JPH08126205A - 電力系統の安定化装置 - Google Patents
電力系統の安定化装置Info
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- JPH08126205A JPH08126205A JP6281271A JP28127194A JPH08126205A JP H08126205 A JPH08126205 A JP H08126205A JP 6281271 A JP6281271 A JP 6281271A JP 28127194 A JP28127194 A JP 28127194A JP H08126205 A JPH08126205 A JP H08126205A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電力系統の安定化装置において、短時間かつ
高精度に脱調判定をする。 【構成】 電力系統の発電機端において電流，母線電圧
を含む各種電気量を測定する測定部４と、前記検出電気
量を基に内部電圧の位相角を推定し、定常状態からの位
相角の変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速
度，更に速度の時間変化から加速度を算出する変化分算
出部５と、前記検出された有効電力を基に発電機モデル
の制動係数，同期化係数を含むパラメータを推定するパ
ラメータ推定部６とから構成した。
高精度に脱調判定をする。 【構成】 電力系統の発電機端において電流，母線電圧
を含む各種電気量を測定する測定部４と、前記検出電気
量を基に内部電圧の位相角を推定し、定常状態からの位
相角の変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速
度，更に速度の時間変化から加速度を算出する変化分算
出部５と、前記検出された有効電力を基に発電機モデル
の制動係数，同期化係数を含むパラメータを推定するパ
ラメータ推定部６とから構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力系統の脱調判定に適
用されるものであり、電力系統の発電端において、電
流，電力，電圧などを測定して発電機モデルのパラメー
タを推定し、系統の脱調判定と安定化をはかる電力系統
の安定化装置に関する。
用されるものであり、電力系統の発電端において、電
流，電力，電圧などを測定して発電機モデルのパラメー
タを推定し、系統の脱調判定と安定化をはかる電力系統
の安定化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力系統においては、電力の変動がしば
しばあるのが普通であり、例えば系統に連なる負荷の
入，切によって発生する瞬間的な変動から、発電電力と
負荷電力との均衡が崩れて最終的には脱調に至る大規模
な動揺まで、多岐にわたっている。
しばあるのが普通であり、例えば系統に連なる負荷の
入，切によって発生する瞬間的な変動から、発電電力と
負荷電力との均衡が崩れて最終的には脱調に至る大規模
な動揺まで、多岐にわたっている。
【０００３】そして検出方法としては各種のものがあ
り、その内の１つとして系統の電流，電圧，電力を測定
して内部電圧を推定し、その変化の傾向が近い将来も継
続するものと仮定して内部電圧の位相角を推定し、脱調
判定安定化を実施するもの、あるいは母線電圧の位相角
の変化が拡大してあるしきい値を越えた場合に脱調と判
定するもの等がある。
り、その内の１つとして系統の電流，電圧，電力を測定
して内部電圧を推定し、その変化の傾向が近い将来も継
続するものと仮定して内部電圧の位相角を推定し、脱調
判定安定化を実施するもの、あるいは母線電圧の位相角
の変化が拡大してあるしきい値を越えた場合に脱調と判
定するもの等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方式は、高精
度に予測できる時間として２００−３００ミリ秒も要
し、振動が継続する場合などには更に長い予測時間が必
要な場合がある。本発明は上記課題を解決するためにな
されたものであり、短時間かつ高精度に脱調判定の可能
な電力系統の安定化装置を提供することを目的としてい
る。
度に予測できる時間として２００−３００ミリ秒も要
し、振動が継続する場合などには更に長い予測時間が必
要な場合がある。本発明は上記課題を解決するためにな
されたものであり、短時間かつ高精度に脱調判定の可能
な電力系統の安定化装置を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係る電力系統の安定化装置は、図１に示されるように、
電力系統の発電機端において電流，母線電圧を含む各種
電気量を測定する測定部と、前記検出電気量を基に内部
電圧の位相角を推定し、定常状態からの位相角の変化
分，前記位相角の変化分の時間変化から速度，更に速度
の時間変化から加速度を算出する変化分算出部と、前記
検出された有効電力を基に発電機モデルの制動係数，同
期化係数を含むパラメータを推定するパラメータ推定部
を備える構成とした。
係る電力系統の安定化装置は、図１に示されるように、
電力系統の発電機端において電流，母線電圧を含む各種
電気量を測定する測定部と、前記検出電気量を基に内部
電圧の位相角を推定し、定常状態からの位相角の変化
分，前記位相角の変化分の時間変化から速度，更に速度
の時間変化から加速度を算出する変化分算出部と、前記
検出された有効電力を基に発電機モデルの制動係数，同
期化係数を含むパラメータを推定するパラメータ推定部
を備える構成とした。
【０００６】本発明の［請求項２］に係る電力系統の安
定化装置は、図２に示されるように、電力系統の発電機
端において電流，母線電圧を含む各種電気量を測定する
測定部と、前記検出電気量を基に内部電圧の位相角を推
定し、定常状態からの位相角の変化分，前記位相角の変
化分の時間変化から速度，更に速度の時間変化から加速
度を算出する変化分算出部と、前記検出された有効電力
を基に発電機モデルの制動係数，同期化係数を含むパラ
メータを推定するパラメータ推定部とからなる発電機側
の第１の演算部と、前記第１の演算部にある測定部によ
る検出電気量を基に系統側の等価インピーダンスを用い
て系統側の電圧位相角を推定し、定常状態からの位相角
の変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速度，更
に速度の時間変化から加速度を算出する等価発電機側の
変化分算出部と、前記検出された有効電力を基に発電機
モデルの制動係数，同期化係数を含むパラメータを推定
する等価発電機側のパラメータ推定部とからなる第２の
演算部と、前記第１，第２の各演算部から発電機側及び
等価発電機側の両者の位相角差分を算出して将来時の動
揺を予測する動揺予測部を設けた。
定化装置は、図２に示されるように、電力系統の発電機
端において電流，母線電圧を含む各種電気量を測定する
測定部と、前記検出電気量を基に内部電圧の位相角を推
定し、定常状態からの位相角の変化分，前記位相角の変
化分の時間変化から速度，更に速度の時間変化から加速
度を算出する変化分算出部と、前記検出された有効電力
を基に発電機モデルの制動係数，同期化係数を含むパラ
メータを推定するパラメータ推定部とからなる発電機側
の第１の演算部と、前記第１の演算部にある測定部によ
る検出電気量を基に系統側の等価インピーダンスを用い
て系統側の電圧位相角を推定し、定常状態からの位相角
の変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速度，更
に速度の時間変化から加速度を算出する等価発電機側の
変化分算出部と、前記検出された有効電力を基に発電機
モデルの制動係数，同期化係数を含むパラメータを推定
する等価発電機側のパラメータ推定部とからなる第２の
演算部と、前記第１，第２の各演算部から発電機側及び
等価発電機側の両者の位相角差分を算出して将来時の動
揺を予測する動揺予測部を設けた。
【０００７】本発明の［請求項３］に係る電力系統の安
定化装置は、図３に示されるように［請求項２］におい
て、動揺予測部には、将来の動揺予測の結果、脱調と判
定されたとき安定にするための発電機遮断台数を算出す
る機能を付加した。
定化装置は、図３に示されるように［請求項２］におい
て、動揺予測部には、将来の動揺予測の結果、脱調と判
定されたとき安定にするための発電機遮断台数を算出す
る機能を付加した。
【０００８】本発明の［請求項４］に係る電力系統の安
定化装置は、図４に示されるように、電力系統の発電機
端において電流，母線電圧を含む各種電気量を測定する
測定部と、前記測定部による検出電気量を基に系統側の
等価インピーダンスを用いて系統側の電圧位相角を推定
すると共に、発電機と系統側の位相角差分を算出し、定
常状態からの位相角の変化分，前記位相角の変化分の時
間変化から速度，更に速度の時間変化から加速度を算出
する変化分算出部と、前記検出された有効電力を基に制
動係数，同期化係数を含むパラメータを推定するパラメ
ータ推定部と、前記パラメータを用いて将来の動揺を予
測し、脱調と判定されたとき安定にするための発電機遮
断台数を算出する安定化対策部を設けた。
定化装置は、図４に示されるように、電力系統の発電機
端において電流，母線電圧を含む各種電気量を測定する
測定部と、前記測定部による検出電気量を基に系統側の
等価インピーダンスを用いて系統側の電圧位相角を推定
すると共に、発電機と系統側の位相角差分を算出し、定
常状態からの位相角の変化分，前記位相角の変化分の時
間変化から速度，更に速度の時間変化から加速度を算出
する変化分算出部と、前記検出された有効電力を基に制
動係数，同期化係数を含むパラメータを推定するパラメ
ータ推定部と、前記パラメータを用いて将来の動揺を予
測し、脱調と判定されたとき安定にするための発電機遮
断台数を算出する安定化対策部を設けた。
【０００９】
【作用】本発明の［請求項１］に係る電力系統の安定化
装置は、測定部４において発電機近端の電圧，電流，有
効電力を測定する。変化分算出部５は(3) ，(4) ，
(5)，(6) 式を用いて諸量を算出する。６のパラメータ
推定部は算出した諸量を用いて系統の動揺現象を最も良
く表せる適切なパラメータを推定する。
装置は、測定部４において発電機近端の電圧，電流，有
効電力を測定する。変化分算出部５は(3) ，(4) ，
(5)，(6) 式を用いて諸量を算出する。６のパラメータ
推定部は算出した諸量を用いて系統の動揺現象を最も良
く表せる適切なパラメータを推定する。
【００１０】本発明の［請求項２］に係る電力系統の安
定化装置は、測定部４において発電機近端の電圧，電
流，有効電力を測定する。５の変化分算出部は(3) ，
(4) ，(5) ，(6) 式を用いて諸量を算出する。６のパラ
メータ推定部は算出した諸量を用いて系統の動揺現象を
最も良く表せる適切なパラメータを推定する。等価発電
機Ｓについても５′，６′と同様にして適切なパラメー
タを推定する。７は動揺予測部であり、(12)，(13)式に
よって、ωk ，δk を推定し、連系線潮流Ｐt を(14)式
から推定する。これを一定時間刻みΔＴで繰り返し予測
する。
定化装置は、測定部４において発電機近端の電圧，電
流，有効電力を測定する。５の変化分算出部は(3) ，
(4) ，(5) ，(6) 式を用いて諸量を算出する。６のパラ
メータ推定部は算出した諸量を用いて系統の動揺現象を
最も良く表せる適切なパラメータを推定する。等価発電
機Ｓについても５′，６′と同様にして適切なパラメー
タを推定する。７は動揺予測部であり、(12)，(13)式に
よって、ωk ，δk を推定し、連系線潮流Ｐt を(14)式
から推定する。これを一定時間刻みΔＴで繰り返し予測
する。
【００１１】本発明の［請求項３］に係る電力系統の安
定化装置は、［請求項２］の動揺予測部の機能に加え
て、脱調を予測し、脱調の場合に発電機の一部を解列す
ることによって安定化させようとするものである。
定化装置は、［請求項２］の動揺予測部の機能に加え
て、脱調を予測し、脱調の場合に発電機の一部を解列す
ることによって安定化させようとするものである。
【００１２】本発明の［請求項４］に係る電力系統の安
定化装置は、発電機Ｇが等価発電機Ｓで表わした系統の
発電機合計に比較して小さい場合を対象としたものであ
り、等価発電機Ｓに対する発電機Ｇの相対位相角を用い
てＧが無限大母線に接続して動揺しているかのように模
擬するものである。したがって処理手順は［請求項３］
と原理的に同じである。
定化装置は、発電機Ｇが等価発電機Ｓで表わした系統の
発電機合計に比較して小さい場合を対象としたものであ
り、等価発電機Ｓに対する発電機Ｇの相対位相角を用い
てＧが無限大母線に接続して動揺しているかのように模
擬するものである。したがって処理手順は［請求項３］
と原理的に同じである。
【００１３】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。本発
明の［請求項１］に係る電力系統の安定化装置の一実施
例について図１を用いて説明する。即ち、［請求項１］
の安定化装置は、発電機近端において電圧，電流，電力
を測定する測定部４と、測定値から変化分を算出する変
化分算出部５と、発電機の同期化係数Ｋ，制動係数Ｄを
推定するパラメータ推定部６からなる。
明の［請求項１］に係る電力系統の安定化装置の一実施
例について図１を用いて説明する。即ち、［請求項１］
の安定化装置は、発電機近端において電圧，電流，電力
を測定する測定部４と、測定値から変化分を算出する変
化分算出部５と、発電機の同期化係数Ｋ，制動係数Ｄを
推定するパラメータ推定部６からなる。
【００１４】上記［請求項１］に係る電力系統の安定化
装置について各技術手段の機能及び考え方を、作用も含
めて以下に説明する。 （イ）［発電機モデルの定義］ 発電所の運転中の全発電機を等価１発電機に表現する。
動揺中の位相角，速度，加速度を定常時からの位相角の
変化分を用いて表し、発電機の振動現象を(1)式の動揺
方程式で表現する。
装置について各技術手段の機能及び考え方を、作用も含
めて以下に説明する。 （イ）［発電機モデルの定義］ 発電所の運転中の全発電機を等価１発電機に表現する。
動揺中の位相角，速度，加速度を定常時からの位相角の
変化分を用いて表し、発電機の振動現象を(1)式の動揺
方程式で表現する。
【数１】 ＭΔ＊ω＋ＤΔω＋ＫΔδ＝Ｐo −Ｐ …………(1) 以下、＊印は右隣りに位置する記号にドットが付いてい
ることを意味する。
ることを意味する。
【００１５】ここで(1) 式のＭは慣性［秒］、Ｄは速度
の定常時からの変化分に比例する制動係数、Ｋは位相角
の定常時からの変化分に比例する同期化係数である。Ｐ
o は定常時における発電機出力、Ｐは動揺中の発電機出
力、Δ＊ωはΔωの時間微分であることを示す。
の定常時からの変化分に比例する制動係数、Ｋは位相角
の定常時からの変化分に比例する同期化係数である。Ｐ
o は定常時における発電機出力、Ｐは動揺中の発電機出
力、Δ＊ωはΔωの時間微分であることを示す。
【００１６】（ロ）［測定量と推定値の関係］ 定常時における電圧，電流，電力の測定値をＶo **
０．，＊Ｉo ，Ｐo とする（なお、**印は角度の記号を
示す。以下同じ）。定常時の発電機端において測定した
電圧の位相角を基準０°とする。それを基準に＊Ｉ，＊
Ｅの位相角を定義する。内部電圧は発電機の内部インピ
ーダンスをＸとすると、(2) 式から求めることができ、
δはその位相角である。ｊは複素数を示す。＊Ｉ，＊
Ｖ，＊Ｅは複素数であることを示す。
０．，＊Ｉo ，Ｐo とする（なお、**印は角度の記号を
示す。以下同じ）。定常時の発電機端において測定した
電圧の位相角を基準０°とする。それを基準に＊Ｉ，＊
Ｅの位相角を定義する。内部電圧は発電機の内部インピ
ーダンスをＸとすると、(2) 式から求めることができ、
δはその位相角である。ｊは複素数を示す。＊Ｉ，＊
Ｖ，＊Ｅは複素数であることを示す。
【数２】
【００１７】動揺中のＶ**θの位相角θは、定常時のＶ
o **０．からの変化分である。動揺中に発電機至近端に
おいて電流＊Ｉ，電圧＊Ｖ，有効電力Ｐを測定する。そ
して(2) 式を用いて内部電圧の位相角δを推定する。図
５に定常時，動揺時における端子電圧と内部電圧の関係
を示す。
o **０．からの変化分である。動揺中に発電機至近端に
おいて電流＊Ｉ，電圧＊Ｖ，有効電力Ｐを測定する。そ
して(2) 式を用いて内部電圧の位相角δを推定する。図
５に定常時，動揺時における端子電圧と内部電圧の関係
を示す。
【００１８】今、発電機端において、測定時刻ｔ1 ，ｔ
2 ，…，ｔk ，…，ｔn における電流，電圧，電力の測
定値を、＊Ｉ1 ，＊Ｉ2 ，…，＊Ｉk ，…，＊Ｉn 、＊
Ｖ1，＊Ｖ2 ，…，＊Ｖk ，…，＊Ｖn 、Ｐ1 ，Ｐ2 ，
…，Ｐk ，…，Ｐn とし、(2) 式から求めた内部電圧の
位相角の推定値を、δ1 ，δ2 ，…，δk ，…，δnと
する。
2 ，…，ｔk ，…，ｔn における電流，電圧，電力の測
定値を、＊Ｉ1 ，＊Ｉ2 ，…，＊Ｉk ，…，＊Ｉn 、＊
Ｖ1，＊Ｖ2 ，…，＊Ｖk ，…，＊Ｖn 、Ｐ1 ，Ｐ2 ，
…，Ｐk ，…，Ｐn とし、(2) 式から求めた内部電圧の
位相角の推定値を、δ1 ，δ2 ，…，δk ，…，δnと
する。
【００１９】ここで、単位はすべてＰＵに統一する。例
えば、５０Ｈｚの場合、１ＰＵ＝２・３．１４１５９・
５０ラジアンである。これを用いてラジアンの単位をＰ
Ｕに換算する。次に、位相角の定常時からの変化分を
(3) 式で求める。更に、位相角の変化速度を(4) 式から
求める。又、加速度は(5) 式で求める。
えば、５０Ｈｚの場合、１ＰＵ＝２・３．１４１５９・
５０ラジアンである。これを用いてラジアンの単位をＰ
Ｕに換算する。次に、位相角の定常時からの変化分を
(3) 式で求める。更に、位相角の変化速度を(4) 式から
求める。又、加速度は(5) 式で求める。
【００２０】
【数３】 Δδk ＝δk −δo …………………(3) Δωk ＝（Δδk −Δδk-1 ）／ΔＴ …………(4) Δ＊ωk ＝（Δωk −Δωk-1 ）／ΔＴ …………(5)
【００２１】測定値＊Ｖ，＊Ｉから(3) ，(4) ，(5) 式
を用いて、位相角の変化分Δδk ，変化速度Δωk ，加
速度Δ＊ωk を算出する。ΔＰK を初期値からの変化分
として定義すると(6) 式となり、測定時間ｔ0 ，ｔ1 ，
…，ｔk ，…，ｔn と、Ｐ，ΔＰ，δ，Δδ，Δω，Δ
＊ωとの関係は図６のようになる。
を用いて、位相角の変化分Δδk ，変化速度Δωk ，加
速度Δ＊ωk を算出する。ΔＰK を初期値からの変化分
として定義すると(6) 式となり、測定時間ｔ0 ，ｔ1 ，
…，ｔk ，…，ｔn と、Ｐ，ΔＰ，δ，Δδ，Δω，Δ
＊ωとの関係は図６のようになる。
【数４】 ΔＰk ＝Ｐk −Ｐo …………………(6) 但し、ΔＰk ＝Ｐk −Ｐo Δδk ＝δk −δ1 Δωk ＝（Δδk −Δδk-1 ）／ΔＴ Δ＊ωk ＝（Δωk −Δωk-1 ）／ΔＴ とする。
【００２２】（ハ）［パラメータの推定法］ 発電機の慣性Ｍは既知であるとすると、同期化係数Ｋ，
制動係数Ｄが未知のパラメータである。そこで、Ｋ，Ｄ
を最小自乗法によって決める。動揺方程式を(7) 式から
残差Ｌk を(8) 式と定義すると、Ｌは(9) 式となる。
制動係数Ｄが未知のパラメータである。そこで、Ｋ，Ｄ
を最小自乗法によって決める。動揺方程式を(7) 式から
残差Ｌk を(8) 式と定義すると、Ｌは(9) 式となる。
【００２３】
【数５】
【００２４】Ｌを最小にするＤ，Ｋは、(8) 式を(9) 式
に代入し、ＬをＤ，Ｋで偏微分した式を０．とおいて、
次の(10)式の連立方程式を解いて得ることができる。
に代入し、ＬをＤ，Ｋで偏微分した式を０．とおいて、
次の(10)式の連立方程式を解いて得ることができる。
【数６】
【００２５】Ｍも未知数である場合、残差Ｌk を下記(8
-1) 式で定義して、Ｍ，Ｄ，Ｋについて偏微分した式を
ゼロとおいて、Ｍ，Ｄ，Ｋを求めることができる。
-1) 式で定義して、Ｍ，Ｄ，Ｋについて偏微分した式を
ゼロとおいて、Ｍ，Ｄ，Ｋを求めることができる。
【数７】 Ｌk ＝ΔＰ−（ＭΔ＊ωk ＋ＤΔωk ＋ＫΔδk ） ……(8-1) 上記で求めたＫ，Ｄは測定時刻ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔk ，
…，ｔn における電流，電力，電圧の変化傾向から、発
電機の同期化係数Ｋ，制動係数Ｄを推定したものであ
る。以下、測定時間帯をずらしていけばその時間帯にお
けるパラメータを推定できる。又、Ｍが既知、Ｋ＝０．
であり、Ｄのみを推定することも同様の手順で可能であ
る。
…，ｔn における電流，電力，電圧の変化傾向から、発
電機の同期化係数Ｋ，制動係数Ｄを推定したものであ
る。以下、測定時間帯をずらしていけばその時間帯にお
けるパラメータを推定できる。又、Ｍが既知、Ｋ＝０．
であり、Ｄのみを推定することも同様の手順で可能であ
る。
【００２６】本発明の［請求項２］に係る電力系統の安
定化装置の一実施例について、各技術手段の機能及び考
え方を、作用も含めて説明する。本実施例では図７に示
すように電力系統を発電機Ｇと系統側を等価１発電機と
する発電機Ｓとで模擬するようにしたものであり、系統
側のモデル系統は入力する方向を負としている。そして
図８が処理内容を示す機能ブロック図である。
定化装置の一実施例について、各技術手段の機能及び考
え方を、作用も含めて説明する。本実施例では図７に示
すように電力系統を発電機Ｇと系統側を等価１発電機と
する発電機Ｓとで模擬するようにしたものであり、系統
側のモデル系統は入力する方向を負としている。そして
図８が処理内容を示す機能ブロック図である。
【００２７】図７（Ａ）では発電機の至近端であるＢ点
において、発電機側を内部インピーダンスＸで表わす。
又、図７（Ｂ）は主トランジスタＸT とＸの和で表わし
ている。又、系統側もＢ点からみたインピーダンスＸS
（駆動点インピーダンスを用いることが一案）あるい
は、図７（Ｂ）のように送電線インピーダンスＸL とＸ
S の和で表わしている。
において、発電機側を内部インピーダンスＸで表わす。
又、図７（Ｂ）は主トランジスタＸT とＸの和で表わし
ている。又、系統側もＢ点からみたインピーダンスＸS
（駆動点インピーダンスを用いることが一案）あるい
は、図７（Ｂ）のように送電線インピーダンスＸL とＸ
S の和で表わしている。
【００２８】発電機モデルは図７（Ｃ）に示すように、
Ｂ点からみて発電機側はＸの位置に内部電圧Ｅ1 **δが
あり、系統側はインピーダンスＸS の背後に内部電圧＊
ＥS**δを持つモデルで模擬する。Ｂ点において、発電
機出力ＰT ，電流＊Ｉ，電圧＊Ｖを測定する。
Ｂ点からみて発電機側はＸの位置に内部電圧Ｅ1 **δが
あり、系統側はインピーダンスＸS の背後に内部電圧＊
ＥS**δを持つモデルで模擬する。Ｂ点において、発電
機出力ＰT ，電流＊Ｉ，電圧＊Ｖを測定する。
【００２９】この結果、連系線の潮流ＰT は(11)式とな
るので、既知量ＰT ，Ｘ，ＸS ，δG ，δS から(12)式
となる。
るので、既知量ＰT ，Ｘ，ＸS ，δG ，δS から(12)式
となる。
【数８】 ＰT ＝Ｅ1 ・Ｅ2 ・ SIN（δG −δS ）／（Ｘ＋ＸS ） ……(11) Ｅ1 ・Ｅ2 ＝Ｅ12＝ＰT （Ｘ＋ＸS ）／ SIN（δG −δS ） …(12)
【００３０】図８は機能説明図である。Ｂ１において、
発電所端Ｂにおいて、過去のＴ1 時刻から現時刻ｔ0 ま
での間一定間隔ΔＴで、電流＊Ｉ，電力Ｐt ，母線Ｂの
電圧＊Ｖを観測する。Ｂ２において、発電機Ｇの内部電
圧の各時刻の位相角δG を推定する。Ｂ３にて前記(3)
，(4) ，(5) ，(6) 式を用いてΔδk ，δωk ，δω
k ，δＰK を算出する。Ｂ４にてパラメータＫg ，Ｄg
を推定する。同様にＢ２′，Ｂ３′，Ｂ４′にて系統を
模擬した等価発電機ＳのＫS ，ＤS を推定する。
発電所端Ｂにおいて、過去のＴ1 時刻から現時刻ｔ0 ま
での間一定間隔ΔＴで、電流＊Ｉ，電力Ｐt ，母線Ｂの
電圧＊Ｖを観測する。Ｂ２において、発電機Ｇの内部電
圧の各時刻の位相角δG を推定する。Ｂ３にて前記(3)
，(4) ，(5) ，(6) 式を用いてΔδk ，δωk ，δω
k ，δＰK を算出する。Ｂ４にてパラメータＫg ，Ｄg
を推定する。同様にＢ２′，Ｂ３′，Ｂ４′にて系統を
模擬した等価発電機ＳのＫS ，ＤS を推定する。
【００３１】次に、Ｂ５からＢ９までのブロックにおい
て、発電機ＧとＳの位相角動揺を模擬する。時刻ｔ0 に
おいて、発電機出力（連系線潮流でもある）Ｐt ，Ｘ，
ＸS，δG ，δS を用いて、(12)式を用いて内部電圧の
積Ｅ12を算出する。Ｂ６において時刻をΔＴだけ進め
る。Ｂ７において発電機Ｇのωk ，δk を推定する。推
定は発電機の動揺を表わす次の微分方程式を解いて行な
う。
て、発電機ＧとＳの位相角動揺を模擬する。時刻ｔ0 に
おいて、発電機出力（連系線潮流でもある）Ｐt ，Ｘ，
ＸS，δG ，δS を用いて、(12)式を用いて内部電圧の
積Ｅ12を算出する。Ｂ６において時刻をΔＴだけ進め
る。Ｂ７において発電機Ｇのωk ，δk を推定する。推
定は発電機の動揺を表わす次の微分方程式を解いて行な
う。
【００３２】
【数９】
【００３３】この微分方程式を、既知のオイラー法ある
いはルンゲクッタ法などの数値積分を用いて時間間隔ｔ
k と、ｔk ＋ΔＴ間の増加分ΔΔωk ，ΔΔδk を計算
し、下記(14)式から時間刻みごとの累積値を算出する。
いはルンゲクッタ法などの数値積分を用いて時間間隔ｔ
k と、ｔk ＋ΔＴ間の増加分ΔΔωk ，ΔΔδk を計算
し、下記(14)式から時間刻みごとの累積値を算出する。
【数10】 Δωk ＝Δωk-1 ＋ΔΔωk Δδk ＝Δδk-1 ＋ΔΔδk δk ＝Δδk ＋δo …………………(14)
【００３４】同様に、発電機Ｓについても動揺方程式を
計算して、Δωｓk ，Δδｓk ，δｓk を計算する。Ｂ
８において、連系線の潮流を計算する。ｔk 時点の発電
機Ｇ，Ｓの位相角はδk ，δｓk であるため、下記1(1
5) 式から計算する。
計算して、Δωｓk ，Δδｓk ，δｓk を計算する。Ｂ
８において、連系線の潮流を計算する。ｔk 時点の発電
機Ｇ，Ｓの位相角はδk ，δｓk であるため、下記1(1
5) 式から計算する。
【数11】 ＰT ＝Ｅ12・ SIN（δk −δｓk ）／（Ｘ＋ＸS ） ……(15)
【００３５】Ｂ９にて時刻ｔk が最終時刻でなければ、
次の時間刻みΔｔ後の位相角を計算する。以上のステッ
プで発電機ＧとＳの動揺計算とその結果得られた位相角
差を反映して連系線潮流Ｐt を計算する過程を繰り返す
ことによって、Ｇ，Ｓの将来時点の動揺、即ち、回転
数，位相角を把握できる。
次の時間刻みΔｔ後の位相角を計算する。以上のステッ
プで発電機ＧとＳの動揺計算とその結果得られた位相角
差を反映して連系線潮流Ｐt を計算する過程を繰り返す
ことによって、Ｇ，Ｓの将来時点の動揺、即ち、回転
数，位相角を把握できる。
【００３６】本発明の［請求項３］に係る電力系統の安
定化装置の一実施例について、各技術手段の機能及び考
え方を、作用も含めて説明する。本実施例は電力系統を
発電機Ｇと系統側と等価１発電機とする発電機Ｓとで模
擬するものであり、この部分までは［請求項２］と同様
である。［請求項２］との違いを図９を用いて説明す
る。図９が処理内容を示す機能ブロック図である。な
お、図８と同一又は相当部は同一符号を付している。
定化装置の一実施例について、各技術手段の機能及び考
え方を、作用も含めて説明する。本実施例は電力系統を
発電機Ｇと系統側と等価１発電機とする発電機Ｓとで模
擬するものであり、この部分までは［請求項２］と同様
である。［請求項２］との違いを図９を用いて説明す
る。図９が処理内容を示す機能ブロック図である。な
お、図８と同一又は相当部は同一符号を付している。
【００３７】発電機ＧとＳのパラメータは、［請求項
２］の方法と同じである。現時点ｔoからＢ７，Ｂ７′
においてＧ，Ｓの動揺を予測しωk ，δk ，ωｓk ，δ
ｓk を推定する。但し、Ｇの一部の発電機を解列する時
刻になっていれば、Ｂ１０で設定した値に更新する。Ｂ
８では連系線の潮流を推定する。
２］の方法と同じである。現時点ｔoからＢ７，Ｂ７′
においてＧ，Ｓの動揺を予測しωk ，δk ，ωｓk ，δ
ｓk を推定する。但し、Ｇの一部の発電機を解列する時
刻になっていれば、Ｂ１０で設定した値に更新する。Ｂ
８では連系線の潮流を推定する。
【００３８】Ｂ１０では位相角差分（δk −δｓk ）を
用いて(16)式にて脱調判定し、Ｃの値は予め設定した値
でもよいが、定常状態における位相角をδo ，δｓo と
したとき、(17)式とすることが妥当である。
用いて(16)式にて脱調判定し、Ｃの値は予め設定した値
でもよいが、定常状態における位相角をδo ，δｓo と
したとき、(17)式とすることが妥当である。
【数12】 （δk −δｓk ）＞Ｃ …………………(16) Ｃ＝１８０−（δo −δｓo ） …………(17)
【００３９】Ｂ１２にて脱調（不安定）になるならば、
Ｇを構成する発電機から１台遮断するものと想定する。
図10は３台の発電機Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が電力系統に接続
されている状態図であり、そして各発電機の慣性は
ｍ1 ，ｍ2 ，ｍ3 、インピーダンスＸ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 で
あるため全インピーダンスＸ及び慣性Ｍは下記となる。
Ｇを構成する発電機から１台遮断するものと想定する。
図10は３台の発電機Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が電力系統に接続
されている状態図であり、そして各発電機の慣性は
ｍ1 ，ｍ2 ，ｍ3 、インピーダンスＸ1 ，Ｘ2 ，Ｘ3 で
あるため全インピーダンスＸ及び慣性Ｍは下記となる。
【数13】
【００４０】例えば図10に示すように、３台の発電機Ｇ
１，Ｇ２，Ｇ３中Ｇ１を解列すると想定したとき、慣性
と内部インピーダンスを現時刻からＴC 将来の（ｔk ＋
ＴC）時点において、Ｍ＝ｍ2 ＋ｍ3 ，Ｘ＝Ｘ2 ・Ｘ3
／（Ｘ2 ＋Ｘ3 ）と更新し、更に２台目Ｇ２を解列する
と、Ｍ＝ｍ3 ，Ｘ＝Ｘ3 と更新する。以上の処理を将来
時点Ｔp まで繰り返す。
１，Ｇ２，Ｇ３中Ｇ１を解列すると想定したとき、慣性
と内部インピーダンスを現時刻からＴC 将来の（ｔk ＋
ＴC）時点において、Ｍ＝ｍ2 ＋ｍ3 ，Ｘ＝Ｘ2 ・Ｘ3
／（Ｘ2 ＋Ｘ3 ）と更新し、更に２台目Ｇ２を解列する
と、Ｍ＝ｍ3 ，Ｘ＝Ｘ3 と更新する。以上の処理を将来
時点Ｔp まで繰り返す。
【００４１】本発明の［請求項４］に係る電力系統の安
定化装置の一実施例について、各技術手段の機能及び考
え方を、作用を含めて説明する。本実施例は発電機Ｇが
等価発電機Ｓで表した系統の発電機合計に比して小さい
場合を対象としたものである。本実施例の場合はＳに対
するＧの相対位相角を用いて発電機Ｇが無限大母線に接
続して動揺しているかのように模擬できる。そして図11
が処理内容を示す機能ブロック図である。
定化装置の一実施例について、各技術手段の機能及び考
え方を、作用を含めて説明する。本実施例は発電機Ｇが
等価発電機Ｓで表した系統の発電機合計に比して小さい
場合を対象としたものである。本実施例の場合はＳに対
するＧの相対位相角を用いて発電機Ｇが無限大母線に接
続して動揺しているかのように模擬できる。そして図11
が処理内容を示す機能ブロック図である。
【００４２】処理手順も［請求項３］の場合と原理的に
同じであり、位相角がδのみで、発電機Ｇのパラメータ
推定し、動揺予測して脱調判定となる。発電機出力Ｐの
推定も（δG −δS ）のところにδを用いて計算する。
同じであり、位相角がδのみで、発電機Ｇのパラメータ
推定し、動揺予測して脱調判定となる。発電機出力Ｐの
推定も（δG −δS ）のところにδを用いて計算する。
【００４３】図11は計算手順であり、図中の符号Ｂ１，
Ｂ３，Ｂ４は図８と同じである。又、Ｓに対する相対的
なＧの位相角差は、以下のようにして求める。即ち、測
定した＊Ｖ，＊Ｉ，ＰとインピーダンスＸ，ＸS を用い
て(18)，(19)式を計算し、Ｇ，Ｓの位相角δG ，δS を
推定し、(20)式の計算から求める。
Ｂ３，Ｂ４は図８と同じである。又、Ｓに対する相対的
なＧの位相角差は、以下のようにして求める。即ち、測
定した＊Ｖ，＊Ｉ，ＰとインピーダンスＸ，ＸS を用い
て(18)，(19)式を計算し、Ｇ，Ｓの位相角δG ，δS を
推定し、(20)式の計算から求める。
【数14】
【００４４】以下、［請求項１］に述べた方法でパラメ
ータＫ，Ｄを推定する。次に、［請求項２］で述べたよ
うな手順で動揺予測を行なう。ただし、発電機はＧのみ
である。図12にはその手順をまとめた。(21)式の微分方
程式をオイラー方などの数値解析手法を適用し、変化分
Δδωk ，ΔΔδk を求め、(24)式によって位相角の変
化を予測する。
ータＫ，Ｄを推定する。次に、［請求項２］で述べたよ
うな手順で動揺予測を行なう。ただし、発電機はＧのみ
である。図12にはその手順をまとめた。(21)式の微分方
程式をオイラー方などの数値解析手法を適用し、変化分
Δδωk ，ΔΔδk を求め、(24)式によって位相角の変
化を予測する。
【００４５】
【数15】
【００４６】予測開始時点において(25)式によりＥ12を
計算する。又、発電機出力ＰはＧとＳの位相差δk とＥ
12を用いて(26)式から推定する。
計算する。又、発電機出力ＰはＧとＳの位相差δk とＥ
12を用いて(26)式から推定する。
【数16】 Ｅ12＝Ｅ1 ・Ｅ2 ＝Ｐt （Ｘ＋ＸS ）／ SIN（δ） ……(25) Ｐ＝Ｅ12・ SIN（δk ）／（Ｘ＋ＸS ） ……………(26)
【００４７】そして脱調予測はδk が(27)式のように所
定値Ｃ以上になれば脱調と判定する。ただし、Ｃの値は
予め設定した値でもよいし、定常時における値をδo と
すると(28)式とすることが妥当である。図12のＢ12にお
ける遮断想定時のデータの更新は［請求項３］の場合と
同じであるため、説明を省略する。
定値Ｃ以上になれば脱調と判定する。ただし、Ｃの値は
予め設定した値でもよいし、定常時における値をδo と
すると(28)式とすることが妥当である。図12のＢ12にお
ける遮断想定時のデータの更新は［請求項３］の場合と
同じであるため、説明を省略する。
【数17】 δk ＞ Ｃ ………………(27) Ｃ＝１８０−δo ……………(28)
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
精度かつ短時間に脱調検出が可能である。［請求項１］
の安定化装置によれば、測定時刻ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔk
，…，ｔn における電流，電力，電圧の変化傾向か
ら、発電機の同期化係数Ｋ，制動係数Ｄを推定できる。
又、［請求項２］の安定化装置によれば、将来時点の発
電機と系統側の動揺を予測できる。又、［請求項３］の
安定化装置によれば、将来時点の発電機と系統側の動揺
を予測し、脱調を判定し、脱調の際には一部の発電機を
更新することによって安定化できる。又、［請求項４］
の安定化装置によれば、発電機のパラメータ推定，動揺
予測，安定化対策ができる。
精度かつ短時間に脱調検出が可能である。［請求項１］
の安定化装置によれば、測定時刻ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔk
，…，ｔn における電流，電力，電圧の変化傾向か
ら、発電機の同期化係数Ｋ，制動係数Ｄを推定できる。
又、［請求項２］の安定化装置によれば、将来時点の発
電機と系統側の動揺を予測できる。又、［請求項３］の
安定化装置によれば、将来時点の発電機と系統側の動揺
を予測し、脱調を判定し、脱調の際には一部の発電機を
更新することによって安定化できる。又、［請求項４］
の安定化装置によれば、発電機のパラメータ推定，動揺
予測，安定化対策ができる。
【図１】本発明による［請求項１］の脱調判定に関する
基本的構成図。
基本的構成図。
【図２】本発明による［請求項２］の安定化装置の構成
図。
図。
【図３】本発明による［請求項３］の安定化装置の構成
図。
図。
【図４】本発明による［請求項４］の安定化装置の構成
図。
図。
【図５】測定量と内部電圧位相角の関係図。
【図６】時間に対する電力Ｐ，ΔＰ、位相角δ，Δδ、
速度ω，Δωの関係図。
速度ω，Δωの関係図。
【図７】電力系統を発電機Ｇと系統側を等価１発電機と
する発電機で模擬する図。
する発電機で模擬する図。
【図８】本発明による［請求項２］に係る電力系統の安
定化装置の処理内容を示す機能ブロック図。
定化装置の処理内容を示す機能ブロック図。
【図９】本発明による［請求項３］に係る電力系統の安
定化装置の処理内容を示す機能ブロック図。
定化装置の処理内容を示す機能ブロック図。
【図10】複数の発電機が系統につながれている図で、発
電機の解列を説明する図。
電機の解列を説明する図。
【図11】本発明による［請求項４］に係る電力系統の安
定化装置の処理内容を示す機能ブロック図。
定化装置の処理内容を示す機能ブロック図。
【図12】本発明による［請求項４］に係る電力系統の安
定化装置の動揺予測の処理内容機能ブロック図。
定化装置の動揺予測の処理内容機能ブロック図。
１ 電力系統 ２ 発電機 ３ 測定量 ４ 測定部 ５，５′ 変化分算出部 ６，６′ パラメータ推定部 ７ 動揺予測部
Claims (4)
- 【請求項１】 電力系統の発電機端において電流，母線
電圧を含む各種電気量を測定する測定部と、前記検出電
気量を基に内部電圧の位相角を推定し、定常状態からの
位相角の変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速
度，更に速度の時間変化から加速度を算出する変化分算
出部と、前記検出された有効電力を基に発電機モデルの
制動係数，同期化係数を含むパラメータを推定するパラ
メータ推定部を備えたことを特徴とする電力系統の安定
化装置。 - 【請求項２】 電力系統の発電機端において電流，母線
電圧を含む各種電気量を測定する測定部と、前記検出電
気量を基に内部電圧の位相角を推定し、定常状態からの
位相角の変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速
度，更に速度の時間変化から加速度を算出する変化分算
出部と、前記検出された有効電力を基に発電機モデルの
制動係数，同期化係数を含むパラメータを推定するパラ
メータ推定部とからなる発電機側の第１の演算部と、前
記第１の演算部にある測定部による検出電気量を基に系
統側の等価インピーダンスを用いて系統側の電圧位相角
を推定し、定常状態からの位相角の変化分，前記位相角
の変化分の時間変化から速度，更に速度の時間変化から
加速度を算出する等価発電機側の変化分算出部と、前記
検出された有効電力を基に発電機モデルの制動係数，同
期化係数を含むパラメータを推定する等価発電機側のパ
ラメータ推定部とからなる第２の演算部と、前記第１，
第２の各演算部から発電機側及び等価発電機側の両者の
位相角差分を算出して将来時の動揺を予測する動揺予測
部を設けたことを特徴とする電力系統の安定化装置。 - 【請求項３】 動揺予測部には、将来の動揺予測の結
果、脱調と判定されたとき安定にするための発電機遮断
台数を算出する機能を付加して安定化対策部としたこと
を特徴とする請求項２記載の電力系統安定化装置。 - 【請求項４】 電力系統の発電機端において電流，母線
電圧を含む各種電気量を測定する測定部と、前記測定部
による検出電気量を基に系統側の等価インピーダンスを
用いて系統側の電圧位相角を推定すると共に、発電機と
系統側の位相角差分を算出し、定常状態からの位相角の
変化分，前記位相角の変化分の時間変化から速度，更に
速度の時間変化から加速度を算出する変化分算出部と、
前記検出された有効電力を基に制動係数，同期化係数を
含むパラメータを推定するパラメータ推定部と、前記パ
ラメータを用いて将来の動揺を予測し、脱調と判定され
たとき安定にするための発電機遮断台数を算出する安定
化対策部を設けた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 |
|---|---|---|---|
| JP6281271A JPH08126205A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 電力系統の安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6281271A JPH08126205A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 電力系統の安定化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08126205A true JPH08126205A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17636752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6281271A Pending JPH08126205A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 電力系統の安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08126205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5977731A (en) * | 1998-07-31 | 1999-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power system stabilizer and power system stabilization method |
| KR100599818B1 (ko) * | 2004-07-20 | 2006-07-13 | 학교법인 성균관대학 | 복소전력의 시간당 변화율을 이용한 동기탈조 검출방법 |
-
1994
- 1994-10-20 JP JP6281271A patent/JPH08126205A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5977731A (en) * | 1998-07-31 | 1999-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power system stabilizer and power system stabilization method |
| CN1109390C (zh) * | 1998-07-31 | 2003-05-21 | 三菱电机株式会社 | 电力***稳定装置及电力***稳定方法 |
| KR100599818B1 (ko) * | 2004-07-20 | 2006-07-13 | 학교법인 성균관대학 | 복소전력의 시간당 변화율을 이용한 동기탈조 검출방법 |
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