JPH01122326A - 脱調予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統の脱調を予測する脱調予測方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

第３図（ａ）は電力系統に系統事故が発生し、前記事故
解除後に電力系統に動揺が生じた時、電力系統の動揺が
安定動揺か又は脱調に至るかを検出する従来の脱調予測
方法を説明するための電力系統の模擬系統図であシ、図
において、１ａはａ端の電源、１ｂはｂ端の電源、２は
電源１ａ、Ｉｂ間の電力系統としての送１１　ＰＪ％　
３　ａ　ｅ　３　ｂは電源１ａ＋１ｂの母線、４ａｅ４
ｂは保護継電器６ａ−６ｂ（以下リレーと称す）へ電流
を導入する変成器、５ａ。

５ｂは母線３ａ、３ｂからリレー６ａ、６ｂへ電圧をａ
−Ｖｂ 導入する変成器、Ｐは脱調中心点、電流工は　２．２は
送電線インピーダンスである。

第４図は従来の脱調予測方法を実行するリレー６ａの構
成を示したもので、図において、７は入力の電圧信号及
び電流信号をディジタルサンプリングによって取込んだ
信号から有効電力及び無効電力を演算してＰＱ（有効電
力対無効電力）座標点を出力する第１演算部、８は前記
ＰＱ座標点から弦を作成する第２演算部、９は前記ＰＱ
座標点から弦の方向変化を判定し脱調出力を出力する論
理部である。なお、リレー６ｂは上記リレー６ａと同一
構成であるので図示を省略する。

次に動作について説明する。まず、電力系統に事故が発
生し、事故解除後系統電源１ａ、Ｉｂの電圧※８．※ｂ
　（＝Ｖａ　ｅ−ｊ’　）間の相差角θに対して、ａ端
の電気量Ｖ＠＊１１よシ求まる電力は命＝ｐ、＋ｊＱ、
＝Ｖ、・工、であシ、その時の有効電力Ｐ１と無効電力
Ｑａは第５図に示すように、有効電力Ｐａは相差角θが
９０°において最大値となり、無効電力Ｑａは相差角θ
が１８００において最大値となる。

また、有効電力Ｐ８及び無効電力Ｑ１は次のようにして
求められる。送電線のインピーダンスをｚ＝ｚｅｊψ中
ｊＺ（ψ中９００）とすれば、電流Ｉ　ａ　＝　（八−
ｖｂ）／Ｚ＝Ｖ、（１−ｅ−”）／　Ｚよシ、Ｗ＝Ｖａ
・Ｉａ＝（ＶＢ”／Ｚ）　（―θ＋ｊ（１−ｏａｓθ）
　）＝ＰＢ　＋ｊＱａとなる。

第６図は横軸を有効電力Ｐい縦軸を無効電力Ｑａあシ、
図中のＡ点が相差角θ＝９０°を示し、有効電力Ｐ１と
無効電力Ｑ、は等しくなる。

一般に電力系統では、その同期化力の大小も関係するが
、相差角θが９００以上開くと脱調したとこのように電
力系統の脱調を判定するためには、電源端の電圧、電流
よシ有効電力Ｐ１無効電力Ｑを求め、そのＰＱ軌跡が脱
調移行臨界相差角θ＝９０’の点を判定すれば良いこと
になる。

第７図はＰＱ軌跡１００が相差角９０°点となったこと
を判定する説明図であシ、第７図において、Ｘｏ・・・
Ｘｎ−□、Ｘｎは各サンプリング時刻ｔ。・・・ｔｎ−
０，ｔｎにおける有効電力Ｐと無効電力Ｑの値のＰＱ座
標点を示し、ｙ、ｙ　　は各々座標点Ｘ、Ｘ　　と座ｎ
　　　ｎ−１ｎ　　　　ｎ−１ 標点Ｘｎ−０．Ｘｎ−□−□とを結ぶ直線、即ち弦を示
す。

ＰＱ座標平面上では、弦ｙｎ”ｎ−１の方向は第１象限
内を示すが、第８図に示すように弦の方向を判別する座
標軸を、ＰＱ座標軸に対して時計回シにδ度回転させた
時のＥＦ座標軸における弦方向の成分は、 ΔＥｎ＝ΔＰｎＣｘｓδ−ΔＱｎｄｎ’ΔＦ　＝ΔＰｔ
ｍδ＋ΔＱ　ｎｃ！ｍａｎ　　　　　　　ｎ となシ、象限方向を判別すると ΔＥｎ）０１ΔＦｎ〉０のとき第１象限ΔＥｎく０．Δ
Ｆｎ〉０のとき第２象限ΔＥｎく０．ΔＦｎく０のとき
第３象限ΔＥｎ）０１ΔＦｎ〈０のとき第４象限となる
ので、弦方向が第１象限から第２象限へ変化した時に相
差角９０°で判定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の脱調予測方法は以上のように行われているので、
弦方向を判別する座標軸を時計まわシに回転させること
によって、電力系統におけるインピーダンスの中心点即
ち脱調中心点Ｐにおいては、脱調時の電圧及び電流は同
位相となシ、これを基準としてリレー設置点がどちらの
電源側に設置されるかによりて電圧に対して電流の位相
が第３図伽）に示すように進み遅れの関係となり、これ
をＰＱ座標軸系で表現すると、第３図（ｅ）に示すよう
にＰ軸を対象とした軌跡となるためＮ　Ｐ　Ｑ軌跡がＰ
軸よシ下方に存在する場合、前記のように座標軸を時計
方向に回転させであるので、弦の方向の変化が検出され
た時は、既に相差角９０’を越えており、脱調の予測が
遅れてしまうという問題点があった０ この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、リレー設置点が脱調中心点に対してどちらの
電源側に設置されるかに係らず、脱調を速やかに相差角
９００で検出し、適確に脱調が予測できる脱調予測方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る脱調予測方法は、サンプリングによって
取込んだ電力系統の電圧信号及び電流信号の瞬時値から
各サンプリング時刻における有効電力と無効電力を演算
するとともにＰＱ座標点を第１演算部で演算し、この演
算されたＰＱ座標点の間を結ぶ弦を演算するとともに前
記無効電力を絶対値とした軌跡にて該弦の方向を第２演
算部で判別し、前記弦の方向と象限方向の変化とを論理
部で判定して前記電力系統の脱調出力を送出するようＫ
したものである。

〔作　用〕

この発明における脱調予測方法は、′無効電力Ｑの値を
絶対値とした軌跡にて弦方向の判別を行うことにより、
ＰＱ軌跡が脱調中心点に係わらず同一化され、相差角９
００で脱調を速やかに予測する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。前記
第７図と同一の部分に同一の符号を付した第１図におい
て、２００は横軸を有効電力Ｐ、縦軸を無効電力Ｑとし
た時の電源端のＰＱ軌跡であり　、Ｘｏ−Ｘｎ−□、Ｘ
ｎは各時刻ｔｇ　”’　ｔｎ−１１ｔｎにおける有効電
力Ｐと無効電力Ｑの値のＰＱ座標点を示し、ｘｎ（ｐｎ
、ＩＱｎｌ）、Ｘｎ−□（Ｐｎ−□、ＩＱｎ−□１）、
Ｘｎ−ｍ（Ｐ、。’　”ｎ−ｍ”　”ｎ−ｍ−ｔ（Ｐｎ
−ｍ−１”Ｑｎ−ｍ−１”である。ｙ　、ｙ　　は各々
座標点ＸｎｌＸｎ−０と座標点ｎ　　　　ｎ−１ Ｘｎ−□、Ｘｎ−ｍ−１とを結ぶ直線、即ち弦を表す。

また２０１は脱調の中心点が、リレーに対してＰＱ軌跡
２００とは反対側に存在する時の相手電源端のＰＱ軌跡
であり、ＰＱ軌跡２０１において、無効電力Ｑの値の絶
対値をとった軌跡は、ＰＱ軌跡２００と同様となる。こ
の発明では無効電力Ｑの値の絶対値とした軌跡にて、座
標軸Ｅ、Ｆで弦の方向を判別する。

なお、第１図の場合、ＰＱ軌跡２００において座標点Ｘ
は相差角θ＝９０°の点で、弦ｙｎ−１，ｙｎは各々、
座標軸Ｅ、Ｆに対して、第１象限及び第２象限を示して
いる。又ＰＱ軌跡２０１において座標点Ｘは同様に相差
角θ＝９００の点で、弦ｙｎ＋ｙｎ−０は双方とも座標
軸Ｅ、Ｆに対して第４象限を示している。

次に動作について説明する。まず、第１演算部７は変成
器４ａ＊５ａよシデイジタルサンプリングして入力され
る電気量Ｖ、Ｉよシ、サンプリング時刻ｔにおける有効
電力と無効電力を演算し、無動電力は絶対値としてＰＱ
座標点Ｘｎを求め出力する。

続いて、第２演算部８は座標点Ｘｎ、Ｘｎ−□からｙｎ
＝Ｘ　−Ｘ　　　を演算し、座標軸Ｅ、Ｆにて象限判ｎ
　　　　　ｎ−ｍ 別を行う。即ち、第２図のように弦ｙｎの座標軸ＰＱに
対する成分を算出する。

Δｐ　　＝ｐ　　−ｐ　　　　　　　　　　　　　　・
・・・・・・・・（１）ｎ　　　　　　ｎ　　　　　　
ｎ−ｍ ΔＱｎ＝　ｌ　Ｑｎｌ　−Ｉ　Ｑ、ｍ＋　　　　　　・
・・・・・・・・（２）（１）　、　（２）式の成分よ
シ、従来通シ座標軸Ｅ、Ｆにおける成分を算出する。

ΔＥｎ＝ΔＰｎａ！ｌδ−ΔＱｎｔｈＪ　　　　・・・
・・・・・・（３）ΔＦｎ＝ΔＰｎ蜘δ＋ΔＱｎＣｒｌ
ｓδ　　　　・・・・・・・・・（４）（３１、（４）
式の成分〔ΔＥｎ、ΔＦｎ〕を用い、以下の判別式によ
って象限を判別する。

ΔＥｎ＞０．ΔＦｎ≧０．Ｑｎ≧Ｏのとき第１象限ΔＥ
ｎ≦０．ΔＦｎ〉０．Ｑｎ≧０のとき第２象限ΔＥｎ（
（ｌΔＦｎ≦ｏｔＱｎ≧０のとき第３象限ΔＥｎ≧０．
ΔＦｎく０．Ｑｎ≧０のとき第４象限ΔＥｎ＞Ｏ，ΔＦ
ｎ≧０．Ｑｎ＜０のとき第４象限ΔＥｎ≦０．ΔＦｎ〉
０．Ｑｎく０のとき第３象限ΔＥｎく０．ΔＦｎ≦０．
Ｑｎ＜０のとき第２象限ΔＥｎ≧０．ΔＦｎ＜０．Ｑｎ
＜Ｏのとき第１象限とする。

同様に弦ｙｎ−１＝Ｘｎ−□−Ｘｎ−ｍ−１を演算し方
向を判別する。

次に論理部９は弦ｙｎ−０，ｙｎの象限変化を検出し、
脱調検出を出力する。

第１図の例では、ＰＱ軌跡２０１における弦ｙｎ−１゜
ｙｎは、ＰＱ軌跡２００における座標軸Ｅ、Ｆの成分と
等しくなる。ただし、象限は第４象限と第３象限を示し
、論理部９は第４象限から第３象限への変化を検出する
ことによシ、相差角が９００になりたことを判別する。

なお、上記実施例では無効電力Ｑの値を絶対値とした軌
跡にて弦方向を判別したが、次のように、無効電力Ｑの
符号に応じて弦方向を判別する座標軸の回転角を変えれ
ば良い。即ち、 Ｑ≧０のとき ΔＥｎ＝ΔＰｎｃｃｍＪ−ΔＱｎｍδ ΔＦｎ冨ΔＰｎ画δ＋ΔＱｎ（２）δ Ｑ＜Ｏのとき ΔＥｎ＝ΔＰｎｃｘｓ　（−δ）−ΔＱｎｓｉｎ（−δ
）ΔＦｎ＝ΔＰｎｓａ（−δ）＋ΔＱｎｍｑ（−Ｊ）〔
発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、無効電力Ｑの値を絶
対値とした軌跡にて弦方向を判別するように構成したの
で、脱調の中心点がリレーに対して、どちら側に存在す
るかにかかわらず早期に精度の高い脱調予測が可能であ
シ、また従来方式に対するソフトウェアの改造も容易に
でき、かつ安価である等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による相差角９０゜検出の
説明図、第２図は無効電力Ｑの値を絶対値としたときの
弦ｙｎの説明用成分図、第３図は一般の電力系統の模擬
系統図、第４図は一般的脱調子測方法を実行するリレー
の基本的構成図、第５図は第３図の電源端における相差
角に対する有効電力および無効電力図、第６図は第３図
の電源端における有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ＆の軌跡図
、第７図は従来方式における相差角９００検出の説明図
、第８図は座標軸Ｅ、Ｆに対する弦ｙｎの説明用成分図
である。 ７は第１演算部、８は第２演算部、９は論理部、２００
．２０１はＰＱ軌跡、Ｘｏ・・・Ｘｎ−１，ＸｎＦｉＰ
Ｑ座標点、ｙｎ−１・ｙｎは弦。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタルサンプリングによって取込んだ電力系統の電
   圧信号と電流信号の瞬時値に基づいて、各サンプリング
   時刻における有効電力と無効電力からＰＱ座標点を第１
   演算部で演算し、前記ＰＱ座標点の間を結ぶ弦を演算す
   るとともに前記無効電力を絶対値とした軌跡で該弦の方
   向を第２演算部で判別し、前記弦の方向と象限方向の変
   化とを論理部で判定し該論理部から前記電力系統の脱調
   出力を送出することを特徴とする脱調子測方法。