JPH0382337A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電力系統の安定化装置に係り、特に系統分離
により、電力系統が過負荷状態になった場合に、負荷の
一部を高速にしゃ断し、分離系統内の需給バランスをと
り、系統の周波数低下を防止する系統安定化装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、系統分離によって電力系統が過負荷状態になる
と、分離系統の周波数が低下し、その低下状況によって
は自系統内の発電機も保護リレーなどによて解列し、系
統を安定に運用することが不可能になる場合がある。

そこで、従来よりこのような系統周波数の低下を防止す
る装置として、母線電圧の周波数あるいはその変化率を
検出し、予め整定した値に従って負荷の一部をしゃ断し
、系統の有効電力バランスをとる負荷しゃ断力式を適用
していた。

（発明が解決しようとする課題〉 第２図（ａ）、　（ｂ）は、一般的な過負荷系統が系統
分離により単独系統となった場合に、負荷しゃ断装置に
より負荷の一部をし＋断して、単独系統を安定化させた
場合の電圧と周波数の動きを示したものである。即ち、
時刻Ｃ１で系統分離をした結果、過負荷になって電圧が
益々低下したため、時刻ｅ２にて負荷しゃ断し、電圧と
周波数を安定にした状態を示す。

一方、系統内の送電線が非常に長かったり、あるいは地
中ケーブル線であったりすると、系統内の対地静電容量
が非常に大きくなってくる。

従って、このような系統が系統分離によって、過負荷状
態になった場合に、従来の負荷しゃ断装置によって有効
電力バランスのみを維持しようとすると、系統の対地静
電容量が原因となって、第３図（ａ）に示すように電圧
が急激に上昇してしまう０時刻Ｃ１で系統分離をした結
果、電圧が低下したため時刻Ｃ２で負荷しゃ断をしたの
は第２図の場合と同様である。このように電圧が急激に
上昇すると、負荷の電圧特性によって残存負荷の消費電
力が増加し、有効電力バランスを維持することができな
くなる。よって、系統の周波数は第３図（ｂ）に示すよ
うに益々低下し、分離系統の安定運転は不可能となる。

以上のような問題は、系統に非常に大きな対地静電容量
が有るためであり、周波数の低下防止対策として、有効
電力バランスを図るだけでは充分な対策とならず、負荷
し４Ｐｌ！！ｉ後の電圧上昇を防止するために、何らか
の無効電力バランスをも図る必要がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、系統分離によって電力系統が過負荷となった場合に
、その系統の電圧変動及び周波数の低下を防止して系統
を安定化することの可能な系統安定化装置を提供するこ
とを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では系統分離前の潮流
分布をもとに、系統分離が発生した場合の周波数対策と
しての負荷しゃ断量と電圧上昇抑制対策としての調相設
備投入量とを事前に求めておき、系統分離が発生したと
き、前記計算結果にもとづいて負荷しゃ断及び調和設備
の投入を実施するようにしている。

（作　用） まず、本発明の基本的な考え方、即ち、負荷し４Ｐ断量
、調相設備の投入量の算出方法について第４図を用いて
説明する。第４図に示す電力系統は、変電所Ｎｌ　、Ｎ
２及び変電所Ｎ、、Ｎ２内の調相設備Ｓ、、Ｓ２．ｓ３
　、負荷フィーダ１１．〜鳥、さらに発電機１と図示し
ていない送電線から構成されており、連系線２を介して
他系統よりＰ、十ｊＱ１なる電力を受電している。ここ
で、Ｐｌは受電している有効電力、Ｑｌは同じく無効電
力である。

このような状態で、連系線２が故障などによって断する
と、前記電力系統では、９１分の有効電力、０１分の無
効電力アンバランスが生ずる。

今、第４図に示した電力系統が連系線２の故障により系
統分離すると、有効電力のアンバランス量は、系統分離
前に連系線２に流れていた有効電力Ｐ□となる。よって
、この有効電力９１分の負荷をし＋断して、有効電力の
バランスをとる。ただし、この有効電力９１分の負荷を
しゃ断すると、その負荷の持つ無効電力をもしゃ断する
ことになるため、実際の負荷しゃ断量は（１）式となる
。

負荷し＋Ｗｆｉ量＝Ｐ、＋　ｊＱｏ＝Ｐ、＋ＪΣＱ８・
・・・・・（１） 例えば、第４図において、Ｐ、幸ｐ、＋ｐ３となるため
、負荷１１と１３が負荷しゃ断個所に選定されたとする
と、（１）式に示した負荷しゃ断量は（２）式となる。

・・・・・・（２） 次に、調相設備の投入量の算出方法について述べる。

今、系統分離ｔ＆　（１）式に示す負荷しゃ断が実施さ
れた場合を考える。

無効電力量即ち、調相設備の投入量を算出するためには
、連系線２の断によって失われた無効電力源Ｑ□、負荷
しゃ断により失われた無効電力量Ｔｔ：ＦＱｋの他・負
荷しゃ断に伴なう系統内の送電線の無効電力ロスの変化
を考慮しなければならない。

これを考慮できる方法として、潮流計算法がある。潮流
計算は、系統計画や系統運用の分野で適用されている方
法であり、母線電圧■とそこで発生する有効電力Ｐ、あ
るいは母線で消費する有効電力Ｐと無効電力Ｑを指定し
、残りの状態量、例えば前者の場合は発生無効電力Ｑと
母線電圧の位相角を求めるものである。ＰとＶを指定す
る前者はＰ−■指定ノード、ＰとＱを指定する後者はＰ
−Ｑ指定ノードとそれぞれ呼ばれている。

本発明ではこの潮流計算手法をもとに、無効電力制御量
、即ち、調相設備の投入量を算出する。

第５図にその流れを示す。

以下、第４図、第５図を用いて無効電力の制御量の算出
法を示す。

まず、第５図のステップＳ１では、分離前の定常状態時
に検出した負荷ｉ１〜ｉ４の消費電力（Ｐｏ、＋ｊＱｏ
ｉ、ｉ＝１．・・−，４）　、連系線２の潮流（Ｐｌ　
＋ｊＱ１）及び調相設備の開閉状態などをもとに、系統
分離後において負荷しゃ断を実施した後の潮流分布を求
める０例えば、各負荷１１〜ムのしゃ断量をＰ。ｉ＋ｊ
Ｑｃｉとすると、各負荷の負荷しゃ断後の消費電力量Ｐ
、＋ｊＱ、は Ｐ・＋　・Ｑ・＝Ｐ　・＋　・Ｑ　・−（Ｐ　・十　・
Ｑ　・）ｌ　　　　Ｊｌ　　　　　０１　　　　Ｊｏｔ
　　　　　　ＣＩ　　　　ＪＣＩ・・・・・・（３） となる。

次に、ステップＳ２で調和設備のあるノードｎ１゜ｎ２
をＰｖ指定にし、潮流計算を行ない、そのノードの必要
無効電力量Ｑ、を算出する。

更にステップＳ３では（４）式より調相設備の必要容３
１ＳｈＲｒを求め、もし、５ｈＲｒが設備の上限を超え
たならば、その上限値に制御量を指矩する。

５ｈＲｒ＝Ｑ、　／Ｖ２　　　　　　　・・・・・・（
４）ここで、Ｖは潮流計算時の電圧指定値である。

このように求められた調和設備の制御量は、各負荷のし
ゃ断量とともに系統分離後に、各変電所Ｎ、、Ｎ２に設
置された端末装置に送られ、実際に制御される。

（実施例〉 以下本発明による系統安定化装置の一実施例を第１図に
よって説明する。

第１図において第４図と同一部分については同一符号を
付して説明を省略する。

第１図は、先に示した第４図の電力系統に本発明を適用
した場合のシステム構成例であり、図示したように、連
系点端末部３．変電所端末部４ａ。

４ｂ及び中央演算部５から構成されている。なお、本実
施例では説明の簡単化のため、負荷及び調相設備のある
変電所を２個所としている。

次に作用を説明する。

連系点端末部３では、系統分離前は需給状態に応じて一
定周期で、連系線２の潮流Ｐ、＋　ｊＱｌを検出し、各
変電所端末部４ａ、　４ｂは自変電所に接続する負荷１
１〜ｉ４の消費電力量Ｐ、＋　ｊＱ、（ｉ＝１、＝、４
）　トＲ相設ｆａｓ　、（ｊ＝１．２．３　）　ｅｙ＞
投入状態をそれぞれ検出し、図示しない伝送系を介して
、中央演算部５に伝送する。

中央演算部５では、負荷のしゃ断容量の総和が連系＃Ｉ
２の有効電力潮流に等しくなるようにしや断する負荷を
決定し、その結果をもとに、第５図に示したステップ８
１〜Ｓ３の作用により調和設備の投入量を演算する０例
えば、負荷しゃ断個所としてＩｈ、ｉ３、調相設備の投
入個所としてＳｌ、３．２が選ばれた場合を考える。

この状態から、今、送電線故障などにより連系線２がし
ゃ断されて系統分離が発生したとすると、中央演算部５
は変電所端末部４ａに対して、負荷１１のしゃ断と調和
設置１　Ｓ　１の投入を指令し、変電所端末部４ｂに対
しては、負荷１コのしゃ断と調和設備Ｓ２の投入を指令
する。

一方、上記指令を受けた各変電所端末部４ａ、　４ｂで
は、前記指令にしたがって、負荷しゃ断及び調和設備の
投入を行ない、系統弁ｍ後の周波数と電圧を安定化させ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、系統分離前の需給
状態をもとに周波数対策としての負荷しゃ断量と、負荷
しゃ断後の電圧上昇抑制対策としての調相設備の投入量
を潮流計算を用いて演算し、実際に系統分離が発生した
ことを条件に、前記演算結果に基づいた負荷のしゃ断及
び調相設備の投入を実施する構成としたので、系統分離
後の対象系統の周波数及び電圧を安定化することが可能
な系統安定化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図（ａ）
、　（ｂ）は一般的な系統が系統分離によって過負荷状
態になった場合に、従来の負荷しゃ断装置により安定化
した時の一例を示す図、第３図（ａ）。 （ｂ）は長距離送電線や地中ケーブル線を含んだ非常に
大きな対地静電容量をもった重過負荷系統が分離された
場合に従来の負荷しゃ断装置によって負荷の一部をしゃ
断した時の現象を示す図、第４図は本発明の考え方を説
明するための電力系統図、第５図は本発明の詳細な説明
するためのフローチャートである。 １・・・発電機　　　　　　２・・・連系線３・・・連
系点端末部　　　４ａ、　４ｂ・・・変電所端末部５・
・・中央演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 系統分離が原因で電力系統が過負荷状態になった場合に
   、負荷の一部を高速しや断して分離系統の周波数を安定
   化する系統安定化装置において、系統分離前の潮流分布
   をもとに系統分離が発生した場合の負荷しや断量及び調
   相設備投入量を潮流計算により求め、系統分離の発生を
   条件に、前記計算結果に基づいた負荷のしや断及び調相
   設備の投入を実施することを特徴とする系統安定化装置
   。