JP2749033B2 - タービン発電機の軸ねじれ抑制装置 - Google Patents
タービン発電機の軸ねじれ抑制装置Info
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- JP2749033B2 JP2749033B2 JP61294888A JP29488886A JP2749033B2 JP 2749033 B2 JP2749033 B2 JP 2749033B2 JP 61294888 A JP61294888 A JP 61294888A JP 29488886 A JP29488886 A JP 29488886A JP 2749033 B2 JP2749033 B2 JP 2749033B2
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はタービン制御に係り、特に発電機と直流送電
系統との干渉による発電機の軸ねじれを抑制するに好適
なタービン発電機の軸ねじれ抑制装置に関する。 〔従来の技術〕 1977年アメリカのスケアビユート直流送電設備の順変
換所近傍にある発電所において、試験中に低周波の軸ね
じれ共振が発生した。これを契機に直流送電と発電機の
干渉による軸ねじれ現象の解明と抑制対策が検討されて
いる。これまでの検討によれば、この現象が直流送電の
制御に起因していることが解明されつつあり、軸ねじれ
抑制のための直流系に負荷する制御装置も考案されてい
る。例えば、アイ・イー・イー・イー，トランザクシヨ
ン・ボルユームPAS101,ナンバー7,1982年「エツチ・ヴ
イ・デーシー システム コントロール フオアー ダ
ンピング オブ サブシンクロナス オシレイシヨン」
（HVDC System Control for Damping Subsynchronous
Oscillations,IEEE Trans.Vol・PAS101,No.7,1982）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述従来技術は発電所が直流送電系統と遠く離れてい
る場合や、その間のインピーダンスが大きい場合は、軸
ねじれ抑制のための制御装置の適切な信号検出が難かし
く、また、検出されてもその信号でもつて直流送電系統
の送電電力を制御しても、電力の遅れが生じ、十分な効
果が期待できないといつた問題がある。 本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、発電所が直流送電系統と遠
く離れている場合や、その間のインピーダンスが大きい
場合であっても、軸ねじれ抑制のための適切な信号検出
を容易にし、発電機と直流送電系統の干渉により生じる
軸ねじれを効果的に制御することのできるタービン発電
機の軸ねじれ制御装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、直流送電系統を介して、交流系統に接続
された負荷に電力を送電し、タービン機器に接続された
タービン発電機とを備え、タービン発電機の軸ねじれを
抑制するタービン発電機の軸ねじれ抑制装置において、
タービン機器に入力する蒸気量を調整する蒸気量調整バ
ルブと、タービン発電機の軸ねじれ周波数成分の状態量
として、タービン発電機ないしタービン機器の角速度を
検出する角速度検出装置と、角速度検出装置で検出され
た角速度の変化信号に応じて蒸気量調整バルブを開閉さ
せタービン機器に入力する蒸気量を制御する制御装置と
を備え、制御装置が角速度検出装置が検出した角速度の
変化信号に応じて蒸気量調整バルブを開閉して、タービ
ン機器に入力する蒸気量を調整することにより、タービ
ン機器の機械的トルクとタービン発電機の電気的トルク
とをバランスさせて、タービン発電機の軸ねじれを抑制
するようにしたものである。 〔作用〕 今、発電機の慣性定数をM,角速度をω，電気的出力を
P,機械的トルクをTM,電気的トルクをTEとおくと、これ
らの間には以下の関係がある。 M dw/dt＝TM−TE ……（１） Ｐ＝ω・TE ……（２） 従来、機械的入力、即ち機械的トルクTMは一定であ
る。ここで交流系統で事故が発生してTEが一時的に減少
したとすると、（１）式からωが大きくなる。一般に負
荷は定電力特性のものが多いため、ωが大きくなると、
（２）式からTEがさらに小さくなるといつた不安定現象
が生じる。一方、TEが一時的に増加した場合も同様に不
安定となる。 次にTMを機械系の状態量の１つであるωの変化量に応
じて変えることを考える。交流系統で事故が発生したTE
が一時的に減少したとすると、（１）式からωが大きく
なる。この増加量に応じてTMを減少させると発電機のω
は減少するので、上述したような不安定現象は生じな
い。TEが一時的に増加した場合も同様に不安定は生じな
い。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図は発電機出力をそのまま直流で負荷地へ送電する直
流単独送電系統である。図中、11は高圧タービン、12は
低圧タービン、13は発電機、14は発電機の端子電圧を検
出する交流電圧変成器、15は発電機タービンの制御装
置、16は制御装置16によつて入力の主蒸気Smのタービン
への通過量を調整するバルブ、21は昇圧用トランス、22
は交流送電線、31は変換用変圧器、32は交流を直流に変
換する交直変換器、33は交直変換器32の制御装置で、通
常、直流送電での送電電力が指令された値となるように
電流制御がその主な働きである。34は直流送電線を示
す。直、図には直流送電の相手端が示されていないが、
直流送電線を介して送られた直流電力は負荷地において
別の交直変換器により直流から交流に変換され、負荷に
電力が供給されるものとし、本発明には直接関係しない
ので省略している。発電機−タービン制御装置15の詳細
ブロツク図を第２図に示す。図中150は前記交流電圧変
成器14の出力をうけ、交流電圧から機械系の状態量の１
つである発電機の角速度を検出する角速度検出回路、15
1は角速度検出回路150の出力から軸ねじれ周波数成分の
角速度の変化を検出する変化検出回路、152はこの出力
を係数倍する掛算回路、153は主蒸気量の設定値P0と掛
算回路152の出力とを加算する加算回路、154はこの加算
回路153の出力と前記高圧タービン11の蒸気入力の検出
値Sfとの差を計算する加算回路、155はこの加算回路の
出力を増幅する蒸気量偏差増幅回路で、154と155により
定蒸気量制御回路を構成する。156はこの増幅回路155の
出力を増幅し前記主蒸気のバルブ16を駆動するバルブ駆
動回路である。この回路の動作を説明すると、今、交流
系統で事故が発生し、電気的なトルクTEが減少したとす
ると、発電機は加速する。その結果、発電機の交流電圧
の周波数が上昇し角速度変化検出回路151から変化量が
出力される。この出力は係数倍されてP0に加算される。
この場合、係数倍された信号が負となるようにしておく
と、加算回路153では、この分だけP0から差引かれる。
即ち主蒸気量の指令値が小さくなることが表わし、機械
的なトルクTMが減少する。従つて電気機の加速は抑制さ
れる。逆に電気的なトルクTEが増加した場合は、以上と
は逆の動作をし発電機の減速は抑制される。 第３図に本発明のもう一つの実施例の発電材−タービ
ン制御装置を含む直流単独送電系統を示す。図中、140
〜142は各々、高圧タービン，低圧タービン及び発電機
の機械系の状態量の１つである回転速度を検出するセン
サである。第４図に第３図の発電機−タービン制御装置
の詳細ブロツク図を示す。図中160,170,180は各々、前
記センサ140,141,142により検出された回転速度から各
々の角速度を検出する角速度検出回路、161,171,181は
各々角速度検出回路160,170,180の出力から軸ねじれ周
波数成分の角速度の変化を検出する変化分検出回路、16
2,172,182は掛算器、157は掛算器162,172,182の出力を
加算する加算回路であり、この回路により状態量変化の
線形結合による信号が計算される。加算回路157の出力
は前述の加算回路153に導びかれる。この回路の動作は
機械系の各質点で角速度の変化が検出されると、それに
応じてタービン入力が調整され、角速度の変化を抑制す
るように動作する。従つて、前述同様、軸ねじれが発生
した場合の軸ねじれを抑制することができる。 尚、以上では機械系の状態量として角速度を使用した
場合につい説明したが、角速度を積分して得られる位相
角を用いても同様の効果が期待できる。 第５図に第３図の実施例で、発電機−タービン制御装
置のうちで、掛算回路の乗数（ゲイン）をタービン入力
の大きさに応じて変える場合の実施例を示す。角速度の
変化量に応じて変えるタービン入力の大きさは運転状
態、即ち発電機の入出力によつて変わり、このことを考
慮したものである。ゲインの変え方は第６図に概略図を
示すように、入力に対して単にゲーインが比例するもの
でも、その他の特性のものでも良い。第５図では入力に
タービン入力に相当する主蒸気量の設定値を使用してい
る。 この回路の動作は軸ねじれ抑制のループゲインが運転
状態によつて変わるのみで、その他の動作は前図と同様
であるので軸ねじれを抑制できることは明らかである。 尚、第６図の入力としては発電機の出力を使用できる
ことも用すまでもない。 〔発明の効果〕 本発明は、発電機出力を、直流送電系線を介して、交
流系統に接続された負荷に送電するものにおいて、ター
ビン発電機の軸ねじれ周波数成分の状態量としてタービ
ン発電機ないしタービン機器の角速度を検出する手段
と、該検出された角速度の変化に比例した信号に応じて
前記タービンに入力する蒸気量を制御する手段とを有し
ているので、軸ねじれ制御のための適切な信号検出が容
易になり、さらに軸ねじれ制御のための信号を発電所か
ら直流送電系統へ伝送する必要もなく、発電所内部で軸
ねじれ制御のための制御が行えるため、発電所が直流送
電系統と遠く離れている場合や、その間のインピーダン
スが大きい場合であっても、発電機と直流送電系統の干
渉により生じる軸ねじれを効果的に制御することができ
る。
系統との干渉による発電機の軸ねじれを抑制するに好適
なタービン発電機の軸ねじれ抑制装置に関する。 〔従来の技術〕 1977年アメリカのスケアビユート直流送電設備の順変
換所近傍にある発電所において、試験中に低周波の軸ね
じれ共振が発生した。これを契機に直流送電と発電機の
干渉による軸ねじれ現象の解明と抑制対策が検討されて
いる。これまでの検討によれば、この現象が直流送電の
制御に起因していることが解明されつつあり、軸ねじれ
抑制のための直流系に負荷する制御装置も考案されてい
る。例えば、アイ・イー・イー・イー，トランザクシヨ
ン・ボルユームPAS101,ナンバー7,1982年「エツチ・ヴ
イ・デーシー システム コントロール フオアー ダ
ンピング オブ サブシンクロナス オシレイシヨン」
（HVDC System Control for Damping Subsynchronous
Oscillations,IEEE Trans.Vol・PAS101,No.7,1982）。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述従来技術は発電所が直流送電系統と遠く離れてい
る場合や、その間のインピーダンスが大きい場合は、軸
ねじれ抑制のための制御装置の適切な信号検出が難かし
く、また、検出されてもその信号でもつて直流送電系統
の送電電力を制御しても、電力の遅れが生じ、十分な効
果が期待できないといつた問題がある。 本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてな
されたもので、その目的は、発電所が直流送電系統と遠
く離れている場合や、その間のインピーダンスが大きい
場合であっても、軸ねじれ抑制のための適切な信号検出
を容易にし、発電機と直流送電系統の干渉により生じる
軸ねじれを効果的に制御することのできるタービン発電
機の軸ねじれ制御装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、直流送電系統を介して、交流系統に接続
された負荷に電力を送電し、タービン機器に接続された
タービン発電機とを備え、タービン発電機の軸ねじれを
抑制するタービン発電機の軸ねじれ抑制装置において、
タービン機器に入力する蒸気量を調整する蒸気量調整バ
ルブと、タービン発電機の軸ねじれ周波数成分の状態量
として、タービン発電機ないしタービン機器の角速度を
検出する角速度検出装置と、角速度検出装置で検出され
た角速度の変化信号に応じて蒸気量調整バルブを開閉さ
せタービン機器に入力する蒸気量を制御する制御装置と
を備え、制御装置が角速度検出装置が検出した角速度の
変化信号に応じて蒸気量調整バルブを開閉して、タービ
ン機器に入力する蒸気量を調整することにより、タービ
ン機器の機械的トルクとタービン発電機の電気的トルク
とをバランスさせて、タービン発電機の軸ねじれを抑制
するようにしたものである。 〔作用〕 今、発電機の慣性定数をM,角速度をω，電気的出力を
P,機械的トルクをTM,電気的トルクをTEとおくと、これ
らの間には以下の関係がある。 M dw/dt＝TM−TE ……（１） Ｐ＝ω・TE ……（２） 従来、機械的入力、即ち機械的トルクTMは一定であ
る。ここで交流系統で事故が発生してTEが一時的に減少
したとすると、（１）式からωが大きくなる。一般に負
荷は定電力特性のものが多いため、ωが大きくなると、
（２）式からTEがさらに小さくなるといつた不安定現象
が生じる。一方、TEが一時的に増加した場合も同様に不
安定となる。 次にTMを機械系の状態量の１つであるωの変化量に応
じて変えることを考える。交流系統で事故が発生したTE
が一時的に減少したとすると、（１）式からωが大きく
なる。この増加量に応じてTMを減少させると発電機のω
は減少するので、上述したような不安定現象は生じな
い。TEが一時的に増加した場合も同様に不安定は生じな
い。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第
１図は発電機出力をそのまま直流で負荷地へ送電する直
流単独送電系統である。図中、11は高圧タービン、12は
低圧タービン、13は発電機、14は発電機の端子電圧を検
出する交流電圧変成器、15は発電機タービンの制御装
置、16は制御装置16によつて入力の主蒸気Smのタービン
への通過量を調整するバルブ、21は昇圧用トランス、22
は交流送電線、31は変換用変圧器、32は交流を直流に変
換する交直変換器、33は交直変換器32の制御装置で、通
常、直流送電での送電電力が指令された値となるように
電流制御がその主な働きである。34は直流送電線を示
す。直、図には直流送電の相手端が示されていないが、
直流送電線を介して送られた直流電力は負荷地において
別の交直変換器により直流から交流に変換され、負荷に
電力が供給されるものとし、本発明には直接関係しない
ので省略している。発電機−タービン制御装置15の詳細
ブロツク図を第２図に示す。図中150は前記交流電圧変
成器14の出力をうけ、交流電圧から機械系の状態量の１
つである発電機の角速度を検出する角速度検出回路、15
1は角速度検出回路150の出力から軸ねじれ周波数成分の
角速度の変化を検出する変化検出回路、152はこの出力
を係数倍する掛算回路、153は主蒸気量の設定値P0と掛
算回路152の出力とを加算する加算回路、154はこの加算
回路153の出力と前記高圧タービン11の蒸気入力の検出
値Sfとの差を計算する加算回路、155はこの加算回路の
出力を増幅する蒸気量偏差増幅回路で、154と155により
定蒸気量制御回路を構成する。156はこの増幅回路155の
出力を増幅し前記主蒸気のバルブ16を駆動するバルブ駆
動回路である。この回路の動作を説明すると、今、交流
系統で事故が発生し、電気的なトルクTEが減少したとす
ると、発電機は加速する。その結果、発電機の交流電圧
の周波数が上昇し角速度変化検出回路151から変化量が
出力される。この出力は係数倍されてP0に加算される。
この場合、係数倍された信号が負となるようにしておく
と、加算回路153では、この分だけP0から差引かれる。
即ち主蒸気量の指令値が小さくなることが表わし、機械
的なトルクTMが減少する。従つて電気機の加速は抑制さ
れる。逆に電気的なトルクTEが増加した場合は、以上と
は逆の動作をし発電機の減速は抑制される。 第３図に本発明のもう一つの実施例の発電材−タービ
ン制御装置を含む直流単独送電系統を示す。図中、140
〜142は各々、高圧タービン，低圧タービン及び発電機
の機械系の状態量の１つである回転速度を検出するセン
サである。第４図に第３図の発電機−タービン制御装置
の詳細ブロツク図を示す。図中160,170,180は各々、前
記センサ140,141,142により検出された回転速度から各
々の角速度を検出する角速度検出回路、161,171,181は
各々角速度検出回路160,170,180の出力から軸ねじれ周
波数成分の角速度の変化を検出する変化分検出回路、16
2,172,182は掛算器、157は掛算器162,172,182の出力を
加算する加算回路であり、この回路により状態量変化の
線形結合による信号が計算される。加算回路157の出力
は前述の加算回路153に導びかれる。この回路の動作は
機械系の各質点で角速度の変化が検出されると、それに
応じてタービン入力が調整され、角速度の変化を抑制す
るように動作する。従つて、前述同様、軸ねじれが発生
した場合の軸ねじれを抑制することができる。 尚、以上では機械系の状態量として角速度を使用した
場合につい説明したが、角速度を積分して得られる位相
角を用いても同様の効果が期待できる。 第５図に第３図の実施例で、発電機−タービン制御装
置のうちで、掛算回路の乗数（ゲイン）をタービン入力
の大きさに応じて変える場合の実施例を示す。角速度の
変化量に応じて変えるタービン入力の大きさは運転状
態、即ち発電機の入出力によつて変わり、このことを考
慮したものである。ゲインの変え方は第６図に概略図を
示すように、入力に対して単にゲーインが比例するもの
でも、その他の特性のものでも良い。第５図では入力に
タービン入力に相当する主蒸気量の設定値を使用してい
る。 この回路の動作は軸ねじれ抑制のループゲインが運転
状態によつて変わるのみで、その他の動作は前図と同様
であるので軸ねじれを抑制できることは明らかである。 尚、第６図の入力としては発電機の出力を使用できる
ことも用すまでもない。 〔発明の効果〕 本発明は、発電機出力を、直流送電系線を介して、交
流系統に接続された負荷に送電するものにおいて、ター
ビン発電機の軸ねじれ周波数成分の状態量としてタービ
ン発電機ないしタービン機器の角速度を検出する手段
と、該検出された角速度の変化に比例した信号に応じて
前記タービンに入力する蒸気量を制御する手段とを有し
ているので、軸ねじれ制御のための適切な信号検出が容
易になり、さらに軸ねじれ制御のための信号を発電所か
ら直流送電系統へ伝送する必要もなく、発電所内部で軸
ねじれ制御のための制御が行えるため、発電所が直流送
電系統と遠く離れている場合や、その間のインピーダン
スが大きい場合であっても、発電機と直流送電系統の干
渉により生じる軸ねじれを効果的に制御することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の発電機−タービン制御装置
を含む直流単独送電系統図、第２図は第１図の発電機−
タービン制御装置のブロツク図、第３図は本発明の他の
実施例の発電機−タービン制御装置を含む直流単独送電
系統図、第４図は第３図の発電機−タービン制御装置の
ブロツク図、第５図は第３図の発電機−タービン制御装
置の応用例を示すブロツク図、第６図は第５図の掛算回
路の入力に対するゲインの特性を示す図である。 150,160,170,180,……角速度検出回路、151,161,171,18
1……軸ねじれ周波数成分の角速度の変化分検出回路、1
52……掛算回路、153,154……加算回路、155……偏差増
幅回路、156……バルブ駆動回路。
を含む直流単独送電系統図、第２図は第１図の発電機−
タービン制御装置のブロツク図、第３図は本発明の他の
実施例の発電機−タービン制御装置を含む直流単独送電
系統図、第４図は第３図の発電機−タービン制御装置の
ブロツク図、第５図は第３図の発電機−タービン制御装
置の応用例を示すブロツク図、第６図は第５図の掛算回
路の入力に対するゲインの特性を示す図である。 150,160,170,180,……角速度検出回路、151,161,171,18
1……軸ねじれ周波数成分の角速度の変化分検出回路、1
52……掛算回路、153,154……加算回路、155……偏差増
幅回路、156……バルブ駆動回路。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松田 靖夫
日立市久慈町4026番地 株式会社日立製
作所日立研究所内
(72)発明者 堀内 進
東京都千代田区内幸町１丁目１番３号
東京電力株式会社内
(72)発明者 原 築志
東京都千代田区内幸町１丁目１番３号
東京電力株式会社内
(56)参考文献 特開 昭61−185026（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−125935（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−82019（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−131370（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−116235（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．直流送電系統を介して、交流系統に接続された負荷
に電力を送電し、タービン機器に接続されたタービン発
電機とを備え、該タービン発電機の軸ねじれを抑制する
タービン発電機の軸ねじれ抑制装置において、前記ター
ビン機器に入力する蒸気量を調整する蒸気量調整バルブ
と、前記タービン発電機の軸ねじれ周波数成分の状態量
として、タービン発電機ないしタービン機器の角速度を
検出する角速度検出装置と、該角速度検出装置で検出さ
れた角速度の変化信号に応じて前記蒸気量調整バルブを
開閉させ前記タービン機器に入力する蒸気量を制御する
制御装置とを備え、該制御装置が前記角速度検出装置が
検出した角速度の変化信号に応じて前記蒸気量調整バル
ブを開閉して、前記タービン機器に入力する蒸気量を調
整することにより、前記タービン機器の機械的トルクと
前記タービン発電機の電気的トルクとをバランスさせ
て、前記タービン発電機の軸ねじれを抑制することを特
徴とするタービン発電機の軸ねじれ抑制装置。 ２．特許請求の範囲の第１項のタービン発電機の軸ねじ
れ抑制装置において、前記検出された角速度の変化信号
として、前記タービン発電機とタービン機器の各角速度
の変化を線形結合した信号を用いたことを特徴とするタ
ービン発電機の軸ねじれ抑制装置。 ３．特許請求の範囲の第２項のタービン発電機の軸ねじ
れ抑制装置において、前記線形結合する際の各角速度の
ゲインは、前記タービン機器入力又はタービン発電機出
力に応じて可変するようにしたことを特徴とするタービ
ン発電機の軸ねじれ抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61294888A JP2749033B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | タービン発電機の軸ねじれ抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61294888A JP2749033B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | タービン発電機の軸ねじれ抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63148832A JPS63148832A (ja) | 1988-06-21 |
| JP2749033B2 true JP2749033B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=17813550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61294888A Expired - Fee Related JP2749033B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | タービン発電機の軸ねじれ抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749033B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH699321A1 (de) * | 2008-08-15 | 2010-02-15 | Alstom Technology Ltd | Kraftwerksanlage zum wahlweisen betrieb in stromnetzen mit unterschiedlicher netzfrequenz. |
| JP5439039B2 (ja) * | 2009-06-02 | 2014-03-12 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP5486847B2 (ja) * | 2009-06-02 | 2014-05-07 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61185026A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-18 | 株式会社日立製作所 | 発電機と直流送電との干渉抑制のための直流送電の制御装置 |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP61294888A patent/JP2749033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63148832A (ja) | 1988-06-21 |
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