JP5843664B2 - 発電プラント - Google Patents
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Description
この発明は、系統側の電圧、電力、力率を発電機出力端の電流及び電圧に基づいて演算により算出する演算器を有した発電プラントに関するものである。
従来の励磁制御装置においては、主変圧器タップ比と、検出した主回路無効電流および電圧設定器で設定した電圧によりその主回路電圧を変更している。
送電母線の電圧を検出することなく送電母線の電圧を制御する励磁制御装置の実例が開示されている。（特許文献１参照）
送電母線の電圧を検出することなく送電母線の電圧を制御する励磁制御装置の実例が開示されている。（特許文献１参照）
従来のIPP（Independence Power Provider）（独立系発電事業）の発電プラント（以下「IPP発電プラント」と記す）においては、受電点の電力、電圧、力率を制御するために
、特別高圧（以下「特高側」と記す）計器用変流器・特高側変成器を設置し、電圧・電流信号を特高側入力している。また、この場合、IPP発電プラントは特高側の計器用変流器
・変成器が電力会社所掌のため、電圧信号が入手困難な場合がある。
、特別高圧（以下「特高側」と記す）計器用変流器・特高側変成器を設置し、電圧・電流信号を特高側入力している。また、この場合、IPP発電プラントは特高側の計器用変流器
・変成器が電力会社所掌のため、電圧信号が入手困難な場合がある。
この発明は前述のような課題を解決するためになされたものであり、特高側計器用変流器・変成器の電圧・電流信号の入力なしに系統側の電圧、電力、力率を発電機出力端の電流及び電圧に基づいて演算により算出し演算により算出された電圧、電力、力率に基づいて発電機励磁を制御できる発電プラントを得ることを目的とする。
この発明に係る発電プラントは、負荷時タップ切替機能の無い主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と前記主変圧器の損失とから主変圧器系統側電圧を演算により算出する演算器、及び前記演算器によって演算された主変圧器系統側電圧に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、前記主変圧器系統側電圧が所定の電圧となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、前記主変圧器系統側電圧の前記所定の電圧に相当する電圧設定値が前記演算器に入力され、前記演算器で前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧とが比較され、前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧との偏差に基づいて前記制御装置により前記発電機の端子電圧が、前記主変圧器系統側電圧が前記所定の電圧となるように、制御されるものである。
この発明は、負荷時タップ切替機能の無い主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と前記主変圧器の損失とから主変圧器系統側電圧を演算により算出する演算器、及び前記演算器によって演算された主変圧器系統側電圧に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、前記主変圧器系統側電圧が所定の電圧となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、前記主変圧器系統側電圧の前記所定の電圧に相当する電圧設定値が前記演算器に入力され、前記演算器で前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧とが比較され、前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧との偏差に基づいて前記制御装置により前記発電機の端子電圧が、前記主変圧器系統側電圧が前記所定の電圧となるように、制御されるので、特高側計器用変流器・変成器の電圧・電流信号の入力なしに系統側の電圧、電力、力率を発電機出力端の電流及び電圧に基づいて演算により算出し演算により算出された電圧、電力、力率に基づいて発電機励磁を制御できる発電プラントを得ることができる効果がある。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいてIPP電力プラントの場合について説明
する。
図１において、発電機1により発生した電力は主変圧器2で電力系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。
一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側（発電機1と主変圧器2との間に
おけるIPP変電所内系統）に設置した電圧検出器（以下、「計器用変圧器」と記す）3、電流検出器（以下、「計器用変流器」と記す）7で検出され、これら計器用変圧器3、計器用変流器7の各出力から、有効電力変換器13で有効電力が導出されると共に有効電力の直流
信号に、無効電力変換器14で無効電力が導出されると共に無効電力の直流信号に、電流変換器15で電流の直流信号に、電圧変換器16で電圧の直流信号に、それぞれ信号変換され、これら有効電力の直流信号、無効電力の直流信号、電流の直流信号、及び電圧の直流信号が、それぞれ演算器8に入力される。
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいてIPP電力プラントの場合について説明
する。
図１において、発電機1により発生した電力は主変圧器2で電力系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。
一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側（発電機1と主変圧器2との間に
おけるIPP変電所内系統）に設置した電圧検出器（以下、「計器用変圧器」と記す）3、電流検出器（以下、「計器用変流器」と記す）7で検出され、これら計器用変圧器3、計器用変流器7の各出力から、有効電力変換器13で有効電力が導出されると共に有効電力の直流
信号に、無効電力変換器14で無効電力が導出されると共に無効電力の直流信号に、電流変換器15で電流の直流信号に、電圧変換器16で電圧の直流信号に、それぞれ信号変換され、これら有効電力の直流信号、無効電力の直流信号、電流の直流信号、及び電圧の直流信号が、それぞれ演算器8に入力される。
また、特高側電圧を所定の値とするための「特高側電圧の所定値」に相等する電圧設定値9も演算器8に入力される。さらに、演算器8では、計器用変圧器3からの発電機１端子電圧が、演算器8にて電圧設定値と比較され、両者の偏差に基づいて、励磁系の制御装置で
ある自動電圧調整装置（以下「AVR」と記す）10へ指令し、AVR10出力電圧を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、発電機1の運転可能な電圧範囲内で特高側電圧を制御するものである。
ある自動電圧調整装置（以下「AVR」と記す）10へ指令し、AVR10出力電圧を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、発電機1の運転可能な電圧範囲内で特高側電圧を制御するものである。
次に動作について説明する。
図２はこの実施の形態１による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。
図２はこの実施の形態１による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。
図２において、まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端子電圧Vgを検出するとともに、計器用変流器7で電流Ig（図１（ｂ）に図示のようにVg-Vb間を流れる電流）を検出する（ステップF11）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し直流信号に信号変換される（ステップF12）。そしてその直流信号は演算器8に入力され（ステップF13）、あらかじめ演算器に入力しておいた主変圧器内部インピーダンスZ（図１（ｂ）に図示のようにZ＝r＋jx）を用いて、数１の式より特高側電圧（変圧器端子電圧Vb（図１（ａ）（ｂ）に図示のように主変圧器２の特高側つまり送電系統６の側の端子電圧））を算出する（ステップF14）。
但し、 Vg : 発電機端子電圧
Vb : 変圧器端子電圧
I : 発電機電流
rp: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機有効電力Pに対
応の抵抗
xQ：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機無効電力Qに対
応のリアクタンス
xp：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機有効電力Pに対
応のリアクタンス
rQ: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機無効電力Qに対
応の抵抗
P : 発電機有効電力
Q : 発電機無効電力
Vb : 変圧器端子電圧
I : 発電機電流
rp: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機有効電力Pに対
応の抵抗
xQ：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機無効電力Qに対
応のリアクタンス
xp：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機有効電力Pに対
応のリアクタンス
rQ: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）における発電機無効電力Qに対
応の抵抗
P : 発電機有効電力
Q : 発電機無効電力
また、特高側電圧を所定の値とするための「特高側電圧の所定値」を設定し（ステップF15）、その特高側電圧設定値9を演算器8に入力し、計器用変圧器3からの発電機１端子電圧が、演算器8にて特高側電圧設定値9と比較され、両者の偏差に基づいてAVR10へ指令し
（ステップF16）、AVR10出力電圧を調整（ステップF18）して発電機界磁巻線12へ励磁電
流を供給することにより、特高側電圧が所定の値になるように発電機1の端子電圧が自動
的に制御される。発電機電圧が定格電圧の±5%を超えないように励磁制御装置が発電機界磁巻線12の励磁電流を制御する（ステップF17）。尚、電圧変動範囲の限界値を図３に例
示してある。
（ステップF16）、AVR10出力電圧を調整（ステップF18）して発電機界磁巻線12へ励磁電
流を供給することにより、特高側電圧が所定の値になるように発電機1の端子電圧が自動
的に制御される。発電機電圧が定格電圧の±5%を超えないように励磁制御装置が発電機界磁巻線12の励磁電流を制御する（ステップF17）。尚、電圧変動範囲の限界値を図３に例
示してある。
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図４に基づいて説明する。
図４において、発電機１により発生した電力は主変圧器2で電力系統の所内電圧に昇圧
され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側
に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形態１と同様に、それぞれ
有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び
主変圧器損失を用いて、数２の式により特高側電力Pを算出する。又、演算部8に電力設定値を入力し、演算結果の電力値と比較され、両者の偏差に基づいてタービン制御装置（図示省略）に信号を出力する。なお、前記IPBはIsolated Phase Bus の略称で相分離母線であり、前記IPB損失は発電機１から主変圧器２に至る主回路相分離母線１８の損失である
。
[数２]
P ＝ Pg−IPBLOSS-TRLOSS
TRLOSS＝ PTIron+PTCOPP
PTcopp＝ Ig2RT
IPBLOSS ＝ Ig2RI
但し、 P:特高側電力
Pg：発電機出力
Ig : Vg-Vb間を流れる電流
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失
RT：主変圧器抵抗値
RI：相分離母線抵抗値
PTIron：主変圧器鉄損
PTCOPP：主変圧器銅損
以下、この発明の実施の形態２を図４に基づいて説明する。
図４において、発電機１により発生した電力は主変圧器2で電力系統の所内電圧に昇圧
され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側
に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形態１と同様に、それぞれ
有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び
主変圧器損失を用いて、数２の式により特高側電力Pを算出する。又、演算部8に電力設定値を入力し、演算結果の電力値と比較され、両者の偏差に基づいてタービン制御装置（図示省略）に信号を出力する。なお、前記IPBはIsolated Phase Bus の略称で相分離母線であり、前記IPB損失は発電機１から主変圧器２に至る主回路相分離母線１８の損失である
。
[数２]
P ＝ Pg−IPBLOSS-TRLOSS
TRLOSS＝ PTIron+PTCOPP
PTcopp＝ Ig2RT
IPBLOSS ＝ Ig2RI
但し、 P:特高側電力
Pg：発電機出力
Ig : Vg-Vb間を流れる電流
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失
RT：主変圧器抵抗値
RI：相分離母線抵抗値
PTIron：主変圧器鉄損
PTCOPP：主変圧器銅損
次に、動作を説明する。
図５はこの実施の形態２による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。
図５はこの実施の形態２による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。
図５において、まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端電圧Vgを検出するとともに、計器用変流器7電流でIgを検出する（ステップF21）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力され、実施の形態１と同様に信号変換される（ステップF22）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF23）、あらかじめ演算器に入力しておいた主変圧器損失、及びIPB（主回路相分離母線）損失を用いて、式2より特高側電力を算出する（ステップF24）。また、特高側電力の所定値を設定し（ステップF25）、その電力設定値9を演算器8に入力し、
発電機１電力が、演算器8にて特高側電力設定値9と比較され、両者の偏差に基づいてタービン制御装置へ指令（ステップF26）することにより、特高側電力が所定の値になるよう
にタービン出力が自動的に制御される。
発電機１電力が、演算器8にて特高側電力設定値9と比較され、両者の偏差に基づいてタービン制御装置へ指令（ステップF26）することにより、特高側電力が所定の値になるよう
にタービン出力が自動的に制御される。
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図６に基づいて説明する。
図６において、発電機１により発生した電力は主変圧器2で電力系統の所内電圧に昇圧
され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側
に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形態１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び
主変圧器損失を用いて、数３の式により特高側力率COSΦを算出する。
但し、 P:特高側電力
MVA：基準容量
Q：主変圧器無効電力
Q(Var)：特高側無効電力
Pg：発電機電力
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失
以下、この発明の実施の形態３を図６に基づいて説明する。
図６において、発電機１により発生した電力は主変圧器2で電力系統の所内電圧に昇圧
され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側
に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形態１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び
主変圧器損失を用いて、数３の式により特高側力率COSΦを算出する。
MVA：基準容量
Q：主変圧器無効電力
Q(Var)：特高側無効電力
Pg：発電機電力
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失
又、演算部8に力率設定値を入力し、演算結果の電力値と比較され、両者の偏差に基づ
いてAVR10へ指令し、励磁装置8を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することに
より、無効電力を調整し、特高側力率が所定の値に自動的に制御される。
又、力率が発電機Capability curveに規定された、出力に対する力率の限界値を超えないように制御される。
いてAVR10へ指令し、励磁装置8を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することに
より、無効電力を調整し、特高側力率が所定の値に自動的に制御される。
又、力率が発電機Capability curveに規定された、出力に対する力率の限界値を超えないように制御される。
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図８に基づいて説明する
図８において、発電機１により発生した電力は負荷時タップ切換器付主変圧器2で電力
系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形態
１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。また、上記所定値に相等する電圧設定値9も演算器8に入力される。さらに、演算器8では、計器用変圧器3からの発電機１端子電圧が
、演算器8にて電圧設定値と比較され、両者の偏差に基づいてAVR10へ指令し、AVR10出力
電圧を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、発電機1の運転可能な電圧範囲内で特高側電圧を制御するものである。
以下、この発明の実施の形態４を図８に基づいて説明する
図８において、発電機１により発生した電力は負荷時タップ切換器付主変圧器2で電力
系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形態
１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。また、上記所定値に相等する電圧設定値9も演算器8に入力される。さらに、演算器8では、計器用変圧器3からの発電機１端子電圧が
、演算器8にて電圧設定値と比較され、両者の偏差に基づいてAVR10へ指令し、AVR10出力
電圧を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、発電機1の運転可能な電圧範囲内で特高側電圧を制御するものである。
次に動作について説明する。
図９はこの実施の形態４による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端子電圧Vgを検出するとともに、計器用変流器7で電流Ig（図８（ｂ）に図示のようにVg-Vb間を流れる電流）を検出する（ステップF41）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し信号変換される（ステップF42）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF43）、主変圧器の負荷時タップ切換の設定タップ値信号を演算器8に入力することであらかじめ演算器に入力しておいた各タップでの主変圧器内部インピーダンスを選定し用いることで、数４の式により特高側電圧（変圧器端子電圧Vb（図８（ａ）（ｂ）に図示のように主変圧器２の特高側つまり送電系統６の側の端子電圧）））を算出する（ステップF44）。
但し、 Vg : 発電機端子電圧
Vb : 変圧器端子電圧
I : 発電機電流
rp: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｒはタップ値により変更（図
11参照））における発電機有効電力Pに対応の抵抗
xQ：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｘはタップ値により変更（図
11参照））における発電機無効電力Qに対応のリアクタンス
xp：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｘはタップ値により変更（図
11参照））における発電機有効電力Pに対応のリアクタンス
rQ: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｒはタップ値により変更（図
11参照））における発電機無効電力Qに対応の抵抗
P : 発電機有効電力
Q : 発電機無効電力
図９はこの実施の形態４による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端子電圧Vgを検出するとともに、計器用変流器7で電流Ig（図８（ｂ）に図示のようにVg-Vb間を流れる電流）を検出する（ステップF41）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し信号変換される（ステップF42）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF43）、主変圧器の負荷時タップ切換の設定タップ値信号を演算器8に入力することであらかじめ演算器に入力しておいた各タップでの主変圧器内部インピーダンスを選定し用いることで、数４の式により特高側電圧（変圧器端子電圧Vb（図８（ａ）（ｂ）に図示のように主変圧器２の特高側つまり送電系統６の側の端子電圧）））を算出する（ステップF44）。
Vb : 変圧器端子電圧
I : 発電機電流
rp: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｒはタップ値により変更（図
11参照））における発電機有効電力Pに対応の抵抗
xQ：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｘはタップ値により変更（図
11参照））における発電機無効電力Qに対応のリアクタンス
xp：変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｘはタップ値により変更（図
11参照））における発電機有効電力Pに対応のリアクタンス
rQ: 変圧器内部インピーダンス（Z＝r＋jx）（ｒはタップ値により変更（図
11参照））における発電機無効電力Qに対応の抵抗
P : 発電機有効電力
Q : 発電機無効電力
また、特高側電圧の所定値を設定し（ステップF45）、その電圧設定値9を演算器8に入
力し、計器用変圧器3からの発電機１端子電圧が、演算器8にて特高側電圧設定値9と比較
され、両者の偏差に基づいてAVR10へ指令し（ステップF46）、AVR10出力電圧を調整（ス
テップF48）して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、特高側電圧が所定の値になるように発電機1の端子電圧が自動的に制御される。発電機電圧が定格電圧の±5%
を超えないように励磁装置が励磁電流を制御する（ステップF47）。尚、電圧変動範囲の
限界値を図10に示す。
又、主変圧器の負荷時タップ切換器のタップ設定により変圧器内部抵抗が変更となる。タップ設定による変圧器内部抵抗は図１１となる。
力し、計器用変圧器3からの発電機１端子電圧が、演算器8にて特高側電圧設定値9と比較
され、両者の偏差に基づいてAVR10へ指令し（ステップF46）、AVR10出力電圧を調整（ス
テップF48）して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、特高側電圧が所定の値になるように発電機1の端子電圧が自動的に制御される。発電機電圧が定格電圧の±5%
を超えないように励磁装置が励磁電流を制御する（ステップF47）。尚、電圧変動範囲の
限界値を図10に示す。
又、主変圧器の負荷時タップ切換器のタップ設定により変圧器内部抵抗が変更となる。タップ設定による変圧器内部抵抗は図１１となる。
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図１２に基づいて説明する。
図１２において、発電機１により発生した電力は負荷時タップ切換器付主変圧器2で電
力系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形
態１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び主変圧器損失を用いて、数５の式により特高側電力Pを算出する。又、演算部8に電力設定値を入力し、演算結果の電力値と比較され、両者の偏差に基づい
てタービン制御装置に信号を出力する。
[数５]
P ＝ Pg−IPBLOSS-TRLOSS
TRLOSS＝ PTIron+PTCOPP
PTcopp＝ Ig2RT
IPBLOSS ＝ Ig2RI
但し、 P:特高側電力
Pg：発電機出力
Ig : Vg-Vb間を流れる電流
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失
RT：主変圧器抵抗値(タップ値により変更)
RI：相分離母線抵抗値
PTIron：主変圧器鉄損
PTCOPP：主変圧器銅損
以下、この発明の実施の形態５を図１２に基づいて説明する。
図１２において、発電機１により発生した電力は負荷時タップ切換器付主変圧器2で電
力系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形
態１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び主変圧器損失を用いて、数５の式により特高側電力Pを算出する。又、演算部8に電力設定値を入力し、演算結果の電力値と比較され、両者の偏差に基づい
てタービン制御装置に信号を出力する。
[数５]
P ＝ Pg−IPBLOSS-TRLOSS
TRLOSS＝ PTIron+PTCOPP
PTcopp＝ Ig2RT
IPBLOSS ＝ Ig2RI
但し、 P:特高側電力
Pg：発電機出力
Ig : Vg-Vb間を流れる電流
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失
RT：主変圧器抵抗値(タップ値により変更)
RI：相分離母線抵抗値
PTIron：主変圧器鉄損
PTCOPP：主変圧器銅損
次に動作について説明する。
図１３はこの実施の形態５による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端電圧Vgを検出するとともに、
計器用変流器7電流でIgを検出する（ステップF51）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し信号変換される（ステップF52）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF53）、主変圧器の負荷時
タップ切換の設定タップ値信号を演算器8に入力することであらかじめ演算器に入力して
おいた各タップでの主変圧器内部インピーダンスを選定し用いることで、あらかじめ演算器に入力しておいた主変圧器損失、及びIPB（主回路相分離母線）損失を用いて、数５の
式より特高側電力を算出する（ステップF54）。
図１３はこの実施の形態５による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端電圧Vgを検出するとともに、
計器用変流器7電流でIgを検出する（ステップF51）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し信号変換される（ステップF52）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF53）、主変圧器の負荷時
タップ切換の設定タップ値信号を演算器8に入力することであらかじめ演算器に入力して
おいた各タップでの主変圧器内部インピーダンスを選定し用いることで、あらかじめ演算器に入力しておいた主変圧器損失、及びIPB（主回路相分離母線）損失を用いて、数５の
式より特高側電力を算出する（ステップF54）。
また、特高側電力の所定値を設定し（ステップF55）、その電力設定値9を演算器8に入
力し、発電機１電力が、演算器8にて特高側電力設定値9と比較され、両者の偏差に基づいてタービン制御装置へ指令（ステップF56）することにより、特高側電力が所定の値にな
るようにタービン出力が自動的に制御される。
又、主変圧器の負荷時タップ切換器のタップ設定により変圧器内部抵抗が変更となる。タップ設定による変圧器内部抵抗は図１４となる。
力し、発電機１電力が、演算器8にて特高側電力設定値9と比較され、両者の偏差に基づいてタービン制御装置へ指令（ステップF56）することにより、特高側電力が所定の値にな
るようにタービン出力が自動的に制御される。
又、主変圧器の負荷時タップ切換器のタップ設定により変圧器内部抵抗が変更となる。タップ設定による変圧器内部抵抗は図１４となる。
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態6を図１５に基づいて説明する。
図１５において、発電機１により発生した電力は負荷時タップ切換器付主変圧器2で電
力系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形
態１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び主変圧器損失を用いて、数６の式により特高側力率COSΦを算出する。
但し、 P:特高側電力
MVA：基準容量
Q：主変圧器無効電力
Q(Var)：特高側無効電力
Pg：発電機電力
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失(タップ値により変更)
以下、この発明の実施の形態6を図１５に基づいて説明する。
図１５において、発電機１により発生した電力は負荷時タップ切換器付主変圧器2で電
力系統の所内電圧に昇圧され、電力系統6へ供給される。一方発電機1の端子電圧，端子電流は発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3、計器用変流器7で検出され、実施の形
態１と同様に、それぞれ有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16にて信号変換され、演算器8に入力される。これらの入力信号と、演算器8に事前に入力された、IPB損失及び主変圧器損失を用いて、数６の式により特高側力率COSΦを算出する。
MVA：基準容量
Q：主変圧器無効電力
Q(Var)：特高側無効電力
Pg：発電機電力
IPBLOSS：相分離母線損失
TRLOSS：主変圧器損失(タップ値により変更)
又、演算部8に力率設定値を入力し、演算結果の電力値と比較され、両者の偏差に基づ
いてAVR10へ指令し、AVR10出力電圧を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給するこ
とにより、無効電力を調整し、特高側力率が所定の値に自動的に制御される。又、力率が発電機Capability curveに規定された、出力に対する力率の限界値を超えないように制御
される。
いてAVR10へ指令し、AVR10出力電圧を調整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給するこ
とにより、無効電力を調整し、特高側力率が所定の値に自動的に制御される。又、力率が発電機Capability curveに規定された、出力に対する力率の限界値を超えないように制御
される。
次に動作について説明する。
図１６はこの実施の形態６による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端電圧Vgを検出するとともに、計器用変流器7電流でIgを検出する（ステップF61）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し信号変換される（ステップF62）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF63）、主変圧器の負荷時
タップ切換の設定タップ値信号を演算器8に入力することで、あらかじめ演算器に入力し
ておいた各タップでの主変圧器内部インピーダンスを選定し、あらかじめ演算器に入力しておいた主変圧器損失、及びIPB（主回路相分離母線）損失を用いて、式6より特高側力率を算出する（ステップF64）。
図１６はこの実施の形態６による電圧検出・制御方法を示すフローチャートである。まず、発電機1の出力端側に設置した計器用変圧器3で発電機端電圧Vgを検出するとともに、計器用変流器7電流でIgを検出する（ステップF61）。検出された電圧、電流は、有効電力変換器13、無効電力変換器14、電流変換器15、電圧変換器16に入力し信号変換される（ステップF62）。そしてその信号は演算器8に入力され（ステップF63）、主変圧器の負荷時
タップ切換の設定タップ値信号を演算器8に入力することで、あらかじめ演算器に入力し
ておいた各タップでの主変圧器内部インピーダンスを選定し、あらかじめ演算器に入力しておいた主変圧器損失、及びIPB（主回路相分離母線）損失を用いて、式6より特高側力率を算出する（ステップF64）。
また、特高側力率の所定値を設定し（ステップF35）、その特高側力率設定値9を演算器8に入力し、発電機1電力が、演算器8にて特高側力率設定値9と比較され、両者の偏差に基づいてAVR10へ指令し（ステップF36）、励磁装置8を調整（ステップF68）して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することにより、無効電力を制御することで、特高側力率が所定
の値になるように発電機端力率が自動的に制御される。
尚、発電機力率が発電機特性曲線（Capability curve）で規定された力率範囲を超えないように励磁装置が励磁電流を制御する（ステップF67）。
又、主変圧器の負荷時タップ切換器のタップ設定により変圧器内部抵抗が変更となる。タップ設定による変圧器内部抵抗は図１７となる。
の値になるように発電機端力率が自動的に制御される。
尚、発電機力率が発電機特性曲線（Capability curve）で規定された力率範囲を超えないように励磁装置が励磁電流を制御する（ステップF67）。
又、主変圧器の負荷時タップ切換器のタップ設定により変圧器内部抵抗が変更となる。タップ設定による変圧器内部抵抗は図１７となる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
１ 発電機、
２ 主変圧器、
３ 計器用変圧器（電圧検出器）、
４ 発電機遮断器、
５ 送電線、
６ 送電母線、
７ 計器用変流器（電流検出器）、
８ 演算器、
９ 特高側設定値、
１０ 自動電圧調整装置（制御装置）、
１１ 励磁機、
１２ 界磁巻線、
１３ 有効電力変換器、
１４ 無効電力変換器、
１５ 電流変換器、
１６ 電圧変換器、
１７ 負荷時タップ切換器、
１８ ＩＰＢ（相分離母線）。
２ 主変圧器、
３ 計器用変圧器（電圧検出器）、
４ 発電機遮断器、
５ 送電線、
６ 送電母線、
７ 計器用変流器（電流検出器）、
８ 演算器、
９ 特高側設定値、
１０ 自動電圧調整装置（制御装置）、
１１ 励磁機、
１２ 界磁巻線、
１３ 有効電力変換器、
１４ 無効電力変換器、
１５ 電流変換器、
１６ 電圧変換器、
１７ 負荷時タップ切換器、
１８ ＩＰＢ（相分離母線）。
Claims (6)
- 負荷時タップ切替機能の無い主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、
前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、
前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、
前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、
前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と前記主変圧器の損失とから主変圧器系統側電圧を演算により算出する演算器、及び
前記演算器によって演算された主変圧器系統側電圧に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、
前記主変圧器系統側電圧が所定の電圧となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、
前記主変圧器系統側電圧の前記所定の電圧に相当する電圧設定値が前記演算器に入力され、
前記演算器で前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧とが比較され、前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧との偏差に基づいて前記制御装置により前記発電機の端子電圧が、前記主変圧器系統側電圧が前記所定の電圧となるように、制御される
ことを特徴とする発電プラント。 - 負荷時タップ切替機能の無い主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、
前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、
前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、
前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、
前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と発電機主回路の相分離母線の損失と前記主変圧器の損失とから主変圧器系統側電力を演算により算出する演算器、及び
前記演算器によって演算された主変圧器系統側電力に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、
前記主変圧器系統側電力が所定の電力となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、
前記主変圧器系統側電力の前記所定の電力に相当する電力設定値が前記演算器に入力され、
前記演算器で前記電力設定値と前記演算された主変圧器系統側電力とが比較され、前記電力設定値と前記演算された主変圧器系統側電力との偏差に基づいて前記発電機の出力電力が、前記主変圧器系統側電力が前記所定の電力となるように、制御される
ことを特徴とする発電プラント。 - 負荷時タップ切替機能の無い主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、
前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、
前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、
前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、
前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と発電機主回路の相分離母線の損失と前記主変圧器の損失とから主変圧器系統側力率を演算により算出する演算器、及び
前記演算器によって演算された主変圧器系統側力率に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、
前記主変圧器系統側力率が所定の力率となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、
前記主変圧器系統側力率の前記所定の力率に相当する力率設定値が前記演算器に入力され、
前記演算された主変圧器系統側力率に基づいて前記発電機の出力無効電力が、前記主変圧器系統側力率が前記所定の力率となるように、制御される
ことを特徴とする発電プラント。 - 負荷時タップ切替機能を有する主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、
前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、
前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、
前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、
前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と発電機主回路の相分離母線の損失と前記主変圧器の損失と前記主変圧器の設定されたタップ比とから主変圧器系統側電圧を演算により算出する演算器、及び
前記演算器によって演算された主変圧器系統側電圧に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、
前記主変圧器系統側電圧が所定の電圧となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、
前記主変圧器系統側電圧の前記所定の電圧に相当する電圧設定値が前記演算器に入力され、
前記演算器で前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧とが比較され、前記電圧設定値と前記演算された主変圧器系統側電圧との偏差に基づいて前記制御装置により前記発電機の端子電圧が、前記主変圧器系統側電圧が前記所定の電圧となるように、制御される
ことを特徴とする発電プラント。 - 負荷時タップ切替機能を有する主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、
前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、
前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、
前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、
前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と発電機主回路の相分離母線の損失と前記主変圧器の損失と前記主変圧器の設定されたタップ比とから主変圧器系統側電力を演算により算出する演算器、及び
前記演算器によって演算された主変圧器系統側電力に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、
前記主変圧器系統側電力が所定の電力となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、
前記主変圧器系統側電力の前記所定の電力に相当する電力設定値が前記演算器に入力され、
前記演算器で前記電力設定値と前記演算された主変圧器系統側電力とが比較され、前記電力設定値と前記演算された主変圧器系統側電力との偏差に基づいて前記制御装置により前記発電機の端子電力が、前記主変圧器系統側電力が前記所定の電力となるように、制御される
ことを特徴とする発電プラント。 - 負荷時タップ切替機能を有する主変圧器を介して送電系統に接続された発電機が出力する電圧を検出する電圧検出器、
前記発電機が出力する電流を検出する電流検出器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から有効電力を導出すると共に有効電力の直流信号を出力する有効電力変換器、
前記電圧検出器及び前記電流検出器の各出力から無効電力を導出すると共に無効電力の直流信号を出力する無効電力変換器、
前記電流検出器の出力から電流の直流信号を出力する電流変換器、
前記電圧検出器の出力から電圧の直流信号を出力する電圧変換器、
前記電圧変換器の出力電圧、前記電流変換器の出力電流、前記有効電力変換器の出力有効電力、及び前記無効電力変換器の出力無効電力の各直流信号と発電機主回路の相分離母線の損失と前記主変圧器の損失と前記主変圧器の設定されたタップ比とから主変圧器系統側力率を演算により算出する演算器、及び
前記演算器によって演算された主変圧器系統側力率に基づいて前記発電機の励磁系を制御する制御装置を備え、
前記主変圧器系統側力率が所定の力率となるように前記発電機の励磁系が前記制御装置によって制御される発電プラントであって、
前記主変圧器系統側力率の前記所定の力率に相当する力率設定値が前記演算器に入力され、
前記演算された主変圧器系統側力率に基づいて前記発電機の出力無効電力が、前記主変圧器系統側力率の前記所定の力率となるように、制御される
ことを特徴とする発電プラント。
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- 2012-03-06 JP JP2012048833A patent/JP5843664B2/ja active Active
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