JP2014075939A - 系統安定化装置および系統安定化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、系統安定化装置は、電力系統の事故発生後から事故点の区間の開放を経た脱調判定時刻における電力系統が不安定である際に、脱調判定時刻以後の安定判別時刻における発電機の内部位相角に基づいて、安定判別時刻において電力系統が不安定であると判別した際に、脱調判定時刻以後の電源制御実施時刻における電源制御の対象となる発電機を決定する電制対象発電機決定手段と、電力系統が安定であると電制対象発電機決定手段により判別した際に、電源制御の後における再閉路失敗後における再閉路安定判別時刻における発電機の内部位相角の予測値に基づいて、再閉路安定判別時刻において電力系統が不安定であると判別した際に、電源制御実施時刻における電源制御の対象となる発電機を再度決定する再閉路時安定度評価手段とをもつ。
【選択図】図4
Description
図1は、実施形態における系統安定化装置の構成例を説明するための図である。
この系統安定化装置では、いくつかの発電機が集合してなるn台の発電機1a,1b,…1nと、同様に発電機を1台ごとに系統から遮断できるn台の遮断器2a,2b,…2nが、送電線3a1,3b1…3n1を介して連系母線5a,5b,…5nに1対1で接続される。連系母線5a,5b,…5nには負荷(L)4a,4b,…4nが1対1で接続される。
連系母線6には2回線分の送電線7a,7bが接続される。それぞれの送電線、つまり、送電線3a1,3b1…3n1、送電線3a2,3b2,…3n2、送電線7a,7bの回線はインピーダンスを含む。
2回線分の送電線7a,7bは連系母線8に接続される。他の電力系統9も連系母線8に接続される。
系統安定化装置10は、データ計測部11、データ伝送部12、電制量決定部13、発電機定格出力・優先度データ格納部14、および制御指令伝送部18を有する。発電機定格出力・優先度データ格納部14は、不揮発性メモリなどの記憶装置により実現される。
データ伝送部12は、データ計測部11によって計測したデータを電制量決定部13に伝送する。
電制量決定部13は、データ伝送部12によって伝送されたデータに基づいて電制量を決定する。
制御指令伝送部18は、電制量決定部13によって決定した電制量に基づいて、電制の対象となる発電機に遮断指令を送る。
電制対象発電機決定部16と再閉路時安定度評価部17は、発電機定格出力・優先度データ格納部14に格納されるデータをそれぞれ相互に参照する。
まず、n台の発電機1a〜1nの事故発生前の電気量の出力値Pa0〜Pn0は、データ計測部11により計測される。
また、事故発生中においてもデータ計測部11で計測を行う。後述する図6(a)中においては、事故発生時の等価1機発電機301の有効出力電力PGについて説明する。
tk=tk−1+Δt …式(1)
なお、慣性定数Mは、等価1機発電機容量ベースで換算した発電機1a〜1n各々の慣性定数Mgiを用いて以下の式(5)で表される。
次に、第二段制御における電制量決定部13において必要な時刻に関する情報を示す。図2は、発電機間位相角差の時間特性の一例を示す図である。この図では、脱調判定時刻tlまでのデータを用いて第二段階の制御の必要・不必要を判別することを説明するための図である。
まず、事故発生時刻thの後、開放時刻tuで第一段の制御として事故点の区間が開放される。ここで、開放後の脱調判定時刻をtlとする。また、その後の第二段制御を実施する時刻をt2とする。また、第二段制御実施時刻t2の後の予測に必要な時刻である安定判別時刻をtsとする。また、安定判別時刻ts以降の事故点の再閉路実施時刻をtrとする。
再閉路を実施した際に、事故が除去されていないときには、再閉路失敗であるとして、再度の線路開放を要する。再閉路失敗の際に線路を再度開放する時刻を再開放時刻toとする。
等価1機発電機301は、d軸過渡リアクタンスXd‘G302と併せて連系母線6と接続している。図1中の電力系統9には対象系統以外の発電機が全て含まれている。その合成等価慣性定数は対象系統内の発電機1a〜1nの等価慣性定数よりも非常に大きい値を想定できる。よって、図1に示した連系母線6より電力系統9側を無限大母線相当の連系母線6でモデル化する。また、図1に示した発電機1a〜1nを等価1機発電機301でモデル化する。
電力系統内の事故発生時における安定化制御に関して、第一段階の制御実施の結果、系統が安定にならずに追加で電制が必要となることがある。
脱調判定部15は、予測部151、比較処理部152、比較処理部153を有する。予測部151は、各々設定した推定式に基づいて、取得済みの計測データを用いて、計測時点以降の角速度偏差ωG(t)と内部位相角δとを予測する(ステップS2)。
比較処理部162での安定判別においては、この安定判別閾値を用いる。安定判別閾値は、事故前の発電機運転状態や潮流などの情報をもとに、複数種類あるデータの中から適切なものを選択することで設定される。例えば、安定判別閾値は、事前のシミュレーションにより、発電機運転状態や潮流などを変更し、安定になるケースと不安定になるケースとで区分けし、内部位相角δ(ts)に関して境目となる値を選択することで決められる。
また、新たな等価1機発電機301の等価慣性定数M'は以下の式(21)で表される。
図6(a)は、脱調判定時刻tl以降、再閉路安定判別時刻tpまでの追加電制を行う場合の等価1機発電機301の機械入力Pmと有効出力電力PGとの差異、および、追加電制を行わない場合の等価1機発電機301の機械入力Pmと有効出力電力PGとの差異を示す。
図6(c)は、脱調判定時刻tl以降、再閉路安定判別時刻tpまでの追加電制を行う場合の内部位相角δと、追加電制を行わない場合の内部位相角δとの差異を示す。
これを避けるために、再閉路時安定度評価部17の予測部171は、再開放時刻to以降の再閉路安定判別時刻tpにおける内部位相角δ(tp)を式(14)および式(15)を用いて推測する(ステップS8)。
制御指令伝送部18は、電制量決定部13によって決定された電制量に基づき、必要な発電機を系統から遮断する指令を遮断機2に伝送する(ステップS12)。
Claims (4)
- 発電機を送電線を介して連系してなる電力系統に事故が発生した際に、事故が発生した前記電力系統に接続されている発電機の電気量と前記電力系統に接続されている送電線の電気量とを計測する計測手段と、
前記計測手段による計測結果に基づいた、事故発生後における前記発電機の角速度偏差および内部位相角の算出結果に基づいて、事故発生後から事故点の区間の開放を経た所定の脱調判定時刻までの間において前記算出した角速度偏差と所定値とを比較し、かつ、前記算出した内部位相角が前記脱調判定時刻において増加傾向にあるか否かを判定することで、前記脱調判定時刻における前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判定する脱調判定手段と、
前記電力系統が不安定であると前記脱調判定手段により判定した際に、前記脱調判定時刻以後の所定の安定判別時刻における前記発電機の内部位相角を予測し、前記予測した内部位相角と所定値とを比較することで、前記安定判別時刻において前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判別し、前記電力系統が不安定であると判別した際に、前記脱調判定時刻と前記安定判別時刻との間の所定の電源制御実施時刻における、前記電力系統を安定化するための、前記発電機のそれぞれに定められた電制の優先度を考慮して電源制御の対象となる発電機を決定し、前記発電機を決定することを前記安定判別時刻において前記電力系統が安定であると判別するまで繰り返す電制対象発電機決定手段と、
前記電力系統が安定であると前記電制対象発電機決定手段により判別した際に、前記電源制御の後における事故線路の再閉路失敗を想定した際の、前記再閉路失敗後における所定の再閉路安定判別時刻における前記発電機の内部位相角を予測し、前記再閉路安定判別時刻における前記予測した内部位相角と所定値とを比較することで、前記再閉路安定判別時刻において前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判別し、前記電力系統が不安定であると判別した際に、前記電源制御実施時刻における、前記電力系統を安定化するための、前記発電機のそれぞれに定められた電制の優先度を考慮して電源制御の対象となる発電機を再度決定し、前記電源制御の対象となる発電機を前記再度決定することを前記再閉路安定判別時刻において前記電力系統が安定であると判別するまで繰り返す再閉路時安定度評価手段と
を備えたことを特徴とする系統安定化装置。 - 前記再閉路時安定度評価手段は、
前記電源制御の対象となる発電機を決定した後に、この決定した電源制御の後における事故線路の再閉路失敗を想定した際の、前記再閉路失敗後における前記再閉路安定判別時刻における前記発電機の内部位相角を再度予測し、前記再閉路安定判別時刻における前記予測した内部位相角と所定値とを比較することで、前記再閉路安定判別時刻において前記電力系統が安定であるか不安定であるかを再度判別する
ことを特徴とする請求項1に記載の系統安定化装置。 - 前記計測手段は、事故が発生した電力系統に接続されている発電機の等価1機発電機相当の電気量を計測し、
前記脱調判定手段は、
前記計測手段による計測結果に基づいた、事故発生後における前記発電機の等価1機発電機相当の角速度偏差と内部位相角との算出結果に基づいて、事故発生後から事故点の区間の開放を経た所定の脱調判定時刻までの間において前記算出した角速度偏差と所定値とを比較し、かつ、前記算出した内部位相角が前記脱調判定時刻において増加傾向にあるか否かを判定することで、前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判定することで、前記電力系統に対する追加での電源制御を要するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の系統安定化装置。 - 発電機を送電線を介して連系してなる電力系統に事故が発生した際に、事故が発生した前記電力系統に接続されている発電機の電気量と前記電力系統に接続されている送電線の電気量とを計測し、
前記計測した結果に基づいた、事故発生後における前記発電機の角速度偏差および内部位相角の算出結果に基づいて、事故発生後から事故点の区間の開放を経た所定の脱調判定時刻までの間において前記算出した角速度偏差と所定値とを比較し、かつ、前記算出した内部位相角が前記脱調判定時刻において増加傾向にあるか否かを判定することで、前記脱調判定時刻における前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判定し、
前記電力系統が不安定であると判定した際に、前記脱調判定時刻以後の所定の安定判別時刻における前記発電機の内部位相角を予測し、前記予測した内部位相角と所定値とを比較することで、前記安定判別時刻において前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判別し、前記電力系統が不安定であると判別した際に、前記脱調判定時刻と前記安定判別時刻との間の所定の電源制御実施時刻における、前記電力系統を安定化するための、前記発電機のそれぞれに定められた電制の優先度を考慮して電源制御の対象となる発電機を決定し、前記発電機を決定することを前記安定判別時刻において前記電力系統が安定であると判別するまで繰り返し、
前記安定判別時刻において前記電力系統が安定であると判別した際に、前記電源制御の後における事故線路の再閉路失敗を想定した際の、前記再閉路失敗後における所定の再閉路安定判別時刻における前記発電機の内部位相角を予測し、前記再閉路安定判別時刻における前記予測した内部位相角と所定値とを比較することで、前記再閉路安定判別時刻において前記電力系統が安定であるか不安定であるかを判別し、前記電力系統が不安定であると判別した際に、前記電源制御実施時刻における、前記電力系統を安定化するための、前記発電機のそれぞれに定められた電制の優先度を考慮して電源制御の対象となる発電機を再度決定し、前記電源制御の対象となる発電機を前記再度決定することを前記再閉路安定判別時刻において前記電力系統が安定であると判別するまで繰り返す
ことを特徴とする系統安定化方法。
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