JP2516210B2 - 発電機出力制御装置 - Google Patents

発電機出力制御装置

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JP2516210B2 JP62069068A JP6906887A JP2516210B2 JP 2516210 B2 JP2516210 B2 JP 2516210B2 JP 62069068 A JP62069068 A JP 62069068A JP 6906887 A JP6906887 A JP 6906887A JP 2516210 B2 JP2516210 B2 JP 2516210B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統に電力を供給している発電機の出
力を制御する発電機出力制御装置に関する。
〔従来の技術〕
電力系統に電力を供給する発電機には、この発電機の
出力を所定の値にするための発電機出力制御装置が備え
られている。このような発電機出力制御装置を図により
説明する。
第3図は従来の発電機出力制御装置のブロツク図であ
る。図で、1は電力系統、2は電力系統1に電力を供給
する発電機、3は同じく電力系統1に電力を供給する他
の発電機である。4は発電機2の出力を検出する検出器
であり、発電機2の出力に比例した信号を出力する。5
は発電機2の出力を決定する出力制御装置であり、中央
給電指令所から送られる出力指令値と検出器の出力信号
との偏差を算出する加算器5a、および加算器5aの出力を
増幅する増幅器5bで構成されている。この増幅器5bは、
例えば比例制御と積分制御とを合成する比例積分制御系
で構成される。6は発電機2の回転速度を一定に制御す
るスピードガバナであり、発電機2の目標周波数と出力
周波数との周波数偏差を増幅する増幅器6a、増幅器6aの
出力と出力制御装置5の出力とを加算する加算器6b、お
よび加算器6bの出力を増幅する増幅器6cで構成されてい
る。
中央給電指令所から出力された発電機2の出力指令値
POは加算器5aに入力される。一方、発電機2の出力PG
検出器4で検出され、検出器4から加算器5aに当該出力
PGに比例した値(以後この値を同じ符号PGで表わすこと
にする)を出力する。加算器5aでは両者の偏差ΔP(Δ
P=PO−PG)が演算され、この偏差ΔPは増幅器5bで増
幅され、出力制御装置5の出力ΔP′として出力され
る。
又、周波数偏差Δfは増幅器6aで増幅された後加算器
6bに入力され、この加算器6bで出力制御装置5からの出
力ΔP′と加算され、この加算値は増幅器6cで増幅され
た後、発電機2の制御値としてスピードガバナ6から出
力される。このようなフイードバツク制御系により、発
電機2の出力は指令値PO一定に保持され、電力系統に安
定した出力POを供給する。
〔発明が解決しようとする課題〕
今、何等かの理由により、図のF点において電力系統
1に電力を供給していた他の発電機3が切離された場合
を考える。このような事態が生じると、電力系統1にお
いては、他の発電機3が供給していた電力P2だけ電力が
不足することになる。この不足分は、電力系統1に接続
されている残りの発電機により、電力系統1のインピー
ダンスや各発電機のインピーダンス等により定まる関係
で分担されることになる。そして、この分担のため、残
りの各発電機の出力は発電機3が切離されると同時に急
激に増大し、かつ、電力系統1の周波数(即ち、発電機
の周波数)は低下しはじめる。この周波数の低下は、ガ
バナフリーによる効果や自動周波数制御による中央給電
指令所からの出力指令値の変更(この場合、出力指令値
の増大)により、時間の経過とともに回復して目標周波
数に落ち着き、周波数偏差Δfを0とする。このような
変化を第4図(a),(b),(c)に示す。
第4図(a),(b),(c)はそれぞれ時間に対す
る周波数偏差Δf、発電機2の出力PG、出力制御装置5
の出力ΔP′の変化を示す図であり、横軸には時間がと
つてある。時刻toにおいて発電機3の切離しが生じる
と、第4図(b)に示すように発電機2の出力PGは直ち
に上昇する。又、電力系統1の周波数も直ちに低下し、
したがつて、周波数偏差Δfも第4図(a)に示すよう
に大きくなる。
出力PGが増大すると、上記フイードバツク制御系にお
いて偏差ΔPが増大し、これに応じて出力制御装置5の
出力ΔP′も第4図(c)に示すように増大する。その
後、フイードバツク制御系の機能により出力PGは指令値
POに、又、出力ΔP′は0に近付いてゆく。
一方、中央給電指令所からの指令値POは発電機3が切
離されても直ちには変更されず、時間が経過して時刻t1
に至りはじめて変更(増大)される。これにより、出力
PGは第4図(b)に示すように新らたな指令値POに近付
いてゆき、上記フイードバツク系により最終的に新らた
な指令値に一致せしめられ、同時に出力ΔP′も第4図
(c)に示すように0になる。さらに、上記指令値PO
は周波数制御信号も含むことから、周波数偏差Δfも第
4図(a)に示すように最終的に0になる。かくして、
電力系統2に安定した電力が供給される。
ところで、発電機3が切離されたとき、残りの各発電
機は発電機3の出力を補償すべく出力を増大することが
望ましいし、また、この出力の増大により周波数の変動
を抑制することが望ましい。ところが、第4図(b)に
みられるように、従来の装置にあつては、一旦増大した
出力PGを発電機3の切離し前の状態まで低下させるよう
に作用し、望ましい状態とは逆の状態が生じるという問
題があつた。このような問題は、上記発電機3の切離し
(発電機3の脱落事故)のみならず、負荷脱落事故等に
おいても生じる問題である。そして、負荷脱落事故にお
いては、発電機脱落事故とは逆に、一旦低下した出力が
増大するという望ましくない状態が生じるのは明らかで
ある。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、発電
機脱落事故時や負荷脱落事故時等の事故時に、電力系統
に接続されている発電機の出力の増、減制御を容易に行
なうことができ、さらに、電力系統の周波数変動を抑制
することができる発電機出力制御装置を提供するにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明は、発電機に対す
る出力指令と前記発電機の出力との出力偏差を演算する
演算部、およびこの演算部により得られた偏差に基づい
て発電機の出力を調整する出力調整部を備えた発電機出
力制御装置において、前記発電機の目標周波数と出力周
波数の周波数偏差の変化の割合に所定の値を乗じる乗算
部と、この乗算部により得られた値を前記出力偏差に加
算する加算手段とを設けたことを特徴とする。
さらに、本発明は、上記の構成に加えて、前記発電機
の目標周波数と出力周波数の周波数偏差に他の所定の値
を乗じる第2の乗算部を設け、この第2の乗算部により
得られた値を前記第1の乗算部により得られた値ととも
に前記出力偏差に加算することも特徴とする。
〔作用〕
発電機脱落事故や負荷脱落事故等が生じ、電力系統の
周波数が目標周波数から外れると周波数偏差が大きく変
化する。そこで、この偏差の変化の割合に所定値を乗じ
て得られた値、又はこの値と偏差自体に所定値を乗じて
得られた値を、出力指令値と出力との偏差に加算すると
発電機出力の変動が抑制されて発電機出力は望ましい出
力に維持され、周波数変動も抑制される。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る発電機出力制御装置の
ブロツク図である。図で、第3図に示す部分と同一部分
には同一符号を付して説明を省略する。5′は出力制御
装置であり、加算器5a′、増幅器5b、増幅器5c、および
増幅器5dで構成される。増幅器5cは利得−Kを有し、こ
の増幅器5cに周波数偏差Δfが入力される。したがつ
て、増幅器5cの出力は−K・Δfとなる。一方、増幅器
5dは利得−K′を有し、この増幅器5dに周波数偏差Δf
の時間に対する変化の割合(変化率)dΔf/dtが入力さ
れる。したがって、増幅器5dの出力は、−K′・dΔf/
dtとなる。出力指令値PO、発電機2の出力PG、および増
幅器5c、5dの出力を入力して所定の演算を行なう。本実
施例が第3図に示す装置と異なるのは、増幅器5c、5dが
新たに設けられた点、および加算器5a′において増幅器
5c、5dの出力をも加算する点のみであり、他は両者とも
同じである。
次に、本実施例の動作を第2図(a),(b),
(c)に示す周波数偏差Δf、発電機出力PG、出力制御
装置出力ΔP′変化図を参照しながら説明する。発電機
3が電力系統1から脱落すると、さきに述べたように発
電機2の出力PGは急激に上昇し、又、電力系統1の周波
数も低下して周波数偏差Δfが大きくなる。この周波数
偏差Δfは増幅器5cに入力され、増幅器5cからは信号−
K・Δfが出力される。又、増幅器5dからは信号−K′
・dΔf/dtが出力される。加算器5a′は出力指令値PO
発電機2の出力信号PG、および増幅器5c、5dの出力信号
(−K・Δf)と(−K′・dΔf/dt)を入力して次式
の演算を行い、偏差ΔPを得る。
ΔP=PO−PG−K・Δf−K′・dΔf/dt …………
(1) この(1)式から明らかなように、偏差ΔPは、増幅器
5cの出力信号−K・Δfと増幅器5dの出力信号−K′・
dΔf/dt(いずれも周波数偏差Δfが負であるので、各
出力信号は正となる)が加算されていることにより、負
方向の増大が抑制される。即ち、発電機3の脱落により
発電機2の出力PGが上昇し、上記(1)式中の値(PO
PG)が負方向に増大しても、出力信号−K・Δfと出力
信号−K′・dΔf/dtがフイードバツク制御系の帰還量
として作用することによりこれを抑制する。したがつ
て、利得−K、−K′を適宜の値に選定すれば偏差ΔP
はほとんど0近辺の値に抑制される。
このように、偏差ΔPが抑制されるため、発電機3の
脱落事故により上昇した発電機2の出力PGは、第2図
(b)に示すように上昇したままの出力に抑制され、従
来例のように低下することはない。これにより,発電機
3の脱落事故により生じた電力系統1の電力不足を、当
該脱落事故に対応した新らたな出力指令値が中央給電指
令所から出力されるまでの間、充分に補なうことができ
る。偏差ΔPが抑制されるため、出力制御装置5′の出
力ΔP′も当然第2図(c)に示すように0に近いほぼ
一定値に抑制され、又、発電機2の出力PGが大きな値に
維持されているので周波数の低下も小さく、第2図
(a)に示すように周波数偏差Δfも大きく低下するこ
とはない。時刻t1に至つて中央給電指令所から新らたな
出力指令値POが出力されると、発電機2の出力PGはこれ
に収れんしてゆく。
このように、本実施例では、出力制御装置の加算器
に、周波数偏差とその変化率ををフイードバツク制御系
の帰還量として入力しこれを加算するようにしたので、
他の発電機の脱落事故が生じた直後に一旦上昇した残り
の発電機の出力が減少するのを防止することができ、系
統の電力不足を補なうことができる。特に、周波数偏差
の変化が大きいときには、周波数偏差の変化率に基づく
フィードバックが大きく寄与し、過渡的な周波数偏差を
小さく抑えることができる。この結果、上記発電機脱落
事故による電力系統の回復も早急に行なうことができ
る。
なお、上記実施例の説明では、発電機の脱落事故を例
に挙げて説明したが、これに限ることはなく、その他負
荷の脱落事故等の種々の事態が生じても、その直後の発
電機の出力の変化を抑制し得るのは明らかである。又、
帰還量としては、周波数偏差の変化率を用いるだけで充
分に対応することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、発電機出力指令値に
対して発電機出力を帰還量とするフイードバック制御系
において、さらに帰還量として、周波数偏差の変化率、
又は周波数偏差の変化率と周波数偏差を用いたので、過
渡的な周波数偏差を小さく抑えることができ、電力系統
に事故が発生したときの発電機出力を所望の状態に維持
することができ、系統の回復を早めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る発電機出力制御装置のブ
ロツク図、第2図(a),(b),(c)は第1図に示
す装置を用いたときの周波数偏差、発電機出力および出
力制御装置の出力の変化を示す図、第3図は従来の発電
機出力制御装置のブロック図、第4図(a),(b),
(c)は第3図に示す装置を用いたときの周波数偏差、
発電機出力および出力制御装置の出力の変化を示す図で
ある。 1……電力系統、2、3……発電機、5′……出力制御
装置、5a′……加算器、5b,5c,5d……増幅器、6……ス
ピードガバナ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電機に対する出力指令と前記発電機の出
    力との出力偏差を演算する演算部、およびこの演算部に
    より得られた偏差に基づいて発電機の出力を調整する出
    力調整部を備えた発電機出力制御装置において、前記発
    電機の目標周波数と出力周波数の周波数偏差の変化の割
    合に所定の値を乗じる乗算部と、この乗算部により得ら
    れた値を前記出力偏差に加算する加算手段とを設けたこ
    とを特徴とする発電機出力制御装置。
  2. 【請求項2】発電機に対する出力指令と前記発電機の出
    力との出力偏差を演算する演算部、およびこの演算部に
    より得られた偏差に基づいて発電機の出力を調整する出
    力調整部を備えた発電機出力制御装置において、前記発
    電機の目標周波数と出力周波数の周波数偏差の変化の割
    合に所定の値を乗じる第1の乗算部と、前記発電機の目
    標周波数と出力周波数の周波数偏差に他の所定の値を乗
    じる第2の乗算部と、これら第1の乗算部および第2の
    乗算部により得られた値を前記出力偏差に加算する加算
    手段とを設けたことを特徴とする発電機出力制御装置。
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