JPH01157231A - 電力系統の試送電発電システム - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電力系統の試送電発電運転システムに関するも
のである。

（従来の技術） 従来の試送電発電運転システムを構成する発電所は発電
専用水力発電所かもしくは揚水発電所によって構成され
ており、特に最初に電力系統（送電線）の試充電を行う
試送電発電所は大容量の揚水発電所により構成するのが
、普通であり、これらの水車もしくはポンプ水車は一定
回転速度のものが採用されていた。

この試送電発電所は電力系統を試充電し、電力系統が健
全であることを確認した後、停止せずに自動的に発電運
転し、電力系統に電力を供給する責務を持たされること
が多くなった。

これら水力発電所群を電源とする試送電発電運転システ
ムでは電力系統及び負荷に対する電源容量が小さく、火
力及び原子力発電所が運転している通常の電力系統で復
旧可能な軽微な送電線事故や負荷の急変に対して不安定
であり、場合によってはシステムダウンしてしまう欠点
があった。

また、水車もしくはポンプ水車は試充電時は無負荷であ
るため、ガバナは無負荷モードになっている。

ところが試充電後連続して試送電発電運転し、徐々に負
荷をとる場合、ガバナが無負荷モードのままの状態で負
荷をとるためガバナ系が不安定になり、近接の発電所も
しくは発電所内の水車発電システム間で電力の授受が行
われる可能性があり。

負荷を調整する機能をもつガイドベーンやそれを駆動す
るサーボ機構が不必要な動作をすることになり好ましく
ない。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来の試送電発電運転システムにおいては
１通常の電力系統では復旧可能な軽微な送電線の事故や
負荷の急変に対しての安定性が悪いという問題点があっ
た。

そこで、本発明では、通常の電力系統で復旧可能な軽微
な送電線事故や負荷の急変が発生しても安定な電源とし
て運転できる可変速運転システムを提供することを目的
としている。

【発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、一定回転速度
の水車（もしくはポンプ水車）によって構成される試送
電発電所の替わりに、一部もしくは全号機を可変速発電
システムによって試送電発電運転システムを構成してい
ることを特徴としている。

（作　用） 上述の試送電発電運転システムでは、その試送電発電所
に可変速水車発電システムを使用しており、この可変速
水車発電システムの制御装置においては、出力制御がガ
イドベーン開度制御によって行なわれ、また速度制御は
可変周波数電源からの励磁電力制御によって行なわれる
。すなわちガイドベーン開度制御によって水車出力を制
御することは、水路系の影響を受けるため高速な制御が
難しいことから、制御対象として比較的簡単な制御対象
である出力を制御し、制御が難しくまた制御範囲に制限
のある速度制御を制御遅れの小さい可変周波数電源を介
した励磁電力制御によって行なうことにより、安定でし
かも高速な制御が実現されることになる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明する
。

第１図は本発明による試送電発電運転システムを構成す
る可変速水車発電システムの構成例を示す。第１図にお
いて、ガイドベーンＩＡを備えた水車１と、この水車１
に直結された誘導発電機２と、この誘導発電機２の二次
巻線に励磁電力を印加する可変周波数電源３とから構成
される可変速水車発電システムに対して、その速度と出
力を制御するための制御装置は次のものから構成してい
る。すなわち出力要求Ｐ、に応じたガイドベーン開度指
令ＡＲを出力する出力制御部５と、この出力制御部５か
らのガイドベーン開度指令ＡＲに応じた開度となるよう
にガイドベーン開度Ａを制御するガイドベーン制御装置
４と、上記出力要求Ｐ０　と静落差Ｈ８Ｔとに基づいて
最適速度を求め速度指令ＮＲを出力する関数発生部７と
、この関数発生部７からの速度指令ＮＲに応じた速度と
なるように、上記可変周波数電源３へ出力指令ＥＲを出
力する速度制御部６とを備えて構成するようにしている
。

ここで、出力制御部５は図示しない出力検出器により検
出された発電機出力Ｐと、出力要求ｐＨとの偏差を検出
する加減器５１と、比例積分制御器５２とから構成し、
また速度制御部６は図示しない速度検出器により検出さ
れた速度Ｎと、上述の速度指令Ｎ代との偏差ΔＮを検出
する加減器６１と。

比例制御器６２とから構成している。

次に、かかる如く構成した可変速水車発電システムの制
御装置の作用について述べる。

いま、出力制御部５の比例積分制御器５２の伝達関数を
に、＋１／ＴＰＳ、ガイドベーン制御器Ｗ４の伝達関数
を１　／　１　＋　ＴｖＳ　　とすると、出力要求Ｐｕ
ｔ出力Ｐから水車出力Ｐ、までの伝達関数ＧＰ（Ｓ）は
０式にて表わされる。但し、Ｔｖ（Ｔｗである。

関数発生部７の入出力特性を運転点近傍で線形近似して
、関数発生部７の伝達関数をに２とする。

比例制御器６２の比例ゲインをＫＮ、可変周波数電源３
の伝達関数を１　／　ｌ　＋　ＴｃＳ　＝誘導発電機２
の励磁電力から出力までの伝達関数を　１　／　１　＋
　ＴａＳとすると、ＮＲ，Ｎから出力Ｐまでの伝達関数
ＧＮ（Ｓ）は０式にて表わされる。但し、Ｔ（３，Ｔ（
（Ｔｖである。

水車ｌと誘導発電機２の慣性時定数をＴとすると、以上
より全体の制御系は第２図（ａ）のように表わされる。

第２図（ａ）より、速度制御系と出力制御系が干渉する
要因であり、かっＴという大きい時定数を持つループΔ
Ｎ−４Ｐ−＋Ｐ■→Ｎが存在することがわかる。そして
、このループの一巡伝達関数はＫＮ／ＴＳであるので、
ＫＮを大きくすることにより時定数の小さい積分とする
ことができる。従って、出力制御Ｇｐ（Ｓ）に比べて十
分速い応答をするループとなり、速度Ｎ、出力ＰはＰ。

の変化に対して■、に）式のように夫々表わされる。

Ｐ”Ｐｓ　　　Ｐｓｇ＝Ｐｓ　　’ｒｓ−ＮＰ ”””　１＋Ｇｐ（Ｓ）　Ｐ’ 上述の０式より、Ｎは時定数Ｔ　／　Ｋ　Ｎの小さな遅
れでＰｏ　に追従することが明らかであり、また（イ）
式よりＰは従来の定速水車発電システムの応答（第１項
）に、速度Ｎを加減速する電力（第２項）が追加される
ことがわかる。これにより、先に示した第・ｌの運転点
から第２の運転点への変化は第２図（ｂ）のようになる
。なお１以上では静落差が一定として説明したが、静落
差の変化は出力要求変化に比べて著しく緩やかであるの
で、静落差が変化しても全く同様である。

上述したように、本実施例構成の可変速水車発電システ
ムの制御装置においては、出力制御がガイドベーン開度
制御によって行なわれ、また速度制御が可変周波数置［
３からの励磁電力制御によって行なわれ、出力要求Ｐ０
　に追従して速度Ｎと出力Ｐが速やかに変化するので、
軽微な送電線の事故や負荷の急変に対する安定性がよく
、かつ。

従来システムのガバナ系よりも小さな遅れで負荷の急変
に連路することから、近接発電所間の電力の授受を無く
す効果が得られることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、試送電発電運転
システムにおいて、軽微で復旧可能な送電線事故や負荷
の急変に対してもシステムダウンすることなく安定に運
転するシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御装置を適用した可変速水車発
電システムの一実施例を示す構成図、第２図（ａ）は同
実施例における制御系全体の特性を示すブロック図、第
２図（ｂ）は同実施例における応答特性を示す図である
。 １・・・水車、　　　　　　　　ＩＡ・・・ガイドベー
ン。 ２・・・誘導発電機、　　　　　３・・・可変周波数電
源、４・・・ガイドベーン制御装置、５・・・出力制御
部、５１・・・加減器、　　　　　　　５２・・・比例
積分制御器、６・・・速度制御部、６１・・・加減器、
６２・・・比例制御器、　　　　　　７・・・関数発生
部。 ８１・・・加減器、　　　　　　　８２・・・積分器、
９・・・関数発生部、　　　　　Ｐ、・・・出力要求、
Ｐ・・・出力、Ｐｌ・・・高速応答出力要求、ＡＭ・・
・ガイドベーン開度指令。 Ａ・・・ガイドベーン開度、　Ｈ３Ｔ・・・静落差。 ＮＲ・・・速度指令、　　　　　　Ｎ・・・速度、ＥＲ
・・・可変周波数電源出力指令、 Ｅ・・・誘導発電機２の励磁電力、　Ｐ、・・・水車出
力、ＰＭｔＥ・・・水車加減速電力、　　ΔＮ・・・速
度偏差。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統における試送電発電所もしくは試送電発電所群
   において、その発電システムのうちの一部分もしくはす
   べてを可変速水車発電システムによって構成されている
   ことを特徴とする電力系統の試送電発電システム。