JP3268457B2 - 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 - Google Patents
電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機Info
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流励磁式の可変速同
期機（可変速発電電動機）を用いた電力系統の安定化方
法および装置に関する。
期機（可変速発電電動機）を用いた電力系統の安定化方
法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力負荷の急増等の変動に対処す
るために、電力系統にフライホイール効果を有する同期
機を接続し、そのフライホイールのエネルギを放出して
負荷増を吸収する方法が知られている。
るために、電力系統にフライホイール効果を有する同期
機を接続し、そのフライホイールのエネルギを放出して
負荷増を吸収する方法が知られている。
【０００３】また、文献（電気工学ハンドブック第１４
編、第１０章、７３４頁、静止セルビウス方式、昭和５
３年４月発行）に、すべり電力を電源周波数に変換して
電源に回収する方式が記載されている。
編、第１０章、７３４頁、静止セルビウス方式、昭和５
３年４月発行）に、すべり電力を電源周波数に変換して
電源に回収する方式が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記可変速同
期機に係る従来技術は、単に系統の負荷が取った電力量
を放出する機能に限られていた。したがって、可変速同
期機は電力放出に従って回転数が低下するだけであり、
系統の安定度を積極的に向上させるものではなく、場合
によっては安定度を低下させるという悪影響もある。
期機に係る従来技術は、単に系統の負荷が取った電力量
を放出する機能に限られていた。したがって、可変速同
期機は電力放出に従って回転数が低下するだけであり、
系統の安定度を積極的に向上させるものではなく、場合
によっては安定度を低下させるという悪影響もある。
【０００５】また、上記従来の静止セルビウス方式で
は、単にすべり電力を回収するに止まり、電力系統の擾
乱等を防止するという、積極的な安定度向上に関しては
何ら効果がない。
は、単にすべり電力を回収するに止まり、電力系統の擾
乱等を防止するという、積極的な安定度向上に関しては
何ら効果がない。
【０００６】本発明の目的は、可変速発電電動機を用い
て電力系統の安定度を向上する電力系統の安定化方法お
よび装置を提供することにある。
て電力系統の安定度を向上する電力系統の安定化方法お
よび装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電力系統安定化
方法は、上記目的を達成するため、フライホイールを有
する交流励磁式の可変速発電電動機を電力系統に接続
し、前記電力系統の有効電力の変動を検出し、有効電力
が増加した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を増
加させて前記電力系統から有効電力を吸収し、前記電力
系統の有効電力が減少した場合は、前記可変速発電電動
機の回転数を減少させて前記電力系統へ有効電力を放出
するように、前記可変速発電電動機の交流励磁を制御す
るにあたって、前記電力系統の発電機の有効電力の変動
と前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動と
を検出し、前記発電機の有効電力の変動が設定値以下の
場合は、前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の
変動に基づいて前記交流励磁を制御し、前記発電機の有
効電力の変動が設定値を超える場合は、該発電機の有効
電力の変動に基づいて前記交流励磁を制御することを特
徴とする。
方法は、上記目的を達成するため、フライホイールを有
する交流励磁式の可変速発電電動機を電力系統に接続
し、前記電力系統の有効電力の変動を検出し、有効電力
が増加した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を増
加させて前記電力系統から有効電力を吸収し、前記電力
系統の有効電力が減少した場合は、前記可変速発電電動
機の回転数を減少させて前記電力系統へ有効電力を放出
するように、前記可変速発電電動機の交流励磁を制御す
るにあたって、前記電力系統の発電機の有効電力の変動
と前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動と
を検出し、前記発電機の有効電力の変動が設定値以下の
場合は、前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の
変動に基づいて前記交流励磁を制御し、前記発電機の有
効電力の変動が設定値を超える場合は、該発電機の有効
電力の変動に基づいて前記交流励磁を制御することを特
徴とする。
【０００８】また、本発明の可変速発電電動機は、電力
系統に接続されてなり、交流励磁手段とフライホイール
とを有する可変速発電電動機であって、前記電力系統の
有効電力の変動を検出する検出手段と、該検出手段によ
り前記電力系統の有効電力の増加が検出された場合、前
記可変速発電電動機の回転数を増加させて前記電力系統
から有効電力を吸収し、前記電力系統の有効電力が減少
した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を減少させ
て前記電力系統へ有効電力を放出するように、前記交流
励磁手段を制御する制御手段とを備えてなり、前記検出
手段は、前記電力系統の発電機の有効電力の変動と前記
可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動とを検出
し、前記制御手段は、前記検出手段により検出される前
記発電機の有効電力の変動が設定値以下の場合は、前記
可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動に基づい
て前記交流励磁を制御し、前記検出手段により検出され
る前記発電機の有効電力の変動が設定値を超える場合
は、該発電機の有効電力の変動に基づいて前記交流励磁
を制御することを特徴とする。
系統に接続されてなり、交流励磁手段とフライホイール
とを有する可変速発電電動機であって、前記電力系統の
有効電力の変動を検出する検出手段と、該検出手段によ
り前記電力系統の有効電力の増加が検出された場合、前
記可変速発電電動機の回転数を増加させて前記電力系統
から有効電力を吸収し、前記電力系統の有効電力が減少
した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を減少させ
て前記電力系統へ有効電力を放出するように、前記交流
励磁手段を制御する制御手段とを備えてなり、前記検出
手段は、前記電力系統の発電機の有効電力の変動と前記
可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動とを検出
し、前記制御手段は、前記検出手段により検出される前
記発電機の有効電力の変動が設定値以下の場合は、前記
可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動に基づい
て前記交流励磁を制御し、前記検出手段により検出され
る前記発電機の有効電力の変動が設定値を超える場合
は、該発電機の有効電力の変動に基づいて前記交流励磁
を制御することを特徴とする。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的が達成される。すなわち、
可変速発電電導機が接続された母線に係る発電機の有効
電力の変動が設定値以下のときは、可変速発電電動機に
流出入する有効電力に基づいて励磁の位相が制御され、
有効電力の変動分を可変速発電電動機の回転エネルギと
して蓄え又は放出することによって吸収する。これによ
って、微少外乱に対する動態安定度を向上させることが
できる。一方、可変速発電電導機が接続された母線の発
電機の有効電力の変動が設定値を超えるときは、その変
動前と変動後の有効電力の差に基づいて励磁の位相が制
御され、有効電力の変動を可変速発電電動機の回転エネ
ルギで吸収する。これによって、送電線の事故等により
その送電線が電力系統から切り離されて生ずる電力系統
の過渡変動をも吸収することができ、電力系統の過渡安
定度を向上させることができる。
ば、次の作用により上記目的が達成される。すなわち、
可変速発電電導機が接続された母線に係る発電機の有効
電力の変動が設定値以下のときは、可変速発電電動機に
流出入する有効電力に基づいて励磁の位相が制御され、
有効電力の変動分を可変速発電電動機の回転エネルギと
して蓄え又は放出することによって吸収する。これによ
って、微少外乱に対する動態安定度を向上させることが
できる。一方、可変速発電電導機が接続された母線の発
電機の有効電力の変動が設定値を超えるときは、その変
動前と変動後の有効電力の差に基づいて励磁の位相が制
御され、有効電力の変動を可変速発電電動機の回転エネ
ルギで吸収する。これによって、送電線の事故等により
その送電線が電力系統から切り離されて生ずる電力系統
の過渡変動をも吸収することができ、電力系統の過渡安
定度を向上させることができる。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に、本発明の一実施例装置の構成図を示す。
本実施例は、有効電力の変動を検出し、これに応じて可
変速同期機の２次励磁電圧の位相を制御し、電力系統の
変動を可変速同期機のフライホイールエネルギと置換し
て、電力系統の安定度を向上する例である。図示のよう
に、可変速同期機（以下、単に可変速機と称する。）１
は固定子２と回転子３を含んでなり、回転子３は回転子
自体、或いは図示していないフライホイールに連結する
等により、フライホイール効果を有する回転体となって
いる。固定子２の３相１次巻線は、電力系統５に接続さ
れている。回転子３の３相２次巻線４（ａ，ｂ，ｃ）
は、励磁制御装置１０によって交流励磁される。励磁制
御装置１０は有効電力算出手段１１と、位相角算出手段
１２と、電圧調整手段１３と、励磁量設定手段１４と、
位相変換手段１５（ａ，ｂ，ｃ）とを含んで構成されて
いる。有効電力演算手段１１は、同期機１の出力線に設
けられた電流変成器１６と電圧変成器１７から、それぞ
れ可変速機１の出力電流と端子電圧とを取り込み、有効
電力Ｐを演算して位相角算出手段１２に出力する。ここ
では、有効電力Ｐの極性を同期機１に流入する方向を
「正」として考える。位相角算出手段１２は、次の数式
１に基づいて位相角制御量Δδを算出して、励磁量設定
手段１４に出力する。同式で、ｋ1は予め定めた定数で
ある。
する。図１に、本発明の一実施例装置の構成図を示す。
本実施例は、有効電力の変動を検出し、これに応じて可
変速同期機の２次励磁電圧の位相を制御し、電力系統の
変動を可変速同期機のフライホイールエネルギと置換し
て、電力系統の安定度を向上する例である。図示のよう
に、可変速同期機（以下、単に可変速機と称する。）１
は固定子２と回転子３を含んでなり、回転子３は回転子
自体、或いは図示していないフライホイールに連結する
等により、フライホイール効果を有する回転体となって
いる。固定子２の３相１次巻線は、電力系統５に接続さ
れている。回転子３の３相２次巻線４（ａ，ｂ，ｃ）
は、励磁制御装置１０によって交流励磁される。励磁制
御装置１０は有効電力算出手段１１と、位相角算出手段
１２と、電圧調整手段１３と、励磁量設定手段１４と、
位相変換手段１５（ａ，ｂ，ｃ）とを含んで構成されて
いる。有効電力演算手段１１は、同期機１の出力線に設
けられた電流変成器１６と電圧変成器１７から、それぞ
れ可変速機１の出力電流と端子電圧とを取り込み、有効
電力Ｐを演算して位相角算出手段１２に出力する。ここ
では、有効電力Ｐの極性を同期機１に流入する方向を
「正」として考える。位相角算出手段１２は、次の数式
１に基づいて位相角制御量Δδを算出して、励磁量設定
手段１４に出力する。同式で、ｋ1は予め定めた定数で
ある。
【００１８】
【数１】Δδ＝−ｋ1・Ｐ 電圧調整手段１３は電圧変成器１７から端子電圧Ｖを取
り込み、予め設定されている基準電圧Ｖ0との偏差に基
づいて、励磁電圧の制御量Ｅ（＝ｋ2（Ｖ0−Ｖ）、但し
ｋ2は定数）を励磁量設定部１７に出力する。励磁量設
定部１７は、速度検出器１８から入力される回転数Ｎに
基づいてすべりｓを求め、これと前記位相角制御量Δδ
および前記励磁電圧の制御量Ｅとに基づいて、基準相の
励磁電圧指令ｖ1を求めて位相変換手段１５に出力す
る。位相変換手段１５ａ〜ｃは、次の数式２に従って各
相の励磁電圧ｖ1〜ｖ3を発生し、２次巻線４ａ〜４ｃに
加えるようになっている。
り込み、予め設定されている基準電圧Ｖ0との偏差に基
づいて、励磁電圧の制御量Ｅ（＝ｋ2（Ｖ0−Ｖ）、但し
ｋ2は定数）を励磁量設定部１７に出力する。励磁量設
定部１７は、速度検出器１８から入力される回転数Ｎに
基づいてすべりｓを求め、これと前記位相角制御量Δδ
および前記励磁電圧の制御量Ｅとに基づいて、基準相の
励磁電圧指令ｖ1を求めて位相変換手段１５に出力す
る。位相変換手段１５ａ〜ｃは、次の数式２に従って各
相の励磁電圧ｖ1〜ｖ3を発生し、２次巻線４ａ〜４ｃに
加えるようになっている。
【００１９】
【数２】 ｖ1＝ｓ・Ｅｓｉｎ（２πｆ・ｓ＋δ0＋Δδ） ｖ2＝ｓ・Ｅｓｉｎ（２πｆ・ｓ＋δ0＋Δδ−１２０°） ｖ3＝ｓ・Ｅｓｉｎ（２πｆ・ｓ＋δ0＋Δδ−２４０°） ここに、δ0は可変速機１の運転状態で定まる位相角で
あり、位相角の変動分のみによる制御の場合は零であ
る。
あり、位相角の変動分のみによる制御の場合は零であ
る。
【００２０】ここで、上記のように構成された実施例の
動作を説明する。まず、可変速機１の基本的な動作につ
いて説明する。いま、定格周波数をｆとし、可変速機１
のすべりをｓとすると、回転子３の速度はｆ（１−ｓ）
である。そして、回転子３の２次巻線をすべりｓの周波
数で励磁することにより、回転子３の回転磁界はすべり
零、すなわち同期速度で回転し、固定子２の回転磁界と
同一の速度になる。この２次励磁の周波数制御は励磁量
設定手段１４により行なわれ、可変速機１を任意の回転
数で運転しても、固定子巻線２には系統周波数ｆの電圧
を発生させることができる。つまり、回転子３の回転磁
界の周波数は、数式３に示すように、すべりｓにかかわ
らず定格周波数ｆの回転磁界が得られる。
動作を説明する。まず、可変速機１の基本的な動作につ
いて説明する。いま、定格周波数をｆとし、可変速機１
のすべりをｓとすると、回転子３の速度はｆ（１−ｓ）
である。そして、回転子３の２次巻線をすべりｓの周波
数で励磁することにより、回転子３の回転磁界はすべり
零、すなわち同期速度で回転し、固定子２の回転磁界と
同一の速度になる。この２次励磁の周波数制御は励磁量
設定手段１４により行なわれ、可変速機１を任意の回転
数で運転しても、固定子巻線２には系統周波数ｆの電圧
を発生させることができる。つまり、回転子３の回転磁
界の周波数は、数式３に示すように、すべりｓにかかわ
らず定格周波数ｆの回転磁界が得られる。
【００２１】
【数３】Ｆ（１−ｓ）＋ｓ・ｆ＝ｆ また、端子電圧Ｖは、電圧調整手段１３により基準電圧
Ｖ0との偏差が求められ、更にこの偏差を零にする制御
量Ｅが求められ、これに基づいて前記数式２に従って励
磁量設定手段１４により制御される。以上のような基本
的動作により、回転子３の回転数を可変しても、可変速
機１の出力は電力系統５の周波数と電圧に一致させて制
御される。
Ｖ0との偏差が求められ、更にこの偏差を零にする制御
量Ｅが求められ、これに基づいて前記数式２に従って励
磁量設定手段１４により制御される。以上のような基本
的動作により、回転子３の回転数を可変しても、可変速
機１の出力は電力系統５の周波数と電圧に一致させて制
御される。
【００２２】次に、本発明の特徴である系統の安定度向
上の動作について説明する。いま、可変速機１は有効電
力の流出入が零になるように運用するものとし、何らか
の原因で電力系統５の系統状態量が変動したと仮定す
る。この変動により、例えば、可変速機１に流入する有
効電力Ｐが増加すると、位相角算出手段１２は前記式１
に従って、励磁電圧の位相を遅らせる方向の位相角制御
量Δδを制御量設定手段１４に出力する。これにより、
可変速機１は電力系統５から有効電力を引き取るように
動作し、系統側の変動が吸収され、電力系統の安定度が
向上する。このとき可変速機１の速度は上昇し、吸収し
た有効電力はフライホイールの慣性力として蓄えられ
る。逆に、前記有効電力Ｐが減少すると、位相角算出手
段１２は前記式１に従って、励磁電圧の位相を進ませる
方向の位相角制御量Δδを制御量設定手段１４に出力す
る。これにより、可変速機１は電力系統５に有効電力を
放出するように動作し、系統側の変動が吸収され、電力
系統の安定度が向上する。このとき可変速機１の速度は
減少し、放出した有効電力に応じてフライホイールの慣
性エネルギが減少する。
上の動作について説明する。いま、可変速機１は有効電
力の流出入が零になるように運用するものとし、何らか
の原因で電力系統５の系統状態量が変動したと仮定す
る。この変動により、例えば、可変速機１に流入する有
効電力Ｐが増加すると、位相角算出手段１２は前記式１
に従って、励磁電圧の位相を遅らせる方向の位相角制御
量Δδを制御量設定手段１４に出力する。これにより、
可変速機１は電力系統５から有効電力を引き取るように
動作し、系統側の変動が吸収され、電力系統の安定度が
向上する。このとき可変速機１の速度は上昇し、吸収し
た有効電力はフライホイールの慣性力として蓄えられ
る。逆に、前記有効電力Ｐが減少すると、位相角算出手
段１２は前記式１に従って、励磁電圧の位相を進ませる
方向の位相角制御量Δδを制御量設定手段１４に出力す
る。これにより、可変速機１は電力系統５に有効電力を
放出するように動作し、系統側の変動が吸収され、電力
系統の安定度が向上する。このとき可変速機１の速度は
減少し、放出した有効電力に応じてフライホイールの慣
性エネルギが減少する。
【００２３】上述したように、図１実施例によれば、可
変速機１の出力端の有効電力Ｐを検出し、これに応じて
可変速機１の２次励磁電圧の位相を制御していることか
ら、電力系統５の変動を可変速機１のフライホイールエ
ネルギと置換して、電力系統の安定度を向上することが
できる。
変速機１の出力端の有効電力Ｐを検出し、これに応じて
可変速機１の２次励磁電圧の位相を制御していることか
ら、電力系統５の変動を可変速機１のフライホイールエ
ネルギと置換して、電力系統の安定度を向上することが
できる。
【００２４】図２に、本発明の他の実施例装置を適用し
てなる電力系統の全体構成図を示し、図３に本実施例に
かかる励磁制御装置の構成図を示す。図２に示すよう
に、電力系統は、２つの同期発電機（以下、単に発電機
という。）Ｇ１，Ｇ２がそれぞれ系統母線Ｂ１，Ｂ２に
接続され、この母線Ｂ１，Ｂ２の間を送電線Ｌ１，Ｌ２
で結合して構成されている。そして、母線Ｂ１に安定化
装置としての可変速機１が接続されている。送電線Ｌ１
の母線Ｂ１，Ｂ２との接続端には、それぞれ遮断器２
２，２４、電流変成器２１，２３、保護リレー２５，２
６が設けられている。発電機Ｇ１の出力端に電流変成器
１９と電圧変成器２０が設けられ、これらにより検出さ
れる端子電圧Ｖ1と出力電流Ｉ1は、励磁制御装置１０に
入力されている。励磁制御装置１０は図３に示すように
構成されている。なお、図３実施例が図１実施例と相違
する点は、発電機Ｇ１の有効電力制御手段３０と、安定
化制御切換手段３１と、切替手段３２が設けられている
ことにある。
てなる電力系統の全体構成図を示し、図３に本実施例に
かかる励磁制御装置の構成図を示す。図２に示すよう
に、電力系統は、２つの同期発電機（以下、単に発電機
という。）Ｇ１，Ｇ２がそれぞれ系統母線Ｂ１，Ｂ２に
接続され、この母線Ｂ１，Ｂ２の間を送電線Ｌ１，Ｌ２
で結合して構成されている。そして、母線Ｂ１に安定化
装置としての可変速機１が接続されている。送電線Ｌ１
の母線Ｂ１，Ｂ２との接続端には、それぞれ遮断器２
２，２４、電流変成器２１，２３、保護リレー２５，２
６が設けられている。発電機Ｇ１の出力端に電流変成器
１９と電圧変成器２０が設けられ、これらにより検出さ
れる端子電圧Ｖ1と出力電流Ｉ1は、励磁制御装置１０に
入力されている。励磁制御装置１０は図３に示すように
構成されている。なお、図３実施例が図１実施例と相違
する点は、発電機Ｇ１の有効電力制御手段３０と、安定
化制御切換手段３１と、切替手段３２が設けられている
ことにある。
【００２５】ここで、図２、図３実施例の動作を説明す
る。いま、図２の送電線Ｌ１の地点Ｆにて地絡事故が発
生したとすると、電流変成器２１，２３からの検出電流
に基づいて保護リレー２５，２６が事故を検出し、これ
により遮断器２２，２４を遮断して地絡事故を系統から
除去するように動作する。これにより送電線Ｌ１が系統
から切り離されるため、母線Ｂ１，Ｂ２間のインピーダ
ンスが増大して送電電力が減少し、発電機Ｇ１，Ｇ２の
入出力にアンバランスが生じ、厳しい場合には脱調に至
る恐れがある。そこで、本実施例では、そのようなアン
バランスにより生じた系統状態量の変動を、可変速機１
により抑制して安定化させようとするものである。
る。いま、図２の送電線Ｌ１の地点Ｆにて地絡事故が発
生したとすると、電流変成器２１，２３からの検出電流
に基づいて保護リレー２５，２６が事故を検出し、これ
により遮断器２２，２４を遮断して地絡事故を系統から
除去するように動作する。これにより送電線Ｌ１が系統
から切り離されるため、母線Ｂ１，Ｂ２間のインピーダ
ンスが増大して送電電力が減少し、発電機Ｇ１，Ｇ２の
入出力にアンバランスが生じ、厳しい場合には脱調に至
る恐れがある。そこで、本実施例では、そのようなアン
バランスにより生じた系統状態量の変動を、可変速機１
により抑制して安定化させようとするものである。
【００２６】この場合の安定化方法として幾つかの方法
が考えられが、その数例を図４〜図９を用いて説明す
る。まず、有効電力制御手段３０により発電機Ｇ１の有
効電力Ｐ1の変動ΔＰ1が求められる。このΔＰ1は安定
化制御切替手段３１に入力され、ここにおいて変動ΔＰ
1が予め設定された一定値以下か否かが判断される（ス
テップ４１）。一定値以下の場合は、図３の切替手段３
２を有効電力算出手段１１に切り替え、図１実施例と同
様に可変速機１の有効電力Ｐに応じて励磁電圧の位相制
御量Δδを制御する（ステップ４２）。これにより、微
少外乱に対する動態安定度を向上させることができる。
なお、可変速機１の有効電力の変動ΔＰを、図５に示す
ように、一定時間前の有効電力を記憶手段３５で記憶し
ておき、これと現在の有効電力との差を加算手段３６で
求めるようにし、これに応じて位相制御量Δδを制御す
るようにしてもよい。
が考えられが、その数例を図４〜図９を用いて説明す
る。まず、有効電力制御手段３０により発電機Ｇ１の有
効電力Ｐ1の変動ΔＰ1が求められる。このΔＰ1は安定
化制御切替手段３１に入力され、ここにおいて変動ΔＰ
1が予め設定された一定値以下か否かが判断される（ス
テップ４１）。一定値以下の場合は、図３の切替手段３
２を有効電力算出手段１１に切り替え、図１実施例と同
様に可変速機１の有効電力Ｐに応じて励磁電圧の位相制
御量Δδを制御する（ステップ４２）。これにより、微
少外乱に対する動態安定度を向上させることができる。
なお、可変速機１の有効電力の変動ΔＰを、図５に示す
ように、一定時間前の有効電力を記憶手段３５で記憶し
ておき、これと現在の有効電力との差を加算手段３６で
求めるようにし、これに応じて位相制御量Δδを制御す
るようにしてもよい。
【００２７】一方、ΔＰ1が予め設定された一定値以下
でないときは、切替手段３２を有効電力制御手段３０側
に切り替え、有効電力制御手段３０にて算出された発電
機Ｇ１の変動前の有効電力Ｐ11と変動後の有効電力Ｐ12
の差（Ｐ11−Ｐ12）により、位相制御量Δδを制御する
（ステップ４３）。これにより、過渡安定度を向上させ
ることができる。
でないときは、切替手段３２を有効電力制御手段３０側
に切り替え、有効電力制御手段３０にて算出された発電
機Ｇ１の変動前の有効電力Ｐ11と変動後の有効電力Ｐ12
の差（Ｐ11−Ｐ12）により、位相制御量Δδを制御する
（ステップ４３）。これにより、過渡安定度を向上させ
ることができる。
【００２８】上記図４実施例の効果を図６により説明す
る。図６は、遮断器２２，２４を開放して事故を除去し
た場合の発電機Ｇ１の位相角の変化を示している。図の
曲線ａは可変速機１により安定化制御を行なった場合の
結果であり、曲線ｂは行なわなかった場合の結果であ
る。図から判るように、可変速機１による安定化作用が
顕著に現れている。
る。図６は、遮断器２２，２４を開放して事故を除去し
た場合の発電機Ｇ１の位相角の変化を示している。図の
曲線ａは可変速機１により安定化制御を行なった場合の
結果であり、曲線ｂは行なわなかった場合の結果であ
る。図から判るように、可変速機１による安定化作用が
顕著に現れている。
【００２９】図７に示した制御は、図４にステップ４１
を、保護リレー２５，２６が動作したか否かに代えて、
動態安定度制御と過渡安定度制御とを区別するようにし
た点と（ステップ５１）、ステップ４２を発電機Ｇ１の
有効電力Ｐ1で制御するようにした点が異なる（ステッ
プ５２）。本実施例によっても、図４と同一の効果が得
られる。なお、図７のステップ５３はそれぞれ図４のス
テップ４２に同じである。また、ステップ５２を図４の
ステップ４２と同じにしてもよい。
を、保護リレー２５，２６が動作したか否かに代えて、
動態安定度制御と過渡安定度制御とを区別するようにし
た点と（ステップ５１）、ステップ４２を発電機Ｇ１の
有効電力Ｐ1で制御するようにした点が異なる（ステッ
プ５２）。本実施例によっても、図４と同一の効果が得
られる。なお、図７のステップ５３はそれぞれ図４のス
テップ４２に同じである。また、ステップ５２を図４の
ステップ４２と同じにしてもよい。
【００３０】図８は更に他の安定化制御法を示したもの
である。本実施例の特徴は、保護リレーが動作しかつ事
故が除去されたことを安定化制御切替手段３１で判断し
（ステップ６１，６２）、その場合は可変速機１の励磁
位相を、系統のアンバランスの予測をもとに予め定めた
値に制御し（ステップ６５）、一定時間経過後はステッ
プ６２に移行して、保護リレー動作前と同様に、発電機
Ｇ１の有効電力Ｐ1の変動に応じて励磁電圧の位相角を
制御する方法に切り替える。これによれば、動態安定度
及び過渡安定度のいずれにおいても、安定化効果を持た
せることができる。なお、図示の通り、保護リレー動作
後であって、事故が除去されるまでの間は、何らの制御
も行なわないことは言うまでもない（ステップ６４）。
である。本実施例の特徴は、保護リレーが動作しかつ事
故が除去されたことを安定化制御切替手段３１で判断し
（ステップ６１，６２）、その場合は可変速機１の励磁
位相を、系統のアンバランスの予測をもとに予め定めた
値に制御し（ステップ６５）、一定時間経過後はステッ
プ６２に移行して、保護リレー動作前と同様に、発電機
Ｇ１の有効電力Ｐ1の変動に応じて励磁電圧の位相角を
制御する方法に切り替える。これによれば、動態安定度
及び過渡安定度のいずれにおいても、安定化効果を持た
せることができる。なお、図示の通り、保護リレー動作
後であって、事故が除去されるまでの間は、何らの制御
も行なわないことは言うまでもない（ステップ６４）。
【００３１】以上の各実施例では、有効電力に基づいて
２次励磁電圧の位相を制御して、電力系統の安定度を向
上させる例を示したが、これに代えて図１０に示すよう
に無効電力Ｑを検出し、基準無効電力Ｑ0との偏差を零
にするように、或いは無効電力Ｑの変動を零にするよう
に、２次励磁の電圧の絶対値｜Ｅ｜又は｜ｓ・Ｅ｜を制
御するようにしても、同様に電力系統の安定度を向上さ
せることができる。更に、この無効電力に代えて、端子
電圧Ｖに基づいて同様に２次励磁電圧の絶対値を制御す
るようにすることができ、これによれば、安定化の応答
性を向上できる。 また、有効電力による２次励磁の位
相角制御と、無効電力又は端子電圧による励磁電圧の絶
対値制御とを組み合わせることも可能であり、この場合
は、安定化の応答を一層速やかにできる。この組合せの
例を表１と表２にそれぞれ示す。
２次励磁電圧の位相を制御して、電力系統の安定度を向
上させる例を示したが、これに代えて図１０に示すよう
に無効電力Ｑを検出し、基準無効電力Ｑ0との偏差を零
にするように、或いは無効電力Ｑの変動を零にするよう
に、２次励磁の電圧の絶対値｜Ｅ｜又は｜ｓ・Ｅ｜を制
御するようにしても、同様に電力系統の安定度を向上さ
せることができる。更に、この無効電力に代えて、端子
電圧Ｖに基づいて同様に２次励磁電圧の絶対値を制御す
るようにすることができ、これによれば、安定化の応答
性を向上できる。 また、有効電力による２次励磁の位
相角制御と、無効電力又は端子電圧による励磁電圧の絶
対値制御とを組み合わせることも可能であり、この場合
は、安定化の応答を一層速やかにできる。この組合せの
例を表１と表２にそれぞれ示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】図９に、励磁電圧の位相と絶対値の制御と
を組み合わせた安定化制御の一例を示す。また、これに
加え、本実施例の特徴は、事故の程度により系統に与え
る過酷さを考慮して、速やかに安定化を図るようにした
ステップ６７，６８，６９の処理にあり、他の処理は図
８と同一である。すなわち、事故の中では、３相地絡
（３ＬＧ）が最も過酷であるから、この場合は２次励磁
の位相角を大きく制御する必要がある。そこでステップ
６７で事故が３ＬＧであるか否かを判断し、肯定の場合
は予め定めた位相角の制御量θ1と励磁電圧の絶対値｜
ｓＥ1｜で制御する（ステップ６８）。一方否定のとき
は、θ1、｜ｓＥ1｜よりも小さい値に設定されたθ2、
｜ｓＥ2｜により制御する。本実施例によれば、位相角
による制御に加えて励磁電圧の絶対値を制御するように
していることから、速やかに系統を安定化させることが
できるとともに、事故の程度に合わせて制御量を変えて
いることから、適切な安定化制御を行なわせることがで
きる。
を組み合わせた安定化制御の一例を示す。また、これに
加え、本実施例の特徴は、事故の程度により系統に与え
る過酷さを考慮して、速やかに安定化を図るようにした
ステップ６７，６８，６９の処理にあり、他の処理は図
８と同一である。すなわち、事故の中では、３相地絡
（３ＬＧ）が最も過酷であるから、この場合は２次励磁
の位相角を大きく制御する必要がある。そこでステップ
６７で事故が３ＬＧであるか否かを判断し、肯定の場合
は予め定めた位相角の制御量θ1と励磁電圧の絶対値｜
ｓＥ1｜で制御する（ステップ６８）。一方否定のとき
は、θ1、｜ｓＥ1｜よりも小さい値に設定されたθ2、
｜ｓＥ2｜により制御する。本実施例によれば、位相角
による制御に加えて励磁電圧の絶対値を制御するように
していることから、速やかに系統を安定化させることが
できるとともに、事故の程度に合わせて制御量を変えて
いることから、適切な安定化制御を行なわせることがで
きる。
【００３５】上記各実施例の可変速機１は慣性の大きい
方が、長時間の安定化に望ましい。
方が、長時間の安定化に望ましい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可変速発電電動機を用いて電力系統の安定度を向上する
ことができる。
可変速発電電動機を用いて電力系統の安定度を向上する
ことができる。
【００３７】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の他の一実施例の安定化装置を適用した
電力系統の全体構成図である。
電力系統の全体構成図である。
【図３】図２実施例の安定化装置の詳細構成図である。
【図４】安定化制御法の一実施例の制御手順を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図５】有効電力の一例の変動分の演算手順を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】図４の制御法による効果を説明する図である。
【図７】安定化制御法の他の一実施例の制御手順を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図８】安定化制御法の更に他の一実施例の制御手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図９】安定化制御法の更に他の一実施例の制御手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図１０】無効電力による励磁電圧絶対値の制御法を示
すブロック図である。
すブロック図である。
１ 可変速同期機 ２ 固定子 ３ 回転子 ４ ２次巻線 ５ 電力系統 １０ 励磁制御装置 １１ 有効電力算出手段 １２ 位相角算出手段 １３ 電圧調整手段 １４ 励磁量設定手段 １５ 位相変換手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 俊文 大阪府大阪市北区中之島三丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 大浦 征夫 大阪府大阪市北区中之島三丁目３番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−221532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−220723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−162724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−91113（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00
Claims (11)
- 【請求項１】 フライホイールを有する交流励磁式の可
変速発電電動機を電力系統に接続し、前記電力系統の有
効電力の変動を検出し、有効電力が増加した場合は、前
記可変速発電電動機の回転数を増加させて前記電力系統
から有効電力を吸収し、前記電力系統の有効電力が減少
した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を減少させ
て前記電力系統へ有効電力を放出するように、前記可変
速発電電動機の交流励磁を制御するにあたって、前記電
力系統の発電機の有効電力の変動と前記可変速発電電動
機に流出入する有効電力の変動とを検出し、前記発電機
の有効電力の変動が設定値以下の場合は、前記可変速発
電電動機に流出入する有効電力の変動に基づいて前記交
流励磁を制御し、前記発電機の有効電力の変動が設定値
を超える場合は、該発電機の有効電力の変動に基づいて
前記交流励磁を制御することを特徴とする電力系統の安
定化方法。 - 【請求項２】 フライホイールを有する交流励磁式の可
変速発電電動機を電力系統に接続し、前記可変速発電電
動機に流出入する有効電力の変動を検出し、有効電力が
増加した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を増加
させて前記電力系統から有効電力を吸収し、有効電力が
減少した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を減少
させて前記電力系統へ有効電力を放出するように、前記
可変速発電電動機の交流励磁を制御し、前記電力系統に
接続された発電機の有効電力の変動を検出し、該発電機
の有効電力の変動が設定値を超える場合は、前記可変速
発電電動機に流出入する有効電力の変動に基づく制御に
代えて、前記発電機の有効電力の変動を吸収するように
前記可変速発電電動機の交流励磁を制御することを特徴
とする電力系統の安定化方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電力系統の安定
化方法において、 前記電力系統の無効電力を検出し、該無効電力が変動し
た時に、前記可変速発電電動機の交流励磁を制御して前
記電力系統の無効電力を制御することを特徴とする電力
系統の安定化方法。 - 【請求項４】 請求項１又は２に記載の電力系統の安定
化方法において、 前記電力系統の電圧を検出し、該電圧が変動した時に、
前記可変速発電電動機の交流励磁を制御して前記電力系
統の電圧を制御することを特徴とする電力系統の安定化
方法。 - 【請求項５】 請求項１又は２に記載の電力系統の安定
化方法において、 前記有効電力の変動に基づく前記交流励磁の制御は、前
記交流励磁の位相を制御することを特徴とする電力系統
の安定化方法。 - 【請求項６】 電力系統に接続されてなり、交流励磁手
段とフライホイールとを有する可変速発電電動機であっ
て、 前記電力系統の有効電力の変動を検出する検出手段と、
該検出手段により前記電力系統の有効電力の増加が検出
された場合、前記可変速発電電動機の回転数を増加させ
て前記電力系統から有効電力を吸収し、前記電力系統の
有効電力が減少した場合は、前記可変速発電電動機の回
転数を減少させて前記電力系統へ有効電力を放出するよ
うに、前記交流励磁手段を制御する制御手段とを備えて
なり、 前記検出手段は、前記電力系統の発電機の有効電力の変
動と前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動
とを検出し、 前記制御手段は、前記検出手段により検出される前記発
電機の有効電力の変動が設定値以下の場合は、前記可変
速発電電動機に流出入する有効電力の変動に基づいて前
記交流励磁を制御し、前記検出手段により検出される前
記発電機の有効電力の変動が設定値を超える場合は、該
発電機の有効電力の変動に基づいて前記交流励磁を制御
する ことを特徴とする可変速発電電動機。 - 【請求項７】 電力系統に接続されてなり、交流励磁手
段とフライホイールとを有する可変速発電電動機であっ
て、 前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動を検
出する第１の検出手段と、 該第１の検出手段により前記電力系統の有効電力の増加
が検出された場合は、前記可変速発電電動機の回転数を
増加させて前記電力系統から有効電力を吸収し、前記第
１の検出手段により前記電力系統の有効電力が減少した
場合は、前記可変速発電電動機の回転数を減少させて前
記電力系統へ有効電力を放出するように、前記交流励磁
手段を制御する制御手段と、 前記電力系統に接続された発電機の有効電力の変動を検
出する第２の検出手段とを備え、 前記制御手段は、前記第２の検出手段により検出される
前記発電機の有効電力の変動が設定値を超える場合は、
前記可変速発電電動機に流出入する有効電力の変動に基
づく制御に代えて、前記発電機の有効電力の変動を吸収
するように前記可変速発電電動機の交流励磁を制御する
ことを特徴とする可変速発電電動機。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載の可変速発電電動
機において、 前記電力系統の無効電力を検出し、該無効電力が変動し
た時に、前記交流励磁手段を調整して前記電力系統の無
効電力を制御する制御手段を備えてなることを特徴とす
る可変速発電電動機。 - 【請求項９】 請求項６又は７に記載の可変速発電電動
機において、 前記電力系統の電圧を検出し、該電圧が変動した時に、
前記交流励磁手段を調整して前記電力系統の電圧を制御
する制御手段を備えてなることを特徴とする可変速発電
電動機。 - 【請求項１０】 請求項６又は７に記載の可変速発電電
動機において、 前記制御手段は、前記有効電力の変動に基づいて前記交
流励磁の位相を制御することを特徴とする可変速発電電
動機。 - 【請求項１１】 フライホイールを有する交流励磁式の
可変速発電電動機を電力系統に接続し、前記電力系統の
有効電力の変動を検出し、有効電力が増加した場合は、
前記可変速発電電動機の回転数を増加させて前記電力系
統から有効電力を吸収し、前記電力系統の有効電力が減
少した場合は、前記可変速発電電動機の回転数を減少さ
せて前記電力系統へ有効電力を放出するように、発電機
の有効電力の変動が設定値以下の場合は前記可変速発電
電動機の交流励磁を制御し、発電機の有効電力の変動が
設定値を超える場合は該発電機の有効電力の変動に基づ
いて前記交流励磁を制御することを特徴とする電力系統
の安定化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09556191A JP3268457B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09556191A JP3268457B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325831A JPH04325831A (ja) | 1992-11-16 |
| JP3268457B2 true JP3268457B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=14141005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09556191A Expired - Fee Related JP3268457B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 電力系統の安定化方法及び可変速発電電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3268457B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10458384B2 (en) | 2016-03-10 | 2019-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pumped-storage power generation control device and pumped-storage power generation control method |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP09556191A patent/JP3268457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10458384B2 (en) | 2016-03-10 | 2019-10-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pumped-storage power generation control device and pumped-storage power generation control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04325831A (ja) | 1992-11-16 |
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