JP2001333534A - 交直変換器の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸ねじれ共振現象が発生しない系統条件では、
系統および直流送電システムの点弧角制御に影響を与え
ないようにし、軸ねじれ共振現象が発生する系統条件で
は、軸ねじれ共振現象の振動発散を的確に抑制するこ
と。 【解決手段】変換所近傍の電気量を検出して、タービン
発電機の軸ねじれ振動成分を抽出する軸ねじれ振動成分
抽出手段と、軸ねじれ振動成分抽出手段により抽出され
た軸ねじれ振動成分から、タービン発電機の軸ねじれ共
振現象を抑制する軸ねじれ共振現象抑制制御回路の起動
信号を算出し出力する起動信号演算手段と、軸ねじれ振
動成分抽出手段により抽出された軸ねじれ振動成分か
ら、軸ねじれ共振現象抑制制御回路の停止信号を算出し
出力する停止信号演算手段と、起動信号演算手段からの
起動信号または停止信号演算手段からの停止信号を受け
て、軸ねじれ共振現象抑制制御回路を起動または停止す
る起動／停止手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一つの
電力系統を直流回路を介して連系する非同期連系システ
ム、周波数変換システムを含む直流送電システムに適用
される交直変換器の制御装置に係り、特にタービン発電
機の軸ねじれ共振現象（以下、ＳＳＲ：Ｓｕｂｓｙｎｃ
ｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅと称する）が発生
しない系統条件では、系統および直流送電システムの点
弧角制御に影響を与えないようにすることができ、また
ＳＳＲが発生する系統条件では、ＳＳＲの振動発散を的
確に抑制できるようにした交直変換器の制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、電力系統の直流送電システムに
適用される従来の交直変換器の制御装置の構成例を示す
ブロック図である。

【０００３】図８において、変換所Ａ側と変換所Ｂ側は
対象な構成であるため、一方の変換所Ａ側で説明する。
なお、相手側の変換所Ｂの符号は、変換所Ａの符号にダ
ッシュを付して示している。

【０００４】交流母線１には、変換器用変圧器２を介し
て、サイリスタブリッジで構成された交直変換器３を接
続している。

【０００５】また、交直変換器３の直流側は、直流リア
クトル４、および直流線路ＤＣ−ｌｉｎｅを介して、変
換所Ｂ側の交直変換器３’につながっている。

【０００６】この交直変換器３を運転するために、直流
電流検出器５により直流電流が検出され、直流電圧検出
回路６により直流電圧を検出して、点弧角制御装置７に
与える。

【０００７】交直変換器３，３’は、片側が順変換、他
端は逆変換で運転され、点弧角制御装置７は、順変換運
転時には、直流電流が直流電流設定値Ｉｄｒｅｆに等し
くなるような制御を行ない、また逆変換運転時には、直
流電圧が直流電圧設定値Ｅｄｒｅｆに等しくなるような
制御を行ない、結果として点弧角信号を出力する。

【０００８】一方、交流母線１の交流電圧を交流電圧検
出器１１により検出し、それを周波数検出器１２へ入力
して、交流母線１の周波数を検出する。この検出された
周波数は、ＳＳＲ抑制制御回路１３に入力する。

【０００９】ここで、ＳＳＲについて説明する。

【００１０】直流送電システムを電力系統へ適用した場
合、変換所に近接する発電所のタービン発電機のタービ
ン軸系と直流送電システムの点弧角制御ループの一部
が、系統条件によっては、正帰還結合となり、タービン
軸系の固有振動周波数での振動発散現象を引き起こす恐
れがある。この現象は、ＳＳＲと呼ばれ、直流送電シス
テムを含む電気回路と発電機タービン軸系（機械系）と
の相互作用による共振現象である。これは、電源周波数
（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）よりも低い、発電機のター
ビン軸系の固有振動数（５Ｈｚ〜４０Ｈｚ）で共振する
ため、低周波数共振現象とも呼ばれる。

【００１１】実際に、ＳＳＲが発生して問題となった例
は、１９７７年１０月、ミネソタ州と北ダコタ州とを７
５０ｋｍの直流送電線で結ぶＳｑｕａｒｅ Ｂｕｔｔｅ
直流送電システム（５００ＭＷ、±２５０ｋＶ）のフィ
ールド試験で、北ダコタ側の変換所に近接するＭＩＬＴ
ＯＮ ＹＯＵＮＧ発電所の２号発電機のタービン軸固有
振動モード（１１．５Ｈｚ）の周波数成分が進展する現
象が観測された例である。

【００１２】そして、その後の検討で、これは直流送電
と発電機軸系との相互作用で発生する現象であることが
判明し、その対策を直流送電システムの制御系に施し現
在に至っている（参照文献： Ｍ．Ｂａｈｍａｎ ｅｔ
ａｌ：ＥＸＰＥＲＩＥＮＣＥ ＷＩＴＨ ＨＶＤＣ−
ＴＵＲＢＩＮＥ−ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＴＯＲＳＩＯＮ
ＡＬ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＯＮ ＡＴ ＳＱＵＡＲＥ
ＢＵＴＴＥ，ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ
Ｐｏｗｅｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄＳｙｓｔｅ
ｍｓ，Ｖｏｌ．ＰＡＳ−９９，Ｎｏ．３，Ｍａｙ／Ｊｕ
ｎｅ １９８０）。

【００１３】一方、ＳＳＲ抑制制御回路１３は、変換所
Ａに、しゃ断器１８と送電線２０および昇圧変圧器２１
を介して電力を送るタービン発電機３０のＳＳＲを抑制
するものである。

【００１４】このタービン発電機３０は、発電機２２
と、低圧タービン２３、および高圧タービン２４と、こ
れらを連結するタービン軸２５とで構成される。

【００１５】なお、タービン軸系は、通常、複数のター
ビンで構成されるが、ここでは２つのタービンで表わし
ている。

【００１６】また、ＳＳＲ抑制制御回路１３の出力は、
点弧角制御装置７の出力信号と加算器８で加算され、こ
れにより得られた最終的な点弧角信号αをパルス発生回
路９に与える。

【００１７】一方、直流電流設定値Ｉｄｒｅｆや直流電
圧設定値Ｅｄｒｅｆは、変換所の操作員による手動操作
によって決まる場合や、遠方の給電指令所からの指令に
よって決まる場合等、システムによって異なるが、一般
に、直流電圧設定値Ｅｄｒｅｆは定格１００％であり、
交直変換器の運転電力は、直流電流設定値Ｉｄｒｅｆを
操作することによって調整される。

【００１８】さらに、パルス発生回路９では、与えられ
た点弧角αに応じたタイミングで点弧パルス１０を発生
し、この点弧パルス１０によって交直変換器３を構成す
る各サイリスタが点弧され、運転が行なわれる。

【００１９】一方、交流母線１には、交直変換器３の発
生する高調波電流が交流系統に流出するのを防止し、さ
らに基本周波数領域において交直変換器３が消費する誘
導性無効電力を供給するのを目的として、フィルタ群１
４を設置している。この場合、基本周波数におけるフィ
ルタ群１４の容量は、交直変換器３の定格容量の２０〜
３０％程度に設計される。

【００２０】また、交直変換器３が定格１００％運転し
た場合に消費する無効電力は、定格容量の６０％程度に
もなるため、フィルタ群１４による補償だけでは不十分
であり、それを補なうために、調相用変圧器１５を介し
てコンデンサ群１６を設置している。この場合、コンデ
ンサ群１６の総容量は、交直変換器３の定格容量の３０
〜４０％程度に設計される。

【００２１】なお、図８において、１７はしゃ断器、１
９は送電線、５０は電力系統Ａ、５１は電力系統Ｂをそ
れぞれ示している。

【００２２】ところで、系統条件がＳＳＲ発生条件を満
足する場合には、前述したように、タービン発電機３０
と直流送電システムとの間でＳＳＲが発生する。そし
て、このＳＳＲが発生すると、変換所Ａの母線位相と周
波数は、タービン軸系の固有振動周波数で変化する。ま
た、直流送電線を流れる直流電流も、タービン軸系の固
有振動周波数で振動する。

【００２３】一方、点弧角制御装置７に与えられる直流
電流が振動しているので、点弧角制御装置７は直流電流
を直流電流Ｉｄｒｅｆに一致させるように働き、点弧角
信号を発生させる。ここで、ＳＳＲ抑制制御回路１３が
ない場合には、点弧角信号はそのままパルス発生回路９
へ送られ、パルス発生回路９は、与えられた点弧角αに
応じてサイリスタへの点弧パルス１０を発生する。この
点弧パルス１０は、直流電流の振動の影響を受けて、タ
ービン軸系の固有振動周波数で変化している。

【００２４】従って、タービン発電機３０から交直変換
器３へ流入する交流電流には、タービン軸系の固有振動
周波数相当の電流成分が重畳することになり、発電機２
２の電気的トルクは、タービン軸系の固有振動周波数で
変化する。そして、この発電機２２の電気的トルクの変
化は、発電機２２の回転速度に影響を与え、さらにター
ビン軸系の固有振動を助長する。

【００２５】以上のような振動サイクルで、ＳＳＲは振
動発散することになる。

【００２６】ＳＳＲ抑制制御回路１３は、上述した振動
サイクルを断ち切り、ＳＳＲ振動の発散を抑える働きを
有する。

【００２７】すなわち、まず、交流電圧検出器１１によ
り変換所Ａの母線電圧を検出し、母線周波数の変化を周
波数検出器１２により検出する。ＳＳＲ抑制制御回路１
３は、周波数検出器１２から得られる周波数変化を取り
込み、タービン軸系の固有振動周波数の周波数領域で適
切な信号調整を行なう。この信号調整は、点弧角制御装
置７の点弧角信号に含まれるタービン軸系の固有振動周
波数を相殺し、さらに全体の振動サイクルが負帰還結合
となるように行なう。加算器８では、点弧角制御装置７
からの出力である点弧角と、ＳＳＲ抑制制御回路１３か
らの出力信号とが加算され、パルス発生回路９に与え
る。

【００２８】このようにして、ＳＳＲ振動の発散を抑制
する。

【００２９】なお、ＳＳＲ抑制制御回路１３は、常時制
御回路に組み込まれており、ＳＳＲが発生しない系統条
件に対しては、系統および直流送電システムの点弧角制
御に悪影響を与えないように設計している。

【００３０】上述したように、ＳＳＲ抑制制御回路１３
は、ＳＳＲ発生時に有効な制御回路である。従来の交直
変換器３の制御装置では、ＳＳＲ抑制制御回路１３は常
時制御回路に組み込まれており、ＳＳＲが発生しない系
統条件に対しては、系統および直流送電システムの点弧
角制御に悪影響を与えないように設計されている。

【００３１】しかしながら、タービン発電機のＳＳＲが
発生する系統条件では、ＳＳＲの振動発散を抑え、逆に
ＳＳＲが発生しない系統条件では、系統および直流送電
システムの点弧角制御に悪影響を与えないように設計す
ることは非常に困難である。

【００３２】例えば、ＳＳＲが発生しない系統条件で
は、タービン軸の固有振動周波数ではできるだけ応答し
ないように設計し、逆にＳＳＲが発生する系統条件で
は、タービン軸の固有振動周波数でよく応答するように
設計することになり、２つの条件を満足する制御定数の
設計が必要となる。

【００３３】仮に、これら２つの条件を満足する制御定
数を設計できたとしても、ＳＳＲの振動発散を的確に抑
制できるだけの効果はなく、またＳＳＲが発生しない系
統条件では、負荷変動や系統の操作等、タービン軸の固
有振動周波数に近い周波数領域での変化が生じた場合に
は、ＳＳＲ抑制制御回路１３が働いて、点弧角制御に影
響を及ぼすことがある。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
交直変換器の制御装置においては、タービン発電機のＳ
ＳＲが発生する系統条件では、ＳＳＲの振動発散を抑
え、逆にＳＳＲが発生しない系統条件では、系統および
直流送電システムの点弧角制御に悪影響を与えないよう
にすることが難しいという問題があった。

【００３５】本発明の目的は、タービン発電機の軸ねじ
れ共振現象が発生しない系統条件では、系統および直流
送電システムの点弧角制御に影響を与えないようにする
ことができ、また軸ねじれ共振現象が発生する系統条件
では、軸ねじれ共振現象の振動発散を的確に抑制するこ
とが可能な交直変換器の制御装置を提供することにあ
る。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、少なくとも一つの電力系統を直流回路を介して連
系する非同期連系システム、周波数変換システムを含む
直流送電システムに適用される交直変換器の制御装置に
おいて、まず、請求項１に対応する発明では、変換所近
傍の電気量を検出して、タービン発電機の軸ねじれ振動
成分を抽出する軸ねじれ振動成分抽出手段と、軸ねじれ
振動成分抽出手段により抽出された軸ねじれ振動成分か
ら、タービン発電機の軸ねじれ共振現象を抑制する軸ね
じれ共振現象抑制制御回路の起動信号を算出し出力する
起動信号演算手段と、軸ねじれ振動成分抽出手段により
抽出された軸ねじれ振動成分から、軸ねじれ共振現象抑
制制御回路の停止信号を算出し出力する停止信号演算手
段と、起動信号演算手段からの起動信号または停止信号
演算手段からの停止信号を受けて、軸ねじれ共振現象抑
制制御回路を起動または停止する起動／停止手段とを備
えて成る。

【００３７】一方、請求項２に対応する発明では、交直
変換器用変圧器の一次側母線周波数を検出して、タービ
ン発電機の軸ねじれ振動成分を抽出する軸ねじれ振動成
分抽出手段と、軸ねじれ振動成分抽出手段により抽出さ
れた軸ねじれ振動成分とあらかじめ設定されたしきい値
とを比較し、当該軸ねじれ振動成分の振幅がしきい値を
越えた場合に、タービン発電機の軸ねじれ共振現象を抑
制する軸ねじれ共振現象抑制制御回路の起動信号を出力
する起動信号演算手段と、軸ねじれ振動成分抽出手段に
より抽出された軸ねじれ振動成分の振幅とあらかじめ設
定されたしきい値とを比較し、当該軸ねじれ振動成分の
振幅が連続してしきい値よりも下回った場合に、軸ねじ
れ共振現象抑制制御回路の停止信号を出力する停止信号
演算手段と、起動信号演算手段からの起動信号または停
止信号演算手段からの停止信号を入力して、軸ねじれ共
振現象抑制制御回路を起動または停止する起動／停止手
段とを備えて成る。

【００３８】従って、まず、請求項１に対応する発明の
交直変換器の制御装置においては、変換所近傍の電気量
を検出して、タービン発電機の軸ねじれ振動成分を抽出
し、この抽出した軸ねじれ振動成分の変化から、タービ
ン発電機の軸ねじれ共振現象の発生の有無を判断するこ
とにより、軸ねじれ共振現象が発生しない系統条件で
は、軸ねじれ共振現象抑制制御回路を点弧角制御装置か
ら切り離しておくことが可能となり、また軸ねじれ共振
現象が発生する系統条件では、軸ねじれ共振現象抑制制
御回路を点弧角制御装置に加えることが可能となるた
め、軸ねじれ共振現象の振動発散を的確に抑制すること
ができる。

【００３９】一方、請求項２に対応する発明の交直変換
器の制御装置においては、交直変換器用変圧器の一次側
母線周波数を検出して、タービン発電機の軸ねじれ振動
成分を抽出し、この抽出した軸ねじれ振動成分があらか
じめ設定されたしきい値を越えた時に、タービン発電機
の軸ねじれ共振現象の発生があることを判断することに
より、軸ねじれ共振現象が発生しない系統条件では、軸
ねじれ共振現象抑制制御回路を点弧角制御装置から切り
離しておくことが可能となり、また軸ねじれ共振現象が
発生する系統条件では、軸ねじれ共振現象抑制制御回路
を点弧角制御装置に加えることが可能となるため、軸ね
じれ共振現象の振動発散を的確に抑制することができ
る。

【００４０】また、従来の制御装置で使用している交流
電圧検出器および周波数検出器をそのまま利用できるの
で、新たに交流電圧および周波数の検出器を設置する必
要がない。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。

【００４２】（第１の実施形態：請求項１に対応）図１
は、本実施形態による交直変換器の制御装置の構成例を
示すブロック図であり、図８と同一機能の要素には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。

【００４３】すなわち、本実施形態の交直変換器の制御
装置は、図１に示すように、図８におけるＳＳＲ抑制制
御回路１３の出力側と加算器８の入力側との間に、起動
／停止手段３１と、起動信号演算手段３２と、停止信号
演算手段３３と、軸ねじれ振動成分検出手段３４とを付
加した構成としている。

【００４４】ここで、軸ねじれ振動成分検出手段３４
は、変換所近傍である交直変換器３あるいは交流母線１
の周辺から得られる電気量を検出して、タービン発電機
３０の軸ねじれ振動成分を抽出するものである。

【００４５】一方、起動信号演算手段３２は、軸ねじれ
振動成分検出手段３４により抽出された軸ねじれ振動成
分から、タービン発電機３０のＳＳＲを抑制するＳＳＲ
抑制制御回路１３の起動信号を算出し出力するものであ
る。

【００４６】また、停止信号演算手段３３は、軸ねじれ
振動成分検出手段３４により抽出された軸ねじれ振動成
分から、ＳＳＲ抑制制御回路１３の停止信号を算出し出
力するものである。

【００４７】さらに、起動／停止手段３１は、起動信号
演算手段３２からの起動信号または停止信号演算手段３
３からの停止信号を入力して、ＳＳＲ抑制制御回路１３
を起動または停止する信号を加算器８へ与えるものであ
る。

【００４８】次に、以上のように構成した本実施形態の
交直変換器の制御装置の作用について説明する。

【００４９】図１において、交直変換器３あるいは交流
母線１の周辺から得られる電気量が検出され、この検出
された電気量は軸ねじれ振動成分検出手段３４に送られ
る。

【００５０】軸ねじれ振動成分検出手段３４では、入力
された電気量から軸ねじれ振動成分のみが抽出され、そ
れが起動信号演算手段３２および停止信号演算手段３３
へ送られる。

【００５１】起動信号演算手段３２では、入力された軸
ねじれ振動成分から、ＳＳＲ現象の発生の有無が判断さ
れ、ＳＳＲ現象の発生が有る場合には、ＳＳＲ抑制制御
回路１３を起動するための起動信号が起動／停止手段３
１へ送られる。また、ＳＳＲ現象の発生が無い場合に
は、起動信号は起動／停止手段３１へ送られない。

【００５２】停止信号演算手段３３では、入力された軸
ねじれ振動成分から、ＳＳＲ現象の発生の有無が判断さ
れ、ＳＳＲ現象の発生が無い場合には、ＳＳＲ抑制制御
回路１３を停止するための停止信号が起動／停止手段３
１へ送られる。また、ＳＳＲ現象の発生が有る場合に
は、停止信号は起動／停止手段３１へ送られない。

【００５３】起動／停止手段３１では、起動信号が入力
された場合には、ＳＳＲ抑制制御回路１３の出力信号
が、そのまま加算器８へ送られる。また、停止信号が入
力された場合には、加算器８へ零の信号が送られる。

【００５４】以上の作用により、ＳＳＲが発生しない系
統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御装置
７から切り離しておくことができ、またＳＳＲが発生す
る系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御
装置７に加えることができる。

【００５５】上述したように、本実施形態の交直変換器
の制御装置においては、変換所近傍である交直変換器３
あるいは交流母線１の周辺から得られる電気量を検出し
て、タービン発電機３０の軸ねじれ振動成分を抽出し、
この抽出した軸ねじれ振動成分の変化から、ＳＳＲの発
生の有無を判断するようにしているので、タービン発電
機３０のＳＳＲが発生しない系統条件では、ＳＳＲ抑制
制御回路１３を点弧角制御装置７から切り離しておくた
め、系統および直流送電システムの点弧角制御に影響を
与えないようにすることが可能となり、またＳＳＲが発
生する系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角
制御装置７に加えることができるため、ＳＳＲの振動発
散を的確に抑制することが可能となる。

【００５６】（第２の実施形態：請求項２に対応）図２
は、本実施形態による交直変換器の制御装置の構成例を
示すブロック図であり、図８と同一機能の要素には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。

【００５７】すなわち、本実施形態の交直変換器の制御
装置は、図２に示すように、図８におけるＳＳＲ抑制制
御回路１３の出力側と加算器８の入力側との間に、起動
／停止手段３１と、起動信号演算手段３２と、停止信号
演算手段３３と、軸ねじれ振動成分検出手段３４と、し
きい値設定器３５１，３５２とを付加した構成としてい
る。

【００５８】ここで、軸ねじれ振動成分検出手段３４
は、交流電圧検出器１１により検出された交直変換器用
変圧器２の一次側母線である交流母線１の交流電圧か
ら、周波数検出器１２を用いて母線周波数を検出し、こ
の検出された周波数から、タービン発電機３０の軸ねじ
れ振動成分を抽出するものである。

【００５９】一方、起動信号演算手段３２は、軸ねじれ
振動成分検出手段３４により抽出された軸ねじれ振動成
分と、しきい値設定器３５１によりあらかじめ設定され
たしきい値Ｔ１とを比較し、この軸ねじれ振動成分の振
幅がしきい値Ｔ１を越えた場合に、タービン発電機３０
のＳＳＲを抑制するＳＳＲ抑制制御回路１３の起動信号
を出力するものである。

【００６０】また、停止信号演算手段３３は、軸ねじれ
振動成分検出手段３４により抽出された軸ねじれ振動成
分の振幅と、しきい値設定器３５２によりあらかじめ設
定されたしきい値Ｔ２とを比較し、この軸ねじれ振動成
分の振幅が連続してしきい値Ｔ２よりも下回った場合
に、ＳＳＲ抑制制御回路１３の停止信号を出力するもの
である。

【００６１】さらに、起動／停止手段３１は、起動信号
演算手段３２からの起動信号または停止信号演算手段３
３からの停止信号を入力して、ＳＳＲ抑制制御回路１３
を起動または停止する信号を加算器８へ与えるものであ
る。

【００６２】次に、以上のように構成した本実施形態の
交直変換器の制御装置の作用について説明する。

【００６３】図２において、交流母線１の交流電圧が交
流電圧検出器１１で検出され、この交流電圧から母線周
波数が周波数検出器で検出され、この検出された周波数
は軸ねじれ振動成分検出手段３４に送られる。

【００６４】軸ねじれ振動成分検出手段３４では、入力
された周波数から軸ねじれ振動成分のみが抽出され、そ
れが起動信号演算手段３２および停止信号演算手段３３
へ送られる。

【００６５】起動信号演算手段３２では、入力された軸
ねじれ振動成分がしきい値設定器３５１で設定されたし
きい値Ｔ１を越えた値である場合には、ＳＳＲ現象が発
生していると判断され、ＳＳＲ抑制制御回路１３を起動
するための起動信号が起動／停止手段３１へ送られる。
また、軸ねじれ振動成分がしきい値Ｔ１以下である場合
には、ＳＳＲ現象は発生していないと判断され、起動信
号は起動／停止手段３１へ送られない。

【００６６】停止信号演算手段３３では、入力された軸
ねじれ振動成分がしきい値設定器３５２で設定されたし
きい値Ｔ２以下である場合には、ＳＳＲ現象が発生して
いないと判断され、ＳＳＲ抑制制御回路１３を停止する
ための停止信号が起動／停止手段３１へ送られる。ま
た、軸ねじれ振動成分がしきい値Ｔ２を越えた値である
場合には、ＳＳＲ現象が発生していると判断され、停止
信号は起動／停止手段３１へ送られない。

【００６７】起動／停止手段３１では、起動信号が入力
された場合には、ＳＳＲ抑制制御回路１３の出力信号
が、そのまま加算器８へ送られる。また、停止信号が入
力された場合には、加算器８へ零の信号が送られる。

【００６８】以上の作用により、ＳＳＲが発生しない系
統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御装置
７から切り離しておくことができ、またＳＳＲが発生す
る系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御
装置７に加えることができる。

【００６９】上述したように、本実施形態の交直変換器
の制御装置においては、交直変換器用変圧器２の一次側
母線である交流母線１周波数を検出して、タービン発電
機３０の軸ねじれ振動成分を抽出し、この抽出した軸ね
じれ振動成分があらかじめ設定したしきい値Ｔ１を越え
た時に、ＳＳＲの発生があることを判断するようにして
いるので、タービン発電機３０のＳＳＲが発生しない系
統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御装置
７から切り離しておくため、系統および直流送電システ
ムの点弧角制御に影響を与えないようにすることが可能
となり、またＳＳＲが発生する系統条件では、ＳＳＲ抑
制制御回路１３を点弧角制御装置７に加えることができ
るため、ＳＳＲの振動発散を的確に抑制することが可能
となる。

【００７０】また、従来の制御装置で使用している交流
電圧検出器１１および周波数検出器１２をそのまま利用
できるため、新たに交流電圧および周波数の検出器を設
置する必要がない。

【００７１】

【実施例】以下、本発明に係わる交直変換器の制御装置
の具体的な実施例について、図面を用いて詳細に説明す
る。

【００７２】（第１の実施例：第１の実施形態に対応）
図３は、前記第１の実施形態による交直変換器の制御装
置の実施例を示すブロック図であり、図１と同一機能の
要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。

【００７３】なお、本実施例は、軸ねじれ振動成分検出
手段３４の入力として、交流母線１の交流電圧を用いて
いる。

【００７４】図３において、起動／停止手段３１は、外
部の信号により切り替わるスイッチＳ１から構成してい
る。

【００７５】また、起動信号演算手段３２は、ピーク値
連続上昇比較部３２１から構成している。

【００７６】さらに、停止信号演算手段３３は、ピーク
値連続下降比較部３３１と、起動信号ホールド回路３３
２と、論理積回路３３３とから構成している。

【００７７】さらにまた、軸ねじれ振動成分検出手段３
４は、バンドパスフィルタ３４０２と、振動成分ピーク
値検出部３４０３とから構成している。

【００７８】次に、以上のように構成した本実施形態の
交直変換器の制御装置の作用について説明する。

【００７９】図３において、交流母線１の交流電圧は、
交流電圧検出器１１で検出される。

【００８０】この交流電圧は、軸ねじれ振動成分検出手
段３４のバンドパスフィルタ３４０２に入力される。な
お、交流電圧検出器１１は、従来の制御装置でも使用し
ているものである。

【００８１】バンドパスフィルタ３４０２は、減衰力の
最も弱い軸ねじれ振動周波数に同調しており、軸ねじれ
振動成分のみ抽出できるように調整されている。これに
より、バンドパスフィルタ３４０２では、交流電圧に含
まれる軸ねじれ振動成分のみが通過し、得られた軸ねじ
れ振動成分は、振動成分ピーク値検出部３４０３へ送ら
れる。

【００８２】振動成分ピーク値検出部３４０３では、図
４に示すように、軸ねじれ振動成分ｆｓの絶対値｜ｆｓ
｜がとられ、この絶対値｜ｆｓ｜のピーク値が算出さ
れ、出力される。

【００８３】一方、起動信号演算手段３２のピーク値連
続上昇比較部３２１では、振動成分ピーク値検出部３４
０３で検出したピーク値が、ピーク値のサンプル時間で
１サンプル前のピーク値と比較される。

【００８４】その結果、ピーク値が連続してｍ１回上昇
した時に、ＳＳＲ現象が発生していると判断され、ＳＳ
Ｒ抑制制御回路１３を起動するための起動信号が、起動
／停止手段３１および起動信号ホールド回路３３２へ送
られる。この場合、ｍ１の値は、ＳＳＲ現象の発散速度
を基にしてあらかじめ設定しておく。

【００８５】一方、停止信号演算手段３３のピーク値連
続下降比較部３３１では、振動成分ピーク値検出部３４
０３で検出したピーク値が、ピーク値のサンプル時間で
１サンプル前のピーク値と比較される。

【００８６】その結果、ピーク値が連続してｍ２回下降
した時に、ＳＳＲ現象が抑制されたと判断され、ＳＳＲ
抑制制御回路１３を停止するための停止信号が出力され
る。この場合、ｍ２の値は、ＳＳＲ現象の減衰速度を基
にしてあらかじめ設定しておく。

【００８７】また、停止信号演算手段３３の起動信号ホ
ールド回路３３２および論理積回路３３３は、ＳＳＲ抑
制制御回路１３が起動した後、すぐに停止しないように
するための回路である。

【００８８】すなわち、起動信号ホールド回路３３２で
は、起動信号を受けてもすぐには停止許可信号を出さ
ず、一定時間の経過後に停止許可信号が論理積回路３３
３へ送られる。これにより、ＳＳＲ抑制制御回路１３の
起動状態を一定時間確保することができる。

【００８９】論理積回路３３３では、起動信号ホールド
回路３３２から停止許可信号が出力され、ピーク値連続
下降比較部３３１から停止信号が出力された時に、停止
信号が起動／停止手段３１へ送られる。

【００９０】起動信号ホールド回路３３２の出力信号
は、論理積回路３３３が停止信号を出力したと同時にリ
セットされ、次の起動信号を待つ。

【００９１】以上の作用により、ＳＳＲ現象が発生しな
い系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御
装置７から切り離しておくことができ、ＳＳＲ現象が発
生する系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角
制御装置７に加えることができる。

【００９２】（第２の実施例：第２の実施形態に対応）
図５は、前記第２の実施形態による交直変換器の制御装
置の実施例を示すブロック図であり、図２と同一機能の
要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。

【００９３】なお、本実施例は、軸ねじれ振動成分検出
手段３４の入力として、交流母線１の母線周波数を用い
ている。

【００９４】図５において、起動／停止手段３１は、外
部の信号により切り替わるスイッチＳ１から構成してい
る。

【００９５】また、起動信号演算手段３２は、信号比較
部３２２から構成している。

【００９６】さらに、停止信号演算手段３３は、起動信
号ホールド回路３３２と、論理積回路３３３と、時間設
定器３３４と、信号比較部３３５と、タイムカウンタ部
３３６とから構成している。

【００９７】さらにまた、軸ねじれ振動成分検出手段３
４は、バンドパスフィルタ３４０２と、振動成分振幅値
検出部３４０４とから構成している。

【００９８】次に、以上のように構成した本実施形態の
交直変換器の制御装置の作用について説明する。

【００９９】図５において、交流電圧検出器１１で検出
された交流母線１の交流電圧から、周波数検出器１２で
母線周波数が検出される。

【０１００】この母線周波数は、軸ねじれ振動成分検出
手段３４のバンドパスフィルタ３４０２に入力される。
なお、交流電圧検出器１１および周波数検出器１２は、
従来の制御装置でも使用しているものである。

【０１０１】バンドパスフィルタ３４０２は、減衰力の
最も弱い軸ねじれ振動周波数に同調しており、軸ねじれ
振動成分のみ抽出できるように調整されている。これに
より、バンドパスフィルタ３４０２では、母線周波数に
含まれる軸ねじれ振動成分のみが通過し、得られた軸ね
じれ振動成分は、振動成分振幅値検出部３４０４へ送ら
れる。

【０１０２】振動成分振幅値検出部３４０４では、図６
に示すように、軸ねじれ振動成分ｆｓの振幅値Ａｍが算
出され、出力される。

【０１０３】一方、起動信号演算手段３２の信号比較部
３２２では、振動成分振幅値検出部３４０４で検出した
振幅値Ａｍが、図７（ａ）に示すように、しきい値設定
器３５１であらかじめ設定されたしきい値Ｔ１を越えた
時に、ＳＳＲ現象が発生していると判断され、ＳＳＲ抑
制制御回路１３を起動するための起動信号が、起動／停
止手段３１および起動信号ホールド回路３３２へ送られ
る。

【０１０４】停止信号演算手段３３の信号比較部３３５
では、振動成分振幅値検出部３４０４で検出した振幅値
Ａｍが、図７（ｂ）に示すように、しきい値設定器３５
２であらかじめ設定されたしきい値Ｔ２以下となった時
に、タイムカウンタ部３３６へカウント信号が送られ
る。

【０１０５】タイムカウンタ部３３６では、信号比較部
３３５からのカウント信号が連続して入力された場合に
のみ、タイムカウントが行なわれる。また、カウント信
号が途切れた場合は、０にリセットされる。

【０１０６】そして、タイムカウント値が、時間設定器
３３４であらかじめ設定された時間Ｔｄ以上になった時
に、ＳＳＲ現象が抑制されたと判断され、ＳＳＲ抑制制
御回路１３を停止するための停止信号が出力される。

【０１０７】また、停止信号演算手段３３の起動信号ホ
ールド回路３３２および論理積回路３３３は、ＳＳＲ抑
制制御回路１３が起動した後、すぐに停止しないように
するための回路である。

【０１０８】すなわち、起動信号ホールド回路３３２で
は、起動信号を受けてもすぐには停止許可信号を出さ
ず、一定時間の経過後に停止許可信号が論理積回路３３
３へ送られる。これにより、ＳＳＲ抑制制御回路１３の
起動状態を一定時間確保することができる。

【０１０９】論理積回路３３３では、起動信号ホールド
回路３３２から停止許可信号が出力され、タイムカウン
タ部３３６から停止信号が出力された時に、停止信号が
起動／停止手段３１へ送られる。

【０１１０】起動信号ホールド回路３３２の出力信号
は、論理積回路３３３が停止信号を出力したと同時にリ
セットされ、次の起動信号を待つ。

【０１１１】以上の作用により、ＳＳＲ現象が発生しな
い系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角制御
装置７から切り離しておくことができ、ＳＳＲ現象が発
生する系統条件では、ＳＳＲ抑制制御回路１３を点弧角
制御装置７に加えることができる。

【０１１２】また、従来の制御装置で交流電圧検出器１
１および周波数検出器１２をそのまま利用できるので、
新たに交流電圧および周波数の検出器を設置する必要が
ない。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、少なくとも一つの
電力系統を直流回路を介して連系する非同期連系システ
ム、周波数変換システムを含む直流送電システムに適用
される交直変換器の制御装置において、請求項１に対応
する発明によれば、変換所近傍の電気量を検出して、タ
ービン発電機の軸ねじれ振動成分を抽出する軸ねじれ振
動成分抽出手段と、軸ねじれ振動成分抽出手段により抽
出された軸ねじれ振動成分から、タービン発電機の軸ね
じれ共振現象を抑制する軸ねじれ共振現象抑制制御回路
の起動信号を算出し出力する起動信号演算手段と、軸ね
じれ振動成分抽出手段により抽出された軸ねじれ振動成
分から、軸ねじれ共振現象抑制制御回路の停止信号を算
出し出力する停止信号演算手段と、起動信号演算手段か
らの起動信号または停止信号演算手段からの停止信号を
受けて、軸ねじれ共振現象抑制制御回路を起動または停
止する起動／停止手段とを備えるようにしたので、ター
ビン発電機の軸ねじれ共振現象が発生しない系統条件で
は、系統および直流送電システムの点弧角制御に影響を
与えないようにすることができ、また軸ねじれ共振現象
が発生する系統条件では、軸ねじれ共振現象の振動発散
を的確に抑制することが可能な交直変換器の制御装置が
提供できる。

【０１１４】一方、請求項２に対応する発明によれば、
交直変換器用変圧器の一次側母線周波数を検出して、タ
ービン発電機の軸ねじれ振動成分を抽出する軸ねじれ振
動成分抽出手段と、軸ねじれ振動成分抽出手段により抽
出された軸ねじれ振動成分とあらかじめ設定されたしき
い値とを比較し、当該軸ねじれ振動成分の振幅がしきい
値を越えた場合に、タービン発電機の軸ねじれ共振現象
を抑制する軸ねじれ共振現象抑制制御回路の起動信号を
出力する起動信号演算手段と、軸ねじれ振動成分抽出手
段により抽出された軸ねじれ振動成分の振幅とあらかじ
め設定されたしきい値とを比較し、当該軸ねじれ振動成
分の振幅が連続してしきい値よりも下回った場合に、軸
ねじれ共振現象抑制制御回路の停止信号を出力する停止
信号演算手段と、起動信号演算手段からの起動信号また
は停止信号演算手段からの停止信号を入力して、軸ねじ
れ共振現象抑制制御回路を起動または停止する起動／停
止手段とを備えるようにしたので、タービン発電機の軸
ねじれ共振現象が発生しない系統条件では、系統および
直流送電システムの点弧角制御に影響を与えないように
することができ、また軸ねじれ共振現象が発生する系統
条件では、軸ねじれ共振現象の振動発散を的確に抑制す
ることが可能でしかも新たに交流電圧および周波数の検
出器を設置する必要がない交直変換器の制御装置が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に係わる交直変換器の制御装
置の第１の実施形態を示すブロック図。

【図２】本発明の請求項２に係わる交直変換器の制御装
置の第２の実施形態を示すブロック図。

【図３】本発明の第１の実施形態に係わる交直変換器の
制御装置の第１の実施例を示すブロック図。

【図４】同第１の実施例の交直変換器の制御装置におけ
る軸ねじれ振動成分の波形からピーク値を検出する方法
を説明するための図。

【図５】本発明の第２の実施形態に係わる交直変換器の
制御装置の第２の実施例を示すブロック図。

【図６】同第２の実施例の交直変換器の制御装置におけ
る軸ねじれ振動成分の波形から振幅値を検出する方法を
説明するための図。

【図７】同第２の実施例の交直変換器の制御装置におけ
る起動信号演算手段の起動信号および停止信号演算手段
の停止信号の出力タイミングをそれぞれ説明するための
図。

【図８】従来の交直変換器の制御装置の構成例を示すブ
ロック図。

【符号の説明】

１…交流母線、 ２…変換器用変圧器、 ３…交直変換器、 ４…直流リアクトル、 ５…直流電流検出器、 ６…直流電圧検出回路、 ７…点弧角制御装置、 ８…加算器、 ９…パルス発生回路、 １０…点弧パルス、 １１…交流電圧検出器、 １２…周波数検出器、 １３…ＳＳＲ抑制制御回路、 １４…フィルタ群、 １５…調相用変圧器、 １６…コンデンサ群、 １７…しゃ断器、 １８…しゃ断器、 １９…送電線、 ２０…送電線、 ２１…昇圧変圧器、 ２２…発電機、 ２３…低圧タービン、 ２４…高圧タービン、 ２５…タービン軸、 ３０…タービン発電機、 ３１…起動／停止手段、 ３２…起動信号演算手段、 ３２１…ピーク値連続上昇比較部、 ３２２…信号比較部、 ３３…停止信号演算手段、 ３３１…ピーク値連続下降比較部、 ３３２…起動信号ホールド回路、 ３３３…論理積回路、 ３３４…時間設定器、 ３３５…信号比較部、 ３３６…タイムカウンタ部、 ３４…軸ねじれ振動成分検出手段、 ３４０２…バンドパスフィルタ、 ３４０３…振動成分ピーク値検出部、 ３４０４…振動成分振幅値検出部、 ３５１，３５２…しきい値設定器、 ５０…電力系統Ａ、 ５１…電力系統Ｂ、 Ｓ１…スイッチ。

フロントページの続き (71)出願人 000005108 株式会社日立製作所 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 (71)出願人 000003078 株式会社東芝 東京都港区芝浦一丁目１番１号 (72)発明者 東 正樹 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 植原 宣和 香川県高松市丸の内２番５号 四国電力株 式会社内 (72)発明者 加藤 和男 東京都中央区銀座６丁目15番１号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 世古口 雅宏 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 後藤 益雄 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 田能村 顕一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 荒井 純一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G066 AD14 CA04 5H007 AA05 AA17 BB02 CA03 CB04 CB05 CC32 DA03 DA06 DB01 DC04 DC05 GA01 GA08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの電力系統を直流回路を
   介して連系する非同期連系システム、周波数変換システ
   ムを含む直流送電システムに適用される交直変換器の制
   御装置において、 変換所近傍の電気量を検出して、タービン発電機の軸ね
   じれ振動成分を抽出する軸ねじれ振動成分抽出手段と、 前記軸ねじれ振動成分抽出手段により抽出された軸ねじ
   れ振動成分から、前記タービン発電機の軸ねじれ共振現
   象を抑制する軸ねじれ共振現象抑制制御回路の起動信号
   を算出し出力する起動信号演算手段と、 前記軸ねじれ振動成分抽出手段により抽出された軸ねじ
   れ振動成分から、前記軸ねじれ共振現象抑制制御回路の
   停止信号を算出し出力する停止信号演算手段と、 前記起動信号演算手段からの起動信号または前記停止信
   号演算手段からの停止信号を受けて、前記軸ねじれ共振
   現象抑制制御回路を起動または停止する起動／停止手段
   と、 を備えて成ることを特徴とする交直変換器の制御装置。
2. 【請求項２】 少なくとも一つの電力系統を直流回路を
   介して連系する非同期連系システム、周波数変換システ
   ムを含む直流送電システムに適用される交直変換器の制
   御装置において、 交直変換器用変圧器の一次側母線周波数を検出して、タ
   ービン発電機の軸ねじれ振動成分を抽出する軸ねじれ振
   動成分抽出手段と、 前記軸ねじれ振動成分抽出手段により抽出された軸ねじ
   れ振動成分とあらかじめ設定されたしきい値とを比較
   し、当該軸ねじれ振動成分の振幅がしきい値を越えた場
   合に、前記タービン発電機の軸ねじれ共振現象を抑制す
   る軸ねじれ共振現象抑制制御回路の起動信号を出力する
   起動信号演算手段と、 前記軸ねじれ振動成分抽出手段により抽出された軸ねじ
   れ振動成分の振幅とあらかじめ設定されたしきい値とを
   比較し、当該軸ねじれ振動成分の振幅が連続してしきい
   値よりも下回った場合に、前記軸ねじれ共振現象抑制制
   御回路の停止信号を出力する停止信号演算手段と、 前記起動信号演算手段からの起動信号または前記停止信
   号演算手段からの停止信号を入力して、前記軸ねじれ共
   振現象抑制制御回路を起動または停止する起動／停止手
   段と、 を備えて成ることを特徴とする交直変換器の制御装置。