JPH08182394A - 電力系統安定化装置 - Google Patents
電力系統安定化装置Info
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- JPH08182394A JPH08182394A JP7195589A JP19558995A JPH08182394A JP H08182394 A JPH08182394 A JP H08182394A JP 7195589 A JP7195589 A JP 7195589A JP 19558995 A JP19558995 A JP 19558995A JP H08182394 A JPH08182394 A JP H08182394A
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- excitation
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Abstract
(57)【要約】
【目的】発電機の運転の安定限界付近での外乱に対し
て、不安定現象を改善し、安定領域の拡大化を図る。 【構成】制御対象発電機の３次元位相空間情報である位
相、速度、加速度を基にした、加速・減速制御のグレー
ドを表すメンバーシップ関数と、平衡点からの距離を基
にして定義されるゲインに関するメンバーシップ関数と
により、制御対象発電機の安定化のための励磁電圧増加
または減少のための制御信号を算出する手段を設け、こ
の算出された制御信号を、制御対象発電機の励磁制御シ
ステムにフィードバックする構成とした電力系統安定化
装置。前記メンバーシップ関数は、位相、速度、加速度
空間で定義される３次元空間において、極座標で表現さ
れる量により表現することができる。
て、不安定現象を改善し、安定領域の拡大化を図る。 【構成】制御対象発電機の３次元位相空間情報である位
相、速度、加速度を基にした、加速・減速制御のグレー
ドを表すメンバーシップ関数と、平衡点からの距離を基
にして定義されるゲインに関するメンバーシップ関数と
により、制御対象発電機の安定化のための励磁電圧増加
または減少のための制御信号を算出する手段を設け、こ
の算出された制御信号を、制御対象発電機の励磁制御シ
ステムにフィードバックする構成とした電力系統安定化
装置。前記メンバーシップ関数は、位相、速度、加速度
空間で定義される３次元空間において、極座標で表現さ
れる量により表現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統安定化装
置、特にＰＳＳ(Power System Stabilizer)に関するも
のである。
置、特にＰＳＳ(Power System Stabilizer)に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力系統の伸びに伴い、電力系統
は大規模化かつ複雑化される傾向にあり、その中で需要
家側では、高品質の電力の供給を要求し、供給者側も系
統を安全にかつ経済的に運用することを目的としてい
る。これらの両者の要求を満足させ、電力系統の安定化
を図るためには、定常・緊急・復旧の各状態において解
決すべき問題も多く、特に超々高圧・大容量系統では急
務とされている。そのため、マイクロコンピュータを用
いた大規模電力系統のオンライン安定化制御に関する研
究が盛んに行われるようになってきた。
は大規模化かつ複雑化される傾向にあり、その中で需要
家側では、高品質の電力の供給を要求し、供給者側も系
統を安全にかつ経済的に運用することを目的としてい
る。これらの両者の要求を満足させ、電力系統の安定化
を図るためには、定常・緊急・復旧の各状態において解
決すべき問題も多く、特に超々高圧・大容量系統では急
務とされている。そのため、マイクロコンピュータを用
いた大規模電力系統のオンライン安定化制御に関する研
究が盛んに行われるようになってきた。
【０００３】発電機の励磁回路（ＡＶＲ）は、図１に示
す通り、発電機の端子電圧つまり系統電圧を目標値に設
定するための回路である。その励磁方式としては、直流
励磁機方式、交流励磁機方式、ブラシレス励磁方式およ
びサイリスタ（静止形）励磁方式がある。図２はサイリ
スタ励磁方式の構成の例を示すブロック図である。サイ
リスタ励磁方式の特徴としては、他の励磁方式に比べ出
力の応答特性が優れていることが挙げられる。つまり、
電圧の上げ指令に対して、発電機の端子電圧は数１０ｍ
ｓ程度以内の速さで応答する特性をもっている。
す通り、発電機の端子電圧つまり系統電圧を目標値に設
定するための回路である。その励磁方式としては、直流
励磁機方式、交流励磁機方式、ブラシレス励磁方式およ
びサイリスタ（静止形）励磁方式がある。図２はサイリ
スタ励磁方式の構成の例を示すブロック図である。サイ
リスタ励磁方式の特徴としては、他の励磁方式に比べ出
力の応答特性が優れていることが挙げられる。つまり、
電圧の上げ指令に対して、発電機の端子電圧は数１０ｍ
ｓ程度以内の速さで応答する特性をもっている。
【０００４】一方、ＰＳＳは電力系統安定化装置の一つ
であり、原理としては、発電機の励磁回路（ＡＶＲ）に
補助信号を入力し発電機の端子電圧を制御するものであ
る。
であり、原理としては、発電機の励磁回路（ＡＶＲ）に
補助信号を入力し発電機の端子電圧を制御するものであ
る。
【０００５】図３に示すような一機無限大系統を考えた
場合、その送電可能電力Ｐは、 Ｐ＝（Ｅ1Ｅ2／ｘ）ｓｉｎθ として表される。ここで、送電線１回線が事故等により
開放された場合の発電機の出力動揺について考える。送
電線２回線が健全な状態から１回線へ移行した場合、発
電機の出力は図３に示す通りａ点からｂ点に移行し、面
積ａｂｃで囲まれる加速エネルギー分を補償する等面積
領域ｂ〜ｄ間で動揺が発生することになる。ここで仮
に、事故等の度合いが大きく面積ａｂｃが面積ｃｄｅを
超えるような状況となった場合、発電機は脱調に至るこ
とになる。
場合、その送電可能電力Ｐは、 Ｐ＝（Ｅ1Ｅ2／ｘ）ｓｉｎθ として表される。ここで、送電線１回線が事故等により
開放された場合の発電機の出力動揺について考える。送
電線２回線が健全な状態から１回線へ移行した場合、発
電機の出力は図３に示す通りａ点からｂ点に移行し、面
積ａｂｃで囲まれる加速エネルギー分を補償する等面積
領域ｂ〜ｄ間で動揺が発生することになる。ここで仮
に、事故等の度合いが大きく面積ａｂｃが面積ｃｄｅを
超えるような状況となった場合、発電機は脱調に至るこ
とになる。
【０００６】いま、図３において、出力がｂ点からｃ点
へ向かう時、つまり発電機が加速状態にある時、発電機
の励磁を強め、端子電圧Ｅ１を上げる制御を行えば、図
３に示す送電可能特性は一点鎖線の特性となる。つまり
加速エネルギーは、面積ａｂｃからａｂ’ｃ’に縮小さ
れ、結果として動揺が速やかに収束することとなる。つ
まり、発電機が「加速状態にある時に励磁を強め（端子
電圧を上げ）」て、また反対に「減速状態にある時に励
磁を弱め（端子電圧を下げ）」て系統の動揺を速やかに
安定化させるのがＰＳＳの基本的な動作原理である。
へ向かう時、つまり発電機が加速状態にある時、発電機
の励磁を強め、端子電圧Ｅ１を上げる制御を行えば、図
３に示す送電可能特性は一点鎖線の特性となる。つまり
加速エネルギーは、面積ａｂｃからａｂ’ｃ’に縮小さ
れ、結果として動揺が速やかに収束することとなる。つ
まり、発電機が「加速状態にある時に励磁を強め（端子
電圧を上げ）」て、また反対に「減速状態にある時に励
磁を弱め（端子電圧を下げ）」て系統の動揺を速やかに
安定化させるのがＰＳＳの基本的な動作原理である。
【０００７】また通常、発電機の出力の動揺周期は１〜
２秒程度であることから、ＰＳＳによる励磁制御につい
ても少なくとも１秒程度以内の高速応答性を有したもの
でなければ意味がないことになる。この点、サイリスタ
励磁装置は、前述の通り、非常に速い応答特性を有して
おり、特に有効に作用するものと言える。
２秒程度であることから、ＰＳＳによる励磁制御につい
ても少なくとも１秒程度以内の高速応答性を有したもの
でなければ意味がないことになる。この点、サイリスタ
励磁装置は、前述の通り、非常に速い応答特性を有して
おり、特に有効に作用するものと言える。
【０００８】ＰＳＳ回路の代表的な定数設定値を図４に
示す。発電機の出力Ｐを検出して、これをリセット回路
を通して変化分として取り出し、また制御出力が最適値
となるよう位相調整を行う回路となっている。ここで、
リセット回路や位相調整回路などにおける時定数やゲイ
ンなどは、事前のシミュレーションによる検討や実系統
における確認試験等によって決定された値を用いてお
り、通常、その設定値を変更することはない。
示す。発電機の出力Ｐを検出して、これをリセット回路
を通して変化分として取り出し、また制御出力が最適値
となるよう位相調整を行う回路となっている。ここで、
リセット回路や位相調整回路などにおける時定数やゲイ
ンなどは、事前のシミュレーションによる検討や実系統
における確認試験等によって決定された値を用いてお
り、通常、その設定値を変更することはない。
【０００９】前記のＰＳＳ回路の制御出力の演算部とく
に位相調整回路部にファジィ制御理論を適用したものを
ここではファジィＰＳＳと呼ぶことにする。つまり、発
電機の動揺状況を発電機本体の“速度”と“加速度”の
基準値からのずれの大きさで判断し、そのずれの大きさ
に応じて制御を行おうというものである。
に位相調整回路部にファジィ制御理論を適用したものを
ここではファジィＰＳＳと呼ぶことにする。つまり、発
電機の動揺状況を発電機本体の“速度”と“加速度”の
基準値からのずれの大きさで判断し、そのずれの大きさ
に応じて制御を行おうというものである。
【００１０】表１にファジィＰＳＳの制御規則を示す。
表１の制御規則を速度、加速度の位相平面で表すと図５
のようになり、発電機の状態はＰのようにベクトルで表
せる。発電機が安定している状態では原点（０，０）と
なる。ファジィＰＳＳの基本動作は、図５に示す位相θ
とベクトルの大きさＤから算出するが、位相θに対する
関数として、ファジィ理論特有のメンバーシップ関数を
用いている。
表１の制御規則を速度、加速度の位相平面で表すと図５
のようになり、発電機の状態はＰのようにベクトルで表
せる。発電機が安定している状態では原点（０，０）と
なる。ファジィＰＳＳの基本動作は、図５に示す位相θ
とベクトルの大きさＤから算出するが、位相θに対する
関数として、ファジィ理論特有のメンバーシップ関数を
用いている。
【００１１】
【表１】
【００１２】図５及び表１に示す通り、発電機の速度、
加速度がともに正であれば励磁電圧を高めて減速制御を
行い、また逆に速度、加速度がともに負であれば励磁電
圧を低める制御を行って、全体として安定化を促進させ
るものである。図６に２次元ファジィＰＳＳ（速度・加
速度情報のみ使用）の制御演算ロジック回路を示す。ま
た、発電機の動揺状況の検出には、発電機の回転軸から
直接得られる回転数のほかに、有効電力出力からの検出
も可能である。なお、図６におけるメンバーシップ関数
のブロックは、表１の関係を一次関数からなる折線で表
したものである。
加速度がともに正であれば励磁電圧を高めて減速制御を
行い、また逆に速度、加速度がともに負であれば励磁電
圧を低める制御を行って、全体として安定化を促進させ
るものである。図６に２次元ファジィＰＳＳ（速度・加
速度情報のみ使用）の制御演算ロジック回路を示す。ま
た、発電機の動揺状況の検出には、発電機の回転軸から
直接得られる回転数のほかに、有効電力出力からの検出
も可能である。なお、図６におけるメンバーシップ関数
のブロックは、表１の関係を一次関数からなる折線で表
したものである。
【００１３】ファジィＰＳＳは、発電機の加減速の状態
を捉えてそれに応じて制御を行うことから、従来の固定
値による制御に比べ諸々の点で優れた制御方式と言え
る。
を捉えてそれに応じて制御を行うことから、従来の固定
値による制御に比べ諸々の点で優れた制御方式と言え
る。
【００１４】ファジィ制御の特徴を挙げると以下の通り
である。 １ 制御対象が数式化できないものでも制御が可能であ
る。ファジィ制御の場合、発電機や励磁機系の数式モデ
ルがなくても、簡単な制御規則により発電機の制御が可
能である。 ２ 動作点の影響を受けない。電力系統の系統状況、負
荷の状況または事故種別等によらず、有効な制御が可能
である。 ３ 制御規則が簡単なのでパソコンでも制御の実行が可
能である。
である。 １ 制御対象が数式化できないものでも制御が可能であ
る。ファジィ制御の場合、発電機や励磁機系の数式モデ
ルがなくても、簡単な制御規則により発電機の制御が可
能である。 ２ 動作点の影響を受けない。電力系統の系統状況、負
荷の状況または事故種別等によらず、有効な制御が可能
である。 ３ 制御規則が簡単なのでパソコンでも制御の実行が可
能である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、２次元ファ
ジィＰＳＳの制御では、発電機が安定限界付近で運転し
ている場合、すなわち同期化力が弱い場合の動揺に対
し、図７に示すように発電機が減速し始めると減速制御
を弱め加速制御へ移そうとする。このため、発電機は再
び加速し、脱調する場合がある。そのため、安定限界付
近では、加速した発電機が基準速度に戻るまで減速させ
る必要がある。
ジィＰＳＳの制御では、発電機が安定限界付近で運転し
ている場合、すなわち同期化力が弱い場合の動揺に対
し、図７に示すように発電機が減速し始めると減速制御
を弱め加速制御へ移そうとする。このため、発電機は再
び加速し、脱調する場合がある。そのため、安定限界付
近では、加速した発電機が基準速度に戻るまで減速させ
る必要がある。
【００１６】本発明が解決すべき課題は、安定限界付近
での外乱に対して、不安定現象を改善し、安定領域の拡
大化を図ることにある。
での外乱に対して、不安定現象を改善し、安定領域の拡
大化を図ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の電力系統安定化装置は、制御対象発電機の
３次元位相空間情報である位相、速度、加速度を基にし
た、加速・減速制御のグレードを表すメンバーシップ関
数と、平衡点からの距離を基にして定義されるゲインに
関するメンバーシップ関数とにより、制御対象発電機の
安定化のための励磁電圧増加または減少のための制御信
号を算出する手段を設け、この算出された制御信号を、
制御対象発電機の励磁制御システムにフィードバックす
る構成としたものである。
め、本発明の電力系統安定化装置は、制御対象発電機の
３次元位相空間情報である位相、速度、加速度を基にし
た、加速・減速制御のグレードを表すメンバーシップ関
数と、平衡点からの距離を基にして定義されるゲインに
関するメンバーシップ関数とにより、制御対象発電機の
安定化のための励磁電圧増加または減少のための制御信
号を算出する手段を設け、この算出された制御信号を、
制御対象発電機の励磁制御システムにフィードバックす
る構成としたものである。
【００１８】前記メンバーシップ関数は、位相、速度、
加速度空間で定義される３次元空間において、極座標で
表現される量により表すことができる。
加速度空間で定義される３次元空間において、極座標で
表現される量により表すことができる。
【００１９】制御対象発電機の励磁システムの伝達関数
がＫ・｛（１＋ｓＴ）／ｓＴ｝で表されるとき、制御信
号を算出する手段の後段に伝達関数が｛ｓＴ／（１＋ｓ
Ｔ）｝で表されるリセットフィルタを設け、このリセッ
トフィルタの出力を前記制御対象発電機の励磁制御シス
テムにフィードバックする構成とすることができる。
がＫ・｛（１＋ｓＴ）／ｓＴ｝で表されるとき、制御信
号を算出する手段の後段に伝達関数が｛ｓＴ／（１＋ｓ
Ｔ）｝で表されるリセットフィルタを設け、このリセッ
トフィルタの出力を前記制御対象発電機の励磁制御シス
テムにフィードバックする構成とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の３次元ファジィＰＳＳ
は、従来の２次元ファジィＰＳＳにおける速度、加速度
の情報に位置（速度の積分情報）を加えたものである。
速度の積分情報を考慮するのは、発電機が安定限界付近
で運転している場合、すなわち同期化力が弱い場合の動
揺に対し、速度の積分情報を追加することによって、基
準速度に達するまで十分に減速させて動揺を抑えるため
である。
は、従来の２次元ファジィＰＳＳにおける速度、加速度
の情報に位置（速度の積分情報）を加えたものである。
速度の積分情報を考慮するのは、発電機が安定限界付近
で運転している場合、すなわち同期化力が弱い場合の動
揺に対し、速度の積分情報を追加することによって、基
準速度に達するまで十分に減速させて動揺を抑えるため
である。
【００２１】本発明による３次元ファジィＰＳＳの制御
規則を表２に示すが、太線で囲んだ部分が３次元化によ
り追加した部分である。
規則を表２に示すが、太線で囲んだ部分が３次元化によ
り追加した部分である。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２の制御規則を位相面で表すと図９のよ
うになる。図中Ａは位置情報量「０」または「−」の場
合の制御領域、Ｂは位置情報量「＋」の場合の制御領
域、ＺＳＳは位置情報による制御領域のスライド量、Ｐ
は発電機の状態量（速度，加速度）である。位置（速度
の積分）情報の大きさにより、制御領域を速度軸に沿っ
てＺＳＳだけスライドさせる。これにより、速度、加速
度が同一のＰの座標も、原点が移動していることによ
り、違って見えることになる。すなわち、２次元で見て
いた発電機の状態座標がＰ＝（速度，加速度）であるの
に対し、３次元ではＰ＝（速度＋ＺＳＳ，加速度）とな
る。
うになる。図中Ａは位置情報量「０」または「−」の場
合の制御領域、Ｂは位置情報量「＋」の場合の制御領
域、ＺＳＳは位置情報による制御領域のスライド量、Ｐ
は発電機の状態量（速度，加速度）である。位置（速度
の積分）情報の大きさにより、制御領域を速度軸に沿っ
てＺＳＳだけスライドさせる。これにより、速度、加速
度が同一のＰの座標も、原点が移動していることによ
り、違って見えることになる。すなわち、２次元で見て
いた発電機の状態座標がＰ＝（速度，加速度）であるの
に対し、３次元ではＰ＝（速度＋ＺＳＳ，加速度）とな
る。
【００２４】この制御により、一度加速した発電機が基
準速度に戻るまでは、減速制御を強める（加速制御は制
限される）ため、安定限界付近での安定化効果を高める
ことが可能になる。
準速度に戻るまでは、減速制御を強める（加速制御は制
限される）ため、安定限界付近での安定化効果を高める
ことが可能になる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を実施例を参照しながら具体的
に説明する。
に説明する。
【００２６】図１０は本発明に係る３次元ファジィＰＳ
Ｓの制御ブロック図を示すものである。基本となる演算
回路は、２次元のものと同じであるが、発電機からのす
べり情報を、速度、加速度、位置の３要素に分類し、
「速度＋位置」をＸ軸座標とすることで処理を行う。な
お、図１０中、グレードを表すメンバーシップ関数（Ｎ
（θ）−Ｐ（θ））を図１９（ａ）に、ゲインに関する
メンバーシップ関数（Ｇ）を図１９（ｂ）に示す。
Ｓの制御ブロック図を示すものである。基本となる演算
回路は、２次元のものと同じであるが、発電機からのす
べり情報を、速度、加速度、位置の３要素に分類し、
「速度＋位置」をＸ軸座標とすることで処理を行う。な
お、図１０中、グレードを表すメンバーシップ関数（Ｎ
（θ）−Ｐ（θ））を図１９（ａ）に、ゲインに関する
メンバーシップ関数（Ｇ）を図１９（ｂ）に示す。
【００２７】図１１は本発明の実施例の制御部を示すブ
ロック図である。電力系統安定化装置は、電力系統に動
揺が生じた場合、系統を速やかに安定な状態に戻すた
め、系統へ補助信号を入力する。この信号を安定化信号
といい、本実施例では発電機に取り付けられた自動電圧
調整機（ＡＶＲ）に入力するようにしている。この安定
化信号を決定するものが安定化装置であり、本実施例で
はＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換ボードを取り付けたマイクロコン
ピュータで構成されるデジタル型安定化装置により実験
を行った。
ロック図である。電力系統安定化装置は、電力系統に動
揺が生じた場合、系統を速やかに安定な状態に戻すた
め、系統へ補助信号を入力する。この信号を安定化信号
といい、本実施例では発電機に取り付けられた自動電圧
調整機（ＡＶＲ）に入力するようにしている。この安定
化信号を決定するものが安定化装置であり、本実施例で
はＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換ボードを取り付けたマイクロコン
ピュータで構成されるデジタル型安定化装置により実験
を行った。
【００２８】制御の基本過程を図１１に示す。観測信号
として角速度信号を使用する場合は、発電機１に設置し
た速度検出装置により運転中の発電機の回転子の角速度
ωを測定し、また観測信号として電力信号を使用する場
合は、発電機１に取り付けたＰＴ（計器用変圧器）およ
び補助ＣＴ（電流変成器）により発電機の有効電力Ｐe
を測定する。そしてその値はマイクロコンピュータに取
り付けたＡ／Ｄ変換ボードによりデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンピュータ内に取り込まれる。それぞれ
取り込まれた情報を基に、マイクロコンピュータ内であ
らかじめ設定された制御規則により制御信号の大きさが
決定される。決定された制御信号は、Ｄ／Ａ変換ボード
によりアナログ信号として外部へ取り出され、これはＡ
ＶＲのＰＳＳ信号端子へ補助安定化信号として入力され
る。ＡＶＲからの出力は励磁電圧の変化分として出力さ
れ、励磁電圧の基準値を基に励磁系の励磁電圧を調整
し、発電機を制御する。
として角速度信号を使用する場合は、発電機１に設置し
た速度検出装置により運転中の発電機の回転子の角速度
ωを測定し、また観測信号として電力信号を使用する場
合は、発電機１に取り付けたＰＴ（計器用変圧器）およ
び補助ＣＴ（電流変成器）により発電機の有効電力Ｐe
を測定する。そしてその値はマイクロコンピュータに取
り付けたＡ／Ｄ変換ボードによりデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンピュータ内に取り込まれる。それぞれ
取り込まれた情報を基に、マイクロコンピュータ内であ
らかじめ設定された制御規則により制御信号の大きさが
決定される。決定された制御信号は、Ｄ／Ａ変換ボード
によりアナログ信号として外部へ取り出され、これはＡ
ＶＲのＰＳＳ信号端子へ補助安定化信号として入力され
る。ＡＶＲからの出力は励磁電圧の変化分として出力さ
れ、励磁電圧の基準値を基に励磁系の励磁電圧を調整
し、発電機を制御する。
【００２９】なお、図１０のＡ点にリセットフィルタを
付加することにより、ＰＩ（比例・積分）制御ループに
より構成されたＡＶＲのＩ（積分）制御動作を回避させ
ることができる。このリセットフィルタの伝達関数は、
制御対象発電機の励磁システムの伝達関数がＫ・｛（１
＋ｓＴ）／ｓＴ｝で表されるとき、差分方程式｛ｓＴ／
（１＋ｓＴ）｝で表される構成とする。
付加することにより、ＰＩ（比例・積分）制御ループに
より構成されたＡＶＲのＩ（積分）制御動作を回避させ
ることができる。このリセットフィルタの伝達関数は、
制御対象発電機の励磁システムの伝達関数がＫ・｛（１
＋ｓＴ）／ｓＴ｝で表されるとき、差分方程式｛ｓＴ／
（１＋ｓＴ）｝で表される構成とする。
【００３０】データ収録部の構成を図１２に示す。デー
タ収録部ではＡ／Ｄ変換ボード１０の入力チャンネルｃ
ｈ０〜ｃｈ６の７チャンネルをデータ収録に使用してい
る。ｃｈ０では、発電機の角速度ωを、制御盤１１のＲ
ＰＭ＋端子より直流増幅器１２を通して入力している。
ｃｈ１では、発電機の端子電圧Ｖｔ を、制御盤１１の
ＶＴ端子より入力している。ｃｈ２では、サイリスタ制
御信号を、制御盤１１のＴＣ端子より入力している。ｃ
ｈ３では、発電機有効出力電力を、発電機の励磁巻線に
設置した補助ＣＴにより電圧信号に変換した後、直流増
幅器１３を通して入力している。ｃｈ４では、原動機の
界磁電流を、原動機の励磁巻線に設置した補助ＣＴによ
り電圧信号に変換した後、入力している。ｃｈ５では、
発電機の励磁電流を、発電機の励磁巻線に設置した補助
ＣＴにより電圧信号に変換した後、入力している。ｃｈ
６では、マイクロコンピュータで算出された補助安定化
信号を入力している。入力されたアナログ信号は図１１
のＡ／Ｄ変換ボード５によりデジタル信号に変換され、
指定されたサンプリング周波数で観測用マイクロコンピ
ュータ１４内に取り込まれ、必要に応じてディスプレイ
に表示される。
タ収録部ではＡ／Ｄ変換ボード１０の入力チャンネルｃ
ｈ０〜ｃｈ６の７チャンネルをデータ収録に使用してい
る。ｃｈ０では、発電機の角速度ωを、制御盤１１のＲ
ＰＭ＋端子より直流増幅器１２を通して入力している。
ｃｈ１では、発電機の端子電圧Ｖｔ を、制御盤１１の
ＶＴ端子より入力している。ｃｈ２では、サイリスタ制
御信号を、制御盤１１のＴＣ端子より入力している。ｃ
ｈ３では、発電機有効出力電力を、発電機の励磁巻線に
設置した補助ＣＴにより電圧信号に変換した後、直流増
幅器１３を通して入力している。ｃｈ４では、原動機の
界磁電流を、原動機の励磁巻線に設置した補助ＣＴによ
り電圧信号に変換した後、入力している。ｃｈ５では、
発電機の励磁電流を、発電機の励磁巻線に設置した補助
ＣＴにより電圧信号に変換した後、入力している。ｃｈ
６では、マイクロコンピュータで算出された補助安定化
信号を入力している。入力されたアナログ信号は図１１
のＡ／Ｄ変換ボード５によりデジタル信号に変換され、
指定されたサンプリング周波数で観測用マイクロコンピ
ュータ１４内に取り込まれ、必要に応じてディスプレイ
に表示される。
【００３１】また制御部の構成を図１３に示す。制御部
において、ＰＳＳ入力信号に発電機角加速度を使用する
場合は、発電機の回転子角速度を制御盤１１のＰＲＭ＋
端子より直流増幅器１２を通してＡ／Ｄ変換ボードに入
力する。その後、デジタル信号としてマイクロコンピュ
ータ内に取り込む。マイクロコンピュータ内でフィルタ
リング処理を行った後、制御信号を計算し、Ｄ／Ａ変換
ボードよりＤ／Ａ変換の後、アナログ信号として制御盤
１１のＰＳＳ信号入力端子に入力する。
において、ＰＳＳ入力信号に発電機角加速度を使用する
場合は、発電機の回転子角速度を制御盤１１のＰＲＭ＋
端子より直流増幅器１２を通してＡ／Ｄ変換ボードに入
力する。その後、デジタル信号としてマイクロコンピュ
ータ内に取り込む。マイクロコンピュータ内でフィルタ
リング処理を行った後、制御信号を計算し、Ｄ／Ａ変換
ボードよりＤ／Ａ変換の後、アナログ信号として制御盤
１１のＰＳＳ信号入力端子に入力する。
【００３２】本実施例で、データ収録部に入力する観測
信号および制御部からの制御信号は、全て電圧値で表さ
れ、実際の単位で表現する場合には表２に示される変換
が必要である。ただし、データ収録部におけるＡ／Ｄ変
換ボードでは、７つのチャンネルを使用し、必要に応じ
て各種情報を観測できるようにしているが、本例におい
て観測した信号はここに示す４つである。また、観測時
間は観測用マイクロコンピュータの観測ウィンドウの時
間である。
信号および制御部からの制御信号は、全て電圧値で表さ
れ、実際の単位で表現する場合には表２に示される変換
が必要である。ただし、データ収録部におけるＡ／Ｄ変
換ボードでは、７つのチャンネルを使用し、必要に応じ
て各種情報を観測できるようにしているが、本例におい
て観測した信号はここに示す４つである。また、観測時
間は観測用マイクロコンピュータの観測ウィンドウの時
間である。
【００３３】
【表３】
【００３４】模擬系統における発電機の励磁制御は、図
１４に示す処理手順で行う。つまり、Ａ／Ｄ変換により
発電機状態を表す観測信号をデジタル信号に変換し、マ
イクロコンピュータ内に取り込む。マイクロコンピュー
タ内で、設定された制御規則にしたがって安定化信号を
計算する。演算終了後、Ｄ／Ａ変換により計算した安定
化信号Ｕをアナログ信号に変換し、制御盤のＰＳＳ信号
端子に入力する。そして次のサンプリング時刻に次のデ
ータを取り込み、同様の手順を繰り返し、制御を行う。
電力信号を本ＰＳＳの入力信号とした場合の制御用プロ
グラムのフローチャートを図１５〜図１８に示す。
１４に示す処理手順で行う。つまり、Ａ／Ｄ変換により
発電機状態を表す観測信号をデジタル信号に変換し、マ
イクロコンピュータ内に取り込む。マイクロコンピュー
タ内で、設定された制御規則にしたがって安定化信号を
計算する。演算終了後、Ｄ／Ａ変換により計算した安定
化信号Ｕをアナログ信号に変換し、制御盤のＰＳＳ信号
端子に入力する。そして次のサンプリング時刻に次のデ
ータを取り込み、同様の手順を繰り返し、制御を行う。
電力信号を本ＰＳＳの入力信号とした場合の制御用プロ
グラムのフローチャートを図１５〜図１８に示す。
【００３５】このフローチャートでの処理は、すべてマ
イクロコンピュータによって実行されるソフトウェアに
よって実現することができる。
イクロコンピュータによって実行されるソフトウェアに
よって実現することができる。
【００３６】本発明の３次元ファジィＰＳＳによる制御
結果を速度偏差と制御信号との時間変化について測定し
た例を図８に示す。図７の２次元ファジィＰＳＳによる
制御では、動作点が大きく変動したときに脱調を生じて
いたのに対し、本発明の制御では速度偏差が収束してい
ることが分かる。
結果を速度偏差と制御信号との時間変化について測定し
た例を図８に示す。図７の２次元ファジィＰＳＳによる
制御では、動作点が大きく変動したときに脱調を生じて
いたのに対し、本発明の制御では速度偏差が収束してい
ることが分かる。
【００３７】以上、本発明を電力系統の発電機励磁制御
システムにおける実施例に基づいて説明してきたが、本
発明は、送電系統に分散配置されるサイリスタ逆並列ス
イッチを有するリアクトル、キャパシタ、抵抗モジュー
ルのためのスイッチング制御システムや、ＤＣサーボモ
ータの位置決め制御、ロボットマニピュレータの位置決
め制御へ使用することも可能である。
システムにおける実施例に基づいて説明してきたが、本
発明は、送電系統に分散配置されるサイリスタ逆並列ス
イッチを有するリアクトル、キャパシタ、抵抗モジュー
ルのためのスイッチング制御システムや、ＤＣサーボモ
ータの位置決め制御、ロボットマニピュレータの位置決
め制御へ使用することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、制御
対象発電機の動作点の変動等に対してロバスト（堅牢）
な制御方式であり、ある代表的な動作点で制御規則に含
まれるパラメータの調整を行うことで、広範な動作点の
変動に対しても良好な制御性能を維持することができ
る。
対象発電機の動作点の変動等に対してロバスト（堅牢）
な制御方式であり、ある代表的な動作点で制御規則に含
まれるパラメータの調整を行うことで、広範な動作点の
変動に対しても良好な制御性能を維持することができ
る。
【図１】 発電機の励磁回路（ＡＶＲ）の基本構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】 サイリスタ励磁方式の構成の例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 一機無限大系統における発電機の出力動揺の
説明図である。
説明図である。
【図４】 ＰＳＳ（電力系統安定化装置）の従来の基本
回路のブロック図である。
回路のブロック図である。
【図５】 ファジィＰＳＳの制御考え方を示す位相面の
説明図である。
説明図である。
【図６】 従来の２次元ファジィＰＳＳの制御演算ロジ
ック図である。
ック図である。
【図７】 従来の２次元ファジィＰＳＳによる制御の問
題を示す制御応答波形図である。
題を示す制御応答波形図である。
【図８】 本発明の３次元ファジィＰＳＳによる制御の
有効性を示す制御応答波形図である。
有効性を示す制御応答波形図である。
【図９】 ３次元ファジィＰＳＳの位相面の説明図であ
る。
る。
【図１０】 ３次元ファジィＰＳＳ制御のブロック図で
ある。
ある。
【図１１】 本発明の実施例に係る制御部の概略回路図
である。
である。
【図１２】 本発明の実施例に係るデータ収録部の構成
図である。
図である。
【図１３】 本発明の実施例に係る制御部の構成図であ
る。
る。
【図１４】 本発明実施例の制御手順を示すタイムチャ
ートである。
ートである。
【図１５】 本発明実施例におけるマイクロコンピュー
タでの処理を示すフローチャート（その１）である。
タでの処理を示すフローチャート（その１）である。
【図１６】 本発明実施例におけるマイクロコンピュー
タでの処理を示すフローチャート（その２）である。
タでの処理を示すフローチャート（その２）である。
【図１７】 本発明実施例におけるマイクロコンピュー
タでの処理を示すフローチャート（その３）である。
タでの処理を示すフローチャート（その３）である。
【図１８】 本発明実施例におけるマイクロコンピュー
タでの処理を示すフローチャート（その４）である。
タでの処理を示すフローチャート（その４）である。
【図１９】 メンバーシップ関数の定義例を示す説明図
である。
である。
１ 発電機、２ ＡＶＲ、３ 安定化装置、４ 制御用
マイクロコンピュータ、５ Ａ／Ｄ変換ボード、６ Ｄ
／Ａ変換ボード、７ 外部システム、１０ Ａ／Ｄ変換
ボード、１１ 制御盤、１２，１３ 直流増幅器、１４
観測用マイクロコンピュータ
マイクロコンピュータ、５ Ａ／Ｄ変換ボード、６ Ｄ
／Ａ変換ボード、７ 外部システム、１０ Ａ／Ｄ変換
ボード、１１ 制御盤、１２，１３ 直流増幅器、１４
観測用マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶋 洋 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内 (72)発明者 福井 文彦 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 制御対象発電機の３次元位相空間情報で
ある位相、速度、加速度を基にした、加速・減速制御の
グレードを表すメンバーシップ関数と、平衡点からの距
離を基にして定義されるゲインに関するメンバーシップ
関数とにより、制御対象発電機の安定化のための励磁電
圧増加または減少のための制御信号を算出する手段を設
け、この算出された制御信号を、制御対象発電機の励磁
制御システムにフィードバックする構成を特徴とする電
力系統安定化装置。 - 【請求項２】 位相、速度、加速度空間で定義される３
次元空間において、極座標で表現される量によりメンバ
ーシップ関数を表すことを特徴とする請求項１記載の電
力系統安定化装置。 - 【請求項３】 制御対象発電機の励磁システムの伝達関
数がＫ・｛（１＋ｓＴ）／ｓＴ｝で表されるとき、制御
信号を算出する手段の後段に伝達関数が｛ｓＴ／（１＋
ｓＴ）｝で表されるリセットフィルタを設け、このリセ
ットフィルタの出力を前記制御対象発電機の励磁制御シ
ステムにフィードバックする構成を特徴とする請求項１
または２記載の電力系統安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7195589A JPH08182394A (ja) | 1994-07-29 | 1995-07-31 | 電力系統安定化装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17837694 | 1994-07-29 | ||
| JP6-178376 | 1994-07-29 | ||
| JP7195589A JPH08182394A (ja) | 1994-07-29 | 1995-07-31 | 電力系統安定化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08182394A true JPH08182394A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=26498562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7195589A Pending JPH08182394A (ja) | 1994-07-29 | 1995-07-31 | 電力系統安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08182394A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008306800A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Hitachi Ltd | 発電制御装置 |
| JP2015033252A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 三菱電機株式会社 | 電力系統の制御装置および制御システム |
| WO2016063353A1 (ja) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置及びロボットシステム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6481688A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | Stabilizer of power system |
| JPH01129800A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-23 | Hitachi Ltd | 同期機の励磁制御装置 |
| JPH0583859A (ja) * | 1991-09-20 | 1993-04-02 | Tokai Univ | フアジー理論による発電機の安定化制御方法 |
| JPH06276685A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-30 | Toshiba Corp | 無効電力補償装置 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP7195589A patent/JPH08182394A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6481688A (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | Stabilizer of power system |
| JPH01129800A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-23 | Hitachi Ltd | 同期機の励磁制御装置 |
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| JP4489098B2 (ja) * | 2007-06-05 | 2010-06-23 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 発電制御装置 |
| JP2015033252A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 三菱電機株式会社 | 電力系統の制御装置および制御システム |
| WO2016063353A1 (ja) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 株式会社安川電機 | モータ制御装置及びロボットシステム |
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