JP3247528B2 - 同期機の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同期機と、並列用遮断
器と、タップ切換器付き変圧器（ＬＴＣ付き変圧器とい
う）を備えた発電ユニットが同一系統に複数台接続され
る発電所における同期器の運転制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の同期機の運転は、発電機の端子電
圧を検出し、この端子電圧が予め定められた設定値とな
るように励磁制御し無効電力を調整していた。このた
め、需要増加等による系統電圧低下時には、系統電圧と
発電機の出力電圧の傾斜に応じて同期機の発生遅れ無効
電力が増加する。同期機の励磁装置は発電機端子電圧を
制御しているので、系統電圧が低下しても変圧器のイン
ピーダンスにより同期機無効電力の変化は抑えられる。
このため同期機は無効電力を出力する余裕を有してい
る。そこで最近では、このような発生無効電力に余裕有
る同期機にたいして、系統電圧低下時、積極的に無効電
力を発生させるようにした同期機の励磁制御装置が提案
されている（特開平４−７９７９８号参照）。

【０００３】この提案の中で、送電線の一部の事故停止
等により系統電圧が大幅に低下した場合に、同期機の端
子電圧の運用上限値による発生無効電力の供給の制約を
防止するために、同期機の出力電圧が運用許容値を超過
したときに、ＬＴＣ付き変圧器のタップを上げ下げ制御
し、同期機の発生遅れ無効電力の調整範囲を増大させて
送電電圧を維持する制御方法が述べられている。

【０００４】このように送電電圧を目標値に維持する励
磁制御装置は、同期機１台につき１台設置されるが、同
一発電所内に複数台の同期機を有し、各々ＬＴＣ付き変
圧器を介して系統に接続される同期機の送電電圧一定制
御（以下ＰＳＶＲ制御という）においては、各変圧器が
それぞれ異ったタップ状態で系統に並入した同期機に対
してＰＳＶＲ制御を開始すると、過励磁／不足励磁等の
過酷な運転状態が発生する。

【０００５】これを防止するには、各同期機のＬＴＣ付
き変圧器のタップ値が同一タップ値になってからＰＳＶ
Ｒ制御を開始する必要が有る。しかし、上記のように、
系統電圧が低下した場合に、送電電圧を目標値に一定制
御するための１台の同期機に対するＬＴＣ付き変圧器の
タップ制御（以下ＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御という）
については記載されているが、複数台の同期機を有した
場合のＬＴＣ付き変圧器のタップ制御については記載さ
れていない。

【０００６】一方従来は、複数台の同期機をＬＴＣ付き
変圧器を介して系統に接続する場合、各ＬＴＣ付き変圧
器のタップを同一タップ値にし、各同期機の発生無効電
力量をバランスさせて運転していた。また、同期機の運
転台数は系統の電力需要から決められるケースが多く、
全台同時に始動し運転することは希であり、順次始動、
停止を行なうのが普通であった。また、系統から解列し
た同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値は、次の系統並
入に備えて予め決められた位置に制御していた。よっ
て、複数台の同期機のうち先に系統に並入し、ＰＳＶＲ
制御装置による制御を行なっている場合には、後に運転
した同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値は先に並入し
た同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値とは異なってし
まう可能性が有る。

【０００７】このため従来は、各ＬＴＣ付き変圧器が異
タップ状態でＰＳＶＲ制御を継続した場合の同期機の過
励磁／不足励磁の発生を防止するため、後で系統に並入
した同期機に対するＰＳＶＲ制御は活かさず、各同期機
のＬＴＣ付き変圧器のＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御は人
間系で除外していた。運転員は先に系統に並入している
同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値に合うように後に
並入した同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値を手動で
制御し、各タップ値が同一になってからＰＳＶＲ制御お
よびＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御を活かしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来のＰＳＶＲ制御やＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制
御におけるＬＴＣ付き変圧器のタップ制御では、運転員
が介在するため、運転員が判断して手動操作することは
運転業務を複雑化し、煩雑化させ、操作ミスにより同期
機の過励磁／不足励磁による過酷な運転状態が発生し、
強いては、電力供給障害が発生するおそれが有る。ま
た、水力発電所は無人化が進んでおり、遠方から制御す
るケースが多く、遠方伝送装置に故障が発生した場合に
は操作が出来なくなり、上記同様に電力供給障害が発生
するという問題点が有る。

【０００９】そこで本発明は、前記運転員の運転業務を
軽減し、同期機を安定運用するのに有用な同期機の運転
制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数台の同期機を有するＰＳＶＲ ＬＴ
Ｃタップ制御を先に系統に並入している同期機のＬＴＣ
付き変圧器と後に系統に並入する同期機のＬＴＣ付き変
圧器のタップ値を比較し、異タップであった場合には、
自動的にＰＳＶＲ制御およびＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制
御を除外し、同一タップ値に制御した後ＰＳＶＲ制御お
よびＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御を実施する制御回路を
備えたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記の構成により、運転員の手動操作が不要と
なると共に、速やかにＰＳＶＲ制御およびＰＳＶＲ Ｌ
ＴＣタップ制御に移行することが出来、電力系統の電圧
安定化が図れる。

【００１２】

【実施例】図１は、本願発明の一実施例を示す同期機の
運転制御装置の構成図を示したものである。３台の同期
機１Ａ，１Ｂ，１Ｃの出力は遮断器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及
びＬＴＣ付き変圧器３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して同一の系
統４に接続されている。送電電圧制御装置（以下ＰＳＶ
Ｒ装置という）５には、ＬＴＣ付き変圧器３Ａ，３Ｂ，
３Ｃの高圧側送電電圧ＶＳと各同期機の発電機電圧ＶＧ
１，ＶＧ２，ＶＧ３が計測用変圧器６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，
６Ｄを介して入力される。

【００１３】ＰＳＶＲ装置５内の送電電圧調整部７は、
図示せぬ基準送電電圧に送電電圧ＶＳ及び各発電機電圧
ＶＧ１，ＶＧ２，ＶＧ３を一致させるための演算を行な
って、同期機の励磁装置９Ａ，９Ｂ，９Ｃの基準発電機
電圧に対してバイアス信号１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを与
える。また、ＰＳＶＲ装置５内のＰＳＶＲ ＬＴＣタッ
プ制御部８は、入力した発電機電圧ＶＧ１，ＶＧ２，Ｖ
Ｇ３を監視して、発電機電圧の運転限界に達したＬＴＣ
付き変圧器３Ａ，３Ｂ，３Ｃのタップ上げ／下げ信号１
１を発生させるための演算を行なう。

【００１４】ＬＴＣタップ調整制御装置１４は、各ＬＴ
Ｃ付き変圧器３Ａ，３Ｂ，３Ｃのタップ値１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃと、各同期機の遮断器２Ａ，２Ｂ，２Ｃが閉
じると閉する接点１３Ａ、１３Ｂ，１３Ｃ及びＰＳＶＲ
ＬＴＣタップ制御部８からのＬＴＣ付き変圧器３Ａ，
３Ｂ，３Ｃのタップ上げ／下げ信号１１が入力される。
ＬＴＣタップ調整制御装置１４内の１号ＬＴＣ追従処
理部１５Ａは、先に系統４に並入した同期機が存在する
かを判断する。次いで、先に系統４に並入した同期機が
存在する場合は、先に並入した同期機のＬＴＣ付き変圧
器（この場合、２号ＬＴＣ付き変圧器３Ｂまたは３号Ｌ
ＴＣ付き変圧器３Ｃ）のタップ値と１号ＬＴＣ付き変圧
器３Ａのタップ値を比較する。その結果、偏差が有る場
合は、先に系統４に並入したＬＴＣ付き変圧器のタップ
値に合うように１号ＬＴＣ付き変圧器３Ａのタップ上げ
／下げ信号１６Ａを発生させる。

【００１５】ＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御部８からのタ
ップ上げ／下げ信号１１と、前記１号ＬＴＣ追従処理部
１５Ａからのタップ上げ／下げ信号１６Ａは、タップ上
げ／下げ信号の切り替えを行なう１号ＬＴＣ切換用リレ
ー１８Ａの接点を介して１号ＬＴＣ付き変圧器３Ａの１
号ＬＴＣ制御盤１７Ａに送られる。

【００１６】前記したＬＴＣタップ調整制御装置１４に
は、１号ＬＴＣ追従処理部１５Ａと同様に、２号ＬＴＣ
追従処理部１５Ｂ、３号ＬＴＣ追従処理部１５Ｃが設け
られ、２号ＬＴＣ切換用リレー１８Ｂ、３号ＬＴＣ切換
用リレー１８Ｃを介してＬＴＣタップ上げ／下げ信号１
６Ｂ、１６Ｃ、１１が２号ＰＳＶＲ ＬＴＣ制御盤１７
Ｂ、３号ＰＳＶＲ ＬＴＣ制御盤１７Ｃに送られる。

【００１７】図２は図１に示した１号ＬＴＣ追従処理部
１５Ａのフロー図を示している。図示しない１号同期機
１Ａが系統４に並入し、ＰＳＶＲ装置５によるＰＳＶＲ
ＬＴＣタップ制御を使用する前に動作する１号ＰＳＶ
Ｒ ＬＴＣ制御信号３１がＯＮした場合は、先発ＰＳＶ
Ｒ ＬＴＣ運転号機が有るかを判断する回路３２が動作
する。判断した結果ＮＯであり、かつ２号又は３号のＬ
ＴＣ追従指令信号３４がＯＦＦしていれば、１号ＰＳＶ
Ｒ ＬＴＣ制御信号３５がＯＮし、１号同期機１Ａは、
ＰＳＶＲ装置５内のＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御部８に
よりＬＴＣタップ制御が可能となる。先発ＰＳＶＲ Ｌ
ＴＣ運転号機が有るかの判断３２がＹＥＳの場合には、
先発号機ＬＴＣタップ値と１号ＬＴＣタップ値が同一か
を判断３３する。その結果、ＹＥＳの場合には、他号機
ＬＴＣ追従指令信号３４がＯＦＦしていれば、１号ＰＳ
ＶＲ ＬＴＣ制御信号３５がＯＮし、１号同期機１Ａ
は、ＰＳＶＲ装置５内のＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御部
８によりＬＴＣタップ制御が可能となる。先発号機ＬＴ
Ｃタップ値と１号ＬＴＣタップ値が同一でなくＮＯの場
合には、１号ＬＴＣ追従指令信号３６がＯＮする。

【００１８】１号ＬＴＣ追従指令信号３６がＯＮする
と、先発号機ＬＴＣタップ値と１号ＬＴＣタップ値の大
小を比較、判断３７し、１号ＬＴＣタップ値が小さけれ
ば、ＹＥＳと判断し、１号ＬＴＣ追従上げ指令信号３８
をＯＮし、図１に示した１号ＬＴＣ制御盤１７Ａに対し
てタップ上げ制御する。逆に１号ＬＴＣタップ値が大き
ければ、判断３７でＮＯと判断し、１号ＬＴＣ下げ指令
信号３９をＯＮし、図１に示した１号ＬＴＣ制御盤１７
Ａに対してタップ下げ制御する。

【００１９】図３は図１に示した１号タップ切換用リレ
ー１８Ａの動作回路を示している。図２に示すフロー図
の中の１号ＬＴＣ追従指令信号３６がＯＮすると、１号
ＬＴＣ切換回路のＳＥＴ側がＯＮし、１号ＬＴＣタップ
切換用リレー１８Ａが動作する。また、図２に示すフロ
ー図の中の１号ＰＳＶＲ ＬＴＣ制御信号３５がＯＮ
し、かつ１号ＰＳＶＲを使用するときにＯＮする１号使
用信号４０がＯＮすると、１号ＬＴＣタップ切換回路の
ＣＬ側がＯＮし、１号ＬＴＣタップ切換用リレー１８Ａ
が復帰する。

【００２０】図２、３はＬＴＣ追従処理部１５Ａ、１号
ＬＴＣタップ切換用リレー１８Ａの処理回路を示したも
のであるが、２号、３号に対しても同様の処理回路が設
けられる。

【００２１】以上の構成で、今、１号同期機１Ａのみが
系統４に接続されていたとする。この状態で、系統電圧
が低下した場合、ＰＳＶＲ装置５内の送電電圧調整制御
部７では、送電電圧ＶＳを基準送電電圧に一致させるよ
うに１号励磁装置９Ａの基準発電機電圧に対してバイア
ス信号を与える。これにより、発電機電圧を上げ、系統
に対して無効電力を供給し、送電電圧を回復させる。し
かし、系統電圧の低下が大きく、同期機の端子電圧の運
用上限に達した場合は、ＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御部
８から１号ＬＴＣ付き変圧器３Ａのタップ上げ信号１１
が発生する。

【００２２】ＬＴＣタップ調整制御装置１４内の１号Ｌ
ＴＣ切換用リレー１８Ａは、１号ＰＳＶＲ使用状態を表
す信号４０がＯＮし、また、図２に示すフローからＰＳ
ＶＲＬＴＣ制御信号３５がＯＮすることにより、１号タ
ップ切換回路は復帰し、ＰＳＶＲ ＬＴＣ制御部８から
のタップ上げ／下げ信号１１が１号ＬＴＣタップ切換用
リレー１８Ａのｂ接点を介して１号ＬＴＣ制御盤１７Ａ
に出力され、１号ＬＴＣ付き変圧器３Ａのタップ上げ制
御が実施される。

【００２３】以上は同期機１台が系統４に接続されてい
る場合について述べたが、次に、２号同期機１Ｂが系統
４に接続されてＰＳＶＲ制御中に、１号同期機１Ａが系
統４に並入される場合の制御について述べる。但し、１
号同期機１Ａが系統４から解列している場合には、定格
電圧時の規定タップにセットされている。また、運転中
の２号同期機１Ｂの２号ＬＴＣ付き変圧器３Ｂのタップ
は運転中の送電電圧に従った任意の位置であり、通常規
定タップより高い位置で運転されている。このため、１
号同期機１Ａが系統４に並入した場合には、図２に示す
フローから１号ＰＳＶＲ ＬＴＣ制御信号がＯＮし（３
１）、ＰＳＶＲ ＬＴＣ運転号機有り（３２のＹＥＳ）
から、先発号機ＬＴＣタップ値と１号ＬＴＣタップ値が
一致せず（３３のＮＯ）、１号追従指令信号ＯＮ（３
６）、先発号機ＬＴＣタップ値が１号ＬＴＣタップ値よ
り大（３７のＹＥＳ）、１号ＬＴＣ追従上げ指令信号Ｏ
Ｎ（３８）のフローが成立する。

【００２４】また、１号ＬＴＣ追従指令信号３６がＯＮ
することから、図示しない１号ＰＳＶＲ制御が除外され
る。また、２号追従処理部１５Ｂの他号機ＬＴＣ追従指
令信号３４がＯＮし、図示しない２号機ＬＴＣ制御はＯ
ＦＦする。また、１号ＬＴＣタップ切換用リレー１８Ａ
がＯＮすることから１号ＬＴＣ付き変圧器３Ａに対して
２号ＬＴＣタップと同一になるまでタップ上げ制御が実
施される。同一タップ値になったら１号追従指令信号は
ＯＦＦし、図示しない１号ＰＳＶＲ制御信号がＯＮとな
り、また、１号ＬＴＣタップ切換用リレー１８Ａは復帰
し、１号同期機１Ａ、２号同期機１ＢのＬＴＣ付き変圧
器３Ａ、３ＢはＰＳＶＲ ＬＴＣ制御部８からのタップ
上げ／下げ制御に移行する。

【００２５】このように、この実施例では、先に系統に
並入している先行同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値
と後に並入した後行同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ
値が同一になっていない場合は、後行同期機のＬＴＣ付
き変圧器のタップ上げ／下げ制御を行ない、タップ値が
同一になってからＰＳＶＲ制御及びＰＳＶＲ ＬＴＣ制
御を活かすため、異タップ状態におけるＰＳＶＲ制御に
よる同期機の過酷（過励磁／不足励磁）な運転状態を防
止することが出来る。また、運転員の操作業務を省略化
すると共に、速やかにＰＳＶＲ ＬＴＣ制御及びＰＳＶ
Ｒ制御に行こうできるので、電力系統の電圧安定化向上
に寄与する。

【００２６】なお、上記の実施例では、先に系統に並入
したＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御を実施しているＬＴＣ
タップ値に、後から系統に並入したＬＴＣ付き変圧器の
タップ値を追従制御させる装置について説明したが、先
発号機ＬＴＣタップ値と当該号機ＬＴＣタップ値とのタ
ップ値の偏差を検出し、先に系統に並入した先発号機と
後に系統に並入した号機の両者のＬＴＣ付き変圧器のタ
ップ値を先発号機ＬＴＣタップ値と当該追従号機ＬＴＣ
タップ値の中間タップ値になるようにＬＴＣ追従制御を
行なうようにしても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、複
数台の同期機のＬＴＣ付き変圧器のタップ値を自動的に
先発号機のＬＴＣタップ値と一致するように制御し、速
やかにＰＳＶＲ制御およびＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御
に移行できるようにしたので、運転員の業務が軽減され
ると共に、同期機を安定運転して電力系統の電圧安定性
の向上にも貢献する。

【００２８】また、運転員の手動操作によるタップ調整
が不要のため、無人水力発電所に適用する遠方伝送装置
が故障しても電力供給障害の発生を防止することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す同期機の運転制御装置
のＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御部の構成図である。

【図２】図１のＬＴＣ追従処理部のフロー図である。

【図３】図１のＬＴＣタップ切換回路の説明図である。

【符号の説明】

１Ａ〜Ｂ １号〜３号同期機 ２Ａ〜Ｂ １号〜３号並列用遮断器 ３Ａ〜Ｂ １号〜３号ＬＴＣ付き変圧器 ４ 系統 ５ ＰＳＶＲ装置 ８ ＰＳＶＲ ＬＴＣタップ制御部 １５Ａ〜Ｂ １号〜３号ＬＴＣ追従処理部 １７Ａ〜Ｂ １号〜３号ＬＴＣ制御盤 １８Ａ〜Ｂ １号〜３号ＬＴＣタップ切換用リレー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期機を系統に接続するための並列用遮
   断器を介して接続されるタップ切換器付き変圧器を備え
   た発電ユニットが同一系統に複数台接続される発電所か
   らの送電電圧を基準送電電圧に一致させるように前記同
   期機の励磁装置を制御する送電電圧調整部と、前記同期
   機の運転状態が運転限界以内になるようにタップ切換器
   付き変圧器のタップ値を調整するＰＳＶＲ ＬＴＣタッ
   プ制御部とを具備する同期機の運転状態制御装置におい
   て、 先に系統に並入した先行同期機と後から系統に並入した
   後行同期機のタップ付き変圧器のタップ値が一致するか
   否かを判断する手段と、 一致しない場合には、前記送電電圧調整部及び前記ＰＳ
   ＶＲ ＬＴＣタップ制御部による制御を除外し、前記先
   行同期機のタップ付き変圧器のタップ値に前記後行同期
   機のタップ付き変圧器のタップ値を追従させる手段と、 一致する場合には、前記送電電圧調整部及び前記ＰＳＶ
   Ｒ ＬＴＣタップ制御部による制御を有効にする手段と
   を備えたことを特徴とする同期機の運転制御装置。
2. 【請求項２】 前記先行同期機のタップ付き変圧器のタ
   ップ値に前記後行同期機のタップ付き変圧器のタップ値
   を追従させる手段に代えて、前記先行同期機のタップ付
   き変圧器のタップ値と前記後行同期機のタップ付き変圧
   器のタップ値とを共に両者の中間タップ値に制御する手
   段を設けたことを特徴とする請求項１記載の同期機の運
   転制御装置。