JPS5837775B2 - 負荷しや断方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統制御装置に係り、特に電力系統周波数
低下時の最適なる負荷しゃ断方式に関する。

第１図に示すように、電力系統Ａ，Ｂが連系線Ｔにより
連系して運転され、電力系統ＡからＢへ電力が送られて
いるとき、連系線Ｔに事故が発生しＡ，Ｂ両系統が分離
された場合には、Ｂの系統内に於いてはそれまで連系線
Ｔを通して送られていた電力ＰＴが不足しＢ系統に於け
る周波数が低下する。

周波数の低下は周知の如くタービン発電機のタービン翼
の振動等の点からこれを防止する必要があり、Ｂ系統で
は緊急に負荷しゃ断を行なって発電力の不足を解消し、
周波数の回復をはかる事が通常行なわれている。

即ち、Ｂ系統内に於ける発電機Ｇ１・・・・・・Ｇ，に
よる発電量の総和に等しくなるような負荷線のみを残し
て他をしゃ断するようにしている。

第２図は、従来から行なわれている制御フローを示すも
ので、一定時間毎に計算をスタートさせ（ステップＦｌ
）、系統が分離されていないとき（ステップＦ２）は連
系線Ｔ１負荷線Ｌ１〜Ｌｎ等各点の潮流量を取込み（ス
テップＦ３）、これをもとに系統が分離された場合を想
定した最適なしゃ断負荷線を算出する（ステップＦ４）
。

算出方法としては、例えば連系線Ｔの潮流ＰＴに見合う
負荷線潮流の組合せとする。

このようにして算出した制御対象負荷線を記憶しておく
（ステップＦ５）。

以上の事を時々刻々変化する潮流分布に対して一定周期
で行ない、最新の潮流分布に基づく最適負荷しゃ断回線
グループのみを記憶しておき、系統事故等による系統分
離時は事前に算出、記憶してある負荷線を直ちにしゃ断
する（ステップＦ６）。

通常負荷線のしゃ断回路は第３図に示すように系統分離
時閉路する（即ちトリガー信号）１と、系統周波数が低
下したとき閉路する（即ちフエイルセーフ信号）２と、
各回線３１〜３ｎのうち事前に算出し記憶されている回
線とのＡＮＤ条件が或立したときそれらのしゃ断器へし
ゃ断信号を送出している。

なお最適回線の算出は、アナログ回路でも良く、又、デ
ジタル式計算機等によっても良い。

ところで従来方式に於いては、系統周波数を早急に安定
させる必要から、あらかじめ算出した回線を一度にしゃ
断していたため次のような不具合があった。

即ち（１）系統分離後に例えば負荷に接続した周波数リ
レーが働いて末端負荷等が脱落したときでも、事前潮流
分布によって算出した回線をしゃ断するため切り過ぎと
なる恐れがある。

（２）自系統内の発電機出力がＡＦＣ等の作用により増
加するから、算出した回路を全部切らなくても済む場合
がある。

（従って事前にその増加量を見込んで負荷線を算出する
方法もあるが、その割合の設定等が必らずしも発電量の
増加分と一致せず又わずらわしい設定作業となる。

）（３）タービン発電機等に於いては、過速防止のため
加速度リレーの動作により原動機出力を急減させる操作
を行なう事があり、この場合加速度リレーの動作を想定
した発電量低下分相当の負荷線をも一度に切ると、発電
量が低下するまでの間第９図に示すように一時的に周波
数が上昇し、この結果、周波数の変動が大きくなり上限
許容値ＡｆＨを一時的にオーバーして好ましくない。

以上のことから本発明においては、最小の負荷しゃ断量
としながら系統周波数の動揺を極力抑えかつ動揺の早期
回復を図ることのできる負荷しゃ断方式を提供すること
を目的とする。

この目的の達或のために、本発明においては予じめ算出
しておいたしゃ断すべき負荷回線を（１度にしゃ断して
しまうのではなく）、数度にわたってしゃ断するととも
に、しゃ断する負荷容量を徐々に小さくする。

以下本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第４図は制御フローを示し、系統分離されていない時（
ステップＦ１２）は従来と同様に一定周期で各点の潮流
を取込み（ステップＦ１３）、最適しゃ断回線を算出し
て（ステップＦ１４）、メモリー（ステップＦ１５）Ｌ
ておく。

今、系統分離されると、系統の周波数を取込み（ステッ
プ１６）、これから安定化したかどうかを判断（例えば
周波数が一定範囲を外れると動作する周波数リレーを設
けてこれが動作中は安定していないと判断、或いは周波
数の変化方向が増加方向すなわち回復方向でないとき動
作する周波数変化率リレーを設けて、これの動作中は安
定していないと判断）して（ステップＦ１７）、安定し
ていない時には、事前に算出した最適しゃ断回線の中か
らあるグループ（少なくとも１回線）を選んでしゃ断す
る（ステップＦ１８）。

その後、一定時間経過後（ステップＦ１９）再び系統の
周波数から安定化したかどうかを判断（ステップＦ １
６ ，Ｆ１７）して、安定していない時は、事前に算
出した最適しゃ断回線のうち前回しゃ断しなかった残り
の回線のうちのあるグループ（同様に少なくとも１回線
）を選んでしゃ断する。

これらをくり返し安定した時点でしゃ断をやめる。

第５図はデジタル計算機を制御に使用した場合を示す構
成図で、電力系統の周波数や各点の潮流は周波数変換器
Ｆや電力変換器Ｗを介してデジタル計算機１０の入力部
１１でアナログをデジタル変換されて演算部ＣＰＵへ入
力される。

ＣＰＵで最適回線が算出されこれをメモリーシておく。

今、系統分離が行なわれると、系統分離信号１及び１ａ
が閉路しＣＰＵヘトリガ信号が与えられる。

これを入力としてＣＰＵは事前に計算した負荷線の中か
ら制御すべき最適の回線（１回線でも良く又は２回線以
上を１つのグループとして選んでも良い）を選んで出力
部１２より出力リレー１３を動作させて最適制御指令を
出す。

そこで１３の接点１３ａが閉路し、系統周波数の低下に
よって２が閉路して所望の負荷線がしゃ断される事とな
る。

ここに従来方式と異なるのは、従来は常時算出された負
荷線に対する接点が全てトリップ指令によって同時に閉
路するのに対し、この実施例による場合は、回線の選択
をする接点回路が順次グループ毎に閉路して行く点にあ
る。

第６図乃至第８図は周波数が低下したとき、グループ毎
に順次しゃ断する方法を説明するための図で夫々縦軸に
周波数を、横軸に時刻を示す。

第６図に於いて点イで系統分離されると、系統の周波数
は時間と共に低下し、点口に於いて周波数低下検出リレ
ー（周波数リレー）２が動作する。

これによりＣＰＵから最初のしゃ断負荷線が推定され、
点ハにてしゃ断される。

これにより２１の方向に低下していた系統の周波数は２
２の方向へと低下の割合が小さくなる。

次に点二に於いて次の負荷線をしゃ断する。

以下同様にしてホ，へとグループ毎にしゃ断していくこ
とにより、周波数は回復方向に向い最終的には安定化す
ることになる。

第７図は、算出された負荷線のうちどのような負荷線か
らしゃ断するのが好ましいかを説明する図である。

即ち点ハに於いて、算出された負荷線中事前負荷潮流の
最も多い回線をしゃ断すると、しゃ断後の系統周波数の
変化方向は３１の如くなるが、事前負荷潮流の少ない回
線をしゃ断すると、４１の如く３１に比べて低下割合が
大きい事となる。

今、算出された回線が２回線あるとき、大きい負荷線を
点ハで、小さい負荷線を点二でしゃ断すると、３Ｌ３２
の如く系統周波数は早く回復する。

逆に点ハで小さな負荷線を、点ホで大きい負荷線をしゃ
断すると、４１．４２の如く系統周波数は緩やかに回復
することとなる。

従って順次しゃ断する負荷線の選定にあたっては、算出
された負荷線のうち最も大きいものから順次しゃ断する
のが最も周波数の回復に効果的であることがわかる。

更に、大きい負荷線からしゃ断すれば、末端負荷等が脱
落した時或いは自系統内の発電量が増加したとき等には
、それに相当する負荷線がしゃ断されなくて済むことと
なり、しゃ断回線が少なく（即ち供給支障を最少に）す
ることが出来、従来方式に比べて大きな効果があること
がわかる。

次にしゃ断するタイミングのとり方としては、周波数が
低下している間は一定時間毎に順次制御する方法でも良
いが、次に述べる方法でも良い。

一般に負荷しゃ断によって系統の周波数変化の方向が変
わるため、その変化方向を見定めて大きく低下するとき
には早く、小さく低下又は回復する方向にあるとき程ゆ
っくりと順次しゃ断した方が効果が大きいと言える。

そこで第８図に示すように、点ハでしゃ断した後Ｂで系
統周波数を入力し、前回Ａでとり込んだ周波数値と比較
しても点ハに於けるしゃ断の結果系統の周波数が回復方
向にあるのか、低下方向にあるのかの判別は難しい。

このため点ハのしゃ断後Ｂ，Ｃと少なくとも２回のとり
込みデータによって負荷しゃ断による効果が系統の周波
数変動を回復させる方向にあるのか否か、又低下方向に
ある時でもその割合が大きいのか小さいかの判別が出来
る。

この様に負荷しゃ断後少なくとも２回以上の取込みデー
タによって系統の周波数変化の程度を判別し、それに応
じて制御周期を決めても良い。

例えばＢ，Ｃのデータでは低下傾向にあたるため点二で
次の負荷線をしゃ断し、Ｄ，Ｅ，Ｆのデータでは回復方
向にあるため、本例では３回のデータ取込み後点ホで負
荷しゃ断を行なう。

この場合、回復のテンポが早いときは点ホのしゃ断制御
を行なわなくても良いと言える。

すなわち負荷線のしゃ断指令は、負荷しゃ断後の系統周
波数値のデータを２回取込み増加方向（回復方向）でな
い事を条件に次の制御を行ない、増加方向にあっても一
定時間以上低周波が継続する場合は次のしゃ断指令を出
す。

言い換えれば系統周波数の変化方向を判断しながら最適
の時期にしゃ断指令を出せば、系統の周波数を不必要に
変動させることなく早く安定に回復させることが出来る
。

以上の説明では、事前潮流をもとに算出した制御対象負
荷線について太きいものより順次しゃ断するとしたが、
しゃ断負荷線を常に固定或いは予め指定出来るときは指
定回路について順次しゃ断するようにしても良い。

即ち事前潮流量とは無関係に優先順位を予め設定してお
けば、この順序で系統の周波数変動を判断しながら順次
しゃ断する事が出来る。

又回線グループの選定にあたっては１回線毎でも良いが
、平行２回線やループをなす負荷線に於いては１回線の
みしゃ断すると他回線が過負荷となり効果はないためそ
の場合には２回線まとめて切ることが望ましい。

更に急速なる周波数の回復をはかる必要がある程系統の
周波数が低下したときは、小さな負荷線群のみ順次しゃ
断していたのではまずいため幾つかの負荷線群をまとめ
てしゃ断制御するのが効果的と言える。

本発明によれば、系統分離時の負荷回線の切過ぎを防ぎ
早期に系統周波数を安定化できる。

この効果を、全しゃ断容量を３等分して３段階に負荷し
ゃ断することと対比して具体的に説明する。

この場合に本発明では例えば１回目が総しゃ断容量の５
０％、２回目が３５％、３回目が１５％という割振りに
なる。

まず、第１回目についてみると、本出願第７図ハ点に示
すように、しゃ断容量が大きいほど周波数の低下傾向が
抑制され、その回復の早まることが理解できる。

逆に最後の３回目についてみると、本出願第６図へ点に
示すように、周波数は定格周波数付近に復旧してきてい
る。

この状態で引例のように大容量をしゃ断することは逆に
系統周波数を定格周波数よりも増大させ周波数乱調を招
く恐れがある。

この理由は、系統周波数の低下によるＡＦＣ作用により
分離された系統内の発電機出力が増大されており、従っ
て最後のしゃ断負荷容量はごくわずかのものでよくある
いは不要である可能性が高いためである。

そしてさらに、周波数の変化に応じてしゃ断時期を決定
することにより不要負荷しゃ断防止、という効果がある
。

つまり、負荷しゃ断後期の段階ではＡＦＣによる発電機
出力の増大ということもあって周波数回復しておりしゃ
断不要となる可能性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は電力系統の構威例を示す概略図、第２図は従来
方式による負荷しゃ断制御のフロー図、第３図は従来の
しゃ断指令回路の要部を示す図、第４図は本発明の実施
例による負荷しゃ断のフロー図、第５図は本発明の実施
例を示す負荷しゃ断指令装置の要部構戒図、第６図〜第
８図は負荷しゃ断と周波数変化との関係を示す図、第９
図は系統分離の際の周波数変動を示す図である。 Ａ，Ｂ・・・・・・電力系統、Ｔ・・・・・・連系線、
Ｇ０〜Ｇ，・・・・・・発電機、Ｌ１〜Ｌｍ，Ｌｍ＋１
〜Ｌｎ・・・・・・負荷線、１０・・・・・・計算機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連系線を介して他の電力系統と連結された電力系統
   が、前記述系線のしゃ断によって分離されたときに、当
   該電力系統内の負荷回線をしゃ断して周波数の回復を図
   るための負荷しゃ断方式において、常時の連系線及び当
   該電力系統の負荷回線等の潮流量、並びに当該電力系統
   の発電量に基づいて連系線がしゃ断された際にしゃ断す
   べき負荷回線を予じめ選択しておき、連系線のしゃ断の
   際に前記予じめ選択しておいたしゃ断すべき負荷回線を
   順次しゃ断するとともに、ｎ回目にしゃ断される負荷量
   は（ｎ＋１）回目にしゃ断される負荷量よりも大なるよ
   うにされた特徴とする負荷しゃ断方式。 ２ 連系線を介して他の電力系統と連結された電力系統
   が、前記述系線のしゃ断によって分離されたときに、当
   該電力系統内の負荷回線をしゃ断して周波数の回復を図
   るための負荷しゃ断方式において、常時の連系線及び当
   該電力系統の負荷回線等の潮流量、並びに当該電力系統
   の発電量に基づいて連系線がしゃ断された際にしゃ断す
   べき負荷回線を予じめ選択しておき、連系線のしゃ断の
   際に前記予しめ選択しておいたしゃ断すべき負荷回線を
   ｎ回目にしゃ断される負荷量が（ｎ＋１）回目にしゃ断
   される負荷量よりも犬となるように順次しゃ断するとと
   もに、連系線しゃ断後の電力系統の周波数の変化に応じ
   て負荷回線のしゃ断時期を決定することを特徴とする負
   荷しゃ断方式。