JPH02285934A - 電力系統制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、母線電圧および主変圧器通過無効電力の調整
を主変圧器のタップ切換やコンデンサ・リアクトル用遮
断器の開閉により行う電力系統制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の無効電力・電圧制御を行う電力系統制御装置は、
主変圧器の通過無効電力を調整するための調相インピー
ダンス（コンデンサ、リアクトル）に直列に遮断器を接
続し、主変圧器の一次電圧もしくは二次電圧あるいは通
過無効電力がそれぞれの設定値から所定の不感帯幅を超
えて変動したとき、設定値からの偏差を積分する積分手
段と、この積分手段の積分値が所定値に達したときこの
偏差を減少させるべく主変圧器に電圧調整指令（タップ
切換指令）を発し、あるいは主変圧器の通過無効電力を
調整するための遮断器に開閉指令を出力する出力手段と
を備えている。

この種の電力系統制御装置においては、主変圧器の二次
電圧すなわち二次母線電圧あるいは主変圧器の通過無効
電力が設定値から所定の不感帯幅を超えて変動したら、
設定値からの偏差を積分し、第７図に示すように、所定
時間Ｔ１後に積分値ＩＣが所定値に達したら、偏差を減
少させるべく主変圧器の負荷時タップ切換装置に切換指
令を発し、あるいは調相用として設けられた無効電力イ
ンピーダンス、例えばコンデンサまたはりアクドルに直
列に接続された遮断器に開閉指令を送出する。

その場合、開閉指令が出力されたにもかかわらず、所定
時間Ｔ２内に当該遮断器が応答しないときには、上記積
分を一旦クリアして再び新たな積分を開始し、時間Ｔ３
後に積分値ＩＧが上記所定値に達したら他の遮断器を制
御対象としてそれに開閉指令を送出するようにしていた
。ここで第２の遮断器が無事開閉動作を行えば、最初の
積分開始から、Ｔ４−ＴＩ十Ｔ２＋Ｔ３の後に初めて系
統制御装置による制御がひとつ完了することになる。

（発明が解決しようとする課題） 上記開閉指令方式では、主変圧器通過無効電力が急激に
変化したような場合、それを設定値に近付けるための制
御が遅れてしまい、二次母線系統の動揺を迅速に抑制す
ることが困難であるという欠点があった。

また、タップ切換やコンデンサ、リアクトル用遮断器に
指令を与える偏差の積分値が現在どの程度進んでいるの
か分からなかった。

本発明は積分値が所定値に達して調相用無効電力インピ
ーダンスに直列の遮断器に開閉指令が出力されたにもか
かわらず、その遮断器が応答しなかったときに生ずる電
力系統の動揺状態をより的確かつ迅速に回復し把握でき
る電力系統制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の電力系統制御装置は、電力系統の変動により通
過無効電力調整用の第１の遮断器に対して開閉指令が出
力されたときその遮断器が所定時間内に応答したかどう
かを検出する検出手段と、この検出手段によって遮断器
不応答であることが検出されたとき第１の遮断器とは異
なる第２の遮断器に直ちに開閉指令を送出すると共に積
分手段の積分値をクリアする手段とを設けたことを特徴
とする。

また、積分手段の現在の積分値を表示する表示手段を設
けたことを特徴とする。

（作　用） 第１の遮断器に対して開閉指令が出力されたにもかかわ
らず開閉指令の送出後所定時間経過してもその遮断器が
不応答であるとされたとき、直ちに、第１の遮断器とは
異なる第２の遮断器に開閉指令を送出する。仮に、遮断
器不応答を検出するための検出回路に不良が存在すると
、遮断器は正常に動作しているのに、その遮断器の開閉
状態を正常に認識することができずに遮断器不応答と誤
判断してしまう。したがって、本発明は遮断器不応答を
検出した場合、積分値をクリアしないで、そのまま第２
の遮断器の開閉指令のために用いる。

しかし、第２の遮断器も続けて不応答の場合には、積分
値をクリアし改めて積分を行う。こうすることにより、
一方では、電力系統の動揺を迅速に抑制し、他方では、
次から次へと遮断器に開閉指令を出し、そのため母線電
圧あるいは無効電力が無用に変化してしまうという事態
を回避することができる。

また積分値を表示することにより、現在どの程度まで積
分動作が進行しているかを容易に知ることができる。

（実施例） 第２図は本発明を適用する電力系統の系統構成と、その
母線電圧および主変圧器通過無効電力を制御する制御装
置を示すものである。第２図の電力系統は、−灰中母線
ＢＳＩＩおよび一次乙母線Ｂ５１２と、二次甲母線Ｂ５
２１および二次乙母線Ｂ５２２との間に、三次巻線付き
の３台の主変圧器ＴＩ？１．ＴＩ？２．ＴＲ３が設けら
れている。これらの主変圧器は、図示は省略しているが
、二次電圧を調整するためにそれぞれ負荷時タップ切換
装置（以下、ＬＲという）を備えているものとする。−
灰中母線ＢＳＩＩは、断路器ＤＣＩＩおよび遮断器ＣＢ
ＩＩを介して主変圧器ＴＲＩの一次巻線に接続され、断
路器ＤＣ１３および遮断器ＣＢ１２を介して主変圧器Ｔ
ｌ？２の一次巻線に接続され、断路器ＤＣＩ５および遮
断器ＣＢＩ（を介して主変圧器Ｔｌ？３の一次巻線に接
続される。以下同様に、−次乙母線Ｂ５１２は、断路器
Ｄｅ１２および遮断器ＣＢＩＩを介して主変圧器ＴＲＩ
の一次巻線に接続され、断路器ＤＣ１４および遮断器Ｃ
Ｂ１２を介して主変圧器Ｔｌ？２の一次巻線に接続され
、断路器Ｄ０１６および遮断器ＣＢ１３を介して主変圧
器ＴＲ３の一次巻線に接続される。

断路器ＤＣ１１とＤＣ１２、または断路器ＤＣ１３とＤ
Ｃ１４、または断路器ＤＣ１５とＤＣ１６は、それぞれ
どちらか一方が閉路され、他方が開路される。二次甲母
１Ｂｓ２１は、断路器ＤＣ２１および遮断器ＣＢ２１を
介して主変圧器ＴＲＩの二次巻線に接続され、断路器Ｄ
Ｃ２３および遮断器ＣＢ２２を介して主変圧器ＴＲ２の
二次巻線に接続され、新路器ＤＣ２５および遮断器ＣＢ
２３を介して主変圧器ＴＲ３の二次巻線に接続される。

また、二次乙母線Ｂ５２２は、断路器ＤＣ２２および遮
断器ＣＢ２１を介して主変圧器ＴＩ？ｌの二次巻線に接
続され、新路器ＤＣ２４および遮断器ＣＢ２２を介して
主変圧器ＴＲ２の二次巻線に接続され、断路器ＤＣ２Ｂ
および遮断器ＣＢ２３を介して主変圧器ＴＲ３の二次巻
線に接続される。

断路器ＤＣ２１とＤＣ２２、または断路器ＤＣ２３とＩ
）Ｃ２４、または断路器ＤＣ２５とＤＣ２Ｂは、それぞ
れどちらか一方が閉路され、他方が開路される。

主変圧器ＴＲｔ、ＴＩ？２　、ＴＲ３の三次巻線には、
それぞれ遮断器ＣＢ５１．　ＣＢ５２．　ＣＢ５３を介
して調相インピーダンス回路が接続されている。調相イ
ンピーダンス回路は、総称的に示された遮断器Ｃｌ３４
１．　ＣＢ４２゜ＣＢ４３．　ＣＢ４４．ＣＢ４５．　
ＣＨ２Ｏと、これらの遮断器に直列に接続された調相用
コンデンサＳＣＩおよび調相用リアクトルｌ？１．調相
用コンデンサＳＣ２および調相用リアクトルＲ２、ｆｉ
相川用ンデンサＳＣ３および調相用リアクトルＲ３から
成っている。各調相インピーダンス回路に含まれる調相
用コンデンサおよび調相用リアクトルはそれぞれ図示の
ごとく個々に調相用遮断器を有する複数の（図ではそれ
ぞれ３個の）コンデンサないしりアクドルから成ってお
り、各遮断器は系統制御装置ＫＳによって個々に開閉さ
れ得る。

一次乙母線Ｂ５１２および一次乙母線Ｂ５１２の電圧す
なわち母線電圧Ｖ１□、ｖ１２がそれぞれ電圧検出器Ｐ
ＴＩＩおよびＰＴ１２によって検出される。二次甲母線
Ｂ５２１および二次乙母線Ｂ５２２の電圧Ｖ２□、ｖ２
□はそれぞれ電圧検出器ＰＴ２１およびＰＴ２２によっ
て検出される。主変圧器ＴＲＩ、ＴＲ２，ＴＲ３を通過
する主変圧器通過電流■１１”ｔ２”１ｇがそれぞれの
一次側で電流検出器ＣＴ１．Ｃ７０，Ｃ７０によって検
出される。電圧検出器ＰＴＩＩまたはＰＴ１２の検出出
力は切替器Ｃ８Ｉを介して一次母線電圧ｖ１として系統
制御装置ＫＳに入力され、同様に、電圧検出器ＰＴ２１
．　ＰＴ２２の検出出力は切替器Ｃ３２を介して二次母
線電圧Ｖ２として人力され、また、電流検出器ＣＴＩ　
、Ｃ７０，Ｃ７０の検出出力も系統制御装置ＫＳに入力
される。

系統制御装置ＫＳはマイクロプロセッサＭＰＵを中心と
して構成され、ここに−次母線電圧Ｖ１がトランスデユ
ーサ１を介して入力され、二次母線電圧ｖ２がトランス
デユーサ２を介して入力される。さらに−次母線電圧ｖ
１および主変圧器通過電流Ｉｔｌに基づいて主変圧器Ｔ
Ｉ？ｌを通過する第１の主変圧器通過無効電力Ｑｔ工が
無効電カドランスデューサ３を介して検出され、同様に
一次母線電圧Ｖ　および主変圧器通過電流Ｉｔ２”ｔ３
に基づ■ いて主変圧器Ｔ）？２．ＴＲ３を通過する第２および第
３の主変圧器通過無効電力Ｑｔ２”　ｔ３　（以下、こ
れら３種の主変圧器通過無効電力を総称的に“Ｑ”と表
す）が無効電カドランスデューサ４，５を介して検出さ
れ、これらの検出値はそれぞれマイクロプロセッサＭＰ
Ｕに入力される。

マイクロプロセッサＭＰＵには、第３図に示すように、
上記検出出力以外にも−次母線電圧Ｖ１に対する不感帯
設定値εＶ　　二次母線電圧■２１　ゝ に対する不感帯設定値εｖ２、−次号線電圧■１に対す
る設定基準値ｖ１８、二次母線電圧ｖ２に対する設定基
準値Ｖ２８、主変圧器通過無効電力Ｑに対する設定基準
値Ｑ　　上記Ｖ１．Ｖ２．Ｑに関Ｓ　ゝ する後述の３種の積分値に対する積分満了値（これらを
“ＩＧｓｏと総称する）、さらには主変圧器三次巻線に
接続されるコンデンサ用遮断器ＣＢ４１゜ＣＨ３Ｓ、　
ＣＨ３Ｓの開閉状態、主変圧器三次巻線に接続されるリ
アクトル用遮断器ＣＢ４２．　ＣＢ４４．　ＣＨ２Ｏの
開閉状態がそれぞれ入力される。マイクロプロセッサＭ
ＰＵは、これらの各入力に基づき、予め定められたプロ
グラムに従って、母線電圧Ｖ１．Ｖ２および主変圧器通
過無効電力Ｑがそれぞれ所定値となるような演算制御を
実行する。

ここで、マイクロプロセッサＭＰＵを中心として行われ
る演算制御の内容を、第１図のフローチャートおよび第
４図を参照して説明する。なお、第１図には、便宜上、
主変圧器通過無効電力Ｑに関する制御態様のみを記載し
ているが、二次母線電圧Ｖ２の制御に関しても同様に行
われるものとする。

第４図は、いわゆるｖ２Ｑ平面を示すものであって、Ｘ
軸に主変圧器通過無効電力Ｑを表し、Ｙ軸に二次母線電
圧ｖ２を表したものである。第３図を参照して説明した
各設定入力および現在の二次母線電圧ｖ２並びに主変圧
器通過無効電力ＱがマイクロプロセッサＭＰＵに入力さ
れることによって（第１図ニステップ５０．５１）　、
第４図に示す二次母線電圧Ｖ２および主変圧器通過無効
電力Ｑに対する基準値ｖ２Ｓ”　Ｓ　’二次母線電圧Ｖ
２および主変圧器通過無効電力Ｑに対する不感帯幅を定
義するための不感帯設定値εｖ２．εＱ、およびｖ２Ｑ
平面上での現在の系統状態の位置Ａを決定することがで
きる。ｖ２Ｑ平面を第１〜４象限に区切り、各象限ごと
にＬＲのタップおよび／または調相用コンデンサないし
調相用リアクトルを投入・遮断するための各遮断器の開
閉状態が決定され、その制御が実行される。例えば、第
４図のＡ点はりアクドル用遮断器ＣＢ４２．　ＣＢ４４
．　ＣＨ４Ｓの「切」　（またはコンデンサ用遮断器Ｃ
Ｂ４１．　ＣＨ３Ｓ。

ＣＨ３Ｓの「人」）の領域であることを示している。

そのため、二次母線電圧の観点では、 Ｖ２＜ｖ２Ｓ′″″Ｅｖ２ であって、この場合、二次母線電圧ｖ２の基準値ｖ２ｓ
からの偏差Δｖ２１ｖ２−Ｖ２ｓについての積分が行わ
れ（第１図ニステップ５２．５３）　、無効電力の観点
では、 Ｑ＞Ｑｓ十ΔＱ であって、主変圧器通過無効電力Ｑの基準値Ｑ８からの
偏差ΔＱ−Ｑ−Ｑｓについての積分が行われる。これら
の積分値ＩＧ（第１図：積分値ＩＧ−ΣΔｖ２）のいず
れかが積分満了値ＩＧｓに達すると、その時点でリアク
トル用遮断器ＣＢ４２．　ＣＢ４４．　Ｃ８４［ｉのい
ずれかに対して「切」、またはコンデンサ用遮断器ＣＢ
４１．　ＣＨ３Ｓ、　ＣＨ３Ｓのいずれかに対して「人
」の開閉指令が発せられることになる（ステップ５４゜
５５）。なお、電圧偏差または無効電力偏差に関する積
分値が積分満了値ＩＧ８に達したことを、以下、積分満
了と称することにする。

第５図は、積分を開始してから積分満了となり、遮断器
に対して開閉指令が発せられるまでの制御態様を説明す
るタイムチャートを、従来装置のそれを示す第７図に対
応させて示したものである。

例えば、第４図において、電圧偏差Δ■２の積分値ΣΔ
ｖ２が無効電力偏差ΔＱの積分値ΣΔＱよりも早く積分
満了値に到達し、そのためコンデンサＳＣＩに対し「入
」指令すなわち遮断器ＣＢ４１に対し「閉」指令が発せ
られたものと仮定してみる。

このとき、何らかの理由、例えば系統制御装置ＫＳから
遮断器ＣＢ４１に至る制御ケーブルの断線などにより、
遮断器ＣＢ４１が開閉動作を行わなかった場合、系統制
御装置ＫＳは、予め定められた判定時間Ｔ２をもって遮
断器ＣＢ４１の不応答を判定する。この不応答を検出し
た時点で、従来（第７図）は電圧偏差Δｖ２の積分値お
よび無効電力偏差ΔＱの積分値を一旦クリアし、改めて
積分動作をスタートさせていた。したがって、この場合
、再積分スタートからその積分満了までの時間Ｔ３の後
に、第２の制御対象としてコンデンサ用遮断器の遮断器
Ｃ［３４３に対して「閉」指令が発せられることになる
。ここで遮断器ＣＢ４３が無事「閉ｊ動作を行えば、最
初の積分開始から、Ｔ　４−Ｔ　Ｉ　＋　７２　＋　Ｔ
　ｓの後に初めて系統制御装置による制御がひとつ完了
することになる。

本発明は第１図のフローチャートに示すごとく、開閉指
令を発した遮断器からの開閉状態確認信号の受信に一定
時間以上かかった場合、遮断器不応答と判定し、直ちに
第２の制御対象遮断器、例えばコンデンサＳＣＺ用の遮
断器ＣＢ４３に対して「閉」指令を発することにする（
ステップ５１３．５７．５８）。

したがって、第５図に示すように、系統制御装置ＫＳか
らの制御がひとつ完了するまでの時間Ｔ５は、Ｔ　　−
Ｔ　　＋Ｔ　　ですみ、上述の時間Ｔ４と比較し、再積
分時間Ｔ３だけ連応性を高めることができる。なお、第
１の遮断器が正常に開閉動作を行った場合、あるいは第
２の遮断器に開閉指令を発したら、積分値はクリアして
次の制御サイクルの演算制御に備える（ステップ５９）
。

ところで母線電圧ないし通過無効電力が各設定値に対し
ていかなる関係にあり、積分動作がどのように行われて
いるか（または行われていないか）がよく分からなかっ
たため、現在の制御の方向が正常であるかどうかの判定
をすることがかなり難しかった。

このような不都合を除去するためには第６図に示すよう
な表示装置を用いるのが有益である。第６図の表示装置
は、ＬＥＤボードｌＯ上に、１６×１６−２５６個のＬ
ＥＤＩＩをマトリックス状に配置してＶ２Ｑ座標を構成
し、Ｘ軸（Ｑ）およびＹ軸（Ｖ　　）の中央線をそれぞ
れの基準値Ｑ８および■２Ｓを表す基準線と定め、さら
にその基章線の上下左右に不感帯設定値±εＱ、±εｖ
２を表す線を想定し、それぞれに相当する位置のＬＥＤ
を点灯することによって、各基準値および不感帯設定値
を表示する。系統電圧ｖ２および主変圧器通過無効電力
Ｑの実際値も、Ｖ２Ｑ座標上に１つの点として表示され
る。第１図を参照して説明した積分値ΣΔＱおよびΣΔ
ｖ２がそれぞれＬＥＤボード１０の最下部１行および最
左部１列の各ＬＥＤを用いて表示される（第１図ニステ
ップＧｏ、　８１）。

その場合、各行列の１６個のＬＥＤが各積分謂了値ＩＧ
ｓに対応するようにスケールを決定すればよい。

以上の構成により系統電圧Ｖ２および主変圧器通過無効
電力Ｑが各基準値に対して現在どのような状況にあるの
か、系統電圧Ｖ２および／または主変圧器通過無効電力
Ｑがそれぞれの不感帯幅を超えている場合に行われる偏
差の積分がどの程度まで進行しているのかを容易に認識
することができる。

以上述べたように、開閉指令を発してから所定時間内に
遮断器側から動作確認信号が到達しなかった場合、遮断
器不応答とみなして直ちに第２の遮断器に開閉指令を出
してから積分値をクリアする。かくして本発明によれば
、系統電圧または通過無効電力の制御動作時間を早める
という一方の要請を満たして、系統の安定度を高め、他
方では遮断器不応答により次々と無用の遮断器開閉指令
を発し、系統の電圧ないし通過無効電力を無用に変動さ
せてしまうという事態を回避し、ここに電力系統制御装
置の信頼性を向上させることができる。

さらに積分値を表示することにより、偏差の債分がどの
程度まで行われているかを一目で容易に認識することが
でき、制御動作の過程において現在どういう状況にある
のかを容易に把握することができる。

以上述べてきた実施例においては、母線二次電圧■２お
よび主変圧器通過無効電力Ｑについて、いわゆるＶ２Ｑ
平面上の制御を対象とする制御方式の場合について説明
した。しかし本発明は、場合によっては、母線二次電圧
Ｖ２の代わりに母線−次電圧ｖ１を対象とするＶｔ　Ｑ
制御、あるいは両者を加味したｖ２Ｑｖ１制御などにも
適用することができる。

また上記実施例においては、基準値を中心としてその上
下に等しい幅の不感帯を設定するものとして説明した。

しかし、不感帯は基ｆｌ値を中心としてその上下に異な
る幅で設定してもよい。その場合、制御対象すなわち電
圧か無効電力かによって、一方は基準値を中心としてそ
の上下に等しい幅の不感帯を設定し、他方は異なる幅で
設定することもできる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、系統電圧や主変圧
器通過無効電力の制御動作時間を早めるという一方の要
請を満たして、系統の安定度を高め、他方では遮断器不
応答により次々と無用の遮断器開閉指令を発し、系統の
電圧ないし通過無効電力を無用に変動させてしまうとい
う事態を回避し、ここに信頼性の高い電力系統制御装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電力系統制御装置の動
作を説明するためのフローチャート、第２図は本発明を
適用する電力系統の構成例と本発明の電力系統制御装置
に導入する各検出値との関係を示す説明図、第３図は第
２図の電力系統制御装置への入力量を説明する説明図、
第４図は■２Ｑ平而を示す説明図、第５図は本発明の電
力系統制御装置の動作を説明するためのタイムチャート
、第６図は本発明の電力系統制御装置におけるＬＥＤボ
ードの平面図、第７図は従来の電力系統制御装置の動作
を説明するためのタイムチャートである。 １．２・・・母線電圧用トランスデユーサ、３，４゜５
・・・主変圧器通過無効電力用トランスデユーサ、ｌＯ
・・・ＬＥＤボード、ＭＰＵ・・・マイクロプロセッサ
、■　・・・二次母線電圧、εＶ２・・・二次母線電圧
不感帯設定値、■　・・・二次母線電圧Ｊ！卓値、Δｖ
２・・・Ｓ 二次母線電圧偏差、Ｑ・・・主変圧器通過無効電力、ε
Ｑ・・・主変圧器通過無効電力不感帯設定値、Ｑ８・・
・主変圧器通過無効死力基準値、ΔＱ・・・主変圧器通
過無効電力偏差、ＩＯ２・・・精分満了値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主変圧器の一次電圧もしくは二次電圧あるいは通過
   無効電力がそれぞれの設定値から所定の不感帯幅を超え
   て変動したとき、その設定値からの偏差を積分し、その
   積分値が所定値に達したとき前記偏差を減少させるべく
   主変圧器に電圧調整指令を発し、あるいは主変圧器の通
   過無効電力を調整するための調相インピーダンスが接続
   された遮断器に開閉指令を出力する電力系統制御装置に
   おいて、 電力系統の変動により通過無効電力調整用の第１の遮断
   器に対して開閉指令が出力されたときその遮断器が所定
   時間内に応答したかどうかを検出する検出手段と、 この検出手段によって遮断器不応答であることが検出さ
   れたとき前記第１の遮断器とは異なる第２の遮断器に直
   ちに開閉指令を送出すると共に前記積分値をクリアする
   手段と を設けたことを特徴とする電力系統制御装置。 ２、前記積分値を表示する表示手段を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の電力系統制御装置。