JP2010193535A - Apparatus for stabilizing non-linear system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非線形系統安定化装置に係り、特に電力系統の故障発生などによる過渡安定度問題,電圧変動問題を対象とし、系統安定度を維持しかつ電圧変動量を設定値内に維持するための無効電力補償を行う非線形系統安定化装置に関する。 The present invention relates to a non-linear system stabilization device, and particularly to transient stability problems and voltage fluctuation problems caused by the occurrence of power system failures, etc., in order to maintain system stability and maintain the voltage fluctuation amount within a set value. The present invention relates to a non-linear system stabilization device that performs reactive power compensation.
最近、電源立地難のため、電源は遠隔地に設置する傾向が顕著になってきており、これに伴い、電力系統も長距離送電線による大容量送電の傾向となっている。このような動向に対し、安定度を向上するために、電力動揺抑制機能を付加した無効電力補償装置を設置する例が見られる。この他、電力規制緩和の環境のもとで分散電源が大量に導入され、既存の送電設備に予期し得ない潮流状態が発生し、熱容量限界まで有効に利用されることもあり得る。このため、無効電力補償装置のような機器は送電能力を増強するために計画されるが、この機器は非線形な運転領域でも使用される可能性が高くなっている。 Recently, due to the difficulty in locating power sources, the tendency to install power sources in remote locations has become prominent, and along with this, the power system is also trending toward large-capacity power transmission over long-distance transmission lines. In order to improve the stability against such a trend, there is an example in which a reactive power compensator to which a power fluctuation suppression function is added is installed. In addition, a large amount of distributed power sources are introduced in an environment where power regulations are relaxed, and an unpredictable power flow state may occur in existing power transmission facilities, which may be effectively used up to the heat capacity limit. For this reason, a device such as a reactive power compensator is planned to enhance the power transmission capability, but this device is likely to be used even in a non-linear operating region.
従来の電力系統では、それ自体の非線形性に対してある運転点での線形近似の制御が行われている。一方、制御理論の分野では、微分幾何学論に基づく「厳密な線形化手法」という非線形制御理論が構築されてきた。このような状況を踏まえて、対象の非線形性を考慮した非線形制御システムの構成法が開発されている。 In a conventional power system, linear approximation is controlled at a certain operating point with respect to its own nonlinearity. On the other hand, in the field of control theory, nonlinear control theory called “strict linearization method” based on differential geometry theory has been constructed. Based on such a situation, a configuration method of a nonlinear control system in consideration of the nonlinearity of the object has been developed.
「厳密な線形化手法」は、従来の近似手法と異なり、対象のモデルに対して、状態量の非線形写像と非線形フィードバックの適用により対象を等価的に線形系に変換する手法である。しかし、電力系統モデルを非線形微分方程式で表現したまま、直接制御系を構築するという手法を採用すると、モデルを多数の状態変数で表記する必要があるという問題がある。このため、非線形制御では電力系統を構成する送電線運用情報や発電機内部パラメータ情報等の遠隔地の状態量を計測し、制御入力とする必要がある。 The “strict linearization method” is a method in which a target is equivalently converted into a linear system by applying a nonlinear mapping of state quantities and nonlinear feedback to the target model, unlike the conventional approximation method. However, if a method of directly constructing a control system while expressing a power system model with a nonlinear differential equation is used, there is a problem that the model needs to be expressed with a large number of state variables. For this reason, in non-linear control, it is necessary to measure remote state quantities such as transmission line operation information and generator internal parameter information constituting the power system and use them as control inputs.
電力システムは典型的な非線形システムであるので、非線形制御理論を使用して、無効電力補償装置のための補助制御装置を設計することは合理的であると考えられる。無効電力補償装置へ適用した非線形制御の設計や電力系統安定化のための補助制御装置の適用効果については、〔非特許文献1〕や〔非特許文献2〕で発表されている。 Since the power system is a typical nonlinear system, it is considered reasonable to design an auxiliary controller for the reactive power compensator using nonlinear control theory. [Non-patent Document 1] and [Non-Patent Document 2] have published the effects of application of an auxiliary control device for nonlinear power control and power system stabilization applied to a reactive power compensator.
近年、同期計測技術が電力系統の分野でも導入されつつあり、遠隔多地点の高精度な位相角情報等を容易に利用可能となっている。そこで、〔非特許文献1〕や〔非特許文献2〕では遠隔地点の情報が入手できるものとして、自励式無効電力補償装置(STATCOM)の非線形制御による系統安定度向上の可能性を定量的に評価している。 In recent years, synchronous measurement technology is being introduced also in the field of electric power systems, and high-precision phase angle information and the like at remote multipoints can be easily used. Therefore, in [Non-patent Document 1] and [Non-Patent Document 2], information on remote points can be obtained, and the possibility of improving system stability by nonlinear control of the self-excited reactive power compensator (STATCOM) is quantitatively evaluated. Evaluating.
電力系統モデルを非線形微分方程式で表現したまま、直接制御系を構築するという手法を採用すると、モデルを多数の状態変数で表記する必要があるという問題がある。このため、〔非特許文献1〕や〔非特許文献2〕に記載の従来の技術では、非線形制御では電力系統を構成する発電機内部電圧,位相角や周波数等の遠隔地の状態量を計測し、制御入力とする必要がある。 If a method of directly constructing a control system while expressing a power system model with a nonlinear differential equation is employed, there is a problem that the model needs to be expressed with a large number of state variables. For this reason, in the conventional techniques described in [Non-Patent Document 1] and [Non-Patent Document 2], in the non-linear control, the state quantity of the remote place such as the generator internal voltage, phase angle and frequency constituting the power system is measured However, it is necessary to use the control input.
一方、無効電力補償装置は、電源系統の中間点変電所に設置されるのが一般的であり、発電所等の系統情報は通信回線を経由して入手する必要がある。通信回線を設置するには費用の問題の他に通信回線の信頼性確保の課題がある。 On the other hand, the reactive power compensator is generally installed at a midpoint substation of a power supply system, and system information such as a power plant needs to be obtained via a communication line. In addition to the cost problem, installing communication lines has a problem of ensuring the reliability of communication lines.
また、電力系統の系統構成変更,故障除去による送電線開放や発電機出力の変化などにより系統安定化のための制御ゲインの最適値が変化する。このような運転条件の変化に対しても、最適な安定化制御系ゲインを迅速かつ容易に自動的に再設定できることが求められている。 In addition, the optimum value of the control gain for system stabilization changes due to the change in the system configuration of the power system, the opening of the transmission line due to failure removal, and the change in the generator output. It is required that the optimum stabilization control system gain can be automatically and quickly reset even in response to such changes in operating conditions.
本発明の目的は、無効電力補償装置の設備容量を必要最小限にでき、安定化制御により電力動揺を迅速かつ正確に収束させることができる非線形系統安定化装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nonlinear system stabilization device that can minimize the installation capacity of a reactive power compensator and can quickly and accurately converge power fluctuations through stabilization control.
本発明の他の目的は、変電所で入手できる情報により発電機内部位相角が推定でき、発電機位相角変動が大きくなり発電機有効電力の変動が非線形領域に入っても、最適な制御ゲインを出力し電力動揺を抑制できる非線形系統安定化装置を提供することにある。 Another object of the present invention is that the generator internal phase angle can be estimated from information available at the substation, and even if the generator phase angle fluctuation increases and the fluctuation of the generator active power enters the nonlinear region, the optimum control gain is obtained. Is to provide a nonlinear system stabilizing device that can suppress power fluctuation.
本発明の非線形系統安定化装置は、無効電力補償装置を設置した変電所で入手可能な情報を用いて、対象発電機内部電圧,位相角や周波数等を推定して、非線形制御の入力信号に使用する。 The nonlinear system stabilization device of the present invention estimates the internal voltage, phase angle, frequency, etc. of the target generator using information available at the substation where the reactive power compensator is installed, and uses it as an input signal for nonlinear control. use.
また、電力系統の系統構成変更,故障除去による送電線開放や発電機出力の変化などに対しては、発電機有効電力推定値,発電機内部電圧推定値,発電機内部位相角推定値,発電機周波数推定値や送電線リアクタンス推定値を入力しているので、系統変化に対応した最適制御ゲインが確保できる。 In addition, for changes in the system configuration of the power system, changes in the output of the transmission line and generator output due to fault removal, the generator active power estimate, the generator internal voltage estimate, the generator internal phase angle estimate, Since the machine frequency estimated value and the transmission line reactance estimated value are input, the optimum control gain corresponding to the system change can be secured.
本発明は、電力系統に無効電力を供給する無効電力補償装置において、制御装置が電力系統の電圧維持とは別に、発電機有効電力出力推定値,発電機内部電圧推定値,発電機内部位相角推定値,発電機周波数推定値,系統電圧推定値及び系統リアクタンス推定値に基づいて制御量を演算し、演算された制御量により電力動揺を抑制するために補償用無効電力出力回路の制御ゲイン調整部を備えている。 The present invention relates to a reactive power compensator for supplying reactive power to an electric power system, wherein the control device separately generates a generator active power output estimated value, a generator internal voltage estimated value, a generator internal phase angle separately from maintaining the voltage of the power system. Calculate the control amount based on the estimated value, generator frequency estimated value, system voltage estimated value, and system reactance estimated value, and adjust the control gain of the reactive power output circuit for compensation in order to suppress power fluctuations by the calculated controlled variable Department.
また、非線形な電力系統を微分幾何学に基づく入力変換,ダイナミック線形化フィードバック及び座標変換により厳密線形化して、線形コントローラのゲインを最適化することにより、電力動揺を抑制するために補償用無効電力出力回路の制御ゲイン調整部を備えている。 In addition, the nonlinear power system is rigorously linearized by input transformation based on differential geometry, dynamic linearization feedback, and coordinate transformation, and the gain of the linear controller is optimized to compensate for the reactive power for compensation. A control gain adjustment unit of the output circuit is provided.
また、発電機内部位相角を用いる代わりに、変電所母線電圧変動,発電機内部電圧推定値,系統電圧推定値と系統リアクタンス推定値に基づいて、発電機内部位相角を推定して最適制御量を演算するものである。 Instead of using the generator internal phase angle, the generator internal phase angle is estimated based on the substation bus voltage fluctuation, the generator internal voltage estimate, the grid voltage estimate, and the grid reactance estimate. Is calculated.
また、発電機内部電圧を用いる代わりに、変電所母線電圧と系統リアクタンス推定値と発電機電流推定値に基づいて、発電機内部電圧を推定して最適制御量を演算するものである。 Further, instead of using the generator internal voltage, the generator internal voltage is estimated based on the substation bus voltage, the system reactance estimated value, and the generator current estimated value, and the optimum control amount is calculated.
また、発電機周波数を用いる代わりに変電所母線周波数,発電機内部電圧推定値,系統電圧推定値,系統リアクタンス推定値,発電機内部位相角初期値及び母線位相角初期値に基づいて、発電機周波数を推定して最適制御量を演算するものである。 In addition, instead of using the generator frequency, based on the substation bus frequency, the generator internal voltage estimate, the grid voltage estimate, the grid reactance estimate, the generator internal phase angle initial value, and the bus phase angle initial value, The optimum control amount is calculated by estimating the frequency.
本発明によれば、系統の非線形特性による影響を考慮した制御量が計算されるので、制御量が実系統に即したものとなり、無効電力補償装置の設備容量を必要最小限にでき、安定化制御により電力動揺を迅速かつ正確に収束させることができる。また、電力系統の系統構成変更、故障除去による送電線開放や発電機出力の変化などにより系統安定化のための制御ゲインの最適値が変化しても、最適な安定化制御系ゲインを迅速かつ容易に自動的に再設定できる。 According to the present invention, the control amount is calculated in consideration of the influence of the nonlinear characteristics of the system, so that the control amount conforms to the actual system, and the facility capacity of the reactive power compensator can be minimized and stabilized. The power fluctuation can be converged quickly and accurately by the control. In addition, even if the optimum value of the control gain for system stabilization changes due to changes in the system configuration of the power system, opening of the transmission line due to failure removal, or changes in the generator output, etc. Can be easily reset automatically.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の無効電力補償装置1を適用した電源系統16の全体構成を示している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of a
図1に示すように、発電機6は、発電機母線8,発電機用変圧器9,発電所母線33を介して送電線14に接続されている。送電線14は一般にループ構成,メッシュ構成または放射状構成となっているが、図1では放射状系統の例を示している。発電機6には、発電機母線8の電圧を一定となるように制御するため、発電機母線8の電圧をフィードバックして発電機6を制御する自動電圧制御装置7が設置されている。
As shown in FIG. 1, the
送電線14は、変電所母線10に接続され、変電所母線10は系統側送電線15に接続され系統側変電所母線11を介して本系統12に接続されている。
The
変電所母線10には、負荷用変圧器13を介して負荷5が接続され、補助変圧器4を介して無効電力補償装置1が接続されている。無効電力補償装置1には、電力系統に無効電力を供給して、電力系統の電圧調整を行う無効電力出力回路が具備されている。無効電力補償装置1には電圧制御ブロック3と非線形制御装置2が接続され、電圧制御ブロック3では変電所母線電圧22を入力として、目標値V2refとの偏差を最小とすることにより変電所母線電圧22が目標値となるように制御を行い、非線形制御装置2は電圧制御ブロック3の制御出力39に制御出力40を加えることにより電力動揺抑制制御を実施する。無効電力補償装置1,電圧制御ブロック3及び非線形制御装置2で非線形系統安定化装置を構成している。
A
一般に、電源系統16は、このような発電機6,発電機母線8,発電機用変圧器9,変電所母線10,負荷用変圧器13,負荷5,発電機側送電線14,系統側送電線15によって構成されている。無効電力補償装置1は、この電源系統16を電圧制御や電力動揺抑制制御の対象系統とする。
In general, the
(1)微分幾何学的アプローチによる厳密線形化
まず微分幾何学に基づく厳密線形化について説明する。図2は、無効電力補償装置1を適用した電力システムに対応する等価回路を示している。無効電力補償装置1は、一機無限大母線システムの送電系の中間点に接続されると想定した。このシステムにおいて発電機6の内部状態は数1に示す回転子運動方程式で表される。
(1) Exact linearization by differential geometric approach First, exact linearization based on differential geometry will be described. FIG. 2 shows an equivalent circuit corresponding to a power system to which the
ここで、δは発電機内部相差角(rad)、ωは発電機角速度(rad/s)、2Hは慣性定数(MWs/MVA)、Dは固有ダンピング(p.u.)、Pmは機械トルク(p.u.)、Peは電気トルク(p.u.)である。 Where δ is the generator internal phase difference angle (rad), ω is the generator angular velocity (rad / s), 2H is the inertia constant (MWs / MVA), D is the intrinsic damping (pu), and P m is the machine torque (p.u.), the P e is an electrical torque (p.u.).
送電線と無効電力補償装置1の間の電磁気的な過渡現象の発生する時間領域を無視すると、図2より発電機6の有効電力は数2で表現することができる。
If the time region where the electromagnetic transient between the transmission line and the
ここで、X1は発電機内部電圧から無効電力補償装置1の設置点までのリアクタンスを表しており、発電機,変圧器や送電線のリアクタンスを合計したものである。X2は変電所母線電圧から系統側変電所母線11までのリアクタンスを表している。Eq′は発電機内部電圧、VSは系統電圧、BCは設置点から見た無効電力補償装置1の等価サセプタンスである。
Wherein, X 1 is represents a reactance to the installation point of the generator internal reactive power compensator from
さらに発電機内部電圧Eq′や機械トルクPmを一定と仮定した場合、上記の一機無限大母線システムは数3に示す非線形状態方程式で記述することができる。
Further, assuming that the generator internal voltage E q ′ and the mechanical torque P m are constant, the one-machine infinite bus system described above can be described by the nonlinear equation of state shown in
ここで、δ(t),ω(t)は状態変数で、Bcは制御中間入力である。制御入力を数4のように選ぶと、数3はアフィン非線形形式として数5のように書ける。ここで、X,f(X)は、数6で表すことができる。
Here, δ (t) and ω (t) are state variables, and B c is a control intermediate input. When the control input is selected as shown in
次に厳密線形化について説明する。図3は線形化フィードバックと座標変換による厳密な線形化を用いた制御系をブロック図で表現している。数5で示される非線形システムを座標変換とフィードバックで厳密に線形化することを考える。すなわち数7,数8に示す、新しい出力Zと新しい入力Vを考える。
Next, exact linearization will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a control system using strict linearization by linearization feedback and coordinate transformation. Let us consider linearizing the nonlinear system expressed by
状態方程式数5がフロベニウスの定理を満足すれば、関数h(x)が必ず存在する。このh(x)を用いてシステムを線形化する座標変換とフィードバックは、数9,数10で表される。
If the number of
上式のf(x)に関するh(x)のリー微分の定義は数11で表される。
The definition of the Lie derivative of h (x) with respect to f (x) in the above equation is expressed by
ここで、1/β(x)は入力変換ゲインであり、α(x)/β(x)はダイナミック線形化フィードバックのゲインである。ここでα(x),β(x)は数12,数13で表せる。
Here, 1 / β (x) is an input conversion gain, and α (x) / β (x) is a gain of dynamic linearization feedback. Here, α (x) and β (x) can be expressed by
次に線形コントローラの設計方法について述べる。線形化されたシステムは数14,数15で表現される。
Next, a linear controller design method will be described. The linearized system is expressed by
この線形化されたシステムに対する最適制御則は、数16で表され、最適制御コントローラを設計するため、数12で示される多入力多出力システムに関して、数17で表される評価指標Jを選定した。
The optimal control law for this linearized system is expressed by
評価指標Jを最小にするフィードバック制御入力変数Vは数18により計算できる。
The feedback control input variable V that minimizes the evaluation index J can be calculated by
ここで、Pは数19に示すリカッチ方程式の非負の解である。
Here, P is a non-negative solution of the Riccati equation shown in
重み行列Q,Rを数20ように選定すると、制御入力変数Vは数21で示される。
When the weight matrices Q and R are selected as in
数10および数21から、数5で示す非線形システムの非線形制御入力uは数22で与えられる。
From
数22を数4に代入することにより、数23で示す無効電力補償装置に対する無効電力指令Bcを得る。
By substituting
数1を用いると、数23は数24のように表現できる。
If
数24が無効電力補償装置1に対する非線形制御による無効電力指令Bcを与える。
(2)発電機内部位相角の推定方法
非線形制御の入力信号として必要となる発電機内部位相角を、無効電力補償装置1を設置した変電所内の情報から推定する方法について説明する。
(2) Method for Estimating Generator Internal Phase Angle A method for estimating the generator internal phase angle required as an input signal for nonlinear control from information in the substation in which the
変電所母線10の電圧V2は発電所から変電所までのリアクタンスX1、変電所から系統までのリアクタンスX2を用いると、数25で表せる。
The voltage V 2 of the
数25から母線電圧V2の大きさは数26で表すことができる。
From Equation 25, the magnitude of the bus voltage V 2 can be expressed by
数26から発電機内部の相差角推定値δsは、数27となる。数27から発電機位相角変動を変電所母線10の電圧変動から推定可能である。
From
図4は、無効電力補償装置1の設置変電所の電圧や発電機内部電圧が変動した時の電源系統を表しており、図5は、系統電圧,変電所電圧と発電機内部電圧の関係を表すベクトル図である。図6は、変電所母線10の電圧V2が正弦波状に変動した時に、発電機内部位相角δの時間的な変動を図示したものである。
4 shows the power supply system when the voltage of the substation where the
(3)発電機内部電圧の推定方法
非線形制御の入力信号として必要となる発電機内部電圧を、無効電力補償装置1を設置した変電所内の情報から推定する方法について説明する。
(3) Method for Estimating Generator Internal Voltage A method for estimating the generator internal voltage required as an input signal for nonlinear control from information in the substation where the
図7に示すように、まず無効電力補償装置1を設置した変電所の変電所母線10の電圧V2と発電機6から変電所母線に流入する電流I1を計測する。次に発電機内部電圧から変電所母線までのリアクタンスX1を変電所で得られる送電線の運用情報から求める。
As shown in FIG. 7, first, the voltage V 2 of the
変電所母線10の電圧V2と送電線電流I1及びリアクタンスX1から発電機6の内部電圧Eq′を数28を用いて計算する。これらの関係を表すベクトル図を図8に示す。
The internal voltage E q ′ of the
(4)発電機周波数の推定方法
非線形制御の入力信号として必要となる発電機周波数を、無効電力補償装置1を設置した変電所内の情報から推定する方法について説明する。
(4) Generator frequency estimation method A method of estimating a generator frequency required as an input signal for nonlinear control from information in a substation in which the
図7に示すように発電機から無効電力補償装置1を設置した変電所へ送電線を経由して流れる有効電力潮流をP1とすると、数27で表せる。
As shown in FIG. 7, when the active power flow flowing from the generator to the substation where the
ここで、Eq′は発電機内部電圧、V2は変電所電圧、θGは発電機位相角、θ2は変電所位角、X1は発電機から変電所までのリアクタンス、X2は変電所から系統までのリアクタンスである。 Where E q ′ is the generator internal voltage, V 2 is the substation voltage, θ G is the generator phase angle, θ 2 is the substation position angle, X 1 is the reactance from the generator to the substation, and X 2 is The reactance from the substation to the grid.
電力動揺により位相角θGとθ2がΔθGとΔθ2だけ変化した時、P1の変化分をΔP1とし、位相角θGとθ2の初期値をそれぞれθG0とθ20とすると、数30となり、数30の両辺を微分すると、数31となる。 When the phase angle theta G and theta 2 changes by [Delta] [theta] G and [Delta] [theta] 2 by power fluctuation, and [Delta] P 1 the change in P 1, the initial value of the phase angle theta G and theta 2 to the respective theta G0 theta 20 to the , Equation 30 is obtained, and Equation 31 is obtained by differentiating both sides of Equation 30.
無効電力補償装置1を設置した変電所から系統へ送電線を経由して流れる有効電力潮流をP2とし、位相角θ2とθSがΔθ2とΔθSだけ変化した時、P2の変化分をΔP2とし、位相角θ2とθSの初期値をそれぞれθ20とθS0とすると、数32となる。
When the active power flow that flows from the substation where the
無効電力補償装置1を設置した変電所の負荷が小さい場合には、数31と数32は等しくなり、系統側の容量が大きい場合にはΔfsはほぼ零であるため、発電機周波数の推定値をfGSとすると、数33で表せる。
If the load of the
電力動揺抑制のための制御量を求める例を実施例1と実施例2で説明する。 An example of obtaining a control amount for suppressing power fluctuation will be described in Example 1 and Example 2.
図9は本発明の実施例1である非線形制御装置2の構成図である。本実施例は無効電力補償装置1を電源系統の中間変電所に設置した場合を示している。
FIG. 9 is a configuration diagram of the
図9に示すように、非線形制御装置2は、例えば汎用乃至専用ディジタルコントローラにより構成されるもので、発電機内部位相角推定部17,発電機内部電圧推定部18,発電機周波数推定部19,微分演算部20と制御量演算部21で構成されている。
As shown in FIG. 9, the
発電機内部位相角推定部17では、変電所母線電圧22,系統電圧推定値23,発電機6から変電所母線10までのリアクタンス24,変電所から系統までのリアクタンス25,発電機内部電圧推定値26を用いて、数27に基づいて発電機内部位相角推定値を演算する。
In the generator internal
ここで、系統電圧推定値23は、系統容量は大きいので大きな変動はなく、電圧一定に保つように制御されているので、初期値から変わらないと仮定でき、初期値を用いている。発電機6から変電所母線10までのリアクタンス24は、発電機や変圧器,送電線のリアクタンスは一定なので設計値又は実測値から算定している。変電所に接続される送電線の運用条件(回線数)は検出可能なので、想定リアクタンスに反映することができる。変電所から系統までのリアクタンス25は、発電機から変電所母線までのリアクタンスと同様にして求めることができる。
Here, the system voltage estimated value 23 is controlled so as not to change greatly and to keep the voltage constant because the system capacity is large, and therefore it can be assumed that it does not change from the initial value, and the initial value is used. The
発電機内部電圧推定値26は、(3)発電機内部電圧の推定方法で説明したように、数28により求めることができ、図9に示した発電機内部電圧推定部18の出力を使用する。すなわち、発電機内部電圧推定部18では、変電所母線電圧22,発電機6から変電所母線10への流入電流27,発電機6から変電所母線10までのリアクタンス24を用いて、数28に基づいて発電機内部電圧推定値を演算する。
The generator internal voltage estimated
発電機周波数推定部19では変電所周波数28,発電機内部電圧推定値26,系統電圧推定値23,発電機から変電所までのリアクタンス24,変電所から系統までのリアクタンス25,発電機内部位相角初期値29,変電所母線位相角初期値30及び系統母線位相角初期値31を用いて、数33に基づいて発電機周波数推定値を演算する。微分演算部20では発電機周波数推定値を入力してその微分値を出力する。制御量演算部21では発電機内部位相角推定部17,発電機内部電圧推定部18,発電機周波数推定部19及び微分演算部20の出力を用いて、電力動揺抑制のための制御量を数24に基づいて演算する。
In the generator
図10は本発明の実施例2である非線形制御装置2の構成図である。本実施例は無効電力補償装置1を電源系統の発電所端に設置した場合を示している。
FIG. 10 is a configuration diagram of a
図10に示すように、非線形制御装置2は、例えば、汎用乃至専用ディジタルコントローラにより構成されるもので、機能的に発電機内部位相角推定部17,発電機内部電圧推定部18,微分演算部20と制御量演算部21で構成されている。
As shown in FIG. 10, the
発電所端に設置する場合には発電機周波数は容易に入手できるものとして、発電機周波数推定部は省略している。発電機内部位相角推定部17では発電所母線電圧34,系統電圧推定値23,発電機6から発電所母線33までのリアクタンス35,発電所母線33から系統側変電所母線11までのリアクタンス36,発電機内部電圧推定値26を用いて、数27に基づいて発電機内部位相角推定値41を演算する。
When installed at the end of the power plant, the generator frequency is assumed to be readily available, and the generator frequency estimation unit is omitted. In the generator internal
次に発電機内部電圧推定部18では、発電所母線電圧34,発電機電流38,発電機6から発電所母線33までのリアクタンス35を用いて、数28に基づいて発電機内部電圧推定値を演算する。微分演算部20では発電機周波数32を入力してその微分値を出力する。制御量演算部21では発電機内部位相角推定部17,発電機内部電圧推定部18,発電機周波数32及び微分演算部20の出力37を用いて、電力動揺抑制のための制御量を数24に基づいて演算する。
Next, the generator internal
本発明の実施の形態によれば、系統の非線形特性による影響を考慮した制御量が計算されるので、制御量が実系統に即したものとなり、無効電力補償装置の設備容量を必要最小限にできので、安定化制御により電力動揺を迅速かつ正確に収束させることができる。また、電力系統の系統構成変更,故障除去による送電線開放や発電機出力の変化などにより系統安定化のための制御ゲインの最適値が変化しても、最適な安定化制御系ゲインを迅速かつ容易に自動的に再設定できる。 According to the embodiment of the present invention, the control amount is calculated in consideration of the influence due to the non-linear characteristics of the system, so the control amount conforms to the actual system, and the installation capacity of the reactive power compensator is minimized. Therefore, the power fluctuation can be converged quickly and accurately by the stabilization control. In addition, even if the optimum value of the control gain for system stabilization changes due to changes in the system configuration of the power system, the opening of the transmission line due to failure removal, or changes in the generator output, etc. Can be easily reset automatically.
また、総ての運転点において無効電力補償装置により最適な系統安定化制御を行うことができる。また、電力系統の系統構成変更,故障除去による送電線開放や発電機出力の変化などにより系統安定化制御ゲインの最適値が変化する。このような運転条件の変化に対しても、発電機情報や系統情報を入力して制御ゲインを調整することにより、最適な安定化制御系を再設定できる。 Moreover, optimal system stabilization control can be performed by the reactive power compensator at all operating points. Further, the optimum value of the system stabilization control gain changes due to the change in the system configuration of the power system, the opening of the transmission line due to the failure removal, the change in the generator output, and the like. Even with such a change in operating conditions, an optimum stabilization control system can be reset by adjusting the control gain by inputting generator information and system information.
また、変電所で入手できる情報により発電機内部位相角が推定でき、最適制御ゲインの演算が可能となり、発電機位相角変動が大きくなり発電機有効電力の変動が非線形領域に入っても、最適な制御ゲインを出力し電力動揺を抑制できる。 In addition, the internal phase angle of the generator can be estimated from the information available at the substation, the optimal control gain can be calculated, the generator phase angle fluctuation becomes large, and even if the fluctuation of the generator active power enters the nonlinear region, it is optimal A stable control gain and power fluctuation can be suppressed.
特に電力系統の故障発生などによって生じた不安定電源系統を対象とし、その発電機位相角と変電所母線電圧を所定値内に維持すべく、安定化制御を実施する非線形制御装置に適用される。 Especially for unstable power systems caused by power system failures, etc., applied to nonlinear control devices that implement stabilization control to maintain the generator phase angle and substation bus voltage within predetermined values. .
1 無効電力補償装置
2 非線形制御装置
3 電圧制御ブロック
4 補助変圧器
5 負荷
6 発電機
7 自動電圧制御装置
8 発電機母線
9 発電機用変圧器
10 変電所母線
11 系統側変電所母線
12 本系統
13 負荷用変圧器
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102799111A (en) * | 2012-03-06 | 2012-11-28 | 中国电力科学研究院 | Method for designing multi-balance point nonlinear system for dynamic stability control |
CN102820657A (en) * | 2012-08-27 | 2012-12-12 | 中国长江三峡集团公司 | Automatic voltage control system for adaptive adjustment coefficient algorithm |
CN104135011A (en) * | 2014-07-24 | 2014-11-05 | 国家电网公司 | Locking and unlocking method of AVC (Automatic Voltage Control) system based on fault classification |
CN105529722A (en) * | 2016-01-29 | 2016-04-27 | 国网山东省电力公司青岛供电公司 | Reactive power control method, device and system for power grid |
CN109586300A (en) * | 2018-12-21 | 2019-04-05 | 深圳供电局有限公司 | Method and system for obtaining power flow variable change interval in wind power flow model |
JP2020156186A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社東芝 | System stabilizing device |
US11035892B2 (en) * | 2015-11-24 | 2021-06-15 | Hitachi, Ltd. | Electric power system monitoring apparatus and electric power system monitoring method |
CN113131532A (en) * | 2021-04-16 | 2021-07-16 | 南京邮电大学 | New energy power station primary frequency modulation networked control method |
-
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102799111B (en) * | 2012-03-06 | 2016-08-03 | 中国电力科学研究院 | A kind of method for designing of the multiple stable point nonlinear system for Dynamic Stability Control |
CN102799111A (en) * | 2012-03-06 | 2012-11-28 | 中国电力科学研究院 | Method for designing multi-balance point nonlinear system for dynamic stability control |
CN102820657A (en) * | 2012-08-27 | 2012-12-12 | 中国长江三峡集团公司 | Automatic voltage control system for adaptive adjustment coefficient algorithm |
CN102820657B (en) * | 2012-08-27 | 2015-01-28 | 中国长江三峡集团公司 | Automatic voltage control system for adaptive adjustment coefficient algorithm |
CN104135011A (en) * | 2014-07-24 | 2014-11-05 | 国家电网公司 | Locking and unlocking method of AVC (Automatic Voltage Control) system based on fault classification |
US11035892B2 (en) * | 2015-11-24 | 2021-06-15 | Hitachi, Ltd. | Electric power system monitoring apparatus and electric power system monitoring method |
CN105529722B (en) * | 2016-01-29 | 2018-11-02 | 国网山东省电力公司青岛供电公司 | A kind of power system reactive power control method, apparatus and system |
CN105529722A (en) * | 2016-01-29 | 2016-04-27 | 国网山东省电力公司青岛供电公司 | Reactive power control method, device and system for power grid |
CN109586300A (en) * | 2018-12-21 | 2019-04-05 | 深圳供电局有限公司 | Method and system for obtaining power flow variable change interval in wind power flow model |
JP2020156186A (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社東芝 | System stabilizing device |
JP7034978B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-03-14 | 株式会社東芝 | System stabilizer |
CN113131532A (en) * | 2021-04-16 | 2021-07-16 | 南京邮电大学 | New energy power station primary frequency modulation networked control method |
CN113131532B (en) * | 2021-04-16 | 2021-10-08 | 南京邮电大学 | New energy power station primary frequency modulation networked control method |
WO2022217788A1 (en) * | 2021-04-16 | 2022-10-20 | 南京邮电大学 | Networked control method for primary frequency modulation of new energy power station |
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