JPH08168177A - 電力系統安定化装置とそれによる制御方法 - Google Patents
電力系統安定化装置とそれによる制御方法Info
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- JPH08168177A JPH08168177A JP6313132A JP31313294A JPH08168177A JP H08168177 A JPH08168177 A JP H08168177A JP 6313132 A JP6313132 A JP 6313132A JP 31313294 A JP31313294 A JP 31313294A JP H08168177 A JPH08168177 A JP H08168177A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】複数の入力信号から運転状態を推定して、簡単
且つ高精度にゲイン補正ができ、動的安定度を向上でき
る電力系統安定化装置を提供する。 【構成】同期発電機１と、その励磁機２を調整するＡＶ
Ｒとの励磁系に、電力系統安定化装置（ＰＳＳ）を設け
る。ＰＳＳは、有効電力Ｐに有効電力補正ゲインＫｐを
乗じた値と、系統周波数ｆに位相補正ゲインＫｆを乗じ
た値を加算して出力する。状態推定器８は有効電力変化
分△Ｐから電力動揺の減衰率σと、周波数ｆと内部有機
電圧Ｅｑ’の位相差△θを求め、重み加算係数算出手段
９で、減衰率σに応じて有効電力補正ゲインＫｐを更新
し、減衰率σと位相差△θに応じて位相補正ゲインＫｆ
を更新する。
且つ高精度にゲイン補正ができ、動的安定度を向上でき
る電力系統安定化装置を提供する。 【構成】同期発電機１と、その励磁機２を調整するＡＶ
Ｒとの励磁系に、電力系統安定化装置（ＰＳＳ）を設け
る。ＰＳＳは、有効電力Ｐに有効電力補正ゲインＫｐを
乗じた値と、系統周波数ｆに位相補正ゲインＫｆを乗じ
た値を加算して出力する。状態推定器８は有効電力変化
分△Ｐから電力動揺の減衰率σと、周波数ｆと内部有機
電圧Ｅｑ’の位相差△θを求め、重み加算係数算出手段
９で、減衰率σに応じて有効電力補正ゲインＫｐを更新
し、減衰率σと位相差△θに応じて位相補正ゲインＫｆ
を更新する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は同期発電機の励磁装置を
制御する電力系統安定化装置（ＰＳＳ）に係り、動的定
態安定度を最適化する電力系統安定化制御方式に関す
る。
制御する電力系統安定化装置（ＰＳＳ）に係り、動的定
態安定度を最適化する電力系統安定化制御方式に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図２に示すように、従来の電力系統安定
化装置は、同期機の運転状態の変化に対して平均的な安
定度向上を図るものが多い。同図の一点鎖線で囲んだＰ
ＳＳは、電力系統の動揺情報として、計器用変圧器（Ｐ
Ｔ）３と変流器（ＣＴ）４から有効電力（Ｐ）を有効電
力検出装置６により検出し、信号Ｐから直流分除去回路
１２を介して変化分（ΔＰ）を取り出し、ΔＰ信号の増
加時に端子電圧（ＶＧ）が増加するように、ΔＰ信号の
減少時にＶＧが減少するように、ゲイン調整回路１０で
信号のゲイン、位相調整回路１９で信号の位相を調整す
る。
化装置は、同期機の運転状態の変化に対して平均的な安
定度向上を図るものが多い。同図の一点鎖線で囲んだＰ
ＳＳは、電力系統の動揺情報として、計器用変圧器（Ｐ
Ｔ）３と変流器（ＣＴ）４から有効電力（Ｐ）を有効電
力検出装置６により検出し、信号Ｐから直流分除去回路
１２を介して変化分（ΔＰ）を取り出し、ΔＰ信号の増
加時に端子電圧（ＶＧ）が増加するように、ΔＰ信号の
減少時にＶＧが減少するように、ゲイン調整回路１０で
信号のゲイン、位相調整回路１９で信号の位相を調整す
る。
【０００３】このように調整されたＰＳＳ出力Ｖpss
は、二点鎖線で囲んだ自動電圧調整装置（ＡＶＲ）に入
力される。ＡＶＲの信号加算回路１８は、Ｖpss、基準
電圧Ｖref及び端子電圧ＶＧ（負）を印加して、その出
力を増減して励磁機２に与え、Ｇｅｎ−ＡＶＲ系（励磁
系）の動的定態安定度を向上している。
は、二点鎖線で囲んだ自動電圧調整装置（ＡＶＲ）に入
力される。ＡＶＲの信号加算回路１８は、Ｖpss、基準
電圧Ｖref及び端子電圧ＶＧ（負）を印加して、その出
力を増減して励磁機２に与え、Ｇｅｎ−ＡＶＲ系（励磁
系）の動的定態安定度を向上している。
【０００４】上記例では、ゲイン調整回路や位相調整回
路の設定値を固定しているが、これらを運転状態に応じ
て変化させ、より動態安定度の向上を図るＰＳＳが提案
されている。特開昭６１−２８０７１４号公報に記載の
方式は、発電機出力と、発電機回転数または系統周波数
を検出する二つのＰＳＳをもち、発電機の動揺量に応じ
て位相補正要素の時定数を変化させる。特開平１−１０
３１９９号公報に記載の方式は、電力動揺の周期を検出
し、その変化よりファジー推論して位相進み遅れ回路を
補正する。
路の設定値を固定しているが、これらを運転状態に応じ
て変化させ、より動態安定度の向上を図るＰＳＳが提案
されている。特開昭６１−２８０７１４号公報に記載の
方式は、発電機出力と、発電機回転数または系統周波数
を検出する二つのＰＳＳをもち、発電機の動揺量に応じ
て位相補正要素の時定数を変化させる。特開平１−１０
３１９９号公報に記載の方式は、電力動揺の周期を検出
し、その変化よりファジー推論して位相進み遅れ回路を
補正する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】運転状態に対応し設定
値を変化する従来のＰＳＳにおいては、複数の回路の時
定数を補正するため構成が複雑となったり、一つの入力
からの推論によって補正するために補正の精度が低いな
どの問題があった。
値を変化する従来のＰＳＳにおいては、複数の回路の時
定数を補正するため構成が複雑となったり、一つの入力
からの推論によって補正するために補正の精度が低いな
どの問題があった。
【０００６】本発明の目的は、複数の入力信号から運転
状態を推定して、簡単且つ高精度にゲイン補正ができ、
動的定態安定度を向上できる電力系統安定化装置とそれ
による制御方法を提供することにある。
状態を推定して、簡単且つ高精度にゲイン補正ができ、
動的定態安定度を向上できる電力系統安定化装置とそれ
による制御方法を提供することにある。
【０００７】本発明の目的は、入力信号の異常ないしは
系統事故時に、同期機の出力が不安定となるのを防止
し、安定な制御を維持する電力系統安定化装置とそれに
よる制御方法を提供することにある。
系統事故時に、同期機の出力が不安定となるのを防止
し、安定な制御を維持する電力系統安定化装置とそれに
よる制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、電力系
統を安定化する電力系統安定化装置において、有効電力
の変化分から電力動揺の減衰率を求め、該減衰率に応じ
て有効電力ゲインを更新し、系統周波数の変化分からＡ
ＶＲの遅れによる位相差を求め、該位相差に応じて位相
補正ゲインを更新し、前記有効電力またはその変化分と
前記有効電力ゲインの乗算値と、前記周波数またはその
変化分と前記位相補正ゲインの乗算値とのベクトル和を
前記ＡＶＲの入力とすることにより達成される。
統を安定化する電力系統安定化装置において、有効電力
の変化分から電力動揺の減衰率を求め、該減衰率に応じ
て有効電力ゲインを更新し、系統周波数の変化分からＡ
ＶＲの遅れによる位相差を求め、該位相差に応じて位相
補正ゲインを更新し、前記有効電力またはその変化分と
前記有効電力ゲインの乗算値と、前記周波数またはその
変化分と前記位相補正ゲインの乗算値とのベクトル和を
前記ＡＶＲの入力とすることにより達成される。
【０００９】前記有効電力ゲインの補正は、前記減衰率
が基準減衰率以下のとき、更新前のゲインに所定値を乗
算または加算することを特徴とする。
が基準減衰率以下のとき、更新前のゲインに所定値を乗
算または加算することを特徴とする。
【００１０】前記位相補正ゲインは、前記減衰率が基準
減衰率以下のとき、更新前のゲインに所定値を乗算また
は加算し、かつ、前記ＡＶＲの遅れによる位相差がその
範囲に０を含む所定範囲を超えるとき、前記位相差に応
じて正または負に増大する値を加算することを特徴とす
る。
減衰率以下のとき、更新前のゲインに所定値を乗算また
は加算し、かつ、前記ＡＶＲの遅れによる位相差がその
範囲に０を含む所定範囲を超えるとき、前記位相差に応
じて正または負に増大する値を加算することを特徴とす
る。
【００１１】前記ＡＶＲの遅れによる位相差は、前記系
統周波数または前記発電機の回転数の位相と前記励磁装
置の内部誘起電圧の位相の差となることを特徴とする。
統周波数または前記発電機の回転数の位相と前記励磁装
置の内部誘起電圧の位相の差となることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の目的は、電力系統を安定化
する電力系統安定化装置において、系統の有効電力及び
周波数と、励磁装置の内部誘起電圧とから状態推定した
電力動揺の減衰率や周波数変動を基に、９０°位相の異
なる有効電力（または変化分）と周波数（または変化
分）に乗ずる有効電力ゲインと位相補正ゲインの比率を
動的に変更して、前記周波数と前記内部誘起電圧の位相
が等しくなるように前記ＰＳＳ出力を決定することによ
り達成される。
する電力系統安定化装置において、系統の有効電力及び
周波数と、励磁装置の内部誘起電圧とから状態推定した
電力動揺の減衰率や周波数変動を基に、９０°位相の異
なる有効電力（または変化分）と周波数（または変化
分）に乗ずる有効電力ゲインと位相補正ゲインの比率を
動的に変更して、前記周波数と前記内部誘起電圧の位相
が等しくなるように前記ＰＳＳ出力を決定することによ
り達成される。
【００１３】さらに、本発明の目的は、前記有効電力ゲ
イン及び位相補正ゲインに、所定の制限を経て更新する
ことにより達成される。
イン及び位相補正ゲインに、所定の制限を経て更新する
ことにより達成される。
【００１４】
【作用】本発明によれば、系統からの入力信号などに基
づいて、同期機の運転状態、即ち、電力動揺の減衰率や
ＡＶＲ系遅れによる周波数位相差を推定し、その推定値
に応じて、有効電力ゲインと位相補正ゲインをダイナミ
ックに変化することができるので、運転状態に適応した
安定度の向上が可能になる。
づいて、同期機の運転状態、即ち、電力動揺の減衰率や
ＡＶＲ系遅れによる周波数位相差を推定し、その推定値
に応じて、有効電力ゲインと位相補正ゲインをダイナミ
ックに変化することができるので、運転状態に適応した
安定度の向上が可能になる。
【００１５】また、重み加算係数リミッタ、重み加算係
数変化率リミッタ、系統事故検出装置により、前記有効
電力ゲインと位相補正ゲインの更新に制限を加え、入力
信号の異常ないし系統故障時に、同期機の安定な運転を
確保できる。
数変化率リミッタ、系統事故検出装置により、前記有効
電力ゲインと位相補正ゲインの更新に制限を加え、入力
信号の異常ないし系統故障時に、同期機の安定な運転を
確保できる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】図１は、本発明の電力系統安定化装置（Ｐ
ＳＳ）を適用した励磁系（ＡＶＲ−Ｇｅｎ系）の構成図
である。同図で、一点鎖線の囲みは一実施例によるＰＳ
Ｓの構成を示している。
ＳＳ）を適用した励磁系（ＡＶＲ−Ｇｅｎ系）の構成図
である。同図で、一点鎖線の囲みは一実施例によるＰＳ
Ｓの構成を示している。
【００１８】本実施例のＰＳＳは、電力系統の動揺情報
として、有効電力Ｐと内部周波数ｆを入力信号としてい
る。有効電力Ｐは、ＰＴ３とＣＴ４から有効電力検出装
置５により検出し、周波数ｆはＰＴ３から周波数検出装
置６により検出する。
として、有効電力Ｐと内部周波数ｆを入力信号としてい
る。有効電力Ｐは、ＰＴ３とＣＴ４から有効電力検出装
置５により検出し、周波数ｆはＰＴ３から周波数検出装
置６により検出する。
【００１９】有効電力ＰはＰゲイン調整回路１０で重み
加算係数−Ｋｐを乗算され、周波数ｆはｆゲイン調整回
路１１で重み加算係数Ｋｆを乗算され、それらを加算し
て直流分除去回路１２の入力とする。このように、Ｐゲ
イン調整回路１０とｆゲイン調整回路１１の重み加算係
数−Ｋｐ、Ｋｆにより調整し、２信号を加算することで
ゲイン調整と位相調整を共に実現している。
加算係数−Ｋｐを乗算され、周波数ｆはｆゲイン調整回
路１１で重み加算係数Ｋｆを乗算され、それらを加算し
て直流分除去回路１２の入力とする。このように、Ｐゲ
イン調整回路１０とｆゲイン調整回路１１の重み加算係
数−Ｋｐ、Ｋｆにより調整し、２信号を加算することで
ゲイン調整と位相調整を共に実現している。
【００２０】直流分除去回路１２は、不完全微分回路に
よって構成し、有効電力と周波数の加算信号から直流成
分を除去し、系統動揺情報である交流成分のみとする。
直流分除去回路１２の出力は、出力リミッタ１７を経由
してＰＳＳ出力信号Ｖpss とすることで、過大な出力信
号がＡＶＲの信号加算回路１８に与えられないようにし
ている。
よって構成し、有効電力と周波数の加算信号から直流成
分を除去し、系統動揺情報である交流成分のみとする。
直流分除去回路１２の出力は、出力リミッタ１７を経由
してＰＳＳ出力信号Ｖpss とすることで、過大な出力信
号がＡＶＲの信号加算回路１８に与えられないようにし
ている。
【００２１】ＰＳＳ出力信号Ｖｐｓｓは、自動電圧調整
装置ＡＶＲへの補助信号として信号加算回路１８に与え
られる。ＡＶＲは、信号加算回路１８の出力信号を増幅
回路１４によって増幅し、励磁機２を制御することによ
り、同期機１の界磁電流を変化させ、動的定態安定度を
最適化するように構成されている。
装置ＡＶＲへの補助信号として信号加算回路１８に与え
られる。ＡＶＲは、信号加算回路１８の出力信号を増幅
回路１４によって増幅し、励磁機２を制御することによ
り、同期機１の界磁電流を変化させ、動的定態安定度を
最適化するように構成されている。
【００２２】ところで、有効電力Ｐ及び周波数ｆと、励
磁機２の界磁電圧Ｖｆ、界磁電流Ｉｆから誘起電圧検出
回路７で求められた内部誘起電圧Ｅｑ’を状態推定器８
に入力する。状態推定器８は、これらの入力信号から減
衰率σと動揺周波数（△θ）を決定し、これらを重み加
算係数算出回路９に入力して有効電力Ｐ、周波数ｆ各々
の重み加算係数を算出し、Ｐゲイン調整回路１０、ｆゲ
イン調整回路１１の重み加算係数−Ｋｐ、Ｋｆの値を動
的に変更する。
磁機２の界磁電圧Ｖｆ、界磁電流Ｉｆから誘起電圧検出
回路７で求められた内部誘起電圧Ｅｑ’を状態推定器８
に入力する。状態推定器８は、これらの入力信号から減
衰率σと動揺周波数（△θ）を決定し、これらを重み加
算係数算出回路９に入力して有効電力Ｐ、周波数ｆ各々
の重み加算係数を算出し、Ｐゲイン調整回路１０、ｆゲ
イン調整回路１１の重み加算係数−Ｋｐ、Ｋｆの値を動
的に変更する。
【００２３】図３に、状態推定器８と重み加算係数算出
回路９の構成を示す。状態推定器８は、有効電力Ｐ、周
波数ｆ及び内部誘起電圧Ｅｑ’各々の変化分△Ｐ、△
ｆ、△Ｅｑ’検出する変化分検出回路２０、２１、２２
を有している。なお、変化分検出回路２０、２１、２２
は、直流分除去回路１２と同様の構成となる。
回路９の構成を示す。状態推定器８は、有効電力Ｐ、周
波数ｆ及び内部誘起電圧Ｅｑ’各々の変化分△Ｐ、△
ｆ、△Ｅｑ’検出する変化分検出回路２０、２１、２２
を有している。なお、変化分検出回路２０、２１、２２
は、直流分除去回路１２と同様の構成となる。
【００２４】振幅値検出回路２３は△Ｐの振幅値Ａを検
出し、振幅値比較器２４により振幅基準値Ａrefと比較
し、Ａ≧Ａrefのときは△Ｐを減衰率検出回路２５に入
力して減衰率σを検出する。図４に示すように、△Ｐの
振幅曲線はＡ＝Ｂε（-σt）となるので、これより電力
動揺の現在の減衰率σを求めることができる。
出し、振幅値比較器２４により振幅基準値Ａrefと比較
し、Ａ≧Ａrefのときは△Ｐを減衰率検出回路２５に入
力して減衰率σを検出する。図４に示すように、△Ｐの
振幅曲線はＡ＝Ｂε（-σt）となるので、これより電力
動揺の現在の減衰率σを求めることができる。
【００２５】減衰率比較器２６は、減衰率σを減衰率基
準値σref1と比較し、σ≦σref1のときは正の数（重み
？）αを１以上（α≧１）とする。重み加算係数加減器
２７は、重み加算係数Ｋｐ、Ｋｆ’を（数１）によって
算出し、１周期ごとに前回の重み加算係数（Ｋold）よ
り大きくして、電力動揺の減衰率を増加させる。今回の
減衰率σが基準値σref1を超えると、重み加算係数Ｋ
ｐ、Ｋｆ’は変化させない。
準値σref1と比較し、σ≦σref1のときは正の数（重み
？）αを１以上（α≧１）とする。重み加算係数加減器
２７は、重み加算係数Ｋｐ、Ｋｆ’を（数１）によって
算出し、１周期ごとに前回の重み加算係数（Ｋold）よ
り大きくして、電力動揺の減衰率を増加させる。今回の
減衰率σが基準値σref1を超えると、重み加算係数Ｋ
ｐ、Ｋｆ’は変化させない。
【００２６】
【数１】Ｋｐ＝αＫｐold Ｋｆ'＝αＫｆｏｌｄ なお、正の数αは、（数１）の乗算によらず、加算する
ようにしてもよい。これによって、電力動揺の減衰率σ
に対応するＰゲイン調整回路１０の重み加算係数Ｋｐが
決定される。
ようにしてもよい。これによって、電力動揺の減衰率σ
に対応するＰゲイン調整回路１０の重み加算係数Ｋｐが
決定される。
【００２７】一方、ｆゲイン調整回路１１の重み加算係
数Ｋｆは、内部誘起電圧と周波数の変化文の位相が一致
するように、（数１）で求めたＫｆ’をさらに補正して
決定する必要がある。
数Ｋｆは、内部誘起電圧と周波数の変化文の位相が一致
するように、（数１）で求めたＫｆ’をさらに補正して
決定する必要がある。
【００２８】ところで、系統の電力動揺と周波数動揺の
間には強い相互関係がある。図５に図１の励磁系の構成
を一機無限大母線系とした概略の等価回路、図７にその
一機無限大母線系を線形近似化したブロック図を示す。
間には強い相互関係がある。図５に図１の励磁系の構成
を一機無限大母線系とした概略の等価回路、図７にその
一機無限大母線系を線形近似化したブロック図を示す。
【００２９】図７のブロック図で、角周波数変化分△ω
と内部誘起電圧変化分△Ｅｑ’の位相が一致すれば減衰
率σが大になるので、電力の動揺を抑制するためには、
△ωと△Ｅｑ’の位相を等しくする必要がある。なお、
△ｆの位相は△ωの位相と等しい。ここで、内部誘起電
圧Ｅｑ’は図６のベクトル図に示され、（数２）により
求まる。
と内部誘起電圧変化分△Ｅｑ’の位相が一致すれば減衰
率σが大になるので、電力の動揺を抑制するためには、
△ωと△Ｅｑ’の位相を等しくする必要がある。なお、
△ｆの位相は△ωの位相と等しい。ここで、内部誘起電
圧Ｅｑ’は図６のベクトル図に示され、（数２）により
求まる。
【００３０】
【数２】Ｅｑ'＝Ｅｉ−（ｘｄ−ｘｄ’）ｉｄ ここで、Ｅｉ＝ｘad・Ｉｆ ｘad＝ｘｄ−ｘｌ ｉｄ＝（Ｅｑ’−Ｅｃｏｓδ）／（ｘｅ＋ｘｄ’） ｘｄ：直軸同期リアクタンス ｘｄ’：直軸過渡リアクタンス ｘｌ：電機子漏洩リアクタンス △ωと△Ｅｑ’の位相を等しくするため、変化分検出回
路２１で検出した内部誘起電圧の変化分△Ｅｑ’から、
位相検出回路２８で位相θ△Eq'を検出する。同時に、
変化分検出回路２２で検出した周波数の変化分△ｆか
ら、位相検出回路２９で位相θ△fを検出する。
路２１で検出した内部誘起電圧の変化分△Ｅｑ’から、
位相検出回路２８で位相θ△Eq'を検出する。同時に、
変化分検出回路２２で検出した周波数の変化分△ｆか
ら、位相検出回路２９で位相θ△fを検出する。
【００３１】次に、位相θ△Eq'と位相θ△fの位相差△
θを求め、位相補正ゲイン算出回路３０に入力する。位
相補正ゲイン算出回路３３は位相補正ゲインβを、位相
差△θが一定値（±φ）以内であれば０、一定値を超え
れば所定の関数関係、例えば定数ｋに比例する値として
（数３）より算出し、さらに上下限リミッタを通して出
力する。
θを求め、位相補正ゲイン算出回路３０に入力する。位
相補正ゲイン算出回路３３は位相補正ゲインβを、位相
差△θが一定値（±φ）以内であれば０、一定値を超え
れば所定の関数関係、例えば定数ｋに比例する値として
（数３）より算出し、さらに上下限リミッタを通して出
力する。
【００３２】
【数３】β＝０ （ｉｆ； −φ≦△θ≦φ） ＝ｋ・△θ （ｅｌｓｅ） 位相補正ゲインβは（数３）から明らかなように、周波
数ｆと内部誘起電圧Ｅｑ’の位相差△θが一定範囲（±
φ）を超えたとき、両者の位相調整を行うための変化分
である。
数ｆと内部誘起電圧Ｅｑ’の位相差△θが一定範囲（±
φ）を超えたとき、両者の位相調整を行うための変化分
である。
【００３３】位相補正ゲイン乗算回路３１はこの位相補
正ゲインβを、有効電力変化分△Ｐを基に算出された重
み加算係数Ｋｆ’に乗算して、ｆゲイン調整回路１１の
重み加算係数Ｋｆを（数４）より決定する。
正ゲインβを、有効電力変化分△Ｐを基に算出された重
み加算係数Ｋｆ’に乗算して、ｆゲイン調整回路１１の
重み加算係数Ｋｆを（数４）より決定する。
【００３４】
【数４】Ｋｆ＝（１＋β）・Ｋｆ’ 図８は、本実施例のＰＳＳによる位相調整を説明するベ
クトル図で、同図（ａ）は調整前、同図（ｂ）は調整後
を示している。図示のように、ＡＶＲ−Ｇｅｎ系（励磁
系）で、有効電力Ｐの入力値Ｐｉｎまたはその変化分△
Ｐｉｎと、周波数ｆの入力値ｆｉｎまたはその変化分△
ｆｉｎは、９０°位相が異なる。
クトル図で、同図（ａ）は調整前、同図（ｂ）は調整後
を示している。図示のように、ＡＶＲ−Ｇｅｎ系（励磁
系）で、有効電力Ｐの入力値Ｐｉｎまたはその変化分△
Ｐｉｎと、周波数ｆの入力値ｆｉｎまたはその変化分△
ｆｉｎは、９０°位相が異なる。
【００３５】電力動揺の減衰率を大きくするためには、
内部誘起電圧Ｅｑ’と周波数ｆの位相を等しくする必要
があるが、ＰＳＳの出力はＡＶＲ−Ｇｅｎ系によって遅
れ、内部有機電圧Ｅｑ’は周波数ｆより△θの位相差を
生じる。
内部誘起電圧Ｅｑ’と周波数ｆの位相を等しくする必要
があるが、ＰＳＳの出力はＡＶＲ−Ｇｅｎ系によって遅
れ、内部有機電圧Ｅｑ’は周波数ｆより△θの位相差を
生じる。
【００３６】そこで、（数３）により決定した位相補正
ゲインβにより、△ｆと△Ｅｑ’の位相が一致するよう
に、図８（ｂ）に示すように例えばＫｆを大きくして、
Ｋｐ・△ＰｉｎとＫｆ・△ｆｉｎの比率（ベクトル和）
を変え、ＰＳＳ出力を決定している。すなわち、位相補
正ゲインβにより、ＰＳＳ出力の△ｆに対する進み角を
決定している。
ゲインβにより、△ｆと△Ｅｑ’の位相が一致するよう
に、図８（ｂ）に示すように例えばＫｆを大きくして、
Ｋｐ・△ＰｉｎとＫｆ・△ｆｉｎの比率（ベクトル和）
を変え、ＰＳＳ出力を決定している。すなわち、位相補
正ゲインβにより、ＰＳＳ出力の△ｆに対する進み角を
決定している。
【００３７】図９は、変動する入力信号を同定する振動
状態同定手段の一例を示す。所定入力信号ｘがサンプリ
ング周期Ｈ（ｓ）で４周期分取り込まれ、時系列信号ｘ
（０）と、サンプリング遅延装置Ｚ~1の１段を経た時系
列信号ｘ（１）と、２段を経た時系列信号ｘ（２）と、
３段を経た時系列信号ｘ（３）との４時系列信号から、
周知の演算を経て信号状態を同定する。本実施例では、
時系列入力信号として有効電力変化分△Ｐｉｎを用い、
同定の結果より振幅値Ａ、減衰率σ、周波数ωを算出し
ている。すなわち、上記振幅値検出手段２３、減衰率検
出手段２５及び周波数検出手段６などを実現している。
状態同定手段の一例を示す。所定入力信号ｘがサンプリ
ング周期Ｈ（ｓ）で４周期分取り込まれ、時系列信号ｘ
（０）と、サンプリング遅延装置Ｚ~1の１段を経た時系
列信号ｘ（１）と、２段を経た時系列信号ｘ（２）と、
３段を経た時系列信号ｘ（３）との４時系列信号から、
周知の演算を経て信号状態を同定する。本実施例では、
時系列入力信号として有効電力変化分△Ｐｉｎを用い、
同定の結果より振幅値Ａ、減衰率σ、周波数ωを算出し
ている。すなわち、上記振幅値検出手段２３、減衰率検
出手段２５及び周波数検出手段６などを実現している。
【００３８】このような本実施例のＰＳＳによれば、系
統状態から推定した減衰率や周波数変動を基に、９０°
位相の異なる△Ｐと△ｆのゲインの比率を動的に制御し
て、△ωと△Ｅｑ'の位相が等しくなるようにＰＳＳ出
力を決定するので、電力動揺の減衰率を大きくでき、Ａ
ＶＲ−Ｇｅｎ系の動態安定度を向上できる。
統状態から推定した減衰率や周波数変動を基に、９０°
位相の異なる△Ｐと△ｆのゲインの比率を動的に制御し
て、△ωと△Ｅｑ'の位相が等しくなるようにＰＳＳ出
力を決定するので、電力動揺の減衰率を大きくでき、Ａ
ＶＲ−Ｇｅｎ系の動態安定度を向上できる。
【００３９】次に、本発明の第二の実施例を説明する。
図１０に、重み加算係数リミッタを付加したＰＳＳを示
す。入力信号に異常が発生した場合、あるいは、状態推
定器８や、重み加算係数算出回路９などに異常が発生し
た場合、重み加算係数が急変することを防止するため
に、重み加算係数算出回路９の各出力に、有効電力重み
加算係数リミッタ４０、周波数重み加算係数リミッタ４
１を設置する。
図１０に、重み加算係数リミッタを付加したＰＳＳを示
す。入力信号に異常が発生した場合、あるいは、状態推
定器８や、重み加算係数算出回路９などに異常が発生し
た場合、重み加算係数が急変することを防止するため
に、重み加算係数算出回路９の各出力に、有効電力重み
加算係数リミッタ４０、周波数重み加算係数リミッタ４
１を設置する。
【００４０】重み加算係数リミッタは、重み加算係数Ｋ
を入力値とし、その変化率の絶対値｜ｄＫ／ｄｔ｜が一
定値ε以下のときは、重み加算係数Ｋをそのまま出力す
る。一方、変化率の絶対値がε以上のときは、自己（重
み加算係数リミッタ）の１周期前の出力にε・Δｔを加
算した値を、重み加算係数Ｋとして出力する。
を入力値とし、その変化率の絶対値｜ｄＫ／ｄｔ｜が一
定値ε以下のときは、重み加算係数Ｋをそのまま出力す
る。一方、変化率の絶対値がε以上のときは、自己（重
み加算係数リミッタ）の１周期前の出力にε・Δｔを加
算した値を、重み加算係数Ｋとして出力する。
【００４１】本実施例では、重み加算係数算出回路９の
出力Ｋｐに対しては（数５）、Ｋｆに対しては（数６）
により、それぞれ変化率制限が行われる。ただし、ｓｉ
ｇｎ（ｘ）は、符号関数で、ｓｉｇｎ（ｘ）＝１（ｘ≧
０）または−１（ｘ＜０）となる。Δｔは計算周期であ
る。
出力Ｋｐに対しては（数５）、Ｋｆに対しては（数６）
により、それぞれ変化率制限が行われる。ただし、ｓｉ
ｇｎ（ｘ）は、符号関数で、ｓｉｇｎ（ｘ）＝１（ｘ≧
０）または−１（ｘ＜０）となる。Δｔは計算周期であ
る。
【００４２】
【数５】 │ｄＫｐｉ／ｄｔ│＜ε１ Ｋｐｉ＝Ｋｐｉ │ｄＫｐｉ／ｄｔ│≧ε１ Ｋｐｉ＝Ｋｐｉ-1＋ε１・Δｔ・ ｓｉｇｎ（ｄＫｐｉ／ｄｔ）
【００４３】
【数６】 │ｄＫｆｉ／ｄｔ│＜ε２ Ｋｆｉ＝Ｋｆｉ │ｄＫｆｉ／ｄｔ│≧ε２ Ｋｆｉ＝Ｋｆｉ-1＋ε２・Δｔ・ ｓｉｇｎ（ｄＫｆｉ／ｄｔ） 本実施例によれば、重み加算係数Ｋの変化率が一定値ε
以上急変した場合、今回の出力値が、前回出力値にε・
Δｔを加算した値に制限されるので、入力信号が異常な
場合にも補正係数が急変ないし過大になるのを防止で
き、ＰＳＳ出力を安定に維持することができる。
以上急変した場合、今回の出力値が、前回出力値にε・
Δｔを加算した値に制限されるので、入力信号が異常な
場合にも補正係数が急変ないし過大になるのを防止で
き、ＰＳＳ出力を安定に維持することができる。
【００４４】なお、上記実施例で、リミッタ４０、４１
は単に上下限値を制限し、加算係数が過大になることを
防止する構成、あるいは、変化率と上下限値の両方を制
限する構成としてもよい。
は単に上下限値を制限し、加算係数が過大になることを
防止する構成、あるいは、変化率と上下限値の両方を制
限する構成としてもよい。
【００４５】次に、本発明の第三の実施例を説明する。
図１１に、系統事故発生時の重み加算係数の切替回路を
示す。有効電力重み加算係数切替回路４２、周波数重み
加算係数切替回路４３は、入力された係数Ｋを系統正常
時の場合と異常時の場合で切替る。正常時は入力された
係数をそのまま出力し、系統事故検出装置２４から事故
検出信号が出力される異常時は、１周期前の重み加算係
数をそのまま出力、あるいは、系統異常時に適した所定
値を出力する。
図１１に、系統事故発生時の重み加算係数の切替回路を
示す。有効電力重み加算係数切替回路４２、周波数重み
加算係数切替回路４３は、入力された係数Ｋを系統正常
時の場合と異常時の場合で切替る。正常時は入力された
係数をそのまま出力し、系統事故検出装置２４から事故
検出信号が出力される異常時は、１周期前の重み加算係
数をそのまま出力、あるいは、系統異常時に適した所定
値を出力する。
【００４６】これによれば、系統事故発生による入力信
号の不均衡に起因し、重み加算係数が異常値となること
を防止し、安定なＰＳＳ動作を確保できる。なお、第二
の実施例のリミッタに本実施例の切替機能を持たせるこ
とも可能である。
号の不均衡に起因し、重み加算係数が異常値となること
を防止し、安定なＰＳＳ動作を確保できる。なお、第二
の実施例のリミッタに本実施例の切替機能を持たせるこ
とも可能である。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、系統の減衰率や周波数
動揺の状態測定を基に、有効電力と周波数の重み加算係
数ないしはその比率を動的に制御することにより、系統
の運転状態に適応し、動態安定度を向上できる効果があ
る。
動揺の状態測定を基に、有効電力と周波数の重み加算係
数ないしはその比率を動的に制御することにより、系統
の運転状態に適応し、動態安定度を向上できる効果があ
る。
【００４８】本発明によれば、入力信号の異常ないしは
系統事故時に、重み加算係数の過大、急変を防止でき、
ＰＳＳの安定な動作を維持できる効果がある。
系統事故時に、重み加算係数の過大、急変を防止でき、
ＰＳＳの安定な動作を維持できる効果がある。
【図１】本発明の電力系統安定化装置（ＰＳＳ）の一実
施例を示す構成図。
施例を示す構成図。
【図２】従来の電力系統安定化装置の構成図。
【図３】本実施例の状態推定器と重み加算係数算出回路
の構成図。
の構成図。
【図４】有効電力変化分（電力動揺）の時間的変化と減
衰率を示す波形図。
衰率を示す波形図。
【図５】励磁系（ＡＶＲ−Ｇｅｎ系）の構成を一機無限
大母線系としてモデル化した等価回路図。
大母線系としてモデル化した等価回路図。
【図６】内部誘起電圧Ｅｑ’を説明するベクトル図。
【図７】図５のモデルを線形近似化したブロック線図。
【図８】有効電力調整信号と周波数調整信号から電力Ｐ
ＳＳ出力を求めるベクトル図。
ＳＳ出力を求めるベクトル図。
【図９】振動状態同定装置の機能ブロック図。
【図１０】第二の実施例を示し、重み加算係数変化率リ
ミッタを付加した電力系統安定化装置の構成図。
ミッタを付加した電力系統安定化装置の構成図。
【図１１】第三の実施例を示し、系統事故検出による重
み加算係数切替回路を付加した電力系統安定化装置の構
成図。
み加算係数切替回路を付加した電力系統安定化装置の構
成図。
１…同期発電機、２…励磁機、３…ＰＴ、４…ＣＴ、５
…有効電力検出装置、６…周波数検出装置、７…内部誘
起電圧検出回路、８…状態推定器（減衰率及び位相差検
出器）、９…重み加算係数算出回路、１０…Ｐゲイン調
整回路、１１…ｆゲイン調整回路、１２…直流分除去回
路、１７…ＰＳＳ出力リミッタ、１８…ＡＶＲの信号加
算回路、２０，２１，２２…変化分検出回路、２３…振
幅値検出回路、２４…減衰率検出器、２７…重み加算係
数加減器、２８，２９…位相検出器、３０…位相補正ゲ
イン算出回路、３１…位相補正ゲイン乗算回路、４０，
４１…重み加算係数変化率リミッタ、４２，４３…重み
加算係数切替回路、４４…系統事故検出装置。
…有効電力検出装置、６…周波数検出装置、７…内部誘
起電圧検出回路、８…状態推定器（減衰率及び位相差検
出器）、９…重み加算係数算出回路、１０…Ｐゲイン調
整回路、１１…ｆゲイン調整回路、１２…直流分除去回
路、１７…ＰＳＳ出力リミッタ、１８…ＡＶＲの信号加
算回路、２０，２１，２２…変化分検出回路、２３…振
幅値検出回路、２４…減衰率検出器、２７…重み加算係
数加減器、２８，２９…位相検出器、３０…位相補正ゲ
イン算出回路、３１…位相補正ゲイン乗算回路、４０，
４１…重み加算係数変化率リミッタ、４２，４３…重み
加算係数切替回路、４４…系統事故検出装置。
Claims (11)
- 【請求項１】 同期発電機の有効電力と系統周波数に応
じてゲイン及び位相の補正を行い、さらに自動電圧調整
装置（以下、ＡＶＲ）を介して前記同期発電機の励磁装
置を調整して、電力系統を安定化する電力系統安定化装
置において、 前記有効電力の変化分から電力動揺の減衰率を求め、該
減衰率に応じて有効電力ゲインを更新し、前記系統周波
数の変化分から前記ＡＶＲの遅れによる位相差を求め、
該位相差に応じて位相補正ゲインを更新し、前記有効電
力またはその変化分と前記有効電力ゲインの乗算値と、
前記周波数またはその変化分と前記位相補正ゲインの乗
算値とのベクトル和を前記ＡＶＲの入力とすることを特
徴とする電力系統安定化装置による制御方法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記有効電力ゲインの補正は、前記減衰率が基準減衰率
以下のとき、更新前のゲインに所定値を乗算または加算
することを特徴とする電力系統安定化装置による制御方
法。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 前記位相補正ゲインは、前記減衰率が基準減衰率以下の
とき、更新前のゲインに所定値を乗算または加算し、か
つ、前記ＡＶＲの遅れによる位相差がその範囲に０を含
む所定範囲を超えるとき、前記位相差に応じて正または
負に増大する値を加算することを特徴とする電力系統安
定化装置による制御方法。 - 【請求項４】 請求項３において、 前記ＡＶＲの遅れによる位相差は、前記系統周波数また
は前記発電機の回転数の位相と前記励磁装置の内部誘起
電圧の位相の差となることを特徴とする電力系統安定化
装置による制御方法。 - 【請求項５】 同期発電機の有効電力と系統周波数に応
じてゲイン及び位相の補正を行い、さらに自動電圧調整
装置（以下、ＡＶＲ）を介して前記同期発電機の励磁装
置を調整して、電力系統を安定化する電力系統安定化装
置において、 前記系統の有効電力及び周波数と、前記励磁装置の内部
誘起電圧とから状態推定した電力動揺の減衰率や周波数
変動を基に、９０°位相の異なる有効電力（または変化
分）と周波数（または変化分）に乗ずる有効電力ゲイン
と位相補正ゲインの比率を動的に変更して、前記周波数
と前記内部誘起電圧の位相が等しくなるように前記ＰＳ
Ｓ出力を決定することを特徴とする電力系統安定化装置
による制御方法。 - 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５におい
て、 前記有効電力ゲイン及び位相補正ゲインは、所定の制限
を経て更新されることを特徴とする電力系統安定化装置
による制御方法。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記所定の制限は、前記有効電力ゲインおよび／または
位相補正ゲインの最大値または最大変化率を制限するこ
とを特徴とする電力系統安定化装置による制御方法。 - 【請求項８】 系統に電力を出力する同期発電機と、該
同期発電機の励磁装置を調整する自動電圧調整装置（以
下、ＡＶＲ）との励磁系（ＡＶＲ−Ｇｅｎ系）に設けら
れ、前記同期発電機の有効電力と系統周波数に応じてゲ
イン及び位相の補正を行って電力系統を安定化する電力
系統安定化装置において、 系統から有効電力と周波数を検出する有効電力手段及び
周波数検出手段と、前記励磁装置の内部誘起電圧を求め
る内部誘起電圧検出手段と、 検出した有効電力に有効電力ゲインを乗算する有効電力
調整手段及び検出した周波数に位相補正ゲインを乗算す
る周波数ゲイン調整手段と、前記有効電力調整手段と前
記周波数ゲイン調整手段の出力を加算する加算手段及び
その出力の変化分を検出して前記ＡＶＲに出力する直流
分除去手段と、 前記有効電力の変化分から電力動揺の減衰率と、前記系
統周波数の変化分と前記内部誘起電圧の変化分から前記
ＡＶＲの遅れによる位相差を求める状態推定手段と、 前記減衰率に応じて前記有効電力ゲインを、前記減衰率
及び前記位相差に応じて前記位相補正ゲインを更新する
重み加算係数算出手段と、を備えることを特徴とする電
力系統安定化装置。 - 【請求項９】 請求項８において、 前記重み加算係数算出手段は、前記有効電力ゲイン及び
前記位相補正ゲインに所定の制限を行うリミッタを設け
ることを特徴とする電力系統安定化装置。 - 【請求項１０】 請求項９において、 前記リミッタは、系統事故発生後の各相の信号が不均衡
となっている期間、前記有効電力ゲイン及び前記位相補
正ゲインの更新を行わないことを特徴とする電力系統安
定化装置。 - 【請求項１１】 請求項８、９または１０において、 前記状態推定手段は、前記有効電力の時系列信号を入力
して前記減衰率を同定する振動状態同定手段を有するこ
とを特徴とする電力系統安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31313294A JP3234729B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 電力系統安定化装置とそれによる制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31313294A JP3234729B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 電力系統安定化装置とそれによる制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08168177A true JPH08168177A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3234729B2 JP3234729B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=18037496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31313294A Expired - Fee Related JP3234729B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 電力系統安定化装置とそれによる制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234729B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037016A1 (fr) * | 1998-01-13 | 1999-07-22 | Chubu Electric Power Co., Inc. | Stabilisateur pour systeme de generation d'energie |
| CN102664580A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 重庆交通大学 | 电力系统多稳定器的混合智能控制方法 |
| WO2014162617A1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine generation system |
-
1994
- 1994-12-16 JP JP31313294A patent/JP3234729B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999037016A1 (fr) * | 1998-01-13 | 1999-07-22 | Chubu Electric Power Co., Inc. | Stabilisateur pour systeme de generation d'energie |
| US6337561B1 (en) | 1998-01-13 | 2002-01-08 | Chubu Electric Power Co., Inc. | Apparatus for stabilizing a power system adapted to generating systems |
| CN102664580A (zh) * | 2012-05-16 | 2012-09-12 | 重庆交通大学 | 电力系统多稳定器的混合智能控制方法 |
| WO2014162617A1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine generation system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3234729B2 (ja) | 2001-12-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |