JPH0731198A

JPH0731198A - 系統安定化装置

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Publication number: JPH0731198A
Application number: JP5169455A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Yamamoto; 俊伸山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【構成】電力系統８に並列される同期機１の有効電力を
所定の伝達関数によって演算処理し、この演算処理され
た信号を同期運転の安定化を図るように自動電圧調整装
置２Ｃへ入力する系統安定化装置３において、同期機１
の駆動力の変化要因として同期機１を駆動する原動機の
調整信号を検出する手段と、この手段により検出される
原動機の調整信号に基づいて所定の伝達関数を変更する
手段とを設ける。【効果】系統安定化装置の持つ不正動作を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の安定化のた
めに同期機の自動電圧調整装置に付加する系統安定化装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】同期機の励磁装置の第１の制御機能は、
同期機の端子電圧を一定に保つように励磁を制御するこ
とである。このため従来より同期機の励磁装置は自動電
圧調整装置を具備している。ところが、電力系統に並列
して運転される同期機は、その端子電圧を一定値とする
励磁制御を行うだけでは、同期機と電力系統間に存在す
る電気機械的な動揺に対する制動力があまり得られず、
電力系統の安定度が向上しない。

【０００３】そこで、電力系統の安定度を向上させるた
めに同期機の回転子速度、同期機端子電圧の周波数、あ
るいは同期機の入出力有効電力の変化量に基づいた信号
を自動電圧調整装置に加えて系統動揺に対する制動力を
向上させる励磁制御による系統安定化装置が普及してい
る。この系統安定化装置に使用する信号は、論理的には
同期機の回転子速度が理想的であるが、その検出系統動
揺以外の軸ねじれ振動などを拾いその除去が困難である
ため普及していない。同期機の入出力有効電力は、検出
が簡単で、かつ、自動電圧調整装置に入力する前の演算
処理も簡単であることからこの信号を使用した系統安定
化装置が最も普及している。

【０００４】図３に、入出力有効電力信号を使用した系
統安定化装置を具備した励磁装置の代表的な構成を示
す。

【０００５】図中、１は同期発電機で、１Ａはその界磁
巻線である。界磁巻線１Ａには、同期発電機１の出力端
子より励磁用電源変圧器２Ａを介して供給される電圧を
サイリスタ整流装置２Ｂで制御整流した励磁電圧を供給
する構成となっている。界磁巻線１Ａに対する励磁量
は、自動電圧調整装置２Ｃからの信号によってサイリス
タ整流装置２Ｂが制御されて定められ、自動電圧調整装
置２Ｃには系統安定度向上のための系統安定化装置３の
出力信号が入力されている。

【０００６】自動電圧調整装置２Ｃへは、計器用電圧変
成器４を介して同期発電機１の端子電圧が被制御信号と
して入力され、系統安定化装置３へは、計器用電流変成
器５を介して検出した同期発電機１の出力電流信号と前
述の同期発電機１の端子電圧信号とが入力されている。
そして、同期発電機１の出力は、主要変圧器６と遮断器
７を介して電力系統８に接続されている。

【０００７】系統安定化装置３では、その電力検出部３
Ａで同期発電機１の端子電圧信号と端子電流信号とから
同期発電機１の有効電力Ｐを検出し、さらに、シグナル
リセット３Ｂでその変化分入出力有効電力を取り出し、
この変化分入出力有効電力信号が、位相補償関数部３Ｃ
と信号増幅部３Ｄにて安定化効果のある位相とゲインを
持つ信号に演算処理されて、活殺リレー３Ｅを介して出
力信号が自動電圧調整装置２Ｃへ入力されている。そし
て、自動電圧調整装置２Ｃによる同期発電機１の電圧を
一定に保持しようとする制御が、この系統安定化装置３
の信号により修正されて電力系統の安定度を向上する制
御が行われる。

【０００８】なお、シグナルリセット３Ｂ、位相補償関
数部３Ｃ、信号増幅部３Ｄの配置は必ずしもこの通りに
する必要はなく、それらの個々の特性（伝達関数）を総
合した特性（伝達関数）が等しければ同じ出力信号が得
られる。実際にシグナルリセット３Ｂを最終段に配置し
た系統安定化装置も実施されている。

【０００９】ここで、同期発電機１を駆動する原動機の
制御について図４を参照して説明する。

【００１０】この図は発電機の代表的な原動機である再
熱蒸気タービンの代表的な系統を示し、蒸気発生器２０
で発生した高温高圧蒸気は、蒸気加減弁２５を介して、
高圧タービン２１に供給され、蒸気の持つエネルギーの
一部が駆動力に変換される。高圧タービン２１を出た蒸
気は、再熱器２３で再加熱され、中低圧タービン２２に
供給され、ここでも蒸気の持つエネルギーの一部が駆動
力に変換される。そして、中低圧タービン２２から排出
される蒸気は、復水器２４で水に戻されて蒸気発生器２
０に供給される。高圧タービン２１と中低圧タービン２
２の軸が発電機軸に結合されており同期発電機１が駆動
される。

【００１１】タービン制御装置３０は、蒸気加減弁２５
を調整してタービンに流入する蒸気を調整する制御装置
である。２６は、高圧タービン２１の入口蒸気圧を検出
する第１段蒸気圧力検出器であり、２７は中低圧タービ
ン２２の入口蒸気圧を検出する再熱蒸気圧力検出器、２
８は、タービンの速度検出器である。また、２５Ａは蒸
気加減弁２５の操作機構である。

【００１２】図５は、タービン制御装置３０の典型的な
内部構成を機能ブロックで示したものである。まず、加
算回路３０Ｄにより速度設定器３０Ｂの設定値と速度検
出器２８で検出される実速度信号Ｓｒｐｍとの偏差が求
められ、これが増幅器３０ＥによってＧ１倍に増幅され
て加算器３０Ｆへ出力される。また、電力設定器３０Ａ
の設定値を増幅器３０ＣによってＧ２倍した信号が加算
器３０Ｆに入力され、増幅器３０Ｃの出力と加算され低
値選択回路３０Ｇに入力される。

【００１３】低値選択回路３０Ｇでは、電力上限設定器
３０Ｈの出力も入力されており、これらの信号の低値が
選択され蒸気流量指令信号Ｓｓｔとして出力される。こ
の蒸気流量指令信号Ｓｓｔは、関数発生器３０Ｊで、蒸
気加減弁開度指令信号Ｓｃｖに変換される。この蒸気加
減弁開度指令信号Ｓｃｖと実際の蒸気加減弁開度を示す
蒸気加減弁実開度信号Ｐｃｖとを加算器３０Ｋに入力し
て、その偏差を求めその偏差で蒸気加減弁制御器３０Ｌ
を動作させる。

【００１４】蒸気加減弁制御器３０Ｌの出力は操作機構
２５Ａに与えられ、蒸気加減弁２５を調整してタービン
に流入する蒸気を調整する。これにより、蒸気タービン
に入力されるエネルギーが制御され、この入力エネルギ
ーがタービンで回転駆動力に変換されて、発電機が回転
駆動される。発電機はその回転エネルギーを電気に変換
して、電力系統に送り出す。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
系統安定化装置３では、系統安定化装置の有するいわゆ
る不正動作のため、電力系統の安定化に十分に寄与して
いないという問題がある。

【００１６】すなわち、発電機電圧を一定に保持しよう
とする制御にとっては系統安定化装置そのものが不正動
作であり、入出力有効電力を使用する系統安定化装置に
はその不正動作が強く現れるという欠点がある。それ
は、原理的には発電機の回転子速度変化の要因となる駆
動力と電気的な出力との差を系統安定化装置の信号とす
べきところをその片方のみ、つまり、入出力有効電力の
みを使用しているので、駆動力が大きく変化するときに
は入出力有効電力信号が必ずしも駆動力と電気的な出力
との差を現す信号とならないためである。

【００１７】この不正動作を抑制するために、一般に
は、シグナルリセット３Ｂの時定数を適切に設定して比
較的短時間で変化する入出力有効電力信号を取り出し、
駆動力の変化（一般には比較的ゆっくりした変化）によ
る有効電力Ｐでは、入出力有効電力信号が小さくなるよ
うにしているが、この方法は長周期の系統動揺に対する
効果は低減されてしまう。

【００１８】ところで、系統安定化装置内の特定箇所の
信号によりシグナルリセット３Ｂや位相補償関数部３Ｃ
の定数を制御して不正制御の影響を極力抑制すること
（例：特開昭５４ー４３５１６）や不正制御が大きくな
る駆動力変化要因を検出してその信号で系統安定化装置
の動作をロック（活殺リレー３Ｅを開く）してしまうこ
と（例：特開昭５４ー１５９６４２）が提案されてい
る。

【００１９】ところが、前者では大きな不正動作が抑制
させつつ正動作をさせることができるものの定数制御が
行われない範囲の比較的小さい駆動力変化では不正動作
が残るという問題がある。

【００２０】また、後者では、系統安定化装置をロック
してしまうので、その状態の時には系統安定化装置の不
正動作は完全に除去できるものの同時に存在する正動作
も殺してしまう。従って、系統安定化装置をロックする
と、非常に大きな不正動作が予想されるときに限定しな
ければ、系統安定化装置として効果が薄れてしまい実用
的でない。

【００２１】そこで、本発明は入出力有効電力に基づく
信号を使用する系統安定化装置の不正動作を抑制して、
系統の安定化に寄与する系統安定化装置を提供すること
を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電力
系統に並列される同期機の有効電力を所定の伝達関数に
よって演算処理し、この演算処理された信号を同期運転
の安定化を図るように自動電圧調整装置へ入力する系統
安定化装置において、同期機の駆動力の変化要因として
同期機を駆動する原動機の調整信号を検出する手段と、
この手段により検出される原動機の調整信号に基づいて
所定の伝達関数を変更する手段とを設けるようにしたも
のである。

【００２３】請求項２の発明は、電力系統に並列される
同期機の有効電力を所定の伝達関数によって演算処理
し、この演算処理された信号を同期運転の安定化を図る
ように自動電圧調整装置へ入力する系統安定化装置にお
いて、同期機の駆動力の変化要因として同期機を駆動す
る原動機の調整信号を検出する手段と、同期機の駆動力
の変化要因として同期機の有効電力の変化量によって状
態信号を検出する手段と、調整信号と状態信号とに基づ
いて所定の伝達関数を変更する手段とを設けるようにし
たものである。

【００２４】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２記載の発明において、原動機の調整信号を原動機の系
統の状態量検出器の駆動力の変化要因となる出力信号ま
たは原動機を制御する制御装置の駆動力の変化要因とな
る出力信号とするようにしたものである。

【００２５】請求項４の発明は、請求項３記載の発明お
いて、原動機系統の状態量検出器の駆動力の変化要因と
なる出力信号として蒸気タービンの第１段蒸気圧力信号
あるいは再熱蒸気圧力信号、これらを組合せた合成信号
のいずれかを用いるようにしたものである。

【００２６】請求項５の発明は、請求項３記載の発明に
おいて、原動機を制御する制御装置の駆動力の変化要因
となる出力信号として流量指令信号または流量制御弁実
開度信号を用いるようにしたものである。

【００２７】請求項６の発明は、請求項１または請求項
２記載の発明において、駆動力の変化要因となる信号を
用いて駆動力の変動の予測または模擬の演算処理をする
駆動変動予測手段の演算信号を原動機の調整信号とする
ようにしたものである。

【００２８】

【作用】請求項１の発明は、不正動作が発生する前に伝
達関数の変更を予め制御するようにしたため、入出力有
効電力を使用する系統安定化装置の持つ不正動作を抑制
できる。

【００２９】請求項２の発明は、原動機の調整信号含ま
れない要因による原動機駆動力変化がある場合にも伝達
関数の変更がされるため原動機の調整信号だけで不正動
作を低減できない場合に有効である。また、信号状態の
検出と原動機の調整信号の検出を適切に行うことによ
り、不正動作が効果的に抑制できる。

【００３０】

【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。

【００３１】図１は、本発明の第１実施例を示す系統安
定化装置のブロック構成図である。図１が、従来例を示
す図３と異なる点は、系統安定化装置３に、原動機調整
信号変換部３Ｇと定数制御部３Ｈとを設け、定数制御部
３Ｈの信号によりシグナルリセット３Ｂの時定数を調整
可能とするようにしたことである。

【００３２】原動機調整信号変換部３Ｇは、原動機調整
信号Ｓｐｍの変化に応じてその出力をオンオフするもの
であり、具体的には原動機調整信号Ｓｐｍの種類により
異なるが、最も簡単な一実施例としては、図５に示した
タービン制御装置３０の電力設定器３０Ａ（電動の操作
式の場合）の操作信号を原動機調整信号Ｓｐｍとして使
用し、この操作信号が所定の時間継続すると、原動機調
整信号変換部３Ｇの出力信号をオンし、この操作信号が
所定の時間存在しないとき原動機調整信号変換部３Ｇの
出力信号をオフするものである。

【００３３】定数制御部３Ｈは、原動機調整信号変換部
３Ｇの出力信号に基づいてシグナルリセット３Ｂの時定
数をより短い時定数に変更制御するものである。

【００３４】以上の構成で、電力設定器３０Ａの設定値
を変更する操作が継続されるとすると、原動機の駆動力
が過渡的に大きく変化して同期発電機１の出力との平衡
が崩れようとする。このとき、操作信号を原動機調整信
号Ｓｐｍとして入力する原動機調整信号変換部３Ｇで
は、その原動機調整信号Ｓｐｍが所定時間継続したと
き、オン信号が定数制御部３Ｈへ入力される。

【００３５】オン信号を入力した定数制御部３Ｈでは、
シグナルリセット３Ｂの時定数を通常より短い値に設定
変更をする。これによって、シグナルリセット３Ｂで
は、通常より短い時定数で減衰されるため系統安定化装
置３の最終出力も短時間で減衰する。

【００３６】本実施例では、同期発電機１が電力系統８
に接続されて運転されている場合には、原動機の駆動力
は電力設定器３０Ａが支配していることが多く、その設
定値を変更する操作を継続すると、原動機の駆動力が変
化し同期発電機１の出力との平衡が崩れ、原動機と発電
機は過渡的に加速または減速して電力系統との位相差が
変化し、発電機の出力も変化して、駆動力と平衡して安
定する点に着目したものである。

【００３７】上記状態の変化を原動機調整信号Ｓｐｍと
して一番早く変化する部類に属する設定値操作信号を使
用して、実際に駆動力が変化する前に原動機調整信号変
換部３Ｇの出力がオンとなり、シグナルリセット３Ｂの
時定数を短時間値に制御できる。従って、原動機調整時
の系統安定化装置の不正動作は大幅に低減され、系統安
定化装置の効果を高めるように系統安定化装置の関数設
定ができる。

【００３８】第１実施例では、原動機調整信号Ｓｐｍの
出力をオンオフ信号とし、定数制御部３Ｈにより、シグ
ナルリセット３Ｂの時定数を通常値と短い値の２値に選
択制御したが、原動機調整信号変換部３Ｇの出力をレベ
ルを持つ信号とし、そのレベルによりシグナルリセット
３Ｂの時定数をさらに細かく、あるいは、連続的に制御
してもよい。

【００３９】また、定数制御部３Ｈにより位相補償関数
部３Ｃまたは信号増幅部３Ｄの定数を制御してもよい。
さらに、単一部分の定数のみでなく複数箇所の定数を制
御してもよいことは明白である。

【００４０】次に、本発明の第２実施例について図２を
参照して説明する。

【００４１】図２が図１の実施例と異なる点は、電力検
出部３Ａの出力の状態を検出する信号状態検出部３Ｆを
設け、定数制御部３Ｈの構成を異にすることである。

【００４２】信号状態検出部３Ｆは、電力検出部３Ａの
出力が特定の状態のときに動作して出力をオンし、その
具体的な一実施例としては、不完全微分回路とその出力
の絶対値が所定のレベル以上になったとき動作するコン
パレータで構成するものである。信号状態検出部３Ｆの
オン信号と原動機調整信号変換部３Ｇのオン信号の論理
和で、シグナルリセット３Ｂの時定数を制御するもので
ある。

【００４３】この構成により、電力検出部３Ａの出力の
単位時間の変化が所定の値以上になると信号状態検出部
３Ｆの出力がオンし、シグナルリセット３Ｂの時定数を
通常値より短い値に変更される。

【００４４】この実施例によれば、原動機調整信号Ｓｐ
ｍに含まれない要因による原動機駆動力変化がある場合
にもシグナルリセット３Ｂの時定数制御が行われるの
で、原動機調整信号Ｓｐｍだけで不正動作を低減できな
い場合に有効である。また、信号状態検出部３Ｆの設定
と原動機調整信号変換部３Ｇの設定を適切に行うことに
より、不正動作を効果的に抑制できる。

【００４５】なお、第２実施例も第１実施例と同様に種
々の変形実施ができ、例えば、（イ）定数制御の細密化
または連続化、（ロ）制御する定数の変更「位相補償関
数部３Ｃの定数、信号増幅部３Ｄの定数（ゲイン）」、
（ハ）複数の定数制御、（ニ）信号状態検出部３Ｆの接
続箇所の変更等がある。

【００４６】しかし、これらの変形（ロ）〜（ニ）に
は、注意しなければならないことがある。どの部分の定
数を制御するかにより、信号状態検出部３Ｆで検出すべ
き信号と検出すべき状態が多少異なるので、それについ
て以下に説明する。

【００４７】信号状態検出部３Ｆで検出する信号は、定
数制御により直接変化する信号より前の信号であるこ
と、例えば、信号増幅部３Ｄの定数（ゲイン）を制御す
る場合には、電力検出部３Ａ、シグナルリセット３Ｂま
たは位相補償関数部３Ｃの出力の状態を検出するように
する。この場合、信号増幅部３Ｄの出力の状態を検出す
ることは好ましくない。これは、「定数制御（通常ゲイ
ン→低ゲイン）により信号増幅部３Ｄの出力が変化（低
下）し、その結果、信号状態検出部３Ｆの出力が変化
（オン→オフ）し、また、定数制御（低ゲイン→通常ゲ
イン）が行われる」を繰り返す可能性が高いからであ
る。

【００４８】また、信号状態検出部３Ｆを電力検出部３
Ａの出力側におく場合とシグナルリセット３Ｂの出力側
以後におく場合では、信号状態検出部３Ｆの機能は少し
変更する必要がある。

【００４９】前者の場合、電力検出部３Ａの出力は発電
機の有効電力Ｐに比較した信号であるため、その変化分
がどのような状態にあるかを検出する必要があり、第２
実施例で説明した如く、不完全微分回路で変化分を検出
し、その変化分のレベルを判定検出するためコンパレー
タを設けた。

【００５０】一方、後者の場合には、シグナルリセット
３Ｂで変化分を検出しているので、再度変化分を検出す
る必要はなく、本質的には、信号の大きさを検出する機
能を持たせればよい。

【００５１】なお、各部に分解して説明した系統安定化
装置の伝達関数の構成要素の配列は、実施例の通りに配
列せずともよく、系統安定化装置の伝達関数の構成要素
の配列を変更しても、本発明の主旨は変わるものではな
い。

【００５２】次に、本発明の第３実施例として原動機が
蒸気タービンの場合の具体的な適用について説明する。

【００５３】（ａ）図５に示した電力検出部３Ａの操作
信号を原動機調整信号Ｓｐｍとして使用する場合、第１
実施例でも説明したものであるが、電力設定器３０Ａが
電動操作式の場合には、操作回路の種々の部分から容易
に信号が得られる。例えば、操作スイッチのオンオフ等
から簡単に得られる。

【００５４】原動機調整信号変換部３Ｇは、一次遅れ手
段と絶対値化手段とヒステリシス付きのコンパレータ手
段で構成する。これにより、電力設定器３０Ａが継続し
て操作されたとき、コンパレータ手段が作動し、操作が
終わり時間が経過するとコンパレータ手段が復帰する。
なお、絶対値化手段は、操作方法が増減の２方向あるの
で、一次遅れ手段とコンパレータ手段の数を減らすため
に設けたものである。

【００５５】また、電力検出部３Ａの操作信号は、ター
ビン制御装置３０に与える操作信号であり、比較的電力
レベルの高い信号であり検出と変換が容易であるが、駆
動力変化の要因の全てを包含した信号ではないが、本発
明の目的を達成する信号として使用できる。

【００５６】（ｂ）図５に示した電力設定器３０Ａが手
動式の場合やディジタル化されている場合には操作信号
の検出が困難であるので、設定値を原動機調整信号Ｓｐ
ｍとして使用する。原動機調整信号Ｓｐｍは、不完全微
分手段と絶対値化手段とヒステリシス付きのコンパレー
タ手段で構成する。

【００５７】この構成により設定値が短時間であるレベ
ル以上変化したときにコンパレータ手段が動作し、変化
が収まればコンパレータ手段が復帰する。この信号は、
タービン制御装置３０内部の信号であるため、タービン
制御装置３０内部にこの信号を分岐して系統安定化装置
に出力するための手段を用意しておく必要がある。ま
た、この信号も駆動力変化の要因の全てを包含した信号
ではないが、本発明の目的を達成する信号として使用で
きる。

【００５８】（ｃ）図５に示した低値選択回路３０Ｇの
出力である蒸気流量指令信号Ｓｓｔを原動機調整信号Ｓ
ｐｍとして使用することができる。

【００５９】この場合も原動機調整信号変換部３Ｇは、
（ｂ）の場合と同様でよく、極まれな場合を除いて、原
動機の駆動力はこの信号にほぼ追従する。そして、追従
には時間遅れがあるので、系統安定化装置の関数を先行
制御するには、最適の信号の一つである。

【００６０】但し、この信号はタービン制御装置３０内
の非常に重要な信号であり、これを分岐して系統安定化
装置に伝達するには、ノズルトリップによる影響を受け
ない分岐出力手段をタービン制御装置３０に設ける必要
がある。

【００６１】（ｄ）図５に示した蒸気加減弁開度指令信
号Ｓｃｖまたは蒸気加減弁実開度信号Ｐｃｖを原動機調
整信号Ｓｐｍとして使用することもできる。

【００６２】この信号を使用する場合の原動機調整信号
変換部３Ｇは、（ｂ）の場合と同様でよい。これらの信
号も原動機の駆動力変動要因のほぼ全てを包含し、か
つ、実際の駆動力の変化に先行して変化する信号であ
る。

【００６３】但し、（ｃ）より劣る点は、駆動力とこの
信号の大きさまたは直線性が悪い点であるが、この信号
も本発明の目的のために使用できる。

【００６４】（ｅ）図４に示した第１段蒸気圧力検出器
２６の出力信号または再熱蒸気圧力検出器２７の出力信
号またはそれらの加算した信号を原動機調整信号Ｓｐｍ
として使用できる。この場合も原動機調整信号変換部３
Ｇは、（ｂ）と同様でよい。

【００６５】これらの蒸気圧力信号の特徴は、蒸気温度
が一定なら、第１段蒸気圧力変化は高圧タービン２１の
駆動力の変化にほぼ比例し、再熱蒸気圧力変化は中低圧
タービン２２の駆動力の変化にほぼ比例する点である。
（ａ）〜（ｄ）が駆動力に先行して変化する信号である
のに対してこれらの信号は駆動力と同時に変化し、先行
性は他の信号に劣るが、系統安定化装置の不正動作が大
きくなるのがさらに遅れるので、本発明の目的のために
使用できる。

【００６６】また、変圧運転される蒸気タービンの場合
は、発電機が電力系統８に接続された蒸気タービンで
は、通常蒸気加減弁を全開として運転するので、この信
号が最も有効な原動機調整信号Ｓｐｍである。

【００６７】次に、本発明の第４実施例として原動機が
水車の場合について説明する。

【００６８】水車の制御システムの図面による説明は省
略するが、貯水池の水を圧力鉄管を通して水車室に供給
し、その水流が水車ランナーを回転させる。この水流の
水車室の入口にガイド弁（蒸気タービンの蒸気加減弁に
相当する）と呼ばれる流量調整弁があり、これで流量が
調整される。水車に与えられる駆動力の大きさは有効落
差（水車ランナーに加わる水圧）と流量の積に比例する
ので、ガイド弁により流量を調整することで、水車に与
えられる駆動力が調整できる。

【００６９】その水車制御システムは、各部の名称が異
なるのみで実質的な機能構成は、図５に示した蒸気ター
ビン制御装置と非常に似ている。水車制御装置において
は、蒸気タービン制御装置の蒸気加減弁をガイド弁と置
き換えて考えればよい。また、ガイド弁開度と流量の関
係の直線性が良いので、蒸気タービン制御装置の関数発
生器３０Ｊに相当するものは設けないのが一般的であ
る。

【００７０】以上より、原動機が水車の場合には、以下
に列記する信号が原動機調整信号Ｓｐｍとして、蒸気タ
ービンの場合と同様に使用できる。

【００７１】系統安定化装置の原動機調整信号変換部３
Ｇは、下記の蒸気タービンの場合の相当信号と同様な構
成が適用できる。

【００７２】（イ）電力設定器３０Ａの操作信号（蒸気
タービンの場合の電力設定器３０Ａの操作信号と同
様）、（ロ）電力設定器３０Ａの設定値（蒸気タービン
の場合の電力設定器３０Ａの設定値と同様）、（ハ）ガ
イド弁開度指令信号（蒸気流量指令信号に対応）、
（ニ）ガイド弁実開度信号（蒸気加減弁実開度信号に対
応）。

【００７３】なお、実駆動力との関係は蒸気タービンの
蒸気加減弁実開度信号よりはるかに直線性がある。

【００７４】次に、本発明の第５実施例として原動機が
ガスタービンの場合について説明する。

【００７５】ガスタービンの制御システムの図面による
説明は省略するが、ガスタービンは、圧縮した空気と混
合した燃料を燃焼器で燃焼させて発生した高温高圧ガス
をガスタービンの動翼に噴射してこれを回転させるもの
である。そして、その回転駆動力の調整は、燃焼器に供
給する燃料を調整することで行われる。

【００７６】その燃料調整装置は、蒸気タービンの制御
装置で蒸気加減弁を制御するのと殆ど同様である。実際
の燃料調整装置は、燃焼開始の制御や燃焼中断を防止す
るための各種機能を持つが、発電機が電力系統に並列さ
れて運転しているときに機能している部分は、蒸気ター
ビンの蒸気加減弁を燃料調整弁と置き換えて考えればよ
い。または、燃料調整弁を一定の開度として、燃料供給
ポンプの速度を調整する燃料供給方式の場合は、そのポ
ンプの速度を燃料流量と考えればよい。

【００７７】このような等価性から、原動機がガスター
ビンの場合には、以下に列記する信号が原動機調整信号
として、蒸気タービンの場合と同様に使用できる。系統
安定化装置の原動機調整信号変換部３Ｇは、下記のよう
に蒸気タービンの場合の相当信号と同様な構成が適用で
きる。

【００７８】（イ）電力設定器の操作信号（蒸気タービ
ンの場合の電力設定器３０Ａの操作信号と同様）、
（ロ）電力設定器の設定値（蒸気タービンの場合の電力
設定器３０Ａの設定値と同様）、（ハ）燃料流量指令信
号（蒸気流量指令信号に対応）、（ニ）燃料調整弁開度
指令信号（蒸気加減弁開度指令信号に対応）、（ホ）燃
料調整弁実開度信号（蒸気加減弁実開度信号に対応）。

【００７９】なお、蒸気タービンの場合に使用できた圧
力信号に相当するものは、ガスタービンの場合には存在
しない。

【００８０】次に、本発明の６実施例として駆動力変動
予測手段による方法について説明する。

【００８１】以上説明した以外の他の手段として、駆動
力変動予測手段を設け適切な信号を入力して演算処理に
より駆動力の変動を予測または模擬することができる。

【００８２】例えば、原動機がガスタービンの排熱回収
ボイラ（蒸気発生器）から供給される蒸気を使用する蒸
気タービンの場合について説明すると通常高圧タービン
がなく、蒸気発生器からの蒸気が蒸気加減弁を通して中
低圧タービンに供給される。タービン制御装置は、図５
に示したものと同様に構成されるが、通常は蒸気加減弁
を全開として蒸気発生器の発生する蒸気によって決まる
運転となる。従って、この蒸気タービンの蒸気系統また
はタービン制御装置から使用できる信号は、蒸気圧力信
号のみであり、その信号も蒸気温度が変化するのであま
り適切な信号ではない。

【００８３】発生蒸気の定常値はガスタービンの燃焼器
に供給した燃料にほぼ比例するが、発生蒸気が追従する
には大きな時間遅れを持っている。以上の理由から、駆
動力変動予測手段の入力信号には、ガスタービンの制御
装置の燃料流量指令信号または燃料調整弁開度指令信号
または燃料調整弁実開度信号を使用し、時間遅れを模擬
する演算処理を行えば駆動力の変動を予測できる。この
場合、燃料流量と弁開度の非直線性は、駆動力変動予測
手段の演算で簡単に補正できる。

【００８４】また、利用できる有効な原動機調整信号の
少ない変圧運転をする蒸気タービンの場合には、蒸気発
生器の制御信号を駆動力変動予測手段の入力信号として
使用することで、この駆動力変動予測手段を設けること
が有利である。

【００８５】このように、発電機を駆動する原動機系統
またはその制御装置から適切な原動機調整信号が得られ
ない場合も、原動機駆動力変動予測手段を設け、プロセ
ス前段の適切な信号を使用して、発電機を駆動する原動
機の駆動力変動を予測できる。

【００８６】なお、この駆動力変動予測手段は、原動機
系統に利用可能な信号が存在する場合にも使用できるこ
とは明白である。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
不正動作が発生する前に伝達関数の変更を予め制御する
ようにしたため、入出力有効電力を使用する系統安定化
装置の持つ不正動作を抑制できる。

【００８８】請求項２の発明は、原動機の調整信号含ま
れない要因による原動機駆動力変化がある場合にも伝達
関数の変更がされるため原動機の調整信号だけで不正動
作を低減できない場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す系統安定化装置のブ
ロック構成図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す系統安定化装置のブ
ロック構成図である。

【図３】従来例を示す系統安定化装置のブロック構成図
である。

【図４】再熱蒸気タービンを示す代表的系統図である。

【図５】図４の蒸気タービン制御装置を示す代表的なブ
ロック構成図である。

【符号の説明】

１同期発電機１Ａ界磁巻線２Ａ励磁用電源変圧器２Ｂサイリスタ整流装置２Ｃ自動電圧調整装置３系統安定化装置３Ａ電力検出部３Ｂシグナルリセット３Ｃ位相補償関数部３Ｄ信号増幅部３Ｅ活殺リレー３Ｆ信号状態検出部３Ｇ原動機調整信号変換部３Ｈ定数制御部２５Ａ操作機構３０Ａ電力設定器３０Ｂ速度設定器３０Ｃ増幅器３０Ｄ加算回路３０Ｅ増幅器３０Ｆ加算器３０Ｇ低値選択回路３０Ｈ電力上限設定器３０Ｊ関数発生器３０Ｋ加算器３０Ｌ蒸気加減弁制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統に並列される同期機の有効電力
を所定の伝達関数によって演算処理し、この演算処理さ
れた信号を同期運転の安定化を図るように自動電圧調整
装置へ入力する系統安定化装置において、前記同期機の駆動力の変化要因として前記同期機を駆動
する原動機の調整信号を検出する手段と、この手段によ
り検出される原動機の調整信号に基づいて前記所定の伝
達関数を変更する手段とを備えたことを特徴とする系統
安定化装置。
【請求項２】電力系統に並列される同期機の有効電力
を所定の伝達関数によって演算処理し、この演算処理さ
れた信号を同期運転の安定化を図るように自動電圧調整
装置へ入力する系統安定化装置において、前記同期機の駆動力の変化要因として前記同期機を駆動
する原動機の調整信号を検出する手段と、前記同期機の
駆動力の変化要因として前記同期機の有効電力の変化量
によって状態信号を検出する手段と、前記調整信号と前
記状態信号とに基づいて前記所定の伝達関数を変更する
手段とを備えたことを特徴とする系統安定化装置。
【請求項３】前記原動機の調整信号を原動機の系統の
状態量検出器の前記駆動力の変化要因となる出力信号ま
たは原動機を制御する制御装置の前記駆動力の変化要因
となる出力信号としたことを特徴とする請求項１または
請求項２記載の系統安定化装置。
【請求項４】前記原動機の系統の状態量検出器の前記
駆動力の変化要因となる出力信号として蒸気タービンの
第１段蒸気圧力信号あるいは再熱蒸気圧力信号、これら
を組合せた合成信号のいずれかを用いることを特徴とす
る請求項３記載の系統安定化装置。
【請求項５】前記原動機を制御する制御装置の前記駆
動力の変化要因となる出力信号として流量指令信号また
は流量制御弁実開度信号を用いることを特徴とする請求
項３記載の系統安定化装置。
【請求項６】駆動力の変化要因となる信号を用いて駆
動力の変動の予測または模擬の演算処理をする駆動変動
予測手段の演算信号を前記原動機の調整信号とすること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の系統安定化
装置。