JP6407178B2 - 発電所の電圧制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、発電機をタービン等で回転させて発電する発電所の運転効率を最大とする運転を可能とする発電所の電圧制御装置に関するものである。

従来の発電所の電圧制御装置は、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係される発電所において、発電機及び昇圧変圧器の運転状態での損失を演算し、複数の運転状態が選択できる場合には、発電機と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ことで、発電所の効率向上を図ったものがある（例えば特許文献１）。

また、主変圧器を介して発電機が電力系統に連係される発電所において、計測された電力系統の電圧Ｖｓおよび発電機の出力する有効電力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で変化させたとき各機器の損失の総和が最少となる発電機の電圧Ｖｇ１を演算し、発電機の電圧をこの電圧Ｖｇ１に設定して発電機を制御することで、確実に発電所の高効率運転を実現するようにしたものがある（例えば特許文献２）。

また、負荷時タップ切換機能の無い主変圧器を介して発電機が送電系統に連係される発電所において、発電機の出力電圧及び発電機の出力電流を検出し、この出力電圧及び出力電流から電圧、電流、有効電力、無効電力に変換した各信号と主変圧器の損失とから主変圧器の系統側電圧を演算して、この演算した主変圧器の系統側電圧に基づいて発電機の励磁系を制御するようにした発電プラントも知られている（例えば特許文献３）。

特開平５−３４４６５３号公報 特開２０１５−１８０１６４号公報 特開２０１３−１８７９３２号公報

特許文献１に記載された電圧制御装置は、発電機電圧と昇圧変圧器タップ位置の組み合わせにつき、あらかじめ記憶された発電機定数と昇圧変圧器の定数に基づき損失を演算し、損失最少の組み合わせを選ぶものであった。この組み合わせは系統電圧、昇圧変圧器タップ位置、発電機電圧の組み合わせとなるため、多数の演算が必要となる。また、損失計算は一般的な関数で表現されているため、実現するためには、各プラントで関数を求める必要あり、非常に手間がかかるものであった。

特許文献２に記載された電圧制御装置は、計測された電力系統の電圧Ｖｓおよび発電機の出力する有効電力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、各機器の損失の総和が最少となる発電機の電圧Ｖｇ１を演算して発電機を制御している。このように損失計算は一般的な関数で演算されているため、実現するためには、各プラントで関数を求める必要あり、非常に手間がかかるものであった。

特許文献３に記載された電圧制御装置は、発電機の出力電圧及び主変圧器の損失とから主変圧器の系統側電圧を演算して、この演算した主変圧器の系統側電圧に基づいて発電機の励磁系を制御することで、負荷時タップ切換機能の無い主変圧器を介して発電機が送電系統に連係された発電プラントにおいても電圧制御できるようにしたものであるが、主変圧器にタップ切換機能が無いため、迅速な電圧調整ができないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、系統電圧、発電機電圧および発電機有効電力、あるいは無効電力に基づいて、主変圧器のタップ切換位置を演算およびタップ位置を制御することで、高効率運転を可能とする発電所の電圧制御装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る発電所の電圧制御装置は、負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、電力系統の電圧と発電機の電圧および発電機の有効電力に基づいて発電所全体効率を改善することができる主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、エコ運転制御装置は、電力系統電圧と発電機電圧および発電機有効電力から発電機の無効電力が０付近となる主変圧器のタップ位置を算出する算出手段と、この算出されたタップ位置に基づいて主変圧器の負荷時タップ切換手段にタップ指令を出力する指令手段を備えたものである。

また、この発明に係る発電所の電圧制御装置は、負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、電力系統の電圧と発電機の有効電力に基づいて発電所全体効率を改善することができる主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、エコ運転制御装置は、発電機の有効電力、電力系統の電圧毎に最少無効電力となる主変圧器のタップ位置をデータとして記憶したデータ記憶装置を備え、エコ運転制御装置は、検出した電力系統電圧と有効電力に基づいてデータ記憶装置から無効電力が最少となるタップ位置を抽出し、この抽出したタップ位置に基づいて主変圧器にタップ指令を出力するようにしたものである。

また、この発明に係る発電所の電圧制御装置は、負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、発電機の無効電力に基づいて発電所全体効率を改善することができる主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、エコ運転制御装置は無効電力設定値を予め設定した設定手段を備え、エコ運転制御装置は、発電機の無効電力が無効電力設定値よりも大のときは主変圧器のタップ位置を下げ、０以下のときは主変圧器のタップ位置を上げるタップ指令を主変圧器に出力するようにしたものである。

この発明は負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、発電所全体効率を改善することができる主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、エコ運転制御装置は最小限の機器のパラメータをもとに高効率運転を可能とする主変圧器のタップ切換位置を演算してタップ位置を制御することで、運転効率を最大とする運転を可能とする発電所の電圧制御装置が得られる。

この発明の実施の形態１に係る発電所の電圧制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態２に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態３に係る発電所の電圧制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る発電所の電圧制御装置に使用されるデータ記憶装置のデータの一例を示す表図である。 この発明の実施の形態３に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態４に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態５に係る発電所の電圧制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態５に係る発電所の電圧制御装置の無効電力設定図である。 この発明の実施の形態６に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態７に係る発電所の電圧制御装置の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態８に係る発電所の電圧制御装置を示す構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る発電所の電圧制御装置を図１および図２に基づいて説明する。
図１において、発電機１０およびタービン１１からなる発電所と電力系統１は、主変圧器４を介して接続されている。また、発電機１０と主変圧器４との接続はＩＰＢ（Isolated Phase Bus＝相分離母線）で構成される。主変圧器４の高圧側はＯＬＴＣ（Ｏｎｌｏａｄ Ｔａｐ Ｃｈａｎｇｅｒ＝負荷時タップ切換器）付となっている。主変圧器４の高圧側には計器用変流器２、計器用変圧器３が接続され、計器用変流器２で検出された系統電流Ｉ_Ｓ、計器用変圧器３で検出された系統電圧Ｖ_Ｓはエコ運転制御装置１４に入力されている。発電機１０はタービン１１で駆動されており発電機有効出力を得て、主変圧器４を介して電力系統１に電力を供給する。

発電機１０は、励磁変圧器５とバスダクトもしくはケーブルにてサイリスタ８から発電機１０の回転子の界磁巻線９に界磁電流が供給されている。発電機主回路に接続された計器用変圧器６の２次側電圧が自動電圧制御器（ＡＶＲ）７に入力される。自動電圧制御器（ＡＶＲ）７は、エコ運転制御装置１４から出力された電圧指令に基づき、計器用変圧器６で計測された発電機１０の電圧との電圧偏差をなくすようにサイリスタ８の点弧角を制御し、発電機１０の回転子に供給される界磁電流を増減させる。エコ運転制御装置１４には、さらに計器用変圧器１２を介して発電機電圧Ｖ_Ｇおよび計器用変流器１３介して発電機電流Ｉ_Ｇがそれぞれ入力されている。

エコ運転制御装置１４は、電力系統１の電圧Ｖ_Ｓと発電機１０の電圧Ｖ_Ｇおよび発電機１０の有効電力Ｐ_Ｇに基づいて発電所全体効率を改善することができる主変圧器４のタップ位置を決めるようになっている。そのためエコ運転制御装置は、電力系統電圧Ｖ_Ｓと発電機電圧Ｖ_Ｇおよび発電機有効電力Ｐ_Ｇから発電機の無効電力Ｑ_Ｇが０付近となる主変圧器４のタップ位置を算出するタップ位置算出手段１４１と、この算出されたタップ位置に基づいて主変圧器４の負荷時タップ切換手段にタップ指令を出力するタップ指令手段１４２を備えている。
また、発電機１０と主変圧器４との間には遮断器１５が設けられ、分岐ＩＰＢを介して所内変圧器１６が接続されている。

この発明は、発電所の損失を系統電圧Ｖ_Ｓ、発電機出力毎に変化する発電機電圧Ｖ_Ｇを計算もしくは実測することにより求めて、発電所の運転効率を最大とする運転を可能とするものである。
まず、通常、発電機電圧Ｖ_Ｇは一定運転を実施しているが、発電機電圧Ｖ_Ｇの上げ下げ時の主要各機器の損失の増減は、以下の説明の通りとなる。

発電機１０の回転子銅損、鉄損は明確であるが、発電機１０の固定子銅損、主変圧器４、所内変圧器１６およびＩＰＢ（相分離母線）の主要な損失は、発電機１０の電流Ｉ_Ｇに大きく依存する。この発電機電流Ｉ_Ｇは次の式（１）となる。

但し、Ｐ_Ｇ：有効電力（ＭＷ）
Ｑ_Ｇ：無効電力（Ｍｖａｒ）
Ｖ_Ｇ：発電機電圧（ｐｕ＝パーユニット）
ＭＶＡ：ベース容量

ここで 発電機電圧変動率ε_Ｇは次の式（２）で表される。

但し、 Ｒ：変圧器抵抗（ｐｕ）
Ｘ：変圧器リアクタンス（ｐｕ）

ここで、Ｒ×Ｐ_Ｇ／１０＋Ｘ^２×Ｐ_Ｇ ^２／２００＝ｃ（定数）
Ｘ／１０−２×Ｘ×Ｐ×Ｒ＝ｂ（定数）
と置き、１／２００×Ｒ^２が極小のためＱ_Ｇ ^２項を無視すると、式（２）の発電機電圧変動率ε_Ｇは次の式（３）となる。
ε_Ｇ＝ｃ＋ｂＱ_Ｇ ・・・（３）

ここで 系統電圧をＶｓ（ｐｕ）とすると、次の式（４）となる。
Ｖｓ＝Ｖ_Ｇ（１−ε_Ｇ） ・・・（４）
式（３）を式（４）に導入して、定数ａ＝１−ｃとすると
Ｖ_Ｇ＝Ｖｓ／（ａ−ｂＱ_Ｇ）

タップ比を次式とすると

式（５）は次式（６）で表すことができる。

発電機１０の主回路電流Ｉ_Ｇは、式（１）によるが、発電所の電気品ロスは、電流による損失である銅損によるものが大半であるため、高効率で運転するには、無効電力Ｑ_Ｇを最少とすることが有効であることが分かる。また無効電力Ｑ_Ｇが０の場合、発電機回転子に供給される電流も小さくできることから回転子銅損も小さくすることができる。
よって式（６）の無効電力Ｑ_Ｇを０とする条件のタップ比（値）は、次の式（７）で表すことができる。

このタップ比（値）に近い主変圧器４のタップを選定もしくは制御することにより、
発電所損失を最少化できるため、発電所効率改善に寄与できる。

次に発電所の電圧制御装置の動作について図２のフロー図に基づいて説明する。
図２のステップＳＴ１は、主変圧器４の高圧側に設置された計器用変圧器３から系統電圧Ｖ_Ｓの信号を計測、発電機１０の主回路に接続された計器用変圧器１２から発電機電圧Ｖ_Ｇの信号を計測する。また、計器用変圧器１２からの電圧信号および計器用変流器１３からの電流信号により発電機の有効電力Ｐ_Ｇの信号をエコ運転制御装置１４で演算するか、図示しない外部の電力変換器からの有効電力信号をエコ運転制御装置１４に入力する。

次にステップＳＴ２は、計測した系統電圧Ｖ_Ｓと発電機電圧Ｖ_Ｇおよび有効電力Ｐ_Ｇからエコ運転制御装置１４は発電機１０の無効電力Ｑ_Ｇを０とする式（７）に基づいて演算したタップ比に従ったタップ位置を主変圧器４の最適タップ値Ｔａｐとして演算する。ステップＳＴ３はステップＳＴ２で演算した最適タップ値Ｔａｐに従い、主変圧器４のタップ位置を決定する。ステップＳＴ４は、エコ運転制御装置１４から主変圧器４にタップ値Ｔａｐを指令として、タップ値Ｔａｐの上げもしくは下げ信号を出力し、主変圧器４のタップ位置を制御して無効電力の最小値を得る。

以上のように実施の形態１の発明は、エコ運転制御装置１４が系統電圧Ｖ_Ｓおよび発電機電圧Ｖ_Ｇに従って発電所全体効率を改善することができる主変圧器４のタップ位置を算出し、この算出されたタップ位置に基づいて主変圧器４にタップ指令を出力するようにしているから、最小限の機器のパラメータを入力するだけで高効率運転を可能とする発電所の電圧制御装置を得ることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る発電所の電圧制御装置を図３に基づいて説明する。
実施の形態１では、無効電力Ｑ_Ｇを０とする式（７）にて演算したタップ比に従い、最適タップ値Ｔａｐとして一番近いタップ値を設定していたが、主変圧器４のタップは、ステップ上に変化するものであるため、無効電力Ｑ_Ｇは完全に０にできない。

実施の形態２の発明では、実施の形態１の発明と同様に主変圧器４のタップ位置を変化させた後、発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とするようにしたものである。
実施の形態２の電圧制御装置の動作について図３のフロー図に基づいて説明する。 図３において、ステップＳＴ１は、系統電圧Ｖ_Ｓと発電機電圧Ｖ_Ｇおよび有効電力Ｐ_Ｇの他にさらに無効電力Ｑ_Ｇを計測する。なお、無効電力Ｑ_Ｇの計測または検出は、図１に示す自動電圧制御器（ＡＶＲ）７もしくはエコ運転制御装置１４にて行う。このステップＳＴ１以外は、実施の形態１のステップＳＴ２からステップＳＴ４までと同じなので説明を省略する。

図３のステップＳＴ５は、計測された無効電力Ｑ_Ｇに基づいて無効電力Ｑ_Ｇ（Ｍｖａｒ）が０となるような指令をエコ運転制御装置１４から自動電圧制御器（ＡＶＲ）７に出力し、サイリスタ８の点弧角を制御して発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とする。
このように最適タップ値Ｔａｐによって無効電力Ｑ_Ｇが０近辺で制御されたものに対し、さらに自動電圧制御器（ＡＶＲ）７によって発電機電圧を調整して無効電力Ｑ_Ｇを０となるよう制御することで、実施の形態１より更に発電所の高効率運転を可能とすることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る発電所の電圧制御装置を図４から図６に基づいて説明する。
実施の形態１、２では、主変圧器４のタップ値を変更することに伴う主変圧器のインピーダンスの補正は実施していなかったため、タップ位置変更に伴う最適タップ値に差が発生する可能性がある。実施の形態３の発明は、実施の形態１、２より更に高効率運転をめざすものである。

図４は実施の形態３の発電所の電圧制御装置の構成図を示し、エコ運転制御装置１４は、発電機の有効電力Ｐ_Ｇ、発電機の電圧Ｖ_Ｇ、電力系統の電圧Ｖｓ毎に最少無効電力Ｑ_Ｇとなる主変圧器のタップ位置をデータとして記憶したデータ記憶手段１４３を備えている。その他の構成は実施の形態１の図１と同じであるので、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
エコ運転制御装置１４のデータ記憶手段１４３は、図５の表図に示すように、発電機１０の有効電力Ｐ_Ｇ１、・・・、発電機電圧Ｖ_Ｇ１、・・・、系統電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２、・・・毎に式（５）に使った定数ａ、無効電力Ｑ_Ｇを算出し、それに対応したタップＴａｐ位置Ｔａｐ１１、Ｔａｐ１２、・・・、Ｔａｐ２１、Ｔａｐ２２、・・・をデータとして記憶している。

実施の形態３の電圧制御装置の動作について図６のフロー図に基づいて説明する。 図６において、ステップＳＴ１は、図４の主変圧器４の高圧側設置された計器用変圧器３から系統電圧Ｖ_Ｓの信号を計測、発電機主回路に接続された計器用変圧器１２から発電機電圧Ｖ_Ｇの信号を計測する。また、計器用変圧器１２からの電圧信号および計器用変流器１３からの電流信号により発電機の有効電力Ｐ_Ｇの信号をエコ運転制御装置１４で演算するか、図示しない外部の電力変換器からの有効電力信号をエコ運転制御装置１４に入力する。

ステップＳＴ２は、予め演算しておいた図５の表図から、計測した有効電力Ｐ_Ｇ、発電機電圧Ｖ_Ｇ、系統電圧Ｖ_Ｓに合致する最少無効電力Ｑ_Ｇを求める。ステップＳＴ３は、最少無効電力Ｑ_Ｇに対応した最適なタップ値Ｔａｐ（Ｔａｐ位置）を図５の表図から抽出する。ステップＳＴ４は、エコ運転制御装置１４から主変圧器４にタップ値Ｔａｐを指令として、タップ値Ｔａｐの上げもしくは下げ信号を出力し、主変圧器４のＯＬＴＣのタップ位置を制御して無効電力Ｑ_Ｇの最小値を得る。
なお、発電機１０を定格電圧運転で運転している場合は発電機電圧Ｖ_Ｇの信号を計測する必要がないため、図５の表図における発電機電圧Ｖ_Ｇの欄および図６のステップＳＴ１における発電機電圧Ｖ_Ｇの計測は省略してもよい。

以上のように実施の形態３の発明は、エコ運転制御装置１４に、発電機の有効電力Ｐ_Ｇ、電力系統の電圧Ｖｓ毎に最少無効電力Ｑ_Ｇとなる主変圧器のタップ位置をデータとして記憶したデータ記憶手段１４３を備え、検出した電力系統電圧Ｖ_Ｓと有効電力Ｐ_Ｇに基づいてデータ記憶装置１４３から無効電力Ｑ_Ｇが最少となるタップ位置を抽出し、この抽出したタップ位置に基づいて主変圧器４にタップ指令を出力するようにしたから、更に発電所の高効率運転を可能とすることができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る発電所の電圧制御装置を図７に基づいて説明する。
実施の形態３では、無効電力Ｑ_Ｇを０とする式（７）にて演算したタップ比に従い、最適タップ値Ｔａｐとして一番近いタップ値をデータとして設定して記憶していたが、タップは、ステップ上に変化するものであるため、無効電力Ｑ_Ｇは完全に０にできない。

実施の形態４の発明では、実施の形態３の発明と同様に主変圧器４のタップ位置を変化させた後、発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とするようにしたものである。
実施の形態４の電圧制御装置の動作について図７のフロー図に基づいて説明する。 図７において、ステップＳＴ１は、系統電圧Ｖ_Ｓと発電機電圧Ｖ_Ｇおよび有効電力Ｐ_Ｇの他にさらに無効電力Ｑ_Ｇを計測する。なお、無効電力Ｑ_Ｇの計測または検出は、図４に示す自動電圧制御器（ＡＶＲ）７もしくはエコ運転制御装置１４にて行う。このステップＳＴ１以外は、図６に示す実施の形態３のステップＳＴ２からステップＳＴ４までと同じなので説明を省略する。

図７のステップＳＴ５は、無効電力Ｑ_Ｇ（Ｍｖａｒ）の０指令をエコ運転制御装置１４から自動電圧制御器（ＡＶＲ）７に出力し、サイリスタ８の点弧角を制御して発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とする。
このように最適タップ値Ｔａｐによって無効電力Ｑ_Ｇが０近辺で制御されたものに対し、さらに自動電圧制御器（ＡＶＲ）７によって発電機電圧を調整して無効電力Ｑ_Ｇを０となるよう制御することで、実施の形態３より更に発電所の高効率運転を可能とすることができる。

実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る発電所の電圧制御装置を図８から図１０に基づいて説明する。
実施の形態１〜４では、系統電圧Ｖ_Ｓおよび有効電力Ｐ_Ｇなどによって無効電力Ｑ_Ｇが最少となるようなタップ値を演算する方法にて、高効率運転となるような主変圧器４のタップ位置を決定するものであったが、実施の形態５の発明では、予め無効電力Ｑ_Ｇの設定値を設定して計測した無効電力Ｑ_Ｇがこの設定値以下になるようにして高効率運転を可能とするものである。

図８は実施の形態５の発電所の電圧制御装置の構成図を示し、エコ運転制御装置１４は、図１０に記載の発電機出力可能曲線の上に予め無効電力Ｑ_Ｇの設定値Ｑ_Ｇsetを設定する設定手段１４４を備えている。その他の構成は実施の形態１の図１と同じであるので、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
この無効電力設定値Ｑ_Ｇsetは、系統電圧が変動した場合に発電機電圧Ｖ_Ｇが±５％もしくは設定した電圧運転可能な範囲になるような値に設定する。

実施の形態５の電圧制御装置の動作について図９のフロー図に基づいて説明する。 図９において、ステップＳＴ１は計器用変圧器１２からの発電機電圧Ｖ_Ｇおよび計器用変流器１３からの発電機電流Ｉ_Ｇに基づいてエコ運転制御装置１４が無効電力Ｑ_Ｇを演算する。なお、無効電力Ｑ_Ｇの演算または計測は、実施の形態２、４で説明したように自動電圧制御器（ＡＶＲ）７で行ってエコ運転制御装置１４に入力するようにしてもよい。ステップＳＴ２は、計測した無効電力Ｑ_Ｇが無効電力設定値Ｑ_Ｇsetよりも大きいか小さいかを判定し、無効電力Ｑ_Ｇが無効電力設定値Ｑ_Ｇsetよりも大きい場合（Ｙ）は、ステップＳＴ３に進んで主変圧器４のタップを下げる。こうすることで図１０に記載の発電機出力可能曲線の上の運転点が下に下がる。

ステップＳＴ４は、計測演算した無効電力Ｑ_Ｇが０よりも大きいか小さいかを判定し、無効電力Ｑ_Ｇが０よりも小さい場合（Ｙ）は、進相運転となり、安定度が減少するので、主変圧器４のタップを上げて進相運転とならないようにタップを制御する。
実施の形態５の発明は、エコ運転制御装置１４が、発電機の無効電力Ｑ_Ｇが予め決めた無効電力設定値Ｑ_Ｇsetよりも大のときは主変圧器４のタップ位置を下げ、０以下のときは主変圧器４のタップ位置を上げるタップ指令を主変圧器４に出力するようにしたので、複雑な計算の必要がなく、無効電力の制御をフィードバック制御することで発電所の高効率運転が可能となる。

実施の形態６.
次に、この発明の実施の形態６に係る発電所の電圧制御装置を図１１に基づいて説明する。
実施の形態５では、無効電力Ｑ_Ｇが無効電力設定値Ｑ_Ｇset以下となるように主変圧器４のタップ制御をおこなったが、無効電力Ｑ_Ｇは完全に０にできない。実施の形態６の発明は、実施の形態５の発明と同様に、無効電力Ｑ_Ｇが無効電力設定値Ｑ_Ｇset以下になるように主変圧器４のタップ値を制御すると共に、発電機電圧Ｖ_Ｇが±５％の範囲内で常に無効電力Ｑ_Ｇが０となるように自動電圧制御器（ＡＶＲ）７もしくはエコ運転制御装置１４にて無効電力Ｑ_Ｇを検出し、発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とするようにしたものである。

実施の形態６の電圧制御装置の動作について図１１のフロー図に基づいて説明する。 図１１において、ステップＳＴ１からステップＳＴ５は、実施の形態５の図９のステップＳＴ１からステップＳＴ５と同じなので説明は省略する。
図１１のステップＳＴ６は、ステップＳＴ２において、計測した無効電力Ｑ_Ｇが無効電力設定値Ｑ_Ｇsetよりも大きいか小さいかを判定し、無効電力Ｑ_Ｇが無効電力設定値Ｑ_Ｇsetよりも小さい場合（Ｎ）は、エコ運転制御装置１４から自動電圧制御器（ＡＶＲ）７に無効電力Ｑ_Ｇが０となるような指令を出力する。自動電圧制御器（ＡＶＲ）７はサイリスタ８の点弧角を制御して発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とする。

このようにタップ値Ｔａｐによって無効電力Ｑ_Ｇが０近辺で制御されたものに対し、さらに自動電圧制御器（ＡＶＲ）７によって発電機電圧を調整して無効電力Ｑ_Ｇを０となるよう制御することで、実施の形態５より更に発電所の高効率運転を可能とすることができる。

実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７に係る発電所の電圧制御装置を図１２に基づいて説明する。
実施の形態２、４、６では、自動電圧制御器（ＡＶＲ）７により発電機１０の電圧を調整することによって無効電力Ｑ_Ｇの０制御を実現させていたが、発電機１０の電圧が大きく変動した場合、所内負荷の効率悪化や系統への安定度低下等の悪影響を及ぼすこともある。

実施の形態７の発明は、エコ運転制御装置１４に電圧リミッタを設け、発電機１０の電圧を制御する場合に発電機電圧Ｖ_Ｇが電圧リミッタで設定した値（電圧変動範囲）に限定されるようにしたものである。
実施の形態７の電圧制御装置の動作について図１２のフロー図に基づいて説明する。 図１２において、ステップＳＴ１からステップＳＴ４までは実施の形態２の図３に示すステップＳＴ１からステップＳＴ４までと同じであるので説明を省略する。

図１２のステップＳＴ５は、発電機１０の電圧Ｖ_Ｇが設定した電圧リミッタの電圧変動範囲内であるか判断し、範囲内の場合（Ｙ）はステップＳＴ６に進んで、エコ運転制御装置１４から自動電圧制御器（ＡＶＲ）７に無効電力Ｑ_Ｇが０となるような指令を出力する。自動電圧制御器（ＡＶＲ）７は、指令に基づいてサイリスタ８の点弧角を制御して発電機１０の界磁電流を調節することによって無効電力Ｑ_Ｇを０とする。
ステップＳＴ５において、発電機１０の電圧Ｖ_Ｇが電圧リミッタの電圧変動範囲外の場合（Ｎ）はステップＳＴ５に戻る。
このようにすることで実施の形態２、４、６より更に高効率運転を可能とすることができる。

実施の形態８．
次に、この発明の実施の形態８に係る発電所の電圧制御装置を図１３に基づいて説明する。
実施の形態１〜７ではサイリスタ励磁方式による説明を実施したが、図１３に示す通り、ブラシレス励磁方式でも同様の効果が得られる。実施の形態８により、この発明の適用範囲を拡大させることができる。

以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、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。

１：電力系統、 ２：計器用変流器、 ３：計器用変圧器、 ４：主変圧器、
５：励磁変圧器、 ６：計器用変圧器、 ７：自動電圧制御器（ＡＶＲ）、
８：サイリスタ、 ９：界磁巻線、 １０：発電機、１１：タービン、
１２：計器用変圧器、 １３：計器用変流器、 １４：エコ運転制御装置、
１５：遮断器、 １６：所内変圧器、 １４１：タップ位置算出手段、
１４２：タップ指令手段、 １４３：データ記憶手段、 １４４：Ｑ_Ｇset設定手段

Claims (6)

1. 負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、前記電力系統の電圧と前記発電機の電圧および前記発電機の有効電力に基づいて発電所全体効率を改善することができる前記主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、前記エコ運転制御装置は、前記電力系統の電圧と前記発電機の電圧および前記発電機の有効電力から前記発電機の無効電力が０付近となる前記主変圧器のタップ位置を算出する算出手段と、この算出されたタップ位置に基づいて前記主変圧器の負荷時タップ切換手段にタップ指令を出力する指令手段を備えることを特徴とした発電所の電圧制御装置。
2. 負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、前記電力系統の電圧と前記発電機の有効電力に基づいて発電所全体効率を改善することができる前記主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、前記エコ運転制御装置は、前記発電機の有効電力、前記電力系統の電圧毎に最少無効電力となる前記主変圧器のタップ位置をデータとして記憶したデータ記憶手段を備え、前記エコ運転制御装置は、検出した電力系統電圧と前記有効電力に基づいて前記データ記憶手段から無効電力が最少となるタップ位置を抽出し、この抽出したタップ位置に基づいて前記主変圧器にタップ指令を出力するようにした発電所の電圧制御装置。
3. 負荷時タップ切換手段を有する主変圧器を介して発電機が電力系統に接続された発電所において、前記発電機の無効電力に基づいて発電所全体効率を改善することができる前記主変圧器のタップ位置を決めるエコ運転制御装置を設け、前記エコ運転制御装置は無効電力設定値を予め設定した設定手段を備え、前記エコ運転制御装置は、前記発電機の無効電力が前記無効電力設定値よりも大のときは前記主変圧器のタップ位置を下げ、０以下のときは前記主変圧器のタップ位置を上げるタップ指令を前記主変圧器に出力するようにした発電所の電圧制御装置。
4. 前記発電機の回転子に供給される界磁電流を制御して前記発電機の電圧を制御する自動電圧制御器を設け、前記エコ運転制御装置は前記自動電圧制御器に発電機の無効電力を０とする指令を出力するようにした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電所の電圧制御装置。
5. 前記エコ運転制御装置は、前記発電機の電圧を所定の電圧変動範囲内に制限する電圧リミッタを備え、前記発電機の電圧が前記電圧リミッタで設定された電圧変動範囲内の時に、前記自動電圧制御器は発電機の回転子に供給される界磁電流を制御して発電機の無効電力が０となるようにした請求項４に記載の発電所の電圧制御装置。
6. 前記発電機は、ブラシレス発電機とした請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発電所の電圧制御装置。

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