JPH1080198A - 発電機励磁制御装置 - Google Patents

発電機励磁制御装置

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JPH1080198A
JPH1080198A JP8236165A JP23616596A JPH1080198A JP H1080198 A JPH1080198 A JP H1080198A JP 8236165 A JP8236165 A JP 8236165A JP 23616596 A JP23616596 A JP 23616596A JP H1080198 A JPH1080198 A JP H1080198A
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JP
Japan
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generator
phase delay
signal
pss
phase
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Pending
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JP8236165A
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English (en)
Inventor
Masahiko Amano
雅彦 天野
Masahiro Watanabe
雅浩 渡辺
Minoru Manjo
実 萬城
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】系統条件の変化に対応した適切な制御定数が自
動設定できる発電機PSSを提供すること。 【解決手段】内部誘起電圧算出手段114が発電機電流
Igと端子電圧Vgとから発電機内部誘起電圧信号E
q′を算出する。位相遅れ検出手段115は、発電機内
部誘起電圧信号Eq′と安定化信号Vpss にプローニー
解析法を適用し、動揺周波数ωと励磁系の位相遅れαを
求める。制御定数設定手段116は、動揺周波数ωと位
相遅れαとをもとに、PSS制御ブロック113の制御
定数を選定してPSSの位相特性を調整する。 【効果】系統条件が変化しても常に適切な制御定数で系
統安定化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力系統の安定度向
上のための電力系統安定化装置を付加した発電機励磁制
御装置に係り、特に系統条件が変化しても常に適切なパ
ラメータで制御できるロバスト性の高い発電機励磁制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】発電機の励磁制御により電力系統の動態
安定度を向上させるための装置として電力系統安定化装
置(PSS:Power System Stabilizer)がある。PSS
は発電機有効電力や軸回転速度などの入力信号をもとに
系統動揺抑制のための安定化信号を作成する。安定化信
号は、励磁制御装置の端子電圧設定値に付加され、界磁
電圧の変化により発電機の電気出力が変化して動揺抑制
が図られる。動揺抑制としては、軸回転速度の変動と同
相で電気出力が変化するように安定化信号を加えるのが
最も望ましいが、励磁回路には位相遅れがあるため、そ
の分をPSS制御ブロックの中で補償するよう位相調整
する必要がある。
【0003】励磁回路の位相遅れは常に一定ではなく、
系統条件や動揺周波数の変化に伴って変化する。位相遅
れが変化すれば、PSSの位相調整もそれに合わせて変
化させる必要がある。
【0004】そこで、たとえば電気学会電力技術研究会
資料No.PE-94-2に記載されているように、動揺波形の山
と谷から動揺周波数を検出し、それに基づいて制御定数
を切り替える方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】動揺周波数により制御
定数を切り替える方法では、励磁回路の位相遅れを直接
検出していないため、PSSの位相調整量を常に適切な
値に設定することが必ずしもできないという問題があっ
た。
【0006】また、動揺波形の山と谷から周波数を求め
る方法では、複数の動揺モードが重なった場合に周波数
を正確に求めるのが難しいという問題があった。
【0007】本発明の目的は、系統条件の変化に対応し
て励磁系の位相遅れを考慮した適切なPSS定数が設定
でき、しかも複数の動揺モード発生時にも適切な定数が
設定できる発電機励磁制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、系統動揺抑制のための安定化信号を端子電圧設定値
に加える系統安定化手段を備えた発電機励磁制御装置に
おいて、発電機励磁回路の位相遅れを検出する位相遅れ
検出手段と、系統安定化手段の制御定数を設定する制御
定数設定手段を設け、検出した位相遅れに基づいて制御
定数を設定するようにした。また、位相遅れ検出手段は
系統安定化信号と発電機内部誘起電圧信号からプローニ
ー解析法により位相遅れを検出するようにした。
【0009】励磁系の位相遅れを検出して制御定数の設
定を行うため、系統条件の変化に応じた適切なPSSの
位相調整が可能となる。また、プローニー解析法を用い
ることにより、複数の動揺モードが混在した波形でも動
揺周期と位相関係を正しく求めることができる。
【0010】また、系統安定化手段として二つの信号の
比率加算により安定化信号を作成するようにし、制御定
数設定手段が比率係数を設定するようにした。この場
合、位相補償要素を用いることなく、容易に所望の位相
調整を行うことができる。
【0011】また、系統安定化信号に一定の信号を加え
る信号発生手段を設け、動揺が検出できないような定常
時でも制御定数が設定できるようにした。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0013】図1は本発明を適用した発電機励磁制御装
置の構成図である。
【0014】まず、端子電圧一定制御機能としては、発
電機100の端子電圧Vgを計器用変成器102にて計
測し、これを端子電圧設定値Vref と比較した偏差をA
VR(Automatic Voltage Regulator)制御ブロック10
3にて増幅および位相調整したあと、自動パルス位相器
104にてAVR出力に応じて移相したパルスを発生す
る。このパルスを用いてサイリスタ106の点弧角を制
御し、発電機の界磁電圧Vfを調整する。なお、励磁用
変圧器105は励磁系の電圧を得るためのものである。
【0015】系統安定化機能としては、周波数fおよび
有効電力Pを入力とし、PSS(Power System Stabili
zer)制御ブロック113にて安定化信号Vpssを作成
し、端子電圧設定値Vref のところに足し合わせる。な
お、周波数fは端子電圧Vgの三相交流波形をもとに周
波数検出装置111にて検出する。また、有効電力Pは
電流変成器101にて検出した発電機電流Igと端子電
圧Vgとから有効電力算出手段112にて算出する。
【0016】PSS制御ブロック113として、例えば
図2に示す比率加算形PSSを用いる。有効電力Pと周
波数fを入力とし、リセットフィルタ31,32で定常
分を取り除いて変化分ΔP,Δfを求め、比率加算ゲイ
ンKp,Kfを掛けて加え合わせたものを安定化信号V
pss とする。
【0017】ゲインKp,Kfは、図3に示すように−
ΔPとΔfとの位相が90°ずれていることを利用し、
励磁系の位相遅れαを補償するように定める。具体的に
は次式のようにして求める。
【0018】
【数1】 Kp=Ksinα …(数1)
【0019】
【数2】 Kf=Kcosα×Mω …(数2) ただし、Kは両者に共通のゲイン、Mは発電機の慣性定
数、ωは動揺周波数である。Kをある値で一定とすれ
ば、位相遅れαと動揺周波数ωが算定できればゲインK
p,Kfが設定できる。
【0020】以下、この比率加算ゲインKp,Kfを自
動設定する方法について述べる。
【0021】まず、内部誘起電圧算出手段114が端子
電圧Vgと発電機電流Igとから内部誘起電圧Eq′を
算出する。算定の方法としては、まず、次式の関係から
内部誘起電圧EqドットとEq′ドットを求める(図4
参照)。
【0022】
【数3】
【0023】
【数4】
【0024】変数の上のドットは複素数であることを表
す。なお、Xqは横軸同期リアクタンス、Xd′は直軸
過渡リアクタンスである。次にEqドットとEq′ドッ
トとの角度θを求め、次式によりEq′を算定する。
【0025】
【数5】
【0026】次に、位相遅れ検出手段115が、安定化
信号Vpss と内部誘起電圧Eq′についてプローニー解
析法を適用し、動揺周波数ωと位相遅れαを検出する。
プローニー解析法は、一定期間の時系列データをもと
に、データに含まれる振動モードを抽出し、各モードご
との周波数と位相,減衰率,振幅を算出するものであ
る。具体的な解析方法については、たとえばIEEE Trans
actions on Power System,Vol.5,No.1,pp.80-89を参
照されたい。
【0027】プローニー解析の結果をもとに系統動揺モ
ードを選択し、動揺周波数ωと励磁系の位相遅れαを算
定する。位相遅れαはEq′の位相からVpss の位相を
引くことにより求められる。また、複数の動揺モードが
混在する場合には、もっとも振幅の大きいモード、また
は減衰率の小さいモードを選択すればよい。
【0028】次に、制御定数設定手段116は、位相遅
れ検出手段115が検出した位相遅れαと動揺周波数ω
を用いて、数1,数2に従って比率加算ゲインKp,K
fを設定する。
【0029】このように本実施例によれば、複数モード
が混在する場合でも着目すべき動揺周波数と位相遅れが
検出でき、また比率加算ゲインを定めるだけで容易にP
SS制御定数が自動設定できるという効果がある。
【0030】上記の例ではPSS制御ブロックとして比
率加算形を用いた場合について説明したが、そうでない
一般のPSSにも本発明は適用できる。
【0031】図5は通常使用されているΔP型のPSS
制御ブロックである。発電機有効電力Pを入力とし、リ
セットフィルタ21により変化分ΔPを算出し、位相補
償要素22により位相を遅らせ、ゲインKpを掛けて安
定化信号Vpss を作成する。この場合、図3のベクトル
図に示すように、PSSでの位相遅れβと励磁系の位相
遅れαが合わせて90゜になるように位相補償要素22
のパラメータを選定すればよい。
【0032】大きな外乱により動揺信号が発生している
場合は上述の方法で位相遅れが検出できるが、定常時に
は安定化信号が小さすぎて動揺が検出できないこともあ
りうる。その場合には、図6に示すように信号発生手段
117により一定期間だけ検出用に信号を加えるように
する。信号発生手段として、例えば1Hzで大きさが
0.01pu 程度の微小な信号をある一定期間加える。そ
のときの安定化信号から内部誘起電圧までの位相遅れを
位相遅れ検出手段115で検出し、制御定数設定手段1
16により制御定数を設定する。
【0033】この場合、定常時の動揺が発生していない
ときでも制御定数の設定ができるという効果がある。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、発電機励磁制御装置に
おいて電力動揺安定化制御を行う際に、系統条件が変化
しても常に適切な制御定数により系統安定化が図れると
いう効果ある。また、複数の動揺モードが混在していて
も着目すべき動揺周波数と位相遅れが正しく検出できる
という効果がある。また、定常時に動揺が小さい場合で
も制御定数の設定ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した発電機励磁制御装置の構成図
である。
【図2】比率加算形PSSの制御ブロック図ΔP形PS
Sの制御ブロック図である。
【図3】PSSの位相調整の説明図である。
【図4】電圧・電流の関係を表すベクトル図である。
【図5】ΔP型PSSの制御ブロック図である。
【図6】一機系線形モデルのブロック図である。
【符号の説明】
21,31,32…リセットフィルタ、22…位相補償
要素、100…発電機、103…AVR制御ブロック、
111…周波数検出装置、112…有効電力算出手段、
113…PSS制御ブロック、114…内部誘起電圧算
出手段、115…位相遅れ検出手段、116…制御定数
設定手段、117…信号発生手段。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電機の端子電圧と端子電圧設定値との偏
    差に基づいて発電機の界磁を制御する端子電圧制御装置
    を有し、電力系統の動揺を抑制するための系統安定化信
    号を前記端子電圧設定値に加える系統安定化手段を備え
    た発電機励磁制御装置において、発電機励磁回路の位相
    遅れを検出する位相遅れ検出手段と、検出した位相遅れ
    に基づいて前記系統安定化手段の制御定数を設定する制
    御定数設定手段とを設けたことを特徴とする発電機励磁
    制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記位相遅れ検出手段
    は、前記系統安定化信号と発電機内部誘起電圧信号とを
    用いて発電機励磁回路の位相遅れを検出することを特徴
    とする発電機励磁制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記位相遅れ検出手段
    は、プローニー解析法を用いて発電機励磁回路の位相遅
    れを検出することを特徴とする発電機励磁制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1において、前記系統安定化手段
    は、二つの異なる入力信号の変動分を一定の比率係数に
    より比率加算した信号を系統安定化信号として用い、前
    記制御定数設定手段は検出した位相遅れに基づいて前記
    比率係数を定めることを特徴とする発電機励磁制御装
    置。
JP8236165A 1996-09-06 1996-09-06 発電機励磁制御装置 Pending JPH1080198A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010263749A (ja) * 2009-05-11 2010-11-18 Toshiba Corp 同期発電機の励磁制御装置
CN102355190A (zh) * 2011-09-01 2012-02-15 浙江省电力试验研究院 电力系统电压调节器参数整定方法
CN104362653A (zh) * 2014-10-29 2015-02-18 华中科技大学 一种电力系统稳定器
CN104635109A (zh) * 2015-01-23 2015-05-20 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种从故障录波数据中直接计算提取电网暂态非周期分量幅值和时间常数的高精度方法
CN112152249A (zh) * 2020-09-10 2020-12-29 南方电网科学研究院有限责任公司 常规直流二次链路的阻尼特性评估方法、装置和介质

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