JP2007288847A - 発電機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有効電力と無効電力とを協調制御することにより電圧調整幅を拡大できるようにして、電圧変動に起因する発電機のトリップを抑制できる発電機制御装置を提供する。
【解決手段】発電機１の系統４への出力電圧を電圧変換器１３で、有効電力および無効電力を電力算出手段１１，１２でそれぞれ算出し、これらの出力電圧、有効電力および無効電力、ならびに予め規定された発電機１の運転可能範囲に基づいて、有効電力に対応する無効電力が運転可能範囲を越えるか否かを判定し、無効電力が運転可能範囲を越える場合には発電機１のタービン出力を低下させてこれに応じて無効電力調整範囲を拡大するＰＱ制御器１６を備えており、このＰＱ制御器１６により拡大された無効電力調整範囲に伴って拡大された電圧調整幅の下で、自動電圧調整器７によって電圧調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電機の出力を制御する発電機制御装置に関し、特には発電機の電圧や力率を調整するために、有効電力（Ｐ）を制限して無効電力（Ｑ）を制御する技術に関する。

一般に、発電機においては、ガバナ（調速機）によりガイドベーンの開度を調整することでタービン出力（有効電力）が制御される。また、自動電圧調整器（ＡＶＲ）で発電機の界磁巻線に供給する界磁電流を調整することにより、発電機の出力電圧が制御される。

このような発電機においては、図１１における有効電力Ｐと無効電力Ｑとの関係を示すＰ−Ｑ特性図において、発電機を構成するコア、固定子コイル、界磁巻線といった各部の温度限界（符号Ｆ１で示す曲線）が規定されており、発電機はこの温度限界の範囲内で運転される。さらに、この温度限界の範囲内において系統を安定に保つ上で、最小励磁限界（以下、ＭＥＬという）（符号Ｆ２で示す曲線）が規定されており、したがって、発電機は、実質的には温度限界（曲線Ｆ１）およびＭＥＬ（曲線Ｆ２）の双方で囲まれた運転可能範囲内で運転する必要がある。

そして、有効電力（例えば定格値）Ｐ０は、発電機のタービン出力によって決定され、そのタービン出力に応じて上記運転可能範囲により無効電力の調整範囲Ａ’−Ａが決定され、この調整範囲Ａ’−Ａ内で無効電力の調整が行われる。すなわち、従来は有効電力Ｐ０は常に固定された値であり、これに対応する無効電力が調整範囲Ａ’−Ａ内に常に収まるように、自動電圧調整器によって発電機の界磁電流を調整することで発電機の出力電圧を制御している（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１４４６６号公報

ところで、系統の事故等によって負荷変動が生じた場合や、新たに負荷が追加されたような場合、これらの原因によって発電機側におい電圧変動が発生するのを抑制するため、自動電圧調整器によって発電機に対する界磁電流が調整される。

一方、図１１に示したように、従来は、定格値Ｐ０に固定された有効電力に対応する無効電力の調整範囲Ａ’−Ａ内に常に収まるように発電機の出力制御を行っている。このため、上記のような電圧変動が生じた場合、無効電力の調整範囲Ａ’−Ａの制限によって自動電圧調整器の電圧調整幅が限定されてしまい、電圧変動を十分に抑制できなくなる事態が生じる。

そして、所定値以上の電圧変動が生じると、発電機が系統からトリップされて系統への電力供給が遮断されるなどの不具合を生じる。また、系統には電圧変動の影響を低減するために、電圧調整装置や負荷を系統から遮断する遮断器等を別途追加する必要が生じるなどして余分なコストアップを招来する。

また、発電機によって受電点の力率制御が実施されているが、この場合も無効電力Ｑの出力は有効電力Ｐに依存しているため、力率調整範囲に限界がある。このため、従来は力率改善用のコンデンサ等を設けて力率調整を別途行う必要があり、同様に余分なコストがかかるという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、有効電力と無効電力とを協調制御することにより、電圧調整幅や力率調整幅を拡大し、これによって、電圧変動に起因する発電機のトリップを抑制し、また、系統に電圧や力率を調整するための余分な機器を設けるのを省略できてシステムのコストダウンを図ることが可能な発電機制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の発電機制御装置では、発電機の系統への出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、上記発電機の系統への出力電流を検出する出力電流検出手段と、上記両検出手段の検出出力に基づいて有効電力および無効電力をそれぞれ算出する電力算出手段とを備えるとともに、上記出力電圧検出手段と電力算出手段とで得られた出力電圧、有効電力および無効電力、ならびに予め規定された発電機の運転可能範囲に基づいて、上記有効電力に対応する無効電力が運転可能範囲を越えるか否かを判定し、当該無効電力が運転可能範囲を越える場合には、上記発電機のタービン出力を低下させてこれに応じて無効電力調整範囲を拡大するＰＱ制御器を含み、このＰＱ制御器により拡大された無効電力調整範囲に伴って電圧調整幅を拡大することを特徴としている。

なお、発電機による受電点の力率制御を行う場合には、無効電力が運転可能範囲を越える場合には、ＰＱ制御器によって上記発電機のタービン出力を低下させてこれに応じて無効電力調整範囲を拡大し、このＰＱ制御器により拡大された無効電力調整範囲に伴って力率調整幅を拡大する構成とすることもできる。

本発明によれば、有効電力を従来のように固定したものとせず、有効電力と無効電力とを協調制御することにより、必要に応じて電圧調整範囲を拡大できるようにしているので、この拡大された電圧調整幅の下で、発電機の電圧変動を有効に抑制することができる。このため電圧変動に起因した発電機のトリップの発生を抑制でき、また、系統に電圧を調整するための余分な機器を設ける必要がなくなるため、コストダウンを図ることが可能となる。また、同様に力率についても力率圧調整範囲を拡大できるため、系統に力率調整を行うための余分な機器を設ける必要がなく、コストダウンを図ることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における発電機制御装置の全体を示す構成図である。

この実施の形態１において、発電機１は遮断器２、および変圧器３を介して系統４に接続されている。また、発電機１と系統４との間には、発電機１の系統４への出力電圧を検出する第１ＰＴ５ａと、発電機１の系統４への出力電流を検出する第１ＣＴ６ｂとが設けられ、両者ＰＴ５ａ，ＣＴ６ａの検出信号が自動電圧調整器（ＡＶＲ）７に取り込まれるようになっている。

また、発電機１はタービン８に機械的に接続されており、このタービン８の回転数はガバナ（調速機）により制御され、これにより発電機１の出力（有効電力）は、このタービン８の機械的出力よって決定される。

また、発電機１の出力電圧は、自動電圧調整器７で発電機１に供給する界磁電流を調整することにより制御される。すなわち、励磁機７ａに供給される直流電流を発生させるためのサイリスタ７ｂの点弧角を制御して発電機１の界磁電流を調整することにより発電機１の出力電圧が制御され、これに伴う電機子反作用により、発電機１の無効電力が調整される。

また、この実施の形態１では、有効電力と無効電力とを検出して電圧制御を行う必要があるため、発電機１と系統４との間には、発電機１の出力電圧を検出する第２ＰＴ５ｂ、発電機１の出力電流を検出する第２ＣＴ６ｂ、両者ＰＴ５ｂ，ＣＴ６ｂの検出出力に基づいて有効電力を算出する電力変換器１１１１、両者ＰＴ５ｂ，ＣＴ６ｂの検出出力に基づいて無効電力を算出する無効電力変換器１２、第２ＰＴ５ｂの検出出力を電圧変換する電圧変換器１３が設けられている。なお、符号１５は遮断器２を動作させる保護リレーである。

また、この実施の形態１では、電力変換器１１で得られる有効電力、無効電力変換器１２で得られる無効電力、電圧変換器１３で得られる発電機１の出力電圧、ならびに発電機１の運転可能範囲（曲線Ｆ１，Ｆ２）に基づいて、有効電力と無効電力とを協調制御することによって、無効電力調整範囲を拡大するＰＱ制御器１６が設けられている。なお、上記の発電機１の運転可能範囲（曲線Ｆ１，Ｆ２）のデータや、後述のタービン出力（有効電力）を変更するための係数Ｘ，Ｙ，Ｚや、電圧制御範囲を規定する上限値Ｖｓ１および下限値Ｖｓ２は、予めＰＱ制御器１６に登録されている。

そして、第２ＰＴ５ｂと電圧変換器１３とが特許請求の範囲の出力電圧検出手段に対応し、また第２ＣＴ６ｂが特許請求の範囲の出力電流検出手段に対応し、また、電力変換器１１と無効電力変換器１２とが特許請求の範囲の電力算出手段に対応している。

ここで、発電機１の出力電圧をＶ、有効電力をＰ、有効電流をＩｐ、無効電力をＱ、無効電流をＩｑ、発電機１から系統４を含む抵抗成分とインダクタンス成分をそれぞれＲ，Ｌとすると、これらには次の関係がある。

上記の（４）式から分かるように、Ｌ成分はＲ成分の５０倍程度で、非常に大きいため、（１）式の関係から、発電機１の出力電圧Ｖを決定する要因として無効電力Ｑの影響が大きい。このことから、無効電力Ｑを制御（換言すれば無効電流Ｉｑを制御）することによって、発電機１の出力電圧Ｖの制御を行うことができる。

次に、上記構成を備えた発電機制御装置の動作について、図２に示すフローチャート、図３に示すＰ−Ｑ特性図、および図４に示す発電機１の出力電圧Ｖのタイムチャートを参照して説明する。なお、符号Ｓは各処理ステップを意味する。

発電機１から系統４に供給される有効電力Ｐは、第２ＰＴ５ｂおよび第２ＣＴ６ｂの検出出力に基づいて電力変換器１１により算出されてＰＱ制御器１６に取り込まれる。また、遅れ無効電力＋Ｑあるいは進み無効電力−Ｑは、第２ＰＴ５ｂおよび第２ＣＴ６ｂの検出出力に基づいて無効電力変換器１２により算出されてＰＱ制御器１６に取り込まれる。さらに、発電機１の出力電圧Ｖは、第２ＰＴ５ｂおよび電圧変換器１３により検出されてＰＱ制御器１６に取り込まれる。

ここで、発電機１のタービン出力（有効電力）Ｐｊが定格値Ｐ０の下で運転中（Ｓ１）、系統４側の電圧が安定している場合、図３に示すように、無効電力は有効電力Ｐ０に対応した調整範囲Ａ’−Ａ内で調整される。

一方、発電機１のタービン出力（有効電力）が定格値Ｐ０の下で運転中に、系統４の事故や負荷の追加等によって系統４側の電圧変動が発生し、無効電力が調整範囲Ａ’−Ａ内に制限されることによって、ＰＱ制御器１６が電圧変換器１３で検出される発電機１の出力電圧Ｖが予め設定されている電圧調整幅を越えたと判断した場合、すなわち、Ｖ０を定格電圧、ΔＶ１，ΔＶを変動幅、Ｖｓ１（＝Ｖ０−ΔＶ１）を電圧調整幅の上限値、Ｖｓ２（＝Ｖ０−ΔＶ２）を電圧調整幅の上限値としたとき、Ｖ＞Ｖｓ１、あるいはＶ＜Ｖｓ２になったと判断した場合（Ｓ２）、ＰＱ制御器１６は、タービン出力（有効電力）ＰｊをＰｊ＝Ｘ・Ｐ０（ただし、０＜Ｘ＜１）に変更し、このタービン出力制御指令をガバナ９に出力する。これにより、有効電力は図３のＰ１（＝Ｘ・Ｐ０）に変更される（Ｓ３）。

そして、タービン出力（有効電力）ＰｊがＰ１に変更されることによって無効電力調整範囲は、図３に示すようにＢ’−Ｂの範囲に拡大されるので、これに伴って自動電圧調整器７で調整可能な界磁電流範囲が増加する。つまり、無効電力の調整範囲がＢ’−Ｂと拡大するのに伴って発電機１の出力電圧の調整幅が拡大するので、自動電圧調整器７は、その拡大した電圧調整幅内で発電機１の出力電圧を調整する。このため、図４に示すように、出力電圧は設定値Ｖｓ１およびＶｓ２の範囲内で制御することができる。

なお、有効電力は基本的に大きいことが望ましいので、図３に示す有効電力Ｐ１の下で運転中、無効電力が先の無効電力調整範囲Ａ’−Ａ内に収まっている場合には（Ｓ４）、Ｓ１に戻って有効電力の運転点をＰ１からＰ０に戻す。

さらに、有効電力をＰ１に設定しても、発電機１の出力電圧Ｖが電圧調整幅を越えている場合、すなわち、Ｖ＞Ｖｓ１、あるいはＶ＜Ｖｓ２になったと判断した場合（Ｓ５）
ＰＱ制御器１６は、タービン出力（有効電力）ＰｊをＰｊ＝Ｙ・Ｐ０（ただし、０＜Ｙ＜Ｘ）に変更し、このタービン出力制御指令をガバナに出力する。これにより、有効電力は図３のＰ２（＝Ｙ・Ｐ０）に変更される（Ｓ６）。

そして、タービン出力（有効電力）ＰｊがＰ２に変更されることによって無効電力の調整範囲は、図３に示すようにＣ’−Ｃの範囲に拡大されるので、これに伴って自動電圧調整器７で調整可能な界磁電流範囲が増加する。つまり、無効電力の調整範囲がＣ’−Ｃと拡大するのに伴って発電機１の出力電圧の調整幅が拡大するので、自動電圧調整器７は、図４に示すように、発電機１の出力電圧を設定値Ｖｓ１およびＶｓ２の範囲内で制御することができる。

なお、有効電力は基本的に大きいことが望ましいので、図３に示す有効電力Ｐ２の下で運転中、無効電力が先の調整範囲Ｂ’−Ｂ内に収まっている場合には（Ｓ７）、Ｓ３に戻って有効電力の運転点をＰ２からＰ１（＝Ｘ・Ｐ０）に戻す。

さらに、有効電力をＰ２に設定しても、発電機１の出力電圧Ｖが電圧調整幅を越えている場合、すなわち、Ｖ＞Ｖｓ１、あるいはＶ＜Ｖｓ２になったと判断した場合（Ｓ８）
ＰＱ制御器１６は、タービン出力（有効電力）ＰｊをＰｊ＝Ｚ・Ｐ０（ただし、０≦Ｚ＜Ｙ）に変更し、このタービン出力制御指令をガバナに出力する。これにより、有効電力は図３のＰ３（＝Ｚ・Ｐ０）に変更される（Ｓ９）。ここでは、Ｚ＝０として無効電力調整範囲を最大にする。

このように、この実施の形態１では、有効電力を従来のように固定したものとせず、有効電力と無効電力とを協調制御することにより、必要に応じて電圧調整幅を拡大できるようにしているので、この拡大された電圧調整幅の下で、発電機１の電圧変動を設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２の範囲内に有効に制限することができる。このため、電圧変動に起因した発電機１のトリップの発生を抑制でき、また、系統４に電圧を調整するための余分な機器を設ける必要がなくなるため、コストダウンを図ることが可能となる。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、ＰＱ制御器１６にタービン出力（有効電力）を変更するための係数Ｘ，Ｙ，Ｚを予め登録しておき、有効電力をＰｊに設定したときに発電機１の出力電圧Ｖが設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２を越えている場合には、各係数Ｘ，Ｙ，Ｚを用いてタービン出力（有効電力）Ｐｊが段階的に小さくなるようにしたが、この実施の形態２では、ＰＱ制御器１６は、電圧変換器１３で得られる発電機１の出力電圧Ｖ、およびＭＥＬのデータを用いて、発電機１の出力電圧Ｖが設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２を越えないようにタービン出力（有効電力）Ｐｊを自動的に変更できるようにしたものである。

ここで、前記（２），（３）式から、有効電流Ｉｐ、無効電流Ｉｑはそれぞれ次式で表される。
（２）式よりＩｐ^２＝Ｐ／Ｒ （５）
（３）式よりＩｑ^２＝Ｑ／Ｌ （６）
前記（１）式に（５），(６)式を代入すると、次の関係が導き出せる。
Ｖ^２＝Ｐ・Ｒ・Ｑ・Ｌ （７）
また、ＭＥＬは次式のような直線の式で表される。
Ｑ＝ａ・Ｐ＋ｂ（ただし、ａ，ｂは定数） （８）
したがって、上記の（７），（８）式から、次の関係が得られる。
Ｐ＝（Ｖ^２−ｂ・Ｌ）／（Ｒ＋ａ・Ｌ） （９）

これにより、ＰＱ制御器１６に（９）式の関係式を予め登録しておくことにより、ＰＱ制御器１６は、発電機１に設定された出力電圧Ｖに対するタービン出力（有効電力の最大値）Ｐｊを（９）式に基づいて自動的に決定することができる。

したがって、ＰＱ制御器１６には、上記の発電機１の運転可能範囲を規定する能力曲線（曲線Ｆ１，Ｆ２）のデータや、有効電力を変更するための上記（９）式のデータが予め登録されている。
その他の構成は図１に示した実施の形態１の場合ど同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

次に、この実施の形態２のＰＱ制御器１６の動作について、図５に示すフローチャート、および図６に示すＰ−Ｑ特性図を参照して説明する。

ＰＱ制御器１６には、発電機１のタービン出力（有効電力）の定格値Ｐ０、および電圧設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２が予め設定登録される（Ｓ１，２）。ここで、発電機１のタービン出力（有効電力）が定格値Ｐ０、出力電圧Ｖが設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２以下で運転中に、系統４事故や負荷の追加等によって系統４側の電圧変動が発生し、無効電力が調整範囲Ａ’−Ａ内に制限されることによって、電圧変換器で検出される発電機１の出力電圧Ｖが電圧設定値Ｖｓ１またはＶｓ２を越えたと判断した場合（Ｓ３）、ＰＱ制御器１６は、タービン出力（有効電力）Ｐｊを上記の（９）式に基づいて決定し（Ｓ４）、このタービン出力制御指令をガバナに出力する（Ｓ５）。このとき、無効電力の調整範囲はＡ’−ＡからＪ’−Ｊに拡大され、これに伴って自動電圧調整器７で調整可能な界磁電流範囲が増加する。

つまり、無効電力の調整範囲がＪ’−Ｊと拡大するのに伴って発電機１の出力電圧の調整幅が拡大するので、自動電圧調整器７は、その拡大した電圧調整幅内で発電機１の出力電圧を調整することができる。このため、図４に示すように、出力電圧は設定値Ｖｓ１およびＶｓ２の範囲内で制御される。

このように、この実施の形態２では、ＰＱ制御器１６は、上記の（９）式に基づいて、タービン出力（有効電力）Ｐｊを自動的に変更するので、有効電力Ｐｊが連続量として制御される。このため、発電機１の出力電圧を常に一定に保つことが可能になる。また、このとき、タービン出力（有効電力）Ｐｊは（９）式のように無効電力に常に対応付けられて算出されるため、実施の形態１の場合よりも発電機１から系統４に出力される有効電力量を増加させることができる。その他の作用効果は、実施の形態１の場合と同様である。

実施の形態３．
上記の実施の形態１では、有効電力を段階的に変化することで無効電力の調整範囲を拡大し、この拡大に伴って発電機１の出力電圧の調整幅を拡大することで、電圧変動が設定値Ｖｓ１あるいはＶｓ２以内に収まるようにしたが、発電機１の運転可能範囲（曲線Ｆ１，Ｆ２）によって力率調整範囲が限定される場合があるため、この実施の形態３では、有効電力と無効電力とを協調制御することで、力率の調整幅を拡大できるようにしたものである。

そのため、この実施の形態３では、図１に示した実施の形態１の電圧変換器１３に代えて力率算出手段としての力率変換器１４を設けるとともに、変圧器３の系統連系側に第３ＰＴ５ｃを設け、力率変換器１４で第３ＰＴ５ｃと第２ＣＴ６ｂの検出出力に基づいて力率が得られるようにしている。なお、力率変換器１４は、電力変換器１１で得られる有効電力と無効電力変換器１２で得られる無効電力とを取り込んで両者から力率が得られるようにすることも可能である。

また、ＰＱ制御器１６は、電力変換器１１で得られる有効電力、無効電力変換器１２で得られる無効電力、力率変換器１４で得られる力率、ならびに発電機１の運転可能範囲（曲線Ｆ１，Ｆ２）に基づいて、有効電力と無効電力とを協調制御することによって、無効電力調整範囲を拡大するものであり、上記の発電機１の運転可能範囲（曲線Ｆ１，Ｆ２）のデータや、有効電力を変更するための係数Ｘ，Ｙ，Ｚや、力率制御範囲を規定する上限値ｃｏｓφｓ１や下限値ｃｏｓφｓ２は、予めＰＱ制御器１６に登録されている。
その他の構成は実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

図８は本発明の実施の形態３における発電機制御装置の動作説明に供するフローチャート、図９はＰＱ制御による発電機１の力率変化を示すタイムチャートである。

上記の実施の形態１では、発電機１のタービン出力（有効電力）が定格値Ｐ０の下で運転中に、系統４側の電圧変動が発生して、ＰＱ制御器１６が電圧変換器で検出される発電機１の出力電圧Ｖが電圧設定値Ｖｓ１，Ｖｓ２を越える（Ｖ＞Ｖｓ１、あるいはＶ＜Ｖｓ２）と判断したとき、ＰＱ制御器１６は、タービン出力（有効電力）Ｐｊを段階的に変化させたが、この実施の形態３では、力率変換器１４で検出される発電機１の力率が力率設定値ｃｏｓφｓ１，ｃｏｓφｓ２を越える（ｃｏｓφ＞ｃｏｓφｓ１、あるいはｃｏｓφ＜ｃｏｓφｓ２）と判断した場合、ＰＱ制御器１６はタービン出力（有効電力）Ｐｊを段階的に変化させるようにしている（Ｓ３，Ｓ６，Ｓ９）。その他の処理内容は実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

このように、この実施の形態３では、有効電力を従来のように固定したものとせず、有効電力と無効電力とを協調制御することにより、必要に応じて力率調整幅を拡大できるようにしているので、この拡大された力率調整幅の下で、拡大発電機１の力率変動を設定値ｃｏｓφｓ１，ｃｏｓφｓ２の範囲内に有効に抑制することができる。このため、系統４に力率改善用のコンデンサ等を設けて力率調整を別途行うといったことが不要になり、システムを簡素化することができ、コストダウンを図ることが可能となる。

実施の形態４．
上記の実施の形態３では、ＰＱ制御器１６に有効電力を変更するための係数Ｘ，Ｙ，Ｚの値を予め登録しておき、これらの係数Ｘ，Ｙ，Ｚを用いることでタービン出力（有効電力）Ｐｊを段階的に小さくなるようにしたが、この実施の形態４では、ＰＱ制御器１６は、実施の形態２の場合に類似して、電圧変換器１３で得られる発電機１の出力電圧Ｖ、およびＭＥＬのデータを用いて、発電機１の力率ｃｏｓφが設定値ｃｏｓφｓ１，ｃｏｓφＶｓ２を越えないようにタービン出力（有効電力）Ｐｊを自動的に変更できるようにしたものである。

ここで、系統４の受電点における力率は、次式で表される。

また、無効電力Ｑは次式で表される。
Ｑ＝Ｐ・ｔａｎφ （１１）
また、ＭＥＬの関係式は次式のような直線の式で表される。
Ｑ＝ａ・Ｐ＋ｂ（ただし、ａ，ｂは定数） （１２）
したがって、上記の（１１），（１２）式から、次の関係が得られる。
Ｐ＝ｂ／｛（ｔａｎφ）−ａ｝ （１３）

これにより、ＰＱ制御器１６に（１３）式の関係式を予め登録しておくことにより、ＰＱ制御器１６は、発電機１に設定された力率に対するタービン出力（有効電力の最大値）Ｐｊを（１３）式に基づいて自動的に決定することができる。

したがって、ＰＱ制御器１６には、上記の発電機１の運転可能範囲を規定する能力曲線（曲線Ｆ１，Ｆ２）のデータや、有効電力を変更するための上記（１３）式のデータが予め登録されている。その他の構成は図７に示した実施の形態３の場合と同様である。

また、図１０にはこの実施の形態４の発電機制御装置の動作説明に供するフローチャートを示しているが、その内容は、発電機１の力率設定値がｃｏｓφｓ１，ｃｏｓφｓ２として用いられる以外は、図５に示した実施の形態２の場合の処理と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

このように、この実施の形態４では、ＰＱ制御器１６は、上記の（１３）式に基づいて、タービン出力（有効電力）Ｐｊを自動的に変更するので、有効電力Ｐｊが連続量として制御される。このため、発電機１の力率を常に一定に保つことが可能になる。その他の作用効果は、実施の形態３の場合と同様である。

本発明の実施の形態１における発電機制御装置の全体を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における発電機制御装置の動作説明に供するフローチャートである。 本発明の実施の形態１において、Ｐ−Ｑ特性図におけるタービン出力の動作点の説明図である。 ＰＱ制御による発電機の出力電圧変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態２における発電機制御装置の動作説明に供するフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、Ｐ−Ｑ特性図におけるタービン出力の動作点の説明図である。 本発明の実施の形態３における発電機制御装置の全体を示す構成図である。 本発明の実施の形態３における発電機制御装置の動作説明に供するフローチャートである。 ＰＱ制御による発電機の力率変化を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態４における発電機制御装置の動作説明に供するフローチャートである。 発電機のＰ−Ｑ特性図における運転可能範囲を示す説明図である。

符号の説明

１ 発電機、４ 系統、５ｂ 第２ＰＴ（出力電圧検出手段）、
５ｃ 第３ＰＴ（出力電圧検出手段）、６ｂ 第２ＣＴ（出力電流検出手段）、
７ 自動電圧調整器、９ ガバナ、１１ 電力変換器（有効電力算出手段）、
１２ 無効電力変換器（無効電力算出手段）、１３ 電圧変換器（出力電圧検出手段）、１４ 力率変換器（力率算出手段）、１６ ＰＱ制御器。

Claims (4)

1. 発電機の系統への出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、上記発電機の系統への出力電流を検出する出力電流検出手段と、上記両検出手段の検出出力に基づいて有効電力および無効電力をそれぞれ算出する電力算出手段とを備えるとともに、上記出力電圧検出手段と電力算出手段とで得られた出力電圧、有効電力および無効電力、ならびに予め規定された発電機の運転可能範囲に基づいて、上記有効電力に対応する無効電力が運転可能範囲を越えるか否かを判定し、当該無効電力が運転可能範囲を越える場合には、上記発電機のタービン出力を低下させてこれに応じて無効電力調整範囲を拡大するＰＱ制御器を含み、このＰＱ制御器により拡大された無効電力調整範囲に伴って電圧調整幅を拡大することを特徴とする発電機制御装置。
2. 上記ＰＱ制御器は、上記出力電圧検出手段で検出された発電機の出力電圧、および上記運転可能範囲を規定する発電機の最小励磁限界（ＭＥＬ）に基づいて発電機のタービン出力を決定するものであり、この決定されたタービン出力に応じて無効電力調整範囲が拡大されることを特徴とする請求項１記載の発電機制御装置。
3. 発電機の系統への出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、上記発電機の系統への出力電流を検出する出力電流検出手段と、上記両検出手段の検出出力に基づいて有効電力および無効電力をそれぞれ算出する電力算出手段と、上記両検出手段の検出出力または上記電力算出手段の算出結果に基づいて力率を算出する力率算出手段とを備えるとともに、上記電力算出手段と力率算出手段とで得られた有効電力、無効電力、力率、ならびに予め規定された発電機の運転可能範囲に基づいて、上記有効電力に対応する無効電力が運転可能範囲を越えるか否かを判定し、当該無効電力が運転可能範囲を越える場合には、上記発電機のタービン出力を低下させてこれに応じて無効電力調整範囲を拡大するＰＱ制御器を含み、このＰＱ制御器により拡大された無効電力調整範囲に伴って力率調整幅を拡大することを特徴とする発電機制御装置。
4. 上記ＰＱ制御器は、上記力率算出手段で得られた力率、および上記運転可能範囲を規定する発電機の最小励磁限界（ＭＥＬ）に基づいて発電機のタービン出力を決定するものであり、この決定されたタービン出力に応じて無効電力調整範囲が拡大されることを特徴とする請求項３記載の発電機制御装置。

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