ_Q0と一致するときに、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hが目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定するものである。
【００５８】
この実施の形態３の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図は図６と同様であるので説明は省略する。なお、電圧設定器１０をハード的に構成する場合には、図１０に示すように、図８の構成に、減算器１０ｈ、乗算器１０ｉを加えた構成のものにすればよい。
【００５９】
次に動作について説明する。図１１はこの実施の形態３による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、図５に示したステップＳＴ１３をステップＳＴ３３に変更している点以外は図５に示した各ステップと同様であるので説明は省略する。
【００６０】
具体的には式（９）に同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qと、０以外の基準値Ｉ_Q0と、負荷時タップ切替付変圧器２のタップ比ｎと、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefとを代入して同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを計算するようにする。ここで、基準値Ｉ_Q0は、高圧側の目標電圧をＶ_Hrefとするような運転状態での発電機電圧Ｖ_gと無効電力Ｑ_gよりＩ_Q0＝Ｑ_g／Ｖ_gとして求めるようにする。なお、Ｖ_g、Ｑ_gは、発電機の運転状態・系統条件等から定まるものである。
【００６１】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href／ｎ＋Ｘ_t・Ｉ_Q−Ｘ_DR／ｎ・（Ｉ_Q−Ｉ_Q0） … （９）
【００６２】
ここで、電圧設定器１０において、式（９）により同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを決定して制御を行うと、同期機１の出力端子電圧Ｖ_G及び負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hはそれぞれ以下の式で表わされる。
【００６３】
Ｖ_G＝Ｖ_Href／ｎ＋Ｘ_t・Ｉ_Q−Ｘ_DR／ｎ・（Ｉ_Q−Ｉ_Q0） … （１０）
Ｖ_H＝Ｖ_Href−Ｘ_DR（Ｉ_Q−Ｉ_Q0） … （１１）
【００６４】
図１２は同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qと負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hとの関係を示す図である。図において、２１は式（８）により求まる負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_H、２２は式（１１）により求まる負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを示すものである。なお、横軸は無効電流Ｉ_Qを、縦軸は負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを示している。
【００６５】
図に示すように、２１（式（８））では、無効電流Ｉ_Qが０のときに、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hが目標電圧Ｖ_Hrefと一致するようになっているが、２２（式（１１））では、無効電流Ｉ_Qが０以外の基準値Ｉ_Q0と一致するときに、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hが目標電圧Ｖ_Hrefと一致するようになっている。すなわち、無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定されることになる。
【００６６】
以上のように、この実施の形態３によれば、同期機１が出力する無効電流Ｉ_Qが０以外の基準値Ｉ_Q0と一致するとき、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hが目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定するように構成したので、上記実施の形態２よりも精度よく、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを目標電圧Ｖ_Hrefに一致させることができ、かつ同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御できる効果を奏する。
【００６７】
実施の形態４．
実施の形態３では、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefに対応する基準値Ｉ_Q0を使用するものについて示したが、基準値がＩ_Q0＝Ｉ_Q01で、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧がＶ_Href＝Ｖ_Href1の運転状態において目標電圧Ｖ_HrefをＶ_Href1からＶ_Href2に変更すると無効電流Ｉ_QもＩ_Q1からＩ_Q2に変化するので、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_H2は、下記の式（１２）にようになる。
【００６８】
Ｖ_H2＝Ｖ_Href2−Ｘ_DR（Ｉ_Q2−Ｉ_Q01） … （１２）
【００６９】
しかし、式（１２）において、Ｉ_Q2≠Ｉ_Q01であるため、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_H2は、変更後の目標電圧Ｖ_Href2と一致しない。
【００７０】
そこで、この実施の形態４では、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_H2を変更後の目標電圧Ｖ_Href2と一致させるため、変更前、変更後の目標電圧の偏差と送電線のリアクタンス値とに基づいて、変更後の目標電圧Ｖ_Href2に対応する基準値Ｉ_Q0を求めるようにする。
【００７１】
この実施の形態４の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図は図６と同様であるので説明は省略する。なお、電圧設定器１０をハード的に構成する場合には、図１０の構成を用い、基準値I_Q0を、下記のように順次変更するものにすればよい。
【００７２】
次に動作について説明する。図１３はこの実施の形態４による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、ＳＴ４１、ＳＴ４２、ＳＴ４５〜ＳＴ４７は、図５のＳＴ１１、ＳＴ１２、ＳＴ１４〜ＳＴ１６と同じであるので、説明は省略する。
【００７３】
具体的には、下記に示すように、変更後の目標電圧Ｖ_Href2から変更前の目標電圧Ｖ_Href1を減算して、その減算結果を送電線６のリアクタンス値Ｘ_Lで除算し、変更前の基準値Ｉ_Q01から当該除算結果を加算して、その加算結果を変更後の基準値Ｉ_Q0とする（ステップＳＴ４３）。
【００７４】
Ｉ_Q0＝Ｉ_Q01＋（Ｖ_Href2−Ｖ_Href1）／Ｘ_L … （１３）
【００７５】
これにより、変更後の同期機１における出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを、下記の式（１４）のように設定する（ステップＳＴ４４）。
【００７６】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href2／ｎ＋Ｘ_t・Ｉ_Q−Ｘ_DR／ｎ・（Ｉ_Q−Ｉ_Q0） … （１４）
【００７７】
従って、電圧設定器１０において、式（１４）により同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを計算し、制御を行うと、同期機１の出力端子電圧Ｖ_G及び負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hはそれぞれ以下の式で表わされる。
【００７８】

【００７９】
この実施の形態４によれば、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefに対応する基準値Ｉ_Q0を使用することができるので、その目標電圧Ｖ_Hrefが変更されても、送電系統の電圧を一定に維持することができ、かつ同期機の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御できる効果を奏する。
【００８０】
実施の形態５
実施の形態４は、送電線のリアクタンス値Ｘ_L が既値であることを前提にして説明したが、送電線のリアクタンス値Ｘ_Lは時々刻々と変化するので、送電線のリアクタンス値Ｘ_Lを逐次推定するようにしてもよい。
【００８１】
具体的には、同期機の有効電力をＰ、無効電力をＱ、同期リアクタンスをＸ_d及び背後電圧をＥ_fdとすると、有効電力Ｐ及び無効電力Ｑは下式で表すことができるので、式（１７）、式（１８）から位相角δを消去すれば、送電線のリアクタンス値Ｘ_Lを求めることができる。
【００８２】

【００８３】
この実施の形態５によれば、常に正確なリアクタンス値Ｘ_Lを用いて基準値Ｉ_Q0を決定することができるので、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧Ｖ_Hを精度よく目標電圧Ｖ_Hrefに一致させることができ、かつ同期機の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御できる効果を奏する。
【００８４】
実施の形態６．
実施の形態４では、変更前、変更後の目標電圧Ｖ_Href1、Ｖ_Href2を用いて、式（１３）より変更後の基準値Ｉ_Q0を計算するものについて示したが、この実施の形態６では、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを検出し、この検出結果に基づいて基準値Ｉ_Q0を求めるようにしたものである。
【００８５】
図１４はこの実施の形態６による励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。図において、１５は負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを計測する電圧変成器（ＰＤ）、１６はＰＤ１５の計測結果により高圧側電圧Ｖ_Hを検出するＶ_H検出装置である。その他は、設定器１０における基準値Ｉ_Q0の算出方法以外は実施の形態４と同様であるので説明は省略する。
【００８６】
次に、動作について説明する。図１５はこの実施の形態６による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、ＳＴ６１、ＳＴ６２、ＳＴ６５〜ＳＴ６８は、図１３のＳＴ４１、ＳＴ４２、ＳＴ４４〜ＳＴ４７と同じであるので、説明は省略する。
【００８７】
具体的には、Ｖ_H検出装置１６により、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを計測し（ステップＳＴ６３）、電圧設定器１０において、変更後の目標電圧Ｖ_Href2、高圧側電圧Ｖ_H、同期機１が出力する無効電流Ｉ_Q、横流防止用のリアクタンスＸ_DRを用いて、下記の式（１９）より、変更後の基準値Ｉ_Q0を計算する（ステップＳＴ６４）。
【００８８】
Ｉ_Q0＝Ｉ_Q−（Ｖ_Href2−Ｖ_H）／Ｘ_DR … （１９）
【００８９】
なお、高圧側電圧Ｖ_Hを目標値に一致させる制御のフィードバック信号として用いる場合には、高圧側電圧Ｖ_Hの信号は連続信号の必要があるが、この実施の形態のように、基準値を求めるために高圧側電圧Ｖ_Hを用いる場合には、連続信号である必要がないので、例えば電話回線を使用した通信等により高圧側電圧Ｖ_Hを得ることができる。
【００９０】
この実施の形態６によれば、計測した負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_H及び同期機１の出力する無効電流Ｉ_Qを用いて基準値Ｉ_Q0を決定しているので、負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hを精度よく目標電圧Ｖ_Hrefに一致させることができ、かつ同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御できる効果を奏する。
【００９１】
実施の形態７．
実施の形態１では、負荷時タップ切替付変圧器のタップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが同じ値になる場合を説明したが、この実施の形態７では、同期機が負荷時タップ切替付スプリット巻線形変圧器を介して系統に接続される構成において、負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器が内鉄型の場合のように、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが異なった値となる場合について説明する。
【００９２】
図１６はこの実施の形態７による励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。図において、２ｂは同期機１に接続された負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器で、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_r1が異なる値となるものである。その他は、図１と同様であるので説明は省略する。
【００９３】
次に動作について説明する。図１７はこの実施の形態７による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、図５に示したステップＳＴ１３をステップＳＴ７３に変更している点以外は図５に示した各ステップと同様であるので説明は省略する。
【００９４】
具体的には、同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを、検出した無効電流Ｉ_Q、昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_r、高圧側目標電圧Ｖ_Hrefを用いて、式（２０）により計算して設定する（ステップＳＴ７３）。
【００９５】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href／ｎ_v＋（ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t）・Ｉ_Q … （２０）
【００９６】
これにより、同期機１の出力端子電圧Ｖ_G1が目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように制御される。また、負荷時タップ切替付変圧器２ｂの高圧側電圧Ｖ_Hと同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gとの間には式（２１）の関係があることから、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gと、負荷時タップ切替付変圧器２ｂの高圧側電圧Ｖ_Hとは、高圧側の目標値Ｖ_Hrefを用いて、それぞれ式（２２）、式（２３）のように表される。
【００９７】
Ｖ_H＝ｎ_v・Ｖ_G−ｎ_r・Ｘ_t・Ｉ_Q … （２１）
Ｖ_G＝Ｖ_Href／ｎ_v＋（ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t）・Ｉ_Q … （２２）
Ｖ_H＝Ｖ_Href … （２３）
【００９８】
したがって、ある運転状態において同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gが高い時にはタップ制御装置４によりタップ比ｎを大きく（ｎ＞１）設定する（リアクタンス変化比ｎ_vを大きく設定する）ことで同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御し、かつタップ比が変化した時にも負荷時タップ切替付変圧器２ｂの高圧側電圧Ｖ_Hは目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように制御できる。
【００９９】
以上のようにこの実施の形態７によれば、昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが異なる場合において、同期機が出力する無効電流Ｉ_Q、昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_r、及び負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefから同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定し、その設定電圧Ｖ_Grefと出力端子電圧Ｖ_Gの偏差に基づいて、同期機の界磁巻線に供給する界磁電流を制御するように構成したので、タップ比に対して昇圧比ｎ_rとリアクタンス変化比ｎ_vとが異なる場合でも、同期機の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができる。
【０１００】
実施の形態８．
実施の形態２では、複数の同期機が負荷時タップ切替付変圧器を介して系統に接続される構成において、負荷時タップ切替付変圧器のタップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが同じ値になる場合を説明したが、この実施の形態８では、複数（例えば２台）の同期機が負荷時タップ切替付スプリット巻線形変圧器を介して系統に接続される構成において、負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器が内鉄型の場合のように、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが異なった値となる場合について説明する。
【０１０１】
このように、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが異なるような場合には、高圧側電圧Ｖ_Hと各同期機の出力端子電圧Ｖ_G1、Ｖ_G2の間には、式（２４）、式（２５）の関係がある。
【０１０２】
Ｖ_H＝ｎ_v・Ｖ_G1−ｎ_r1・Ｘ_t・Ｉ_Q1 … （２４）
Ｖ_H＝ｎ_v・Ｖ_G2−ｎ_r2・Ｘ_t・Ｉ_Q2 … （２５）
ただし、ｎ_vは昇圧比、ｎ_r1、ｎ_r2はリアクタンス変化比、Ｉ_Q1、Ｉ_Q2は各同期機がそれぞれ出力する無効電流である。
【０１０３】
ここで、同期機の出力端子の設定電圧を、例えば実施の形態２で説明したような式（５）に従って計算すれば、各同期機に各々接続される負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器の高圧側電圧Ｖ_H1、Ｖ_H2は、各同期機のリアクタンス変化比をｎ_r1、ｎ_r2とすれば、下記式（２６）、式（２７）のようになる。
【０１０４】
Ｖ_H1＝Ｖ_Href−｛Ｘ_DR−（ｎ_v−ｎ_r1）・Ｘ_t｝・Ｉ_Q1 … （２６）
Ｖ_H2＝Ｖ_Href−｛Ｘ_DR−（ｎ_v−ｎ_r2）・Ｘ_t｝・Ｉ_Q2 … （２７）
【０１０５】
従って、例えばｎ_r1＞ｎ_r2である時には、各同期機に各々接続される負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器の高圧側電圧Ｖ_Hと無効電流Ｉ_Qとの関係は、図１８のように表される。図１８からわかるように、ｎ_r1≠ｎ_r2であれば、無効電流の分担に偏りが生じるだけでなく、負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器の高圧側電圧Ｖ_Hを目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように精度良く制御できないという問題点がある。
【０１０６】
そこで、この実施の形態８では、図６に示した負荷時タップ切替付変圧器を、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_rとリアクタンス変化比ｎ_rとがそれぞれ異なる負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器に代えた場合においても適切な制御が可能な手法について説明する。
【０１０７】
図１９はこの実施の形態８による励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。図において、２ｂは同期機１に接続された負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器で、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_r1が異なる値となるものである。２ｃは同期機１ａに接続された負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器で、タップ比ｎの変化に対して昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_r2が異なる値となるものである。その他は、図６と同様であるので説明は省略する。
【０１０８】
次に動作について説明する。図２０はこの実施の形態８による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、図５に示したステップＳＴ１３をステップＳＴ８３に変更している点以外は図５に示した各ステップと同様であるので説明は省略する。
【０１０９】
具体的には、同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを、検出した無効電流Ｉ_Q、昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_r（同期機１の場合にはｎ_r1、同期機１ａの場合にはｎ_r2）、高圧側目標電圧Ｖ_Hrefを用いて、式（２８）により計算して設定する（ステップＳＴ８３）。
【０１１０】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href／ｎ_v＋（ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t−Ｘ_DR／ｎ_v）・Ｉ_Q … （２８）
【０１１１】
これにより、同期機１（１ａ）の出力端子電圧Ｖ_G1（Ｖ_G2）が目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように制御される。また、負荷時タップ切替付変圧器２ｂの高圧側電圧Ｖ_Hと同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gとの間には式（２９）の関係があることから、同期機１の出力端子電圧Ｖ_Gと、負荷時タップ切替付変圧器２ｂの高圧側電圧Ｖ_Hとは、高圧側の目標値Ｖ_Hrefを用いて、それぞれ式（３０）、式（３１）のように表される。
【０１１２】
Ｖ_H＝ｎ_v・Ｖ_G−ｎ_r・Ｘ_t・Ｉ_Q … （２９）
Ｖ_G＝Ｖ_Href／ｎ_v＋（ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t−Ｘ_DR／ｎ_v）・Ｉ_Q … （３０）
Ｖ_H＝Ｖ_Href−Ｘ_DR・Ｉ_Q … （３１）
【０１１３】
したがって、ある運転状態において同期機１（１ａ）の出力端子電圧Ｖ_Gが高い時にはタップ制御装置４によりタップ比ｎを大きく（ｎ＞１）設定する（リアクタンス変化比ｎ_vを大きく設定する）ことで同期機１（１ａ）の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御し、かつタップ比が変化した時にも負荷時タップ切替付変圧器２ｂ（２ｃ）の高圧側電圧Ｖ_Hは目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように制御できる。
【０１１４】
以上のようにこの実施の形態８によれば、昇圧比ｎ_vとリアクタンス変化比ｎ_rが異なる場合において、同期機が出力する無効電流Ｉ_Q、昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_r、及び負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefから同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定し、その設定電圧Ｖ_Grefと出力端子電圧Ｖ_Gの偏差に基づいて、同期機の界磁巻線に供給する界磁電流を制御するように構成したので、同期機の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができるようになり、かつ発電機間の無効電流分担の偏りを少なくすることができる効果が得られる。
【０１１５】
実施の形態９．
実施の形態３では、タップ比ｎに対して昇圧比とリアクタンス変化比が共にｎとなる負荷時タップ切替付変圧器を用いた励磁制御装置において、同期機が出力する無効電流Ｉ_Q、基準値Ｉ_Q0、負荷時タップ切替付変圧器のタップ比ｎ、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefから式（５）により、同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定するようにしているが、この実施の形態９では、タップ比ｎに対して昇圧比がｎ_vとリアクタンス変化比がｎ_rと異なる負荷時タップ切替付変圧器を用いた励磁制御装置において、同期機が出力する無効電流Ｉ_Q、基準値Ｉ_Q0、負荷時タップ切替付変圧器の昇圧比ｎ_v及びリアクタンス変化比ｎ_r、そして負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefから同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定するものである。
【０１１６】
この実施の形態９の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図は図１９と同様であるので説明は省略する。なお、電圧設定器１０での設定電圧Ｖ_Grefの設定は、下記のようにすればよい。
【０１１７】
図２１はこの実施の形態９による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、図５に示したステップＳＴ１３をステップＳＴ９３に変更している点以外は図５に示した各ステップと同様であるので説明は省略する。
【０１１８】
具体的には、式（３２）に同期機１（１ａ）が出力する無効電流Ｉ_Q、基準値Ｉ_Q0、負荷時タップ切替付変圧器２ｂ（２ｃ）の昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_r（同期機１の場合にはｎ_r1、同期機１ａの場合にはｎ_r2）、及び負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefを代入することで、同期機１（１ａ）の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを算出し、同期機１（１ａ）の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定する（ステップＳＴ９３）。
【０１１９】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href／ｎ_v＋ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t・Ｉ_Q−Ｘ_DR／ｎ_v・（Ｉ_Q−Ｉ_Q0）…（３２）
【０１２０】
従って、電圧設定器１０において、式（３２）により同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを決定して制御を行うと、同期機１の出力端子電圧Ｖ_G及び負荷時タップ切替付変圧器２ｂの高圧側電圧Ｖ_Hはそれぞれ以下の式で表わされる。
【０１２１】
Ｖ_G＝Ｖ_Href／ｎ_v＋ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t・Ｉ_Q−Ｘ_DR／ｎ_v・（Ｉ_Q−Ｉ_Q0）… （３３）
Ｖ_H＝Ｖ_Href−Ｘ_DR（Ｉ_Q−Ｉ_Q0） … （３４）
【０１２２】
以上のように、この実施の形態９によれば、負荷時タップ切替付変圧器の昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_rが異なる場合においても、同期機が出力する無効電流Ｉ_Qが０以外の基準値Ｉ_Q0と一致するとき、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧Ｖ_Hが目標電圧Ｖ_Hrefと一致するように同期機の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを設定するように構成したので、上記実施の形態８よりも精度よく負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧Ｖ_Hを目標電圧Ｖ_Hrefに一致させ、かつ同期機の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御でき、更に発電機間の無効電流分担の偏りを少なくすることができる効果を奏する。
【０１２３】
実施の形態１０．
実施の形態４では、タップ比ｎに対して昇圧比とリアクタンス変化比が共にｎとなる負荷時タップ切替付変圧器を用いた励磁制御装置において、変更前、変更後の目標電圧の偏差と送電線のリアクタンス値とに基づいて、変更後の目標電圧Ｖ_Href2に対応する基準値Ｉ_Q0を求めるようにしているが、この実施の形態１０では、タップ比ｎに対して昇圧比がｎ_vとリアクタンス変化比がｎ_rと異なる負荷時タップ切替付変圧器を用いた励磁制御装置において、変更前、変更後の目標電圧の偏差と送電線のリアクタンス値とに基づいて、変更後の目標電圧Ｖ_Href2に対応する基準値Ｉ_Q0を求め、この基準値Ｉ_Q0を用いて設定電圧Ｖ_Grefを設定するようにしたものである。
【０１２４】
この実施の形態１０の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図は図１９と同様であるので説明は省略する。なお、電圧設定器１０での設定電圧Ｖ_Grefの設定は、下記のようにすればよい。
【０１２５】
図２２はこの実施の形態１０による励磁制御方法を示すフローチャートである。なお、図１３に示したステップＳＴ４４をステップＳＴ１０４に変更している点以外は図５に示した各ステップと同じであるので説明は省略する。
【０１２６】
具体的には、変更後の同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefは、式（９）で表されるＩ_Q0を用いて次式で表される。
【０１２７】
Ｖ_Gref＝Ｖ_Href2／ｎ_v＋ｎ_r／ｎ_v・Ｘ_t・Ｉ_Q−Ｘ_DR／ｎ_v・（Ｉ_Q−Ｉ_Q0）… （３５）
【０１２８】
従って、電圧設定器１０において、式（３５）により同期機１の出力端子の設定電圧Ｖ_Grefを計算し、設定電圧Ｖ_Grefを設定する（ステップＳＴ１０４）。なお、同期機１の出力端子電圧Ｖ_G及び負荷時タップ切替付変圧器２の高圧側電圧Ｖ_Hはそれぞれ以下の式で表わされる。
【０１２９】

【０１３０】
この実施の形態１０によれば、負荷時タップ切替付変圧器の昇圧比ｎ_v、リアクタンス変化比ｎ_rが異なる場合においても、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧Ｖ_Hrefに対応する基準値Ｉ_Q0を使用することができるので、その目標電圧Ｖ_Hrefが変更されても、送電系統の電圧を一定に維持することができ、かつ同期機の出力端子電圧Ｖ_Gを定格値付近に制御でき、更に発電機間の無効電流分担の偏りを少なくすることができる効果を奏する。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明に係る励磁制御装置は、負荷時タップ切替付変圧器を介して送電系統に接続された同期機が出力する無効電流を検出する無効電流検出器と、上記同期機の端子電圧に応じて上記負荷時タップ切替付変圧器のタップ比を設定するタップ制御装置と、上記負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の目標電圧、上記タップ制御装置で設定されたタップ比、及び上記無効電流検出器で検出された無効電流に基づいて、上記負荷時タップ切替付変圧器の同期機側の設定電圧を設定する電圧設定器と、上記電圧設定器で設定された設定電圧に基づいて、上記同期機の励磁系を制御する制御器とを備えているので、同期機の出力端子電圧を定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができ、さらに、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができる。
【０１３２】
また、電圧設定器において、目標電圧をタップ比で除算し、無効電流に応じて求まるタップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める場合には、変圧器の高圧側電圧を検出することなく、設定電圧を設定することができるので、同期機の出力端子電圧を定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができ、さらに、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができる。
【０１３３】
また、送電系統に、他の同期機を接続し、電圧設定器において、負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値と横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める場合には、複数の同期機を並列して運転する際に個々の変圧比が異なる場合にでも、横流が流れるのを防止することができる。
【０１３４】
また、電圧設定器において、目標電圧をタップ比に対応した昇圧比で除算し、上記タップ比に対応したリアクタンス変化比に基づいて算出した負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める場合には、タップ比に対して昇圧比とリアクタンス変化比がと異なる場合でも、同期機の出力端子電圧を定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができ、さらに、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができる。
【０１３５】
また、送電系統に、他の同期機を接続し、電圧設定器において、昇圧比、リアクタンス変化比、及び横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める場合には、タップ比に対して昇圧比とリアクタンス変化比がと異なる場合でも、発電機間の無効電流分担の偏りを少なくすることができる。
【０１３６】
さらに、電圧設定器において、無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定電圧を設定する場合には、精度よく、負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側電圧を目標電圧に一致させることができる。
【０１３７】
また、本発明に係る励磁制御方法は、負荷時タップ切替付変圧器を介して送電系統に接続された同期機が出力する無効電流と、上記負荷時タップ切替付変圧器のタップ比と、上記負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の目標電圧とに基づいて、上記負荷時タップ切替付変圧器の同期機側の設定電圧を設定し、この設定電圧に基づいて上記同期機の励磁系を制御するので、同期機の出力端子電圧を定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができ、さらに、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができる。
【０１３８】
また、目標電圧をタップ比で除算し、無効電流に応じて求まるタップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める場合には、変圧器の高圧側電圧を検出することなく、設定電圧を設定することができるので、同期機の出力端子電圧を定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができ、さらに、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができる。
【０１３９】
また、負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値と横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める場合には、複数の同期機を並列して運転する際に個々の変圧比が異なる場合にでも、横流が流れるのを防止することができる。
【０１４０】
また、タップ比に対応した昇圧比とリアクタンス変化比を求め、目標電圧を上記昇圧比で除算し、上記リアクタンス変化比に基づいて算出した負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める場合には、タップ比に対して昇圧比とリアクタンス変化比とが異なる場合でも、同期機の出力端子電圧を定格値付近に、送電母線の電圧を一定に維持することができ、さらに、系統事故時や負荷の急激な増加時にも発電機の能力を十分に生かすことができる。
【０１４１】
また、昇圧比、リアクタンス変化比、及び横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める場合には、タップ比に対して昇圧比とリアクタンス変化比とが異なる場合でも、発電機間の無効電流分担の偏りを少なくすることができる。
【０１４２】
また、無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定電圧を設定する場合には、精度よく、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧を目標電圧に一致させることができる。
【０１４３】
また、負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の電圧値に応じて基準値を設定する場合には、精度よく、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧を目標電圧に一致させることができる。
【０１４４】
また、変更前及び変更後の目標電圧の偏差と送電系統側の送電線のリアクタンス値とに応じて基準値を設定する場合には、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側の目標電圧が変更されても、送電系統の電圧を一定に維持することができる。
【０１４５】
さらに、送電系統側の送電線のリアクタンス値を推定した値にする場合には、リアクタンス値が変化する場合にでも、正確なリアクタンス値を用いて基準値を設定することができ、精度よく、負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧を目標電圧に一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。
【図２】 図１に示した電力システムを示す系統図である。
【図３】 図１に示した電圧設定器の構成を示す図である。
【図４】 図１に示した電圧設定器の構成を示す図である
【図５】 本発明の実施の形態１の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の実施の形態２の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。
【図７】 図６に示した電力システムを示す系統図である。
【図８】 図６に示した電圧設定器の構成を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態２の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図１０】 本発明の実施の形態３における励磁制御装置の電圧設定器の構成を示す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】 同期機が出力する無効電流と負荷時タップ切替付変圧器の高圧側電圧との関係を示す図である。
【図１３】 本発明の実施の形態４の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図１４】 本発明の実施の形態６の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。
【図１５】 本発明の実施の形態６の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】 本発明の実施の形態７の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。
【図１７】 本発明の実施の形態７の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図１８】 各同期機に各々接続される負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器の高圧側電圧と無効電流との関係を示す図である。
【図１９】 本発明の実施の形態８の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。
【図２０】 本発明の実施の形態８の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図２１】 本発明の実施の形態９の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図２２】 本発明の実施の形態１０の励磁制御方法を示すフローチャートである。
【図２３】 従来の励磁制御装置を含む電力システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１、１ａ 同期機 ２、２ａ 負荷時タップ切替付変圧器
２ｂ、２ｃ 負荷時タップ切替付スプリット巻線変圧器
３ 計器用変圧器 ４ タップ制御装置
５、５ａ 遮断器 ６ 送電線
７ 送電母線 ８ 計器用変圧器
９ 計器用変成器 １０ 電圧設定器
１０ａ 演算器 １０ｂ メモリ
１０ｃ、１０ｆ 除算器 １０ｄ、１０ｉ 乗算器
１０ｅ 加算器 １０ｇ、１０ｈ 減算器
１１ 減算器 １２ ＡＶＲ
１３ 励磁機 １４ 界磁巻線
１５ 電圧変成器 １６ Ｖ_H検出装置
１０１ 同期機 １０２ 計器用変圧器
１０３ 電圧設定器 １０４ 減算器
１０５ 低減ゲイン回路 １０６ 送電母線
１０７ 遮断器 １０８ 変圧器
１０９ 電圧変成器 １１０ 高圧側電圧設定器
１１１ 減算器 １１２ 高圧側ゲイン回路
１１３ 加算器 １１４ ＡＶＲ
１１５ 励磁機 １１６ 界磁巻線

Claims (15)

1. 負荷時タップ切替付変圧器を介して送電系統に接続された同期機が出力する無効電流を検出する無効電流検出器と、上記同期機の端子電圧に応じて上記負荷時タップ切替付変圧器のタップ比を設定するタップ制御装置と、上記負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の目標電圧、上記タップ制御装置で設定されたタップ比、及び上記無効電流検出器で検出された無効電流に基づいて、上記負荷時タップ切替付変圧器の同期機側の設定電圧を設定する電圧設定器と、上記電圧設定器で設定された設定電圧に基づいて、上記同期機の励磁系を制御する制御器とを備えた励磁制御装置。
2. 電圧設定器は、目標電圧をタップ比で除算し、無効電流に応じて求まるタップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める請求項１記載の励磁制御装置。
3. 送電系統には、他の同期機が接続されており、電圧設定器は、負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値と横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める請求項２記載の励磁制御装置。
4. 電圧設定器は、目標電圧をタップ比に対応した昇圧比で除算し、上記タップ比に対応したリアクタンス変化比に基づいて算出した負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める請求項１記載の励磁制御装置。
5. 送電系統には、他の同期機が接続されており、電圧設定器は、昇圧比、リアクタンス変化比、及び横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める請求項４記載の励磁制御装置。
6. 電圧設定器は、無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定電圧を設定する請求項３記載の励磁制御装置。
7. 負荷時タップ切替付変圧器を介して送電系統に接続された同期機が出力する無効電流と、上記負荷時タップ切替付変圧器のタップ比と、上記負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の目標電圧とに基づいて、上記負荷時タップ切替付変圧器の同期機側の設定電圧を設定し、この設定電圧に基づいて上記同期機の励磁系を制御する励磁制御方法。
8. 目標電圧をタップ比で除算し、無効電流に応じて求まるタップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める請求項７記載の励磁制御方法。
9. 負荷時タップ切替付変圧器のリアクタンス値と横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める請求項８記載の励磁制御方法。
10. タップ比に対応した昇圧比とリアクタンス変化比を求め、目標電圧を上記昇圧比で除算し、上記リアクタンス変化比に基づいて算出した負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を上記除算結果に加算して設定電圧を求める請求項７記載の励磁制御方法。
11. 昇圧比、リアクタンス変化比、及び横流防止用リアクタンス値とに基づいて上記負荷時タップ切替付変圧器の電圧降下分を求める請求項１０記載の励磁制御方法。
12. 無効電流が０以外の所定の基準値になったときに、横流防止用リアクタンスによる電圧降下分が０になるように設定電圧を設定する請求項９記載の励磁制御方法。
13. 負荷時タップ切替付変圧器の送電系統側の電圧値に応じて基準値を設定する請求項１２記載の励磁制御方法。
14. 変更前及び変更後の目標電圧の偏差と送電系統側の送電線のリアクタンス値とに応じて基準値を設定する請求項１２記載の励磁制御方法。
15. 送電系統側の送電線のリアクタンス値を推定した値にする請求項１４記載の励磁制御方法。

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