JP4576315B2 - 連系する発電機を探知する方法およびそのプログラム - Google Patents
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Description
好ましくは、第2の演算ステップは、時間的変化として所定の期間毎に逆相電流の時間差分を演算する。
図1は、実施の形態1に従う探知装置1の機能ブロック図である。
対称座標法は、三相交流系統における不平衡電流を、互いに大きさと方向が一致する単相電流(零相電流)、相回転方向が電圧の相回転方向と一致する三相平衡電流(正相電流)および相回転方向が電圧の相回転方向と反対である三相平衡電流(逆相電流)の3つの対称分に分解して表現する方法である。
図2を参照して、図中の左辺は、三相交流系統の各相(a相,b相,c相)の相電流をIa,Ib,Icとして、中性点Oを基準にベクトルとして表現したものである。そして、複素ベクトル平面において、ベクトルを反時計回りに120°だけ回転させるベクトルオペレータaを用いて、各相の相電流を3つの対称分(零相電流I0,正相電流I1,逆相電流I2)に分解したものが図中の右辺である。ここで、ベクトルオペレータa=(−1+j√3)/2である(但し、jは虚数単位)。なお、図2において、相電流Ia,Ib,Icおよび対称分I0,I1,I2については、複素ベクトルであることを明確にするため、その上部に「・」(ドット)を付し、以下同様とする。
図3は、発電機の連系に伴う電力系統100の電流変化を説明するための図である。
図3(b)は、図3(a)に示す電力系統100を対称座標法にて表した対称座標回路101である。
分散型電源66は、探知対象である発電機70を含み、配電線64に接続されて電力系統100と連系する。また、発電機70は、発電コストや負荷量などに応じて、運転時間を管理される。そのため、発電機70の運転および停止に伴い、遮断器68は、発電機70を配電線64と連系し、または発電機70を配電線64から解列する。
図1に示すしきい値演算部8は、発電機70が連系または解列されたと判断する、すなわち電力系統100に連系する発電機70を探知するためのしきい値を決定する。
初期状態において発電機70が解列中であるとすると、発電機70が連系された瞬間において、逆相電流Is2は、発電機70が供給する逆相電流Ig2だけ減少する。したがって、初期状態において観測された逆相電流をIs2 (0)とすると、発電機70の連系中におけるキルヒホッフの法則に基づいて(3)式が成立する。
(3)式をIg2について解くと、(4)式が得られる。
(ii)発電機70が連系中の場合
初期状態において発電機70が連系中であるとすると、発電機70が解列された瞬間において、逆相電流Is2は、発電機70が供給していた逆相電流Ig2だけ増加する。したがって、初期状態において観測された逆相電流をIs2 (0)とすると、発電機70の連系中におけるキルヒホッフの法則に基づいて(5)式が成立する。
(5)式をIg2について解くと、(6)式が得られる。
そして、(4)式および(6)式により導出された逆相電流Ig2の変化分ΔIs2 (1)およびΔIs2 (2)のうち、(7)式によりいずれか大きい方の値をしきい値ΔITHとして決定する。
さらに、発電機および線路のリアクタンス値の誤差を考慮して、(8)式に示すように、(7)式に補正定数αを乗じてしきい値ΔITHとして決定してもよい。
また、上位系統の逆相リアクタンスXs2は、観測点より上位側の電力系統に応じた値であり、かつ、配電線64の逆相リアクタンスXL2は、配電線64の線路長および線路径などに応じた値であるため、いずれも系統運用側にとって既知である。また、発電機70の逆相内部リアクタンスXg2は、探知対象とする最小の発電機の定格容量に応じて決まる。そこで、ユーザは、上位系統の逆相リアクタンスXs2、配電線64の逆相リアクタンスXL2および発電機70の逆相内部リアクタンスXg2をしきい値演算部8へ与える。
図4は、実施の形態1に従う探知装置1を実現するコンピュータ20の概略構成図である。
実際の電力系統では、変電所内の同一の母線に対して複数の配電線が接続されることが多い。このように構成された複数の配電線はバンクと称される。そして、このバンク構成では、複数の配電線のそれぞれに不平衡負荷が接続されるため、それぞれの配電線に逆相電流が生じる。そこで、実施の形態1の変形例においては、バンク構成の電力系統におけるしきい値を決定する場合について説明する。
図6(b)は、図6(a)に示す電力系統200を逆相電流源を用いて、簡略化近似した近似逆相回路202である。
初期状態において発電機70が解列中であるとすると、発電機70が連系された瞬間において、逆相電流吸入源80へ供給される逆相電流Ig2’および逆相電流吸入源82へ供給される逆相電流Ig2”が生じる。そのため、観測点1における逆相電流は、|Ig2’+Ig2”|だけ減少する。以下では、逆相電流Ig2’およびIg2”をそれぞれ導出する。
(9)式をIg2’について解くと、(10)式が得られる。
また、初期状態において観測点2で観測された逆相電流をIr2 (0)+Is2 (0)とすると、検知対象の配電線以外の配電線において生じる逆相電流Ir2 (0)は、初期状態において観測点2で観測された逆相電流Ir2 (0)+Is2 (0)から観測点1で観測された逆相電流Is2 (0)をベクトル的に減算することで得られる。
(11)式をIg2”について解くと、(12)式が得られる。
したがって、観測点1における逆相電流の変化分ΔIs2 (1)は、(10)式および(12)式から、
ΔIs2 (1)=|Ig2|=|Ig2’+Ig2”|・・・(13)
となる。但し、Ig2’およびIg2”は、それぞれベクトル値であるので、ベクトル演算を行なう。
初期状態において発電機70が連系中であるとすると、発電機70が解列された瞬間において、逆相電流吸入源80へ供給されていた逆相電流Ig2’および逆相電流吸入源82へ供給されていた逆相電流Ig2”が消滅する。そのため、観測点1における逆相電流は、|Ig2’+Ig2”|だけ増加する。以下では、逆相電流Ig2’およびIg2”をそれぞれ導出する。
(14)式をIg2’について解くと、(15)式が得られる。
また、初期状態において発電機70が解列中である場合と同様に、逆相電流吸入源82についてのキルヒホッフの法則に基づいて(12)式が成立する。
ΔIs2 (2)=|Ig2|=|Ig2’+Ig2”|・・・(16)
となる。但し、Ig2’およびIg2”は、それぞれベクトル値であるので、ベクトル演算を行なう。
さらに、発電機および線路のリアクタンス値の誤差を考慮して、(18)式に示すように、(17)式に補正定数αを乗じてしきい値ΔITHとして決定してもよい。
(適用例)
上述した探知装置1を模擬系統に適用した場合の効果を以下に示す。適用した模擬系統は、図6(a)に示すバンク構成の電力系統200とした。そして、電力系統200の変電所72内の観測点1における逆相電流I2を観測した。
図8を参照して、発電機70を解列中から連系させた場合および発電機70を連系中から解列させた場合のいずれにおいても、有効分および無効分が大きく変化している。これは、上位発電機50および発電機70から供給される逆相電流の分担比が変化するためである。一方、負荷変動だけを生じさせた場合においては、その変化分は、発電機70を連系または解列させた場合に比較して小さい。そのため、電力系統に負荷変動が生じている場合であっても、発電機70の連系または解列を探知することができる。
上述の実施の形態1においては、変電所における逆相電流を観測し、その逆相電流が流れる配電線に連系する発電機が存在するか否かを探知する方法について説明した。一方、実施の形態2においては、発電機が配電線のいずれの区間に存在するかを探知する方法について説明する。
図9(a)は、適用対象の電力系統300の概略構成図である。
Claims (8)
- 三相交流系統において電路に接続されて連系する発電機を探知する方法であって、
前記電路を流れる三相分の相電流を計測する計測ステップと、
前記計測ステップにおいて計測された相電流から逆相電流を演算する第1の演算ステップと、
前記第1の演算ステップにおいて演算された逆相電流の時間的変化を演算する第2の演算ステップと、
前記第2の演算ステップにおいて演算された逆相電流が所定の時間的変化を有するか否かを判断し、前記逆相電流が所定の時間的変化を有すれば、前記電路に連系する発電機が存在すると探知する探知ステップとからなる、連系する発電機を探知する方法。 - 前記逆相電流の変化は、発電機が前記電路と連系または解列することで生じる、請求項1に記載の連系する発電機を探知する方法。
- 前記第2の演算ステップは、時間的変化として所定の期間毎に前記逆相電流の時間差分を演算する、請求項1または2に記載の連系する発電機を探知する方法。
- 前記探知ステップは、前記逆相電流の時間差分が所定のしきい値を超過するか否かを判断するステップを含む、請求項3に記載の連系する発電機を探知する方法。
- 探知対象の発電機に係る定数および前記三相交流系統に係る定数を受付ける受付ステップと、
前記受付ステップにおいて受付けた定数と、前記第1の演算ステップにおいて演算された逆相電流とに基づいて、前記しきい値を決定するしきい値決定ステップとをさらに有する、請求項4に記載の連系する発電機を探知する方法。 - 前記計測ステップは、さらに、前記電路の複数の地点を流れる三相分の相電流を同時に計測し、
前記第1の演算ステップは、さらに、前記電路の複数の地点の各々における逆相電流を演算し、
前記第2の演算ステップは、さらに、前記電路の複数の地点の各々における逆相電流の時間的変化を演算し、
前記探知ステップは、前記電路の複数の地点の各々における逆相電流の時間的変化が所定の時間的変化を有するか否かを判断し、前記複数の地点の各々における前記時間的変化の有無に基づいて、前記電路において発電機が接続される区間を特定する区間特定ステップをさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の連系する発電機を探知する方法。 - 前記区間特定ステップは、前記電路上に配置された複数の地点のうち、前記逆相電流が所定の時間的変化を有する地点と、前記逆相電流が所定の時間的変化を有しない地点との間の区間において、発電機が接続されると特定する、請求項6に記載の連系する発電機を探知する方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の連系する発電機を探知する方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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