JP5441786B2 - 電力系統安定化装置の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電力系統の安定度を向上させるための電力系統安定化装置の制御装置に関するものである。
従来の電力系統安定化装置の制御装置では、電力系統安定化装置としてのSVC(Static Var Compensator:無効電力補償装置)の近くに直流送電設備(HVDC:High Voltage Direct Current)が設置されている場合について、HVDCが運転中は電力動揺抑制制御機能を切離して、系統電圧を一定に制御する機能でSVCを運転する。また、HVDCを運転していないときには、電力動揺抑制制御機能を動作させるので、SVCは通常は系統電圧を一定に維持するが、系統事故等により電力動揺が発生するとその動揺を抑制する(特許文献1)。
特開昭64−89925号公報
上記従来の電力系統安定化装置の制御装置は、母線電圧を一定に保つ系統電圧制御機能と、電力動揺を抑制する電力動揺抑制制御機能とを備え、雷などの系統事故等による電圧低下が生じた場合においても電力系統安定化装置による系統電圧制御と電力動揺抑制制御をともに動作させている。
しかしながら、系統事故等により電力動揺及び電圧低下が生じ、電力系統安定化装置が接続された点の母線電圧及び有効電力が急激に低下した場合、系統電圧制御機能は電圧低下を補償するため電圧を上げようとして無効電力を出力するように動作する一方で、電力動揺抑制制御機能は有効電力の減少を防ぐために電圧を下げようとして無効電力を吸収するように動作する可能性があった。つまり電力動揺抑制制御は系統電圧制御と相反する動作を行うため、電力系統安定化装置の効果を減少させてしまうという問題点があった。
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、系統事故等により電力動揺および電圧低下が生じた場合においても、系統安定化効果を高めることが可能な電力系統安定化装置の制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力系統安定化装置の制御装置は、電力系統の安定化を図る電力系統安定化装置の制御装置であって、前記電力系統と前記電力系統安定化装置との連系点の電圧計測値に基づいて前記連系点の電圧を一定に保つ第1の無効電力出力指令値を演算する系統電圧制御部と、前記電圧計測値が所定の電圧よりも大きい場合は、前記電力系統の有効電力の計測値に基づいて電力動揺を抑制する第2の無効電力出力指令値を演算するとともに、前記電圧計測値が前記所定の電圧以下となった後所定の期間内は、その出力を停止する電力動揺抑制制御部と、前記電圧計測値が前記所定の電圧よりも大きい場合は、前記系統電圧制御部から出力された前記第1の無効電力出力指令値と前記電力動揺抑制制御部から出力された前記第2の無効電力出力指令値とに基づいて前記電力系統安定化装置へ無効電力出力指令を送るとともに、前記電圧計測値が前記所定の電圧以下となった後前記所定の期間内は、前記系統電圧制御部から出力された前記第1の無効電力出力指令値のみに基づいて前記電力系統安定化装置へ無効電力出力指令を送る出力制御部と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、系統事故等により電力動揺および電圧低下が生じた場合においても、系統安定化効果を高めることができる、という効果がある。
図1は、実施の形態1に係る電力系統システムの構成図である。 図2は、実施の形態1における制御の流れを示すフローチャートである。 図3は、実施の形態2における制御の流れを示すフローチャートである。
以下に、本発明に係る電力系統安定化装置の制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る電力系統システムの構成図である。図1に示すように、本電力系統システムは、例えば電力系統1,2と、これらの電力系統1,2を結ぶ連系線3と、連系線3に接続された電力系統安定化装置4と、電力系統安定化装置4に接続されその制御を行う制御装置10と、連系線3に流れる有効電力の値を計測する潮流計測器5と、電力系統安定化装置4の連系点の電圧を計測する電圧計6とを備えている。また、制御装置10は、電力動揺抑制制御部7と、系統電圧制御部8と、出力制御部9とを備えている。
電力系統安定化装置4は、連系線3に無効電力を出力して電力系統1,2の安定化を図るものであり、出力制御部9によりその無効電力の出力が制御される。
潮流計測器5は、連系線3に流れる有効電力の値を計測して電力動揺抑制制御部7に渡す。
電圧計6は、電力系統安定化装置4の連系点の電圧を計測し、その値を電力動揺抑制制御部7および系統電圧制御部8に渡す。
電力動揺抑制制御部7は、潮流計測器5から有効電力値を受け取り、連系線3に生じている電力動揺を抑えるような無効電力出力指令値(第2の無効電力出力指令値)を演算する。また、電力動揺抑制制御部7は、電圧計6から連系点電圧値を受け取り、電力系統に系統事故等による電圧低下が生じているか否かの判定を行う。この判定は、連系点電圧値が所定の電圧以下であるか否かにより行う。電力動揺抑制制御部7は、電圧低下が生じていると判定した場合は、有効電力から演算した無効電力出力指令値にかかわらず、無効電力の出力指令を止める。電力動揺抑制制御部7は、電圧低下が生じていないと判定した場合は、有効電力から演算した無効電力出力指令値を出力制御部9に渡す。
系統電圧制御部8は、電圧計6から連系点電圧値を受け取り、連系点電圧を一定に保つような無効電力出力指令値(第1の無効電力出力指令値)を演算し、出力制御部9に渡す。
出力制御部9は、電力動揺抑制制御部7および系統電圧制御部8から受け取った二つの無効電力出力指令値に基づいて、電力系統安定化装置4が出力する無効電力を演算し、電力系統安定化装置4に無効電力の出力指令を送る。
次に、動作について説明する。図1において、電力系統1,2に系統事故等が起きると、連系線3に電力動揺が生じ、電力系統安定化装置4の連系点電圧及び有効電力が急激に低下する。
ここで、従来の電力系統安定化装置の制御装置の制御処理について述べる。従来の電力系統安定化装置の制御装置では、系統事故等の発生時において系統電圧制御と電力動揺抑制制御をともに動作させていることから、系統電圧制御は電圧低下を補償するため無効電力を出力するように動作する一方で、電力動揺抑制制御は有効電力の減少により電圧を下げようと無効電力を吸収するように作用し、系統電圧制御と相反する動作を行う可能性があった。そのため、電力系統安定化装置4の系統電圧制御が電力動揺抑制制御により妨げられ、電圧低下が十分に補償されない可能性があるという問題点があった。
そこで、本実施の形態では、以下のような制御を行う。まず、電力動揺抑制制御では、電力動揺抑制制御部7は、系統電圧低下が生じていないと判定した場合は、潮流計測器5から受け取った有効電力値をもとに、電力動揺を抑えるような無効電力出力指令値を演算し、その値を出力制御部9に渡す。
また、電力動揺抑制制御部7は、電圧低下が生じていると判定した場合は、潮流計測器5から受け取った有効電力値に関係なく、電力動揺抑制制御部7の出力指令を止める。
一方、系統電圧制御では、系統電圧制御部8は、電圧低下にかかわらず、電圧計6より受け取った連系点の電圧値をもとにして、連系点電圧を一定に保つような無効電力出力指令値を演算し、その値を出力制御部9に渡す。
電力系統安定化装置4により出力される無効電力は、電力動揺抑制制御部7および系統電圧制御部8から受け取った無効電力出力指令値をもとに出力制御部9によって演算される。そのため、電圧低下時に電力動揺抑制制御部7からの無効電力出力指令を止めることで、電力系統安定化装置4により出力される無効電力は系統電圧制御のみによって求まることになり、電圧低下時の電力動揺抑制制御による系統電圧制御への影響を制限することができる。
なお、電圧低下から電圧が回復すると電力動揺抑制制御機能は復帰し、電力動揺抑制制御部7は再び無効電力出力指令の出力を行う。
次に、図2を参照して、制御の流れについて説明する。図2は、本実施の形態における制御の流れを示すフローチャートである。
まず、S1では、電力系統安定化装置4の連系点電圧を電圧計6により計測する。そして、電圧計6はその値を電力動揺抑制制御部7及び系統電圧制御部8に渡す。
S2では、電力動揺抑制制御部7により電力系統に電圧低下が生じているか否かを判定する。この判定は、連点電圧が所定の電圧以下であるか否かで行う。電圧低下が生じている場合はS3に進み、生じていない場合はS5に進む。
S3では、電力系統に電圧低下が生じているので、電力動揺抑制制御部7による無効電力の出力指令を止める。
S4では、系統電圧制御部8がS1にて電圧計6より受け取った連系点電圧値をもとに無効電力出力指令値を算出し、その算出値を出力制御部9に渡す。出力制御部9は系統電圧制御部8から受け取った無効電力出力指令値のみをもとに、電力系統安定化装置4が出力する無効電力を計算し、電力系統安定化装置4に出力指令を送る。つまり、出力制御部9は電力動揺抑制制御部7から無効電力出力指令値を受け取らないので、電力系統安定化装置4に送る無効電力出力指令は系統電圧制御部8から受け取った無効電力出力指令値のみによって定められることになる。
S5では、電力系統に電圧低下が生じていないので、S1にて電圧計6より受け取った連系点電圧値および潮流計測器5より受け取る有効電力値をもとにして、電力動揺抑制制御部7により無効電力出力指令値が算出される。そして、電力動揺抑制制御部7はその値を出力制御部9に渡す。
S6では、系統電圧制御部8がS1にて電圧計6より受け取った連系点電圧値をもとに無効電力出力指令値を算出し、その算出値を出力制御部9に渡す。出力制御部9は電力動揺抑制制御部7および系統電圧制御部8から受け取った無効電力出力指令値をもとに、電力系統安定化装置4が出力する無効電力を計算し、電力系統安定化装置4に出力指令を送る。そして、S1に戻り、連系点電圧を計測し、上記処理を繰り返す。
以上のように、本実施の形態によれば、系統事故等により電力系統1,2に電圧低下および電力動揺が生じている場合に、電力動揺抑制制御からの無効電力出力指令を止めることで、電力系統安定化装置4の電力動揺抑制制御が系統電圧制御に与える影響を制限し、電圧低下時の系統安定化効果を高めることが可能となる。また、電圧が復帰した場合は、再び電力動揺抑制制御の機能を復帰させ、電力動揺抑制制御と系統電圧制御をともに動作させることで系統安定化を図る。
このようにして、本実施の形態によれば、電力動揺抑制制御と系統電圧制御による系統安定化効果を最大限に発揮することができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、電圧低下が解消されるとともに電力動揺抑制制御部7の出力指令停止も終了する。本実施の形態では、電力動揺抑制制御部7に電圧低下発生時における出力指令停止期間を設定する機能を持たせる。
図3は、本実施の形態における制御の流れを示すフローチャートである。図3に示すように、S1〜S6の処理は図2と同様であり、S4の後に、S7にて電力動揺抑制制御部7により出力指令停止期間内かどうかの判定を行う。出力指令停止期間内であれば電力動揺抑制制御部7の出力指令停止は続行される。出力指令停止期間が終わると、S1に戻り、電圧を計測し、S2にて電圧低下が生じているか否かの判定を行う。すなわち、出力指令停止期間の終了時に電力動揺抑制制御を復帰させる。
本実施の形態によれば、電力動揺抑制制御部7に電圧低下発生時における出力指令停止期間を設定する機能を持たせることにより、任意のタイミングで電力動揺抑制制御を復帰させることができ、より柔軟で効果の高い動作を行わせることができる。本実施の形態のその他の構成、動作および効果は実施の形態1と同様である。
実施の形態3.
上記実施の形態2では、電圧低下発生時に電力動揺抑制制御部7による無効電力の出力指令を停止する。本実施の形態では、電圧低下発生時においても電力動揺抑制制御部7の演算機能は停止させず、電力動揺抑制制御部7のリミッタを絞り、電力動揺抑制制御部7の出力をその演算値よりも弱めることで、電力動揺抑制制御による系統電圧制御への影響を制限する。
また、本実施の形態では、実施の形態2の出力指令停止期間の設定機能の代わりに、電力動揺抑制制御部7に電圧低下発生時におけるリミッタ制限期間を設定する機能を持たせる。出力制御部9は、リミッタ制限期間中であるか否かにかかわらず、電力動揺抑制制御部7の出力と系統電圧制御部8の出力とに基づいて電力系統安定化装置4へ無効電力出力指令を送る。また、リミッタ制限期間経過後にリミッタの制限を解除することにより、電力動揺抑制制御を復帰させることができる。本実施の形態によれば、電力動揺抑制制御による系統電圧制御への影響を電力動揺抑制制御部7のリミッタの調整により任意に制限することができる。本実施の形態のその他の構成、動作および効果は実施の形態2と同様である。
実施の形態4.
本実施の形態では、電圧低下発生時に系統電圧制御部8のリミッタを開放し系統電圧制御部8の出力をその演算値よりも強めることで相対的に電力動揺抑制制御による出力を弱めることになり、電力動揺抑制制御による系統電圧制御への影響を制限することができる。
また、本実施の形態では、実施の形態2の出力指令停止期間の設定機能の代わりに、系統電圧制御部8に電圧低下発生時におけるリミッタ開放期間を設定する機能を持たせる。出力制御部9は、リミッタ制限期間中であるか否かにかかわらず、電力動揺抑制制御部7の出力と系統電圧制御部8の出力とに基づいて電力系統安定化装置4へ無効電力出力指令を送る。また、リミッタ開放期間経過後にリミッタの開放を解除することにより、電力動揺抑制制御を復帰させる。本実施の形態によれば、電力動揺抑制制御による系統電圧制御への影響を系統電圧制御部8のリミッタの調整により任意に制限することができる。本実施の形態のその他の構成、動作および効果は実施の形態2と同様である。
本発明は、電力系統の安定度を向上させるための電力系統安定化装置の制御装置として好適である。
1,2 電力系統
3 連系線
4 電力系統安定化装置
5 潮流計測器
6 電圧計
7 電力動揺抑制制御部
8 系統電圧制御部
9 出力制御部
10 制御装置

Claims (2)

  1. 電力系統の安定化を図る電力系統安定化装置の制御装置であって、
    前記電力系統と前記電力系統安定化装置との連系点の電圧計測値に基づいて前記連点の電圧を一定に保つ第1の無効電力出力指令値を演算する系統電圧制御部と、
    前記電圧計測値が所定の電圧よりも大きい場合は、前記電力系統の有効電力の計測値に基づいて電力動揺を抑制する第2の無効電力出力指令値を演算するとともに、前記電圧計測値が前記所定の電圧以下となった後所定の期間内は、その出力を停止する電力動揺抑制制御部と、
    前記電圧計測値が前記所定の電圧よりも大きい場合は、前記系統電圧制御部から出力された前記第1の無効電力出力指令値と前記電力動揺抑制制御部から出力された前記第2の無効電力出力指令値とに基づいて前記電力系統安定化装置へ無効電力出力指令を送るとともに、前記電圧計測値が前記所定の電圧以下となった後前記所定の期間内は、前記系統電圧制御部から出力された前記第1の無効電力出力指令値のみに基づいて前記電力系統安定化装置へ無効電力出力指令を送る出力制御部と、
    を備えることを特徴とする電力系統安定化装置の制御装置。
  2. 電力系統の安定化を図る電力系統安定化装置の制御装置であって、
    前記電力系統と前記電力系統安定化装置との連系点の電圧計測値に基づいて前記連点の電圧を一定に保つ第1の無効電力出力指令値を演算するとともに、前記電圧計測値が所定の電圧よりも大きいか否かを判定し、前記電圧計測値が前記所定の電圧よりも大きい場合は、その演算値をそのまま出力とし、前記電圧計測値が前記所定の電圧以下の場合は、前記電圧計測値が前記所定の電圧以下であると判定された後所定の期間内は、そのリミッタを開放してその出力を演算値よりも強める系統電圧制御部と、
    前記電力系統の有効電力の計測値に基づいて電力動揺を抑制する第2の無効電力出力指令値を演算する電力動揺抑制制御部と、
    前記系統電圧制御部からの出力と前記電力動揺抑制制御部から出力された前記第2の無効電力出力指令値とに基づいて前記電力系統安定化装置へ無効電力出力指令を送る出力制御部と、
    を備えることを特徴とする電力系統安定化装置の制御装置。
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