JPH08322148A - 系統安定化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】受電系統内で電源脱落したときにも、需要家の
停電を伴わないで系統の安定化を図る。 【構成】連系系統は、送電側系統１０と受電側系統３０
とが連係線５０で連係されている。受電側系統３０に
は、発電機３１1 ，…，３１N 、負荷３２1 ，…，３２
M が接続されている。電圧調整用機器９０等からなる電
圧調整手段は、系統安定化装置７０で制御される。発電
機３１1 ，…，３１N も系統安定化装置７０で制御され
る。系統安定化装置７０は、融通電力ＰLn、受電側電力
系統の周波数ｆを基に受電側系統での電源脱落の有無を
検出する。系統安定化装置７０で、電源脱落があったと
判定されたときに、その脱落の程度と予め取り込んでお
いた余裕指数Ｓとを基に安定化操作を行うか否かを判定
する。安定化操作が必要なときには、系統安定化装置７
０は電圧調整手段の電圧調整用機器９０、発電機を調整
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統相互間で電力
融通を行っている場合に、受電側電力系統で電源脱落が
発生したときに、送電側電力系統に影響を与えないよう
にした系統安定化システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力の分野では、電力系統相互
間を連系し、相互に電力融通し合うことが行われてい
る。このような連系系統の一例を図４に示す。なお、融
通電力を送電している電力系統を送電側系統、融通電力
を受電している電力系統を受電側系統として以下説明を
してゆくことにする。

【０００３】この図に示す連系系統では、送電側系統１
１０と受電側系統１３０とが連系されており、送電側系
統１１０からの融通電力ＰLnが受電側系統１３０で受電
されれている。また、送電側系統１１０には、発電機１
１１1 ，…，１１１J と、負荷１１２1 ，…，１１２K
と、系統安定化装置１１３とが接続されている。受電側
系統１３０には、発電機１３１1 ，…，１３１N と、負
荷１３２1 ，…，１３２M と、系統安定化装置１３３と
が接続されている。なお、符号のＪ，Ｋ，Ｍ，Ｎは任意
の整数である。

【０００４】このような連系系統にあっては、受電側系
統で電源が脱落した場合に、受電系統への融通電力が電
源脱落以前より増加し、送電側系統が不安定になること
により、連系系統全体が不安定となる。そこで、系統安
定化装置１１３，１３３を設置し、送電側系統の限度以
上に電力の融通を行うことを防止することにより、送電
側系統の安定化を図っている。例えば、受電側系統１３
０に電源脱落が発生したとする。すなわち、何らかの事
故で、例えば発電機１３１L が受電側系統１３０から切
り離されて、電源脱落が発生したとする。受電側系統１
３０における系統安定化装置１３３は、一部の需要家１
３２p を系統１３０から切り離し、受電側電力系統の負
荷を減少させ、これにより融通電力ＰLmの増加を抑制す
るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
系統安定化システムでは、電源脱落に伴って系統安定化
装置１３３が起動した場合には、一部の需要家１３２P
が停電することとなる。電力の安定供給の観点から、こ
のような停電は最小限に留める必要がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
欠点を解消し、受電系統内で電源脱落したときにも、需
要家の停電を伴わないで系統の安定化を図った系統安定
化装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明に係る系統安定化装置は、送電
側電力系統と受電側電力系統とが連系された連系系統に
おいて、前記受電側電力系統に負荷、発電機が接続され
ていて、系統安定化装置で電圧調整手段、発電機を制御
して受電側電力系統を安定化する系統安定化システムで
あって、前記系統安定化装置は、融通電力、受電側電力
系統の周波数を取り込み、融通電力及び受電側電力系統
の周波数を基に電源脱落の有無を検出する第１の手段
と、前記第１の手段により電源脱落があったと判定され
たときに、その脱落の程度と予め取り込んでおいた余裕
指標とを基に安定化操作を行うか否かの判定を行う第２
の手段と、前記第２の手段からの指令及び操作量に基づ
いて前記電圧調整手段、発電機の一方あるいは双方を電
圧低下させる指令を送出する第３の手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の発明では、電圧調整手段
は、コンデンサ及びリアクトルからなる電圧調整用機
器、基幹送電線ループの開閉手段、あるいは変圧器のタ
ップ調整手段であることを特徴とするものである。

【０００９】請求項３記載の発明では、第３の手段は、
電圧調整手段の電圧調整用のコンデンサ開放あるいはリ
アクトル投入の操作をする調整・操作部と、発電機に電
圧低下指令を出す発電機電圧低下指令部とからなること
を特徴とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明では、受電側電力系統の負
荷容量が系統電圧にほぼ比例することを利用し、電源脱
落が発生して融通電力の増加が一定以上のときに、受電
系統の負荷を減少させ、融通電力の増加を抑制すること
により、連系している系統全体の安定化を図っている。
これは次のような考えに基づいている。負荷の消費電力
は、例えば負荷が抵抗線ヒータであれば電圧の２乗に比
例する関係にある。そこで、国内の７０負荷地点での負
荷と電圧の関係について観測した結果では、地点により
需要家が異なることもあり、電圧と消費電力との関係に
はかなりのバラツキがあるが、平均的には電圧にほぼ比
例して消費電力が増減していることが分かった。このよ
うな観点を利用して電圧調整手段を操作し、あるいは発
電機の発電電圧を低下させて系統の安定化を図ってい
る。

【００１１】具体的には、請求項１記載の発明では、受
電側電力系統内での電源脱落量を第１の手段で検出し、
第２の手段により連系している系統全体の事前の安定性
指標と電源脱落量とから安定化操作実施の可否を判断
し、安定化操作の実施が必要であれば、第３の手段によ
り、受電系統内の電圧を低下する操作・指令を実施す
る。第３の手段により実施する操作・指令として、電圧
調整用機器に電圧低下させる指令を出力すること、受電
側系統内の発電機に発電電圧低下を指令することが挙げ
られる。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、第３の手段
により実施する操作・指令として、電圧調整用機器のコ
ンデンサを開放し、あるいはリアクトル投入すること、
基幹送電線ループの開放、変圧器タップ調整手段のタッ
プの低下などで実施する。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、調整・操作
部により、電圧調整手段の電圧調整用のコンデンサ開放
あるいはリアクトル投入の操作をし、かつ発電機電圧低
下指令部により発電機に電圧低下指令を出す。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１に、本発明に係る系統安定化システム
の実施例が適用された連系系統を示す。この図におい
て、系統安定化システムは、電源脱落が発生したとき、
受電系統の電圧を低下させることにより、系統の安定化
を図るようにしたものであり、次のような構成となって
いる。連系系統は、送電側系統１０と受電側系統３０と
が連系線５０で接続された構成をとっている。また、こ
の連系系統に適用された系統安定化システムは、受電側
系統３０に設けた電圧調整手段を系統安定化装置７０で
調整・操作できるようにしたものである。以下、各構成
要素を詳細に説明する。

【００１５】ここで、連系系統では、前記送電側系統１
０から送電された融通電力ＰLnが連系線５０を介して受
電側系統３０で受電されている。

【００１６】また、送電側系統１０には、発電機１１1
，…，１１J と、負荷１２1 ，…，１２K とが設けら
れている。同様に、受電側系統３０には、発電機３１1
，…，３１N と、負荷３２1 ，…，３２M とが設けら
れている。なお、符号のＪ，Ｋ，Ｍ，Ｎは任意の整数で
ある。また、各負荷１２1 ，…，１２K 、３２1 ，…，
３２M は、図示しないが、遮断器等により電力系統１
０、３０に接続されている。同様に、発電機１１1 ，
…，１１J 、３１1 ，…，３１N も、図示しないが、遮
断器等により電力系統１０、３０に接続されている。

【００１７】また、受電側系統３０の電圧調整手段は、
大別して、例えばコンデンサ、リアクトルからなる電圧
調整用機器９０、基幹送電線ループ及びその開閉器、変
圧器等が挙げられる。そして、系統安定化装置７０の電
圧調整手段に対する調整・操作は、コンデンサ、リアク
トルからなる電圧調整用機器９０の調整・操作、基幹送
電線ループの開閉操作、あるいは変圧器タップの調整等
が挙げられる。また、系統安定化装置７０は、発電機３
１1 ，…，３１N の発電電圧の調整も行えるようになっ
ている。なお、前記電圧調整用機器９０は、例えばコン
デンサ９１及び開閉装置９２からなる回路と、リアクト
ル９３及び開閉装置９４からなる回路とを具備してい
る。これら開閉装置９２、９４は、系統安定化装置７０
により開閉操作されるようになっている。

【００１８】さらに、前記系統安定化装置７０には、受
電側系統３０から周波数ｆが入力されるようになってい
る。同様に、この系統安定化装置７０には、連系線５０
に設けた計器用変流器（ＣＴ）７１と、連系線５０に接
続された計器用変圧器（ＰＴ）７２とから検出信号が与
えられて、融通電力ＰLnが入力されるようになってい
る。この系統安定化装置７０には、送電側系統１０及び
受電側系統３０の全体の事前の余裕指標Ｓが入力される
ようになっている。ここで、余裕指標Ｓとしては、例え
ば送電側系統の代表地点Ａと受電側系統の代表地点Ｂと
の間の位相差δが挙げられる。ＡＢ間の送電線インピー
ダンスＺと送電電力Ｐから、位相差δ∝Ｚ・Ｐが算出で
き、δが大きいほど余裕が少ないことを表す。即ち、送
電電力Ｐと位相差δとの間には、送電電力Ｐが大きくな
るに従って位相差δが大きくなり、かつそれが最大送電
電力Ｐｍａｘ時を境に位相差δが大きくなっても送電電
力が低下して送電側系統が不安定な状態になる関係にあ
る。一方、受電側系統で電源脱落があると、これを補う
ために連系系統の残りの発電機が出力を増加し、送電側
系統からの融通電力を増やす。そこで、事前の位相差δ
が最大送電電力時よりも小さいほど連系系統の運用に余
裕があると言える。系統安定化装置７０は、融通電力Ｐ
Ln、及び周波数ｆを基に電源脱落の有無を検出し、電源
脱落があったと判定されたときに、その脱落の程度と事
前に取り込んでおいた余裕指標Ｓとを基に安定化操作を
行うか否かの判定を行うとともに安定化操作量を決定
し、かつ前記電圧調整手段の調整・操作及び発電機３１
1 ，…，３１N に電圧低下指令を送出できるようになっ
ている。

【００１９】図２に系統安定化装置７０の構成を示す。
この図において、系統安定化装置７０は、大別して、第
１の手段７５と、第２の手段７６と、第３の手段７７と
から構成されている。ここに、第１の手段７５には、Ｃ
Ｔ７１及びＰＴ７２からの検出信号が入力されるように
なっており、融通電力ＰLnが得られるようになってい
る。また、第１の手段７５には、受電側系統３０の周波
数ｆが入力されている。第２の手段７６には、電力系統
全体の事前の余裕指標Ｓが入力されている。この第２の
手段７６には、前記第１の手段７５により電源脱落があ
ったと判定されたときに、その脱落の程度と前記余裕指
数Ｓとを基に安定化操作を行うか否かの判定を行うとと
もに、安定化操作量を決定できるようになっている。第
３の手段７７は、前記第２の手段７６からの指令及び操
作量に基づいて前記電圧調整用機器９０の調整・操作、
あるいは発電機３１1 ，…，３１N に電圧低下指令を送
出するようになっている。この第３の手段７７は、さら
に、電圧調整用のコンデンサ開放あるいはリアクトル投
入の操作をする調整・操作部７８と、発電機に電圧低下
指令を出す発電機電圧低下指令部７９とで構成される。
なお、上記第１の手段７５、第２の手段７６及び第３の
手段７７は、例えば中央演算処理装置、記憶装置、入力
／出力ポート、各種データを中央演算処理装置に与える
各種入力装置、中央演算処理装置の処理結果を出力する
各種出力装置からなるコンピュータシステムを用いるこ
とにより構成することができる。

【００２０】このように構成された実施例の動作を図１
及び図２を基に図３のフローチャートを参照して説明す
る。

【００２１】まず、系統安定化装置７０は、系統全体の
事前の安定性指標Ｓを取り込むとともに、融通電力ＰLn
及び周波数ｆを取り込む（図３のステップ（Ｓ）２０
１）。融通電力ＰLnは、この実施例では、ＣＴ７１及び
ＰＴ７２からの検出信号により、第１の手段７５で計算
して求めているものとして説明するが、外部で既に計算
して求まっているものを用いるようにしてもよい。

【００２２】系統安定化装置７０の内部では、第１の手
段７５が、受電側系統３０への融通電力ＰLnが増加した
か否かを判定する（Ｓ２０１）。融通電力ＰLnの増加が
なければ（Ｓ２０２；ＮＯ）、再び、データ取り込みの
処理（Ｓ２０１）に戻る。

【００２３】一方、融通電力ＰLnが増加したときには
（Ｓ２０２；ＹＥＳ）、系統周波数ｆが低下したか否か
を判定する（Ｓ２０３）。系統周波数ｆの低下がないと
きには（Ｓ２０２；ＮＯ）、再び、データ取り込みの処
理（Ｓ２０１）に戻る。

【００２４】ここで、第１の手段７５は、融通電力ＰLn
の増加を検出し（Ｓ２０２；ＹＥＳ）、かつ、系統周波
数ｆの低下も検出したとする（Ｓ２０２；ＹＥＳ）。す
ると、第１の手段７５は、受電側系統３０での電源脱落
の発生と、融通電力ＰLnとしきい値の大小を判定とを行
うために必要な処理を実行する（Ｓ２０４）。この処理
結果を使用し、第１の手段７５では、融通電力ＰLnの増
加と周波数ｆの低下の程度が電源脱落にならない程度の
ものであると判定したときには（Ｓ２０５；ＮＯ）、再
び、データ取り込みの処理（Ｓ２０１）に戻る。

【００２５】一方、融通電力ＰLnの増加と周波数ｆの低
下の程度が電源脱落となる程度のものであると判定した
ときには（Ｓ２０５；ＹＥＳ）、融通電力ＰLnとしきい
値の大小を判定する（Ｓ２０６）。融通電力ＰLnの増加
がしきい値以下のときには（Ｓ２０６；ＮＯ）、送電側
系統１０及び受電側系統３０の系統全体で電源脱落をカ
バーできるものとして、そのまま運転を継続し、再び、
データ取り込みの処理（Ｓ２０１）に戻る。

【００２６】ここで、例えば発電機３１L が事故等で受
電側系統３０から切り離されて電源脱落が発生し、融通
電力ＰLnの増加がしきい値を超えることになったときに
（Ｓ２０６；ＹＥＳ）、第１の手段７５は、第２の手段
７６に処理を渡し、かつ必要な融通電力ＰLnの増加量に
関するデータを出力する（Ｓ２０７）。

【００２７】第２の手段７６は、連系している系統全体
の事前の安定性指標の値Ｓと、第１の手段７５から与え
られた融通電力ＰLnの増加量データを基に、安定化操作
の必要性を判定させるための必要な処理を行う（Ｓ２０
８）。次に、第２の手段７６は、ステップ２０８で処理
した結果を基に、安定化操作を行うか否か判定する（Ｓ
２０９）。安定化操作が必要なければ（Ｓ２０９；Ｎ
Ｏ）、再び、データ取り込みの処理（Ｓ２０１）に戻
る。

【００２８】一方、安定化が必要と判定したときには
（Ｓ２０９；ＹＥＳ）、第３の手段７７の調整・操作部
７８では、安定化操作として開閉装置９２を遮断し、か
つ開閉装置９４を投入する（Ｓ２１０）。これにより、
受電側系統３０に接続されていたコンデンサ９１が開放
されて、かつ、いままで受電側系統３０に接続されてい
なかったリアクトル９３が受電側系統３０に接続される
ことになる。これにより、受電側系統３０の電圧を低下
させる。

【００２９】また、第３の手段７７の発電機電圧低下指
令部７９では、もう一つの安定化操作として受電側系統
３０に並列している発電機３１1 ，…，３１N （ただ
し、脱落発電機３１L は除く）の電圧低下を指令する。

【００３０】これにより、受電側系統３０の電圧が低下
する。このように受電側系統３０の電圧が低下すると、
負荷３２1 ，…，３２M の消費電力がほぼ電圧に比例し
て低下するので、受電側系統３０の全体の消費電力が低
下することになり、融通電力ＰLnの増加を抑えることが
できるとともに、需要家に安定した電力の供給ができる
ことになる。

【００３１】このように本実施例によれば、電源脱落が
発生したときに、既存の電圧調整用の機器を制御（受電
側系統３０に投入されていたコンデンサ９１の開放及び
リアクトル９３の投入、発電機３１1 ，…，３１N への
電圧低下指令、基幹送電線ループの開閉操作、あるいは
変圧器タップの調整等）して、受電系統の電圧を低下さ
せることにより、低コストで系統の安定化を図ることが
でき、かつ、一部の需要家の停電を回避することがで
き、電力の安定供給の効果が大きい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、電源脱落が発生したときに、既存の電圧調整
手段を制御することにより、受電系統の電圧を低下させ
て、電力の増大を抑制することにより系統の安定化を図
り、しかも低コストでかつ一部の需要家の停電を回避す
ることができるため、電力の安定供給を行うことができ
る。

【００３３】また、請求項２記載の発明によれば、既存
の設備を用いて、受電側電力系統内の電圧を低下させる
ことができるため、安いコストでシステムを構成するこ
とができる。

【００３４】また、請求項３記載の発明によれば、電圧
調整手段の電圧調整用のコンデンサ開放あるいはリアク
トル投入の操作をすることができるとともに、発電機に
電圧低下指令を出すことができ、受電側電力系統の電圧
を低下させることができ、融通電力の増加を抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の系統安定化システムの実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】同実施例で使用する系統安定化装置を示すブロ
ック図である。

【図３】同実施例の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図４】従来の連系系統を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 送電側系統 １１1 ，…，１１J 発電機 １２1 ，…，１２K 負荷 ３０ 受電側系統 ３１1 ，…，３１N 発電機 ３２1 ，…，３２M 負荷 ５０ 連系線 ７０ 系統安定化装置 ７１ ＣＴ ７２ ＰＴ ７５ 第１の手段 ７６ 第２の手段 ７７ 第３の手段 ７８ 調整・操作部 ７９ 発電機電圧低下指令部 ９２、９４ 開閉装置

フロントページの続き (72)発明者 杉浦 徳廣 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 石崎 正行 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 山本 誠 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送電側電力系統と受電側電力系統とが連
   系された連系系統において、前記受電側電力系統に負
   荷、発電機が接続されていて、系統安定化装置で電圧調
   整手段、発電機電圧を制御して受電側電力系統を安定化
   する系統安定化システムであって、前記系統安定化装置
   は、融通電力、受電側電力系統の周波数を取り込み、融
   通電力及び受電側電力系統の周波数を基に受電側電力系
   統での電源脱落の有無を検出する第１の手段と、前記第
   １の手段により電源脱落があったと判定されたときに、
   その脱落の程度と予め取り込んでおいた余裕指標とを基
   に安定化操作を行うか否かの判定を行う第２の手段と、
   前記第２の手段からの指令及び操作量に基づいて前記電
   圧調整手段、発電機の一方あるいは双方を電圧低下させ
   る指令を送出する第３の手段とを備えたことを特徴とす
   る系統安定化システム。
2. 【請求項２】 前記電圧調整手段は、コンデンサ及びリ
   アクトルからなる電圧調整用機器、基幹送電線ループの
   開閉手段、あるいは変圧器のタップ調整手段であること
   を特徴とする請求項１記載の系統安定化システム。
3. 【請求項３】 前記第３の手段は、電圧調整手段の電圧
   調整用のコンデンサ開放あるいはリアクトル投入の操作
   をする調整・操作部と、発電機に電圧低下指令を出す発
   電機電圧低下指令部とからなることを特徴とする請求項
   １または２記載の系統安定化システム。