JP3504471B2 - 電源安定化制御方法およびその装置 - 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、電力系統に事故
が発生した場合の発電機の運動エネルギーと減速エネル
ギーを基にして、脱調状態に至る前に安定化制御を行う
電源安定化制御方法とその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図１５は「社団法人 電気学会
・電力技術研究資料、ＰＥ−９４−９１、（１９９４年
１０月４日）Ｐ２７、過渡・中間領域の脱調現象に対応
した安定化制御方式について、」に示された従来方法に
よるエネルギー法を基にした発電機の安定化制御装置の
構成図である。

【０００３】図において、１Ａ〜１Ｃは発電機、２Ａ〜
２Ｅは系統内の母線、３Ａ〜３Ｃは送電線５Ａ〜５Ｂを
流れる電流を検出する変流器（ＣＴ）、４Ａ〜４Ｃは遮
断器、５Ａ〜５Ｅは送電線、６は母線２Ａに印加される
電圧を検出する変成器、７はコントロール・ケーブル、
８は計測制御装置である。

【０００４】次に動作について説明する。送電線５Ｂに
事故が発生した場合に、計測制御装置８は、変流器３Ａ
〜３Ｃ及び変成器６から取り込んだ電流、電圧を基にし
て等価発電機（発電機１Ａ〜１Ｃをまとめたもの）の事
故除去後の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線：図１６）を
式（１）により推定する。

【０００５】 Ｐe （Δδ）＝Ｐ0 ＋Ｐ1 ・ｓｉｎΔδ＋Ｐ2 ・ｃｏｓΔδ −−−−−（１） Ｐe ：等価発電機の電気的出力 Δδ：等価発電機の位相角偏差 Ｐ0 ，Ｐ1 ，Ｐ2 ：未知変数（定数）

【０００６】これを基に等価発電機の運動エネルギーＶ
ｋと減速エネルギーＶｃを算出する。（Ｐ0 、Ｐ1 、Ｐ
2 は最小２乗法により決定） そして、 Ｖｋ＜Ｖｃ ・・・安 定 Ｖｋ≧Ｖｃ ・・・不安定 として、不安定判別を行い、不安定と判断した場合には
予め設定した優先順位に従って想定遮断（仮に遮断した
のもとして、遮断後のエネルギーを算出）し、式（２）
により減速エネルギーが運動エネルギーを上回るように
発電機制御量を算出する。

【０００７】

【数１】

【０００８】ただし、 Ｐe ’ ＝Ｐ0 ’＋Ｐ1 ’・ｓｉｎΔδ＋Ｐ2 ’・ｃｏ
ｓΔδ Ｐ0 ’ ＝Ｐ0 Ｐ1 ’ ＝Ｐ1 ／［｛１＋（Ｐ1 ² ＋Ｐ2 ² ）^1/2 ｝・
ΔＸ］ Ｐ2 ’ ＝Ｐ2 ／［｛１＋（Ｐ1 ² ＋Ｐ2 ² ）^1/2 ｝・
ΔＸ］ Ｍ：等価発電機の慣性定数ΔＸ：等価リアクタンスの増
加分（遮断による増加分）但し、各変数の ’（ダッシ
ュ）は発電機遮断後の値を表す。

【０００９】その発電機制御量（遮断量）に従って計測
制御装置８は、コントロールケーブル７を通して遮断器
４Ａ〜４Ｃに対して最適な組み合わせのトリップ信号を
送出し、安定化制御を実施する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の電源安定化制御
装置は以上のように構成されるので、事故除去後の電力
相差角曲線に基づいて安定化制御量が算出され、当該線
路の再閉路を考慮した制御量算出ができず、最適な安定
化制御ができないという問題があった。

【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あり、事故除去後の電力相差角曲線
を推定した後、再閉路成功／失敗に対応した電力相差角
曲線を推定して制御量を算出し、安定化制御を行うこと
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１）この発明に係わる
電源安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、
その電力系統の供給量を制御し系統を安定化する電源安
定化制御方法において、事故が発生すると、事故除去後
の発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）と、再閉路
成功後の上記発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）
とを推定し、これらの曲線から求められる上記発電機の
運動エネルギーと減速エネルギーとを比較し、この比較
結果に応じて導出される発電機制御量で発電供給量を制
御し、この制御後に再閉路が失敗した場合は、事故発生
から再閉路失敗後の上記発電機の電力相差角曲線を推定
して導出される発電機制御量で発電供給量を制御するよ
うにしたものである。

【００１３】 （２）また、請求項１の電源安定化制御方法において、
事故除去後の発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）
のピーク値に基づいて上記曲線を補正する正弦曲線を求
め、この正弦曲線を上記電力相差角曲線の代わりに事故
除去後の上記発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）
として用いるようにしたものである。

【００１４】 （３）また、請求項１の電源安定化制
御方法において、事故除去後の発電機の電力相差角曲線
（Ｐ−Δδ曲線）のピーク値および事故発生前の上記発
電機の運転角の推定値に基づいて正弦曲線を求め、この
正弦曲線を上記電力相差角曲線の代わりに事故除去後の
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）として用いる
ようにしたものである。

【００１５】（４）また、請求項１〜３のいずれか１項
の電源安定化制御方法において、事故が発生すると、事
故除去後の発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を
推定する前に、上記発電機の運動エネルギーを算出し、
この運動エネルギーの値に応じて上記事故除去後の発電
機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）の推定以降の動作
を実行するか否か決定するようにしたものである。

【００１６】（５）また、この発明に係る電源安定化制
御装置は、上記（１）〜（４）のいずれか１項の電源安
定化制御方法を用いたものである。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１の図に基
づいて説明する。図１は本発明の電源安定化方法に基づ
いた安定化装置の構成例である。図において、従来のも
のと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省
略する。

【００２０】次に動作について説明する。送電線５Ｃ〜
５Ｅの有効電力潮流（発電機１Ａから１Ｃの電気的出
力）は、変流器３Ａ〜３Ｃおよび変成器６を通して得ら
れる電流、電圧データにより計測制御装置で常時算出さ
れ、例えば送電線５Ｂで事故が発生した場合、母線２Ａ
の電圧がある一定値以下になったことをキックとして、
計測制御装置は常時モードから監視モードに移行し、図
２に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。

【００２１】すなわち、図２において、 （１）ステップＳＴ１は、計測制御装置８で発電機１Ａ
〜１Ｃの電気的出力を常時計測する常時モード。

【００２２】（２）ステップＳＴ２は、母線２Ａの電圧
が予め設定した値Ｖｆより小さくなった時点で計測制御
装置８は監視モードに移行して、等価発電機の角周波数
偏差Δω、位相角偏差Δδの算出を始める。この算出
は、計測した電気的出力より、下記の式（３）、式
（４）を用いてΔω、Δδを求める。

【００２３】

【数２】

【００２４】（３）ステップＳＴ３は、監視モードに移
行した時点を時間基準とするための時刻リセットの処理
を行う。 （４）ステップＳＴ４は、事故が除去されたことを確認
する（電圧の復帰により確認）。

【００２５】（５）ステップＳＴ５は、事故除去によっ
て欠相状態（２回線送電中の１回線遮断を含む）となっ
た系統内の発電機のＰ−Δδ曲線を算出するために、発
電機有効電力Ｐe （ｔ）、位相角偏差Δδ（ｔ）をサン
プリングする。 （６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５でサンプリン
グした値を基に最小２乗法によって式（１）のＰ0 、Ｐ
1 、Ｐ2 を決定し、欠相中のＰ−Δδ曲線を推定する。

【００２６】（７）ステップＳＴ７は、図３に示す高速
再閉路成功後のＰ−Δδ曲線を推定する。 （８）ステップＳＴ８は、図３から再閉路成功を想定し
た運動エネルギーＶｋおよび減速エネルギーＶｃを算出
する。 （９）ステップＳＴ９は、ＶｋとＶｃの大小比較を実施
して、ＶｋがＶｃ以上であればステップＳＴ１０へ進
み、それ以外の時はステップＳＴ１１に進む。

【００２７】（１０）ステップＳＴ１０は、ＶｋとＶｃ
から発電機遮断後の運動エネルギーＶｋ’と減速エネル
ギーＶｃ’とを求め、Ｖｋ’＜Ｖｃ’となる必要安定化
制御量を算出し、遮断器４Ａ〜４Ｃの中から最適制御量
の組み合わせ（必要安定化制御量を上回る最小の遮断
量）を選択してトリップ信号を送信する。但し、Ｖ
ｋ’、Ｖｃ’の算出は公知であり、「社団法人 電気学
会・電力技術研究資料、ＰＥ−９４−９１、（１９９４
年１０月４日）Ｐ２７、過渡・中間領域の脱調現象に対
応した安定化制御方式について、」に示された方法によ
り算出できる。 （１１）ステップＳＴ１１は、計測制御装置８を一時停
止させる。

【００２８】この一時停止とは、一定時間内のロック状
態を意味するもので、計測制御装置８は常時、電圧・電
流の計測（常時モード）はしているが、事故が発生し、
制御出力送信（ＳＴ１１）した後、一定時間計測制御装
置８をロックして、一時この装置を停止する。

【００２９】以上のように、この実施の形態によれば、
事故発生から再閉路成功まで想定した安定化制御量が算
出できるので、従来より精度の高い安定化制御が実施で
きる。

【００３０】実施の形態２．尚、上記実施の形態１で
は、高速再閉路成功を想定して安定化制御量を算出した
が、再閉路失敗を想定して安定化制御を実施することも
できる。ただし、ここでいう再閉路失敗とは、２回線送
電中で、１回線のみが再閉路失敗（当該相を再閉路する
も事故継続により最終遮断、つまり１回線が遮断され
て、残り１回線のみで送電する状態）に至った場合をい
う。

【００３１】この実施の形態の安定化装置の構成例は、
実施の形態１の図１と同様である。次に動作について説
明する。送電線５Ｃ〜５Ｅの有効電力潮流（発電機１Ａ
から１Ｃの電気的出力）は、変流器３Ａ〜３Ｃおよび変
成器６を通して得られる電流、電圧データにより計測制
御装置で常時算出され、例えば送電線５Ｂで事故が発生
した場合、母線２Ａの電圧がある一定値以下になったこ
とをキックとして、計測制御装置は常時モードから監視
モードに移行し、図４に示したフローチャートに従って
安定化制御を行う。

【００３２】すなわち、図４において、 （１）ステップＳＴ２１は、計測制御装置８で発電機１
Ａ〜１Ｃの電気的出力を常時計測する常時モード。

【００３３】（２）ステップＳＴ２２は、母線２Ａの電
圧がＶｆより小さくなった時点で計測制御装置８は監視
モードに移行して、等価発電機の角周波数偏差Δω、位
相角偏差Δδの算出を始める。この算出は、計測した電
気的出力より、前述の式（３）、式（４）を用いてΔ
ω、Δδを求める。

【００３４】（３）ステップＳＴ２３は、監視モードに
移行した時点を時間基準とするための時刻リセットを行
う。 （４）ステップＳＴ２４は、事故が除去されたことを確
認する（電圧の復帰により確認）。

【００３５】（５）ステップＳＴ２５は、事故除去によ
って欠相状態（２回線送電中の１回線遮断を含む）とな
った系統内の発電機のＰ−Δδ曲線を算出するために、
発電機有効電力Ｐe （ｔ）、位相角偏差Δδ（ｔ）をサ
ンプリングする。 （６）ステップＳＴ２６は、ステップＳＴ２５でサンプ
リングした値を基に最小２乗法によって式（１）のＰ0
、Ｐ1 、Ｐ2 を決定し、欠相中のＰ−Δδ曲線を推定
する。（このＰ−Δδ曲線は従来の図１６のＰ−Δδ曲
線と同一である。）

【００３６】（７）ステップＳＴ２７は、図１６より運
動エネルギーＶｋおよび減速エネルギーＶｃを算出す
る。（この算出は公知であり、後述の式（２０）に示
す） （８）ステップＳＴ２８は、ＶｋとＶｃを大小比較し、
ＶｋがＶｃ以上の時はステップＳＴ２９へ進み、それ以
外はステップＳＴ３０へ進む。

【００３７】（９）ステップＳＴ２９は、式（２）によ
りＶｋ’＜Ｖｃ’となる必要安定化制御量を算出して、
遮断器４Ａ〜４Ｃの中から最適制御量の組み合わせ（必
要安定化制御量を上回る最小の遮断量）を選択してトリ
ップ信号を送信する。但し、Ｖｋ’、Ｖｃ’の算出は公
知であり、「社団法人 電気学会・電力技術研究資料、
ＰＥ−９４−９１、（１９９４年１０月４日）Ｐ２７、
過渡・中間領域の脱調現象に対応した安定化制御方式に
ついて、」について示された方法により算出できる。

【００３８】（１０）ステップＳＴ３０は、再閉路失敗
か否かを判定し、再閉路失敗ならばステップ３１へ進
み、成功ならばステップＳＴ３５へ進む。 （１１）ステップＳＴ３１は、ステップＳＴ２５〜２６
と同様にして再閉路失敗後のＰ−Δδ曲線（図５）を推
定する。

【００３９】（１２）ステップ３２は、図５より再閉路
失敗後の運動エネルギーＶkfと減速エネルギーＶcfを算
出する。この演算は式（２）より算出される。 （１３）ステップＳＴ３３はＶkfとＶcfの大小比較を行
い、ＶkfがＶcf以上であればステップＳＴ３４へ進み、
それ以外はステップＳＴ３５に進む。

【００４０】（１４）ステップ３４は、Ｖｋf とＶｃf
から発電機遮断後の運動エネルギーＶkf’と減速エネル
ギーＶcf’とを求め、Ｖkf’＜Ｖcf’となる必要安定化
制御量を算出して、ステップＳＴ２９と同様に残りの遮
断器４Ａ〜４Ｃ（ステップＳＴ２９で遮断されていな
い）の中から最適制御量の組み合わせ（必要安定化制御
量を上回る最小の遮断量）を選択してトリップ信号を送
信する。

【００４１】但し、Ｖkf’、Ｖcf’の算出は公知であ
り、「社団法人 電気学会・電力技術研究資料、ＰＥ−
９４−９１、（１９９４年１０月４日）Ｐ２７、過渡・
中間領域の脱調現象に対応した安定化制御方式につい
て、」に示された方法により算出できる。 （１５）ステップＳＴ３５は、計測制御装置８を一時停
止させる。

【００４２】この一時停止とは、一定時間内のロック状
態を意味するもので、計測制御装置８は常時、電圧・電
流の計測（常時モード）はしているが、事故が発生し、
制御出力（ＳＴ３４）した後、一定時間計測制御装置８
をロックして、一時この装置を停止する。

【００４３】以上のように、この実施の形態によれば、
再閉路失敗の確率は非常に小さく、実施の形態１に比べ
ればややロジックが複雑になるが、万一再閉路が失敗し
て脱調を起こすような場合にも最適な安定化制御量が算
出でき、精度の高い安定化制御を実施できる。

【００４４】実施の形態３．尚、上記実施の形態１、２
では、高速再閉路成功、失敗を独立させて安定化制御量
を算出したが、再閉路成功、失敗の両方を想定して安定
化制御を実施することもできる。

【００４５】ただし、ここでいう再閉路失敗とは、２回
線送電中で、１回線のみが再閉路失敗（当該相を再閉路
するも事故継続により最終遮断、つまり１回線が遮断さ
れて、残り１回線のみで送電する状態）に至った場合を
いう。この実施の形態の安定化装置の構成例は、実施の
形態１の図１と同様である。

【００４６】次に動作について説明する。送電線５Ｃ〜
５Ｅの有効電力潮流（発電機１Ａから１Ｃの電気的出
力）は、変流器３Ａ〜３Ｃおよび変成器６を通して得ら
れる電流、電圧データにより計測制御装置で常時算出さ
れ、例えば送電線５Ｂで事故が発生した場合、母線２Ａ
の電圧がある一定値以下になったことをキックとして、
計測制御装置は常時モードから監視モードに移行し、図
６に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。

【００４７】次に図６を基に動作を説明する。なお、ス
テップＳＴ４１〜ＳＴ５１までは実施の形態１の図２の
ステップＳＴ１〜ＳＴ１１と同一である。 （１）ステップＳＴ４１は、計測制御装置８で発電機１
Ａ〜１Ｃの電気的出力を常時計測する常時モード。

【００４８】（２）ステップＳＴ４２は母線２Ａの電圧
がＶｆより小さくなった時点で計測制御装置８は監視モ
ードに移行して、等価発電機の角周波数偏差Δω、位相
角偏差Δδの算出を始める。この算出は、計測した電気
的出力より、下記の式（３）、式（４）を用いてΔω、
Δδを求める。

【００４９】（３）ステップＳＴ４３は監視モードに移
行した時点を時間基準とするための時刻リセットを行
う。 （４）ステップＳＴ４４は、事故が除去されたことを確
認する（電圧の復帰により確認）。

【００５０】（５）ステップＳＴ４５は事故除去によっ
て欠相状態（２回線送電中の１回線遮断を含む）となっ
た系統内の発電機のＰ−Δδ曲線を算出するために、発
電機有効電力Ｐe （ｔ）、位相角偏差Δδ（ｔ）をサン
プリングする。 （６）ステップＳＴ４６はステップＳＴ４５でサンプリ
ングした値を基に最小２乗法によって式（１）のＰ0 、
Ｐ1 、Ｐ2 を決定し、欠相中のＰ−Δδ曲線を推定す
る。

【００５１】（７）ステップＳＴ４７は、図３に示す高
速再閉路成功後のＰ−Δδ曲線を推定する。 （８）ステップＳＴ４８は、図３により再閉路成功を想
定した運動エネルギーＶｋおよび減速エネルギーＶｃを
算出する。

【００５２】（９）ステップＳＴ４９は、ＶｋとＶｃの
大小比較を実施して、ＶｋがＶｃ以上であればステップ
ＳＴ５０へ進み、それ以外の時はステップＳＴ５２に進
む。 （１０）ステップＳＴ５０は、ＶｋとＶｃから発電機遮
断後の運動エネルギーＶｋ’と減速エネルギーＶｃ’と
を求め、Ｖｋ’＜Ｖｃ’となる必要安定化制御量を算出
して、遮断器４Ａ〜４Ｃの中から最適制御量の組み合わ
せ（必要安定化制御量を上回る最小の遮断量）を選択し
てトリップ信号を送信する。

【００５３】（１１）ステップＳＴ５１は、再閉路失敗
か否かを判定し、再閉路失敗ならばステップＳＴ５２へ
進み、成功ならばステップＳＴ５６へ進む。 （１２）ステップＳＴ５２は、ステップＳＴ４５〜ＳＴ
４６と同様にして再閉路失敗後のＰ−Δδ曲線（図５）
を推定する。

【００５４】（１３）ステップＳＴ５３は、図５より再
閉路失敗後の運動エネルギーＶkfと減速エネルギーＶcf
を算出する。 （１４）ステップＳＴ５４はＶkfとＶcfの大小比較を行
い、ＶkfがＶcf以上の場合にはステップＳＴ５５へ進
み、それ以外の時はステップＳＴ５６へ進む。

【００５５】（１５）ステップＳＴ５５は、ＶkfとＶcf
から発電機遮断後の運動エネルギーＶkf’と減速エネル
ギーＶcf’とを求め、Ｖkf’＜Ｖcf’となる必要安定化
制御量を算出して、ステップＳＴ５０と同様に、残りの
遮断器４Ａ〜４Ｃ（ステップＳＴ５１で遮断されていな
い）の中から最適制御量の組み合わせ（必要安定化制御
量を上回る最小の遮断量）を選択してトリップ信号を送
信する。

【００５６】但し、Ｖkf’、Ｖcf’の算出は公知であ
り、「社団法人 電気学会・電力技術研究資料、ＰＥ−
９４−９１、（１９９４年１０月４日）Ｐ２７、過渡・
中間領域の脱調現象に対応した安定化制御方式につい
て、」に示された方法により算出できる。 （１６）ステップＳＴ５６は、計測制御装置８を一時停
止させる。

【００５７】この一時停止とは、一定時間内のロック状
態を意味するもので、計測制御装置８は常時、電圧・電
流の計測（常時モード）はしているが、事故が発生し、
制御出力（ＳＴ５５）した後、一定時間計測制御装置８
をロックして、一時この装置を停止する。

【００５８】以上のように、この実施の形態によれば、
実施の形態１及び実施の形態２より論理が複雑になり処
理項目も多くなるが、再閉路成功／失敗に対応した制御
量算出ができるので、精度よく安定化制御が実施でき
る。

【００５９】実施の形態４．この実施の形態４では、上
記実施の形態１〜３に示した電力相差角曲線（Ｐ−Δδ
曲線）を推定する際に、正弦曲線と補正角を用いて制御
量算出精度を高くする具体的な方法について説明する。

【００６０】図７は式（１）によって推定した等価発電
機の電力相差角曲線と、実施の形態４で示す電力相差角
曲線のイメージ図である。図７のように式（１）で推定
した曲線（図７の点線）は実際の曲線（図７の太線）よ
りも幅が狭くなる傾向にある。これを改善するため式
（１）のピーク値を式（５）に従って算出し、それを基
に式（６）より新たな電力相差角曲線を求める。

【００６１】式（１）のピーク値を求めると、 Ｐe ＿peak＝Ｐ0 ＋Ｐ1 ・ｓｉｎ（Δδ＿peak）＋Ｐ2 ・ｃｏｓ（Δδ＿peak） −−−−−（５） ただし、 Δδ＿peak＝ｔａｎ^-1（Ｐ2 ／Ｐ1 ）

【００６２】式（５）の値を用いて、式（１）を正弦曲
線のみで表すと、 Ｐe （Δδ）＝Ｐe ＿peak・ｓｉｎ（Δδ−Δδ0 ） −−−−−（６） ただし、 補正角：Δδ0 は以下により算出する。 ｓｉｎ（Δδ＿peak−Δδ0 ）＝１より Δδ0 ＝Δδ＿peak−（π／２）

【００６３】上記のように推定したＰ−Δδ曲線を、実
施の形態１の図３、実施の形態２の図５の欠相中のＰ−
Δδ曲線の代わりに置き換えて等価発電機の運動エネル
ギー・減速エネルギーを算出する。

【００６４】尚、この式を用いた安定判別、安定化制御
量の算出方法については、例えば、「電気学会・電力技
術研究資料、ＰＥ−８８−９８、（１９８８年７月２９
日）Ｐ４１、大容量電源系統のオンライン安定化制御方
式」に示された方法を用いる。

【００６５】以上のように、この実施の形態によれば、
従来の電力相差角曲線の推定式よりも実際の曲線に近い
推定式を用いるので、精度の高い必要安定化制御量を算
出できるため、精度の高い安定化制御が実施できる。

【００６６】実施の形態５．上記実施の形態４では、上
記実施の形態１〜３に示した電力相差角曲線（Ｐ−Δδ
曲線）を推定する際に、正弦曲線と補正角を用いて制御
量算出精度を高くする具体的な方法について説明した
が、補正角の代わりに等価発電機の運転角を用いて電力
相差角曲線を推定することもできる。

【００６７】図８は式（１）によって推定した等価発電
機の電力相差角曲線と実施の形態５で示す電力相差角曲
線のイメージ図である。図８のように式（１）で推定し
た曲線（図７の点線）は実際の曲線（図７の太線）より
も幅が狭くなる傾向にあるので、これを改善し実際の電
力相差角曲線に精度よく近似するため、式（７）から等
価発電機の初期運転角を式（８）により算出し、それを
基に式（９）より新たな電力相差角曲線を求める。

【００６８】式（１）のΔδ＝０での値を求めて、 Ｐe （Δδ＝0 ）＝Ｐ0 ＋Ｐ1 ・ｓｉｎ０＋Ｐ2 ・ｃｏｓ０ ＝Ｐ0 ＋Ｐ2 −−−−−（７）

【００６９】式（７）の値を用いて、等価発電機の運転
角αを求めると、 Ｐe （Δδ）＝Ｐe ＿peak・ｓｉｎ（Δδ＋α） Δδ＝０ より Ｐe （Δδ＝0 ）＝Ｐe ＿peak・ｓｉｎα＝Ｐ0 ＋Ｐ2 α＝ｓｉｎ^-1｛（Ｐ0 ＋Ｐ2 ）／（Ｐe ＿peak）｝ −−−−−（８）

【００７０】式（８）の運転角αを用いて、Ｐ−Δδ曲
線を推定する式は Ｐe （Δδ）＝Ｐe ＿peak・ｓｉｎ（Δδ＋α） −−−−−（９） となる。

【００７１】上記のように推定したＰ−Δδ曲線を、実
施の形態１の図３、実施の形態２の図５の欠相中のＰ−
Δδ曲線の代わりに置き換えて等価発電機の運動エネル
ギー・減速エネルギーを算出する。

【００７２】尚、この式を用いた安定判別、安定化制御
量の算出方法については、例えば、「電気学会・電力技
術研究資料、ＰＥ−８８−９８、（１９８８年７月２９
日）Ｐ４１、大容量電源系統のオンライン安定化制御方
式」に示された方法を用いる。

【００７３】以上のように、この実施の形態によれば、
等価発電機の初期運転角を算出電力相差角曲線を推定し
ているので、従来の電力相差角曲線の推定式よりも実際
の曲線に近い推定式を用いることができ、精度の高い必
要安定化制御量を算出できるため、精度の高い安定化制
御が実施できる。

【００７４】実施の形態６．この実施の形態６では、上
記実施の形態１または３に示した再閉路成功を想定した
電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定する具体的な方
法について説明する。図９は、事故発生から事故除去お
よび再閉路成功後の等価発電機の電力相差角曲線を推定
する手法のフローチャートである。

【００７５】このフローチャートはこの実施の形態６を
実施の形態１に適用した場合について説明する。 （１）ステップＳＴ６０は、実施の形態１の図２のフロ
ーチャートのＳＴ１〜ＳＴ６まで実行する。 （２）ステップＳＴ６１は、事故除去時刻とその時の位
相角偏差をセットする。 （３）ステップＳＴ６２は、再閉路時の位相角偏差（図
１０のΔδ＿rec ）を算出するために、下記の式（１
０）〜式（１３）を用いて、式（１３）の発電機の微分
方程式を事故除去時刻から再閉路想定時刻まで数値積分
する。

【００７６】事故前は、位相角（運転角）αで運転して
いるから、図１０で表した等価発電機の有効電力出力は Ｐe （Δδ＝α）＝｛１／（Ｘg ＋Ｘs ＿rec ）｝・ｓｉｎα −−−−−（１０）

【００７７】ただし、 １／（Ｘg ＋Ｘs ＿rec ）：事故前のピーク値 Ｘg ＝Ｘd ”＋Ｘt Ｘd ”：等価発電機の次過渡リアクタンス Ｘt ：昇圧トランスのリアクタンス Ｘs ＿rec ：再閉路後（事故前）の外部リアクタンス

【００７８】式（１０）が、事故前の発電機の機械的入
力Ｐｍに等しいから、Ｐｍ＝１｛１／（Ｘg ＋Ｘs ＿re
c ）｝・ｓｉｎα より再閉路後の外部リアクタンスは Ｘs ＿rec ＝（ｓｉｎα／Ｐｍ）−Ｘg −−−−−（１１）

【００７９】再閉路後のＰ−Δδ曲線を表示する式は Ｐe ＿rec （Δδ）＝｛１／（Ｘg ＋Ｘs ＿rec ）｝・ｓｉｎ（Δδ＋α） −−−−−（１２）

【００８０】式（９）のＰe （Δδ）＝Ｐe ＿peak・ｓ
ｉｎ（Δδ＋α）より、 Ｍ／ω0 ・｛ｄ² Δδ（ｔ）｝／ｄｔ² ＝Ｐｍ−Ｐe （Δ） −−−−−（１３） Ｍ：等価発電機の慣性定数 ω0 ：系統内の基準角周波数

【００８１】（４）ステップＳＴ６３は、式（１１）で
求めた外部リアクタンスＸs ＿rec （図１１）を用い
て、再閉路成功を想定した電力相差角曲線［式（１
２）］を推定する。 （５）ステップＳＴ６４は、図１０〜１１及び式（１
３）、式（３）、式（４）、式（１４）を用いて、運動
エネルギー：Ｖk ＿rec と減速エネルギー：Ｖc ＿rec
を算出する。式（１４）は下記の通りである。

【００８２】

【数３】

【００８３】（６）ステップＳＴ６５は、Ｖk ＿rec と
Ｖc ＿rec の大小比較を実施して、その比較結果に応じ
て実施の形態１の図２のフローチャートのステップＳＴ
１０以下を実行する。

【００８４】尚、この式を用いた安定判別、安定化制御
量の算出方法については、例えば、「電気学会・電力技
術研究資料、ＰＥ−８８−９８、（１９８８年７月２９
日）Ｐ４１、大容量電源系統のオンライン安定化制御方
式」に示された方法を用いる。

【００８５】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、再閉路成功を想定した電力相差角曲線を算出できる
ため、精度の高い安定化制御が実施できる。

【００８６】実施の形態７．この実施の形態７では、上
記実施の形態２または３に示した再閉路失敗時の電力相
差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定する具体的な方法につ
いて説明する。図１２は、事故発生から事故除去および
再閉路失敗後の等価発電機の電力相差角曲線を推定する
手法のフローチャートである。

【００８７】このフローチャートはこの実施の形態６を
実施の形態２に適用した場合について説明する。また、
ステップＳＴ７０〜８０代はこの実施の形態でつけ加え
たもの、ステップＳＴ６０代は実施の形態６のステップ
と同等のものである。

【００８８】（１）ステップＳＴ７１は、実施の形態２
の図４のフローチャートのステップＳＴ２１〜ＳＴ２６
まで実行する。 （２）ステップＳＴ６１は、事故除去時刻とその時の位
相角編差をセットする。

【００８９】（３）ステップＳＴ６２は、再閉路時の位
相角偏差（図１０のΔδ＿rec ）を算出するために、前
述の式（１０）〜式（１３）を用いて、式（１３）の発
電機の微分方程式を事故除去時刻から再閉路想定時刻ま
で数値積分する。

【００９０】（４）ステップＳＴ６３は、式（１１）で
求めた外部リアクタンス（図１１）を用いて、再閉路成
功を想定した電力相差角曲線［式（１２）］を推定す
る。 （５）ステップＳＴ６４は、図１０〜１１及び式（１
３）、式（３）、式（４）、式（１４）を用いて、運動
エネルギー：Ｖk ＿rec と減速エネルギー：Ｖc ＿rec
を算出する。

【００９１】（６）ステップＳＴ７２は、Ｖk ＿rec と
Ｖc ＿rec とを大小比較し、Ｖk ＿rec がＶc ＿rec 以
上の時はステップＳＴ７３へ進み、それ以外はステップ
ＳＴ７４へ進む。 （７）ステップＳＴ７３は、式（２）と同様の考え方で
Ｖk ＿rec とＶc ＿recから発電機遮断後の運動エネル
ギーＶk ＿rec ’と減速エネルギーＶc ＿rec ’とを求
め、Ｖk ＿rec ’＜Ｖc ＿rec ’となる必要安定化制御
量を算出し、遮断器４Ａ〜４Ｃの中から最適制御量の組
み合わせ（必要安定化制御量を上回る最小の遮断量）を
選択してトリップ信号を送信する。

【００９２】但し、Ｖk ＿rec ’、Ｖc ＿rec ’の算出
は公知であり、「社団法人 電気学会・電力技術研究資
料、ＰＥ−９４−９１、（１９９４年１０月４日）Ｐ２
７、過渡・中間領域の脱調現象に対応した安定化制御方
式について、」に示された方法により算出できる。

【００９３】（８）ステップ７４は、再閉路失敗か否か
を判定し、再閉路失敗ならばステップ７５へ進み、成功
ならばステップＳＴ８１へ進む。。

【００９４】（９）ステップＳＴ７５は、再閉路失敗に
伴う事故除去後のサンプリングデータ（サンプリングに
よる定数の推定は従来の方法の式（１）と同一、また、
実施の形態１の図２のステップＳＴ５〜６と同一）を用
いて、式（１５）の定数を決定する。式（１５）は、再
閉路失敗後のＰ−Δδ曲線の式である。 Ｐe ＿rec ＿f （Δδ）＝Ｐ0f＋Ｐ1f・ｓｉｎΔδ＋Ｐ2f・ｃｏｓΔδ −−−−−−（１５）

【００９５】（１０）ステップＳＴ７６は、電力相差角
曲線を推定する。 （１１）ステップＳＴ７７は、再閉路失敗後の想定発電
機遮断時刻（再閉路失敗により不安定と判断された場合
に想定する制御時刻）の等価発電機の運動エネルギーＶ
k ＿rec ＿f を式（１４）と同様の考え方で算出（ただ
し、再閉路前の処理で不安定と判断されて、遮断された
発電機の定数は従来方式の考え方によって処理するもの
とする）する。

【００９６】このステップＳＴ７７は、式（１５）（１
６）（１７）（１８）を用い、式（１８）によって再閉
路失敗後の減速エネルギーＶc ＿rec ＿f を算出する。
前述の式（１５）のピーク値を求めると Ｐ0 ＿rec ＿f(peak) ＝Ｐ0f＋Ｐ1f・ｓｉｎΔδ＿rec ＿f(peak) ＋Ｐ2f・ｃｏｓΔδ＿rec ＿f(peak) −−−−−（１６） ただし Δδ＿rec ＿f(peak) ＝ｔａｎ^-1（Ｐ1f／Ｐ2f）

【００９７】式（１６）と実施の形態６の考え方を用い
てＰe ＿rec ＿f(peak) ＝１／（Ｘg ＋Ｘs ＿rec ＿f
）で再閉路失敗後の外部リアクタンス Ｘs ＿rec ＿f ＝［１／｛Ｐe ＿rec ＿f(peak) ｝］−Ｘg −−−−−（１７）

【００９８】式（１７）で求めたＸs ＿rec ＿f を用い
て下記の式（１８）により再閉路失敗後の減速エネルギ
ーＶc ＿rec ＿f を求める。

【００９９】

【数４】

【０１００】（１２）ステップＳＴ７８は、再閉路失敗
後の想定発電機遮断時刻ｔ＿rec ＿fまでの運動エネル
ギーＶk(ｔ＿rec ＿f)を式（１９）で算出する。 Ｖk(ｔ＿rec ＿f)＝（１／２）・（Ｍ／ω0 ）・Δω（ｔ＿rec ＿f ）² −−−−−（１９） （１３）ステップＳＴ７９はＶkfとＶcfの大小比較を行
い、ＶkfがＶcf以上であればステップＳＴ８０へ進み、
それ以外の時はステップＳＴ８１に進む。

【０１０１】（１４）ステップＳＴ８０は、式（２）と
同様の考え方で、ＶkfとＶcfから発電機遮断後の運動エ
ネルギーＶkf’と減速エネルギーＶcf’とを求め、Ｖk
f’＜Ｖcf’となる必要安定化制御量を算出して、ステ
ップＳＴ７３と同様に残りの遮断器４Ａ〜４Ｃ（ステッ
プＳＴ７３で遮断されていない）の中から最適制御量の
組み合わせ（必要安定化制御量を上回る最小の遮断量）
を選択してトリップ信号を送信する。

【０１０２】但し、Ｖｋ’、Ｖｃ’の算出は公知であ
り、「社団法人 電気学会・電力技術研究資料、ＰＥ−
９４−９１、（１９９４年１０月４日）Ｐ２７、過渡・
中間領域の脱調現象に対応した安定化制御方式につい
て、」に示された方法により算出できる。 （１５）ステップＳＴ８１は、計測制御装置８を一時停
止させる。

【０１０３】尚、安定判別、安定化制御量の算出方法に
ついては、例えば、「電気学会・電力技術研究資料、Ｐ
Ｅ−８８−９８、（１９８８年７月２９日）Ｐ４１、大
容量電源系統のオンライン安定化制御方式」に示された
方法を用いる。また、再閉路までの運動エネルギーと減
速エネルギーおよび再閉路失敗に伴う運動エネルギー増
加の総合値は、再閉路失敗後の角周波数偏差Δωに反映
されている。

【０１０４】なお、図１２のステップＳＴ７１に示す実
施の形態２の図４のステップＳＴ８の算出は、従来の再
閉路の成功および失敗を考慮しない場合の算出式であ
り、下記の式（２０）に記載しておく。

【０１０５】

【数５】

【０１０６】但し、 ω( ｔ＿sh) ：想定発電機遮断時
の角速度 Δδsh：想定発電機遮断時の位相角偏差 Δδu ：不安定平行点（位相角偏差）

【０１０７】以上のように、この実施の形態によれば、
再閉路失敗を想定した電力相差角曲線を算出できるた
め、精度の高い安定化制御が実施できる。

【０１０８】実施の形態８．この実施の形態８では、実
施の形態１〜３の等価発電機の安定判別の際に、運動エ
ネルギーＶｋにより安定領域のスクリーニングを実施す
る具体的方法について説明する。図１４は、等価発電機
の安定か否かを判別するフローチャートで、この実施の
形態８を実施の形態１に適用した場合である。

【０１０９】ステップＳＴ１〜ＳＴ５は、実施の形態１
の図２のフローと同一動作である。即ち、 （１）ステップＳＴ１は、計測制御装置８で発電機１Ａ
〜１Ｃの電気的出力を常時計測する常時モード。 （２）ステップＳＴ２は、母線２Ａの電圧がＶｆより小
さくなった時点で計測制御装置８は監視モードに移行し
て、等価発電機の角周波数偏差Δω、位相角偏差Δδの
算出を始める。

【０１１０】（３）ステップＳＴ３は監視モードに移行
した時点を時間基準とするための時刻リセットを行う。 （４）ステップＳＴ４は、事故が除去されたことを確認
する（電圧の復帰により確認）。

【０１１１】（５）ステップＳＴ５は、事故除去によっ
て欠相状態（２回線送電中の１回線遮断を含む）となっ
た系統内の発電機のＰ−Δδ曲線を算出するために、発
電機有効電力Ｐe （ｔ）、位相角偏差Δδ（ｔ）をサン
プリングする。

【０１１２】（６）ステップＳＴ９１は、下記の式（２
１）により運動エネルギーＶk(ｔ＿sh) を算出する。 Ｖk （ｔ-sh ）＝（１／２）・（Ｍ／ω0 ）・Δω（ｔ＿sh）² −−−−−（２１） （７）ステップＳＴ９２は、予め設定したレベルＡより
Ｖｋが大きいか否かを判断し、大きければステップＳＴ
９３へ進み、それ以外はステップＳＴ９４へ進む。

【０１１３】（８）ステップＳＴ９３は、事故ケースが
不安定になる可能性があると判断して所定の処理をする
処理ブロックで、実施の形態１の図２のフローチャー
ト、ステップＳＴ９以下を実行する。 （９）ステップＳＴ９４は、事故ケースは安定と判断し
て所定の処理をする処理ブロックで、計測制御装置８を
一時停止する。

【０１１４】以上のように、この実施の形態によれば、
安定な事故ケースでは等価発電機の位相角偏差が小さい
ため最小２乗法による定数決定の精度が悪くなる可能性
があり、その場合に安定な事故ケースをスクリーニング
することで、誤判定する可能性を小さくすることができ
る。

【０１１５】実施の形態９．上記実施の形態１〜８で
は、系統を安定化する制御方法について述べたが、この
制御方法を用いた系統安定化制御装置としてもよい。

【０１１６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、事故発
生から再閉路成功または失敗まで想定した安定化制御量
が算出できるので、従来より精度の高い安定化制御が実
施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による電源制御安定
化装置を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による電源制御安定
化方法を示すフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態１によるＰ−Δδ曲線
を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による電源制御安定
化方法を示すフローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態２によるＰ−Δδ曲線
を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による電源制御安定
化方法を示すフローチャートである。

【図７】 この発明の実施の形態４によるＰ−Δδ曲線
推定式の補正方法を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態５によるＰ−Δδ曲線
推定式の運転角推定方法を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態６による電源制御安定
化方法を示すフローチャートである。

【図１０】 この発明の実施の形態６による再閉路成功
を考慮したＰ−Δδ曲線を示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態６による等価１機無
限大母線系統のモデル図である。

【図１２】 この発明の実施の形態７による再閉路失敗
を考慮した電源制御安定化方法を示すフローチャートで
ある。

【図１３】 この発明の実施の形態７による再閉路失敗
を考慮したＰ−Δδ曲線を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態８によるスクリーニ
ング手法を示すフローチャートである。

【図１５】 従来の電源制御安定化装置を示す構成図で
ある。

【図１６】 従来の電源制御安定化方法の概念を示すＰ
−Δδ曲線を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｃ 発電機、 ２Ａ〜２Ｅ 系統
内の母線、３Ａ〜３Ｃ 変流器（ＣＴ）、 ４Ａ〜
４Ｃ 遮断器、５Ａ〜５Ｅ 送電線、 ６
変成器、７ コントロール・ケーブル、 ８ 計測
制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−163054（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−88529（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−298498（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−93818（ＪＰ，Ａ) パワーコントロール・インフォメーシ ョン・シリーズ第１巻 電力系統の制 御，日本，電気書院，1986年 ４月25 日，第１版，ｐ．101−102，281 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統に事故が発生すると、その電力
   系統の供給量を制御し系統を安定化する電源安定化制御
   方法において、事故が発生すると、事故除去後の発電機
   の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）と、再閉路成功後の
   上記発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）とを推定
   し、これらの曲線から求められる上記発電機の運動エネ
   ルギーと減速エネルギーとを比較し、この比較結果に応
   じて導出される発電機制御量で発電供給量を制御し、こ
   の制御後に再閉路が失敗した場合は、事故発生から再閉
   路失敗後の上記発電機の電力相差角曲線を推定して導出
   される発電機制御量で発電供給量を制御するようにした
   ことを特徴とする電源安定化制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１の電源安定化制御方法におい
   て、 事故除去後の発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）
   のピーク値に基づいて上記曲線を補正する正弦曲線を求
   め、この正弦曲線を上記電力相差角曲線の代わりに事故
   除去後の上記発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）
   として用いるようにしたことを特徴とする電源安定化制
   御方法。
3. 【請求項３】 請求項１の電源安定化制御方法におい
   て、 事故除去後の発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）
   のピーク値および事故発生前の上記発電機の運転角の推
   定値に基づいて正弦曲線を求め、この正弦曲線を上記電
   力相差角曲線の代わりに事故除去後の発電機の電力相差
   角曲線（Ｐ−Δδ曲線）として用いるようにしたことを
   特徴とする電源安定化制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項の電源安定
   化制御方法において、 事故が発生すると、事故除去後の発電機の電力相差角曲
   線（Ｐ−Δδ曲線）を推定する前に、上記発電機の運動
   エネルギーを算出し、この運動エネルギーの値に応じて
   上記事故除去後の発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲
   線）の推定以降の動作を実行するか否か決定するように
   したことを特徴とする電源安定化制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項の電源安定
   化制御方法を用いた電源安定化制御装置。