JPH03222377A - 超電導エネルギー貯蔵装置の制御システム - Google Patents

超電導エネルギー貯蔵装置の制御システム

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JPH03222377A
JPH03222377A JP2016114A JP1611490A JPH03222377A JP H03222377 A JPH03222377 A JP H03222377A JP 2016114 A JP2016114 A JP 2016114A JP 1611490 A JP1611490 A JP 1611490A JP H03222377 A JPH03222377 A JP H03222377A
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JP
Japan
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circuit
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reactive power
active power
energy storage
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Pending
Application number
JP2016114A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Komukai
小向 敏彦
Shunichi Tsuruta
俊一 鶴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH03222377A publication Critical patent/JPH03222377A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

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) 本発明は超電導エネルギー貯蔵装置の制御システムに関
する。 (従来の技術) 超電導エネルギー貯蔵装置(以下説明の便宜上、SME
Sと略称する)は本来、電力系統において電力が余剰に
なったときにこれを吸収して磁気エネルギーとして貯え
ておき、電力が不足になったときに磁気エネルギーを電
力に変換して電力系統に放出し、電力系統における電力
の需要と供給がバランスするように制御される。すなわ
ち、SMESは本来、電力系統における負荷の平準化と
経済運用の目的に供せられ、その制御も数分オーダーか
ら数時間オーダーとゆっくりしている。 しかし、SMESはその有効電力と無効電力の吸収・放
出が変換器により高速に制御できる能力を有しているの
で、単に本来のエネルギー貯蔵機能に留まらず、アーク
炉や鉄道などの急峻な負荷変動に対して追随する機能も
期待されている。 (発明が解決しようとする課題) 本発明はエネルギー貯蔵というSMESの本来の機能に
加えて、アーク炉や鉄道などの急峻な負荷変動によって
電力系統に発生する周波数変動と電圧変動を抑制する機
能を付加した超電導エネルギー貯蔵装置の制御システム
を提供することを目的とするものである。 〔発明の構成〕 (課題を解決するための手段) 本発明に適用するSMESはアーク炉や鉄道などの変動
負荷がつながる母線又はその近傍の母線に接続されてお
り、SMESの有効電力と無効電力をそれぞれの基準値
に一致させるように制御することによって、電力系統に
発生する周波数変動と電圧変動の抑制を行うものである
。このSMESの有効電力の基準値はシグナルリセット
回路と利得調整回路及びリミッタ回路から構成される基
準値作成回路に、変動負荷の有効電力を入力信号として
与えることにより得られる。一方、無効電力の基準値は
シグナルリセット回路と利得調整回路及びリミッタ回路
から構成される基準値作成回路に、SMES設置点の母
線の電圧を入力信号として与えることにより得られる。 (作用) 電力系統において電力の供給(発電力)と需要(負荷)
の間のバランスが崩れると周波数が変動する。この変動
を抑制する制御装置として従来。 数10秒の応答性をもつタービンの調速装置(以下、説
明の便宜上GOV、と略称する)と数分の応答性をもつ
自動周波数制御袋@(以下、説明の便宜上、LFCと略
称する)がある。アーク炉や鉄道など秒オーダ以下の急
峻な負荷変動に対してはこれまで有効な制御装置がない
。 本発明はアーク炉や鉄道など急峻な負荷変動の初期の部
分をSMESの有効電力の高速な制御により吸収し、比
較的遅い変動に対しては従来のGOV、やLFCに負担
させて電力系統の周波数変動を効果的に抑制するSME
Sの制御システムを志向している。すなわち、有効電力
の基準値作成回路の中のシグナルリセット回路はゆっく
りした長周期の負荷変動成分をカットし、急峻な負荷変
動成分を取り出すと共に適切な時間の後に。 GOV、機能をもつ発電プラントに負荷負担を移行させ
る働きをする。さらに、SMESの運転状態(貯蔵され
ているエネルギーの状態)によって、制御可能な有効電
力と無効電力の値に制限があるのでリミッタ回路を設け
る。 SMESは有効電力とは独立に無効電力の制御が可能で
あるので、現在広く使用されている静止型無効電力補償
装置(SVC)と同じように電圧変動の抑制に利用でき
る。無効電力基準値作成回路の中のシグナルリセット回
路と利得調整回路及びリミッタ回路の働きは、有効電力
の基準値作成回路のそれらと同様で、比較的ゆっくりし
た周期の電圧の変動成分は数10秒の応答性をもつ自動
電圧・無効電力制御装置(以下、説明の便宜上、VQC
と略称する)が分担する点が異なっている。 (実施例) 第1図に本発明の一実施例を示す。第1図において、1
0は母線で11の送電線路を介して系統から電力の供給
を受けている。12は負荷用変圧器、13はアーク炉や
鉄道などの変動負荷を含む負荷である。14はSMES
15内変換器15a用の変換器、SMES15は自励式
の変換器15aと超電導コイル15bとから構成される
。16は電圧変成器、17は電流変成器、18は有効電
カドランスジューサー、19は電圧トランスジューサー
である。有効電カドランスジューサー18の出力(直流
値)には一つの入力信号である負荷13の有効電力PL
に対応した信号が得られ、電圧トランスジューサー19
の出力(直流値)には他のもう一つの入力信号である母
線10の電圧Vに対応した信号が得られる。なお、各ト
ランスジューサー18.19の出力を有効電力PL+電
圧Vを表示した方が分かり易いので、以下トランスジュ
ーサー18.19の出力をそれぞれ、pL、 vと表示
する。これらの信号pL、 vは後述する基準値作成回
路20に入力されて内部で所定の処理を施され、それぞ
れ基準値Pref+ Qrefとして出力される。 一方、21は母線10に設けられたもう一つの電圧変成
器、22はSMES15に流れる電流を検出する電流変
成器、23は有効・無効電カドランスジューサーである
。このトランスジューサー23の出力(直流値)はSM
ES15の有効電力Pと無効電力Qである。負荷13が
一定で運転されているときには、有効電力基準値Pre
fと無効電力基準値Qrefは零であり、SMES15
の有効電力P、無効電力Qがそれぞれの指令値Ps、 
Qsに一致するように運転されている。すなわち、 P
sとP w QsとQがそれぞれ有効電力比較器24と
無効電力比較器25によって比較され、それぞれの出力
ε、ε9が有効電力調整器(APR)26.無効電力調
整器(AQR)27に入力される。これら調整器26.
27から出力された制御値PrとQrとが02M演算回
路28に入力され、この演算回路28で位相制御角(α
)と制御率(M)が演算によって求められ、これらのα
とMを満たすように点弧角設定回路29を介して自励式
変換器15aのゲートが制御される。なお、便宜上、比
較器24.25から点弧角設定回路29までの部分を有
効電力・無効電力制御装置と呼ぶ。 第2図は基準値作成回路20を示すもので、同回路20
は負荷13の有効電力PLを入力して有効電力基準値P
refを得る有効電力基準値作成回路20Pと、母線1
0の電圧Vを入力して無効電力基準値Qrefを得る無
効電力基準値作成回路20Qとから構成されている。シ
グナルリセット回路20−1は入力PLの中から長周期
成分をカットし、短周期成分を含む急峻な変動成分のみ
を取り出す機能を有する。このシグナルリセット回路2
0−1の出力は利得調整回路20−2に入力され、その
出力はリミッタ回路20−3に入力される。一方、電圧
Vはシグナルリセット回路20−1と同様のシグナルリ
セット回路20−4に入力される。このシグナルリセッ
ト回路20−4の出力は利得調整回路20−5に入力さ
れ、その出力はリミッタ回路20−6に入力される。な
お、シグナルリセット回路20−1は例えば、第3図(
a)のように−次遅れ回路31と加算器32とで構成さ
れ、またリミッタ回路20−3は第3図(b)のように
構成されている。 次に第1図〜第3図を参照して本発明の作用について説
明する。トランスジューサー18から負荷13の有効電
力PLがシグナルリセット回路20−1に入力されると
、入力信号PLと一次遅れ回路31との出力の差を加算
器32で求めることにより、出力ΔPLには入力信号に
含まれていた長周期成分がカットされ、短周期成分を含
む急峻な変動成分が取り出される。この変動成分ΔPL
は利得調整回路20−2を介してリミッタ回路20−3
に入力され、その出力として有効電力基準値Prefが
得られる。SMES15はその運転状態(貯蔵されてい
るエネルギーの状態)によって、制御可能な有効電力と
無効電力の値に制限があるので、リミッタ回路20−3
が必要である。第2図において、無効電力基準値Qre
fの作成回路20Qは有効電力基準値作成回路20Pに
比べて、入力信号が有効電力PLから電圧Vに変ってい
るだけで、シグナルリセット回路20−1.20−4、
利得調整回路20−2.20−5.リミッタ回路20−
3.20−6の働きは両者同じである。 〔発明の効果〕 本発明によれば、自励式変換器を備えた超電導エネルギ
ー貯蔵袋W(SMES)の有効電力と無効電力を独立に
しかも高速に制御することにより、アーク炉や鉄道など
急峻な負荷変動によって電力系統に発生する周波数変動
と電圧変動に対して初期の早い部分はSMESで分担さ
せ、比較的遅い部分は従来使用されている調速装置(v
o’v、)と自動周波数制御袋[(L F C)、それ
と自動電圧・無効電力制御装置(V Q C)で分担さ
せることにより、電力系統に発生する周波数変動と電圧
変動を効果的に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は本発明で
用いる有効電力及び無効電力基準値作成回路を示す図、
第3図は第2図の各要素を具体的に示す図である。 IO・・母線、15・・・超電導エネルギー貯蔵装置、
15a・・・自励式変換器、 15b・・・超電導コイ
ル、23・・・有効・無効型カドランスジューサー24
、25・・・比較器、30・・・有効・無効電力制御装
置、20P・・・有効電力基準値作成回路、20Q・・
・無効電力基準値作成回路、20−1・・・シグナルリ
セット回路、20−2・・・利得調整1回路、20−3
・・・リミッタ回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 急峻な変動負荷を接続した母線又はこの母線近傍の母線
    に接続された自励式変換器及び超電導コイルを有する超
    電導エネルギー貯蔵装置と、この超電導エネルギー貯蔵
    装置の近傍で計測された有効電力及び無効電力を入力し
    、これらの入力信号と有効電力指令値及び無効電力指令
    値とをそれぞれ比較する有効電力比較器及び無効電力比
    較器、これら比較器から出力される有効電力偏差及び無
    効電力偏差をそれぞれ入力し、これらの偏差が零になる
    ように前記自励式変換器を制御する手段とを有する有効
    電力・無効電力制御装置とから成るシステムにおいて、 計測された負荷の有効電力の中から短周期成分を含む急
    峻な変動成分を抽出し、この変動成分を利得調整回路を
    介した後リミッタ回路を通して有効電力基準値として取
    り出す有効電力基準値作成回路と、 超電導エネルギー貯蔵装置が接続される母線の電圧を入
    力し、この中から短周期成分を含む急峻な変動成分を抽
    出し、この変動成分を利得調整回路を介した後リミッタ
    回路を通して無効電力基準値として取り出す無効電力基
    準値作成回路と、これら有効電力基準値作成回路、無効
    電力基準値作成回路の出力を前記有効電力比較器及び無
    効電力比較器に入力する回路とから成る超電導エネルギ
    ー貯蔵装置の制御システム。
JP2016114A 1990-01-29 1990-01-29 超電導エネルギー貯蔵装置の制御システム Pending JPH03222377A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2262076A3 (en) * 2000-02-03 2011-03-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Power system stabilization system and method employing a rechargeable battery system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2262076A3 (en) * 2000-02-03 2011-03-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Power system stabilization system and method employing a rechargeable battery system

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