JPH04325831A - 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 - Google Patents
電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機Info
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- JPH04325831A JPH04325831A JP3095561A JP9556191A JPH04325831A JP H04325831 A JPH04325831 A JP H04325831A JP 3095561 A JP3095561 A JP 3095561A JP 9556191 A JP9556191 A JP 9556191A JP H04325831 A JPH04325831 A JP H04325831A
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流励磁式の可変速同
期機を用いた電力系統の安定化方法および装置に関する
。
期機を用いた電力系統の安定化方法および装置に関する
。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力負荷の急増等の変動に対処す
るために、電力系統にフライホイール効果を有する同期
機を接続し、そのフライホイールのエネルギを放出して
負荷増を吸収する方法が知られている。
るために、電力系統にフライホイール効果を有する同期
機を接続し、そのフライホイールのエネルギを放出して
負荷増を吸収する方法が知られている。
【０００３】また、文献（電気工学ハンドブック第１４
編、第１０章、７３４頁、静止セルビウス方式、昭和５
３年４月発行）に、すべり電力を電源周波数に変換して
電源に回収する方式が記載されている。
編、第１０章、７３４頁、静止セルビウス方式、昭和５
３年４月発行）に、すべり電力を電源周波数に変換して
電源に回収する方式が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記可変速同
期機に係る従来技術は、単に系統の負荷が取った電力量
を放出する機能に限られていた。したがって、可変速同
期機は電力放出に従って回転数が低下するだけであり、
系統の安定度を積極的に向上させるものではなく、場合
によっては安定度を低下させるという悪影響もある。
期機に係る従来技術は、単に系統の負荷が取った電力量
を放出する機能に限られていた。したがって、可変速同
期機は電力放出に従って回転数が低下するだけであり、
系統の安定度を積極的に向上させるものではなく、場合
によっては安定度を低下させるという悪影響もある。
【０００５】また、上記従来の静止セルビウス方式では
、単にすべり電力を回収するに止まり、電力系統の擾乱
等を防止するという、積極的な安定度向上に関しては何
ら効果がない。
、単にすべり電力を回収するに止まり、電力系統の擾乱
等を防止するという、積極的な安定度向上に関しては何
ら効果がない。
【０００６】本発明の目的は、可変速同期機を用いて電
力系統の安定度を向上する電力系統の安定化方法および
装置を提供することにある。
力系統の安定度を向上する電力系統の安定化方法および
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電力系統安定化
方法は、上記目的を達成するため、交流励磁式の可変速
同期機を電力系統に接続し、前記電力系統の潮流、電圧
等の系統状態量の変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対
値の少なくとも一方を制御して、前記状態量変動を前記
可変速同期機の慣性力により吸収することを特徴とする
。
方法は、上記目的を達成するため、交流励磁式の可変速
同期機を電力系統に接続し、前記電力系統の潮流、電圧
等の系統状態量の変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対
値の少なくとも一方を制御して、前記状態量変動を前記
可変速同期機の慣性力により吸収することを特徴とする
。
【０００８】また、本発明の安定化装置は、電力系統に
接続された交流励磁式の可変速同期機と、該可変速同期
機の励磁電圧の周波数と絶対値と位相とを制御する励磁
制御装置とを備えてなり、該励磁制御装置は前記可変速
同期機の出力電圧を基準電圧に調整すべく励磁電圧の絶
対値を制御するとともに、励磁電圧の周波数をすべり周
波数に制御し、かつ前記可変速同期機の有効電力の検出
値を入力して、該有効電力を零にすべく前記励磁電圧の
位相角を制御するものである。
接続された交流励磁式の可変速同期機と、該可変速同期
機の励磁電圧の周波数と絶対値と位相とを制御する励磁
制御装置とを備えてなり、該励磁制御装置は前記可変速
同期機の出力電圧を基準電圧に調整すべく励磁電圧の絶
対値を制御するとともに、励磁電圧の周波数をすべり周
波数に制御し、かつ前記可変速同期機の有効電力の検出
値を入力して、該有効電力を零にすべく前記励磁電圧の
位相角を制御するものである。
【０００９】また、上記の可変速同期機の有効電力に基
づく励磁電圧の位相制御に代えて、前記電力系統に接続
された発電機の有効電力の検出値を入力して、この有効
電力の変動を零にすべく前記励磁電圧の位相角を制御す
るようにしてもよい。
づく励磁電圧の位相制御に代えて、前記電力系統に接続
された発電機の有効電力の検出値を入力して、この有効
電力の変動を零にすべく前記励磁電圧の位相角を制御す
るようにしてもよい。
【００１０】またそれらを組合せ、前記発電機の有効電
力の変動が予め定めた一定値以下のときは、前記可変速
同期機の有効電力に基づいて前記位相角を制御し、前記
一定値を越えるときは前記発電機の有効電力の変動に基
づいて前記位相角を制御するようにすることが望ましい
。
力の変動が予め定めた一定値以下のときは、前記可変速
同期機の有効電力に基づいて前記位相角を制御し、前記
一定値を越えるときは前記発電機の有効電力の変動に基
づいて前記位相角を制御するようにすることが望ましい
。
【００１１】また、上記の有効電力に基づく位相角制御
に代え、前記可変速同期機の無効電力又は出力電圧の検
出値を入力して、該無効電力又は出力電圧の変動を零に
すべく前記励磁電圧の絶対値を制御するようにしてもよ
い。
に代え、前記可変速同期機の無効電力又は出力電圧の検
出値を入力して、該無効電力又は出力電圧の変動を零に
すべく前記励磁電圧の絶対値を制御するようにしてもよ
い。
【００１２】更に、有効電力に基づく位相角制御と無効
電力又は出力電圧に基づく励磁電圧の絶対値制御とを組
み合わせることができる。
電力又は出力電圧に基づく励磁電圧の絶対値制御とを組
み合わせることができる。
【００１３】更にまた、電力系統の保護リレーなどの保
護装置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて
、前記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値
を変更するようにすることができる。
護装置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて
、前記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値
を変更するようにすることができる。
【００１４】
【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的が達成される。すなわち、
有効電力の変動を吸収するように２次励磁電圧の位相角
を制御することから、可変速同期機への流入有効電力が
増加したときは、励磁電圧の位相を遅らせてその増加分
を可変速同期機の回転エネルギとして蓄え、逆に流入有
効電力が減少したときは、励磁電圧の位相を進ませてそ
の減少分を可変速同期機の回転エネルギから放出して、
電力系統の変動を吸収して安定度が向上される。
ば、次の作用により上記目的が達成される。すなわち、
有効電力の変動を吸収するように２次励磁電圧の位相角
を制御することから、可変速同期機への流入有効電力が
増加したときは、励磁電圧の位相を遅らせてその増加分
を可変速同期機の回転エネルギとして蓄え、逆に流入有
効電力が減少したときは、励磁電圧の位相を進ませてそ
の減少分を可変速同期機の回転エネルギから放出して、
電力系統の変動を吸収して安定度が向上される。
【００１５】また、可変速同期機への流入無効電力が増
加したり、端子電圧が増加したときは、励磁電圧の絶対
値を低減してその増加分を可変速同期機で吸収し、逆に
流入無効電力が減少したり、端子電圧が減少したときは
、励磁電圧の絶対値を増加してその減少分を可変速同期
機から供給して、電力系統の変動を吸収して安定度が向
上される。
加したり、端子電圧が増加したときは、励磁電圧の絶対
値を低減してその増加分を可変速同期機で吸収し、逆に
流入無効電力が減少したり、端子電圧が減少したときは
、励磁電圧の絶対値を増加してその減少分を可変速同期
機から供給して、電力系統の変動を吸収して安定度が向
上される。
【００１６】更にまた、電力系統の保護リレーなどの保
護装置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて
、前記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値
を変更するようにしたものによれば、事故の程度や状況
に合わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向上
させることができる。
護装置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて
、前記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値
を変更するようにしたものによれば、事故の程度や状況
に合わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向上
させることができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に、本発明の一実施例装置の構成図を示す。 本実施例は、有効電力の変動を検出し、これに応じて可
変速同期機の２次励磁電圧の位相を制御し、電力系統の
変動を可変速同期機のフライホイールエネルギと置換し
て、電力系統の安定度を向上する例である。図示のよう
に、可変速同期機（以下、単に可変速機と称する。）１
は固定子２と回転子３を含んでなり、回転子３は回転子
自体、或いは図示していないフライホイールに連結する
等により、フライホイール効果を有する回転体となって
いる。固定子２の３相１次巻線は、電力系統５に接続さ
れている。回転子３の３相２次巻線４（ａ，ｂ，ｃ）は
、励磁制御装置１０によって交流励磁される。励磁制御
装置１０は有効電力算出手段１１と、位相角算出手段１
２と、電圧調整手段１３と、励磁量設定手段１４と、位
相変換手段１５（ａ，ｂ，ｃ）とを含んで構成されてい
る。有効電力演算手段１１は、同期機１の出力線に設け
られた電流変成器１６と電圧変成器１７から、それぞれ
可変速機１の出力電流と端子電圧とを取り込み、有効電
力Ｐを演算して位相角算出手段１２に出力する。ここで
は、有効電力Ｐの極性を同期機１に流入する方向を「正
」として考える。位相角算出手段１２は、次の数式１に
基づいて位相角制御量Δδを算出して、励磁量設定手段
１４に出力する。同式で、ｋ１は予め定めた定数である
。
する。図１に、本発明の一実施例装置の構成図を示す。 本実施例は、有効電力の変動を検出し、これに応じて可
変速同期機の２次励磁電圧の位相を制御し、電力系統の
変動を可変速同期機のフライホイールエネルギと置換し
て、電力系統の安定度を向上する例である。図示のよう
に、可変速同期機（以下、単に可変速機と称する。）１
は固定子２と回転子３を含んでなり、回転子３は回転子
自体、或いは図示していないフライホイールに連結する
等により、フライホイール効果を有する回転体となって
いる。固定子２の３相１次巻線は、電力系統５に接続さ
れている。回転子３の３相２次巻線４（ａ，ｂ，ｃ）は
、励磁制御装置１０によって交流励磁される。励磁制御
装置１０は有効電力算出手段１１と、位相角算出手段１
２と、電圧調整手段１３と、励磁量設定手段１４と、位
相変換手段１５（ａ，ｂ，ｃ）とを含んで構成されてい
る。有効電力演算手段１１は、同期機１の出力線に設け
られた電流変成器１６と電圧変成器１７から、それぞれ
可変速機１の出力電流と端子電圧とを取り込み、有効電
力Ｐを演算して位相角算出手段１２に出力する。ここで
は、有効電力Ｐの極性を同期機１に流入する方向を「正
」として考える。位相角算出手段１２は、次の数式１に
基づいて位相角制御量Δδを算出して、励磁量設定手段
１４に出力する。同式で、ｋ１は予め定めた定数である
。
【００１８】
【数１】Δδ＝−ｋ１・Ｐ
電圧調整手段１３は電圧変成器１７から端子電圧Ｖを取
り込み、予め設定されている基準電圧Ｖ０との偏差に基
づいて、励磁電圧の制御量Ｅ（＝ｋ２（Ｖ０−Ｖ）、但
しｋ２は定数）を励磁量設定部１７に出力する。励磁量
設定部１７は、速度検出器１８から入力される回転数Ｎ
に基づいてすべりｓを求め、これと前記位相角制御量Δ
δおよび前記励磁電圧の制御量Ｅとに基づいて、基準相
の励磁電圧指令ｖ１を求めて位相変換手段１５に出力す
る。位相変換手段１５ａ〜ｃは、次の数式２に従って各
相の励磁電圧ｖ１〜ｖ３を発生し、２次巻線４ａ〜４ｃ
に加えるようになっている。
り込み、予め設定されている基準電圧Ｖ０との偏差に基
づいて、励磁電圧の制御量Ｅ（＝ｋ２（Ｖ０−Ｖ）、但
しｋ２は定数）を励磁量設定部１７に出力する。励磁量
設定部１７は、速度検出器１８から入力される回転数Ｎ
に基づいてすべりｓを求め、これと前記位相角制御量Δ
δおよび前記励磁電圧の制御量Ｅとに基づいて、基準相
の励磁電圧指令ｖ１を求めて位相変換手段１５に出力す
る。位相変換手段１５ａ〜ｃは、次の数式２に従って各
相の励磁電圧ｖ１〜ｖ３を発生し、２次巻線４ａ〜４ｃ
に加えるようになっている。
【００１９】
【数２】
ｖ１＝ｓ・Ｅｓｉｎ（２
πｆ・ｓ＋δ０＋Δδ）
ｖ２＝ｓ・Ｅｓｉｎ（２πｆ・ｓ＋δ０＋Δδ−１２０
°） ｖ３＝ｓ・Ｅｓｉｎ
（２πｆ・ｓ＋δ０＋Δδ−２４０°）ここに、δ０は
可変速機１の運転状態で定まる位相角であり、位相角の
変動分のみによる制御の場合は零である。
πｆ・ｓ＋δ０＋Δδ）
ｖ２＝ｓ・Ｅｓｉｎ（２πｆ・ｓ＋δ０＋Δδ−１２０
°） ｖ３＝ｓ・Ｅｓｉｎ
（２πｆ・ｓ＋δ０＋Δδ−２４０°）ここに、δ０は
可変速機１の運転状態で定まる位相角であり、位相角の
変動分のみによる制御の場合は零である。
【００２０】ここで、上記のように構成された実施例の
動作を説明する。まず、可変速機１の基本的な動作につ
いて説明する。いま、定格周波数をｆとし、可変速機１
のすべりをｓとすると、回転子３の速度はｆ（１−ｓ）
である。そして、回転子３の２次巻線をすべりｓの周波
数で励磁することにより、回転子３の回転磁界はすべり
零、すなわち同期速度で回転し、固定子２の回転磁界と
同一の速度になる。この２次励磁の周波数制御は励磁量
設定手段１４により行なわれ、可変速機１を任意の回転
数で運転しても、固定子巻線２には系統周波数ｆの電圧
を発生させることができる。つまり、回転子３の回転磁
界の周波数は、数式３に示すように、すべりｓにかかわ
らず定格周波数ｆの回転磁界が得られる。
動作を説明する。まず、可変速機１の基本的な動作につ
いて説明する。いま、定格周波数をｆとし、可変速機１
のすべりをｓとすると、回転子３の速度はｆ（１−ｓ）
である。そして、回転子３の２次巻線をすべりｓの周波
数で励磁することにより、回転子３の回転磁界はすべり
零、すなわち同期速度で回転し、固定子２の回転磁界と
同一の速度になる。この２次励磁の周波数制御は励磁量
設定手段１４により行なわれ、可変速機１を任意の回転
数で運転しても、固定子巻線２には系統周波数ｆの電圧
を発生させることができる。つまり、回転子３の回転磁
界の周波数は、数式３に示すように、すべりｓにかかわ
らず定格周波数ｆの回転磁界が得られる。
【００２１】
【数３】Ｆ（１−ｓ）＋ｓ・ｆ＝ｆ
また、端子電圧Ｖは、電圧調整手段１３により基準電圧
Ｖ０との偏差が求められ、更にこの偏差を零にする制御
量Ｅが求められ、これに基づいて前記数式２に従って励
磁量設定手段１４により制御される。以上のような基本
的動作により、回転子３の回転数を可変しても、可変速
機１の出力は電力系統５の周波数と電圧に一致させて制
御される。
Ｖ０との偏差が求められ、更にこの偏差を零にする制御
量Ｅが求められ、これに基づいて前記数式２に従って励
磁量設定手段１４により制御される。以上のような基本
的動作により、回転子３の回転数を可変しても、可変速
機１の出力は電力系統５の周波数と電圧に一致させて制
御される。
【００２２】次に、本発明の特徴である系統の安定度向
上の動作について説明する。いま、可変速機１は有効電
力の流出入が零になるように運用するものとし、何らか
の原因で電力系統５の系統状態量が変動したと仮定する
。この変動により、例えば、可変速機１に流入する有効
電力Ｐが増加すると、位相角算出手段１２は前記式１に
従って、励磁電圧の位相を遅らせる方向の位相角制御量
Δδを制御量設定手段１４に出力する。これにより、可
変速機１は電力系統５から有効電力を引き取るように動
作し、系統側の変動が吸収され、電力系統の安定度が向
上する。このとき可変速機１の速度は上昇し、吸収した
有効電力はフライホイールの慣性力として蓄えられる。 逆に、前記有効電力Ｐが減少すると、位相角算出手段１
２は前記式１に従って、励磁電圧の位相を進ませる方向
の位相角制御量Δδを制御量設定手段１４に出力する。 これにより、可変速機１は電力系統５に有効電力を放出
するように動作し、系統側の変動が吸収され、電力系統
の安定度が向上する。このとき可変速機１の速度は減少
し、放出した有効電力に応じてフライホイールの慣性エ
ネルギが減少する。
上の動作について説明する。いま、可変速機１は有効電
力の流出入が零になるように運用するものとし、何らか
の原因で電力系統５の系統状態量が変動したと仮定する
。この変動により、例えば、可変速機１に流入する有効
電力Ｐが増加すると、位相角算出手段１２は前記式１に
従って、励磁電圧の位相を遅らせる方向の位相角制御量
Δδを制御量設定手段１４に出力する。これにより、可
変速機１は電力系統５から有効電力を引き取るように動
作し、系統側の変動が吸収され、電力系統の安定度が向
上する。このとき可変速機１の速度は上昇し、吸収した
有効電力はフライホイールの慣性力として蓄えられる。 逆に、前記有効電力Ｐが減少すると、位相角算出手段１
２は前記式１に従って、励磁電圧の位相を進ませる方向
の位相角制御量Δδを制御量設定手段１４に出力する。 これにより、可変速機１は電力系統５に有効電力を放出
するように動作し、系統側の変動が吸収され、電力系統
の安定度が向上する。このとき可変速機１の速度は減少
し、放出した有効電力に応じてフライホイールの慣性エ
ネルギが減少する。
【００２３】上述したように、図１実施例によれば、可
変速機１の出力端の有効電力Ｐを検出し、これに応じて
可変速機１の２次励磁電圧の位相を制御していることか
ら、電力系統５の変動を可変速機１のフライホイールエ
ネルギと置換して、電力系統の安定度を向上することが
できる。
変速機１の出力端の有効電力Ｐを検出し、これに応じて
可変速機１の２次励磁電圧の位相を制御していることか
ら、電力系統５の変動を可変速機１のフライホイールエ
ネルギと置換して、電力系統の安定度を向上することが
できる。
【００２４】図２に、本発明の他の実施例装置を適用し
てなる電力系統の全体構成図を示し、図３に本実施例に
かかる励磁制御装置の構成図を示す。図２に示すように
、電力系統は、２つの同期発電機（以下、単に発電機と
いう。）Ｇ１，Ｇ２がそれぞれ系統母線Ｂ１，Ｂ２に接
続され、この母線Ｂ１，Ｂ２の間を送電線Ｌ１，Ｌ２で
結合して構成されている。そして、母線Ｂ１に安定化装
置としての可変速機１が接続されている。送電線Ｌ１の
母線Ｂ１，Ｂ２との接続端には、それぞれ遮断器２２，
２４、電流変成器２１，２３、保護リレー２５，２６が
設けられている。発電機Ｇ１の出力端に電流変成器１９
と電圧変成器２０が設けられ、これらにより検出される
端子電圧Ｖ１と出力電流Ｉ１は、励磁制御装置１０に入
力されている。励磁制御装置１０は図３に示すように構
成されている。なお、図３実施例が図１実施例と相違す
る点は、発電機Ｇ１の有効電力制御手段３０と、安定化
制御切換手段３１と、切替手段３２が設けられているこ
とにある。
てなる電力系統の全体構成図を示し、図３に本実施例に
かかる励磁制御装置の構成図を示す。図２に示すように
、電力系統は、２つの同期発電機（以下、単に発電機と
いう。）Ｇ１，Ｇ２がそれぞれ系統母線Ｂ１，Ｂ２に接
続され、この母線Ｂ１，Ｂ２の間を送電線Ｌ１，Ｌ２で
結合して構成されている。そして、母線Ｂ１に安定化装
置としての可変速機１が接続されている。送電線Ｌ１の
母線Ｂ１，Ｂ２との接続端には、それぞれ遮断器２２，
２４、電流変成器２１，２３、保護リレー２５，２６が
設けられている。発電機Ｇ１の出力端に電流変成器１９
と電圧変成器２０が設けられ、これらにより検出される
端子電圧Ｖ１と出力電流Ｉ１は、励磁制御装置１０に入
力されている。励磁制御装置１０は図３に示すように構
成されている。なお、図３実施例が図１実施例と相違す
る点は、発電機Ｇ１の有効電力制御手段３０と、安定化
制御切換手段３１と、切替手段３２が設けられているこ
とにある。
【００２５】ここで、図２、図３実施例の動作を説明す
る。いま、図２の送電線Ｌ１の地点Ｆにて地絡事故が発
生したとすると、電流変成器２１，２３からの検出電流
に基づいて保護リレー２５，２６が事故を検出し、これ
により遮断器２２，２４を遮断して地絡事故を系統から
除去するように動作する。これにより送電線Ｌ１が系統
から切り離されるため、母線Ｂ１，Ｂ２間のインピーダ
ンスが増大して送電電力が減少し、発電機Ｇ１，Ｇ２の
入出力にアンバランスが生じ、厳しい場合には脱調に至
る恐れがある。そこで、本実施例では、そのようなアン
バランスにより生じた系統状態量の変動を、可変速機１
により抑制して安定化させようとするものである。
る。いま、図２の送電線Ｌ１の地点Ｆにて地絡事故が発
生したとすると、電流変成器２１，２３からの検出電流
に基づいて保護リレー２５，２６が事故を検出し、これ
により遮断器２２，２４を遮断して地絡事故を系統から
除去するように動作する。これにより送電線Ｌ１が系統
から切り離されるため、母線Ｂ１，Ｂ２間のインピーダ
ンスが増大して送電電力が減少し、発電機Ｇ１，Ｇ２の
入出力にアンバランスが生じ、厳しい場合には脱調に至
る恐れがある。そこで、本実施例では、そのようなアン
バランスにより生じた系統状態量の変動を、可変速機１
により抑制して安定化させようとするものである。
【００２６】この場合の安定化方法として幾つかの方法
が考えられが、その数例を図４〜図９を用いて説明する
。まず、有効電力制御手段３０により発電機Ｇ１の有効
電力Ｐ１の変動ΔＰ１が求められる。このΔＰ１は安定
化制御切替手段３１に入力され、ここにおいて変動ΔＰ
１が予め設定された一定値以下か否かが判断される（ス
テップ４１）。一定値以下の場合は、図３の切替手段３
２を有効電力算出手段１１に切り替え、図１実施例と同
様に可変速機１の有効電力Ｐに応じて励磁電圧の位相制
御量Δδを制御する（ステップ４２）。これにより、微
少外乱に対する動態安定度を向上させることができる。 なお、可変速機１の有効電力の変動ΔＰを、図５に示す
ように、一定時間前の有効電力を記憶手段３５で記憶し
ておき、これと現在の有効電力との差を加算手段３６で
求めるようにし、これに応じて位相制御量Δδを制御す
るようにしてもよい。
が考えられが、その数例を図４〜図９を用いて説明する
。まず、有効電力制御手段３０により発電機Ｇ１の有効
電力Ｐ１の変動ΔＰ１が求められる。このΔＰ１は安定
化制御切替手段３１に入力され、ここにおいて変動ΔＰ
１が予め設定された一定値以下か否かが判断される（ス
テップ４１）。一定値以下の場合は、図３の切替手段３
２を有効電力算出手段１１に切り替え、図１実施例と同
様に可変速機１の有効電力Ｐに応じて励磁電圧の位相制
御量Δδを制御する（ステップ４２）。これにより、微
少外乱に対する動態安定度を向上させることができる。 なお、可変速機１の有効電力の変動ΔＰを、図５に示す
ように、一定時間前の有効電力を記憶手段３５で記憶し
ておき、これと現在の有効電力との差を加算手段３６で
求めるようにし、これに応じて位相制御量Δδを制御す
るようにしてもよい。
【００２７】一方、ΔＰ１が予め設定された一定値以下
でないときは、切替手段３２を有効電力制御手段３０側
に切り替え、有効電力制御手段３０にて算出された発電
機Ｇ１の変動前の有効電力Ｐ１１と変動後の有効電力Ｐ
１２の差（Ｐ１１−Ｐ１２）により、位相制御量Δδを
制御する（ステップ４３）。これにより、過渡安定度を
向上させることができる。
でないときは、切替手段３２を有効電力制御手段３０側
に切り替え、有効電力制御手段３０にて算出された発電
機Ｇ１の変動前の有効電力Ｐ１１と変動後の有効電力Ｐ
１２の差（Ｐ１１−Ｐ１２）により、位相制御量Δδを
制御する（ステップ４３）。これにより、過渡安定度を
向上させることができる。
【００２８】上記図４実施例の効果を図６により説明す
る。図６は、遮断器２２，２４を開放して事故を除去し
た場合の発電機Ｇ１の位相角の変化を示している。図の
曲線ａは可変速機１により安定化制御を行なった場合の
結果であり、曲線ｂは行なわなかった場合の結果である
。図から判るように、可変速機１による安定化作用が顕
著に現れている。
る。図６は、遮断器２２，２４を開放して事故を除去し
た場合の発電機Ｇ１の位相角の変化を示している。図の
曲線ａは可変速機１により安定化制御を行なった場合の
結果であり、曲線ｂは行なわなかった場合の結果である
。図から判るように、可変速機１による安定化作用が顕
著に現れている。
【００２９】図７に示した制御は、図４にステップ４１
を、保護リレー２５，２６が動作したか否かに代えて、
動態安定度制御と過渡安定度制御とを区別するようにし
た点と（ステップ５１）、ステップ４２を発電機Ｇ１の
有効電力Ｐ１で制御するようにした点が異なる（ステッ
プ５２）。本実施例によっても、図４と同一の効果が得
られる。なお、図７のステップ５３はそれぞれ図４のス
テップ４２に同じである。また、ステップ５２を図４の
ステップ４２と同じにしてもよい。
を、保護リレー２５，２６が動作したか否かに代えて、
動態安定度制御と過渡安定度制御とを区別するようにし
た点と（ステップ５１）、ステップ４２を発電機Ｇ１の
有効電力Ｐ１で制御するようにした点が異なる（ステッ
プ５２）。本実施例によっても、図４と同一の効果が得
られる。なお、図７のステップ５３はそれぞれ図４のス
テップ４２に同じである。また、ステップ５２を図４の
ステップ４２と同じにしてもよい。
【００３０】図８は更に他の安定化制御法を示したもの
である。本実施例の特徴は、保護リレーが動作しかつ事
故が除去されたことを安定化制御切替手段３１で判断し
（ステップ６１，６２）、その場合は可変速機１の励磁
位相を、系統のアンバランスの予測をもとに予め定めた
値に制御し（ステップ６５）、一定時間経過後はステッ
プ６２に移行して、保護リレー動作前と同様に、発電機
Ｇ１の有効電力Ｐ１の変動に応じて励磁電圧の位相角を
制御する方法に切り替える。これによれば、動態安定度
及び過渡安定度のいずれにおいても、安定化効果を持た
せることができる。なお、図示の通り、保護リレー動作
後であって、事故が除去されるまでの間は、何らの制御
も行なわないことは言うまでもない（ステップ６４）。
である。本実施例の特徴は、保護リレーが動作しかつ事
故が除去されたことを安定化制御切替手段３１で判断し
（ステップ６１，６２）、その場合は可変速機１の励磁
位相を、系統のアンバランスの予測をもとに予め定めた
値に制御し（ステップ６５）、一定時間経過後はステッ
プ６２に移行して、保護リレー動作前と同様に、発電機
Ｇ１の有効電力Ｐ１の変動に応じて励磁電圧の位相角を
制御する方法に切り替える。これによれば、動態安定度
及び過渡安定度のいずれにおいても、安定化効果を持た
せることができる。なお、図示の通り、保護リレー動作
後であって、事故が除去されるまでの間は、何らの制御
も行なわないことは言うまでもない（ステップ６４）。
【００３１】以上の各実施例では、有効電力に基づいて
２次励磁電圧の位相を制御して、電力系統の安定度を向
上させる例を示したが、これに代えて図１０に示すよう
に無効電力Ｑを検出し、基準無効電力Ｑ０との偏差を零
にするように、或いは無効電力Ｑの変動を零にするよう
に、２次励磁の電圧の絶対値｜Ｅ｜又は｜ｓ・Ｅ｜を制
御するようにしても、同様に電力系統の安定度を向上さ
せることができる。更に、この無効電力に代えて、端子
電圧Ｖに基づいて同様に２次励磁電圧の絶対値を制御す
るようにすることができ、これによれば、安定化の応答
性を向上できる。 また、有効電力による２次励磁の
位相角制御と、無効電力又は端子電圧による励磁電圧の
絶対値制御とを組み合わせることも可能であり、この場
合は、安定化の応答を一層速やかにできる。この組合せ
の例を表１と表２にそれぞれ示す。
２次励磁電圧の位相を制御して、電力系統の安定度を向
上させる例を示したが、これに代えて図１０に示すよう
に無効電力Ｑを検出し、基準無効電力Ｑ０との偏差を零
にするように、或いは無効電力Ｑの変動を零にするよう
に、２次励磁の電圧の絶対値｜Ｅ｜又は｜ｓ・Ｅ｜を制
御するようにしても、同様に電力系統の安定度を向上さ
せることができる。更に、この無効電力に代えて、端子
電圧Ｖに基づいて同様に２次励磁電圧の絶対値を制御す
るようにすることができ、これによれば、安定化の応答
性を向上できる。 また、有効電力による２次励磁の
位相角制御と、無効電力又は端子電圧による励磁電圧の
絶対値制御とを組み合わせることも可能であり、この場
合は、安定化の応答を一層速やかにできる。この組合せ
の例を表１と表２にそれぞれ示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】図９に、励磁電圧の位相と絶対値の制御と
を組み合わせた安定化制御の一例を示す。また、これに
加え、本実施例の特徴は、事故の程度により系統に与え
る過酷さを考慮して、速やかに安定化を図るようにした
ステップ６７，６８，６９の処理にあり、他の処理は図
８と同一である。すなわち、事故の中では、３相地絡（
３ＬＧ）が最も過酷であるから、この場合は２次励磁の
位相角を大きく制御する必要がある。そこでステップ６
７で事故が３ＬＧであるか否かを判断し、肯定の場合は
予め定めた位相角の制御量θ１と励磁電圧の絶対値｜ｓ
Ｅ１｜で制御する（ステップ６８）。一方否定のときは
、θ１、｜ｓＥ１｜よりも小さい値に設定されたθ２、
｜ｓＥ２｜により制御する。本実施例によれば、位相角
による制御に加えて励磁電圧の絶対値を制御するように
していることから、速やかに系統を安定化させることが
できるとともに、事故の程度に合わせて制御量を変えて
いることから、適切な安定化制御を行なわせることがで
きる。
を組み合わせた安定化制御の一例を示す。また、これに
加え、本実施例の特徴は、事故の程度により系統に与え
る過酷さを考慮して、速やかに安定化を図るようにした
ステップ６７，６８，６９の処理にあり、他の処理は図
８と同一である。すなわち、事故の中では、３相地絡（
３ＬＧ）が最も過酷であるから、この場合は２次励磁の
位相角を大きく制御する必要がある。そこでステップ６
７で事故が３ＬＧであるか否かを判断し、肯定の場合は
予め定めた位相角の制御量θ１と励磁電圧の絶対値｜ｓ
Ｅ１｜で制御する（ステップ６８）。一方否定のときは
、θ１、｜ｓＥ１｜よりも小さい値に設定されたθ２、
｜ｓＥ２｜により制御する。本実施例によれば、位相角
による制御に加えて励磁電圧の絶対値を制御するように
していることから、速やかに系統を安定化させることが
できるとともに、事故の程度に合わせて制御量を変えて
いることから、適切な安定化制御を行なわせることがで
きる。
【００３５】上記各実施例の可変速機１は慣性の大きい
方が、長時間の安定化に望ましい。
方が、長時間の安定化に望ましい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次に示す効果がある。
次に示す効果がある。
【００３７】すなわち、電力系統の潮流、電圧等の系統
状態量の変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対値の少な
くとも一方を制御して、前記状態量変動を可変速同期機
により吸収するようにしていることから、系統事故又は
系統切り替え等の過渡安定度及び動態安定度領域におい
て、可変速同期機のフライホイールにエネルギの出し入
れを行なうことができ、電力系統の安定度を向上させる
ことができる。
状態量の変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対値の少な
くとも一方を制御して、前記状態量変動を可変速同期機
により吸収するようにしていることから、系統事故又は
系統切り替え等の過渡安定度及び動態安定度領域におい
て、可変速同期機のフライホイールにエネルギの出し入
れを行なうことができ、電力系統の安定度を向上させる
ことができる。
【００３８】また、電力系統の保護リレーなどの保護装
置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて、前
記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値を変
更するようにしたものによれば、事故の程度や状況に合
わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向上させ
ることができる。
置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて、前
記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値を変
更するようにしたものによれば、事故の程度や状況に合
わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向上させ
ることができる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の他の一実施例の安定化装置を適用した
電力系統の全体構成図である。
電力系統の全体構成図である。
【図３】図２実施例の安定化装置の詳細構成図である。
【図４】安定化制御法の一実施例の制御手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】有効電力の一例の変動分の演算手順を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】図４の制御法による効果を説明する図である。
【図７】安定化制御法の他の一実施例の制御手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図８】安定化制御法の更に他の一実施例の制御手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図９】安定化制御法の更に他の一実施例の制御手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図１０】無効電力による励磁電圧絶対値の制御法を示
すブロック図である。
すブロック図である。
１ 可変速同期機
２ 固定子
３ 回転子
４ ２次巻線
５ 電力系統
１０ 励磁制御装置
１１ 有効電力算出手段
１２ 位相角算出手段
１３ 電圧調整手段
１４ 励磁量設定手段
１５ 位相変換手段
Claims (10)
- 【請求項１】 交流励磁式の可変速同期機を電力系統
に接続し、前記電力系統の潮流、電圧等の系統状態量の
変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対値の少なくとも一
方を制御して、前記状態量変動を前記可変速同期機によ
り吸収する電力系統の安定化方法。 - 【請求項２】 電力系統に接続された交流励磁式の可
変速同期機と、該可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の有効電力の検出値を入力して、該有効電力
を零にすべく前記励磁電圧の位相角を制御するものとし
てなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項３】 電力系統に接続された交流励磁式の可
変速同期機と、該可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の有効電力の検出値と前記電力系統に接続さ
れた発電機の有効電力の検出値とを入力して、該いずれ
か一方の有効電力の変動を零にすべく前記励磁電圧の位
相角を制御するものとしてなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項４】請求項３において、前記発電機の有効電力
の変動が予め定めた一定値以下のときは、前記可変速同
期機の有効電力に基づいて前記位相角を制御し、前記一
定値を越えるときは前記発電機の有効電力の変動に基づ
いて前記位相角を制御することを特徴とする電力系統の
安定化装置。 - 【請求項５】 電力系統に接続された交流励磁式の可
変速同期機と、該可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の無効電力の検出値を入力して、該無効電力
の変動を零にすべく前記励磁電圧の絶対値を制御するも
のとしてなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項６】 電力系統に接続された交流励磁式の可
変速同期機と、該可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の出力電圧の検出値を入力して、該出力電圧
の変動を零にすべく前記励磁電圧の絶対値を制御するも
のとしてなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項７】 電力系統に接続された交流励磁式の可
変速同期機と、該可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の有効電力の検出値と前記電力系統に接続さ
れた発電機の有効電力の検出値とを入力して、該いずれ
か一方の有効電力の変動を零にすべく前記励磁電圧の位
相角を制御し、前記可変速同期機の無効電力と出力電圧
の検出値の一方を入力して、該無効電力又は出力電圧の
変動を零にすべく前記励磁電圧の絶対値を補正制御する
ものとしてなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項８】 電力系統に接続された交流励磁式の可
変速同期機と、該可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の有効電力の検出値と前記電力系統に接続さ
れた発電機の有効電力の検出値および系統の保護リレー
動作情報と事故除去情報とを入力して、保護リレーが動
作する前は前記いずれか一方の有効電力の変動を零にす
べく前記励磁電圧の位相角を制御し、事故除去情報が入
力された後一定時間経過するまでの間は予め定めた前記
位相角の制御量設定値により制御し、該一定時間経過後
は前記保護リレー動作前と同じ制御をするものとしてな
る電力系統の安定化装置。 - 【請求項９】 請求項８において、前記位相角の制御
量設定値が、事故の程度に合わせて複数設定され、前記
励磁制御装置は事故情報を入力して、事故の程度に合わ
せて前記位相角の制御量設定値を選択することを特徴と
する電力系統の安定化装置。 - 【請求項１０】 請求項８又は９において、前記位相
角の制御量設定値に対応させて、前記励磁電圧の絶対値
の制御量を設定しておき、前記位相角の制御に合わせて
励磁電圧の絶対値を制御することを特徴とする電力系統
の安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09556191A JP3268457B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09556191A JP3268457B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325831A true JPH04325831A (ja) | 1992-11-16 |
| JP3268457B2 JP3268457B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=14141005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09556191A Expired - Fee Related JP3268457B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268457B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6039121B1 (ja) | 2016-03-10 | 2016-12-07 | 株式会社東芝 | 揚水発電制御装置および揚水発電制御方法 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP09556191A patent/JP3268457B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3268457B2 (ja) | 2002-03-25 |
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