JPH01318595A - 交流励磁同期機の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はポンプ水車により駆動される交流励磁同期機
の運転方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図は、例えば、電学誌１０７巻３号（昭和６２年）
の２１０頁、図２に示された従来のこの種の制御装置を
使用した揚水発電システムのブロック図である。同図に
おいて、１は交流励磁同期機（以下、単に、同期機とい
う）、２はポンプ水車、３は発電機遮断器、４は周波数
変換装置（サイクロコンバータＣ／Ｃ）　、５は自動電
流調整器（ＡＣＲ）　、６は自動負荷調整器（ＡＰＲ）
であって、４〜６は交流励磁同期機１の２次励磁制御系
を構成している。７は指令電力Ｐｏを作成する手動出力
設定器、８はポンプ水車２の人力制御サーボ、９は調速
機、１０は回転数演算部、１１は弁開度演算部であって
、８〜１１によりポンプ水車２の回転数を最適回転数に
制御する。Ｐは発生電力、Ｎｏは規定回転数、Ｎは実際
の回転数、Ｈは落差、Ｇ■０はガイドベーン開度を示す
。

〔発明が解決しようする課題〕

この従来の運転装置では、揚水駆動時の大電源脱落や、
発電時の大容量負荷の喪失等の緊急を要する異常状態が
発生しても、これを補償する制御系を備えていなので、
同期機１が接続される系統の系統周波数が動揺するとい
う問題があった。

この発明は上記問題を解消するためになされたもので、
同期機の能力を充分に活用して、異常状態発生時の系統
の動揺を抑制することができる交流励磁間ｊＩＪＩ機の
運転方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するめの手段〕

この発明は上記目的を達成するため、２次励磁制御系の
入力回路を、発電運転時は回転数フィードバック系、電
動機運転時は電力フィードバック系とするととも、発電
運転時は周波数応動によるガバナ制御を行う交流励磁同
期機の運転装置において、異常状態発生時に、所定時間
の間、予め作成した負荷増減指令電力を同期機の２次励
磁制御系の入力回路に加算する構成としたものである。

〔作用〕

この発明では、大電源脱落時や大容量負荷喪失時に、負
荷増加指令電力もしくは負荷減少指令電力が２次励磁制
御系に与えられて、同期機のすべり周波数が調整される
ことにより、同期機の回転子が持つ回転エネルギーが一
時的に、放出もしくは吸収されて、出力が増加もしくは
減少し、系統周波数の動揺が抑制される。

〔実施例〕

以下、この発明の１実施例を図について説明する。

第１図において、２次励磁制御系の入力回路は、スイッ
チ１２と１３により切換えられる発電時用入力回路と揚
水時用入力回路の２つの回路からなる。揚水時用入力回
路は、定常指令電力ＰＯと落差Ｈを取りこんでポンプ水
車２の規定回転数Ｎｏを演算する回転数演算部１０、こ
の規定回転数Ｎｏと実際の回転数Ｎとの偏差ΔＮを演算
する回転数フィードバック系に、後述する負荷増減指令
電力上ΔＰＯを加算する加算器１４からなり、発電時入
力回路は、定常指令電力ＰＯと発生電力Ｐとの偏差ΔＰ
を演算する電力フィードハック系に、負荷増減指令電力
±ΔＰＯを加算する加算器１５からなる。また、ガイド
ベーン開度制御系は、上記回転数フィードバック系と、
規定周波数ＦＯと実際の周波数ｆとの偏差を演算する周
波数フィードバック系を有し、揚水運転時には、回転数
フィードバック系を調速機９にスイッチ１６を介して結
合し、発電運転時には、周波数フィードバック系をスイ
ッチ１６を介して調速機９に結合する構成となっている
。

１７と１８は緊急非常時に閉成する接点であって、負荷
増減指令回路１９により、発電運転時には接点１７が閉
制御され、揚水運転時には接点１８が閉制御される。こ
の負荷増減指令回路１９は緊急操作判断回路２０からの
指令に基づき、予め設定されている負荷増減指令電力（
±ΔＰｏ）を送出する。緊急操作判断回路２０は、発電
モードにあるか揚水モードにあるかを判断する運転状況
判別回路２１の判別信号、電源脱落有無の情報を受信す
る電源脱落受信回路２２からの電源脱落信号、負荷喪失
有無の情報を受信する負荷喪失受信回路２３からの負荷
喪失信号、系統の周波数ｆ、電力Ｐまたは電圧Ｖの少な
くとも１つが規定値以上に変動する系統事故時に出力す
る系統異常判別回路２４からの系統異常信号を取り込ん
で、負荷増減指令の要否を判定する。他の構成は第３図
のものと同じであるので、同一構成要素には同−符号付
して示しである。

同期機１は、揚水運転時、２次励磁電圧を制御して、回
転数Ｎを調整することにより、電力Ｐを１００〜２００
　ｍ　ｓ　ｅ　ｃの範囲で指数関数的に指令値まで、調
整することができる。

また、同期機１は、発電運転時には、弁開度を制御して
ポンプ水車２に流入する水量を調整しない限り、その発
生電力Ｐを制御することはできないが、短時間であれば
、２次励磁電圧を制御して、回転子の回転エネルギーを
放出（または吸収）させることにより、出力を増加（ま
たは減少）することができる。

この瞬時電力制御については、下式が成立する。

Ｎ　−−−−−ｔ　＋　１　　（Ｎ　ｏ　＝　１．０　
ｐ　、　　ｕ　）Ｋ＝単位慣性常数 この関係式の特性を第２図について説明すると、指令電
力ＰＯ１規定回転数Ｎｏで発電または揚水運転中の同期
機ｌを、所定の短時間ｔの間、負荷増加（ＰｏからＰ、
へ）すれば、回転数はＮＯからＮ゛に減速し、負荷減（
ＰｏからＰ２へ）すれば、Ｎ”に加速し、この負荷をＰ
Ｏに戻せば、点線で示す如く、徐々に定常運転状態に復
帰する。

第１図は、このモードを、異常状態発生時に、２次励磁
制御系の入力回路に、負荷増減指令電力＋Δｐｏを与え
、指令電力を、ＰＯからＰｌへ、もしくはＰＯからＰ２
へ変更して、同期機１の２２次励磁電圧を制御すること
により実現するものであり、大電源脱落時、或いは大容
量負荷喪失時、或いは系統異常時に、緊急操作判断回路
２０が負荷増減指令の要否と指令方向（±）を、発電か
揚水かの運転状態を考慮して、判別し、判別結果を負荷
増減指令回路１９に与える。負荷増減指令回路１９は、
緊急操作判断回路２０から負荷増加指令または負荷減少
指令を受けると、揚水運転時には、負荷増加指令電力Δ
ＰＯまたは負荷増減指令電力−ΔＰＯを接点１８を通し
て、所定の短時間もの間、加算器１５で偏差ΔＰ（＝Ｐ
ｏ−Ｐ）に加算する。周波数制御装置４はΔＰヱＡＰ。

が零になるように、電圧と出力位相を制御した電力を同
期機ｌの２次側に給電する。発電運転時には、負荷増加
指令電力ΔＰｏまたは負荷増減指令電力−ΔＰＯを接点
１７を通して、所定の短時間ｔの間、加算器１４で、偏
差ΔＮ　（＝Ｎｏ−Ｎ）に加算する。

このように、本実施例では、系統周波数の動揺を招（程
度の電源脱落や負荷喪失が発生して、系統周波数が低下
もしくは上昇しようとすると、同！１ＪＪｉｌは、その
回転数Ｎが上昇もしくは低下するように制御されるので
、系統周波数の動揺は防止される。上記所定時間ｔの間
に、他電源の投入や遮断、負荷遮断等の対策を処置して
、以後の系統の安定運転を継続するようにする。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、系統動揺を招く程度の異
常状態が発生した場合に、２次励磁制御系の指令電力を
予め設定した量だけ異常状態に応じて所定時間の間、増
減する瞬時電力制御を行う構成したことにより、応急的
に、需給バランスを取ることができるので、その間に、
他の対策を処置するようにすれば、異常状態が発生して
も、系統動揺を招くことなく運転をｗｌ続することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の運転方法を実施した運転装置を示す
ブロック図、第２図は上記運転方法を説明するための図
、第３図は従来の運転装置を示すブロック図である。 図において、１−交流励磁同期機、２−ポンプ水車、４
−周波数制御装置、５−自動電流調整器、６−自動負荷
調整器、７−・−出力設定器、１９−負荷増減指令回路
、２０−・緊急操作判断回路、２１−運転状態判別回路
、２２−電源脱落受信回路、２３−負荷喪失受信回路、
２４・一系統異常判別回路。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周波数変換装置を有し、指令電力と発生電力の偏
   差が零になるように交流励磁同期機の２次給電電力を制
   御する２次励磁制御系と、上記指令電力に従い上記交流
   励磁機に直結されたポンプ水車の回転速度を最適回転速
   度に制御するガバナ制御系を有し、２次励磁制御系の入
   力回路を、発電運転時は回転数フィードバック系、電動
   機運転時は電力フィードバック系とするととも、発電運
   転時は周波数応動によるガバナ制御を行う交流励磁同期
   機の運転装置において、異常状態発生時に、所定時間の
   間、予め作成した負荷増減指令電力を上記２次励磁制御
   系の入力回路に加算することを特徴とする交流励磁同期
   機の運転方法。
2. （２）異常状態は、交流励磁同期機の電源脱落、負荷喪
   失、交流励磁同期機が接続される系統の規定以上の系統
   動揺であることを特徴とする請求項１記載の交流励磁同
   期機の運転方法。