JP4824380B2 - 電力系統の自律型分散制御システム及び制御方法 - Google Patents
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Description
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいた制御特性が設定され、
該制御特性は、前記周波数制御装置が接続される発電機について、
(1)電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、(2)電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、(3)発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記(1)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記(2)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記(3)の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする。
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように前記運転順位に基づいた制御し、
前記周波数制御装置の制御特性は、当該周波数制御装置が接続される発電機について、(1)電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、(2)電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、(3)発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記(1)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記(2)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記(3)の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする。
(2台の発電機の運転制御)
図3(1)(2)は小規模電力系統において2台の発電機を有し、一つの発電機1を優先的に出力分担させる場合を示す。発電機1の周波数制御装置(以下、AFCという。)は、マイクロプロセッサを制御基板に備えたコンピュータシステムで構成される。制御基板には、自端の系統電力の周波数を検出する周波数検出装置と、検出した自端の系統周波数と基準とされる周波数との偏差を検出する比較器と、マイクロプロセッサには検出された偏差に基づいて自端の発電機出力を調整する信号を出力して周波数を制御する自律分散制御プログラムが記憶されている。
(多数台発電機の運転)
図6は、電力供給系統に3台以上の発電機を接続して自律型分散制御システムを構成する例を示す。図6に示す例では計5機の発電機1〜5が電力系統に接続され、各発電機1〜5にそれぞれAFCが接続されている。
(発電機の起動)
発電機出力が一定値以上に大きくなり、供給力の不足が予想される場合、次ぎの優先順位の発電機の起動を促すために、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる応答速度が低下するように、AFCの設定を変更する。又は、周波数逸脱許容範囲の下限周波数や仕上がり周波数目標範囲の下限周波数を下げる。更に、これらを組み合わせて使用することもできる。また、急激な負荷変動で供給力が不足しないように、予め与えたロードカーブから予測した時刻にAFCの設定値を変更し、つぎの優先順位の発電機に起動を促すこともできる。
(発電機の停止)
図11(1)〜(5)は電力系統に接続される発電機1〜3が停止する場合の運転状態を示す。これらの発電機1、2、3においては、発電機の優先順位が発電機1、2・・・と低く設定されており、電力系統の負荷が低下してくると、優先順位の低い発電機から負荷分担が小さくなるように設定されている。
AFC1 発電機1のAFC
AFC2 発電機2のAFC
AFC3 発電機3のAFC
ΔF1U 発電機1の周波数逸脱許容範囲上限値
ΔF1L 発電機1の周波数逸脱許容範囲下限値
ΔTF1U 発電機1の仕上がり目標周波数範囲上限値
ΔTF1L 発電機1の仕上がり目標周波数範囲下限値
ΔP1L 発電機1の周波数出力調整速度(増大)
ΔP1U 発電機1の周波数出力調整速度(抑制)
ΔF2U 発電機2の周波数逸脱許容範囲上限値
ΔF2L 発電機2の周波数逸脱許容範囲下限値
ΔP2L 発電機2の周波数出力調整速度(増大)
ΔP2U 発電機2の周波数出力調整速度(抑制)
Claims (4)
- 電力系統に電力を供給する複数の発電機が接続されている電力系統の自律型分散制御システムにおいて、
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいた制御特性が設定され、
該制御特性は、前記周波数制御装置が接続される発電機について、
(1)電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、(2)電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、(3)発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記(1)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記(2)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記(3)の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする電力系統の自立分散制御システム。 - 前記系統周波数が上昇した際に周波数制御装置の制御によって発電効率の低い発電機の発電機出力が所定値以下になったとき、該発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より小さい値に変更し、または、該発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値を発電効率が高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値より大きい値に変更することを特徴とする請求項1に記載の電力系統の自律分散制御システム。
- 電力系統に電力を供給する複数の発電機が接続されている電力系統の自律型分散制御方法において、
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように前記運転順位に基づいた制御し、
前記周波数制御装置の制御特性は、当該周波数制御装置が接続される発電機について、(1)電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、(2)電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、(3)発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記(1)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記(2)の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記(3)の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする電力系統の自立分散制御方法。 - 前記系統周波数が上昇した際に周波数制御装置の制御によって発電効率の低い発電機の発電機出力が所定値以下になったとき、該発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より小さい値に変更し、または、該発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値を発電効率が高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値より大きい値に変更することを特徴とする請求項3に記載の電力系統の自律分散制御方法。
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