JP2001057739A - 回転機系分散型電源用単独運転検出方式 - Google Patents

回転機系分散型電源用単独運転検出方式

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JP2001057739A
JP2001057739A JP11225940A JP22594099A JP2001057739A JP 2001057739 A JP2001057739 A JP 2001057739A JP 11225940 A JP11225940 A JP 11225940A JP 22594099 A JP22594099 A JP 22594099A JP 2001057739 A JP2001057739 A JP 2001057739A
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Japan
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generator
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single operation
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JP11225940A
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English (en)
Inventor
Hirotoshi Kaneda
裕敏 金田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 AVR設定値変動量を大きくすることなく瞬
時に単独運転を検出する。 【解決手段】 一般高圧配電線と連系運転する同期発電
機の自動電圧調整器(AVR)にAVR電圧設定値変動
量を加え、受電点の電圧Vg,電流Igを検出し、Vg
の平均価と現在値との差から電圧変動量ΔVgを算出す
ると共に、Vg,Igから受電点に流れる無効電力Qg
を求め、Qgの平均値と現在価との差から無効電力変動
量ΔQgを算出する。算出したΔVgをΔQgを除して
発電機から見た系統のリアクタンスXlを求め、Xlを
予め定めた整定値と比較し、Xl>整定値となった場合
単独運転と判断し、連系遮断器へトリップ指令を出力す
る。単独運転移行時のXlの変化は極めて大きくなるの
で、瞬時に単独運転検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、逆潮流有りの条
件で一般高圧配電線に連系される同期発電機用の単独運
転検出方式のうち、無効電力変動方式に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】分散型電源を逆潮流有りの条件で系統に
連系する場合、この電源の単独運転を防止する対策を講
じなければならない。通産省は、分散型電源を系統に連
系する場合の技術要件を「系統連系技術要件ガイドライ
ン」にまとめている。これにより上述の単独運転防止対
策として、従来の転送遮断装置のほか、単独運転検出機
能を有する装置(単独運転検出装置)も認可された。こ
のガイドラインでは、同期発電機の単独運転防止対策と
して単独運転検出装置を採用する場合、この装置には能
動的方式一方式以上を含む二方式以上の単独運転検出方
式を適用し、且つ、これらの方式により単独運転を検出
した場合には方式毎に別々の遮断器を開放することによ
り、発電機を系統から解列することが規定されている。
【0003】現在開発されている単独運転検出装置には
能動的方式と受動的方式とをそれぞれ一方式ずつ適用し
たものが一般的となっている。これらの方式のうち、同
期発電機用単独運転検出装置に適用される能動的方式と
して無効電力変動方式がある。
【0004】従来無効電力変動方式のー例を図6に示
す。この単独運転検出装置10は設定値変動量発生部1
1,周波数変動量演算部15および判定部16を備え、
設定値変動量発生部11から同期発電機7に設置される
自動電圧調整器(AVR)8の電圧設定値に対して常時
一定周期の変動量(以下、AVR電圧設定値変動量)Δ
AVRを与えておく。配電用変電所2の配電線引出口遮
断器CBLがトリップして同期発電機7が単独運転に移
行すると、図7に示すように発電機無効電力出力変動量
ΔQgがほぼ零になると同時に発電機の周波数変動量Δ
fが顕著に増加する。
【0005】周波数変動量演算部15は常時受電点電圧
Vgから周波数変動量Δfを演算し、判定部16はこの
周波数変動量Δfを整定値と比較しており、Δf>整定
値となった場合単独運転と判定し、受電点遮断器CBR
にトリップ指令を出力し、系統側配電線3との連系を遮
断する。
【0006】現在提案されている無効電力変動方式は、
全て、発電機の周波数変動量(Δf)に着目した方式と
なっている(特開平7−31197号,特開平9−21
5205号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、現在、
同期発電機用の能動的方式として提案されている無効電
力変動方式は、全て発電機の周波数変動により単独運転
を検出する方式である。
【0008】しかし、発電機の周波数の変化は比較的緩
やかであり、特に発電機の慣性が大きい場合などにはこ
の変化は小さく、単独運転を検出することが困難とな
る。このような場合、単独運転の検出を容易にするため
には、先のAVR電圧設定値変動量の大きさを大きくす
る必要があるが、反面、発電機が系統連系時には電圧な
どの変動も大きくなり問題である。
【0009】また、単独運転移行後の発電機周波数変動
量は、発電機出力、発電機運転力率、発電機の制御方
式、発電機定数(特に慣性)や、AVR電圧設定値変動
量の大きさ、周波数、および単独運転移行時におけるA
VR電圧設定値変動量の位相などにより異なる。このた
め、無効電力変動方式に対する整定値を決定する場合に
は、以上の条件を全て把握した上で、コンピュータによ
るシミュレーションが必要不可欠であり、煩雑である。
また現状では、これら全ての条件が正確に把握されてい
ることは少なく、たとえ、シミュレーションによる整定
値の決定が可能であっても、この値に対する信頼性はさ
ほど高くはない。
【0010】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、発電機の慣性が大
きい場合などでも単独運転の検出を瞬時にできる回転機
系分散型電源用単独運転検出方式を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の回転機系分散
型電源用単独運転検出方式は、電力系統と連系運転する
発電機の自動電圧調整器の電圧設定値に常時変動を与え
ておき、受電点の電圧,電流から受電点の電圧の変動量
および発電機の無効電力出力の変動量を算出し、この電
圧の変動量および無効電力の変動量から発電機からみた
系統リアクタンスを演算し、この系統リアクタンスが予
め定めた整定値より大きくなったとき単独運転と判定す
ることを特徴とする。
【0012】または、電力系統と連系運転する発電機の
自動電圧調整器の電圧設定値に常時変動を与えておき、
受電点の電圧,電流から受電点の電圧の変動量および発
電機の無効電力出力の変動量を算出し、この電圧の変動
量および無効電力の変動量から発電機からみた系統リア
クタンスの二乗値を演算し、この系統リアクタンスの二
乗値が予め定めた整定値より大きくなったとき単独運転
と判定することを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1 この発明の実施の形態1について図1,図2を用いて説
明する。図1において、Aは系統側Sの配電線3と受電
点遮断器CBRで連系運転する発電機7を備えた分散型
電源設置需要家、8は同期発電機の自動電圧調整装置
(AVR)、10は同期発電機の単独運転検出装置を示
す(負荷図示省略)。
【0014】単独運転検出装置10は、AVR電圧設定
値変動値ΔVAVRをAVR8に出力する変動電圧発生部
11とPTとCTで検出した受電点の電圧Vgと電流I
gから単独運転を判定する諸演算・単独運転判定部12
を備え、AVR電圧設定値変動量ΔVAVRにより、これ
と同一周期で正弦波状に変動する発電機の電圧の変動量
および無効電力出力の変動量を利用して、発電機から見
た系統のリアクタンスを求め、この値の変化により単独
運転を判定する。単独運転検出装置10の単独運転検出
原理を図2に示す。
【0015】まず、受電点(発電機)電圧VgをPTに
より検出し、電圧Vgの平均値と現在値との差から電圧
変動量ΔVg[pu]を算出する。更に、算出したΔV
gをAVR電圧設定値変動量ΔVAVRの角周波数ωav
rで除した値を時間微分する。これらの量はそれぞれ
(1)式(2)式で表される。
【0016】このようにして得られた2つの量をそれぞ
れ二乗して加えることにより、電圧変動量ΔVgの大き
さの二乗|ΔVg|2が得られる((3)式)。
【0017】
【数1】
【0018】同様に、PT及びCTにより受電点の電圧
Vgと電流Igをそれぞれ検出し、これらより受電点に
流れる無効電力Qgを求める。次に、検出したQgの平
均値と現在値との差から無効電力変動量ΔQg[pu]
を算出する。更に、算出したΔQgをAVR電圧設定値
変動量VAVRの角周波数ωavrで除した値を時間微分
する。これらの量はそれぞれ(4)式,(5)式で表さ
れる。このようにして得られた2つの量をそれぞれ二乗
して加えることにより、電圧変動量ΔQgの大きさの二
乗|ΔQg|2が得られる((6)式)。
【0019】電圧変動量の大きさの二乗|ΔVg|2
無効電力変動量の大きさの二乗|ΔQg|2で除した値
は、発電機7から見た系統のリアクタンスの二乗Xl2
にほぼ等しい((7)式)。このことから、Xl2が予
め定めた整定値より大きくなった場合に単独運転と判定
する。
【0020】単独運転検出装置10の諸演算・単独運転
判定部12は、常時、上記Qgの算出と(1)〜(7)
式の演算および演算で求めたXl2と整定値との比較を
行い、Xl2>整定値となった場合受電点遮断器CBR
トリップ指令を出力し連系を遮断する。
【0021】図3に示すように(7)式より算出された
Xl2値は単独運転となると瞬時に大きくなり、発電機
の慣性などの影響を受けることがない。したがって短時
間で単独運転の検出が可能となる。
【0022】実施の形態2 この発明の実施の形態2について図4,図5を用いて説
明する。
【0023】図4に示すように分配型電源設置需要家A
は図1と同様に構成されている。
【0024】単独運転検出装置10′はAVR電圧設定
値変動量をAVR8に出力する変動電圧発生部11と諸
演算・単独運転判定部12を備えている。単独運転検出
装置10′の単独運転検出原理を図5について説明す
る。
【0025】まず、受電点(発電機)電圧VgをPTに
より検出し、Vgの平均値と現在値との差から電圧変動
量ΔVg[pu]を延出する。この量は上記(1)式で
表される。
【0026】同様に、PTとCTにより受電点の電圧V
gと電流Igをそれぞれ検出し、これらより受電点に流
れる無効電力Qgを求める。次に検出したQgの平均値
と現在値との差から無効電力量ΔQg[pu]を算出す
る。この量は上記(4)式で表される。
【0027】算出したΔVgをΔQgで除した値は、発
電機7から見た系統のリアクタンスXlにほぼ等しい
((8)式)。このことから、Xlが予め定めた整定値
より大きくなった場合に単独運転と判定する。
【0028】
【数2】
【0029】単独運転装置10の諸演算・単独運転判定
部12は、常時、上記Qg(1),(4),(8)式の
演算およびこの演算で求めたXlと整定値との比較を行
い、Xl>整定値となった場合受電点遮断器CBRへト
リップ指令を出力し連系を遮断する。単独運転時におけ
る(8)式より算出されたXlの値は図3のXl2の値
と同様に瞬時に変化する。
【0030】上記実施の形態2は単独運転時に瞬時に変
化するXlの値を整定値と比較して単独運転を判定する
ので、実施の形態1同様に短時間で単独運転検出ができ
る。
【0031】
【発明の効果】この発明は、上述のとおり構成されてい
るので、次に記載する効果を奏する。 (1)単独運転の判定に単独運転移行時に瞬時に変化す
る系統のリアクタンスを用いているので、短い時間で単
独運転の検出が可能である。 (2)単独運転移行時の系統のリアクタンスの変化は発
電機の慣性に左右されることがないので、発電機の慣性
が大きい場合でもAVR電圧設定値変動量の大きさを変
えることなく、確実に単独運転を検出できる。 (3)(7)式や(8)式の関係は、発電機の出力,運
転効率,制御方式,定数や、AVR電圧設定変動量の大
きさ,周波数、および単独運転移行時におけるAVR電
圧設定値変動量の位相などにはよらないので、無効電力
変動方式に対する整定値の決定が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1,2にかかる需要家の構成を示す
ブロック図。
【図2】実施の形態1にかかる単独運転検出方法の原理
説明図。
【図3】実施の形態1にかかる無効電力変動方式による
諸電気量の変化を示すグラフ。
【図4】実施の形態2にかかる需要家の構成を示すブロ
ック図。
【図5】実施の形態2にかかる単独運転検出方法の原理
説明図。
【図6】従来例にかかる単独運転検出装置の接続図。
【図7】従来例にかかる無効電力変動方式による諸電気
量の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
A…分散型電源設置需要家 S…系統 4…系統配電線 7…同期発電機 8…同期発電機の自動電圧調整器(AVR) 10…単独運転検出装置 11…変動電圧発生部 12…諸演算・単独運転判定部 CBL…配電線引出口遮断器 CBR…受電点遮断器 CBG…発電機遮断器 ΔVAVR…AVR電圧設定値変動量 Xl…発電機から見た系統リアクタンス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統と連系運転する発電機の自動電
    圧調整器の電圧設定値に常時変動を与えておき、受電点
    の電圧,電流から受電点の電圧の変動量および発電機の
    無効電力出力の変動量を算出し、この電圧の変動量およ
    び無効電力の変動量から発電機からみた系統リアクタン
    スを演算し、この系統リアクタンスが予め定めた整定値
    より大きくなったとき単独運転と判定することを特徴と
    する回転機系分散型電源用単独運転検出方式。
  2. 【請求項2】 電力系統と連系運転する発電機の自動電
    圧調整器の電圧設定値に常時変動を与えておき、受電点
    の電圧,電流から受電点の電圧の変動量および発電機の
    無効電力出力の変動量を算出し、この電圧の変動量およ
    び無効電力の変動量から発電機からみた系統リアクタン
    スの二乗値を演算し、この系統リアクタンスの二乗値が
    予め定めた整定値より大きくなったとき単独運転と判定
    することを特徴とする回転機系分散型電源用単独運転検
    出方式。
JP11225940A 1999-08-10 1999-08-10 回転機系分散型電源用単独運転検出方式 Pending JP2001057739A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012034452A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Hitachi Ltd スマートグリッドの監視制御方法及び装置

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