JPS58139647A - 制動抵抗器の制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は制動抵抗器の投入・開放制御を繰〉返し行なう
て、・電力系統の安定度を向上させ得るようにした制動
抵抗器の制御方式に関する。

発明の技術的背景　　　　　　　、 近年、電力系統の拡大１発電二二、トの人容量化と共に
、電源立地点の入手難、送電ルートの確保離等の技術的
２社会的要因から大容量がつ長距離送電が必要となシ、
これに伴なりて電力系統の安定運用問題がりｐ−ズア、
グされてきている。そして、この電力系統の安定度向上
対策として種々のものが提案されているが、ここではそ
の一つとして制動抵抗の電力系統への導入による方式に
ついて述べる。

一般に、電力系統に短絡、地絡等の系統故障が発生する
と、発電機出力は瞬間的に減少する。

しかし、電力系統内の発電機への機械的入力トルクは故
障発生直後は不変であ）、シかも急速には制御すること
ができない。このため、発電機出力の減少分が発電機回
転子の機械的運動エネルギーとして吸収され、この１１
放置すると脱調現象に至ることもある。

そこで、このような場金発電機端子或いはその近辺に制
動抵抗器を設置し、故障発生直後にこれを電力系統へ投
入して発電機回転子への加速エネルギーに相当する電力
を吸収、消費させ確保することができる。

一方、この場合従来の制御方式においては制動抵抗器は
故障発生直後に１回だけ投入され、相差角動揺のＩＩＩ
波の過渡安定度に寄与するものであ）、第１波の安定度
が確保された後は電力系統に内在する発電機のム■等の
種々の制動効果によって系統動揺は次第に収束してゆく
。

背景技術の問題点 熱傷ら、！！＆該系統が外部系統と比較的送電容量の弱
い連系！Ｉ（長距離線、ａ少ない回Ｉ１１等）で連系さ
れているよ°うな場合には、系統動揺の長周期成分が励
起されかつその収束が遅くなるという傾向がある。その
丸め、上述したような従来の制御方式においては、系統
故障発生による相差角動揺のｊＩｌ波の過渡安定度は確
保されるものの、その後長周期の系統動揺が長時間収束
しないこととな）、電力系統の安定運用問題ましくない
。

発明の目的 本発明は上記のような事情に鑑みて成され友もので、そ
の目的は電力系統の重大故障に対する相差角動揺９第１
波の過渡安定度の向上と共に第２波以降の系統の周波数
ｍｍを早期に収束させることができる制動抵抗器の制御
方式を提供することにある。

発明の概要 上記目的を達成する丸めに本発明では、電力系統にその
安定度を脅かす重大故障が発生し九場合、制動抵抗器を
系統へ投入して電力系統の安定を確保するようなものに
おいて、上記重大故障が発生した際に１上配電力系統内
で運転される回転機の回転数の変動に応じて、上記制動
抵抗器の投入・開放の制御を繰夛返し行なうようにした
ことを特徴とする。

また、上記において特に第１波の過渡安定度確保の際の
制動抵抗器容量と、第２波以降の系統周波数動揺抑制の
際の制動抵抗器容量とを異ならせる、すなわち制動抵抗
器容量を可変し得るようにしえことを特徴とする＠ 発明の実施例 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。

第１図は、本発明による制動抵抗器の制御方式の構成例
を示すものである。図において１は電力系統、２は制動
抵抗器の設置される母線、３はし中断器、４はし中断器
３０投入。

開放によって母ＩＩ２に対する接続、切離しが行なわれ
る制動抵抗器である。また、５は母！Ｉｊに接続される
線路の電流を検出する変流器、Ｃは母線２の電圧を検出
する変圧器、１は変流器５、変圧器Ｃによ１検出した電
流、電圧を入力とし、電力を合成してその電力に比例し
喪電圧を出力とする電力変換器である・ 一方、りは上記電力系統１に接続され運転される代表的
な回転機であるタービン発電機、１０は一タービン発電
機ｔの回転軸に取付けられ九ター二ンダゼア等の歯車、
１１Ｆｉ肯車１ｏの回転数を検出する電磁ピックアッグ
、１２は電磁♂、クア、ｆ１１の出力信号ＪＪａを入力
とし、２種の回転数信号を出力する詳細を後述する計測
装置、１３は計測装置１２からの出力信号を送信する送
信器、１４は送信器ＩＪからの送信信号を受信する受信
器、１＃は上記電力変換器７の出力電圧７ａおよび受信
器１４からの回転数信号１４ｍを入力信号とし、これを
基にし中断器３の投入・開放指令ｌｄ＆を出力する詳細
を後述する制動抵抗器の制御装置である。

第２図は、上記計測装置１２の構成例をプ鴛、り的に示
したものである。図において、１ｏ２は第１図の受信器
１４の出力信号１４＆っまシミ磁ピ、クア、グ１１の出
力信号１１＊をＡルス信号に変換するパルス発信器、１
０１は／譬ルス発信器１０２の出力信号からリップルを
除去してタービン発電機９０回転ｍ（ロ）を得るリッグ
ル除去回路、１０４はリッグル除去囲路１＃３の出力を
近似微分して回転数変化分（Δω）を検出する不完全微
分回路、１０５および１＃１は夫々比較器である。ここ
で、比較器１０１．１０ｒは上記回転数変化分（Δ・）
′を設定値−１＃　Ｋ（ｄ！と夫々比較し、それが設定
値に、、＃　Ｋ、２以上、以下である時のみ出力信号１
０５ｍ、１０’１ｍを夫々発生するものである。すなわ
ち、本計測装置１２はタービン発電機９の回転数変化分
（Δω）を検出する装置と、その変化分（１ｍ）ｔｚっ
の設定値ζ１．に、２と比較する比較器よシ構成する。

第３図（、）　（ｂ）は、第１図における制御装置１σ
の構成例をブロック的に示したものである。図において
、２０１は制動抵抗器４の投入・開放の一連の制御を起
動する起動回路である。この起動回路２０１中、ｌ　Ｏ
ｊは電力変換器１の出力電圧Ｐａを入力とし電力変化分
（−ｊＰ）ｔ−検出する不完全微分回路、２０３は不完
全微分回路ｇｏｓの出力信号Ｏ大きさを設定値に、と比
較し、それが設定値に２以上である時のみ出力信号を発
生する比較器、２０４は比較器ａｒｔｓの出力信号を予
め定められた一定時間ホールドするホールド回路である
。ｉ九、２０６は起動回路２−１の出力つｔ９ホールド
回路２０４の出力信号と、上記受信器１４を介して受信
された信号１０５ｍとを入力とするアンド回路で、その
アンド出力２０６ａが制動抵抗Ｗｋ４の投入指令であシ
、本制御装置１＃の出力信号１ｇｍとして送出しし中断
器３を投入する。さらに、ｇｏｓは投入指令である上記
アンド出力Ｊ＃＃ａｔ−一定時間ホールドするホールド
回路、１１０１ｄこのホールド回路ｘｏｅの出力信号と
、上記受信器１４を介して受信されえ信号１０１ａとを
入力とするアン゛ド回路で、そのアンド出力２１０畠が
制動抵抗器４の開放指令であ）、本制御装置１６の出力
信号１６ａとして送出しし中断器１を開放する。

なお、上記で設定値に、は系統の重大故障の判定基準と
なるものである。ま九、代表的タービン発電機とは系統
全体の周波数動Ｓｔ−最もよく近似する回転数動揺を呈
するタービン発電機の意味であシ、これは安定度解析を
実施することによって容易に選定し得る０ 次に、上記構成に基づく本発明の制動抵抗器の制動方式
０作用について説明する。

今、電力系統ｌに地絡、短絡等の系統故障が発生し九場
合、変流器５．変圧器６により電流。

電圧を検出し、これらを入力とする電力変換器１の出力
電圧１ａが急減する。すると、この電力変化分（−ＪＰ
）が制御装置ＩＣ内の起動回路２０１の不完全微分回路
２０２によシ検出される。そして、もしこの電力変化分
（−ＪＰ）が比較器ｇｏｓの設定値に１以上であれば、
電力系統の安定度を脅かす重大故障の発生と判定し、比
較器ｓｅｘの出力によりホールド回路１０４を作動させ
て、制動紙°抗器４の投入・開放制御の起動条件を成立
させる〇 一方、かかる重大故障の発生に伴なってタービン発電機
９０回転数が上昇する。この場合、この回転数に比例す
る電磁ピ、クア、ｆ１１の出力１１ｍはパルス発信器１
０２．す、プル除去回路１＃１を介して、不完全微分回
路１０４によってその変化分（ノー）を検出し、これが
各比較器１０１．１０ｒに加えられる。そして、もしこ
の変化分（Δ＃）が比較９１０１の設定値に、１以上に
達すると比較器１＃−の出力が発せられ、これが送信器
１３によフて送償畜れ受信器１４にて受信されて制御装
置１−内に入力される。これによシ、起ｉｍａ路ｙｅｓ
の出力と共にアンド回路２０ｇｆ；作動させ、制御装置
１−は投入指令Ｊ０１ｆａＫよりし中断ｌＩＪを投入し
て制動抵抗器４を系統へ編入する。そして、この制動抵
抗器４の系統への編入によシ、電力系統１内の発電機は
電気的出力が増加して減速される。すると、これによシ
一度上昇し九タービン発電機９の回転数が低下してくる
。その後、この回転数変化分（Δω）が比較器１ａｒの
設定値に、２以下に達すると比較８１０１の出力信号が
発せられ、これが送信器ＩＳによりて送信され受信器１
４にて受信されて制御装置１６に入力される。とれによ
シ、ホールド回路２ｏｅによりホールドされた投入指令
信号２０１ｓ＊と共にアンド回路２１０を作動させ、制
御装置１６は開放指令２１０ａによシし中断器３を開放
して制動抵抗ＩＩ４を系統から開放する。以上の作用に
よシ、電力系統１の故障発生に伴なう相差角動揺の第１
波の過渡安定度が確保される。

次に、相差角動揺の第１波の過渡安定度が確保され丸後
にも系統には周波数動揺が残るが、本構成では系統内の
代表的発電機９の回転数変化分（Δ＃）を検出している
ので、第２波目以降でも系統周波数を略近似するこの回
転数の上昇が設定値（４以上であれば、起動回路２０１
の出力信号が一定時間ホールドされているためアンド回
路ｓａｇが再び作動して制動抵抗器４が再び系統へ編入
される。その後、回転数が低下してその変化分（ｌω）
が設定値”４ｍ２以下となるとアンド囲路２１９が作動
し、制動抵抗器４は再び系統から開放される。以後、タ
ーピン発電機９の回転数変化分（ｌΦ）が設定値に、、
以下となる壕で、何回も同様に制動抵抗器４の投入・開
放制御が繰シ返し行なわれ、ＩＫ２波以降の周波数動揺
は強制的に収束されてゆく。なお、第４図に周波数動揺
ノーと制動抵抗器４の編入期間との関係を示す〇 上述したように、起動回路２０１は系統内の代表的発電
機りの回転数変化（Δ＃）の検出に基づく、制動抵抗器
４の一連の投入・開放制御開始の必要条件を与えるもの
である。すなわち、起動回路２０１からの出力がないａ
ｂ、母線２電圧の周波数がどのように変動しようとも、
制動抵抗器４０投入・開放制御は行なわれない。

このように、電力系統ｌにその安定度を脅かす重大故障
が発生した場合、系統内の代表的発電機９の回転数変動
（Δω）に応じて制動抵抗器４の系統への投入・開放制
御を繰り返し行なうようにし九ものである。

従って、次のような効果が得られる。

＜、）　　電力系統１内で発生した重大故障を検出して
制動抵抗器４を系統へ投入するようにしているので、発
電機の加速゛脱調を防止して、相差角動揺の第１波の過
渡安定度を向上させることができる＠ 価）系統の周波−敗−や弯化を近似する代表的発電機９
の回転数変化（ｌω）に応じて制動抵抗器４の系統への
投入・開放制御を繰シ返して行なうようにしているので
、相差角動揺の第１波の過渡安定度を確保した後の、第
２波以降の系統周波数動揺管強制的に早期に収束させる
ことができる。

（、）　　代表的発電機−の回転数変化（Δω）を検出
して設定値との比較を行ないその結果（２値信号）のみ
を制御装置１６へ送信−するようにしているので、回転
数変化の連続信・才をその１１送信するような場合のよ
うか大量の情報の送受信、ノイズの混入に・よる信頼性
の低下等の問題がなく、極めて（ＩｔＩＩ性の高いもの
である。

次に１本発明の他の実施例について第５図および第６図
を参照して説明する。なお、第１図および第３図と同一
部分には同一符号を付してその説−９１１を省略する。

つｔ夛、まず第５図はし中断器を３−１゜３−２、制動
抵抗器を４−１．４−１の夫々２つに分割して母線ｊＫ
設置し、制御装置１ｅの出力信号ｉ　６　ｍ　−２？　
Ｊ　ｇ　ａ　−Ｊ　Ｋより、分割された制動抵抗器ｓ−
ｉ、ｓ−ｚの投入・開放制御を独立して実施し得るよう
に構成するＯまた、第６図は第５図における制御装置１
６の構成例な示すものでＴｏＩ）、点線で囲んだ部分Ｂ
が第３図と相違する点である。また、点線で囲んだ部分
ＡＯ中の２Ｏｆ１ｍ−１と２１０＊−１は、第３図の２
０６１と２１０ｍに夫々対応するものである。すなわち
、第３図で示した制御装置１６の機能に加えて、別の投
入指令２０６＆−２と開放指令２１０ｍ−２とを発生さ
せる機能を構成する。これは、比較器２０３の出力があ
ることを条件に投入指令：ｌ０６ｍ−２を発し、同時に
オンディレィタイマー回路２１１を起動させて投入時点
からオンディレィタイマー回路２１１の設定時間経過し
た後に開放指令２１０ｍ−２を発生するものであるＯま
たこの場合、点線部ムの投入・開放指令：ｇＯｆｌｈ−
１、；１１０ａ−１は第３図の制御装置１６の出力信号
１６ｍ−１としてし中断器３−１の投入・開放を点線部
Ｂの投入・開放指令２０６＊−２゜２１０ｍ−２は同じ
く出力信号１１１ｍ−２としてし中断器Ｊ−Ｊの投入曇
開放を行なうようにする。

すなわち、本実施例では系統故障発生時の制動抵抗の適
用に際し、制動抵抗器を４−１゜４−１（Ｄ２つに分割
して設けておき、一方は起動条件成立（つまシ比較器ｇ
ｏｓの出力＊））と共に投入して一定時間後に開放する
スケノー−ル制御を行ない、他方については前述した実
施例同様に、代表的発電機９の回転数の変化（）＊）に
応じて投入−開放の繰り返し制御を行なうようＫするこ
とが特徴である。

従りて、本実施例によれば相差角動揺の第１波の過渡安
定度確保に際しては全容量の制動抵抗器４−１．４−１
を適用するが、その後の第２波以降の系統周波数動揺を
収束させるに際しては、一部の容量の制動抵抗器４−１
を適用することが可能となる。すなわち、本方式は系統
周波数動揺の収束には必ずしも制動抵抗器の全容量が必
要ではない場合に極めて好都合である。

尚、本発明は上述した各実施例に限定されるものではな
い。

（１）系統故障の大きさを判定する物理量として、線路
の有効電力変化（ＪＰ）に代えて母線２の電圧降下量（
ΔＶ）を導入するようにしてもよい。つまシ、この場合
には第１図または第１図において変流器５．電力変換器
７を削除すると共に変圧器６の出力を出力電圧７ａと置
換え、その他の構成については上記実施例と同様にすれ
ばよい。

（２）上記起動回路の条件として上記構成に代えて、主
要幹線の事故検出リレーの出力を直接にその条件として
導入するように構成してもよい。

（３）上記第２の実施例では、制動抵抗器を２つに分割
して設置し、一方は投入後一定時間で開放し、他方は電
力系統内で運転される回転機の回転数の変動に応じて投
入の開放制御を繰シ返し行なうことで、系酵に編入する
制動抵抗器の容ｔ’を可変するようにしたが、これ以外
に例えば第１図のように制動抵抗器を設置し、且つ該抵
抗器から夕、グを取出してその一部を短絡可能に第２の
し中断ａを設け、各し中断器ｔｇｌ波、第２波以降への
適用に対応させて制御することによシ、系統に編入する
制動抵抗器の容量を可変するようにしてもよい。

（４）＠転数を検出する発電機を複数とし、制御＠＠Ｉ
ｇＣ）入力である回転数信号ＪＪｍについて、複数の発
電機からの信号のア／ド条件を導入するようにすれば、
単一発電機の回転数信号のみに依存する時の制動抵抗の
誤制御を防止することができる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、電力系統の重大故障
に対する相差角動揺の第１波の過渡安定度の向上と共に
第２波以降の系統の周波数動揺を極めて早期に収束させ
ることができる信頼の高い制動抵抗器の制御方式が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図における計測装置の構成を示すプロ、り図、第３図（
ａ）　（Ｔｈ）は第１図における制御装置の構成を示す
プ冒ツタ図、第４図線本発明の詳細な説明するためｏｌ
ｌ、　ｇｓｌｌｌおよび第６図は本発明の他の実施例を
示す構成図である。 １・・・電力系統、２・・・母線、１．３−１．３−２
・・・し中断器、４．４−１．４−１・・・制動抵抗器
、５・・・変流器、Ｃ−・変圧器、１・・・電力変換法
９・・・タービン発電機、１０−・歯車、１１・・・電
磁ピックア、！、１２・・・計測装置、１３・・・送（
１番１４・・・受信器、ｌｌＩｒ・・・制御装置、１０
２・・・Δルス発信器、１０３・−リップル除去回路、
１０４゜２０２・・・不完全微分回路、１０１，１０１
−比較器、２０４．：２０９・・・ホールド回路、ｊ　
ＯＩｆ。 ２１０・・・アンド回路、２１１−・オンディレィタイ
マー回路。 出履人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第）ＩＩＪ 粛４図 ＃４■葡

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力系統にその安定度を脅かす重大故障が発生し
   たことを検出して、制動抵抗器を前記電力系統へ投入し
   て電力系統の安定を確保するものにおいて、前記電力系
   統内で運転される回転機の回転数を検出する手段と、こ
   の手段により検出された回転数に基づいて設定値との比
   較を行なう手段と、前記比較結果を２億情報として伝送
   する手段と、前記電力系統に発生し九重大故障を検出す
   る手段とを備え、前記回転機の回転ａの変動に応じて前
   記制動抵抗器の投入・開放制御を行なうこと′ｔ−特徴
   とする制動抵抗器の制御労式。
2. （２）電力系統にその安定度を脅かす重大故障が発生し
   た場合、制動抵抗器を前記電力系統へ投入して車力系統
   の安定を確保するようなものにおいて、前記電力系統内
   で運転される回転機の回転数を検出する手段と、この手
   段にょシ検出され六回転数に基づいて設定値との比較を
   行なう手段と、前記比較結果を２値情報として伝送する
   手段と、前記電力系統に発生した重大故障を検出する手
   段とを備え、前記回転機の回転数の変動に応じて前記制
   動抵抗器の投入・開放制御を制動抵抗容量を可変しつつ
   行なう仁とを特徴とする制動抵抗器の制御方式。
3. （３）制動抵抗器を２分割して設置しておき、その一方
   は投入後一定時間経過した時点で開放するよう制御し、
   他方は電力系統の周波数の変動に応じて投入・開放制御
   するようにし九特許請求の範囲第（２）項記載の制動抵
   抗器の制御方式。