JP2618902B2 - Power system stabilizer - Google Patents

Power system stabilizer

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JP2618902B2
JP2618902B2 JP62182389A JP18238987A JP2618902B2 JP 2618902 B2 JP2618902 B2 JP 2618902B2 JP 62182389 A JP62182389 A JP 62182389A JP 18238987 A JP18238987 A JP 18238987A JP 2618902 B2 JP2618902 B2 JP 2618902B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は系統故障によって複数の発電機が脱調する現
象を、一部の発電機を系統から解列することにより残り
の発電機を安定化させ得るようにした系統安定化装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention eliminates the phenomenon that a plurality of generators step out due to a system failure by disconnecting some generators from the system. The present invention relates to a system stabilization device capable of stabilizing a power generator.

(従来の技術) 従来から、この種の系統安定化装置に適用されている
制御量、すなわち発電機の解列台数算出法としては、系
統故障前の発電機出力と,しゃ断機情報等から得られた
故障種別を基に、予め設定されている制御量算出カーブ
(パラメータ)によって発電機の解列台数を求める方法
が主体となっている。
(Prior art) Conventionally, a control amount applied to this type of system stabilization device, that is, a method of calculating the number of generators to be disconnected, is obtained from the generator output before the system failure and information about the circuit breaker. The main method is to determine the number of disconnected generators based on a preset control amount calculation curve (parameter) based on the determined failure type.

第7図は、このような系統安定化装置が適用されてい
る電力系統の一例を示すものである。すなわち、第7図
に示すように従来の系統安定化装置は、故障前の発電所
の総出力P0を検出する電力検出部1と、系統故障発生
後,しゃ断器情報(CB6,CB7の開極情報)等により故障
条件(故障点,故障種別)を判定する故障条件判定部2
と、上記電力検出部1で検出した故障発生前の発電所総
出力P0と,故障条件判定部2で判定された故障条件とに
基づいて、第8図に示すような制御量算出カーブより制
御量を算出し、最適な発電機の解列台数を求める制御量
算出部3と、該当発電機をしゃ断するための制御部4と
から構成されている。
FIG. 7 shows an example of an electric power system to which such a system stabilizing device is applied. That is, the seventh conventional system stabilizer as shown in the figure, a power detection unit 1 detects the total output P 0 of the plant before the failure, after system failure, open circuit breaker information (CB6, CB7 Failure condition determination unit 2 that determines a failure condition (fault point, failure type) based on pole information)
Based on the power plant total output P 0 before the occurrence of the failure detected by the power detection unit 1 and the failure condition determined by the failure condition determination unit 2, a control amount calculation curve as shown in FIG. The control unit includes a control amount calculation unit 3 for calculating a control amount and determining an optimal number of generators to be disconnected, and a control unit 4 for shutting off the generator.

しかしながら、このような系統安定化装置では、故障
条件を判定するための手段が必要となり、系統が拡大し
て脱調モードが多様化してきている今日、このような方
法で全脱調モードを対象にしようとすると、全ての送電
線のしゃ断機情報等を入力しなければならず、伝送系を
含めた装置規模が大規模化してしまう。
However, in such a system stabilization device, a means for determining a failure condition is required, and since the system has been expanded and the step-out mode has been diversified, such a method is used for all the step-out modes. In such a case, it is necessary to input circuit breaker information and the like of all transmission lines, and the scale of the apparatus including the transmission system increases.

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、従来の系統安定化装置では、故障条件
(故障点,故障種別)を判定するための手段が必要とな
り、全ての脱調モードを対象にしようとすると装置規模
が大規模化し、結果的に不経済になるという問題があっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional system stabilization device requires a means for determining a failure condition (fault point, failure type), and is intended for all step-out modes. If this is attempted, there is a problem that the scale of the apparatus becomes large, which results in uneconomical results.

本発明の目的は、故障条件の判定を行なう必要のない
経済的で信頼性の高い系統安定化装置を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an economical and highly reliable system stabilization device which does not need to judge a fault condition.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明による系統安定化
装置は、複数の発電機を備えた電力系統における各発電
機の電気的出力を夫々検出する電力検出部,および発電
機に対して解列指令を出力する制御部からなる発電所端
末手段と、この発電所端末手段から伝送手段を介して夫
々伝送される各発電機の電気的出力を入力とし,これに
基づいて系統全体の運動エネルギーと位置エネルギーを
演算しかつ予測する演算手段と、この演算手段により予
測された系統全体の運動エネルギーと位置エネルギーと
に基づいて系統の安定度判定を行ない,運動エネルギー
の予測値が増加し位置エネルギーの予測値が減少しかつ
両者の差分が予め設定されたしきい値を超えたことを条
件に系統が不安定であると判定する安定度判定手段と、
この安定度判定手段により系統が不安定であると判定さ
れたことを条件に,発電機しゃ断時の運動エネルギーの
予測値と位置エネルギーの予測値との差分に基づいて系
統の安定化に必要な電源制限量である発電機しゃ断量を
算出し,かつ該当発電機に対する解列指令を伝送手段を
介して発電所端末手段に送出する電源制限量決定手段と
を備えて構成したことを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a system stabilization device according to the present invention provides an electric output of each generator in a power system including a plurality of generators. A power station terminal means comprising a power detection section for detecting each, and a control section for outputting a disconnection command to the generator, and an electrical connection between each generator transmitted from the power station terminal means via the transmission means. A computing means for calculating and predicting the kinetic energy and potential energy of the entire system based on the output, and the stability of the system based on the kinetic energy and potential energy of the entire system predicted by the computing means Judgment is made, and the system is unstable under the condition that the predicted value of kinetic energy increases, the predicted value of potential energy decreases, and the difference between the two exceeds a preset threshold. A stability judging means for judging,
Under the condition that the stability is judged to be unstable by the stability judgment means, necessary for stabilizing the system based on the difference between the predicted value of the kinetic energy and the predicted value of the potential energy when the generator is cut off. A power limiting amount determining means for calculating a generator cutoff amount as a power limiting amount and sending a disconnection command for the corresponding generator to a power plant terminal means via a transmitting means. .

(作用) 上述の系統安定化装置においては、複数の発電機を備
えた電力系統に故障が発生すると、各発電機の電気的出
力が発電所端末装置の電力検出部により夫々検出され、
伝送手段を介して演算手段に伝送される。そして演算手
段では、系統故障が除去されると、この各発電機の電気
的出力に基づいて系統全体の運動エネルギーと位置エネ
ルギーが演算されかつ予測される。また安定度判定手段
では、演算手段により予測された運動エネルギーと位置
エネルギーとに基づいて系統の安定度判定を行ない、運
動エネルギーの予測値と位置エネルギーの予測値との差
分がしきい値を超えた場合は、系統が不安定であると判
定される。さらに電源制御量決定手段では、安定度判定
手段により系統が不安定であると判定された場合に、発
電機しゃ断時の運動エネルギーの予測値と位置エネルギ
ーの予測値との差分に基づいて系統の安定化に必要な電
源制限量である発電機しゃ断量を算出し、該当発電機に
対する解列指令が伝送手段を介して発電所端末手段に送
出される。そして発電所端末手段の制御部では、該当発
電機に対して解列指令を出力することにより、一部の発
電機を系統から解列して系統の安定化が図られることに
なる。
(Operation) In the above-described system stabilization device, when a failure occurs in the power system including a plurality of generators, the electrical output of each generator is detected by the power detection unit of the power station terminal device, respectively.
The data is transmitted to the calculation means via the transmission means. When the system fault is removed, the calculation means calculates and predicts the kinetic energy and the potential energy of the entire system based on the electric output of each generator. In the stability determination means, the stability of the system is determined based on the kinetic energy and the potential energy predicted by the calculation means, and the difference between the predicted value of the kinetic energy and the predicted value of the potential energy exceeds the threshold. If so, it is determined that the system is unstable. Further, in the power control amount determining means, when the stability determining means determines that the system is unstable, the power system control amount determining means determines the system based on the difference between the predicted value of the kinetic energy and the predicted value of the potential energy when the generator is shut off. A generator cutoff amount, which is a power supply restriction amount necessary for stabilization, is calculated, and a disconnection command for the generator is transmitted to the power station terminal means via the transmission means. Then, the control unit of the power station terminal means outputs a disconnection command to the corresponding generator, thereby disconnecting some generators from the system and stabilizing the system.

(実施例) まず、本発明による安定度判定および電源制限量算出
の考え方について説明する。
(Embodiment) First, the concept of stability determination and power supply restriction amount calculation according to the present invention will be described.

電力系統の安定度を判定する方法には、発電機間の内
部位相角差を使用する方法と、電力系統故障等によって
系統に蓄積したエネルギーを用いる方法とがある。特に
後者は、エネルギー法あるいはリヤプノフ法として知ら
れている。本発明による安定度判定および電源制限量算
出としては、このエネルギー法を基本として用いるもの
である。尚、以後の説明において、同一発電所に複数の
発電機が並列している場合は、それらを等価一機発電機
として取扱うものとする。また、説明の簡単化のため、
同一発電所に並列する発電機は同一容量であると仮定す
る。
Methods for determining the stability of the power system include a method using an internal phase angle difference between generators and a method using energy stored in the system due to a power system failure or the like. In particular, the latter is known as the energy method or the Lyapunov method. The stability determination and the calculation of the power supply restriction amount according to the present invention are based on this energy method. In the following description, when a plurality of generators are arranged in parallel at the same power plant, they will be treated as equivalent single-machine generators. Also, for simplicity of explanation,
It is assumed that generators in parallel with the same power plant have the same capacity.

すなわち、(1)式にエネルギー関数の一例を示す。
(1)式において、右辺第一項が系統全体の運動エネル
ギー、右辺第二項が系統全体の位置エネルギーである。
また、添字iは各発電機,添字COIは発電機の慣性定数
により重み付けされた慣性中心の諸量をそれぞれ示すも
のである。
That is, equation (1) shows an example of the energy function.
In equation (1), the first term on the right side is the kinetic energy of the entire system, and the second term on the right side is the potential energy of the entire system.
The subscript i indicates each generator, and the subscript COI indicates various amounts of the center of inertia weighted by the inertia constant of the generator.

θ=δ−δCI …(2a) Pai=PINi−Pei …(2e) なお、(2a)〜(2f)式の右辺における記号は夫々次
のことを意味する。
θ i = δ i −δ CI (2a) P ai = P INi −P ei … (2e) The symbols on the right side of the equations (2a) to (2f) mean the following, respectively.

M:発電機の慣性定数、ω:発電機の角速度、δ:発電機
の内部位相角、PIN:発電機への機械入力、Pe:発電機
の電気的出力、n:系統に並列する発電機の運転台数。
M: inertia constant of generator, ω: angular velocity of generator, δ: internal phase angle of generator, PIN: mechanical input to generator, Pe: electrical output of generator, n: generator parallel to system The number of vehicles operated.

第2図(a)(b)は、電力系統に3相短絡故障等が
発生した場合の運動エネルギー(以下、KEと称する)と
位置エネルギー(以下、PEと称する)の時間的動きの一
例を示すもので、第2図(a)は安定な場合、第2図
(b)は不安定(系統の一部が脱調する)な場合であ
る。さて、エネルギー法の特徴として、KEとPEとを加え
た合計エネルギーは一定となることが知られており、第
2図(a)(b)から分るように系統故障によって蓄積
されたエネルギーは、故障除去後にKEとPEとで分担し合
う。そして、安定な場合は故障中のKEを系統が吸収する
ため、PEが増加してKEが減少する。一方、不安定な場合
は故障中のKEを系統が吸収する能力がないため、KEが増
加してPEが減少し不安定となる。従って、エネルギー法
の有するこのような特徴を予測という手段によって早期
にとらえることにより、迅速でかつ適切な安定度判定お
よび電源制限量算出を行なうことが可能となる。具体的
には第3図に示すように、現時点(t0時点)より一定時
間先(te時点)の(KE−PE)の予測値(KE−PE)が、
予め設定されたしきい値Elを超えた場合には不安定と判
定し、発電機の一部をしゃ断した場合の(KE−PE)の予
測値(KE−PE)cを求め、その値がEl以下となるように
電源制限量を算出するものである。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show an example of the temporal movement of kinetic energy (hereinafter, referred to as KE) and potential energy (hereinafter, referred to as PE) when a three-phase short circuit fault or the like occurs in the power system. 2 (a) shows a case where the system is stable, and FIG. 2 (b) shows a case where the system is unstable (a part of the system loses synchronism). Now, as a characteristic of the energy method, it is known that the total energy obtained by adding KE and PE is constant. As can be seen from FIGS. 2 (a) and 2 (b), the energy accumulated due to the system failure is After the failure is eliminated, KE and PE share each other. Then, in a stable case, the faulty KE is absorbed by the system, so that the PE increases and the KE decreases. On the other hand, in the case of instability, the KE increases, the PE decreases, and the KE becomes unstable because the system has no ability to absorb the KE during the failure. Therefore, by quickly capturing such characteristics of the energy method by means of prediction, it is possible to quickly and appropriately perform stability determination and power supply limit calculation. As shown in FIG. 3 in particular, the prediction value (KE-PE) 0 at the present time (t 0 point) than a predetermined time later (te time) of (KE-PE),
If a predetermined threshold value El is exceeded, it is determined to be unstable, and a predicted value (KE-PE) c of (KE-PE) when a part of the generator is cut off is obtained. There is for calculating a power limit amount so as not to exceed E l.

次に、エネルギー値の具体的な演算方法について述べ
る。
Next, a specific calculation method of the energy value will be described.

まず、故障発生前の定常状態において、各発電機の電
気的出力Pei(0)を検出し、その値を各発電機の機械
入力PINiとする。次に、系統に故障が発生したならば
Δt間隔で検出した各発電機の電気的出力Peiを用い
て、(3a),(3b)式に示す運動方程式より角速度ωi,
内部位相角δiを演算する。
First, in a steady state before the occurrence of a failure, the electrical output Pei (0) of each generator is detected, and the value is used as the mechanical input PINi of each generator. Next, if a fault occurs in the system, using the electrical output Pei of each generator detected at intervals of Δt, the angular velocity ωi, from the equation of motion shown in equations (3a) and (3b).
Calculate the internal phase angle δi.

ω(t)=ω(t−Δt) +(PINi−Pei(t))Δt/Mi …(3a) δ(t)=δ(t−Δt) +(ω(t)+ω(t−Δt))Δt/2Mi …(3b) 次に、系統故障が除去されたならば、上述の角速度ω
i,内部位相角δiの演算結果を用いて、(2)式より からPcIを演算し、最後に(4)式よりKE(t)を,
(5)式よりPE(t)を夫々求める。
ω i (t) = ω i (t−Δt) + (P INi− P ei (t)) Δt / M i (3a) δ i (t) = δ i (t−Δt) + (ω i ( t) + ω i (t−Δt)) Δt / 2M i (3b) Next, if the system fault is removed, the above-described angular velocity ω
i, using the calculation result of the internal phase angle δi, , And finally calculate KE (t) from equation (4),
PE (t) is obtained from equation (5).

次に、エネルギー値の具体的な予測方法について述べ
る。
Next, a specific method of predicting the energy value will be described.

(2),(3),(4)(5)式よりエネルギーの予
測値を求めるためには、各発電機の電気的出力の推定値
が必要となる。一方、この推定値を厳密に求めようとす
ると潮流計算が必要となり、系統安定化装置には適用で
きない。そこで、各発電機の電気的出力Peiを第4図の
ように近似する。すならち、現時点t0からしゃ断想定時
点tcまでは、電気的出力Peiの実測値を用いて第5図に
示すように予め設定した推定式の係数を演算し、その推
定式の延長上の点として推定値を求める。一方、しゃ断
想定時点tcからエネルギー予測時点te間は、Peiは一定
であると近似し、tc時点の推定値Pei(tc)と発電機し
ゃ断時の電気的出力の変化率Kiを用いて次式より演算す
る。
In order to obtain a predicted value of energy from the equations (2), (3), (4), and (5), an estimated value of the electrical output of each generator is required. On the other hand, if this estimation value is to be obtained strictly, a power flow calculation is required and cannot be applied to the system stabilization device. Therefore, the electric output Pei of each generator is approximated as shown in FIG. To Narachi, from the present time t 0 to shut assumed time tc, it calculates the coefficient of using measured values of the electric output Pei previously set as shown in FIG. 5 estimation formula, on an extension of the estimation formula Find the estimated value as a point. On the other hand, Pei is approximated to be constant from the cutoff assumed time tc to the energy prediction time te, and the following equation is obtained using the estimated value Pei (tc) at the time tc and the rate of change Ki of the electrical output at the time of the generator cutoff. Calculate from

Pei(t)=Ki・Pei(tc) …(6) ここで、Kiもまたその厳密解を求めることは不可能で
あるため、しゃ断対象外の発電所のKiは電気的出力の変
化が小さいので1.0とし、しゃ断対象発電所のKiについ
ては(7)式を用いて近似的に演算する。
Pei (t) = Ki · Pei (tc) (6) Here, since it is impossible to obtain the exact solution of Ki, Ki of the power plant not subject to interruption has a small change in electrical output. Therefore, it is set to 1.0, and the Ki of the power plant to be cut off is approximately calculated using Expression (7).

ここで、XG:しゃ断対象発電所を等価発電機とした
場合の昇圧トランスのリアクタンスとd軸次過渡リアク
タンスを加えた値、XD:しゃ断対象発電所の高圧母線
より系統を見た時の駆動点リアクタンス、n:しゃ断対象
発電所のしゃ断前の運転台数、m:しゃ断対象発電所のし
ゃ断台数。なお、しゃ断台数が0台の場合のKiは、
(7)式からわかるように1.0である。
Here, XG: a value obtained by adding the reactance of the step-up transformer and the d-axis transient reactance when the power generation target power plant is an equivalent generator, and XD: a driving point when the system is viewed from the high voltage bus of the power generation target power generation target. Reactance, n: Number of operating power stations before interruption, m: Number of interrupting power stations. Note that Ki when the number of interrupted units is 0 is
As can be seen from equation (7), it is 1.0.

以上説明した方法により推定された各発電機の電気的
出力Peiを基に、(3)式に示した運動方程式より角
速度および内部位相角の予測値ωi,δiを求め、
(2)式より からPcIを演算し、最後に(4),(5)式よりKE,P
Eの予測値を算出する。
Based on the electrical output Pei * of each generator estimated by the method described above, the predicted values ωi * and δi * of the angular velocity and the internal phase angle are obtained from the equation of motion shown in Expression (3).
From equation (2) , PcI is calculated from Eqs. (4) and (5).
Calculate the predicted value of E.

安定度の判定は、しゃ断を実施しない場合のKE,PEの
予測値を算出し、両者の差分(KE−PE)と予め設定し
たしきい値Elとを比較することによって行なう。すなわ
ち第3図に示したように、(KE−PE)の予測値がしき
い値Elよりも大きい場合は不安定と判定する。
Determination of stability is performed by comparing KE in case of not carrying out interruption, it calculates a predicted value of PE, with a threshold set in advance and the difference between them (KE-PE) 0 E l . That is, as shown in FIG. 3, it is determined that (KE-PE) when the predicted value of 0 is larger than the threshold value E l is unstable.

一方、電源制限量の算出は、発電所のしゃ断優先順位
にしたがって発電機の一部をしゃ断した場合のKE,PEの
予測値を算出し、両者の差分(KE−PE)cと予め設定し
たしきい値Elとを比較することによって行ない、第3図
に示したように、(KE−PE)cの予測値がしきい値El
下となるように電源制限量を算出する。なお、発電所の
しゃ断優先順位は、(2a),(2b)式より算出された慣
性中心からの角速度偏差 を用いて決定する。すなわち、角速度偏差 が大きいほど脱調し易いので、その大きい順に優先順位
をつける。
On the other hand, the calculation of the power supply restriction amount is performed by calculating the predicted values of KE and PE when a part of the generator is cut off in accordance with the cutoff priority of the power plant, and setting a difference (KE-PE) c between the two. performed by comparing the threshold value E l, as shown in FIG. 3, and calculates the (KE-PE) power limit amount as the predicted value is less than the threshold value E l of c. The interruption priority of the power plant is the angular velocity deviation from the center of inertia calculated from equations (2a) and (2b). Is determined using That is, angular velocity deviation The larger the is, the easier it is to lose synchronism, so priorities are given in descending order.

なお第6図に、以上説明した本発明による安定度判定
方法および電源制限量算出法の全体的な流れ図を示して
いる。
FIG. 6 shows an overall flowchart of the above-described stability determination method and power supply limit amount calculation method according to the present invention.

以下、上述のような考え方に基づく本発明の一実施例
について図面を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention based on the above-described concept will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明の系統安定化装置を適用した電力系
統の構成例を示すものである。第1図において、Pは対
象となる電力系統、G11・G12・G13,G21・G22・G23はこ
の電力系統1に通じる発電所1,発電所2に並列する発電
機、B1,B2は発電所1,2側の母線である。
FIG. 1 shows a configuration example of a power system to which the system stabilizing device of the present invention is applied. In FIG. 1, P is a target power system, G11 / G12 / G13, G21 / G22 / G23 are power plants connected to the power system 1, a generator parallel to the power plant 2, and B1 and B2 are power plants. These are the buses on the 1 and 2 sides.

一方、51a,51bは計器用変圧器PT1,PT2および変流器CT
11・CT12・CT13,CT21・CT22・CT23を介して各発電機G11
・G12・G13,G21・G22・G23の電気的出力を夫々検出する
電力検出部、52a,52bはしゃ断発電機に対して解列指令
を出力する制御部であり、これらから発電所端末手段5
a,5bを構成している。また、6a,6bは発電所端末手段5a,
5bから各発電機の電気的出力を夫々伝送する伝送手段で
ある。さらに、7は伝送手段6a,6bを介して夫々伝送さ
れる各発電機の電気的出力を入力とし、これに基づいて
系統全体の運動エネルギーと位置エネルギーを演算しか
つ予測する演算手段、8はこの演算手段7により予測さ
れた系統全体の運動エネルギーと位置エネルギーとに基
づいて系統の安定度判定を行ない、運動エネルギーの予
測値が増加し位置エネルギーの予測値が減少しかつ両者
の差分が予め設定されたしきい値を超えたことを条件に
系統が不安定であると判定する安定度判定手段、9はこ
の安定度判定手段8により系統が不安定であると判定さ
れたことを条件に、発電機しゃ断時の運動エネルギーの
予測値と位置エネルギーの予測値との差分に基づいて系
統の安定化に必要な電源制限量である発電機しゃ断量を
算出し、かつ該当発電機に対する解列指令を伝送手段6
a,6bを介して発電所端末手段5a,5bに送出する電源制限
量決定手段である。
On the other hand, 51a and 51b are instrumentation transformers PT1 and PT2 and current transformer CT.
Each generator G11 via 11 ・ CT12 ・ CT13, CT21 ・ CT22 ・ CT23
Power detection units for detecting the electrical outputs of G12, G13, G21, G22, and G23, respectively, and 52a and 52b are control units that output a disconnection command to the shutoff generator, and the power station terminal means 5
a, 5b. Also, 6a, 6b are power station terminal means 5a,
Transmission means for transmitting the electrical output of each generator from 5b. Further, 7 is an input which receives the electrical output of each generator transmitted via the transmission means 6a and 6b, and calculates and predicts the kinetic energy and potential energy of the entire system based on the input. The stability of the system is determined based on the kinetic energy and the potential energy of the entire system predicted by the calculation means 7, and the predicted value of the kinetic energy increases, the predicted value of the potential energy decreases, and the difference between the two is determined in advance. Stability determining means 9 for determining that the system is unstable on condition that the set threshold value is exceeded is provided on condition that the stability determining means 8 determines that the system is unstable. Based on the difference between the predicted value of the kinetic energy and the predicted value of the potential energy when the generator is shut off, calculate the generator cutoff amount, which is the power supply limit required for system stabilization, and Transmission means 6 a disconnecting command to
The power supply limiting amount determining means sends the power source terminal means 5a and 5b to the power station terminal means 5a and 5b via a and 6b.

次に、以上のように構成した系統安定化装置の作用に
ついて説明する。
Next, the operation of the system stabilizing device configured as described above will be described.

まず定常時には、電力系統Pに通じる発電所1,発電所
2に併入する各発電機G11・G12・G13,G21・G22・G23の
電気的出力が、発電所端末手段5a,5bの電力検出部51a,5
1bによって検出され、伝送手段6a,6bを介して演算手段
7に伝送される。そして演算手段7では、発電所1,発電
所2に併入する各発電機G11・G12・G13,G21・G22・G23
の合計出力を算出し、この値が発電所を等価一機発電機
として取扱った場合の機械入力PINiとして記憶されて
いる(第6図のステップS1)。
First, in a steady state, the electric output of each of the generators G11, G12, G13, G21, G22, G23 connected to the power plant 1 and the power plant 2 connected to the power system P is detected by the power detection of the power plant terminal means 5a, 5b. Parts 51a, 5
1b, and transmitted to the calculating means 7 via the transmitting means 6a, 6b. Then, in the arithmetic means 7, each of the generators G11, G12, G13, G21, G22, G23 to be incorporated in the power plant 1 and the power plant 2
, And this value is stored as the machine input PINi when the power plant is treated as an equivalent single-machine generator (step S1 in FIG. 6).

次に、このような状態で電力系統Pに故障が発生する
と、定常時の場合と同様に発電機G11・G12・G13,G21・G
22・G23の電気的出力Pei(t)が、発電所端末手段5a,5
bの電力検出部51a,51bによってΔt間隔で検出され、伝
送手段6a,6bを介して演算手段7に伝送される。そして
演算手段7において、この伝送された各発電機G11・G12
・G13,G21・G22・G23の合計出力を算出し、この値を等
価一機発電機の電気的出力Peiとし、第6図のステップS
2の作用により等価発電機の角速度ωi,内部位相角δi
が算出される。
Next, when a failure occurs in the power system P in such a state, the generators G11, G12, G13, G21, G
The electric output Pei (t) of 22 · G23 is connected to the power station terminal means 5a, 5
The power detection units 51a and 51b of b detect the power at intervals of Δt, and transmit the detected power to the calculation means 7 via the transmission means 6a and 6b. Then, in the arithmetic means 7, the transmitted generators G11 and G12 are transmitted.
Calculate the total output of G13, G21, G22 and G23, and use this value as the electric output Pei of the equivalent single-generator,
The angular velocity ωi and internal phase angle δi of the equivalent generator
Is calculated.

次に、系統故障が除去されると、第6図のステップS3
の作用により、系統全体の運動エネルギーKE,位置エネ
ルギーPEが演算される。さらに、系統故障除去後一定時
間経過すると、第6図のステップS4,S5,S6の作用にした
がって、発電機しゃ断を行なわない場合の運動エネルギ
ーKE,位置エネルギーPEの予測値KE 0,PE が演算さ
れ、安定度判定手段8において第6図のステップS7の作
用により、系統の安定度が判定される。この結果、運動
エネルギーの予測値KE が増加し位置エネルギーの予
測値PE が減少し、かつ両者の差分KE −PE
予め設定されたしきい値Elを超えた場合には、系統が不
安定であると判定される。また、電源制限量決定手段9
においては、安定度判定手段8により系統が不安定であ
ると判定された場合には、第6図のステップS8,S9,S10
の作用により、発電所のしゃ断優先順位にしたがって発
電機の一部をしゃ断した時の運動エネルギー,位置エネ
ルギーKE,PEの予測値KE*,PEcが算出される。そし
て、第6図のステップS11の作用にり、両者の差分(KE
c,PEc)がしきい値El以下となるように系統の安定
化に必要な電源制限量である発電機しゃ断量を算出し、
該当発電機に対する解列指令が伝送手段6a,6bを介して
発電所端末手段5a,5bの制御部52a,52bに送出される。こ
れにより、発電所端末手段5a,5bの制御部52a,52bでは、
第6図のステップS12の作用により、該当発電機の系統
よりの解列を実施して系統の安定化が図られることにな
る。
Next, when the system fault is removed, step S3 in FIG.
, The kinetic energy KE and the potential energy PE of the entire system are calculated. Further, when a certain period of time has passed after the elimination of the system failure, the predicted values KE * 0 , PE * of the kinetic energy KE and the potential energy PE when the generator is not cut off, according to the operations of steps S4, S5, S6 in FIG. 0 is calculated, and the stability determination means 8 determines the stability of the system by the operation of step S7 in FIG. As a result, the predicted value PE * 0 predictive value KE * 0 increases and potential energy of the kinetic energy is reduced, and the difference KE * 0 -PE * 0 both exceeds a preset threshold value E l In this case, it is determined that the system is unstable. In addition, the power limit amount determining means 9
In the case where it is determined by the stability determining means 8 that the system is unstable, the steps S8, S9, S10 in FIG.
By the action, the kinetic energy when the shut off a part of the generator according to interruption priority of the plant, the potential energy KE, the predicted value of the PE KE * *, PE * c is calculated. Then, according to the operation of step S11 in FIG. 6, the difference (KE
* C, PE * c) calculates a generator cutoff amount is a power limit amount necessary for stabilization of the system to be equal to or less than the threshold value E l,
A disconnection command for the generator is transmitted to the control units 52a, 52b of the power station terminal means 5a, 5b via the transmission means 6a, 6b. Thereby, in the control units 52a, 52b of the power station terminal means 5a, 5b,
By the operation of step S12 in FIG. 6, the corresponding generator is disconnected from the system to stabilize the system.

なお、安定度判定手段8において系統が安定であると
判定された場合には、第6図のステップS2に戻って、前
述した処理が一定時間継続して行なわれることになる。
When the stability determining means 8 determines that the system is stable, the process returns to step S2 in FIG. 6, and the above-described processing is continuously performed for a certain period of time.

上述したように、本実施例による系統安定化装置で
は、電力系統Pの故障発生によって複数の発電機が脱調
に至ることを,故障条件(故障点,故障種別)の判定を
行なうことなく早期に検出することが可能となり、もっ
て本系統安定化装置を用いて系統安定化制御を実施する
ことにより、脱調を事前に防止することができる。ま
た、故障条件(故障点,故障種別)を判定するための手
段が不要となるため、装置規模が大規模化することがな
く、経済的にも極めて有利なものとなる。
As described above, in the system stabilizing apparatus according to the present embodiment, it is possible to quickly determine that a plurality of generators lose synchronism due to the occurrence of a failure in the power system P without determining failure conditions (fault points and failure types). In this manner, the system stabilization control is performed using the system stabilization device, so that step-out can be prevented in advance. In addition, since means for determining a failure condition (failure point, failure type) is not required, the scale of the apparatus is not increased, which is extremely economically advantageous.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、故障条件の判定
を行なう必要のない経済的で信頼性の高い系統安定化装
置が提供できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide an economical and highly reliable system stabilization device that does not need to determine a failure condition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の系統安定化装置を適用した電力系統の
構成例を示す図、第2図(a)(b)は電力系統に3相
短絡故障等が発生した場合のエネルギーの時間的動きを
示す図、第3図はエネルギーの予測値を基にした安定度
判定法と電源制限量算出法を説明するための図、第4図
はエネルギー予測に用いる発電機の電気的出力の近似方
法を説明するための図、第5図は現時点までの電気的出
力を基に将来の電気的出力を推定する方法を説明するた
めの図、第6図は安定度判定方法および電源制限量算出
法の全体的な流れを説明するための流れ図、第7図は従
来の系統安定化装置を示す構成図、第8図は従来の系統
安定化装置に適用されている制御量決定方法を説明する
ための図である。 5a,5b……発電所端末手段、51a,51b……電力検出部、52
a,52b……制御部、6a,6b……伝送手段、7……演算手
段、8……安定度判定手段、9……電源制限量決定手
段、P……電力系統、G11,G12,G13,G21,G22,G23……発
電機、B1,B2……母線。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a power system to which the system stabilizing device of the present invention is applied, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show temporal changes in energy when a three-phase short-circuit fault or the like occurs in the power system. FIG. 3 is a diagram illustrating a movement, FIG. 3 is a diagram for explaining a stability determination method based on a predicted value of energy and a method of calculating a power supply limit amount, and FIG. 4 is an approximation of an electrical output of a generator used for energy prediction. FIG. 5 is a diagram for explaining the method, FIG. 5 is a diagram for explaining a method of estimating a future electric output based on the electric output up to the present time, and FIG. 6 is a stability judging method and a power supply limit calculation. FIG. 7 is a block diagram showing a conventional system stabilizing device, and FIG. 8 is a diagram for explaining a control amount determining method applied to the conventional system stabilizing device. FIG. 5a, 5b ... power station terminal means, 51a, 51b ... power detection unit, 52
a, 52b control section, 6a, 6b transmission means, 7 calculation means, 8 stability determination means, 9 power limit amount determination means, P power system, G11, G12, G13 , G21, G22, G23 …… Generator, B1, B2 …… Bus.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日沖 栄二 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20の 1 中部電力株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 小俣 和也 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 佐藤 正弘 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Eiji Hioki Inventor at Kita-Kanzan 20 at Odaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi 1 Inside Chubu Electric Power Research Institute (72) Inventor Kazuya Omata Fuchu-shi, Tokyo No. 1, Toshiba-cho, Toshiba Fuchu Plant Co., Ltd. (72) Inventor, Masahiro Sato No. 1, Toshiba-cho, Fuchu City, Tokyo Toshiba Fuchu Plant, Inc.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の発電機を備えた電力系統において、
前記各発電機の電気的出力を夫々検出する電力検出部,
および前記発電機に対して解列指令を出力する制御部か
らなる発電所端末手段と、この発電所端末手段から伝送
手段を介して夫々伝送される前記各発電機の電気的出力
を入力とし,これに基づいて系統全体の運動エネルギー
と位置エネルギーを演算しかつ予測する演算手段と、こ
の演算手段により予測された系統全体の運動エネルギー
と位置エネルギーとに基づいて系統の安定度判定を行な
い,運動エネルギーの予測値が増加し位置エネルギーの
予測値が減少しかつ両者の差分が予め設定されたしきい
値を超えたことを条件に系統が不安定であると判定する
安定度判定手段と、この安定度判定手段により系統が不
安定であると判定されたことを条件に,発電機しゃ断時
の運動エネルギーの予測値と位置エネルギーの予測値と
の差分に基づいて系統の安定化に必要な電源制限量であ
る発電機しゃ断量を算出し,かつ該当発電機に対する解
列指令を前記伝送手段を介して前記発電所端末手段に送
出する電源制限量決定手段とを備えて成ることを特徴と
する系統安定化装置。
In a power system having a plurality of generators,
A power detection unit for detecting an electrical output of each of the generators,
And a power station terminal means comprising a control unit for outputting a disconnection command to the generator, and an electric output of each of the generators transmitted from the power station terminal means via transmission means as inputs. Calculating means for calculating and predicting the kinetic energy and potential energy of the entire system based on this; and determining stability of the system based on the kinetic energy and potential energy of the entire system predicted by the calculating means. Stability determining means for determining that the system is unstable on the condition that the predicted value of the energy increases and the predicted value of the potential energy decreases and the difference between the two exceeds a preset threshold value; Based on the difference between the predicted value of the kinetic energy and the predicted value of the potential energy when the generator is shut off, provided that the stability determination means determines that the system is unstable. Power limit amount determining means for calculating a generator cutoff amount, which is a power limit amount necessary for stabilizing the power generation, and sending a disconnection command to the power generator to the power station terminal means via the transmission means. A system stabilization device comprising:
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