JPH02197218A - 系統安定化装置 - 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〕 本発明は、発電所と負荷を連系したローカル系統が、ル
ート断事故等によって主系統から分離されたとき、事故
又は発電量不足に起因する電圧低下によって脱落する負
荷量を推定し、これにより更に精度の高い需給バランス
制御を可能とした系統安定化装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の系統安定化装置の代表的なものとして、
周波数低下リレーＵＦＲがあった。これは、分離された
ローカル系統内の需給アンバランスによって生じた周波
数低下を検出し、その低下値と継続時間とがある整定値
を満足したとき、負荷しゃ断の指令を出力して、分離系
統内の需給バランスを整えていく装置である。この装置
を用いた安定化装置には１次のような問題点があった。

ｊ）ローカル系統が主系統から分離されたとき。

定インピーダンス負荷が多い系統などでは、必ずしも周
波数が低下するとは限らない。したがって周波数低下リ
レーＵＦＲが動作せず、需給アンバランスに起因する電
圧低下時間が長びき、誘導機負荷などの脱落量が増える
恐れがある。

ｉｉ）周波数低下リレーＵＦＲは、各負荷個別に設置さ
れているので、ローカル系統全体の需給バランスを整え
るという点から見ると、制御仕上がりの精度があまり高
くない。

一方、以上の様な周波数低下リレーＵＦＲの欠点を解消
するものとして、マイクロプロセッサを応用した分離系
統の安定化装置があった。第４図はこの系統安定化装置
の全体構成図を示している。

同図において、１は主系統側に属する変電所、２は分離
されるローカル系統の中心となる変電所、３は分離され
るローカル系統に属し、発電機３１を有する発電所で、
各々送電線４，５で連系されている。系統安定化装置６
は、変電所２に設置されており、入力変換回路６１ａ、
６１ｂ、ルート断検出回路６２、マイクロプロセッサを
用いた演算処理装置６３、ストッパ６４、出力回路６５
等で構成されている。また、ＬＤ、は非しゃ断対象負荷
群を示し、ＬＤｌはしゃ断対象負荷群を示す。

次に、この様な従来の系統安定化装置の動作について説
明する。変流器Ｃ，Ｔと計器用変圧器Ｐ。

Ｔより構成されるセンサ２３及び２４によって、検出さ
れた電流、電圧データはコントロールケブル２５，２７
を介して、常時系統安定化装置６に入力されている。こ
れらの検出データをもとに、高調減分を除去するフィル
タ回路、有効電力を算出する有効電力変換器、アナログ
量をディジタル量に変換するアナログ／ディジタル変換
回路等で構成される入力変換回路６１ａ、６］、ｂは、
主系統から供給されている有効電力潮流Ｐ５及びしゃ断
対象負荷ＬＤ、の有効電力分を算出し、これをディジタ
ル量に変換した後、演算処理装置６３に出力する。線路
損失を無視すれば、系統分離が発生した時のローカル系
統内における発電量の不足分は、分離前に主系統から供
給されていた有効電力潮流Ｐｓと等しくなるので、演算
処理装置６３は、主系統有効電力潮流Ｐｓとほぼ等しく
なるように、しゃ断対象負荷の中から実際にしゃ断すべ
き負荷を選択し、制御イメージとして記憶しておく。こ
の制御イメージは、ある時間周期で更新される。そして
、コントロール・ケーブル２６及び通信ルート１２を介
して送られてくるしゃ断器２１及びしゃ断器１１の情報
より、ルート断検出回路６２がルート断発生を検出した
ならば、この制御イメージを出力し、しゃ断対象負荷Ｌ
Ｄ１のしゃ断器２２にトリップ指令を与え、所定の負荷
しゃ断を実行する。この際、トリップ信号は、トリップ
・ルート６６によって伝送される。また、通常このトリ
ップ信号は、ルート断検出出力とストッパ６４出力の論
理積を出力回路６５に於いてとり、この出力信号がｒｔ
　１　ｎとなった場合にのみ出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の系統安定化装置は以上のように構成されているの
で、前述の周波数低下リレ一方式の欠点は解決できるが
、次のような大きな問題点があった。

すなわち、第４図の系統において、送電線４で短絡事故
が発生し、これが引き金となってルート断が発生した場
合に、実効値負荷電圧ｖ１゜及び負荷有効電力分Ｐ■４
はそれぞれ第５図ａ、ｂに示すような変化をする。すな
わち、実効値負荷電圧ＶＬは短絡事故によって定常時の
電圧値ｖ１．ｏ（単位法で表現すれば、はぼｉ　ｐ、ｕ
）から■Ｌｆまで低下し、さらに事故がクリアされ、送
電線がトリップされた後も、負荷しゃ断が実行されるま
で、発電量不足に起因する電圧低下が継続する。この発
電量不足による低下電圧値■、イは通常０．５〜Ｑ　、
　６　ｐ、ｕで、重負荷時はど低いものとなる。また、
第５図すに示すように負荷有効電力分ＰＬも同様に低下
する。このように負荷電圧Ｖｆ−が低下すると、誘導機
や計算機等の負荷が脱落してしまうことが、一般によく
知られている。従来の系統安定化装置では、この電圧低
下による負荷脱落量が考慮されておらず、これが発生し
た場合には、その全過制御となってしまった。特に脱落
量が多い場合には、発電機が供給過剰のために加速し、
１へリップに至り、ローカル系統全体がつぶれてしまう
という問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電圧低下による負荷脱落量を考慮したより精
度の高い需給バランス制御を可能とした系統安定化装置
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る系統安定化装置は分離前の負荷有効電力
と負荷電圧及び分離直後の発電機出力と負荷電圧より負
荷特性を同定する負荷特性同定手段と、電圧回復後の発
電機出力と負荷電圧とを用いて上記負荷特性同定手段で
求めた負荷特性より負荷脱落量を推定する推定手段とを
発電所及び負荷を連系されるローカル系統が主系統から
分離されたときに上記ローカル系統の需給バランスを制
御する装置に付加したものである。

〔作用〕

この発明における系統安定化装置は主系統の分離前の負
荷有効電力、分離によりローカル系統の電圧低下直後の
発電機出力及び電圧回復後の発電機出力、並びに分離前
の負荷電圧、分離により上記ローカル系統の電圧低下直
後の負荷電圧及び回復後の負荷電圧をそれぞれ検出し、
この検出ブタに従って電圧回復後における残存負荷の予
測値を算出し、この残存負荷の予測値に基づいて電圧低
下による負荷脱落量を推定して最終段の負荷しゃ断制御
量を決定するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の基本原理及び一実施例を図にしたがって
説明していくことにする。なお、電圧、電力等はすべて
、単位法で表現されているものとする。

まず、本発明の基本原理である負荷脱落量の推定手法を
第２図に基づいて説明する。ここで提供する手法は、分
離によって電圧が低下した直後及び電圧が回復した後に
おける発電機出力ＰＧと実効値負荷電圧ＶＬのオンライ
ンデータを用いて負荷の電圧特性を同定し、これを基礎
にして負荷脱落量を推定するものである。すなわち、こ
の手法は、分離後のローカル系統においては（発電機出
力）と（負荷有効電力）という関係が成り立つことに着
目したものである。

今、分離が発生する前の負荷有効電力をＰＬｏ、分離が
発生し電圧が低下した直後の発電機出力をＰＧフ、電圧
回復後の発電機出力をＰＧｐとおく。

方、分離前の負荷電圧をＶＬｏ、分離によって低下した
直後の負荷電圧をｖｒ．ｆ、回復後の負荷電圧をｖｔｐ
とおく。第５図はこれらの関係を示す波形図である。又
、電圧低下による負荷脱落は、電圧低下中に徐々におこ
るものとし、第５図中点線で示す様に電圧回復後はおこ
らないものとする。この時、もし回復後の電圧が低下前
の電圧と同じ、すなわち、 ｖ　Ｉ−ａ　＝　ｖ　ｒ−ｐ　　　　　　　　　　　　
・−　−　（１）であるならば、負荷脱落量Ｐ　ｄｒｏ
ｐは、Ｐ　ｄｒｏｐ　＝　Ｐ　Ｌｌｌ　　Ｐ　ｃｐ　　
　　　　　　−　・−　（２）となる。ところが一般に
は、回復後の電圧ｖＬｐが低下前の電圧Ｖ，，．と同じ
になるとは限らないので、負荷の電圧特性による有効電
力の変動分と、脱落量とを分離して区別しなければなら
ない。そこで（１）　　分離前の負荷有効電力と負荷電
圧及び分離直後の発電機出力と負荷電圧より負荷特性を
同定する。この間、負荷脱落はないものと考える。

（２）電圧回復後の発電機出力ＰＧｐと負荷電圧Ｖ．，
ｐを用いて、（１）で求めた負荷特性より、負荷脱落量
Ｐ　ｄｒｏｐを推定する。

という２つのステップをふむことによって、負荷の電圧
特性の影響をフィルタリングする方法をとる。具体的に
は、第２図に示したように、負荷の電圧特性を Ｖｌ−ｎ−ＶＬ。

とおく、次に電圧回復後の値（Ｖｔｐ＋　ＰＧｐ）がこ
の特性を満足するとして、電圧が回復後にＶ．−。とな
った時における負荷有効電力ＰＬの予測値を特徴とする
特許 より求めることが可能である。これより、負荷で算出す
ることができる。したがって最終段の需給バランス制御
量（負荷しゃ所産）　Ｐｃｔｅｒは、Ｐｃｔｅｒ＝　（
分離前に主系統から供給されてぃた有効電力） ＊ Ｐ　ｄｒｏｐ　　　　　　　　　　・・・・・・（６）
で決定される。

次に本発明の一実施例についてこのような基本原理であ
る負荷脱落量推定手法を取り入れた系統安定化装置を第
１図に示す。なお、第１図に示す実施例では第４図と同
じ系統を用いて説明していく。図において、各符号１，
２，３，４．５は第４図と同−又は相当部分である。変
電所２に設置されている系統安定化装置６においても、
各符号６１ａ、６１ｂ、６２，６３，６４．６５は第４
図と同じである。この実施例では、この他に、発電機出
力用の入力変換回路６１ｃ、負荷電圧用の入力変換回路
６７が系統安定化装置６内に付加されている。

次に、この動作について説明していく。

変流＠Ｃ，Ｔ、計器用変圧器Ｐ、Ｔより構成されるセン
サ２３，２４及び３２によって検出された電流、電圧デ
ータはコントロールケーブル２５゜２７及び通信ルート
３３を介して、常時系統安定化装置６に入力される。こ
れらの検出データをもとに、高調渡分、過渡振動分を除
去するフィルタ回路、有効電力を算出する有効電力変換
器、アナログ量をディジタル量に変換するアナログ／デ
ィジタル変換回路等で構成される入力変換回路６１ａ、
６１ｂ及び６１ｃは、主系統から供給されている有効電
力潮流Ｐｓ、しゃ断対象負荷の有効電力分ＰＬ及び発電
機出力（有効分）を算出し、これをディジタル量に変換
した後、演算処理装置６３に出力する。また、計器用変
圧器Ｐ、Ｔより構成されるセンサ２８によって検出され
た負荷電圧Ｖ、−も、同様にフィルタ回路、アナログ／
ディジタル変換回路等で構成される入力変換回路６７で
ディジタル量に変換された後、演算処理装置６３に出力
されている。一方、コントロール・ケーブル２６及び通
信ルート１２を介して送られてくるしゃ断器２１及びし
ゃ断器１１の情報も、ルート断検出回路６２によってデ
ィジタル情報に変換された後、演算処理装置６３に出力
される。そこで、この演算処理装置６３では、常時分離
前の負荷有効電力分ＰＬａを演算する。すなわち１発電
機出力をＰＣ，、主系統から供給されている有効電力を
Ｐ５とすると Ｐ　ｔｏ　＝　Ｐ　ｃ　＋　Ｐ　ｇ に基づいて、この負荷有効電力分ＰＬｏをメモリにスト
アしておく。さらに上述した検出データを用いて、ルー
ト断が発生し、ローカル系統が単独運転となった場合に
、演算処理装置６３は、第３図に示した制御フロー図に
従って安定化制御を実行する。

すなわち、第３図に於いて、１００は上述の（３）式よ
り負荷電圧特性を同定する処理ブロック、１０１は負荷
電圧ｖＬと基準値Ｖｒｅｆとの比較ブロックであり、こ
の基準値Ｖｒｅｆ以上に電圧が回復したならば負荷脱落
は生じないものとするので、はぼ定常値に近い０．８〜
０．９ｐ、ｕ程度にする。１０２は上述の（４）式、（
５）式より＊ 負荷の全脱落量Ｐ　ｄｒｏｐを算出する演算処理ブロッ
クで、１０３は最終段の負荷しゃ所産Ｐ　ｃｔｅｒを（
６）式より算出する演算処理ブロックで、さらに１０４
はこのしゃ所産Ｐ　ｃｔｅｒに従って負荷しゃ断を実行
する処理ブロックである。なお最終段の負荷しゃ所産Ｐ
　ｃｔｅｒは、Ｐ　ｃｔｅｒ　＝　Ｐ　Ｓ　−Ｐ　ｄｒ
ｏｐより定めるものである。一方、１０５は第１段目の
負荷しゃ断ＰＣ（ｉ）を実行する処理ブロックで、この
しゃ断の実行後に再び比較ブロック１０６にて負荷電圧
ｖＬと基準値Ｖｒｅｆとの比較が行われるように制御さ
れる。なお、第１段目の負荷しゃ断Ｐｃ（ｉ）は電圧低
下による負荷脱落が起ったとしても、過制御とならない
程度の控え目な値に設定しておくことが好ましい。これ
らの検出ブタを用いて、ルート断が発生し、ローカル系
統が単独運転となった場合に、演算処理装置６３は、第
３図に示したフロー図に従って安定化制御を実行する。

なお上記実施例は、１機１変電所系統に適用した場合で
あるが、多機多変電所系統においても、Ｐｃとして発電
機の合計出力、Ｖｒ、として各変電所の平均電圧又は容
量の大きな代表変電所の電圧を用いれば同様の効果が得
られる。また負荷脱落量の推定手法としては、ここで述
べた方法の他に、最小２乗法、重みづけ最小２乗法、指
数平滑法等の応用及び連立方程式を解く方法などが考え
られる。またオンラインデータとして発電機出力の他に
、負荷の有効電力分を直接用いても同様の効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の系統安定化装置によれば発電機
出力と負荷電圧という限られた検出ブタより負荷脱落量
を推定することができるので、比較的シンプルなシステ
ム構成で、精度の高い分離系統の需給バランス制御が行
えるという効果がある・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による系統安定化装置の全体構
成図、第２図は本発明の基本原理である負荷脱落量推定
手法の概念的な説明図、第３図は第１図の実施例装置に
おける制御フロー図、第４図はマイクロプロセッサを用
いた従来の系統安定化装置の全体構成図、第５図は第４
図の系統安定化装置に於るローカル系統における実効値
電圧波形図である。 １は主系統側変電所、２はローカル系統変電所、３はロ
ーカル系統発電所、４，５は送電線、１１゜２１．２３
．２４はセンサ、１２，２５，２６゜はルート断検出回
路、６３は演算処理装置、６４はストッパ、６５は出力
回路、６７は入力変換回路、ＬＤｏはしゃ断対象負荷、
ＬＤ工はしゃ断対象負荷。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 勺゛難発生 第 図 第、１頁の続き ＠発明者 ０発 ０発 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号　東京電力株式会
社内 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号　東京電力株式会
社内 栃木県宇都宮市馬場通り１丁目１番１１号　東京電力株
式会社栃木支店内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発電所及び負荷を連系されるローカル系統が主系統から
   分離されたときに上記ローカル系統の需給バランスの制
   御を行う系統安定化装置において、上記主系統の分離前
   の負荷有効電力、分離により上記ローカル系統の電圧低
   下直後の発電機出力及び電圧回復後の発電機出力、並び
   に分離前の負荷電圧、分離により上記ローカル系統の電
   圧低下直後の負荷電圧及び回復後の負荷電圧などの上記
   ローカル系統に連系する上記発電所の発電機出力及び負
   荷電圧のオンライン検出データに従って電圧回復後にお
   ける残存負荷の予測値を算出し、上記残存負荷の予測値
   に基づき電圧低下による負荷脱落量の推定値を得ること
   により最終段の負荷しや断制御量を決定させたことを特
   徴とする系統安定化装置。