JP3414902B2 - 電力系統安定化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発電機に界磁電
圧を供給する自動電圧調整装置を制御して、電力系統の
安定化を図る電力系統安定化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は例えば特公昭５３−４４２０４
号公報に示された従来の電力系統安定化装置を示す構成
図であり、図において、１は発電機に界磁電圧Ｖｆを供
給する自動電圧調整装置（以下、ＡＶＲという）、２は
所定の基準値に対する発電機端子電圧の偏差信号ΔＶを
入力する入力端子、３は入力端子２から入力された偏差
信号ΔＶに電圧リミッタ１１が出力する振動信号Ｐｗを
加算するとともに、その加算値からダンピング回路６が
出力するフィードバック信号Ｖｄを減算する加減算回
路、４は加減算回路３の出力を増幅するレギュレータ、
５はレギュレータ４の出力に基づいて発電機に供給する
界磁電圧Ｖｆを制御する励磁装置、６はＡＶＲ１のフィ
ードバック系を構成し、ＡＶＲ１が出力する界磁電圧Ｖ
ｆを安定にする機能を有するダンピング回路である。

【０００３】また、７は発電機の有効電力Ｐｇを入力す
る入力端子、８は入力端子７から入力された有効電力Ｐ
ｇに含まれる直流成分と高周波成分を除去し、電力動揺
の状態を示す振動信号Ｐｗを出力するフィルタ回路、９
はフィルタ回路８が出力する振動信号Ｐｗの位相を補正
する位相進み遅れ回路、１０は位相進み遅れ回路９によ
り位相を補正された振動信号Ｐｗを増幅する増幅回路、
１１は増幅回路１０により増幅された振動信号Ｐｗがリ
ミット値Ｌｐを越えているか否かを判定し、リミット値
Ｌｐを越えていない場合にはＡＶＲ１の加減算回路３に
対してその振動信号Ｐｗを出力する一方、リミット値Ｌ
ｐを越えている場合にはＡＶＲ１の加減算回路３に対し
てその振動信号Ｐｗをリミット値Ｌｐに制限して出力す
る電圧リミッタである。

【０００４】次に動作について説明する。最初に、電力
動揺が発生していない定常時の動作について説明する。
まず、フィルタ回路８が入力端子７から入力された有効
電力Ｐｇの直流成分と高周波成分を除去するが、電力動
揺が発生していない定常時では、交流成分（振動成分）
が有効電力Ｐｇに含まれていないので、有効電力Ｐｇか
ら直流成分と高周波成分を除去すると、その残りである
振動信号Ｐｗはほぼ零になる。従って、この場合には、
電圧リミッタ１１の出力はほぼ零になり（振動信号Ｐｗ
が零であれば、如何に振動信号Ｐｗの位相を補正して増
幅しても、振動信号Ｐｗは零以外の値にならない）、Ａ
ＶＲ１は偏差信号ΔＶとフィードバック信号Ｖｄにのみ
基づいて界磁電圧Ｖｆを制御することになる。

【０００５】具体的には、加減算回路３が偏差信号ΔＶ
からダンピング回路６の出力であるフィードバック信号
Ｖｄを減算したのち、レギュレータ４がその減算結果を
増幅し、励磁装置５がレギュレータ４の出力に基づいて
発電機に供給する界磁電圧Ｖｆを制御する。これによ
り、発電機端子電圧は所定の基準値に一致するようにな
り、その結果、偏差信号ΔＶは零に収束する。

【０００６】次に、電力動揺が発生している電力動揺時
の動作について説明する。まず、フィルタ回路８が入力
端子７から入力された有効電力Ｐｇの直流成分と高周波
成分を除去し、その残りである振動信号Ｐｗを出力す
る。因に、フィルタ回路８は下記に示す伝達関数Ｇ₁ を
有している。 Ｇ₁ ＝｛Ｔ_R ・Ｓ／（１＋Ｔ_R ・Ｓ）｝×｛１／（１＋
Ｔ_H ・Ｓ）｝ ただし、Ｔ_R ，Ｔ_H は時定数 Ｓはラプラス演算子

【０００７】そして、フィルタ回路８から振動信号Ｐｗ
が出力されると、その振動信号Ｐｗを打ち消すため、位
相進み遅れ回路９が振動信号Ｐｗの位相を補正する（例
えば、レギュレータ４，励磁装置５及び発電機等による
時間遅れ等を解消する補正を行う）。因に、位相進み遅
れ回路９は下記に示す伝達関数Ｇ₂ を有している。 Ｇ₂ ＝（１＋Ｔ_D ・Ｓ）／（１＋Ｔ_G ・Ｓ） ただし、Ｔ_D ，Ｔ_G は時定数

【０００８】そして、位相進み遅れ回路９から位相を補
正された振動信号Ｐｗが出力されると、増幅回路１０が
その振動信号Ｐｗを増幅する（増幅回路１０のゲインは
Ｋｐに設定されている）。そして、増幅回路１０から増
幅された振動信号Ｐｗが出力されると、電圧リミッタ１
１が、その振動信号Ｐｗがリミット値Ｌｐを越えている
か否かを判定し、リミット値Ｌｐを越えていない場合に
はＡＶＲ１の加減算回路３に対してその振動信号Ｐｗを
出力する一方、リミット値Ｌｐを越えている場合にはＡ
ＶＲ１の加減算回路３に対してその振動信号Ｐｗをリミ
ット値Ｌｐに制限して出力する。このように、振動信号
Ｐｗがリミット値Ｌｐより大きくならないように制限す
る理由は、加減算回路３に対して出力する振動信号Ｐｗ
が大きくなり過ぎると、励磁制御系が不安定になるから
である。

【０００９】そして、電圧リミッタ１１から振動信号Ｐ
ｗが出力されると、加減算回路３が偏差信号ΔＶに振動
信号Ｐｗを加算するとともに、その加算結果からダンピ
ング回路６の出力であるフィードバック信号Ｖｄを減算
する。そして、レギュレータ４が加減算回路３の演算結
果を増幅し、励磁装置５がレギュレータ４の出力に基づ
いて発電機に供給する界磁電圧Ｖｆを制御する。これに
より、発電機端子電圧は所定の基準値に一致するように
なるとともに、電力動揺が収束するようになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力系統安定化
装置は以上のように構成されているので、発電機の有効
電力Ｐｇにタービンや水車等の機械系トルクに伴う振動
が重畳されていなければ、励磁制御系の安定化に寄与す
ることができるが、増幅回路１０のゲインが常時Ｋｐに
固定されている関係上、有効電力Ｐｇに機械系トルクに
伴う振動が重畳された場合、電力動揺に係る振動信号Ｐ
ｗだけでなく機械系トルクに伴う振動も同様に増幅して
しまうため、却って励磁制御系を振動させてしまう課題
があった。また、発電機出力が増減する場合、出力が一
定になるまでの間、電圧リミッタ１１から同一極性の振
動信号Ｐｗ（例えば、増幅回路１０のゲインＫｐがマイ
ナスの値である場合、発電機出力が増加方向にあるとき
はマイナス極性の振動信号Ｐｗを出力し、発電機出力が
減少方向にあるときはプラス極性の振動信号Ｐｗを出力
する）が継続して出力されるため、発電機の界磁電圧Ｖ
ｆが大きく変化し、その結果、発電機端子電圧が大きく
変化して発電機の無効電力が大きく変動してしまうなど
の課題もあった。

【００１１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、発電機に係る状態信号に機械系ト
ルクに伴う振動が重畳された場合でも励磁制御系の安定
化に寄与できる電力系統安定化装置を得ることを目的と
する。また、この発明は発電機出力が増減する場合でも
発電機の無効電力の変動を小さく抑えることができる電
力系統安定化装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る電力系統安定化装置は、発電機出力の大きさに基づい
て増幅手段のゲインを電力動揺以外の変動が大きい出力
域ではその変動の影響を小さくできるように調整するよ
うにしたものである。

【００１３】請求項２記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、発電機出力の大きさに基づいて出力制限手段に
おける所定のリミット値を電力動揺以外の変動が大きい
出力域ではその変動の影響を小さくできるように調整す
るようにしたものである。

【００１４】請求項３記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、発電機出力の大きさに基づいて増幅手段のゲイ
ン及び出力制限手段における所定のリミット値を電力動
揺以外の変動が大きい出力域ではその変動の影響を小さ
くできるように調整するようにしたものである。

【００１５】請求項４記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、電力動揺以外の影響を小さくできる調整手段は
発電機出力信号が大きくなるにしたがって増幅手段のゲ
インが大きくなるように調整するものである。

【００１６】請求項５記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、電力動揺以外の影響を小さくできる調整手段は
発電機出力信号が大きくなるにしたがって出力制限手段
における所定のリミット値が大きくなるように調整する
ものである。

【００１７】請求項６記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、電力動揺以外の影響を小さくできる調整手段は
発電機出力信号が大きくなるにしたがって増幅手段のゲ
イン及び出力制限手段における所定のリミット値が大き
くなるように調整するものである。

【００１８】請求項７記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、直流成分除去手段に入力する状態信号の変動が
電力動揺に伴う変動であるか否か判定し、電力動揺に伴
う変動である場合には増幅手段のゲインを固定値に設定
する一方、電力動揺に伴う変動でない場合には当該固定
値を越えない範囲内においてその状態信号の大きさに基
づいて増幅手段のゲインを調整するようにしたものであ
る。

【００１９】請求項８記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、直流成分除去手段に入力する状態信号の変動が
電力動揺に伴う変動であるか否か判定し、電力動揺に伴
う変動である場合には出力制限手段における所定のリミ
ット値を固定値に設定する一方、電力動揺に伴う変動で
ない場合には当該固定値を越えない範囲内においてその
状態信号の大きさに基づいてそのリミット値を調整する
ようにしたものである。

【００２０】請求項９記載の発明に係る電力系統安定化
装置は、直流成分除去手段に入力する状態信号の変動が
電力動揺に伴う変動であるか否か判定し、電力動揺に伴
う変動である場合には増幅手段のゲイン及び出力制限手
段における所定のリミット値を固定値に設定する一方、
電力動揺に伴う変動でない場合には当該固定値を越えな
い範囲内においてその状態信号の大きさに基づいてその
ゲイン及びリミット値を調整するようにしたものであ
る。

【００２１】請求項１０記載の発明に係る電力系統安定
化装置は、直流成分除去手段に入力する状態信号として
発電機を駆動する駆動機に係る弁開度信号を入力し、そ
の弁開度信号の大きさに基づいて増幅手段のゲイン又は
出力制限手段における所定のリミット値のうちの少なく
とも一方を調整するようにしたものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による電
力系統安定化装置を示す構成図であり、図において、１
は発電機に界磁電圧Ｖｆを供給するＡＶＲ（自動電圧調
整装置）、２は所定の基準値に対する発電機端子電圧の
偏差信号ΔＶを入力する入力端子、３は入力端子２から
入力された偏差信号ΔＶに電圧リミッタ１１が出力する
振動信号Ｐｗを加算するとともに、その加算値からダン
ピング回路６が出力するフィードバック信号Ｖｄを減算
する加減算回路、４は加減算回路３の出力を増幅するレ
ギュレータ、５はレギュレータ４の出力に基づいて発電
機に供給する界磁電圧Ｖｆを制御する励磁装置、６はＡ
ＶＲ１のフィードバック系を構成し、ＡＶＲ１が出力す
る界磁電圧Ｖｆを安定にする機能を有するダンピング回
路である。

【００２３】また、７は発電機の有効電力Ｐｇ（発電機
に係る状態信号）を入力する入力端子、８は入力端子７
から入力された有効電力Ｐｇに含まれる直流成分と高周
波成分を除去し、電力動揺の状態を示す振動信号Ｐｗを
出力するフィルタ回路（直流成分除去手段）、９はフィ
ルタ回路８が出力する振動信号Ｐｗの位相を補正する位
相進み遅れ回路（位相補正手段）、１０は位相進み遅れ
回路９により位相を補正された振動信号Ｐｗを増幅する
増幅回路（増幅手段）、１１は増幅回路１０により増幅
された振動信号Ｐｗがリミット値Ｌｐを越えているか否
かを判定し、リミット値Ｌｐを越えていない場合にはＡ
ＶＲ１の加減算回路３に対してその振動信号Ｐｗを出力
する一方、リミット値Ｌｐを越えている場合にはＡＶＲ
１の加減算回路３に対してその振動信号Ｐｗをリミット
値Ｌｐに制限して出力する電圧リミッタ（出力制限手
段）、１２は発電機の有効電力Ｐｇの大きさに基づいて
増幅回路１０のゲインを調整するゲイン調整回路（調整
手段）である。

【００２４】次に動作について説明する。最初に、電力
動揺が発生していない定常時の動作について説明する。
まず、フィルタ回路８が入力端子７から入力された有効
電力Ｐｇの直流成分と高周波成分を除去するが、電力動
揺が発生していない定常時では、交流成分（振動成分）
が有効電力Ｐｇに含まれていないので、有効電力Ｐｇか
ら直流成分と高周波成分を除去すると、その残りである
振動信号Ｐｗはほぼ零になる。従って、この場合には、
電圧リミッタ１１の出力はほぼ零になり（振動信号Ｐｗ
が零であれば、如何に振動信号Ｐｗの位相を補正して増
幅しても、振動信号Ｐｗは零以外の値にならない）、Ａ
ＶＲ１は偏差信号ΔＶとフィードバック信号Ｖｄにのみ
基づいて界磁電圧Ｖｆを制御することになる。

【００２５】具体的には、加減算回路３が偏差信号ΔＶ
からダンピング回路６の出力であるフィードバック信号
Ｖｄを減算したのち、レギュレータ４がその減算結果を
増幅し、励磁装置５がレギュレータ４の出力に基づいて
発電機に供給する界磁電圧Ｖｆを制御する。これによ
り、発電機端子電圧は所定の基準値に一致するようにな
り、その結果、偏差信号ΔＶは零に収束する。

【００２６】次に、電力動揺が発生している電力動揺時
の動作について説明する。まず、フィルタ回路８が入力
端子７から入力された有効電力Ｐｇの直流成分と高周波
成分を除去し、その残りである振動信号Ｐｗを出力す
る。因に、フィルタ回路８は下記に示す伝達関数Ｇ₁ を
有している。 Ｇ₁ ＝｛Ｔ_R ・Ｓ／（１＋Ｔ_R ・Ｓ）｝×｛１／（１＋
Ｔ_H ・Ｓ）｝ ただし、Ｔ_R ，Ｔ_H は時定数 Ｓはラプラス演算子

【００２７】そして、フィルタ回路８から振動信号Ｐｗ
が出力されると、その振動信号Ｐｗを打ち消すため、位
相進み遅れ回路９が振動信号Ｐｗの位相を補正する（例
えば、レギュレータ４，励磁装置５及び発電機等による
時間遅れ等を解消する補正を行う）。因に、位相進み遅
れ回路９は下記に示す伝達関数Ｇ₂ を有している。 Ｇ₂ ＝（１＋Ｔ_D ・Ｓ）／（１＋Ｔ_G ・Ｓ） ただし、Ｔ_D ，Ｔ_G は時定数

【００２８】そして、位相進み遅れ回路９から位相を補
正された振動信号Ｐｗが出力されると、増幅回路１０が
その振動信号Ｐｗを増幅するが、増幅回路１０のゲイン
は下記に示すように設定されている。即ち、ゲイン調整
回路１２が図２に示すように、発電機の有効電力Ｐｇの
大きさに基づいて増幅回路１０のゲインを調整する。

【００２９】このように増幅回路１０のゲインを調整す
る理由は、一般に、発電機の有効電力Ｐｇが定格電力の
３０％〜６０％付近にある場合には、機械系トルクに伴
う振動が有効電力Ｐｇに与える影響が大きくなる一方、
有効電力Ｐｇが定格電力に近づくにしたがって機械系ト
ルクに伴う振動が有効電力Ｐｇに与える影響が小さくな
るので、有効電力Ｐｇが定格電力の３０％〜６０％付近
にある場合に、増幅回路１０のゲインの値を小さくし、
機械系トルクに伴う振動が励磁制御系に与える影響を小
さくする必要があるからである。なお、この場合におい
て、ゲインの値を零にすると電力動揺を抑制することが
できなくなるので、ゲインの値を零の値に設定すること
はない。

【００３０】そして、増幅回路１０から増幅された振動
信号Ｐｗが出力されると、電圧リミッタ１１が、その振
動信号Ｐｗがリミット値Ｌｐを越えているか否かを判定
し、リミット値Ｌｐを越えていない場合にはＡＶＲ１の
加減算回路３に対してその振動信号Ｐｗを出力する一
方、リミット値Ｌｐを越えている場合にはＡＶＲ１の加
減算回路３に対してその振動信号Ｐｗをリミット値Ｌｐ
に制限して出力する。このように、振動信号Ｐｗがリミ
ット値Ｌｐより大きくならないように制限する理由は、
加減算回路３に対して出力する振動信号Ｐｗが大きくな
り過ぎると、励磁制御系が不安定になるからである。

【００３１】そして、電圧リミッタ１１から振動信号Ｐ
ｗが出力されると、加減算回路３が偏差信号ΔＶに振動
信号Ｐｗを加算するとともに、その加算結果からダンピ
ング回路６の出力であるフィードバック信号Ｖｄを減算
する。そして、レギュレータ４が加減算回路３の演算結
果を増幅し、励磁装置５がレギュレータ４の出力に基づ
いて発電機に供給する界磁電圧Ｖｆを制御する。これに
より、発電機端子電圧は所定の基準値に一致するように
なるとともに、電力動揺が収束するようになる。

【００３２】以上より、この実施の形態１によれば、発
電機の有効電力Ｐｇの大きさに基づいて増幅回路１０の
ゲインを調整するようにしたので、有効電力Ｐｇに機械
系トルクに伴う振動が重畳されても、その振動が重畳さ
れたことによる影響が軽減され、励磁制御系の安定を維
持することができる。また、この実施の形態１によれ
ば、発電機出力が増減する場合、従来のものと同様に出
力が一定になるまでの間、電圧リミッタ１１から同一極
性の振動信号Ｐｗが出力されるが、発電機の有効電力Ｐ
ｇが大きくなるにしたがって増幅回路１０のゲインが大
きくなるように調整するので、有効電力Ｐｇが定格電力
より小さくなると増幅回路１０のゲインが従来のものよ
りも小さくなり、その結果、発電機出力が増減する場合
でも発電機の無効電力の変動を小さく抑えることができ
る。

【００３３】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による電力系統安定化装置を示す構成図であり、図
において、１３は発電機の有効電力Ｐｇの大きさに基づ
いて電圧リミッタ１１における所定のリミット値を調整
するリミット値調整回路（調整手段）である。

【００３４】次に動作について説明する。上記実施の形
態１では、ゲイン調整回路１２が有効電力Ｐｇの大きさ
に基づいて増幅回路１０のゲインを調整するものについ
て示したが、リミット値調整回路１３が有効電力Ｐｇの
大きさに基づいて電圧リミッタ１１におけるリミット値
を調整するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様
の効果を奏することができる。

【００３５】その理由は、一般に、発電機の有効電力Ｐ
ｇが定格電力の３０％〜６０％付近にある場合には、機
械系トルクに伴う振動が有効電力Ｐｇに与える影響が大
きくなる一方、有効電力Ｐｇが定格電力に近づくにした
がって機械系トルクに伴う振動が有効電力Ｐｇに与える
影響が小さくなるので、有効電力Ｐｇが定格電力の３０
％〜６０％付近にある場合に、電圧リミッタ１１のリミ
ット値が小さくなるように調整すると（図４参照）、機
械系トルクに伴う振動が励磁制御系に及ぼす影響を抑制
できるからである。

【００３６】実施の形態３．上記実施の形態１，２で
は、ゲイン調整回路１２又はリミット値調整回路１３の
何れか一方を設けたものについて示したが、図５に示す
ように、双方を設けるようにしてもよい。この場合に
は、言うまでもなく上記実施の形態１，２と同様の効果
を奏することができるとともに、調整するパラメータが
２つになる分（図６参照）、励磁制御系の運転状態に応
じたパラメータ調整をきめ細かく行うことができ、電力
系統の安定化に一層寄与することができる。

【００３７】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による電力系統安定化装置を示す構成図であり、図
において、１４は発電機の有効電力Ｐｇの変動が電力動
揺に伴う変動であるか否か判定する電力動揺判定回路
（調整手段）、１５は電力動揺判定回路１４により電力
動揺に伴う変動であると判定された場合には開路し、電
力動揺に伴う変動でないと判定された場合には閉路する
スイッチ（調整手段）である。

【００３８】次に動作について説明する。電力動揺判定
回路１４及びスイッチ１５以外は、上記実施の形態１と
同様であるため電力動揺判定回路１４及びスイッチ１５
の動作についてのみ説明する。即ち、電力動揺判定回路
１４は、有効電力Ｐｇの周波数を解析することにより
（例えば、ＦＦＴ解析することによって周波数を解析す
る）、電力動揺の周波数以外の周波数（機械系トルクに
伴う振動の周波数）が含まれているか否かを判別し、有
効電力Ｐｇの変動が電力動揺に伴う変動であるか否かを
判定する。

【００３９】そして、電力動揺判定回路１４が電力動揺
に伴う変動であると判定した場合には、スイッチ１５を
開くことにより、増幅回路１０のゲインを固定値Ｋｐに
設定する。一方、電力動揺判定回路１４が電力動揺に伴
う変動でないと判定した場合には、スイッチ１５を閉じ
ることにより、ゲイン調整回路１２が増幅回路１０のゲ
インを調整するようにする（図８参照）。

【００４０】これにより、機械系トルクに伴う振動が有
効電力Ｐｇに重畳されていない場合には、大きな値のゲ
インが確保されるので、電力動揺の抑制効果が十分に発
揮されるようになる一方、機械系トルクに伴う振動が有
効電力Ｐｇに重畳されている場合には、ゲインの値が小
さく抑えられるので、当該振動が励磁制御系に及ぼす影
響を抑制することができるようになる。

【００４１】実施の形態５．上記実施の形態４では、ス
イッチ１５がゲイン調整回路１２の出力を入り切りする
ものについて示したが、図９に示すように、スイッチ１
５がリミット値調整回路１３の出力を入り切りするよう
にしてもよく、上記実施の形態４と同様の効果を奏する
ことができる。

【００４２】具体的には、電力動揺判定回路１４が、有
効電力Ｐｇの周波数を解析することにより、電力動揺の
周波数以外の周波数（機械系トルクに伴う振動の周波
数）が含まれているか否かを判別し、有効電力Ｐｇの変
動が電力動揺に伴う変動であるか否かを判定する。

【００４３】そして、電力動揺判定回路１４が電力動揺
に伴う変動であると判定した場合には、スイッチ１５を
開くことにより、電圧リミッタ１１におけるリミット値
を固定値Ｌｐに設定する。一方、電力動揺判定回路１４
が電力動揺に伴う変動でないと判定した場合には、スイ
ッチ１５を閉じることにより、リミット値調整回路１３
が電圧リミッタ１１におけるリミット値を調整するよう
にする（図１０参照）。

【００４４】これにより、機械系トルクに伴う振動が有
効電力Ｐｇに重畳されていない場合には、大きな値のリ
ミット値が確保されるので、電力動揺の抑制効果が十分
に発揮されるようになる一方、機械系トルクに伴う振動
が有効電力Ｐｇに重畳されている場合には、リミット値
の値が小さく抑えられるので、当該振動が励磁制御系に
及ぼす影響を抑制することができるようになる。

【００４５】実施の形態６．上記実施の形態４，５で
は、ゲイン調整回路１２又はリミット値調整回路１３の
何れか一方を設けたものについて示したが、図１１に示
すように、双方を設けるようにしてもよい。この場合に
は、言うまでもなく上記実施の形態４，５と同様の効果
を奏することができるとともに、調整するパラメータが
２つになる分（図１２参照）、励磁制御系の運転状態に
応じたパラメータ調整をきめ細かく行うことができ、電
力系統の安定化に一層寄与することができる。

【００４６】実施の形態７．上記実施の形態では、発電
機に係る状態信号として有効電力Ｐｇを入力するものに
ついて示したが、発電機に係る状態信号として発電機の
回転数や周波数を入力するようにしてもよく、上記実施
の形態と同様の効果を奏することができる。

【００４７】実施の形態８．上記実施の形態では、入力
端子７から入力した有効電力Ｐｇをフィルタ回路８，ゲ
イン調整回路１２，リミット値調整回路１３等に分配す
るものについて示したが、図１３に示すように、フィル
タ回路８には有効電力Ｐｇを入力する一方、ゲイン調整
回路１２，リミット値調整回路１３等には発電機に係る
状態信号として発電機を駆動する駆動機に係る弁開度信
号（駆動機が水力機の場合はガイド弁の開度信号、駆動
機が火力機の場合は主蒸気止め弁の開度信号又はコント
ロールバルブの開度信号）を入力するようにしてもよ
く、上記実施の形態と同様の効果を奏することができ
る。

【００４８】実施の形態９．上記実施の形態では、ゲイ
ン及びリミット値が直線的に上昇するものについて示し
たが（例えば、図２、図４）、これに限定されるもので
はなく、例えば、図１４に示すように、曲線を描きなが
ら上昇するもの等でもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、発電機出力の大きさに基づいて増幅手段のゲイン
を電力動揺以外の変動が大きい出力域ではその変動の影
響を小さくできるように調整するように構成したので、
状態信号に機械系トルクに伴う振動が重畳されても、そ
の振動が重畳されたことによる影響が軽減され、励磁制
御系の安定を維持することができる効果がある。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、発電機出力
の大きさに基づいて出力制限手段における所定のリミッ
ト値を電力動揺以外の変動が大きい出力域ではその変動
の影響を小さくできるように調整するように構成したの
で、状態信号に機械系トルクに伴う振動が重畳されて
も、その振動が重畳されたことによる影響が軽減され、
励磁制御系の安定を維持することができる効果がある。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、発電機出力
の大きさに基づいて増幅手段のゲイン及び出力制限手段
における所定のリミット値を電力動揺以外の変動が大き
い出力域ではその変動の影響を小さくできるように調整
するように構成したので、状態信号に機械系トルクに伴
う振動が重畳されても、その振動が重畳されたことによ
る影響が軽減され、励磁制御系の安定を維持することが
できる効果がある。また、調整するパラメータが２つに
なる分、励磁制御系の運転状態に応じたパラメータ調整
をきめ細かく行うことができ、電力系統の安定化に一層
寄与することができる効果がある。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、電力動揺以
外の影響を小さくできる調整手段は発電機出力信号が大
きくなるにしたがって増幅手段のゲインが大きくなるよ
うに調整する構成にしたので、有効電力が定格電力より
小さくなると増幅手段のゲインが従来のものよりも小さ
くなり、その結果、発電機に接続されている負荷が増減
する場合でも発電機の無効電力の変動を小さく抑えるこ
とができる効果がある。

【００５３】請求項５記載の発明によれば、電力動揺以
外の影響を小さくできる調整手段は発電機出力信号が大
きくなるにしたがって出力制限手段における所定のリミ
ット値が大きくなるように調整する構成にしたので、有
効電力が定格電力より小さくなると出力制限手段のリミ
ット値が従来のものよりも小さくなり、その結果、発電
機に接続されている負荷が増減する場合でも発電機の無
効電力の変動を小さく抑えることができる効果がある。

【００５４】請求項６記載の発明によれば、電力動揺以
外の影響を小さくできる調整手段は発電機出力信号が大
きくなるにしたがって増幅手段のゲイン及び出力制限手
段における所定のリミット値が大きくなるように調整す
る構成にしたので、有効電力が定格電力より小さくなる
と増幅手段のゲイン及び出力制限手段のリミット値が従
来のものよりも小さくなり、その結果、発電機に接続さ
れている負荷が増減する場合でも発電機の無効電力の変
動を小さく抑えることができる効果がある。

【００５５】請求項７記載の発明によれば、直流成分除
去手段に入力する状態信号の変動が電力動揺に伴う変動
であるか否か判定し、電力動揺に伴う変動である場合に
は増幅手段のゲインを固定値に設定する一方、電力動揺
に伴う変動でない場合には当該固定値を越えない範囲内
においてその状態信号の大きさに基づいて増幅手段のゲ
インを調整するように構成したので、機械系トルクに伴
う振動の重畳状態に応じてゲインの値が適切に設定され
るようになり、その結果、当該振動が有効電力に重畳さ
れていない場合には、電力動揺の抑制効果を十分に発揮
させることができる一方、当該振動が有効電力に重畳さ
れている場合には、当該振動が励磁制御系に及ぼす影響
を抑制することができる効果がある。

【００５６】請求項８記載の発明によれば、直流成分除
去手段に入力する状態信号の変動が電力動揺に伴う変動
であるか否か判定し、電力動揺に伴う変動である場合に
は出力制限手段における所定のリミット値を固定値に設
定する一方、電力動揺に伴う変動でない場合には当該固
定値を越えない範囲内においてその状態信号の大きさに
基づいてそのリミット値を調整するように構成したの
で、機械系トルクに伴う振動の重畳状態に応じてリミッ
ト値が適切に設定されるようになり、その結果、当該振
動が有効電力に重畳されていない場合には、電力動揺の
抑制効果を十分に発揮させることができる一方、当該振
動が有効電力に重畳されている場合には、当該振動が励
磁制御系に及ぼす影響を抑制することができる効果があ
る。

【００５７】請求項９記載の発明によれば、直流成分除
去手段に入力する状態信号の変動が電力動揺に伴う変動
であるか否か判定し、電力動揺に伴う変動である場合に
は増幅手段のゲイン及び出力制限手段における所定のリ
ミット値を固定値に設定する一方、電力動揺に伴う変動
でない場合には当該固定値を越えない範囲内においてそ
の状態信号の大きさに基づいてそのゲイン及びリミット
値を調整するように構成したので、機械系トルクに伴う
振動の重畳状態に応じてゲイン及びリミット値が適切に
設定されるようになり、その結果、当該振動が有効電力
に重畳されていない場合には、電力動揺の抑制効果を十
分に発揮させることができる一方、当該振動が有効電力
に重畳されている場合には、当該振動が励磁制御系に及
ぼす影響を抑制することができる効果がある。

【００５８】請求項１０記載の発明によれば、直流成分
除去手段に入力する状態信号としてその発電機を駆動す
る駆動機に係る弁開度信号を入力し、その弁開度信号の
大きさに基づいて増幅手段のゲイン又は出力制限手段に
おける所定のリミット値のうちの少なくとも一方を調整
するように構成したので、上記請求項に記載の発明と同
様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による電力系統安定
化装置を示す構成図である。

【図２】 有効電力とゲインの関係を示すグラフ図であ
る。

【図３】 この発明の実施の形態２による電力系統安定
化装置を示す構成図である。

【図４】 有効電力とリミット値の関係を示すグラフ図
である。

【図５】 この発明の実施の形態３による電力系統安定
化装置を示す構成図である。

【図６】 有効電力とゲイン又はリミット値の関係を示
すグラフ図である。

【図７】 この発明の実施の形態４による電力系統安定
化装置を示す構成図である。

【図８】 有効電力とゲインの関係を示すグラフ図であ
る。

【図９】 この発明の実施の形態５による電力系統安定
化装置を示す構成図である。

【図１０】 有効電力とリミット値の関係を示すグラフ
図である。

【図１１】 この発明の実施の形態６による電力系統安
定化装置を示す構成図である。

【図１２】 有効電力とゲイン又はリミット値の関係を
示すグラフ図である。

【図１３】 この発明の実施の形態８による電力系統安
定化装置を示す構成図である。

【図１４】 有効電力とゲイン又はリミット値の関係を
示すグラフ図である。

【図１５】 従来の電力系統安定化装置を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１ ＡＶＲ（自動電圧調整装置）、８ フィルタ回路
（直流成分除去手段）、９ 位相進み遅れ回路（位相補
正手段）、１０ 増幅回路（増幅手段）、１１電圧リミ
ッタ（出力制限手段）、１２ ゲイン調整回路（調整手
段）、１３ リミット値調整回路（調整手段）、１４
電力動揺判定回路（調整手段）、１５スイッチ（調整手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 勝 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 昭男 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 北野 悟 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−280714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−133835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−213232（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−44204（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機出力、発電機の回転数や周波数の
   変動に起因する電力動揺の状態信号を入力し、その状態
   信号に含まれる直流成分を除去する直流成分除去手段
   と、上記直流成分除去手段により直流成分を除去された
   状態信号の位相を補正する位相補正手段と、上記位相補
   正手段により位相を補正された状態信号を増幅する増幅
   手段と、上記増幅手段により増幅された状態信号が所定
   のリミット値を越えているか否かを判定し、所定のリミ
   ット値を越えていない場合には上記発電機に界磁電圧を
   供給する自動電圧調整装置に対してその状態信号を出力
   する一方、所定のリミット値を越えている場合には上記
   自動電圧調整装置に対してその状態信号をそのリミット
   値に制限して出力する出力制限手段とを備えた電力系統
   安定化装置において、上記発電機出力の大きさに基づい
   て上記増幅手段のゲインを電力動揺以外の変動が大きい
   出力域ではその変動の影響を小さくできるように調整す
   る調整手段を設けたことを特徴とする電力系統安定化装
   置。
2. 【請求項２】 発電機出力、発電機の回転数や周波数の
   変動に起因する電力動揺の状態信号を入力し、その状態
   信号に含まれる直流成分を除去する直流成分除去手段
   と、上記直流成分除去手段により直流成分を除去された
   状態信号の位相を補正する位相補正手段と、上記位相補
   正手段により位相を補正された状態信号を増幅する増幅
   手段と、上記増幅手段により増幅された状態信号が所定
   のリミット値を越えているか否かを判定し、所定のリミ
   ット値を越えていない場合には上記発電機に界磁電圧を
   供給する自動電圧調整装置に対してその状態信号を出力
   する一方、所定のリミット値を越えている場合には上記
   自動電圧調整装置に対してその状態信号をそのリミット
   値に制限して出力する出力制限手段とを備えた電力系統
   安定化装置において、上記発電機出力の大きさに基づい
   て上記出力制限手段における所定のリミット値を電力動
   揺以外の変動が大きい出力域ではその変動の影響を小さ
   くできるように調整する調整手段を設けたことを特徴と
   する電力系統安定化装置。
3. 【請求項３】 発電機出力、発電機の回転数や周波数の
   変動に起因する電力動揺の状態信号を入力し、その状態
   信号に含まれる直流成分を除去する直流成分除去手段
   と、上記直流成分除去手段により直流成分を除去された
   状態信号の位相を補正する位相補正手段と、上記位相補
   正手段により位相を補正された状態信号を増幅する増幅
   手段と、上記増幅手段により増幅された状態信号が所定
   のリミット値を越えているか否かを判定し、所定のリミ
   ット値を越えていない場合には上記発電機に界磁電圧を
   供給する自動電圧調整装置に対してその状態信号を出力
   する一方、所定のリミット値を越えている場合には上記
   自動電圧調整装置に対してその状態信号をそのリミット
   値に制限して出力する出力制限手段とを備えた電力系統
   安定化装置において、上記発電機出力の大きさに基づい
   て上記増幅手段のゲイン及び上記出力制限手段における
   所定のリミット値を電力動揺以外の変動が大きい出力域
   ではその変動の影響を小さくできるように調整する調整
   手段を設けたことを特徴とする電力系統安定化装置。
4. 【請求項４】 電力動揺以外の影響を小さくできる調整
   手段は発電機出力信号が大きくなるにしたがって増幅手
   段のゲインが大きくなるように調整することを特徴とす
   る請求項１記載の電力系統安定化装置。
5. 【請求項５】 電力動揺以外の影響を小さくできる調整
   手段は発電機出力信号が大きくなるにしたがって出力制
   限手段における所定のリミット値が大きくなるように調
   整することを特徴とする請求項２記載の電力系統安定化
   装置。
6. 【請求項６】 電力動揺以外の影響を小さくできる調整
   手段は発電機出力信号が大きくなるにしたがって増幅手
   段のゲイン及び出力制限手段における所定のリミット値
   が大きくなるように調整することを特徴とする請求項３
   記載の電力系統安定化装置。
7. 【請求項７】 調整手段は直流成分除去手段に入力する
   状態信号の変動が電力動揺に伴う変動であるか否か判定
   し、電力動揺に伴う変動である場合には増幅手段のゲイ
   ンを固定値に設定する一方、電力動揺に伴う変動でない
   場合には当該固定値を越えない範囲内においてその状態
   信号の大きさに基づいて上記増幅手段のゲインを調整す
   ることを特徴とする請求項１記載の電力系統安定化装
   置。
8. 【請求項８】 調整手段は直流成分除去手段に入力する
   状態信号の変動が電力動揺に伴う変動であるか否か判定
   し、電力動揺に伴う変動である場合には出力制限手段に
   おける所定のリミット値を固定値に設定する一方、電力
   動揺に伴う変動でない場合には当該固定値を越えない範
   囲内においてその状態信号の大きさに基づいてそのリミ
   ット値を調整することを特徴とする請求項２記載の電力
   系統安定化装置。
9. 【請求項９】 調整手段は直流成分除去手段に入力する
   状態信号の変動が電力動揺に伴う変動であるか否か判定
   し、電力動揺に伴う変動である場合には増幅手段のゲイ
   ン及び出力制限手段における所定のリミット値を固定値
   に設定する一方、電力動揺に伴う変動でない場合には当
   該固定値を越えない範囲内においてその状態信号の大き
   さに基づいてそのゲイン及びリミット値を調整すること
   を特徴とする請求項３記載の電力系統安定化装置。
10. 【請求項１０】 調整手段は直流成分除去手段に入力す
    る状態信号として発電機を駆動する駆動機に係る弁開度
    信号を入力し、その弁開度信号の大きさに基づいて増幅
    手段のゲイン又は出力制限手段における所定のリミット
    値のうちの少なくとも一方を調整することを特徴とする
    請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電力
    系統安定化装置。