JP6274418B2 - Generator voltage controller - Google Patents

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この発明は、主変圧器およびこの主変圧器を介して電力系統に接続された発電機を備えた発電所の効率を最大とする運転を可能とする発電機電圧制御装置に関するものである。   The present invention relates to a generator voltage control device that enables an operation that maximizes the efficiency of a power plant including a main transformer and a generator connected to a power system via the main transformer.

従来、負荷時タップ切換手段を有する昇圧変圧器を介して発電機が送電系統に連繋される発電所において、発電所への電圧制御指令または無効電力指令に応じた発電機および昇圧変圧器の運転状態を特定する手段と、その運転状態での損失を演算する手段と、複数の運転状態が選択できる場合には前記発電機と前記昇圧変圧器との合計損失が最小となる運転点を選択して制御を行う手段とを具備することで、発電所の効率向上を図ることができる自動電圧制御装置が紹介されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in a power plant in which a generator is linked to a power transmission system via a step-up transformer having a load tap switching means, operation of the generator and the step-up transformer according to a voltage control command or a reactive power command to the power plant A means for specifying a state, a means for calculating a loss in the operating state, and an operating point at which the total loss of the generator and the step-up transformer is minimized when a plurality of operating states can be selected. An automatic voltage control apparatus that can improve the efficiency of a power plant by providing a means for performing control is introduced (for example, see Patent Document 1).

特開平5−344653号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-344653

従来の特許文献1に記載の装置は、発電機電圧と昇圧変圧器のタップ位置との組み合わせが複数選択できる場合にその複数の選択肢から損失最小の組み合わせを設定するというもので、常に高効率、従って、低損失の運転を補償するという点で十分ではなかった。   The conventional device described in Patent Document 1 sets a minimum loss combination from a plurality of options when a plurality of combinations of the generator voltage and the tap position of the step-up transformer can be selected. Therefore, it was not sufficient to compensate for low loss operation.

この発明は、以上のような従来の課題を解決するためになされたもので、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる発電機電圧制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is possible to always reliably realize high-efficiency operation of a power plant for all devices related to loss as a power plant. It aims at obtaining the generator voltage control apparatus which can be performed.

この発明に係る発電機電圧制御装置は、主変圧器およびこの主変圧器を介して電力系統に接続された発電機を備えた発電所の前記発電機の電圧を制御するものであって、
その第1の発明に係るものは、電力系統の電圧Vsおよび発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、計測された電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pgの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機の電圧Vgの関数で演算表示する手段、発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機の電圧Vg1を演算する手段、発電機の電圧を電圧Vg1に設定して発電機を制御する手段を備えたものである。
The generator voltage control device according to the present invention controls a voltage of the generator in a power plant including a main transformer and a generator connected to the power system via the main transformer,
According to the first aspect of the present invention, there is provided a means for measuring the voltage Vs of the power system and the active power Pg output from the generator, and the loss as a power plant under the conditions of the measured voltage Vs of the power system and the active power Pg. Means for calculating and displaying the loss of each device related to the generator as a function of the voltage Vg of the generator, and power generation that minimizes the sum of the losses of each device when the generator voltage Vg is changed within a preset allowable range Means for calculating the machine voltage Vg1, and means for setting the generator voltage to the voltage Vg1 to control the generator.

また、その第2の発明に係るものは、発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、電力系統と主変圧器との接続点に接続され無効電力を発生させることにより電力系統の電圧Vsを調整可能な手段、計測された有効電力Pgおよび調整可能な範囲内の電圧Vsの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機の電圧Vgの関数で演算表示する手段、発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、電力系統の電圧Vsを調整可能範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機の電圧Vg1および電力系統の電圧Vs1を演算する手段、電力系統の電圧を電圧Vs1に調整するとともに発電機の電圧を電圧Vg1に設定して発電機を制御する手段を備えたものである。   Further, according to the second aspect of the invention, there is provided a means for measuring the active power Pg output from the generator, a voltage Vs of the power system by generating reactive power connected to a connection point between the power system and the main transformer. , Means for calculating and displaying the loss of each device related to the loss as a power plant as a function of the voltage Vg of the generator under the conditions of the measured active power Pg and the voltage Vs within the adjustable range. When the generator voltage Vg is changed within a preset allowable range and the voltage Vs of the power system is changed within the adjustable range, the generator voltage Vg1 and the power that minimize the total loss of each device Means for calculating the system voltage Vs1, and means for adjusting the voltage of the power system to the voltage Vs1 and setting the generator voltage to the voltage Vg1 to control the generator.

また、その第3の発明に係るものは、発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、主変圧器に負荷時タップ切換機能を具備させることにより主変圧器のリアクタンスXを調整可能な手段、計測された有効電力Pgおよび調整可能な範囲内の主変圧器のリアクタンスXの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機の電圧Vgの関数で演算表示する手段、発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、主変圧器のリアクタンスXを調整可能範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機の電圧Vg1および主変圧器のリアクタンスX1を演算する手段、主変圧器のタップをリアクタンスX1に相当するタップに調整するとともに発電機の電圧を電圧Vg1に設定して発電機を制御する手段を備えたものである。   Further, according to the third aspect of the invention, there is provided means for measuring the active power Pg output from the generator, means for adjusting the reactance X of the main transformer by providing the main transformer with a load tap switching function. Means for calculating and displaying the loss of each device related to the loss as a power plant as a function of the voltage Vg of the generator under the conditions of the measured active power Pg and the reactance X of the main transformer within an adjustable range, When the generator voltage Vg is changed within a preset allowable range and the reactance X of the main transformer is changed within an adjustable range, the generator voltage Vg1 that minimizes the total loss of each device and the main voltage Means for calculating the reactance X1 of the transformer, and means for adjusting the tap of the main transformer to a tap corresponding to the reactance X1 and setting the generator voltage to the voltage Vg1 to control the generator Those were.

また、その第4の発明に係るものは、電力系統の電圧Vsおよび発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、計測された電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pgの条件下で発電機を制御して発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させ該変化させた発電機の電圧Vgに応じて主変圧器からの出力電力を計測し、この出力電力が最大となる発電機の電圧Vg2を求める手段、発電機の電圧を電圧Vg2に設定して発電機を制御する手段を備えたものである。   Further, according to the fourth aspect of the invention, there is provided a means for measuring the power system voltage Vs and the active power Pg output from the generator, the generator under the conditions of the measured power system voltage Vs and the active power Pg. Control and change the generator voltage Vg within a preset allowable range, measure the output power from the main transformer in accordance with the changed generator voltage Vg, and generate the maximum output power Means for obtaining the machine voltage Vg2, and means for controlling the generator by setting the generator voltage to the voltage Vg2.

第1の発明に係る発電機電圧制御装置は、以上のように、計測された電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pgの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機の電圧Vgの関数で演算表示し、発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機の電圧Vg1を演算し当該電圧Vg1に設定して発電機を制御するようにしたので、電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   As described above, the generator voltage control apparatus according to the first aspect of the present invention determines the loss of each device related to the loss as a power plant under the conditions of the measured power system voltage Vs and active power Pg. The calculation is performed using a function of the voltage Vg, and when the generator voltage Vg is changed within a preset allowable range, the generator voltage Vg1 that minimizes the total loss of each device is calculated and set to the voltage Vg1. Since the generator is controlled, the high efficiency of the power plant is always ensured for all devices related to the power plant loss under the condition that the voltage Vs of the power system and the active power Pg are constant. Driving can be realized.

また、第2の発明に係る発電機電圧制御装置は、以上のように、計測された有効電力Pgおよび調整可能な範囲内の電圧Vsの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機の電圧Vgの関数で演算表示し、発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、電力系統の電圧Vsを調整可能範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機の電圧Vg1および電力系統の電圧Vs1を演算し、電力系統の電圧を当該電圧Vs1に調整するとともに当該電圧Vg1に設定して発電機を制御するようにしたので、有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   Moreover, the generator voltage control apparatus which concerns on 2nd invention is the above of each apparatus related to the loss as a power plant under the conditions of the measured active power Pg and the voltage Vs in the adjustable range. Loss is calculated and displayed as a function of the generator voltage Vg, and when the generator voltage Vg is changed within a preset allowable range and the power system voltage Vs is changed within an adjustable range, the loss of each device Since the generator voltage Vg1 and the power system voltage Vs1 that minimize the sum of the power system are calculated, the power system voltage is adjusted to the voltage Vs1, and the generator is controlled by setting the voltage Vg1. Under the condition that the active power Pg is constant, the high efficiency operation of the power plant can always be realized reliably for all devices related to the loss as the power plant.

また、第3の発明に係る発電機電圧制御装置は、以上のように、計測された有効電力Pgおよび調整可能な範囲内の主変圧器のリアクタンスXの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機の電圧Vgの関数で演算表示し、発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、主変圧器のリアクタンスXを調整可能範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機の電圧Vg1および主変圧器のリアクタンスX1を演算し、主変圧器のタップを当該リアクタンスX1に相当するタップに調整するとともに当該電圧Vg1に設定して発電機を制御するようにしたので、有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   Further, the generator voltage control apparatus according to the third invention relates to the loss as a power plant under the conditions of the measured active power Pg and the reactance X of the main transformer within the adjustable range as described above. The loss of each device is calculated and displayed as a function of the generator voltage Vg, and the generator voltage Vg is changed within a preset allowable range, and the reactance X of the main transformer is changed within an adjustable range. When calculating the generator voltage Vg1 and the main transformer reactance X1 at which the total loss of each device is minimized, the tap of the main transformer is adjusted to a tap corresponding to the reactance X1 and set to the voltage Vg1. Because the generator is controlled by the above, it is possible to always realize high-efficiency operation of the power plant surely for all devices related to the power plant loss under the condition that the active power Pg is constant. Kill.

また、第4の発明に係る発電機電圧制御装置は、以上のように、計測された電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pgの条件下で発電機を制御して発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させ該変化させた発電機の電圧Vgに応じて主変圧器からの出力電力を計測し、この出力電力が最大となる発電機の電圧Vg2を求め、当該電圧Vg2に設定して発電機を制御するようにしたので、電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、実測に基づき、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   Moreover, the generator voltage control apparatus which concerns on 4th invention controls the generator on the conditions of the measured voltage Vs of the electric power grid | system and the active power Pg as mentioned above, and presets the voltage Vg of a generator. The output power from the main transformer is measured according to the changed generator voltage Vg within the allowable range, and the generator voltage Vg2 at which the output power is maximized is obtained. Since the generator is controlled by setting, all the equipment related to the loss as a power plant is always surely and reliably based on actual measurements under the condition that the voltage Vs of the power system and the active power Pg are constant. High efficiency operation of the power plant can be realized.

この発明の実施の形態1による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the whole structure of the power plant to which the generator voltage control apparatus by Embodiment 1 of this invention is applied. 発電機の回転子銅損と無効電力Qgとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the rotor copper loss of a generator, and the reactive power Qg. この発明の実施の形態1による発電機電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the generator voltage control apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による発電機電圧制御装置において設定する発電機電圧Vgの許容範囲を示す図である。It is a figure which shows the tolerance | permissible_range of the generator voltage Vg set in the generator voltage control apparatus by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the whole structure of the power plant to which the generator voltage control apparatus by Embodiment 3 of this invention is applied. この発明の実施の形態4による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the whole structure of the power plant to which the generator voltage control apparatus by Embodiment 4 of this invention is applied. この発明の実施の形態4による発電機電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the generator voltage control apparatus by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the whole structure of the power plant to which the generator voltage control apparatus by Embodiment 5 of this invention is applied. この発明の実施の形態6による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the whole structure of the power plant to which the generator voltage control apparatus by Embodiment 6 of this invention is applied. この発明の実施の形態7の場合に想定する電力系統の電圧Vsの変動する状態を示す図である。It is a figure which shows the state to which the voltage Vs of the electric power grid | system assumed in the case of Embodiment 7 of this invention fluctuates. この発明の実施の形態7による発電機電圧制御装置の動作特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operating characteristic of the generator voltage control apparatus by Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態7による発電機電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the generator voltage control apparatus by Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態8による発電機電圧制御装置において、無効電力Qgを制限する設定例を示す図である。In the generator voltage control apparatus by Embodiment 8 of this invention, it is a figure which shows the example of a setting which restrict | limits the reactive power Qg. この発明の実施の形態8による発電機電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the generator voltage control apparatus by Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態9による発電機電圧制御装置において、力率cosφを制限する設定例を示す図である。In the generator voltage control apparatus by Embodiment 9 of this invention, it is a figure which shows the example of a setting which restrict | limits power factor cos (phi). この発明の実施の形態9による発電機電圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the generator voltage control apparatus by Embodiment 9 of this invention.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。図1において、発電所に設置された発電機11は、主変圧器4を介して電力系統1に接続されている。発電機11はタービン12により駆動され、発電機11の回転子巻線10には、励磁変圧器6に接続された励磁装置9から励磁電流が供給される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit configuration diagram showing the overall configuration of a power plant to which a generator voltage control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is applied. In FIG. 1, a generator 11 installed in a power plant is connected to a power system 1 via a main transformer 4. The generator 11 is driven by a turbine 12, and an excitation current is supplied to the rotor winding 10 of the generator 11 from an excitation device 9 connected to the excitation transformer 6.

主変圧器4の高圧側(電力系統1側)の電流Isおよび電圧Vsは、CT(計器用変流器)2およびVT(計器用変成器)3により計測され、この発明の発電機電圧制御装置としてのエコ運転制御装置5に入力される。主変圧器4低圧側の発電機11の電流Igおよび電圧Vgは、CT13およびVT14で計測され、同じくエコ運転制御装置5に入力される。
エコ運転制御装置5は、後段で詳述するように、これらの計測値に基づき発電所の各機器の損失が最小となる発電機電圧Vg1を演算しAVR(自動電圧制御器)8に指令する。
The current Is and the voltage Vs on the high voltage side (power system 1 side) of the main transformer 4 are measured by a CT (instrument current transformer) 2 and a VT (instrument transformer) 3, and the generator voltage control of the present invention is performed. It is input to the eco-drive control device 5 as a device. The current Ig and the voltage Vg of the generator 11 on the low voltage side of the main transformer 4 are measured by the CT 13 and the VT 14 and are also input to the eco operation control device 5.
As will be described in detail later, the eco-drive control device 5 calculates a generator voltage Vg1 that minimizes the loss of each device in the power plant based on these measured values, and commands an AVR (automatic voltage controller) 8 .

AVR8は、エコ運転制御装置5から出力された電圧指令Vg1と、VT7で計測される発電機11の電圧Vgとの電圧偏差が零となるように、励磁装置9のサイリスタの点弧角を制御し回転子巻線10に供給する励磁電流を増減させる。
また、主変圧器4と発電機11との接続部分は、IPB(相分離密閉母線)15で構成され、励磁回路の接続部分は、IPB16で構成される。
The AVR 8 controls the firing angle of the thyristor of the exciter 9 so that the voltage deviation between the voltage command Vg1 output from the eco-drive control device 5 and the voltage Vg of the generator 11 measured by VT7 becomes zero. The excitation current supplied to the rotor winding 10 is increased or decreased.
Further, the connecting portion between the main transformer 4 and the generator 11 is configured by an IPB (phase-separated sealed bus) 15, and the connecting portion of the excitation circuit is configured by an IPB 16.

ここで、発電所としての損失に関係する各機器につき、特にその損失に着目した特性について説明する。
1)発電機11:
固定子の銅損は、発電機11の電流Igの二乗に比例することになり、予め工場試験で電流Igと損失との関係を求めておく。そして、後述する、電流Igと電圧Vgとの関係を示す(7)式を適用することにより、演算により、固定子の銅損を電圧Vgの関数で表示することができる。
Here, with regard to each device related to the loss as a power plant, characteristics that pay particular attention to the loss will be described.
1) Generator 11:
The copper loss of the stator is proportional to the square of the current Ig of the generator 11, and the relationship between the current Ig and the loss is obtained in advance through a factory test. Then, by applying a formula (7) indicating the relationship between the current Ig and the voltage Vg, which will be described later, the copper loss of the stator can be displayed as a function of the voltage Vg by calculation.

回転子の銅損は、出力Pg毎に必要とされる界磁電流が異なり、また、電圧の増減で必要とされる界磁電流が異なる。このため、図2に示すように、予め工場試験で、出力Pg毎に回転子の銅損と無効電力Qgとの関係を求めておき、計測された出力Pgに近い特性カーブを選び、これと、後述する、無効電力Qgと電圧Vgとの関係を示す(5)式を利用することにより、演算により、回転子の銅損を電圧Vgの関数で表示することができる。
発電機11の鉄損は、電圧Vgが上がると増大するが、銅損に比べて変化が小さいので、ここでは、電圧Vgに対しては一定値として扱うものとする。
As for the copper loss of the rotor, the field current required for each output Pg is different, and the field current required for increasing or decreasing the voltage is different. Therefore, as shown in FIG. 2, a relationship between the rotor copper loss and the reactive power Qg is obtained for each output Pg in advance in a factory test, and a characteristic curve close to the measured output Pg is selected. By using the equation (5) indicating the relationship between the reactive power Qg and the voltage Vg, which will be described later, the copper loss of the rotor can be displayed as a function of the voltage Vg by calculation.
The iron loss of the generator 11 increases as the voltage Vg increases, but since the change is small compared to the copper loss, the voltage Vg is treated as a constant value here.

2)主変圧器4:
鉄損は、電力系統1の電圧Vsによって変化するので、予め工場試験で、鉄損と電圧Vsとの関係を求めておき、計測された電圧Vsに対応する鉄損を演算する。従って、鉄損は、電圧Vg自体の変化に対しては、一定となる。
銅損は、電流Igの二乗に比例することになり、予め工場試験で電流Igと銅損との関係を求めておく。そして、後述する、電流Igと電圧Vgとの関係を示す(7)式を適用することにより、演算により、主変圧器の銅損を電圧Vgの関数で表示することができる。
主変圧器4の補機損は、一定の場合と運転状態によって変化する場合とが考えられるが、他の損失に比べて小さいこともあり、ここでは、電圧Vgに対しては一定値として扱うものとする。
2) Main transformer 4:
Since the iron loss varies depending on the voltage Vs of the power system 1, a relationship between the iron loss and the voltage Vs is obtained in advance through a factory test, and the iron loss corresponding to the measured voltage Vs is calculated. Therefore, the iron loss is constant with respect to the change of the voltage Vg itself.
The copper loss is proportional to the square of the current Ig, and the relationship between the current Ig and the copper loss is obtained in advance through a factory test. Then, by applying the equation (7) indicating the relationship between the current Ig and the voltage Vg, which will be described later, the copper loss of the main transformer can be displayed as a function of the voltage Vg by calculation.
The auxiliary transformer loss of the main transformer 4 may be constant or may vary depending on the operating state, but may be smaller than other losses. Here, the voltage Vg is treated as a constant value. Shall.

3)IPB15:
銅損は、主変圧器4の場合と同様、電流Igの二乗に比例することになり、予め工場試験で電流Igと銅損との関係を求めておく。そして、後述する、電流Igと電圧Vgとの関係を示す(7)式を適用することにより、演算により、主変圧器の銅損を電圧Vgの関数で表示することができる。
補機損は、他の損失に比べて小さいこともあり、ここでは、電圧Vgに対しては一定値として扱うものとする。
3) IPB15:
As in the case of the main transformer 4, the copper loss is proportional to the square of the current Ig, and the relationship between the current Ig and the copper loss is obtained in advance through a factory test. Then, by applying the equation (7) indicating the relationship between the current Ig and the voltage Vg, which will be described later, the copper loss of the main transformer can be displayed as a function of the voltage Vg by calculation.
The auxiliary machine loss may be smaller than other losses, and here, the voltage Vg is treated as a constant value.

4)励磁変圧器6およびIPB16:
励磁変圧器6の鉄損は、発電機11の電圧Vgによって変化するので、予め工場試験で、鉄損と電圧Vgとの関係を求めておき、当該関係特性から、鉄損を電圧Vgの関数で表示することができる。
励磁変圧器6およびIPB16の銅損は、励磁電流Iexの二乗に比例することになり、損失を演算で求める場合は、一定値とみなして電圧Vgに対しては一定値として扱うものとする。
4) Excitation transformer 6 and IPB 16:
Since the iron loss of the exciting transformer 6 varies depending on the voltage Vg of the generator 11, a relationship between the iron loss and the voltage Vg is obtained in advance in a factory test, and the iron loss is a function of the voltage Vg based on the relational characteristics. Can be displayed.
The copper loss of the excitation transformer 6 and the IPB 16 is proportional to the square of the excitation current Iex. When the loss is obtained by calculation, it is regarded as a constant value and is treated as a constant value for the voltage Vg.

5)励磁装置9:
励磁装置9の損失は、予め工場試験結果に基づいて無効電力Qgもしくは界磁電流Iexに対しての損失の近似式を作成して想定される電力系統の電圧Vs、発電機電圧Vgに対して励磁装置9の損失を計算させるものとする。
5) Excitation device 9:
The loss of the exciter 9 is based on the power system voltage Vs and the generator voltage Vg which are assumed by preparing an approximate expression of the loss for the reactive power Qg or the field current Iex based on the factory test result in advance. Assume that the loss of the excitation device 9 is calculated.

以上、発電所としての損失に関係する各機器の特性について説明したが、これら各機器の損失を発電機11の電圧Vgの関数として演算表示する場合、一部、近似式にせざるを得ない項目があるが、損失の大きな部分を占めるものは、損失が、発電機11の電流Igの二乗で表されるものであり、この点に着目して、電流Igと電圧Vgとの関係について以下に検討する。   As mentioned above, although the characteristic of each apparatus related to the loss as a power plant was demonstrated, when calculating and displaying the loss of each of these apparatuses as a function of the voltage Vg of the generator 11, it is an item that must be partially approximated. However, what occupies a large part of the loss is that the loss is expressed by the square of the current Ig of the generator 11, and focusing on this point, the relationship between the current Ig and the voltage Vg will be described below. consider.

先ず、(1)式で定義される、発電機の電圧変動率εgを導入する。
なお、以下の演算式における、電圧、電流、電力、インピーダンスは、すべてパーユニット(pu)値とする。
First, the voltage fluctuation rate εg of the generator defined by the equation (1) is introduced.
Note that the voltage, current, power, and impedance in the following arithmetic expressions are all per unit (pu) values.

Vs=Vg×(1−εg) ・・・(1)   Vs = Vg × (1−εg) (1)

また、この電圧変動率εgは、主変圧器の抵抗値R、主変圧器のリアクタンスX、有効電力Pg、無効電力Qgにより(2)式で求められる。   Further, the voltage fluctuation rate εg is obtained by the equation (2) from the resistance value R of the main transformer, the reactance X of the main transformer, the active power Pg, and the reactive power Qg.

εg=R×Pg+X×Qg+(1/2)×(X×Pg−R×Qg)
=R×Pg+(1/2)×X×Pg+(X−X×R×Pg)×Qg+
(1/2)×R×Qg ・・・(2)
εg = R × Pg + X × Qg + (½) × (X × Pg−R × Qg) 2
= R × Pg + (1/2) × X 2 × Pg 2 + (X−X × R × Pg) × Qg +
(1/2) × R 2 × Qg 2 (2)

ここで、R、Xは定数、有効電力Pgは計測値として与えられるものであるとすると、R×Pg+(1/2)×X×Pg=c(定数)、X−X×R×Pg=b(定数)と置き、(1/2)×Rが他の項に比較し十分小さいとして、Qgの項を無視すると、(2)式は(3)式で表される。 Here, assuming that R and X are constants and the active power Pg is given as a measured value, R × Pg + (½) × X 2 × Pg 2 = c (constant), X−X × R × If Pg = b (constant) and (1/2) × R 2 is sufficiently small compared to other terms and the term of Qg 2 is ignored, equation (2) is expressed by equation (3).

εg=c+b×Qg ・・・(3)   εg = c + b × Qg (3)

(3)式を(1)式に代入して、a=1−cとすると、(4)式が得られる。   Substituting equation (3) into equation (1) and setting a = 1-c, equation (4) is obtained.

Vg=Vs/(a−b×Qg) ・・・(4)   Vg = Vs / (ab−Qg) (4)

(4)式は、変形して(5)式となる。   Equation (4) is transformed into Equation (5).

Qg={a−(Vs/Vg)}/b ・・・(5)   Qg = {a- (Vs / Vg)} / b (5)

ところで、発電機の電流Igは、(6)式で表されるので、(5)式を(6)式に代入すると、(7)式が得られる。   By the way, since the generator current Ig is expressed by equation (6), substituting equation (5) into equation (6) yields equation (7).

Ig=√(Pg+Qg)/(√3×Vg) ・・・(6)
Ig=√{Pg/(3×Vg)+(a−(Vs/Vg))/(3×b×Vg)} ・・・(7)
Ig = √ (Pg 2 + Qg 2 ) / (√3 × Vg) (6)
Ig = √ {Pg 2 / (3 × Vg 2 ) + (a− (Vs / Vg)) 2 / (3 × b 2 × Vg 2 )} (7)

(7)式から分かるように、発電機の電流Igは、Pg、Vg、Vsにより決定される。従って、後述するように、計測されたPg、Vsの条件下で各機器の損失を演算する場合、既述したとおり、発電所としての損失の大きな部分を占める、発電機の固定子銅損等、電流Igの二乗に比例する損失成分は、(7)式を適用することにより、電圧Vgの関数として演算表示することができる。   As can be seen from the equation (7), the generator current Ig is determined by Pg, Vg, and Vs. Therefore, as will be described later, when calculating the loss of each device under the measured Pg and Vs conditions, as described above, the stator copper loss of the generator, etc., which occupies a large portion of the loss as a power plant, etc. The loss component proportional to the square of the current Ig can be calculated and displayed as a function of the voltage Vg by applying the equation (7).

また、発電機の回転子銅損のように無効電力Qgが関係する損失成分は、無効電力Qgと電圧Vgとの関係を示す(5)式を利用することにより、電圧Vgの関数として演算表示することができる。
更に、励磁変圧器の鉄損等、電圧Vgにより変化する損失成分は、予め工場試験で求めた鉄損と電圧Vgとの関係データからVgに対応する損失値を読み取ることにより、電圧Vgの関数として演算表示することができる。
Further, the loss component related to the reactive power Qg, such as the rotor copper loss of the generator, is calculated and displayed as a function of the voltage Vg by using the equation (5) indicating the relationship between the reactive power Qg and the voltage Vg. can do.
Furthermore, the loss component that changes with the voltage Vg, such as the iron loss of the excitation transformer, is obtained by reading the loss value corresponding to Vg from the relational data between the iron loss and the voltage Vg obtained in advance in a factory test. Can be calculated and displayed.

以上の検討結果を踏まえ、この発明の実施の形態1による発電機電圧制御装置の動作を図3のフローチャートを参照して説明する。図3において、VT3、14およびCT13からの情報に基づき、電力系統1の電圧Vsおよび発電機11の有効電力Pgを計測する(ステップST1)。
この発明の実施の形態1では、この計測したVsおよびPgの条件下で、即ち、VsおよびPgをそれぞれ計測された値に固定するとした場合に、発電所損失が最小となる発電機11の電圧Vgを演算により求める。
Based on the above examination results, the operation of the generator voltage control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 3, based on information from VT3, 14 and CT13, voltage Vs of power system 1 and active power Pg of generator 11 are measured (step ST1).
In the first embodiment of the present invention, the voltage of the generator 11 at which the power plant loss is minimized when the measured Vs and Pg are satisfied, that is, when Vs and Pg are fixed to the measured values, respectively. Vg is obtained by calculation.

各機器の損失特性について既述したように、(5)式や(7)式、更に、工場試験のデータ等を利用して、各機器の損失を電圧Vgの関数で演算表示し(ステップST2)、これら損失の総和を求めることで発電所としての損失を演算する(ステップST3)。   As described above with respect to the loss characteristics of each device, the loss of each device is calculated and displayed as a function of the voltage Vg using the equations (5) and (7) and the data of the factory test (step ST2). ) By calculating the sum of these losses, the power station loss is calculated (step ST3).

ところで、発電機11は、その運転可能な電圧Vgが、規格等で、通常、定格電圧の±5%の許容範囲内にあることが決められている。従って、ステップST3で求めた、発電所としての損失が、この許容範囲内で最小となる電圧Vg1を演算により求める(ステップST4)。   Incidentally, it is determined that the operable voltage Vg of the generator 11 is normally within an allowable range of ± 5% of the rated voltage according to standards and the like. Accordingly, the voltage Vg1 at which the loss as the power plant obtained in step ST3 is the minimum within the allowable range is obtained by calculation (step ST4).

エコ運転制御装置5は、演算により求めた、最小損失となる電圧Vg1を発電機11の電圧指令として設定しAVR8に出力する(ステップST5)。AVR8は、励磁装置9のサイリスタ点弧角を制御することにより発電機11の回転子巻線10に流す界磁電流を増加減し発電機11の電圧Vgをその指令値Vg1に合わせるようにフィードバック制御を実施する。   The eco-drive control device 5 sets the voltage Vg1 that is the minimum loss obtained by calculation as a voltage command for the generator 11 and outputs it to the AVR 8 (step ST5). The AVR 8 controls the thyristor firing angle of the excitation device 9 to increase or decrease the field current flowing through the rotor winding 10 of the generator 11 and feed back the voltage Vg of the generator 11 to the command value Vg1. Implement control.

以上のように、この発明の実施の形態1による発電機電圧制御装置は、計測された電力系統1の電圧Vsおよび有効電力Pgの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機11の電圧Vgの関数で演算表示し、電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる電圧Vg1を演算し当該電圧Vg1に設定して発電機11を制御するようにしたので、電力系統1の電圧Vsおよび有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   As described above, the generator voltage control apparatus according to the first embodiment of the present invention reduces the loss of each device related to the loss as the power plant under the conditions of the measured voltage Vs of the power system 1 and the active power Pg. Calculate and display the function of the voltage Vg of the generator 11, calculate the voltage Vg1 that minimizes the sum of the losses of each device when the voltage Vg is changed within a preset allowable range, and set the voltage Vg1. Since the generator 11 is controlled, the high efficiency of the power plant is always ensured for all devices related to the loss as a power plant under the condition that the voltage Vs of the power system 1 and the active power Pg are constant. Driving can be realized.

実施の形態2.
先の実施の形態1では、発電機11の電圧Vgを、定格電圧の±5%内の許容範囲内で損失が最小となる電圧Vg1を演算していたが、発電所によっては、系統周波数Fs(Hz)や発電機電圧Vg(kV)によって決まる過励磁耐量、主回路電流や電圧制限等の制約から運転電圧を更に制限される場合がある。
そこで、図4に示すとおり、通常の定格電圧の±5%内に、更に、電圧リミッタa、bを設定して、このa≦Vg≦bの範囲を新たな許容範囲としてその範囲内で損失が最小となる電圧Vg1を演算設定できるようにすることによって本発明の適用がより容易となる利点がある。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the voltage Vg of the generator 11 is calculated as the voltage Vg1 that minimizes the loss within an allowable range within ± 5% of the rated voltage. However, depending on the power plant, the system frequency Fs In some cases, the operating voltage is further limited due to overexcitation withstand voltage determined by (Hz) or the generator voltage Vg (kV), main circuit current, voltage limitation, and the like.
Therefore, as shown in FIG. 4, voltage limiters a and b are further set within ± 5% of the normal rated voltage, and the range of a ≦ Vg ≦ b is set as a new allowable range, and the loss is within that range. By making it possible to calculate and set the voltage Vg1 that minimizes the value, there is an advantage that the application of the present invention becomes easier.

実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。先の実施の形態1と異なるのは、主変圧器4の低圧側に発電機遮断器18を挿入し、分岐IPBを介して所内変圧器17を接続している点である。この所内変圧器17には、発電所で消費する負荷設備が接続される。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing an overall configuration of a power plant to which a generator voltage control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention is applied. The difference from the first embodiment is that a generator breaker 18 is inserted on the low-voltage side of the main transformer 4 and the in-house transformer 17 is connected via the branch IPB. The on-site transformer 17 is connected to load equipment consumed at the power plant.

ここでは、この発明が着目する発電所としての損失に、所内変圧器17のそれが加わるが、その特性は以下の通りである。
即ち、所内変圧器17の鉄損は、発電機11の電圧Vgによって変化するので、予め工場試験で、鉄損と電圧Vgとの関係を求めておき、当該関係特性から、鉄損を電圧Vgの関数で表示することができる。
所内変圧器17および分岐IPBの銅損は、分岐電流Iblの二乗に比例することになり、損失を演算で求める場合は、一定値として扱うものとする。
所内変圧器17の補機損は、他の損失に比べて小さいこともあり、ここでは、電圧Vgに対しては一定値として扱うものとする。
Here, that of the in-house transformer 17 is added to the loss as the power plant to which the present invention is focused, and the characteristics thereof are as follows.
That is, the iron loss of the in-house transformer 17 varies depending on the voltage Vg of the generator 11. Therefore, the relationship between the iron loss and the voltage Vg is obtained in advance in a factory test, and the iron loss is determined as the voltage Vg from the related characteristics. It can be displayed with the function.
The copper loss of the in-house transformer 17 and the branch IPB is proportional to the square of the branch current Ibl. When the loss is obtained by calculation, it is treated as a constant value.
The auxiliary machinery loss of the in-house transformer 17 may be smaller than other losses, and here, the voltage Vg is treated as a constant value.

発電所としての損失に所内変圧器17の損失が加わるだけで、その他は先の実施の形態1の場合と全く同様であり、発電所としての損失を最小とする発電機11の電圧Vg1を演算する動作の説明は省略する。
同様の要領で、発電所の構成機器が更に異なる場合にもこの発明は同様に適用でき同等の効果を奏する。
Only the loss of the in-house transformer 17 is added to the loss as the power plant, and the others are exactly the same as in the first embodiment, and the voltage Vg1 of the generator 11 that minimizes the loss as the power plant is calculated. Description of the operation to be performed is omitted.
In the same manner, the present invention can be applied in the same manner and achieves an equivalent effect when the components of the power plant are further different.

実施の形態4.
図6は、この発明の実施の形態4による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。先の形態例では、計測された、電力系統1の電圧Vsの条件の下、損失最小となる電圧Vg1を演算するというものであったが、この実施の形態4では、電力系統1の電圧Vsを調整可能な手段として、無効電力発生装置である、Static Var Generator(SVG)もしくはStatic Var Compensator(SVC)19を設置している。即ち、系統側の電圧Vsも調整制御することで、先の形態例の場合より、更に、発電所の高効率運転が期待できる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing the overall configuration of a power plant to which a generator voltage control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention is applied. In the previous embodiment, the voltage Vg1 that minimizes the loss is calculated under the condition of the measured voltage Vs of the power system 1, but in the fourth embodiment, the voltage Vs of the power system 1 is calculated. Is a reactive power generator, Static Var Generator (SVG) or Static Var Compensator (SVC) 19. That is, by adjusting and controlling the voltage Vs on the system side, it is possible to expect a more efficient operation of the power plant than in the case of the previous embodiment.

以下、この実施の形態4による発電機電圧制御装置の動作を図7のフローチャートを参照して説明する。図7において、VT3、14およびCT13からの情報に基づき、電力系統1の電圧Vsおよび発電機11の有効電力Pgを計測する(ステップST1)。
次に、SVG/SVC19により電圧Vsの調整可能範囲を演算する(ステップST6)。この演算は、先の(2)式において、主変圧器4の抵抗値RおよびリアクタンスXに替わって、系統インピーダンスの抵抗値R1およびリアクタンスX1を代入、更に、SVG/SVC19により発生可能な無効電力Qを変化させることによって調整可能な電圧範囲を求めることができる。
The operation of the generator voltage control apparatus according to the fourth embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 7, based on information from VT3, 14 and CT13, voltage Vs of power system 1 and active power Pg of generator 11 are measured (step ST1).
Next, the adjustable range of voltage Vs is calculated by SVG / SVC 19 (step ST6). This calculation is performed by substituting the resistance value R1 and reactance X1 of the system impedance in place of the resistance value R and reactance X of the main transformer 4 in the above equation (2), and further reactive power that can be generated by the SVG / SVC 19 An adjustable voltage range can be obtained by changing Q.

先の図3と同様に、各機器の損失を電圧Vgの関数で演算表示し(ステップST2)、これら損失の総和を求めることで発電所としての損失を演算する(ステップST3)。
そして、ステップST3で求めた、発電所としての損失が、規格等で定められた電圧Vgの許容範囲内で、かつ、ステップST6で求められた電圧Vsの調整可能範囲内で最小となる電圧Vg1および電圧Vs1を演算により求める(ステップST7)。
Similarly to FIG. 3, the loss of each device is calculated and displayed as a function of the voltage Vg (step ST2), and the loss as a power plant is calculated by calculating the sum of these losses (step ST3).
Then, the voltage Vg1 at which the loss as the power plant determined in step ST3 is the minimum within the allowable range of the voltage Vg determined by the standard and the adjustable range of the voltage Vs determined in step ST6. The voltage Vs1 is obtained by calculation (step ST7).

電圧Vsは、例えば、ステップST6で演算された調整可能範囲内で、数点の電圧Vsa、Vsb、・・を設定し、各設定した電圧毎に、設定電圧Vsおよび計測されたPgの条件下で損失の最小値を演算し、電圧Vsを設定した全てのケースにおける損失最小値の中の更に最小値を求め、当該最小となるケースで設定した電圧VsをVs1、電圧VgをVg1として求める。   For example, several voltages Vsa, Vsb,... Are set within the adjustable range calculated in step ST6, and the voltage Vs is set under the conditions of the set voltage Vs and the measured Pg for each set voltage. The minimum value of loss is calculated by calculating the minimum loss value in all cases where the voltage Vs is set, and the voltage Vs set in the minimum case is determined as Vs1, and the voltage Vg is determined as Vg1.

エコ運転制御装置5は、演算により求めた、最小損失となる電圧Vg1を発電機11の電圧指令として設定しAVR8に出力し、最小損失となる電圧Vs1をSVG/SVC19に出力する(ステップST8)。   The eco-drive control device 5 sets the voltage Vg1 that is the minimum loss obtained by the calculation as a voltage command for the generator 11, outputs it to the AVR 8, and outputs the voltage Vs1 that becomes the minimum loss to the SVG / SVC 19 (step ST8). .

AVR8は、励磁装置9のサイリスタ点弧角を制御することにより発電機11の回転子巻線10に流す界磁電流を増加減し発電機11の電圧Vgをその指令値Vg1に合わせるようにフィードバック制御を実施する。
SVG/SVC19は、その構成要素であるスイッチング素子をオンオフ制御することにより発生する無効電力Qを増加減し電力系統1の電圧Vsをその調整指令値Vs1に合わせるようにフィードバック制御を実施する。
The AVR 8 controls the thyristor firing angle of the excitation device 9 to increase or decrease the field current flowing through the rotor winding 10 of the generator 11 and feed back the voltage Vg of the generator 11 to the command value Vg1. Implement control.
The SVG / SVC 19 performs feedback control so as to increase or decrease the reactive power Q generated by ON / OFF control of the switching element that is the component, and to adjust the voltage Vs of the power system 1 to the adjustment command value Vs1.

以上のように、この発明の実施の形態4による発電機電圧制御装置は、計測された有効電力Pgおよび調整可能な範囲内の電圧Vsの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機11の電圧Vgの関数で演算表示し、発電機11の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、電力系統1の電圧Vsを調整可能範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機11の電圧Vg1および電力系統1の電圧Vs1を演算し、電力系統1の電圧を当該電圧Vs1に調整するとともに当該電圧Vg1に設定して発電機11を制御するようにしたので、有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   As described above, the generator voltage control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is based on the measured active power Pg and the voltage Vs within the adjustable range. Loss is calculated and displayed as a function of the voltage Vg of the generator 11, and the voltage Vg of the generator 11 is changed within a preset allowable range and the voltage Vs of the power system 1 is changed within an adjustable range. The voltage Vg1 of the generator 11 and the voltage Vs1 of the power system 1 that minimize the sum of the losses of the devices are calculated, and the voltage of the power system 1 is adjusted to the voltage Vs1 and set to the voltage Vg1. Since the control is performed, high-efficiency operation of the power plant can always be realized with certainty for all devices related to the loss as the power plant under the condition that the active power Pg is constant.

実施の形態5.
図8は、この発明の実施の形態5による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。この実施の形態5は、主変圧器を、負荷時タップ切換機能を具備させたOLTC付主変圧器4Aとすることにより、そのリアクタンスXを調整可能とする。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing an overall configuration of a power plant to which a generator voltage control apparatus according to Embodiment 5 of the present invention is applied. In the fifth embodiment, the reactance X can be adjusted by using the main transformer 4A with an OLTC provided with a load tap switching function as the main transformer.

OLTC付主変圧器4Aのタップを切り換えるとその切換範囲内でリアクタンスXが変化する。その結果、先の(2)式の電圧変動率εgが変化し、それに伴って、定数a、bが変化して、電圧Vgと電流Igとの関係を示す(7)式の中身が変化する。   When the tap of the main transformer with OLTC 4A is switched, the reactance X changes within the switching range. As a result, the voltage fluctuation rate εg of the previous equation (2) changes, and accordingly, the constants a and b change, and the contents of the equation (7) showing the relationship between the voltage Vg and the current Ig change. .

そこで、先の実施の形態4では、SVG/SVC19により調整可能な電圧Vsの範囲内で設定した各電圧Vs毎に損失最小となる電圧Vgを抽出する演算を繰り返し、それらの複数の演算から最終的に損失が最小となる電圧Vg1および電圧Vs1を求めたように、この実施の形態5では、OLTC付主変圧器4Aのタップを切り換えることにより調整可能な主変圧器4AのリアクタンスXの範囲内で設定した各リアクタンスX毎に損失最小となる電圧Vgを抽出する演算を繰り返し、それらの複数の演算から最終的に損失が最小となる電圧Vg1およびリアクタンスX1(Xに相当するタップ)を求めることができる。   Therefore, in the fourth embodiment, the calculation for extracting the voltage Vg that minimizes the loss for each voltage Vs set within the range of the voltage Vs that can be adjusted by the SVG / SVC 19 is repeated, and the final calculation is performed from the plurality of calculations. In this fifth embodiment, as the voltage Vg1 and the voltage Vs1 that minimize the loss are obtained, in the fifth embodiment, the reactance X of the main transformer 4A can be adjusted by switching the tap of the main transformer 4A with OLTC. The calculation for extracting the voltage Vg that minimizes the loss is repeated for each reactance X set in step 1, and the voltage Vg1 and the reactance X1 (tap corresponding to X) that ultimately minimize the loss are obtained from the plurality of calculations. Can do.

以上からも分かるように、損失最小となる電圧Vgを演算で求める要領は、先の実施の形態4の場合に酷似しているので、動作の説明は省略する。   As can be seen from the above, the procedure for calculating the voltage Vg that minimizes the loss is very similar to that of the fourth embodiment, and thus the description of the operation is omitted.

以上のように、この発明の実施の形態5による発電機電圧制御装置は、計測された有効電力Pgおよび調整可能な範囲内の主変圧器4AのリアクタンスXの条件下で発電所としての損失に関係する各機器の損失を発電機11の電圧Vgの関数で演算表示し、発電機11の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、主変圧器4AのリアクタンスXを調整可能範囲内で変化させたとき各機器の損失の総和が最小となる発電機11の電圧Vg1および主変圧器4AのリアクタンスX1を演算し、主変圧器4AのタップをリアクタンスX1に相当するタップに調整するとともに当該電圧Vg1に設定して発電機11を制御するようにしたので、有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   As described above, the generator voltage control apparatus according to Embodiment 5 of the present invention reduces the loss as a power plant under the conditions of the measured active power Pg and the reactance X of the main transformer 4A within the adjustable range. The loss of each device concerned is calculated and displayed as a function of the voltage Vg of the generator 11, the voltage Vg of the generator 11 is within a preset allowable range, and the reactance X of the main transformer 4A is within an adjustable range. And calculating the voltage Vg1 of the generator 11 and the reactance X1 of the main transformer 4A that minimize the sum of the losses of each device, and adjusting the tap of the main transformer 4A to a tap corresponding to the reactance X1. Since the generator 11 is controlled by setting the voltage Vg1, it is always ensured that all devices related to the loss as a power plant are targeted under a constant active power Pg. It is possible to realize a high efficiency operation of the power plant.

実施の形態6.
図9は、この発明の実施の形態6による発電機電圧制御装置を適用する発電所の全体構成を示す回路構成図である。先の実施の形態1では、発電所としての損失を最小にする発電機11の電圧Vg1を演算する手段としてエコ運転制御装置5を特別に設けていたが、この実施の形態6では、従来からのAVRに、このエコ運転制御機能を含ませたAVR8Aとしている点が異なる。
このため、系統側の電圧Vsおよび電流Isを計測するCT2およびVT3、また、発電機11の電圧Vgおよび電流Igを計測するVT7およびCT13の計測出力は、いずれもAVR8Aに供給されている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing an overall configuration of a power plant to which a generator voltage control apparatus according to Embodiment 6 of the present invention is applied. In the first embodiment, the eco-drive control device 5 is specially provided as means for calculating the voltage Vg1 of the generator 11 that minimizes the loss as a power plant. The AVR8A includes this eco-driving control function in the AVR.
For this reason, CT2 and VT3 that measure the voltage Vs and current Is on the system side, and the measurement outputs of VT7 and CT13 that measure the voltage Vg and current Ig of the generator 11 are all supplied to the AVR 8A.

以上のように、この発明の実施の形態6による発電機電圧制御装置は、別装のエコ運転制御装置が不要となりシステム全体のコストが低減する。   As described above, the generator voltage control apparatus according to Embodiment 6 of the present invention eliminates the need for a separate eco-operation control apparatus and reduces the cost of the entire system.

実施の形態7.
先の形態例のものは、いずれも、発電所としての損失が最小となる発電機11の電圧Vg1を、演算により求めるものであった。しかし、発電所を構成する機器の中には、その損失を電圧Vgの関数で正確に演算表現しにくいものや工場試験結果を利用した近似式で扱わざるを得ないものも存在する。
Embodiment 7 FIG.
In all of the previous embodiments, the voltage Vg1 of the generator 11 that minimizes the loss as a power plant is obtained by calculation. However, some of the devices that make up a power plant are difficult to accurately represent the loss as a function of the voltage Vg, and there are devices that must be handled by an approximate expression using factory test results.

そこで、この実施の形態7では、図10に示すように、電力系統1の電圧Vsが変動している場合、この電圧Vsが予め設定したVsTに到達した時点で、図11に示すように、発電機11の電圧Vgをその許容範囲内で実際に変動させ、実測により、発電所の損失が最小となる電圧Vg2を求めるものである。   Therefore, in the seventh embodiment, as shown in FIG. 10, when the voltage Vs of the power system 1 fluctuates, when the voltage Vs reaches a preset VsT, as shown in FIG. The voltage Vg of the generator 11 is actually varied within the allowable range, and the voltage Vg2 that minimizes the loss of the power plant is obtained by actual measurement.

以下、この発明の実施の形態7による発電機電圧制御装置の動作を、図12に示すフローチャートを参照して説明する。電力系統1の電圧Vsが、予め設定された電圧VsT(a)〜(d)のいずれかに到達すると(ステップST9でYes)、エコ運転制御装置5からAVR8に対し、電圧Vg変動指令を出力する(ステップST10)。   The operation of the generator voltage control apparatus according to Embodiment 7 of the present invention will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. When voltage Vs of power system 1 reaches any of preset voltages VsT (a) to (d) (Yes in step ST9), a voltage Vg variation command is output from eco-operation control device 5 to AVR8. (Step ST10).

例えば、電圧Vgを1%のステップ状に変化させる。そして、電圧Vgが変動させた値に落ち着いた時点で、発電所の出力を計測する(ステップST11)。この出力の計測は、主変圧器4の高圧側からの出力電力を計測することで行う。以上のステップST10、11の動作を、電圧Vgの予め設定された許容範囲(例えば、定格値の0.95〜1.05)で繰り返す(ステップST12)。
なお、通常、AVRの応答は速く、変動させた電圧指令に約1秒以内で追従することができ、電圧Vsがほとんど変動しない時間内で計測が終了し(ステップST12でYes)、以上で得られた出力電力のデータ群に基づき、損失が最小となる電圧Vg2を抽出する(ステップST13)。
For example, the voltage Vg is changed in a 1% step. Then, when the voltage Vg settles to the changed value, the output of the power plant is measured (step ST11). This output is measured by measuring the output power from the high voltage side of the main transformer 4. The operations in steps ST10 and ST11 described above are repeated within a preset allowable range of voltage Vg (for example, a rated value of 0.95 to 1.05) (step ST12).
In general, the response of AVR is fast, and it is possible to follow the changed voltage command within about 1 second, and the measurement is completed within a time when the voltage Vs hardly fluctuates (Yes in step ST12). Based on the output power data group, the voltage Vg2 that minimizes the loss is extracted (step ST13).

なお、主変圧器4の高圧側からの出力電力が最大となることが、発電所の損失が最小となることに相当することから、この出力電力が最大となるときの電圧VgをVg2として抽出することになる。   Since the maximum output power from the high voltage side of the main transformer 4 corresponds to the minimum loss of the power plant, the voltage Vg when the output power is maximum is extracted as Vg2. Will do.

エコ運転制御装置5は、実測により求めた、最小損失となる電圧Vg2を発電機11の電圧指令として設定しAVR8に出力する(ステップST14)。AVR8は、励磁装置9のサイリスタ点弧角を制御することにより発電機11の回転子巻線10に流す界磁電流を増加減し発電機11の電圧Vgをその指令値Vg2に合わせるようにフィードバック制御を実施する。   The eco-drive control device 5 sets the voltage Vg2 that is the minimum loss obtained by actual measurement as a voltage command for the generator 11 and outputs it to the AVR 8 (step ST14). The AVR 8 controls the thyristor firing angle of the exciter 9 to increase or decrease the field current flowing through the rotor winding 10 of the generator 11 and feed back the voltage Vg of the generator 11 to the command value Vg2. Implement control.

以上のように、この発明の実施の形態7による発電機電圧制御装置は、計測された電力系統の電圧Vsおよび有効電力Pgの条件下で発電機11を制御して発電機11の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させ該変化させた発電機11の電圧Vgに応じて主変圧器4からの出力電力を計測し、この出力電力が最大となる発電機11の電圧Vg2を求め、当該電圧Vg2に設定して発電機11を制御するようにしたので、電力系統1の電圧Vsおよび有効電力Pg一定の条件下で、発電所としての損失に関係する全ての機器を対象として、実測に基づき、常に確実に発電所の高効率運転を実現することができる。   As described above, the generator voltage control apparatus according to Embodiment 7 of the present invention controls the generator 11 under the conditions of the measured voltage Vs and active power Pg of the power system, and generates the voltage Vg of the generator 11. The output power from the main transformer 4 is measured according to the changed voltage Vg of the generator 11 which is changed within a preset allowable range, and the voltage Vg2 of the generator 11 at which the output power is maximized is obtained. Since the generator 11 is controlled by setting the voltage Vg2, the power system 1 voltage Vs and active power Pg are constant, and all devices related to the loss as a power plant are targeted. Based on the actual measurement, it is possible to always realize high-efficiency operation of the power plant with certainty.

なお、すべてを演算で処理する、先の実施の形態2の図4で説明したように、発電所によっては、系統周波数Fs(Hz)や発電機電圧Vg(kV)によって決まる過励磁耐量、主回路電流や電圧制限等の制約から運転電圧を更に制限される場合があることから、実測により損失最小となる電圧Vgを求める、この実施の形態7の場合においても、発電機11の電圧Vgを変動させる範囲として、通常の定格電圧の±5%内に、更に、電圧リミッタa、bを設定して、このa≦Vg≦bの範囲を新たな許容範囲としてその範囲内で損失が最小となる電圧Vg1を求めるようにすることによって本発明の適用がより容易となる利点がある。   Note that, as described in FIG. 4 of the second embodiment, in which everything is processed by calculation, the overexcitation withstand voltage determined by the system frequency Fs (Hz) and the generator voltage Vg (kV) depends on the power plant. Since the operating voltage may be further limited due to restrictions such as circuit current and voltage limitation, the voltage Vg at which the loss is minimized is obtained by actual measurement. As the range to be varied, voltage limiters a and b are further set within ± 5% of the normal rated voltage, and the range of a ≦ Vg ≦ b is set as a new allowable range within which the loss is minimized. By obtaining the voltage Vg1 to be obtained, there is an advantage that the application of the present invention becomes easier.

実施の形態8.
先の実施の形態7の場合、電力系統1が安定しており、電圧Vsの変動が比較的少ないときは有効であるが、電圧Vsが急変すると、効率悪化を引き起こす可能性がある。特に、電圧Vsが急落すると、電圧一定運転のため無効電力増大→発電機回転子の電流増大→回転子の銅損増大→MVA増で発電機固定子電流の増大→固定子の銅損増大の現象で効率の低下が著しくなる。
Embodiment 8 FIG.
In the case of the previous embodiment 7, it is effective when the power system 1 is stable and the fluctuation of the voltage Vs is relatively small, but if the voltage Vs changes suddenly, efficiency may be deteriorated. In particular, when the voltage Vs drops suddenly, the reactive power increases because of the constant voltage operation → the current of the generator rotor increases → the rotor copper loss increases → the MVA increases the generator stator current increases → the stator copper loss increases The phenomenon causes a significant decrease in efficiency.

そこで、この実施の形態8では、図13に示すように、発電機11の無効電力Qgに予め、上限となるリミッタQg1(Qg2)を設定し、系統側電圧Vsの急変で発電機11の運転ポイントが大きく変動して無効電力Qgがこの上限無効電力Qg1を越えたときは、発電機11の電圧Vgを低下させ無効電力Qgを制限無効電力Qsetまで低下させるようにして効率の急落を防止するようにした。   Therefore, in the eighth embodiment, as shown in FIG. 13, an upper limiter Qg1 (Qg2) is set in advance to the reactive power Qg of the generator 11, and the operation of the generator 11 is caused by a sudden change in the system side voltage Vs. When the point fluctuates greatly and the reactive power Qg exceeds the upper limit reactive power Qg1, the voltage Vg of the generator 11 is decreased to reduce the reactive power Qg to the limited reactive power Qset, thereby preventing a sudden drop in efficiency. I did it.

以下、その動作を図14のフローチャートを参照して説明する。先の実施の形態7の図12のステップST12で説明した、電圧Vgを順次変動させていく毎に、Qgの変化を判定するステップST15を付加している。   The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG. Step ST15 for determining a change in Qg is added each time the voltage Vg is sequentially changed, which has been described in step ST12 of FIG. 12 of the seventh embodiment.

ステップST15でYes、即ち、Qgが上限値Qg1以下のときは、先の図12の通り、実測により損失最小となる電圧Vg1を求める動作を継続する。ステップST15でNo、即ち、Qgが上限値Qg1を越えると、電圧低指令を出力し(ステップST16)、Qgが制限値Qsetになると(ステップST17でYes)、そのときの電圧指令を固定する(ステップST18)。   When Yes in step ST15, that is, when Qg is equal to or lower than the upper limit value Qg1, the operation for obtaining the voltage Vg1 that minimizes the loss by actual measurement is continued as shown in FIG. If NO in step ST15, that is, if Qg exceeds the upper limit value Qg1, a voltage low command is output (step ST16). If Qg reaches the limit value Qset (Yes in step ST17), the voltage command at that time is fixed (step ST16). Step ST18).

以上のように、この発明の実施の形態8による発電機電圧制御装置は、無効電力Qgが予め設定された上限無効電力Qg1を越えたとき、電圧Vgを実際に変動させて実測により損失最小となる電圧Vg1を求める動作を停止し、発電機11が出力する無効電力Qgが予め設定された制限無効電力Qgset以下となるよう発電機11の電圧Vgを低減するようにしたので、系統側の電圧Vsの急変で効率が急落することを防止することが出来る。   As described above, in the generator voltage control apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, when the reactive power Qg exceeds the preset upper limit reactive power Qg1, the voltage Vg is actually changed to minimize the loss by actual measurement. The voltage Vg of the generator 11 is reduced so that the reactive power Qg output from the generator 11 is less than or equal to the preset limited reactive power Qgset. A sudden drop in efficiency due to a sudden change in Vs can be prevented.

実施の形態9.
先の実施の形態8では、無効電力Qgを有効電力Pgに関係なく一定値に制限するようにしたが、出力が小さくなる可能性のある発電所では、制限値が大き過ぎ、系統側電圧急変時の効率低下を確実に防止することが出来ない可能性がある。
Embodiment 9 FIG.
In the previous embodiment 8, the reactive power Qg is limited to a constant value regardless of the active power Pg. However, in a power plant where the output may be small, the limit value is too large and the system side voltage suddenly changes. There is a possibility that the efficiency drop at the time cannot be surely prevented.

そこで、この実施の形態9では、図15に示すように、有効電力Pgと無効電力Qgとで決まる力率cosφで管理するようにして上述したような弊害を防止している。   Therefore, in the ninth embodiment, as shown in FIG. 15, the above-described adverse effects are prevented by managing the power factor cosφ determined by the active power Pg and the reactive power Qg.

以下、その動作を図16のフローチャートを参照して説明する。ここでは、先の図14のステップST15に替わってステップST19を設け、電圧Vgを順次変動させていく毎に、cosφ≧cosφ1の判定を行い、cosφがcosφ1未満になると(ステップST19でNo)、電圧低指令を出力し(ステップST16)、cosφが制限値cosφsetになると(ステップST20でYes)、そのときの電圧指令を固定する(ステップST18)。   The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG. Here, instead of step ST15 of FIG. 14, step ST19 is provided. Whenever the voltage Vg is sequentially changed, a determination of cosφ ≧ cosφ1 is made, and when cosφ becomes less than cosφ1 (No in step ST19). When a voltage low command is output (step ST16) and cosφ becomes the limit value cosφset (Yes in step ST20), the voltage command at that time is fixed (step ST18).

以上のように、この発明の実施の形態9による発電機電圧制御装置は、力率cosφが予め設定された下限力率cosφ1未満となったとき、電圧Vgを実際に変動させて実測により損失最小となる電圧Vg1を求める動作を停止し、力率cosφが予め設定された制限力率cosφset以上となるよう発電機11の電圧Vgを低減するようにしたので、発電所の出力に拘わらず、系統側の電圧Vsの急変で効率が急落することを防止することが出来る。   As described above, the generator voltage control apparatus according to Embodiment 9 of the present invention minimizes the loss by actual measurement by actually varying the voltage Vg when the power factor cosφ is less than the preset lower limit power factor cosφ1. The operation for obtaining the voltage Vg1 is stopped, and the voltage Vg of the generator 11 is reduced so that the power factor cosφ is equal to or greater than a preset limit power factor cosφset. It is possible to prevent a sudden drop in efficiency due to a sudden change in the voltage Vs on the side.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

1 電力系統、2,13 CT、3,7,14 VT、4 主変圧器、
4A OLTC付主変圧器、5 エコ運転制御装置、6 励磁変圧器、
8,8A AVR、9 励磁装置、10 回転子巻線、11 発電機、12 タービン、15,16 IPB、17 所内変圧器、18 発電機遮断器、19 SVG/SVC。
1 power system, 2,13 CT, 3,7,14 VT, 4 main transformer,
Main transformer with 4A OLTC, 5 eco-operation control device, 6 excitation transformer,
8,8A AVR, 9 exciter, 10 rotor winding, 11 generator, 12 turbine, 15, 16 IPB, 17 on-site transformer, 18 generator breaker, 19 SVG / SVC.

Claims (6)

主変圧器およびこの主変圧器を介して電力系統に接続された発電機を備えた発電所の前記発電機の電圧を制御するものであって、
前記電力系統の電圧Vsおよび前記発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、前記計測された前記電力系統の電圧Vsおよび前記有効電力Pgの条件下で前記発電所としての損失に関係する各機器の損失を前記発電機の電圧Vgの関数で演算表示する手段、前記発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させたとき前記各機器の損失の総和が最小となる前記発電機の電圧Vg1を演算する手段、前記発電機の電圧を前記電圧Vg1に設定して前記発電機を制御する手段を備えた発電機電圧制御装置。
Controlling the voltage of the generator of a power plant comprising a main transformer and a generator connected to the power system via the main transformer,
Means for measuring the voltage Vs of the power system and the active power Pg output from the generator, each of which relates to the loss as the power plant under the conditions of the measured voltage Vs of the power system and the active power Pg Means for calculating and displaying the loss of the device as a function of the voltage Vg of the generator; and the power generation that minimizes the sum of the losses of the devices when the voltage Vg of the generator is changed within a preset allowable range. A generator voltage control device comprising means for calculating a machine voltage Vg1, and means for controlling the generator by setting the voltage of the generator to the voltage Vg1.
主変圧器およびこの主変圧器を介して電力系統に接続された発電機を備えた発電所の前記発電機の電圧を制御するものであって、
前記発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、前記電力系統と前記主変圧器との接続点に接続され無効電力を発生させることにより前記電力系統の電圧Vsを調整可能な手段、前記計測された有効電力Pgおよび前記調整可能な範囲内の前記電圧Vsの条件下で前記発電所としての損失に関係する各機器の損失を前記発電機の電圧Vgの関数で演算表示する手段、前記発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、前記電力系統の電圧Vsを前記調整可能範囲内で変化させたとき前記各機器の損失の総和が最小となる前記発電機の電圧Vg1および前記電力系統の電圧Vs1を演算する手段、前記電力系統の電圧を前記電圧Vs1に調整するとともに前記発電機の電圧を前記電圧Vg1に設定して前記発電機を制御する手段を備えた発電機電圧制御装置。
Controlling the voltage of the generator of a power plant comprising a main transformer and a generator connected to the power system via the main transformer,
Means for measuring the active power Pg output from the generator, means for adjusting the voltage Vs of the power system by generating reactive power connected to a connection point between the power system and the main transformer, the measurement Means for calculating and displaying the loss of each device related to the loss as the power plant as a function of the voltage Vg of the generator under the condition of the generated active power Pg and the voltage Vs within the adjustable range, The generator voltage Vg1 that minimizes the sum of the losses of the respective devices when the machine voltage Vg is changed within a preset allowable range and the power system voltage Vs is changed within the adjustable range. And means for calculating the voltage Vs1 of the power system, means for adjusting the voltage of the power system to the voltage Vs1, and setting the voltage of the generator to the voltage Vg1 to control the generator Generator voltage controller having.
主変圧器およびこの主変圧器を介して電力系統に接続された発電機を備えた発電所の前記発電機の電圧を制御するものであって、
前記発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、前記主変圧器に負荷時タップ切換機能を具備させることにより前記主変圧器のリアクタンスXを調整可能な手段、前記計測された有効電力Pgおよび前記調整可能な範囲内の前記主変圧器のリアクタンスXの条件下で前記発電所としての損失に関係する各機器の損失を前記発電機の電圧Vgの関数で演算表示する手段、前記発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で、かつ、前記主変圧器のリアクタンスXを前記調整可能範囲内で変化させたとき前記各機器の損失の総和が最小となる前記発電機の電圧Vg1および前記主変圧器のリアクタンスX1を演算する手段、前記主変圧器のタップを前記リアクタンスX1に相当するタップに調整するとともに前記発電機の電圧を前記電圧Vg1に設定して前記発電機を制御する手段を備えた発電機電圧制御装置。
Controlling the voltage of the generator of a power plant comprising a main transformer and a generator connected to the power system via the main transformer,
Means for measuring the active power Pg output from the generator; means for adjusting the reactance X of the main transformer by providing the main transformer with a load tap switching function; the measured active power Pg; Means for calculating and displaying the loss of each device related to the loss as the power plant under the condition of the reactance X of the main transformer within the adjustable range as a function of the voltage Vg of the generator; When the voltage Vg is within a preset allowable range and the reactance X of the main transformer is changed within the adjustable range, the voltage Vg1 of the generator that minimizes the total loss of the devices and Means for calculating the reactance X1 of the main transformer, adjusting the tap of the main transformer to a tap corresponding to the reactance X1, and adjusting the voltage of the generator to the voltage V Generator voltage controller having a means for controlling the generator set to 1.
主変圧器およびこの主変圧器を介して電力系統に接続された発電機を備えた発電所の前記発電機の電圧を制御するものであって、
前記電力系統の電圧Vsおよび前記発電機の出力する有効電力Pgを計測する手段、前記計測された前記電力系統の電圧Vsおよび前記有効電力Pgの条件下で前記発電機を制御して前記発電機の電圧Vgを予め設定された許容範囲内で変化させ該変化させた前記発電機の電圧Vgに応じて前記主変圧器からの出力電力を計測し、この出力電力が最大となる前記発電機の電圧Vg2を求める手段、前記発電機の電圧を前記電圧Vg2に設定して前記発電機を制御する手段を備えた発電機電圧制御装置。
Controlling the voltage of the generator of a power plant comprising a main transformer and a generator connected to the power system via the main transformer,
Means for measuring the voltage Vs of the power system and the effective power Pg output from the generator, and controlling the generator under the conditions of the measured voltage Vs of the power system and the effective power Pg to thereby generate the generator The voltage Vg of the generator is changed within a preset allowable range, and the output power from the main transformer is measured according to the changed voltage Vg of the generator, and the output power of the generator having the maximum output power is measured. A generator voltage control device comprising means for obtaining a voltage Vg2, and means for controlling the generator by setting the voltage of the generator to the voltage Vg2.
前記発電機の出力する無効電力Qgを計測する手段、および前記無効電力Qgが予め設定された上限無効電力Qg1を越えたとき、前記発電機の電圧Vg2を求める手段の動作を停止し、前記発電機が出力する無効電力Qgが予め設定された制限無効電力Qgset以下となるよう前記発電機の電圧Vgを低減する手段を備えたことを特徴とする請求項4記載の発電機電圧制御装置。 Said generator means for measuring the reactive power Qg outputs, and can with the reactive power Qg exceeds the upper limit reactive power Qg1 set in advance, stops the operation of the means for determining the voltage Vg2 before Symbol generator, wherein 5. The generator voltage control apparatus according to claim 4, further comprising means for reducing the voltage Vg of the generator so that the reactive power Qg output by the generator is equal to or less than a preset limited reactive power Qgset. 前記発電機の出力する有効電力Pgと無効電力Qgとで決まる力率cosφを計測する手段、および前記力率cosφが予め設定された下限力率cosφ1未満となったとき、前記発電機の電圧Vg2を求める手段の動作を停止し、前記発電機の力率cosφが予め設定された制限力率cosφset以上となるよう前記発電機の電圧Vgを低減する手段を備えたことを特徴とする請求項4記載の発電機電圧制御装置。 It means for measuring the active power Pg and determined by the reactive power Qg power factor cosφ outputs of the generator, and the power factor cosφ can and reaches a preset lower limit power factor less than Cosfai1, before Symbol Generator Voltage stops the operation of the means for determining the Vg2, claims, characterized in that the power factor cosφ of the generator is provided with means for reducing the voltage Vg of the generator so that a preset limiting force factor cosφset more 4. The generator voltage control device according to 4.
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