JP3178552B2 - 多機接続用無限大母線モデル装置 - Google Patents

多機接続用無限大母線モデル装置

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

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  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電力系統解析や機器
の試験等に使用される電力系統解析アナログシミュレー
タ装置、特に無限大母線モデル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の無限大母線モデル装置と
しては、設定の周波数f0と電圧V0を発生する電圧源
として実現し、これに短絡容量を模擬する短絡容量模擬
インピーダンスを接続して構成するものが良く知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、系統周波数は設定の周波数f0の1つ
で実現する必要があることから、2台以上で周波数f0
を長時間維持することは殆ど不可能である。すなわち、
2台以上で周波数を完全に一致させることは難しく、た
とえ最初はほぼ一致していたとしても長時間の運転で両
者のずれが大きくなり、運転不能となるためである。ま
た、2台目からは大容量(無限大母線の短絡容量分)の
発電機モデルを使用し、有効電力と電圧、または有効電
力と無効電力の調整をしなければならないため、大型で
複雑な装置が必要になるという問題がある。したがっ
て、この発明の課題は模擬電力系統に複数台接続可能
で、しかも小型かつ構成の簡単な多機接続用無限大母線
モデル装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第1の発明では、基準の無限大母線モデル装置
以外のモデル装置として模擬電力系統に複数台接続可能
とするために、設定通りの周波数と電圧波高値を出力す
る電圧源と、短絡容量を模擬する短絡模擬インピーダン
スと、有効電力を設定値通りに維持するための有効電力
調節器と、電圧値を設定値通りに維持するための電圧調
節器とを備え、前記有効電力調節器の出力を周波数設定
値とし前記電圧調節器の出力を電圧設定値としてそれぞ
れ前記電圧源に与えることを特徴としている。
【0005】第2の発明では、基準の無限大母線モデル
装置以外のモデル装置として模擬電力系統に複数台接続
可能とするために、設定通りの周波数と電圧波高値を出
力する電圧源と、短絡容量を模擬する短絡模擬インピー
ダンスと、有効電力を設定値通りに維持するための有効
電力調節器と、無効電力値を設定値通りに維持するため
の無効電力調節器とを備え、前記有効電力調節器の出力
を周波数設定値とし前記無効電力調節器の出力を電圧設
定値としてそれぞれ前記電圧源に与えることを特徴とし
ている。
【0006】第3の発明では、基準の無限大母線モデル
装置以外のモデル装置として模擬電力系統に複数台接続
可能とするために、設定通りの周波数と電圧波高値を出
力する電圧源と、短絡容量を模擬する短絡模擬インピー
ダンスと、有効電力を設定値通りに維持するための有効
電力調節器と、電圧値を設定値通りに維持するための電
圧調節器と、無効電力値を設定値通りに維持するための
無効電力調節器と、前記電圧調節器と無効電力調節器の
各出力のいずれか一方を選択する選択手段とを備え、こ
の選択手段からの出力と前記前記有効電力調節器の出力
とをそれぞれ前記電圧源に与えることを特徴としてい
る。
【0007】
【作用】周波数f0と電圧V0を発生する電圧源と短絡
容量模擬インピーダンスとからなる従来の無限大母線モ
デルに対し、有効電力P0’,電圧V0’または無効電
力Q0’を制御する調節器をそれぞれ設けることによ
り、構成の簡略化と小型化を図る。
【0008】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。同図において、1は3相発振電圧増幅器11、短絡
容量模擬インピーダンス12、計測器13、有効電力演
算器14A,電圧実効値演算器14B、減算器15A,
15B、有効電力調節器16A,電圧調節器16Bなど
からなる多機接続用無限大母線モデル装置を示す。ここ
では、その1つだけを示したが、実際は図2に示すよう
に模擬電力系統に複数個接続して用いられる。なお、図
2のMは多機接続用無限大母線モデル装置、Gは発電
機、Lは負荷をそれぞれ示している。
【0009】すなわち、3相発振電圧増幅器11は設定
値通りの周波数f0ut ’および電圧V0ut ’を出力し、
短絡容量模擬インピーダンス12を介して模擬電力系統
に接続される。計測器13は短絡容量模擬インピーダン
スの出力側に接続され、系統の電圧,電流を計測する。
有効電力演算器14Aは計測器13にて計測される3相
電圧Va,Vb,Vc(これらをまとめてVabcとも
記す)および3相電流Ia,Ib,Ic(これらをまと
めてIabcとも記す)から有効電力P’を演算し、電
圧実効値演算器14Bは電圧実効値V’を演算する。な
お、各記号にダッシュ(’)を付して加工(模擬)され
た量であることを示す。
【0010】減算器15Aでは、出力したい値(設定
値)P0’と演算器14Aからの出力P’との差ΔP’
を次式から求める。 ΔP’=P0’−P’ …(1) また、有効電力調節器16Aではこの差ΔP’からP
0’を出力するための周波数f0ut ’を演算する。この
有効電力調節器16Aの例としては、例えば次のような
積分演算を行なう調節器とすることができる。なお、S
はラプラス演算子、GP はゲインをそれぞれ示す。 f0ut ’=(GP /S)・ΔP’ …(2)
【0011】一方、減算器15Bでは、出力したい値
(設定値)V0’と演算器14Bからの出力V’との差
ΔV’を次式から求める。 ΔV’=V0’−V’ …(3) 電圧調節器16Bではこの差ΔV’からV0’を出力す
るための電圧V0ut ’を演算する。この電圧調節器16
Bの例としては、例えば次のような比例積分演算を行な
う調節器とすることができる。GV はゲイン、TV は時
定数を示す。 V0ut ’=GV (1+1/TV S)ΔV’ …(4)
【0012】こうして、調節器16Aおよび調節器16
Bの出力を3相発振電圧増幅器11へ与えることによ
り、3相発振電圧増幅器11では調節器16Aからの出
力に応じた周波数f0ut ’と、調節器16Bからの出力
に応じた電圧V0ut ’とを出力する。なお、調節器16
Aは比例積分調節器とすることもできる。こうすること
により、1台だけを基準の周波数を出力する無限大母線
モデル装置(有効電力調節器なし)として、他の多機接
続用無限大母線モデル装置1を模擬電力系統に複数個接
続する場合でも、所望の周波数に容易に一致させること
ができ、しかもP0’を0として系統の立ち上げに使用
したり、さらにはP0’を慣性の大きな発電機としてシ
ミュレーション動作を行なうことが可能となる。
【0013】図3はこの発明の他の実施例を示す構成図
である。これは、同図からも明らかなように図1に示す
演算器14B,減算器15Bおよび調節器16Bからな
る部分を、無効電力演算器14C,減算器15Cおよび
無効電力調節器16Cに置き換えた点が特徴である。す
なわち、無効電力演算器14Cは計測器13にて計測さ
れるVabc,Iabcから、無効電力Q’を演算す
る。減算器15Cでは、出力したい値(設定値)Q0’
と演算器14Cからの出力Q’との差を、次式により求
める。 ΔQ’=Q0’−Q’ …(5) 無効電力調節器16Cはこの差ΔV’からQ0’を出力
するための電圧V0ut ’を演算する。この調節器16A
の例としては、例えば次の(6),(7)式のような演
算を行なう調節器とすることができる。GQ ,GV はゲ
イン、TQ は時定数を示す。
【0014】 V0ut ’=(GQ /S)・ΔQ’ …(6) V0ut ’=GV (1+1/TQ S)ΔV’ …(7) つまり、(6),(7)式は所望の無効電力Q0’を得
るための演算を行なうことを示している。なお、その他
の点は図1と同様であり、したがって、この場合は調節
器16Aおよび調節器16Cの出力を3相発振電圧増幅
器11へ与えることにより、3相発振電圧増幅器11で
は調節器16Aからの出力に応じた周波数f0ut ’と、
調節器16Cからの出力に応じた電圧V0ut ’とを出力
することになる。
【0015】図4はこの発明のさらに他の実施例を示す
構成図である。同図からも明らかなように、この実施例
は図1と図3とを組み合わせたものに相当する。すなわ
ち、演算器14B,14Cの出力を切り換える切換器1
7を設け、有効電力と電圧、または有効電力と無効電力
の調整の双方を実現し得るようにしたもので、それぞれ
の調整動作は図1または図3と同様なので説明は省略す
る。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、無限大母線モデル装
置を有効電力と電圧、または有効電力と無効電力の調整
機能を持つ電圧源により実現するようにしたので、系統
に複数台接続することが可能な無限大母線モデル装置を
小型かつ簡単な構成で実現し得る利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す構成図である。
【図2】この発明が適用される模擬電力系統を示す概要
図である。
【図3】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図4】この発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1…無限大母線モデル装置、11…3相発振電圧増幅
器、12…短絡容量模擬インピーダンス、13…計測
器、14A…有効電力演算器、14B…電圧実効値演算
器、14C…無効電力演算器、15A〜15C…減算
器、16A…有効電力調節器、16B…電圧調節器、1
6C…無効電力調節器、17…切換器。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準の無限大母線モデル装置以外のモデ
    ル装置として模擬電力系統に複数台接続可能とするため
    に、 設定通りの周波数と電圧波高値を出力する電圧源と、短
    絡容量を模擬する短絡模擬インピーダンスと、有効電力
    を設定値通りに維持するための有効電力調節器と、電圧
    値を設定値通りに維持するための電圧調節器とを備え、
    前記有効電力調節器の出力を周波数設定値とし前記電圧
    調節器の出力を電圧設定値としてそれぞれ前記電圧源に
    与えることを特徴とする多機接続用無限大母線モデル装
    置。
  2. 【請求項2】 基準の無限大母線モデル装置以外のモデ
    ル装置として模擬電力系統に複数台接続可能とするため
    に、 設定通りの周波数と電圧波高値を出力する電圧源と、短
    絡容量を模擬する短絡模擬インピーダンスと、有効電力
    を設定値通りに維持するための有効電力調節器と、無効
    電力値を設定値通りに維持するための無効電力調節器と
    を備え、前記有効電力調節器の出力を周波数設定値とし
    前記無効電力調節器の出力を電圧設定値としてそれぞれ
    前記電圧源に与えることを特徴とする多機接続用無限大
    母線モデル装置。
  3. 【請求項3】 基準の無限大母線モデル装置以外のモデ
    ル装置として模擬電力系統に複数台接続可能とするため
    に、 設定通りの周波数と電圧波高値を出力する電圧源と、短
    絡容量を模擬する短絡模擬インピーダンスと、有効電力
    を設定値通りに維持するための有効電力調節器と、電圧
    値を設定値通りに維持するための電圧調節器と、無効電
    力値を設定値通りに維持するための無効電力調節器と、
    前記電圧調節器と無効電力調節器の各出力のいずれか一
    方を選択する選択手段とを備え、この選択手段からの出
    力と前記前記有効電力調節器の出力とをそれぞれ前記電
    圧源に与えることを特徴とする多機接続用無限大母線モ
    デル装置。
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