JPH05227665A - 発電設備の電圧無効電力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】過励磁／不足励磁予測手段１１では、主要変圧
器のタツプを一つ切替えた状態の予測計算をして、その
界磁電流が許容界磁電流内であれば、タップ上げ制御許
可信号Ｓｒｒを出力し、無効電力Ｑが許容範囲内であれ
ば、タップ下げ制御許可信号Ｓｌｌを出力する。ＡＮＤ
１０Ｒ４では、タップ上げ制御許可信号Ｓｒｒと上げ信
号演算部１０Ｒからの上げ信号Ｓ２ｒとの論理積の成立
によりタップ上げ指令Ｓｒを出力する。ＡＮＤ１０Ｌ４
では、タップ下げ制御許可信号Ｓｌｌと下げ信号演算部
１０Ｌからの下げ信号Ｓ２ｌとの論理積の成立によりタ
ップ下げ指令Ｓｌを出力する。 【効果】タップ過剰切替えあるいは過剰でない切替えの
阻止が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電設備の電圧および
無効電力制御に係り、主要変圧器の負荷時タップ切替え
装置を切替えることにより発電設備の出力電圧と発電機
の無効電力を制御する発電設備の電圧無効電力制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】長距離送電を行い負荷地点の電圧を所定
の電圧に維持するには、発電設備の出力電圧を調整する
必要がある。一般には、その必要電圧調整幅が広い場合
には、発電機自体の電圧調整許容幅を広げる設計は行わ
ず、送電のための昇圧変圧器（以下、主要変圧器と呼
ぶ）に負荷時切替えタップを設けこれを切替えて発電設
備の出力電圧を調整している。

【０００３】図４は、この種の発電設備の系統図であ
る。

【０００４】発電機１は、励磁装置２によって励磁さ
れ、所定の発電機端子電圧Ｖｇを発電する。その発電機
端子電圧Ｖｇは、主要変圧器３で高圧母線電圧Ｖｈに昇
圧されて電力が高圧母線４から送電線５を介して負荷地
点電圧Ｖｓとして負荷地点６へ送られる。発電機１の発
電機端子電圧Ｖｇは計器用電圧変成器７で検出され、ま
た、発電機１の電流は計器用電流変成器８で検出され、
各検出信号が励磁装置２に入力されている。高圧母線４
の高圧母線電圧Ｖｈは、高圧検出器９によって検出され
電圧無効電力制御装置１０に入力されている。

【０００５】電圧無効電力制御装置１０は、高圧検出器
９により検出した高圧母線４の高圧母線電圧Ｖｈが目標
値から許容範囲を越えて変化した場合に時限を持って許
容範囲に入るように主要変圧器３へタップ切替え信号を
出力し、図示省略するタップ切替え機構を介してタップ
を制御する。そして、目標電圧設定を調整することで発
電設備の出力電圧を調整している。

【０００６】ここで、電圧無効電力制御装置１０の機能
構成を示す図５を参照して具体的に説明する。

【０００７】まず、加算器１０Ａでは、高圧母線４の目
標電圧Ｖｈｒｅｆと高圧検出器９が検出した高圧母線電
圧Ｖｈとの偏差Ｓｖｈが演算される。この偏差Ｓｖｈ
が、上げ信号演算部１０Ｒと下げ信号演算部１０Ｌに入
力される。このとき、目標電圧Ｖｈｒｅｆ＞高圧母線電
圧Ｖｈであれば、偏差Ｓｖｈに応じて上げ信号演算部１
０Ｒの不感帯１０Ｒ１を通じて、不感帯１０Ｒ１を越え
る信号Ｓｖｈｒが積分器１０Ｒ２で積分される。コンパ
レータ１０Ｒ３では積分値Ｓ１ｒが所定値以上になると
信号Ｓ２ｒがＡＮＤ１０Ｒ４に入力される。この場合
に、発電機１の過励磁限界を表す過励磁限界信号Ｓｏｅ
ｌがＮＯＴ１０Ｒ５に入力されていなければ、ＡＮＤ１
０Ｒ４で論理積の条件が成立してタップ上げ指令Ｓｒを
出力する。その後、タイマ１０Ｒ６は、タップ上げ指令
Ｓｒを出力した後、タップ切替え機構がその指令を完全
に受け取るに十分な時間経過すると積分器１０Ｒ２をリ
セットさせる。

【０００８】一方、加算器１０Ａからの偏差Ｓｖｈの極
性が上記と逆の場合、すなわち、目標電圧Ｖｈｒｅｆ＜
高圧母線電圧Ｖｈの場合には、偏差Ｓｖｈに応じて下げ
信号演算部１０Ｌの不感帯１０Ｌ１、積分器１０Ｌ２、
コンパレータ１０Ｌ３が動作して信号Ｓ２ｌを発生す
る。この信号Ｓ２ｌと発電機１が不足励磁限界になって
いないことを表す信号、すなわち、不足励磁限界信号Ｓ
ｕｅｌがＮＯＴ１０Ｌ５に入力していないときの否定信
号との論理積によって実際のタップ下げ指令Ｓｌを発生
する。タイマ１０Ｌ６はタップ切替え機構がその指令を
完全に受け取るに十分な所定時間後に積分器１０Ｌ２を
リセットする。

【０００９】なお、上記した過励磁限界信号Ｓｏｅｌや
不足励磁限界信号Ｓｕｅｌには、励磁装置２に設けられ
る過励磁制限装置および不足励磁制限装置の動作信号を
用いるか、或いはそれらの制限装置とは別にタップ制御
抑制専用の過励磁状態検出器および不足励磁状態検出器
を設けてそれらの信号が用いられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た主要変圧器のタップの制御では次の問題がある。

【００１１】まず、第１に、上記した制御では発電機端
子電圧を常に定格状態の運転をしつつ発電設備としての
出力電圧を調整できるメリットがある反面、調整の細か
さはタップにより決まるため段階的な調整となる。この
段階的な調整のため発電機１は、過励磁状態或いは不足
励磁状態となりやすい。また、制限装置を兼用してその
動作により過励磁状態または不足励磁状態の検出をする
ようにすれば、制限装置が動作するまでタップの切替え
が許可されるから、制限装置が動作した状態で運転を継
続することが頻繁に発生する。このような状態では、発
電機１の励磁が本来の適切な信号に基づく制御ではなく
なっており、特に、長距離送電の場合には、系統動揺の
制動力を向上させる制御が阻害され好ましいことではな
い。

【００１２】第２に、タップ制御抑制専用の過励磁状態
検出器および不足励磁状態検出器を設けた場合、タップ
制御による発電機無効電力の変化は電力系統状態によっ
て大きく変わるのでそれらの設定を制限装置の動作領域
よりずっと内側に設定する必要があり、タップ制御によ
り制限装置の動作領域に入る可能性が残る。これに対し
て、余り余裕を持った設定をすれば不必要にタップ制御
を抑制して、発電設備の出力電圧を目標電圧に制御する
機能が抑制されることになる。

【００１３】そこで、本発明はタップ制御抑制方式の不
都合を解決するため、発電機の能力範囲を十分に利用で
きる主要変圧器タップ制御による発電設備の電圧無効電
力制御装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、発電機の出力
電圧を昇圧するための主要変圧器のタップを切替えて発
電設備の電圧および無効電力を制御する電圧無効電力制
御装置において、主要変圧器のタップを一つ上げ方向に
切替えたとき一つ下げ方向に切替えたときの発電機の界
磁電流と無効電力とを予測計算する予測計算手段と、こ
の予測計算手段により予測計算された界磁電流が許容範
囲内のとき、タップの上げ方向への切替えを許可し、予
測計算された無効電力が許容範囲内のとき、タップの下
げ方向への切替えを許可するインターロック手段とを設
けるようにしたものである。

【００１５】

【作用】上記構成により、現状のタップから上げ方向一
つ切替えたときと、下げ方向に一つ切替えたときの発電
機の界磁電流と無効電力とが予測計算される。予測計算
された発電機の界磁電流が許容範囲内の場合にタップか
ら上げ方向の許可がされ、予測計算された発電機の無効
電力が許容範囲内の場合にタップの下げ方向の許可がさ
れる。よって、タップを一つ上げ方向に切替えたとき許
容範囲を逸脱した過励磁状態で運転されることがなく、
また、タップを一つ下げ方向に切替えたとき許容範囲を
逸脱した不足励磁状態で運転されることがなく、タップ
過剰切替えが防止され発電設備の安定な運転ができる。
また、タップを切替えても過励磁状態や不足励磁状態で
運転されることがないのにタップの切替えが阻止され、
主要変圧器の高圧側の電圧が目標範囲から逸脱した状態
で運転が継続されるという問題が少なくなる。さらに、
予測計算手段には、予想結果に大きな影響を与える外部
リアクタンスを模擬または算定する手段の値を用いて予
測計算しているためタップの切替えの許可の可否の判定
精度が従来より格段に向上している。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１７】図１は、本発明の第１の実施例を示す電圧
無効電力制御装置の構成図である。図１において、図５
と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、説明を
省略する。図５と異なる点は、過励磁／不足励磁予測手
段１１を設け、その予測結果をタップ制御信号の出力許
可条件としたことである。過励磁／不足励磁予測手段１
１は、図２に示すようにＸｅ設定手段１１Ａと検出手段
１１Ｂと無効電力変化量演算手段１１Ｃと加算器１１Ｄ
と加算器１１Ｅと過励磁判定部１１Ｆと不足励磁判定部
１１Ｇとから構成される。

【００１８】ここで、Ｘｅ設定手段１１Ａは、運転計画
に従って設定された時々刻々の外部リアクタンスの値Ｘ
ｅｔを出力する。ただし、時々刻々とはいっても実際に
はそれ程頻繁に系統運用が変化することはなく、時間の
オーダの設定でよくさほど複雑なものではない。検出手
段１１Ｂは、計器用電圧変成器７および計器用電流変成
器８を介して発電機端子電圧Ｖｇ、発電機電流Ｉｇを入
力し、発電機端子電圧Ｖｇ、発電機出力Ｐｇ、発電機無
効電力Ｑｇを検出する。無効電力変化量演算手段１１Ｃ
は、Ｘｅ設定手段１１Ａより出力される現時点の外部リ
アクタンスの値Ｘｅｔと検出手段１１Ｂにて検出された
発電機出力Ｐｇと発電機端子電圧Ｖｇを入力してタップ
を１タップ変化したときの無効電力変化量ΔＱを演算す
る。

【００１９】加算器１１Ｄは、現在の発電機無効電力Ｑ
ｇと無効電力変化量ΔＱとを加算して、現状からタップ
を１ケ上げ方向に変化したとき発電機無効電力Ｑｇｒを
算出する。加算器１１Ｅは、現在の発電機無効電力Ｑｇ
から無効電力変化量ΔＱを減じて、現状からタップを１
ケ下げ方向に変化したときの発電機無効電力Ｑｇｌを算
出する。

【００２０】過励磁判定部１１Ｆは、発電機端子電圧Ｖ
ｇ、発電機出力Ｐｇ、発電機無効電力Ｑｇｒから現状か
らタップを１ケ上げ方向に変化したときの発電機界磁電
流Ｉｆｇｒを計算し、その値が所定の値以下であればタ
ップ上げ制御許可信号Ｓｒｒを出力する。不足励磁判定
部１１Ｇは、タップを１ケ下げ方向に変化したときの発
電機無効電力Ｑｇｌが現状の発電機電圧Ｖｇ、出力状態
で許容される値か否かを判定して許容される値であれば
タップ下げ制御許可信号Ｓｌｌを出力する。

【００２１】上記構成で、図５の従来例で説明したと同
様に加算器１０Ａで高圧母線４の目標電圧Ｖｈｒｅｆと
高圧検出器９の検出した高圧母線電圧Ｖｈの偏差Ｓｖｈ
が求められる。このとき、目標電圧Ｖｈｒｅｆ＞高圧母
線電圧Ｖｈの場合には、偏差Ｓｖｈに応じて上げ信号演
算部１０Ｒが図５と同様の演算処理をして上げ信号Ｓ２
ｒがＡＮＤ１０Ｒ４へ出力される。

【００２２】また、目標電圧Ｖｈｒｅｆ＜高圧母線電圧
Ｖｈの場合には、偏差Ｓｖｈに応じて下げ信号演算部１
０Ｌが図５と同様の演算処理をして下げ信号Ｓ２ｌがＡ
ＮＤ１０Ｌ４へ出力される。

【００２３】過励磁／不足励磁予測手段１１では、後述
するようにタップを切替え時点の過励磁または不足励磁
を予測演算して、タップ上げ制御許可信号Ｓｒｒまたは
タップ下げ制御許可信号ＳｌｌをＡＮＤ１０Ｒ４あるい
はＡＮＤ１０Ｌ４へ出力する。これによって、ＡＮＤ１
０Ｒ４あるいはＡＮＤ１０Ｌ４では、タップ上げ制御許
可信号Ｓｒｒまたはタップ下げ制御許可信号Ｓｌｌが入
力されているとき、上げ信号Ｓ２ｒまたは下げ信号Ｓ２
ｌが入力されると論理積の条件が成立してタップ上げ指
令Ｓｒまたはタップ下げ指令Ｓｌが出力される。

【００２４】次に、過励磁／不足励磁予測手段１１の作
用とその妥当性について説明する。

【００２５】まず、Ｘｅ設定手段１１Ａでは、運転計画
に従って外部リアクタンスの値Ｘｅｔが設定され、無効
電力変化量演算手段１１Ｃに入力される。また、検出手
段１１Ｂでは発電機端子電圧Ｖｇ、発電機電流Ｉｇが入
力され、発電機端子電圧Ｖｇ、発電機出力Ｐｇ、発電機
無効電力Ｑｇが出力される。

【００２６】無効電力変化量演算手段１１Ｃでは、次の
ようにして主要変圧器３のタップを１つ切替えた場合の
無効電力変化量ΔＱを算出する。なお、以下の説明に使
用する式は、負荷地点６が無限大母線と見なしたときに
成立し、負荷地点６に図示省略する多くの他の発電設備
が接続されており、発電機１のみの負荷地点電圧Ｖｓへ
影響は非常に小さくこの点を無限大母線と見なせる。

【００２７】外部リアクタンスの値Ｘｅｔと発電機出力
Ｐｇが決まれば、主要変圧器のタップを１つ切替えた場
合の無効電力変化量ΔＱは、下記の式（１）で計算され
る。

【００２８】

【数１】 ΔＱ＝ΔＶｇ（２・Ｖｇ−Ｖｓ・ＣＯＳδ）／Ｘｅ…………（１）

【００２９】ただし、ΔＶｇ：１タップ当たりの主要変
圧器の高圧側電圧変化を発電機側に変換した値であり変
圧器のタップ設計で決まる定数、 Ｖｓ：負荷地点電圧 Ｘｅ：発電機端子から負荷地点までのリアクタンス（外
部リアクタンス） δ：発電機端子電圧Ｖｇと負荷地点電圧Ｖｓの位相差

【００３０】上記δは、次の式（２）の関係から算出さ
れる。

【００３１】

【数２】 Ｐ＝（Ｖｇ・Ｖｓ・ＳＩＮδ）／Ｘｅ……………（２）

【００３２】従って、無効電力変化量演算手段１１Ｃで
は、上記式（１）および式（２）に基づいて演算が行わ
れ、主要変圧器３のタップを１つ切替えた場合の発電機
無効電力変化量ΔＱが算出される。

【００３３】なお、式（１）および式（２）には、負荷
地点電圧Ｖｓが使用されているが、無効電力変化量演算
手段１１Ｃには、負荷地点電圧Ｖｓは入力していない。
その理由は、この変数は系統事故時やその後の短時間等
特殊な状態を除いて、ほぼ一定であり、かつ、その測定
と伝送が複雑となるため定数扱いしているためである。

【００３４】上記のように無効電力変化量演算手段１１
Ｃで算出された無効電力変化量ΔＱは、加算器１１Ｄに
入力され、ここで、検出手段１１Ｂからの発電機無効電
力Ｑｇと加算されてタップ上げ操作後の予測無効電力Ｑ
ｇｒが過励磁判定部１１Ｆに入力される。つまり、上げ
方向に１タップ切替えたときの発電機無効電力Ｑｇｒ
は、現状の発電機無効電力Ｑｇに切替えによる無効電力
変化量ΔＱを加算すればよいので、加算器１１Ｄの出力
が求める値となる。

【００３５】一方、無効電力変化量ΔＱは、加算器１１
Ｅに入力され、検出手段１１Ｂからの発電機無効電力Ｑ
ｇから減算されタップ下げ操作後の予測無効電力Ｑｇｌ
が不足励磁判定部１１Ｇに入力される。つまり、下げ方
向に１タップ切替えたときの発電機無効電力Ｑｇｌは、
現状の発電機無効電力Ｑｇに切替えによる無効電力変化
量ΔＱを減算すればよいので、加算器１１Ｅの出力が求
める値となる。

【００３６】続いて、過励磁判定部１１Ｆでは、現状か
らタップ１ケ上げ方向に変化したときの発電機界磁電流
Ｉｆｇｒが計算され、その値が所定値以下であればタッ
プ上げ制御許可信号Ｓｒｒが出力される。すなわち、発
電機１の過励磁側の許容限界は許容界磁電流で決まり、
実界磁電流は発電機無効電力が大きい程大きくなるか
ら、過励磁判定部１１Ｆでは発電機無効電力Ｑｇｒとタ
ップ切替えで変化しない発電機電圧と発電機出力は現状
の値を用いて、主要変圧器３のタップを上げ方向に１つ
切替えた場合の発電機界磁電流Ｉｆｇｒを演算し、これ
が許容界磁電流以内であればタップ上げ制御許可信号Ｓ
ｒｒが出力される。なお、界磁電流の算出方法について
は種々の方法が知られているのでその説明は省略する。

【００３７】一方、不足励磁判定部１１Ｇでは、タップ
を１け下げ方向に変化したときの発電機無効電力Ｑｇｌ
と発電機端子電圧Ｖｇ、発電機出力Ｐｇが次に示す所定
条件を充足するかを判定し、充足するときタップ下げ制
御許可信号Ｓｌｌを出力する。すなわち、発電機１の不
足励磁側の厳密な許容限界は、発電機の構造、特性、外
部リアクタンスの値によりかなり複雑になるので、実運
転許容範囲は下記の式（３）で与えられる範囲としてい
る。

【００３８】

【数３】 （Ｑｇ／Ｖｇ² ）＞ａ＋（ｂ・Ｐｇ）／Ｖｇ² ……………（３）

【００３９】ただし、ａは負の定数、ｂは正の定数であ
り、厳密な許容限界にかからないように余裕を持たす。

【００４０】ここで、同じ発電機出力Ｐｇ、発電機端子
電圧Ｖｇに対しては、発電機無効電力Ｑｇが減少する方
向が、不足励磁側許容限界を越える方向となる。従っ
て、不足励磁判定部１１Ｇでは、発電機無効電力Ｑｇｌ
と現状の発電機端子電圧Ｖｇ、発電機出力Ｐｇが前記不
等式（３）を充足するか否かを判定し、充足していると
きにタップ下げ制御許可信号Ｓｌｌを出力する。

【００４１】このように、現実に検出できる変数と運転
計画に基づいて設定された時々刻々の外部リアクタンス
の値Ｘｅｔを用いて、タップを切替えた時点の状態を予
測演算して、その結果により実際のタップ切替えを許可
するので精度がよく、タップの過剰切替えが防止され発
電設備の安定な運転ができる。特に、タップ切替えによ
る発電機無効電力変化に大きく影響する外部リアクタン
スに時々刻々の計画値を用いて切替え後の状態予測をし
ているので、現状の発電機運転状態のみからタップ切替
えの可否を判断する従来の制御装置に比較して本実施例
のタップ切替え可否の判定精度は格段に向上する。

【００４２】よって、タップ切替えを実施した結果、許
容範囲を逸脱した過励磁あるいは不足励磁となり、制限
装置が動作した状態で運転されたり、逆にタップ切替え
を行っても問題が生じないのにそれを阻止して、主要変
圧器高圧側電圧が目標範囲から逸脱した状態の運転を継
続する等の不都合を最小にすることができる。

【００４３】図１および図２に示した前記実施例のＸｅ
設定手段は、外部リアクタンスのみを設定し出力するも
のとしたが、これに限ることなく、例えば、発電設備の
設置箇所では測定が困難な負荷地点の計画電圧も設定す
る機能も追加して第２の実施例として実施することがで
きる。

【００４４】負荷地点の負荷地点電圧Ｖｓを変化させる
運用をする場合には、Ｖｓを定数扱いせず設定手段から
出力される設定信号Ｖｓｔを用いて、より高いタップを
切替えた時点の状態を予測演算できる。

【００４５】図１および図２に示した実施例は、Ｘｅ設
定手段により計画値の外部リアクタンスを出力して、そ
れを使用してタップ切替え後の状態を予測演算したが、
タップ切替え前後の無効電力変化から外部リアクタンス
を算定して、その値を次のタップ切替え後の状態予測を
行い第３の実施例として実施することができる。

【００４６】以下、第３の実施例を図３に示す外部リア
クタンス算定手段の構成を参照して説明する。

【００４７】図３に示す外部リアクタンス算定手段１２
は、図２においてＸｅ設定手段１１Ａの代わりに置き替
えて実施するようにしたものである。外部リアクタンス
算定手段１２は、記憶手段１２Ａと記憶手段１２Ｂとホ
ールド手段１２Ｃとタイマ１２ＤとＸｅ算出部１２Ｅと
Ｘｅ記憶部１２Ｆとから構成される。

【００４８】記憶手段１２Ａは、図２の検出手段１１Ｂ
より常時発電機端子電圧Ｖｇ、発電機無効電力Ｑｇ、発
電機出力Ｐｇを入力してそれらの値を更新記憶する。記
憶手段１２Ｂも同様に図２の検出手段１１Ｂから発電機
端子電圧Ｖｇ、発電機無効電力Ｑｇ、発電機出力Ｐｇを
入力して更新記憶している。

【００４９】ホールド手段１２Ｃは、タップ上げ指令Ｓ
ｒまたはタップ下げ指令Ｓｌが入力されると、ホールド
状態信号Ｈｌｄを出力し、その状態を保持する。このホ
ールド状態信号Ｈｌｄが入力すると、記憶手段１２Ａで
は記憶更新を中止する。すなわち、記憶手段１２Ａは、
タップ切替え直前の発電機端子電圧Ｖｇ、発電機無効電
力Ｑｇ、発電機出力Ｐｇを記憶した状態となる。これら
の値をここでは、Ｖｇｏ、Ｑｇｏ、Ｐｇｏとする。

【００５０】ホールド状態信号Ｈｌｄがタイマ１２Ｄに
入力すると、タイマ１２Ｄが起動され、このタイマ１２
Ｄは、タップ上げ指令Ｓｒまたはタップ下げ指令Ｓｌが
出力されてから実際に切替えが完了するに十分な遅延時
間を持つ遅延動作瞬時復帰タイマとしている。このタイ
マ１２Ｄがタイムアップすると、記憶手段１２Ｂは記録
更新を中止する。すなわち、記憶手段１２Ｂは、タップ
切替え後の発電機端子電圧Ｖｇ、発電機無効電力Ｑｇ、
発電機出力Ｐｇを記憶した状態となる。これらの値をこ
こでは、Ｖｇｎ、Ｑｇｎ、Ｐｇｎとする。

【００５１】タイマ１２Ｄがタイムアップすると、Ｘｅ
算出部１２Ｅの動作が開始され、Ｘｅ算出部１２Ｅは、
記憶手段１２Ａ，１２Ｂの内容を読み取り、後述する演
算でＸｅを算定する。そして、Ｘｅ記憶部１２Ｆにその
結果を記憶してリセットパルス信号Ｓｒｅｓをホールド
手段１２Ｃへ出力する。なお、Ｘｅ記憶部１２Ｆは運転
開始時に適切な値で初期化しておくことで、運転開始時
から過励磁／不足励磁予測手段１１は有効に作用する。

【００５２】リセットパルス信号Ｓｒｅｓがホールド手
段１２Ｃへ入力されるとホールド状態がリセットされ
る。これにより、ホールド状態信号Ｈｌｄが消滅し、タ
イマ１２Ｄが復帰し、記憶手段１２Ａ，１２Ｂもデータ
更新記録状態に戻る。

【００５３】上記したＸｅ算出部１２Ｅは、下記の式
（４）から無効電力変化量ΔＱを求め、この無効電力変
化量ΔＱから式（５）によりＸｅを求める。

【００５４】

【数４】 ΔＱ＝｜Ｑｇｎ−Ｑｇｏ｜………………（４）

【００５５】

【数５】 Ｘｅ＝（２・Ｖｇ−Ｖｓ・ＣＯＳδ）・ΔＶｇ／ΔＱ…………（５）

【００５６】ただし、変数記号は、式（１）の場合と同
じである。また、発電機端子電圧Ｖｇ＝（Ｖｇｏ＋Ｖｇ
ｎ）／２、発電機出力Ｐｇ＝（Ｐｇｏ＋Ｐｇｎ）／２を
用いる。この平均値を使用する理由は、タップ切替え中
に発電機の電圧や出力の変更調整が実施された場合の影
響を避けるためである。

【００５７】このように、運転計画に従ってＸｅの設定
を行う必要がなく、系統構成を頻繁に変更調整する場合
の運用では図１および図２に示した第１の実施例より便
利である。

【００５８】さらに、第３の実施例に負荷地点電圧Ｖｓ
の計画電圧と設定手段を追加し、その設定信号Ｖｓｔを
Ｘｅの算定に用いることにより第４の実施例として本発
明を実施することができる。本実施例によれば負荷地点
の電圧を変化させて運用をする場合には、より精度の高
いＸｅの算定ができ、タップ切替え後のより精度の高い
状態予測が可能となる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、現
状の運転状態からタップを１つ切替えたときの状態を予
測して、その状態が許容範囲になるときのみタップ制御
を許可するから精度がよく、タップの過剰切替えあるい
はその逆の現象が防止され、発電設備の安定、かつ、許
容運転範囲を十分活用した系統運用に大きく貢献する運
転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す発電設備の電圧無
効電力制御装置の構成図である。

【図２】図１の過励磁／不足励磁予測手段を示す構成図
である。

【図３】図１の第３の実施例としての過励磁／不足励磁
予測手段を示す構成図である。

【図４】発電設備の系統図である。

【図５】従来例を示す発電設備の電圧無効電力制御装置
の構成図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ 励磁装置 ３ 主要変圧器 ４ 高圧母線 ５ 送電線 １０ 電圧無効電力制御装置 １１ 過励磁／不足励磁予測手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 俊伸 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 平山 開一郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機の出力電圧を昇圧するための主要
   変圧器のタップを切替えて発電設備の電圧および無効電
   力を制御する電圧無効電力制御装置において、 前記主要変圧器のタップを一つ上げ方向に切替えたとき
   と一つ下げ方向に切替えたときの前記発電機の界磁電流
   と無効電力とを予測計算する予測計算手段と、 この予測計算手段により予測計算された前記界磁電流が
   許容範囲内のとき、前記タップの上げ方向への切替えを
   許可し、前記予測計算された無効電力が許容範囲内のと
   き、前記タップの下げ方向への切替えを許可するインタ
   ーロック手段とを備えたことを特徴とする発電設備の電
   圧無効電力制御装置。
2. 【請求項２】 前記予測計算手段は、運転計画に従って
   設定された外部リアクタンス設定手段の出力する外部リ
   アクタンスと現状の発電設備の運転状態とに基づいて予
   測計算することを特徴とする請求項１記載の発電設備の
   電圧無効電力制御装置。
3. 【請求項３】 運転計画に従って設定された前記外部リ
   アクタンスに負荷地点の計画電圧を加えて前記外部リア
   クタンス設定手段の出力としたことを特徴とする請求項
   ２記載の発電設備の電圧無効電力制御装置。
4. 【請求項４】 前記予測計算手段は、前回のタップの切
   替えのときの無効電力変化に基づいて外部リアクタンス
   を計算し、この外部リアクタンスと現状の発電設備の運
   転状態とに基づいて予測計算するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の発電設備の電圧無効電力制御装
   置。
5. 【請求項５】 運転計画に従って負荷地点の電圧を設定
   する設定手段とこの手段の出力を前記外部リアクタンス
   算定に用いるようにしたことを特徴とする請求項４記載
   の発電設備の電圧無効電力制御装置。