JP3407140B2 - 可変速同期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置 - Google Patents
可変速同期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流励磁式の可変速同
期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置に関
する。
期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置に関
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ル効果を有する同期機
を接続し、そのフライホイ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ル効果を有する同期機
を接続し、そのフライホイ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。また、同期機に大きい
フライホイル効果を持たせることは、同期機としての制
約があるため期待できない。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。また、同期機に大きい
フライホイル効果を持たせることは、同期機としての制
約があるため期待できない。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、可変速同期機を用いて電
力変動を吸収し、電力系統の安定度を向上する電力系統
の安定化装置を提供することにある。
力変動を吸収し、電力系統の安定度を向上する電力系統
の安定化装置を提供することにある。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の電力系統安定化
装置は、上記目的を達成するため、電力系統に接続され
た交流励磁式の可変速同期機と、可変速同期機の回転子
に連結されたフライホイルと、可変速同期機の励磁電圧
の周波数と絶対値と位相とを制御する励磁制御装置とを
備えてなり、励磁制御装置は可変速同期機の出力電圧を
基準電圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとと
もに、励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ
可変速同期機の無効電力の検出値を入力して、無効電力
の変動を零にすべく励磁電圧の絶対値を制御する。
装置は、上記目的を達成するため、電力系統に接続され
た交流励磁式の可変速同期機と、可変速同期機の回転子
に連結されたフライホイルと、可変速同期機の励磁電圧
の周波数と絶対値と位相とを制御する励磁制御装置とを
備えてなり、励磁制御装置は可変速同期機の出力電圧を
基準電圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとと
もに、励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ
可変速同期機の無効電力の検出値を入力して、無効電力
の変動を零にすべく励磁電圧の絶対値を制御する。
【００１１】また、上記の可変同期機の無効電力に代
え、出力電圧の検出値を入力して、出力電圧の変動を零
にすべく励磁電圧の絶対値を制御するようにしてもよ
い。
え、出力電圧の検出値を入力して、出力電圧の変動を零
にすべく励磁電圧の絶対値を制御するようにしてもよ
い。
【００１２】
【００１３】また、電力系統に接続された交流励磁式の
可変速同期機と、可変速同期機の回転子に連結されたフ
ライホイルと、可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶対
値と位相とを制御する励磁制御装置とを備え、励磁制御
装置は可変速同期機の出力電圧を基準電圧に調整すべく
励磁電圧の絶対値を制御するとともに、励磁電圧の周波
数をすべり周波数に制御し、かつ可変速同期機の有効電
力の検出値と電力系統に接続された発電機の有効電力の
検出値および系統の保護リレー動作情報と事故除去情報
とを入力して、保護リレーが動作する前はいずれか一方
の有効電力の変動を零にすべく励磁電圧の位相角を制御
し、事故除去情報が入力された後一定時間経過するまで
の間は予め定めた位相角の制御量設定値により制御し、
一定時間経過後は保護リレー動作前と同じ制御をする。
この場合において、位相角の制御量設定値が、事故の程
度に合わせて複数設定され、励磁制御装置は事故情報を
入力して、事故の程度に合わせて位相角の制御量設定値
を選択することができる。さらに、これらの場合におい
て、位相角の制御量設定値に対応させて、励磁電圧の絶
対値の制御量を設定しておき、位相角の制御に合わせて
励磁電圧の絶対値を制御することができる。
可変速同期機と、可変速同期機の回転子に連結されたフ
ライホイルと、可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶対
値と位相とを制御する励磁制御装置とを備え、励磁制御
装置は可変速同期機の出力電圧を基準電圧に調整すべく
励磁電圧の絶対値を制御するとともに、励磁電圧の周波
数をすべり周波数に制御し、かつ可変速同期機の有効電
力の検出値と電力系統に接続された発電機の有効電力の
検出値および系統の保護リレー動作情報と事故除去情報
とを入力して、保護リレーが動作する前はいずれか一方
の有効電力の変動を零にすべく励磁電圧の位相角を制御
し、事故除去情報が入力された後一定時間経過するまで
の間は予め定めた位相角の制御量設定値により制御し、
一定時間経過後は保護リレー動作前と同じ制御をする。
この場合において、位相角の制御量設定値が、事故の程
度に合わせて複数設定され、励磁制御装置は事故情報を
入力して、事故の程度に合わせて位相角の制御量設定値
を選択することができる。さらに、これらの場合におい
て、位相角の制御量設定値に対応させて、励磁電圧の絶
対値の制御量を設定しておき、位相角の制御に合わせて
励磁電圧の絶対値を制御することができる。
【００１４】
【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用がある。すなわち、有効電力の変動を吸収
するように二次励磁電圧の位相角を制御することによ
り、可変速同期機への流入有効電力が増加したときは、
励磁電圧の位相を遅らせてその増加分を主としてフライ
ホイルの回転エネルギとして蓄え、逆に流入有効電力が
減少したときは、励磁電圧の位相を進ませてその減少分
を主としてフライホイル回転エネルギから放出して、電
力系統の変動を吸収して安定度が向上される。
ば、次の作用がある。すなわち、有効電力の変動を吸収
するように二次励磁電圧の位相角を制御することによ
り、可変速同期機への流入有効電力が増加したときは、
励磁電圧の位相を遅らせてその増加分を主としてフライ
ホイルの回転エネルギとして蓄え、逆に流入有効電力が
減少したときは、励磁電圧の位相を進ませてその減少分
を主としてフライホイル回転エネルギから放出して、電
力系統の変動を吸収して安定度が向上される。
【００１５】また、可変速同期機への流入無効電力が増
加したり、端子電圧が増加したときは、励磁電圧の絶対
値を低減してその増加分を主としてフライホイルで吸収
し、逆に流入無効電力が減少したり、端子電圧が減少し
たときは、励磁電圧の絶対値を増加してその減少分を主
としてフライホイルから供給して、電力系統の変動を吸
収して安定度が向上される。
加したり、端子電圧が増加したときは、励磁電圧の絶対
値を低減してその増加分を主としてフライホイルで吸収
し、逆に流入無効電力が減少したり、端子電圧が減少し
たときは、励磁電圧の絶対値を増加してその減少分を主
としてフライホイルから供給して、電力系統の変動を吸
収して安定度が向上される。
【００１６】更にまた、電力系統の保護リレーなどの保
護装置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させ
て、前記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対
値を変更するようにしたものによれば、事故の程度や状
況に合わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向
上させることができる。
護装置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させ
て、前記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対
値を変更するようにしたものによれば、事故の程度や状
況に合わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向
上させることができる。
【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
変速同期機の二次励磁電圧の位相を制御し、電力系統の
変動を主として可変速同期機の回転子に連結されたフラ
イホイルのフライホイ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は回転子にフライホイ
ル４が連結されている。固定子２の３相１次巻線は、電
力系統６に接続されている。回転子３の３相二次巻線５
（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、可変速
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の極性を可変速機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
変速同期機の二次励磁電圧の位相を制御し、電力系統の
変動を主として可変速同期機の回転子に連結されたフラ
イホイルのフライホイ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は回転子にフライホイ
ル４が連結されている。固定子２の３相１次巻線は、電
力系統６に接続されている。回転子３の３相二次巻線５
（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、可変速
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の極性を可変速機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ｋ
2は定数）を励磁量設定手段１４に出力する。励磁量設
定手段１４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Δ
δ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、二次巻線５ａ〜５ｃ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ｋ
2は定数）を励磁量設定手段１４に出力する。励磁量設
定手段１４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Δ
δ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、二次巻線５ａ〜５ｃ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の二次巻線をすべり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。この二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の二次巻線をすべり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。この二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６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６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６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を励磁量設定手段１４に出力する。これにより、
可変速機１は電力系統６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
た有効電力は主としてフライホイル４のフライホイル慣
性エネルギとして蓄えられる。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を励
磁量設定手段１４に出力する。これにより、フライホイ
ル４は電力系統６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。このときフライホイル４の速度は減少し、放出した
有効電力に応じてフライホイル４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６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を励磁量設定手段１４に出力する。これにより、
可変速機１は電力系統６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
た有効電力は主としてフライホイル４のフライホイル慣
性エネルギとして蓄えられる。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を励
磁量設定手段１４に出力する。これにより、フライホイ
ル４は電力系統６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。このときフライホイル４の速度は減少し、放出した
有効電力に応じてフライホイル４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の二次励磁電圧の位相を制御していることか
ら、電力系統６の変動を主としてフライホイル４のフラ
イホイ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の二次励磁電圧の位相を制御していることか
ら、電力系統６の変動を主としてフライホイル４のフラ
イホイ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４０としての回転子３にフライホイル４を連結した
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２２，２４、電流
変成器２１，２３、保護リレー２５，２６が設けられて
いる。
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４０としての回転子３にフライホイル４を連結した
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２２，２４、電流
変成器２１，２３、保護リレー２５，２６が設けられて
いる。
【００２５】送電線Ｌ２にも、Ｌ２と同様な器具類が設
備されているが省略してある。
備されているが省略してある。
【００２６】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。
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。
【００２７】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、安定化装置
４０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、安定化装置
４０により抑制して安定化させようとするものである。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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は安定化装置４０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、安定化装置４０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は安定化装置４０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、安定化装置４０による安定化
作用が顕著に現れている。
【００３１】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より、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４
２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より、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４
２と同じにしてもよい。
【００３２】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）。
【００３３】以上の各実施例では、有効電力に基づいて
二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、二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に基づいて同様に二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、有効電力による二次励磁の位
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。
二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、二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に基づいて同様に二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、有効電力による二次励磁の位
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。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】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、この場合は二次励磁
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、この場合は二次励磁
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。
【００３７】上記各実施例にてフライホイル４及び安定
化装置４０のフライホイル慣性は大きい方が、長時間の
安定化に望ましい。
化装置４０のフライホイル慣性は大きい方が、長時間の
安定化に望ましい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次に示す効果がある。
次に示す効果がある。
【００３９】すなわち、電力系統の潮流、電圧等の系統
状態量の変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対値の少な
くとも一方を制御して、前記状態量変動をフライホイル
及び安定化装置により吸収するようにしていることか
ら、系統事故又は系統切り替え等の過渡安定度及び動態
安定度領域において、フライホイル及び安定化装置のフ
ライホイールエネルギの出し入れを行なうことができ、
電力系統の安定度を向上させることができる。
状態量の変動に基づいて励磁電圧の位相と絶対値の少な
くとも一方を制御して、前記状態量変動をフライホイル
及び安定化装置により吸収するようにしていることか
ら、系統事故又は系統切り替え等の過渡安定度及び動態
安定度領域において、フライホイル及び安定化装置のフ
ライホイールエネルギの出し入れを行なうことができ、
電力系統の安定度を向上させることができる。
【００４０】また、電力系統の保護リレーなどの保護装
置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて、前
記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値を変
更するようにしたものによれば、事故の程度や状況に合
わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向上させ
ることができる。
置の情報を入力し、事故の状況や程度に関連させて、前
記位相角の制御法及び制御量又は励磁電圧の絶対値を変
更するようにしたものによれば、事故の程度や状況に合
わせて、動態安定度及び過渡安定度を効果的に向上させ
ることができる。
【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 フライホイル
５ 二次巻線
６ 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
４０ 安定化装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西垣内 秀俊
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 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
(56)参考文献 特開 昭64−77428（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−220723（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−74141（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−86736（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−150642（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−46744（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−177125（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−281736（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 3/00 - 5/00
H02J 15/00
Claims (4)
- 【請求項１】 電力系統に接続された交流励磁式の可変
速同期機と、該可変速同期機の回転子に連結されたフラ
イホイルと、前記可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の無効電力の検出値を入力して、該無効電力
の変動を零にすべく前記励磁電圧の絶対値を制御するも
のとしてなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項２】 電力系統に接続された交流励磁式の可変
速同期機と、該可変速同期機の回転子に連結されたフラ
イホイルと、前記可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の出力電圧の検出値を入力して、該出力電圧
の変動を零にすべく前記励磁電圧の絶対値を制御するも
のとしてなる電力系統の安定化装置。 - 【請求項３】 電力系統に接続された交流励磁式の可変
速同期機と、該可変速同期機の回転子に連結されたフラ
イホイルと、前記可変速同期機の励磁電圧の周波数と絶
対値と位相とを制御する励磁制御装置とを備えてなり、
該励磁制御装置は前記可変速同期機の出力電圧を基準電
圧に調整すべく励磁電圧の絶対値を制御するとともに、
励磁電圧の周波数をすべり周波数に制御し、かつ前記可
変速同期機の有効電力の検出値と前記電力系統に接続さ
れた発電機の有効電力の検出値および系統の保護リレー
動作情報と事故除去情報とを入力して、保護リレーが動
作する前は前記いずれか一方の有効電力の変動を零にす
べく前記励磁電圧の位相角を制御し、事故除去情報が入
力された後一定時間経過するまでの間は予め定めた前記
位相角の制御量設定値により制御し、該一定時間経過後
は前記保護リレー動作前と同じ制御をするものとしてな
る電力系統の安定化装置において、前記位相角の制御量
設定値が、事故の程度に合わせて複数設定され、前記励
磁制御装置は事故情報を入力して、事故の程度に合わせ
て前記位相角の制御量設定値を選択することを特徴とす
る電力系統の安定化装置。 - 【請求項４】 請求項３において、前記位相角の制御量
設定値に対応させて、前記励磁電圧の絶対値の制御量を
設定しておき、前記位相角の制御に合わせて励磁電圧の
絶対値を制御することを特徴とする電力系統の安定化装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31240791A JP3407140B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 可変速同期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31240791A JP3407140B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 可変速同期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05153732A JPH05153732A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3407140B2 true JP3407140B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=18028864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31240791A Expired - Fee Related JP3407140B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 可変速同期機とフライホイルを用いた電力系統の安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3407140B2 (ja) |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP31240791A patent/JP3407140B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05153732A (ja) | 1993-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |